DE3650769T2

DE3650769T2 - Dreischichtkunststoffolien, Verfahren zu deren Herstellung, und daraus hergestellte Verpackungen

Info

Publication number: DE3650769T2
Application number: DE3650769T
Authority: DE
Inventors: Keith D. Lind; Samuel W. Tse; Almar T. Widiger
Original assignee: American National Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1985-05-16
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2006-05-08
Also published as: ATE215014T1; AU5684486A; DK166408B1; EP0826492A3; ES8707989A1; US4894107A; EP0826492A2; IE59183B1; ATE72418T1; CA1341596C; EP0202814A3; DE3650769D1; ATE182106T1; AU583115B2; ES554976A0; EP0449339B1; DE3650724T2; JPS6223752A; US7041351B1; MX165253B

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine dreischichtige Polymerfolie, deren Herstellungsverfahren sowie Verpackungen, die daraus hergestellt werden.
Schrumpf-Polymerfolien haben eine beträchtliche Anerkennung für Einsätze wie z. B. als Fleischverpackungen gefunden. In dieser Beschreibung soll die Verwendung der Folien für die Verpackung von Fleisch erörtert werden. Es sollte jedoch klar sein, dass diese Folien sich ebenso für die Verpackung anderer Produkte eignen. Einige dieser Folien, auf die sich diese Erfindung bezieht, werden normalerweise als Schrumpfbeutel eingesetzt, die an einen Arbeiter in der Fleischverarbeitung geliefert werden. Sie haben ein offenes Ende, das, nachdem das Fleisch eingefügt worden ist, verschlossen und versiegelt wird. Nachdem das Produkt eingefügt worden ist, wird die Luft normalerweise entleert und das offene Ende des Beutels wird durch Termoversiegelung oder durch den Einsatz einer Metallklammer verschlossen. Schließlich wird Hitze einsetzt, z. B. durch den Einsatz von Heißwasser oder Warmluft, um die Schrumpfung des Fleischproduktes zu starten.
Bei nachfolgenden Verfahren, die das Fleisch betreffen, könnte der Beutel zum Beispiel geöffnet und das Fleisch entfernt werden, um das Fleisch in gebraucherfreundliche Portionen zu zerschneiden oder die Verpackung von Lebensmitteln für Gemeinschaftsverpflegung zu benutzen.
Erfolgreiche Schrumpfbeutel müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen, die sowohl der Beutelhersteller als auch der Beutelbenutzer stellt. Die Tatsache, dass das Aussehen der Beutel beim Einfüllen, Luftdichtem Verpacken, Verschweißen und Schrumpfen unversehrt bleibt, ist für den Beutelbenutzer von äußerster Wichtigkeit. Der Beutel muss außerdem haltbar genug sein, um den Materialfluss, der beim Bewegen des in dem Beutel enthaltenen Produktes entlang des Verteilungssystems zu dem nächsten Verarbeiter oder zum Benutzer, beteiligt ist, standzuhalten. Folglich muss der Beutel das Produkt von außen schützen.
Es ist auch sehr wünschenswert für den Beutel- Benutzer, dass der Beutel als Grenze für eine Infusion gasförmiger Stoffe aus der Umgebung dienen kann. Der Bereitstellung einer wirksamen Grenze für die Infusion von Sauerstoff kommt eine besondere Bedeutung zu, da Sauerstoff sehr bekannt dafür ist, Lebensmittel zu verderben.
Der Beutelhersteller benötigt ein Produkt, das konkurrenzfähig produziert werden kann und den Anforderungen des Benutzers in Bezug auf die Gebrauchstauglichkeit entspricht. Folglich sollte (n) der/die Stoff (e) aus dem/denen die Folie und die Beutel hergestellt werden, verhältnismäßig preisgünstig, leicht extrudierbar und leicht zu lagern sein. Außerdem sollte der Stoff/die Stoffe einen ausreichenden Spielraum für die Fertigungsparameter haben, um eine effiziente Folienproduktion zu gewährleisten. Das Herstellungsverfahren sollte außerdem erweiterte Produktionsverfahren ermöglichen.
