DE2724253A1 - Thermoplastische mehrschichtfolie - Google Patents

Thermoplastische mehrschichtfolie

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DE2724253A1 DE19772724253 DE2724253A DE2724253A1 DE 2724253 A1 DE2724253 A1 DE 2724253A1 DE 19772724253 DE19772724253 DE 19772724253 DE 2724253 A DE2724253 A DE 2724253A DE 2724253 A1 DE2724253 A1 DE 2724253A1
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layer film
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Description

H υ ι: c Ii s τ Aktiengesellschaft
KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2551+H Wiesbaden-13 iebr ich
Thermoplastische Mehrschichtfolie
809848/0462
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT KALLE Niederlassung der Hoechst AG
K 2551+H - >r -
Die vorliegende Erfindung betrifft wenigstens eine aus zwei Schichten bestehende Mehrschichtfolie auf der Basis von Polyamiden, die gegenüber Folien nach dem Stand der Technik verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen und die für Verpackungszwecke einsetzbar sind.
Aus der US-PS 37 62 986 sind bereits Mehrschichtfolien auf der Basis von verschiedenen Polyamiden bekannt, die aus Strukturen nach dem System -A/B/A-, -A/B- oder -B/A/B- bestehen. Hierbei repräsentieren die Schichten A Polyamide mit einem Schmelzpunkt von unter 2000C, z.B. Polyamid 11 oder Polyamid 12, während die Schichten B Polyamide repräsentieren, die einen Schmelzpunkt von über 2000C, z.B. Polyamid 6, Polyamid 6,6 oder Polyamid 6,10,
15 aufweisen.
Diese Verbundfolien haben zwar geringe Durchlässigkeitswerte für Feuchtigkeit, jedoch noch eine relativ hohe
Durchlässigkeit z.B. für Sauerstoff. Die Werte (in
3 2
cm /m · d - bar für 40pm-Folien) liegen z.B. bei Polyamid
12 bei 300 bis 380 und Polyamid 11 bei 160 bis 200. Für viele Anwendungszwecke ist diese Sauerstoffdurchlässigkeit noch zu hoch, um schädigende Einflüsse auf das verpackte Gut durch Oxydation zu vermeiden. 25
Schwierigkeiten können sich auch bei den Haftungswerten zwischen den einzelnen Schi.chten ergeben, da die Folien durch Coextrusion hergestellt werden.
Aus der US-PS 30 93 255 ist weiterhin die Herstellung von
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Mischungen aus Polyamiden, z.B. Polyamid 6 oder Polyamid 6,6 und Polyäthylen, bekannt, aus denen z.B. Filme oder im Blasverfahren Flaschen hergestellt werden können. Wenn auch diese Produkte eine geringe Durchlässigkeit für Gase
5 aufweisen, so haben eigene Messungen ergeben, daß die
3 2 Durchlässigkeit für Sauerstoff noch über 500 cm /m · d · bar
für 40μπι dicke Folien liegt. Wie vorstehend angegeben, sind diese hohen Durchlässigkeitswerte für viele Anwendungszwecke nicht tragbar. Über die Herstellung von
Verbundfolien ist in dieser Patentschrift keine Angabe zu finden. Es wird lediglich angegeben, daß diese Flaschen mit Polyvinylidenchlorid beschichtet werden können, wodurch die Durchlässigkeit herabgesetzt werden kann. Solche Beschichtungen sind jedoch aus Umweltschutzgründen
15 als kritisch anzusehen, da bei der Vernichtung der Formkörper in Verbrennungsanlagen giftige Dämpfe entstehen.
Die DT-OS 25 51 023 beschreibt ein Polymerengemisch, das aus 60 bis 90 Gewichtsteilen Polyamid, 40 bis 10 Gewichtsteilen Polyäthylen und 1,8 bis 8,0 Gewichtsteilen eines plastischen Pfropfcopolymerisats besteht. Es wird hierbei lediglich angegeben, daß aus solchen Gemischen Drahtisolationen oder Formkörper herstellbar sind. 25
In der Zeitschrift "Kunststoffe", Bd. 65, Heft 3, Seite 139 bis 143 wird weiter über Untersuchungen an Kunststoffmischungen aus Polyamid 6 und Hochdruckpolyäthylen berichtet, ohne daß hieraus eine Anregung zu entnehmen wäre, solche Mischungen zu Folien oder gar zu Verbund-
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folien zu verarbeiten.