Die Lagerung sollte bei einer Temperatur erfolgen, die der Hersteller sparsam erreicht und die für einen Einsatz von wirtschaftlichen Schrumpfverfahren durch den Beutelbenutzer sorgt.
Für die Behandlung und den Einsatz der Folie muss letztere fest genug sein, um den vielen Verfahren bei hohen Temperaturen, inklusive Thermoversiegeln und in manchen Fällen Schrumpfen, denen die Folie ausgesetzt ist, standzuhalten. Folglich ist die Festigkeit bei hohen Temperaturen, im Folgenden als Heißfestigkeit bezeichnet, ein wichtiger Gesichtspunkt.
Herkömmliche Schrumpfbeutel werden im allgemeinen aus Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA) hergestellt. In einigen Fällen enthalten die Beutel eine Schicht aus Vinyldenchlorid-Copolymer (VDC-VC), das als Sauerstoff- Barriere dient. Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH) ist ebenso als Sauerstoffbarrierestoff bekannt.
Trotz mehrerer verfügbarer Schrumpffolien und den Vorteilen der Schrumpfpackungen haben letztere dennoch ihre Nachteile, von denen viele auf Einschränkungen in den Folien zurückzuführen sind. Es wird bekannt sein, dass durch die Verfahren zum auswalzen der Folie und zum späteren schrumpfen, die Folie aufgrund der Art der Verfahren ziemlich schweren Bedingungen ausgesetzt ist.
Es ist besonders wichtig zu erwähnen, dass die Folie, aufgrund der Tatsache, dass sie bei den Lager- und Schrumpfverfahren hohen Temperaturen ausgesetzt ist, bei den Verfahrensbedingungen besonders fehleranfällig ist. Die Folie muss gelagert werden können, ohne dass dabei Verzerrungen oder Trennungen von mehreren Schichten, die normalerweise bei Folien dieser Art auftreten, entstehen. Die Folie muss bei der Lagertemperatur hart genug sein, um den Belastungen des Streckverfahrens standzuhalten, ohne dass dabei Löcher, Risse oder ungleichmäßige Streckbereiche entstehen.
Bei schlauchförmigen Folien müssen letztere in der Lage sein, die Dehnblase während des Ausrichtungsverfahrens zu unterstützen. Schließlich sollte jede die Folienschichten ausgerichtet werden können, ohne dass dabei ein Bruch, eine Trennung oder die Bildung von Löchern in der Schicht auftreten.
Beim Einsatz als Verpackung muss die Folie im Schrumpfverfahren für praktische Erfordernisse schnell genug auf Wärme reagieren und darf dennoch nicht einen derartigen Schrumpfenergiegrad aufweisen, der die Folie während der Schrumpfung unter ihrer eigenen inneren Kraft auseinanderzieht oder aufblättert. Außerdem nehmen die Probleme, die mit der Schrumpfung in Zusammenhang stehen, zu, wenn das enthaltene Produkt, wie zum Beispiel ein Stück Fleisch, hervorstehende Teile enthält, wie zum Beispiel Knochen und/oder beträchtliche Aushöhlungen auf der Oberfläche.
Insbesondere im Falle von Aushöhlungen in den Produkten, wie z. B. um das Innere des Rippenabschnitts eines Fleischstücks herum oder die Umverteilung eines Bereiches der Folie, der an die Aushöhlung angrenzt, belastet die Fähigkeit der Folie, sich beim Schrumpfverfahren an das Produkt anzupassen, zusätzlich, während die Kontinuität der Folie erhalten bleibt.
Ein anderer Bereich, in dem Folienverpackungen fehleranfällig sind, ist jeder Bereich, in dem Teile der Folie durch Thermoversiegeln miteinander abgedichtet werden. Beim Thermoversiegeln werden Teile der Folie auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie weich genug sind, um zu fließen und zu verschmelzen während gleichzeitig ein Druck auf sie ausgeübt wird. Es ist wünschenswert das Thermoversiegelen einer Folie in einem Temperatur- und Temperaturdruck durchzuführen, so dass großtechnische Verfahren innerhalb der normalen Betriebsparameter schwanken können. Unabhängig von den zulässigen Bedingungen für die Durchführung des Thermoversiegelns ist es von entscheidender Bedeutung zu wissen, dass die Verschlüsse dicht genug sind, damit die Verpackung verschlossen bleibt. Außerdem muss bei einem absichtlichen Öffnen der Verpackung die Dichtigkeit gewährleistet sein. Folglich ist die Festigkeit der thermoversiegelten Verschlüsse ebenfalls einer der wichtigen Faktoren in Bezug auf den Wert der Folie, die in Anwendungen berücksichtigt werden, bei denen Verpackungen durch Thermoversiegeln verschlossen werden.
Der gemeinsame Faktor bei allen diesen Situationen ist, dass die Folie auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, bei der sie weicher wird. Ein Arbeitsgang besteht normalerweise in der Verformung, wie z. B. Ziehen, Schrumpfen sowie Weichmachen und Verschmelzen, um das Thermoversiegeln abzurunden. Da die Folie ausreichend verformbar sein muss, um eine gewünschte Funktion zu erfüllen, muss sie ebenso eine ausreichende Heißfestigkeit aufweisen, um zu vermeiden, dass sie zu weich wird und unkontrollierbar fließt und dadurch ungewünschte Formen annimmt, wie z. B. Verschmelzen, Bildung von Löchern und Ähnliches.
Es ist allgemein bekannt, dass die Vernetzung von Polymer-Folien die Zähigkeit und Heißfestigkeit verbessert. Das Verfahren besteht darin, eine Schicht einer Mehrschicht-Folie, die ein Vinyldenchlorid- Copolymer (VDC-VC), enthält, zu vernetzen. Dieses Vernetzen einer einzigen Schicht einer Mehrschicht- Folie besteht aus einer Vielzahl von Schritten. Der erste Schritt besteht zum Beispiel im Formen der zu vernetzenden Schicht. Der zweite Schritt besteht im Vernetzen der geformten Schicht. Der dritte Schritt umfasst die Zugabe zusätzlicher Schichten zur vernetzten Schicht, wie zum Beispiel beim Extrusionsbeschichten, um eine Mehrschicht-Folie zu bilden. Schließlich wird die Mehrschicht-Folie auf die Ausrichtungstemperatur erwärmt und ausgerichtet. Aufgrund der Tatsache, dass durch dieses Verfahren eine Funktionsfolie entstehen kann, wäre es wünschenswert, ein Verfahren zu entwickeln, das weniger komplex ist, weniger Produktionsschritte erfordert und vielleicht das Haftvermögen zwischen den Schichten verbessert und wirtschaftlicher ist.
Wie anhand des bekannten Verfahrens beschrieben wird, wird nur eine der Schichten vernetzt. Eine typische Folie hat zwei Außenschichten, die aus Ethylenvinylacetat (EVA) bestehen und eine Innenschicht, zwischen den beiden Ethylenvinylacetat- Schichten, die aus Vinyldenchlorid-Copolymer (VDC-VC) besteht. Eine der Ethylenvinylacetat-Schichten ist vernetzt und die andere nicht. Durch eine Vielzahl von Verfahrensschritten, die erforderlich sind, um eine Folie mit Hilfe des oben wiederholten bekannten Verfahrens zu formen, wird ersichtlich, dass die wirtschaftliche Behandlung durch ein anderes Verfahren erreicht werden kann und zwar vor allem wenn die Anzahl der Verfahrensschritte reduziert werden kann.
Das Ziel dieser Erfindung ist, ein verbessertes Foliengefüge für den Einsatz für Verpackungen zu liefern und zwar speziell für den Einsatz in Polymer- Verpackungen, wie z. B. Beutel sowie ein verbessertes Verfahren für die Herstellung solcher Foliengefüge und Verpackungen. Die Erfindung zielt auf die Herstellung von Folien mit verbesserten Eigenschaften für den Einsatz in Verpackungen ab. Im Vergleich zu bereits bestehenden Verfahren sollen die Folien mit Hilfe von konkurrenzfähigen und wirtschaftlichen Verfahren hergestellt werden.