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Mehrschichtfolie, insbesondere für Verpackungszwecke zu schaffen, die gleichzeitig extrem niedrige Durchlässigkeitswerte für Gase, insbesondere Sauerstoff und Dämpfe, insbesondere Wasserdampf, besitzt. Gleichzeitig soll das Haftvermögen ohne zusätzliche Verwendung eines Klebers zwischen den einzelnen Schichten sehr hoch sein, d.h. die Schichten sollten sich nur sehr schwer in die Einzellagen auftrennen 1assen.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine aus wenigstens zwei Schichten bestehende Mehrschichtfolie auf
15 Polyamidbasis, bei der wenigstens zwei Schichten aus
linearen Polyamiden aufgebaut sind, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß wenigstens eine Schicht aus einem linearen Polyamid besteht, das 2 bis 40, bevorzugt bis 20, Gewichtsprozent einer mit dem Polyamid verträg-
20 liehen hydrophilen Substanz enthält.
Als mit dem Polyamid verträgliche Substanzen können eine ganze Reihe eingesetzt werden, jedoch hat sich Polyvinylalkohol als besonders geeignet erwiesen. Insbesondere Polyvinylalkohol in tei1 verseifter Form mit weniger als
25 15% unverseifter Estergruppen hat sich in der Praxis besonders bewährt.
Wenn auch als Polyamide, di.e die hydrophile Substanz enthalten, alle gängigen Typen eingesetzt werden können, so sind doch solche im Rahmen der Erfindung bevorzugt, die
30 4 bis 6 C-Atome je Kettenbaustein enthalten. Hierbei ist
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das Polyamid 6 besonders bevorzugt.
Die Mehrschichtfolien besitzen vorzugsweise bei einer rechnerischen Stärke von 40pm einen Durchlässigkeitswert
3 2
von < 25, insbesondere < 20 cm /in · d · bar gegenüber
ο Sauerstoff und von < 50, insbesondere < 20 g/m · d
gegenüber Wasserdampf.
Die Polyamidschicht, die mit der die hydrophile Substanz enthaltenden Polyamidschicht verbunden ist, besteht vorzugszugsweise aus Polyamiden mit 9 bis 12 C-Atomen je Kettenbaustein. Hierbei sind Polyamid 11 oder Polyamid besonders brauchbar. Da die letztgenannten Polyamide jedoch relativ teuer sind, ist im Rahmen der Erfindung
15 vorzugsweise vorgesehen, diese Polyamide durch Polymerblends aus Polyamiden und Polyäthylen zu ersetzen. Als Polymerblends sind besonders solche geeignet, die aus 25 bis 75, bevorzugt 40 bis 60 Gewichtsprozent Polyamid und 75 bis 25, bevorzugt 60 bis 40, Gewichtspozent Polyäthylen
bestehen.
Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der angestrebten Eigenschaften werden erzielt, wenn man Polymerblends aus Polyamid 6 und vorzugsweise Polyäthylen niederer Dichte (Hochdruckpolyäthylen) einsetzt.
Um besondere physikalische Eigenschaften, z.B. hinsichtlich Reißfestigkeit und/oder Bedruckbarkeit und/oder Siegelfähigkeit, zu erzielen, ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, zusätzliche Schichten aufzubringen, wobei diese vorzugsweise aus Polyestern, Polypropylen oder Siegelschichten, z.B. auf der Basis von Polyäthylen,
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272A253
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bestehen.
Die Folien werden bevorzugt in nicht orientierter Form eingesetzt, sie können jedoch auch wenigstens in einer Richtung orientiert sein, um bestimmte physikalische Eigenschaften, z.B. hinsichtlich erhöhter Reißfestigkeit, zu erzielen, wobei man sich der bekannten Streckverfahren bedient.
Um eine thermostabile Folie zu erhalten, können die Folien auch thermofixiert werden, was ebenfalls nach bekannten Maßnahmen durchgeführt wird.
Die Gesamtstärke der Mehrschichtfolie liegt im Rahmen zwischen 15pm und 250μιτι, wobei der Bereich zwischen 20μιη und 120μιπ bevorzugt ist.
15 Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien eignen sich
insbesondere für Verpackungszwecke, wo es auf eine geringe Durchlässigkeit für Sauerstoff oder Wasserdampf ankommt oder eine hohe Aromadichte erwünscht ist. Die Folien können nach den bekannten Techniken, z.B. durch
2O Kaschieren, Schmelzbeschichtung u.a. Verfahren, hergestellt werden, jedoch wird die Coextrusion bevorzugt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele nochmals näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die aufgeführte Ausführung besteht.