Die Folien, die sich auf die gegenwärtige Erfindung beziehen, bestehen aus einer dreischichtigen Polymerfolie, die aus einer ersten und zweiten Schicht besteht, deren Zusammensetzungen zum größten Teil aus Ethylenvinylacetat (EVA) besteht. Eine dritte Schicht aus Vinyldenchlorid-Methylacrylat-Copolymer befindet sich zwischen der ersten und zweiten Schicht.
Die Zusammensetzung von mindestens einer der ersten und zweiten Schicht ist eine Mischung aus 10% bis 90% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte und aus 10% bis 90% Ethylenvinylacetat. Es könnte zum Beispiel für die Zusammensetzungen der ersten und zweiten Schicht eine Zusammensetzung von 20% bis 40% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte sowie 60% bis 80% Ethylenvinylacetat vorgezogen werden. In dieser Darstellung besteht zum Beispiel die bevorzugte Zusammensetzung aus mindestens 20% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte. Das Ethylenvinylacetat hat einen Vinylacetatgehalt von 6% bis 12% und einen Schmelzindex von 0,2 bis 0,8. Das lineare Polyethylen mit niedriger Dichte hat einen gewünschten Schmelzindex von 0,5 bis 1,5.
Die dritte Schicht besteht aus Vinyldenchlorid- Methylacrylat (VDC-MA).
Die oben beschriebenen dreischichtigen Folien mit ihren verschiedenen Schichtenkombinationen sind sehr nützlich als Schrumpffolien-Produkte. Aus diesem Grund ist es normalerweise nicht wichtig, dass die Folien der Erfindung molekular ausgerichtet sind. Folien, die sich auf die Erfindung beziehen, können ohne Vernetzung irgendeiner Schicht ausgerichtet sein. Die Vernetzung kann jedoch gewünschte Verbesserungen in Bezug auf die Schrumpfung, das Thermoversiegeln, die starken Festigkeitseigenschaften und vielleicht das Haftvermögen der Zwischenschicht verleihen. Folglich können die am meisten bevorzugten Folien der Erfindung bestrahlt werden, um die Vernetzung in der Folie zu veranlassen. Die bevorzugten Bestrahlungsstufen liegen zischen 1,5 und 10 Megarad.
Die Zusammensetzung der ersten und zweiten Schicht besteht zum größten Teil aus Ethylenvinylacetat- Copolymer (EVA). Die dritte Schicht besteht aus Vinyldenchlorid-Methylacrylat-Copolymer (VDC-MA) und befindet sich zwischen der ersten und zweiten Schicht.
Nachdem die Herstellung der Folie abgeschlossen ist, werden die erste, zweite und dritte Schicht mit Elektronenstrahlen mit einer Stärke von mindestens 1,5 Megarad bestrahlt.
Die Erfindung umfasst spezielle neue Verfahren zur Herstellung der vernetzten Folien der Erfindung. Der erste Schritt besteht darin, eine Mehrschicht-Folie zu bilden, die die Schichten enthält, die der Bestrahlung mit Elektronenstrahlen ausgesetzt werden sollen, inklusive einer Schicht aus Vinyldenchlorid- Methylacrylat-Copolymer (VDC-MA). Der zweite Schritt besteht darin, die Mehrschicht-Folie auf eine molekulare Ausrichtungstemperatur zu erwärmen und molekular auszurichten. Der dritte Schritt besteht darin, die Mehrschicht-Folie der Bestrahlung mit Elektronenstrahlen mit einer Stärke von mindestens 1,5 Megarad und vorzugsweise 2 bis 5 Megarad auszusetzen. Wahlweise kann die Folie thermoversiegelt werden.
Die Folien der Erfindung garantieren einen zufriedenstellenden Einsatz in vielen Bereichen. Dazu zählt die Herstellung von geschmeidigen Beuteln und Ähnlichem für den Einsatz als Verpackungen. Gewisse ausgerichtete Folien werden gerne für die Herstellung von Schrumpfbeuteln eingesetzt, wobei der Beutel um das enthaltene Produkt geschrumpft wird, indem der Beutel erhitzt wird, um seine Schrumpfeigenschaften zu aktivieren.
In der folgenden unbeschränkten Beschreibung soll die Erfindung nun in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen ausführlicher erklärt werden. In den Abbildungen wird Folgendes dargestellt:
Abb. 1 ist eine Draufsicht eines Beutels, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
Abb. 2 ist ein Querschnitt des Beutels, in Zeile 2-2 der Abb. 1. Der Beutel besteht aus einem dreischichtigen Foliengefüge gemäß der Erfindung.
Abb. 1 stellt einen Beutel 10 dar, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde. Der leere abgebildete Beutel ist ein Beispiel für die Beutel, die gemäß der Erfindung hergestellt werden. In der am meisten bevorzugten Form der Erfindung wird der Beutel aus einem molekular ausgerichteten Schlauch hergestellt, der durch Bestrahlung vernetzt wurde. Der Anwärter dieser Beschreibung beschreibt Folien und Verpackungen, die während der Vollendung des Herstellungsverfahrens molekular ausgerichtet sind und die für Lebensmittelverpackungen nützlich sind. In Abb. 1 hat der molekular ausgerichtete Schlauch ein Ende, das durch eine Thermoversiegelung 12 verschlossen wurde. Das andere Ende des Beutels ist offen, damit Produkte eingefüllt werden können und es wird normalerweise verschlossen und versiegelt, nachdem das Produkt eingefüllt wurde.
Der Querschnitt des in Abb. 2 dargestellten Beutels, weist eine typische Struktur auf, bei der der Beutel aus einer dreischichtigen Kunststofffolie hergestellt wurde. Die Schicht 14 stellt eine Grenzschicht dar, die aus Vinyldenchlorid-Copolymer besteht. Die Schicht 16 stellt die thermoversiegelte Schicht dar. Die Schicht 18 stellt die Außenseite des Beutels dar und hat eine Hauptfunktion, die darin besteht, die Verpackung und die dort enthaltenen Produkte vor äußeren Einflüssen zu schützen. Bei der Art der Erfindung, bei der eine dreischichtige Folie verwendet wird, wie in Abb. 2 dargestellt, ist die Schicht 18 eine Mischung aus 10% bis 100% Ethylenvinylacetat (EVA) und 0% bis 90% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE). Der Einschluss von linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) ist vor allem wünschenswert, wenn die Folie als Schrumpffolie eingesetzt werden soll, wenn sie um ein eingeschlossenes Produkt herum thermogeschrumpft wird. Während lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) im allgemeinen nützlich ist, um die Zähigkeit der Folie zu vergrößern, weisen Folien mit linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), die in mindestens eine der Außenschichten der dreischichtigen Folie gemischt wurden, eine besonders große Verringerung der Fehlerrate von Packungen mit Schrumpflöchern auf, wenn sie in Schrumpfverpackungen eingesetzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass kleinere Mengen an linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) einige Verbesserungen liefern, werden meist mindestens 10% lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) verwendet, wenn beträchtliche Nutzen gewünscht sind. Folglich wird vorzugsweise 10% lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) in mindestens einer der Schichten 16 und 18 eingesetzt. Folien mit 20% bis 40% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) weisen deutliche Verbesserungen auf, so dass dieser Gehalt besonders bevorzugt wird.
Die linearen Polyethylene mit niedriger Dichte (LLDPE), die vorzugsweise in den Schichten 16 und 18 eingesetzt werden, bei denen es sich um gemischte Zusammensetzungen handelt, haben einen Schmelzindex (MI) bis zu etwa 6. Besonders bevorzugte Polymere haben einen Schmelzindex (MI) von 0,5 bis 1,5. Zu den am meisten bevorzugten Polymeren gehören die Polymere 2050 und 2056 der Firma Dow Chemical Company.