Beispiel 1
Durch Coextrusion wurde eine Dreischichtfolie hergestellt. Die beiden je 10μπι starken Außenschichten bestanden aus einem Polyamid 12 mit einem Schmelzbereich von 176 bis
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1800C, dessen Viskosität 250 ml/g betrug. Die Innenschicht bestand aus einem Polymerblend aus 175 Gewichtsteilen Polyamid 6 mit einem Schmelzbereich von 217 bis 221°C und einer Viskosität von 255 ml/g und 25 Gewichtsteilen eines Polyvinylalkohol mit einer Viskosität von 1,8 · 10 Pa · und einem Hydrolysegrad von 88 Prozent. Die Stärke der Innenfolie betrug 30pm.
Beispiel 2
Durch Coextrusion wurde eine Zweischichtfolie hergestellt. Die eine Schicht von 25μπι bestand aus einem Polymerblend aus 25 Gewichtsteilen Polyamid 6 mit einer Viskosität von 255 ml/g und einem Schmelzbereich von 217 bis 221°C und 75 Gewichtsteilen Polyäthylen einer Dichte von 0,922. Die
15 andere Schicht bestand aus einem Polymerblend aus 90
Teilen des obengenannten Polyamids 6 und 10 Gewichtsteilen des in BeispieT'1 genannten Polyvinylalkohols . Die Folienstärke betrug 40pm.
20 Beispiel 3
Durch Coextrusion wurde eine Zweischichtföl ie hergestellt. Die eine, 10Mm starke, Schicht bestand aus dem im Beispiel 2 genannten Polyamid 6, die andere, 30μπι starke, Schicht bestand aus einem Polymerblend aus 95 Gewichtsteilen des gleichen Polyamids 6 und 5 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyvinyl alkohols .
Beispiel 4
Durch Coextrusion wurde eine Zweischichtföl ie hergestellt. Die eine, 38μπι starke, Schicht bestand aus einem PoIy-
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merblend aus gleichen Gewichtsteilen des in Beispiel 2 genannten Polyamids 6 und Polyäthylen, die andere, 30μιη starke, Schicht bestand aus 90 Gewichtsteilen des in Beispiel 2 genannten Polyamids 6 und 10 Gewichtsteilen des in Beispiel 2 genannten Polyvinylalkohols.
Diese Zweischichtfolie wurde durch Schmelzkaschierung mit einer biaxial gestreckten und thermofixierten^lijiaLJÜcJcen/ Folie a-us Polyethylenterephthalat verbunden.
IO Beispiel 5
Durch Coextrusion wurde eine Dreischichtfolie hergestellt. Die erste, 40pm starke, Schicht bestand aus einem Polyäthylen mit einer Dichte von 0,930. Die mittlere, 10pm starke, Schicht bestand aus einem Polymerblend aus 60 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyamids 6 und 40 Gewichtsteilen des in Beispiel 2 genannten Polyäthylens, Die dritte, 40μπι starke, Schicht bestand aus einem Polymerblend aus 95 Teilen des in Beispiel 1 genannten Polyamids 6 und aus 5 Gewichtsteilen des im gleichen
20 Beispiel genannten Polyvinylalkohols.
Beispiel 6 Durch Schmelzbeschichtung wurde eine Zweischichtfolie
hergestellt. Die eine, 30Mm starke, Schicht bestand aus dem in Beispiel 5 genannten Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyvinylalkohol, die zweite, 30pm starke, Schicht bestand aus 30 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 genannten Polyamids 6 und 70 Gewichtsteilen eines Zn-haltigen Ionomeren mit einer Dichte von 0,94.
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Beispiel 7
Durch Coextrusion wurde eine Zweischichtföl ie hergestellt. Die eine, 40μιη starke, Schicht bestand aus dem in Beispiel 5 genannten Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyvinylalkohol, die andere, 10pm starke, Schicht aus dem in Beispiel 4 genannten Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyäthylen. Auf diese Zweischichtföl ie wurde eine 70pm starke unverstreckte Polypropylenfolie mit einer Dichte von O ,9 aufkaschiert.
Für die Produkte der Beispiele wurden die Viskositätsniessungen für Polyamid 12 nach DIN 53729, für Polyamid nach DIN 53727 und für den Polyvinylalkohol als prozentige Lösung in Wasser nach DIN 53015 durchgeführt.
Die Polymerblends werden mit entsprechenden an sich bekannten Plastifizierungsvorrichtungen, wie Scheibenverdichtern oder bevorzugt Ein- oder Mehrschneckenextrudern, hergestellt.
Die Werte für die Haftung sowie für die Permeation für Sauerstoff und Wasserdampf sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, woraus die guten Barriereeigenschaften gegenüber den Folien nach dem Stand der Technik erkennbar sind.