Die Benennung Schmelzindex, so, wie sie hier benutzt wird, bezieht sich auf die Festlegung der physikalischen Eigenschaft, die in dem Schriftstück ASTM-D1238 beschrieben ist.
Das Verhältnis des linearen Polyethylene mit niedriger Dichte (LLDPE) in den Mischungen in denen es eingesetzt wird, wurde ausgewählt, um das beste Gleichgewicht der Eigenschaften zu liefern und dadurch den wünschenswerten Nutzen jedes Elementes der Mischung für den zu erwartenden Einsatz jeder speziellen Folie zu maximieren. Während anfängliche Verbesserungen der Folie, verglichen mit Folien, die reines Ethylenvinylacetat (EVA) in den Schichten 16 und 18 enthalten, bei Folien beobachtet wurden, die 10% lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) in den Schichten 16 und 18 enthielten, zeigen Folien mit 20% bis 40% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) deutliche Verbesserungen.
Ethylenvinylacetate (EVA), die einen geringeren Gehalt an Vinylacetat enthalten, neigen dazu, Ethylenvinylacetat-Schichten mit einer besseren Festigkeit zu liefern. Ethylenvinylacetate (EVA), die einen höheren Gehalt an Vinylacetat enthalten, neigen dazu, Ethylenvinylacetat-Schichten mit einem erhöhten Haftvermögen in Bezug auf die Vinyldenchlorid- Gopolymer-Schicht zu liefern. Ethylenvinylacetate (EVA), die praktisch irgendeinen Vinylacetat-Gehalt haben, weisen ein besseres Haftvermögen in Bezug auf die Vinyldenchlorid-Copolymer-Schicht auf, als ein Ethylen-Homopolymer. Ein gutes Haftvermögen zwischen den Schichten ist gemäß der Erfindung jedoch wünschenswert und folglich werden normalerweise Schritte unternommen, um das Haftvermögen dort zu steigern, wo keine unzulässigen negativen Effekte auftreten. Folglich werden höhere Vinylacetat-Gehalte mit 6% bis 12% Vinylacetat sowie ein Schmelzindex unter 1 vorgezogen. Während Mischgehalte hier in Gewichtsprozenten angegeben werden, werden die Vinylacetatgehalte in Molprozenten angegeben. Besonders bevorzugte Ethylenvinylacetat-Gehalte haben einen Venylacetat-Gehalt von 7% bis 9% und einen Schmelzindex von 0,2% bis 0,8%. Ethylenvinylacetat-Mischungen zur Herstellung der Ethylenvinylacetat-Komponente der Schichten 16 und 18 sind zulässig und in einigen Fällen erleichtern sie das Ausrichtungsverfahren.
Die Zusammensetzung der Schicht 14 besteht aus einem Vinylden-Chloridemethylakrylat-Copolymer, in dem Methylakrylat-Copolymer eingesetzt wurde. Die Metylakrylat-Komponente des Copolymers besteht vorzugsweise aus 3 Mol% und 20 Mol%. Besonders bevorzugte Copolymere weisen 6 bis 12 Mol% Methylacrylat auf. Zusatzstoffe, die normalerweise mit Vinyldenchlorid-Copolymeren eingesetzt werden, können in der üblichen Konzentration eingesetzt werden. Beispiele für solche Zusatzstoffe sind
Ethylenvinylacetat, Dibutylsebakat, Magnesiumoxyd, Stearamide und Epoxid-Sojaöl.
Die Gesamtdicke der Folien dieser Erfindung entspricht normalerweise der Dicke herkömmlicher Folien. Folien sind im allgemeinen 0,051 mm dick, mit einem regulären Bereich von ca. 0,038 bis ca. 0,076 mm. Folien, die dünner als ca. 0,038 mm sind, neigen dazu, zu weich zu sein, um alle die von ihnen geforderten Anforderungen zu erfüllen. Folien, die dicker als ca. 0,076 mm sind, sind vom wirtschaftlichen Standpunkt gesehen, weniger konkurrenzfähig, obwohl Folien bis zu 0,51 mm funktionsfähig sind.
Die Dicke jeder Schicht der Schrumpffolie dieser Erfindung entspricht vorzugsweise der Dicke derselben Folie, die für Schrumpffolien verwendet wird. Bei einer typischen Folie zum Beispiel, die für die Herstellung eines Beutels gemäß der Abb. 1 und 2 verwendet wird, beträgt die Gesamtdicke der Folie 0,057 mm. Die Dicke der Schicht 14 beträgt 0,0076 mm. Die Dicke der Schicht 16 beträgt 0,037 mm. Die Dicke der Schicht 18 beträgt 0,013 mm. Die Foliendicke kann für jede einzelne Folie entsprechend angepasst werden. Eine Mindestdicke von 0,025 mm ist für die Schicht 16 erforderlich, die für Thermoversiegelungszwecke verwendet wird.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten wird hier erörtert, wobei man davon ausgeht, dass die Zusammensetzung jeder Schicht zum gegebenen Zeitpunkt konstant ist. Es wird jedoch berücksichtigt, dass die Zusammensetzungen und insbesondere der Molekülverband der verschiedenen Polymere durch den Vernetzungseffekt der Bestrahlung verändert wird. Folglich sollte die Beschreibung der Polymere hinzugezogen werden, um nachträgliche Formen nach der Bestrahlung mit einzubeziehen.
Das Verfahren zur Herstellung einer bestimmten Folie hängt natürlich von der spezifischen Zusammensetzung und Struktur der Folie ab, ob sie ausgerichtet werden soll und ob sie vernetzt werden soll.
Folien, die weder ausgerichtet noch vernetzt sind, können mit jedem herkömmlichen Verfahren zur Bildung von Mehrschicht-Folien hergestellt werden. Derartige Verfahren umfassen Folgendes: Extrusion, Coextrusion, Extrusionsbeschichten, Extrusionslaminieren, Haftschicht und Ähnliches sowie Kombinationen der verschiedenen Verfahren. Das/die spezifische (n) Verfahren zur Herstellung einer bestimmten Folie, die weder ausgerichtet noch vernetzt ist, kann mit einer durchschnittlichen Fertigkeit ausgewählt werden, nachdem die gewünschte Struktur und Zusammensetzungen festgelegt wurden.
Folien, die ausgerichtet aber nicht vernetzt sind, können auch mit herkömmlichen Verfahren, in Kombination hergestellt werden, um Mehrschicht-Folien zu bilden. Ein bevorzugtes Verfahren umfasst die Schritte der Coextrusion der auszurichtenden Schichten, gefolgt von der Ausrichtung mit Hilfe eines der herkömmlichen Verfahren, wie zum Beispiel die Blasfolienausrichtung oder Dehnungsausrichtung in Form eines endlosen Blattes. Bei beiden Verfahren handelt es sich um molekulare Ausrichtungsverfahren.
Ausgerichtete und vernetzte Folien werden mit Hilfe einer neuen Kombination der Verfahrensschritte hergestellt. Der erste Schritt besteht in der Bildung einer Mehrschicht-Folie. Der erste Schritt, der in der Bildung der Mehrschicht-Folie besteht, ist für gewöhnlich am leichtesten mit der Coextrusion der gewünschten Schichten, von denen eine Schicht eine Vinylden-Chlorid-Copolymer-Schicht ist, zu realisieren. Andere Formungsverfahren sind zulässig, so lange die resultierende ausgerichtete Folie am Ende des Herstellungsverfahrens eine einheitliche Struktur aufweist.
Der zweite Schritt besteht in der Ausrichtung der Mehrschicht-Folie durch Erwärmen der Folie auf eine Temperatur entsprechend der molekularen Ausrichtung sowie anschließender molekularer Ausrichtung. Die Folie kann dann wahlweise thermoversiegelt werden, indem sie auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, während ihre Abmessungen nicht verändert werden. Der Ausrichtungsschritt erfolgt vorzugsweise zusammen mit dem ersten Schritt, der in der Bildung der Folie besteht.