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u; to M M ι—>
O cn O cn ο cn
(N/10mm)
6 1,8
Permeation
samtdicke 		umgerechnet auf Ge-
von 40μΐη
H2O O2
■ (g/m · d) 3 2
(cm /m · bar . d)
18 18
8 17
40 8
10 24
2 18
7 20
3 24 '
TABELLE ro Fo
cn P
cn Π Μ
Beispiel Haftung n "-'-- "-'" ' "- + °
Zi cn cn c 3
1 1,0
00 2 2,1
S 3 3,1
^ 4 2,2 iw UT . 0
5 2,0/0,5 2 18 ^ η η VA)
Die Berechnung auf die Gesamtföl iendicke von 40pm (rechnerische Stärke) wurde ρ
deshalb vorgenommen, um absolut vergleichbare Werte zu erhalten. In Beispiel w
7 ist der relativ hohe Wert für die Sauerstoffpermeation dadurch zu erklären, _
daß zur Erzielung eines hohen Steifheitsgrades Polypropylen in großer Dicke >
verwendet wurde. 1^ l»O
Die Werte für die Haftung wurden nach dem sogenannten T-Peel Verfahren bestimmt. 1^ "*^
N) CJI Ca)
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K 2551+H - >3 -
In den folgenden Figuren sind zwei mögliche Formen der Mehrschichtfolie im Schnitt gezeigt.
Figur 1 zeigt eine Zweischichtföl ie aus den Schichten A 5 und B.
Figur 2 zeigt eine Dreischichtföl ie aus den Schichten A, B und C, wobei die dünnere Schicht C beispielsweise eine Heißsiegelschicht sein kann oder eine 10 Schicht zur Erhöhung der Festigkeit.
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Claims (18)

  1. Patentansprüche
    )Aus wenigstens zwei Schichten bestehende MehrschTThtfol ie auf Polyamidbasis, bei der wenigstens zwei Schichten aus linearen Polyamiden aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht aus einem linearen Polyamid besteht, das 2 bis 40, bevorzugt 5 bis 20, Gewichtsprozent einer mit dem Polyamid verträglichen hydrophilen Substanz enthält. IO
  2. 2. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamidschicht als hydrophile Substanz Polyvinylalkohol enthält.
  3. 3. Mehrschichtfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamidschicht den Polyvinylalkohol in tei1verseifter Form mit weniger als 15% unverseifter Estergruppen enthält.
  4. 4. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die hydrophile Substanz enthaltende Polyamid aus einem Polyamid mit 4 bis 6 C-Atomen je Kettenbaustein besteht.
  5. 5. Mehrschichtfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid Polyamid 6 ist.
  6. 6. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer rechnerischen Stärke von 40μπι einen Durchlässigskeitswert gegenüber
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    K 255 1 + H
    1 2 Sauerstoff von < 25, bevorzugt 4. 20 cm /m · d·· bar aufweist.
  7. 7. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 5 dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer rechnerischen
    Stärke von 40μπι einen Durchlässigkeitswert gegenüber
    * 2
    Wasserdampf von £ 50, bevorzugt ^. 20 g/m · d aufweist.
  8. 8. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7* 10 dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Polyamidfolie mit
    der hydrophilen Substanz verbundene Polyamidfolie aus einem Polyamid mit 9 bis 12 C-Atomen je Ketteribaustein besteht. -
    15
  9. 9. Mehrschichtfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid Polyamid 11 oder Polyamid 12 ist.
  10. 10. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 20 dadurch gekennzeichnet, daß die an die Polyamidfolie mit
    der hydrophilen Substanz anliegende Fo.lie aus einem Polymerblend aus Polyamid und Polyäthylen besteht.
  11. 11. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 25 dadurch gekennzeichnet, daß. die Folie aus einem Polymerblend aus 25 bis 75, bevorzugt 40 bis 60, Gewichtsprozent Polyamid und 75 bis 25, bevorzugt 60 bis 40, Gewichtsprozent Polyäthylen besteht.
    30
  12. 12. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    809848/0462
    U 0 L) C H S T AKTIENGESELLSCHAFT
    HALLE Nieder lassuncj der Hoechst AG
    K 2551 + H
    dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyäthylen besteht.
  13. 13. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerblend aus Polyamid 6 und Polyäthylen niederer Dichte besteht.
  14. 14. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche,
    gegebenenfalls wenigstens einachsig gestreckte und
    gegebenenfalls thermofixierte Schicht aus einem nicht polyamidhaltigen thermoplastischen Polymeren vorhanden ist.
  15. 15. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht die äußere Schicht bildet und bevorzugt heißsiegelfähig ist.
  16. 16. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie in wenigstens einer
    Richtung orientiert ist.
  17. 17. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie thermofixiert ist.
  18. 18. Verwendung einer Folie nach den Ansprüchen 1 bis 17 als Verpackungsfolie.
    809848/0462
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