Im dritten Schritt wird die geformte und ausgerichtete Mehrschicht-Folie, inklusive der Vinyldn- Chlorid-Copolymer-Schicht, einer Bestrahlung mit Elektronen ausgesetzt.
Die Menge der Bestrahlung mit Elektronen ist angepasst. Sie hängt von der Herstellung der spezifischen Folie ab, die behandelt werden soll sowie von deren Anforderungen in Bezug auf den Endeinsatz. Weil mehr oder weniger jede Bestrahlung eine gewisse Vernetzung umfasst, wird eine Menge von mindestens 1,5 Megarad normalerweise vorgezogen, um die gewünschten Steigerungen der Festigkeit der Folie zu erreichen und die Temperaturspanne, in der sich das Thermoversiegeln zufriedenstellend durchführen lässt, zu erweitern. Während eine Bearbeitung bei bis zu etwa 50 Megarad zugelassen werden kann, besteht normalerweise keine Notwendigkeit, über 10 Megarad einzusetzen, so dass dieses ein bevorzugtes höheres Behandlungsniveau darstellt. Die am meisten bevorzugte Dosierung liegt zwischen 2 und 5 Megarad.
Der dritte Schritt zur Bestrahlung der Folie mit Elektronen wird nur ausgeführt, nachdem die Mehrschicht-Folie hergestellt wurde sowie nach der molekularen Ausrichtung, bei Realisierungen, bei denen die Folie molekular ausgerichtet wird. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei der Bestrahlung alle Schichten der Folie gleichzeitig der Bestrahlungsquelle ausgesetzt werden und die Bestrahlung aller Schichten der Folie gleichzeitig erfolgt.
Der Ausrichtungsschritt kann ausgelassen werden und die unausgerichtete Mehrschicht-Folie kann durch die Bestrahlung vernetzt werden, um eine vernetzte, unausgerichtete Mehrschicht-Folie herzustellen.
Wenn die Behandlung der Folie abgeschlossen ist, wird die Folie wieder auf die Umgebungstemperatur gebracht. Ob dies vor oder nach der Bestrahlung geschieht ist für den Erfolg der Behandlung und der Funktionalität der Folie nicht wichtig.
Die Erfindung wird nun weiter beschrieben mit Bezug auf die folgenden uneingeschränkten Beispiele.

BEISPIEL 1

Eine dreischichtige Folie wurde einer Coextrusion unterzogen. Die beiden Oberflächenschichten der Folie waren eine Mischung aus 35% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) und 65% Ethylenvinylacetat (EVA). Das lineare Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) war DOW 2050. Die 65% Ethylenvinylacetat (EVA) in der Zusammensetzung bestanden zu 25% aus USI NA 235 und 40% DUPont 3135X. Beide Prozentzahlen basieren auf der Gesamtzusammensetzung der gesamten EVA-LLDPE- Mischung. Eine Kernschicht, die sich zwischen den beiden Außenschichten befand, bestand aus Vibylden- Chlorid-Methylacrylat-Copolymer. Die coextrudierte Folie wurde auf die Ausrichtungstemperatur erwärmt und in einem Streckverhältnis von 3,5 · 3,5/1 biaxial ausgerichtet. Nach der Ausrichtung wurden einige der Folien mit 4,5 Megarad Elektronenbestrahlung behandelt. Unbehandelte Probestücke wurden für einen Vergleichstest aufbewahrt. Die fertige Folie wies eine Dicke von 0,058 mm auf. Die Kernschicht war 0,0038 mm dick.

BEISPIEL 2

Eine dreischichtig Folie wurde coextrudiert. Die beiden Oberflächenschichten der Folie waren eine Mischung aus 30% linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) und 70% Ethylenvinylacetat (EVA). Das lineare Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) war DOW 2056. Die 70% Ethylenvinylacetat (EVA) in der Zusammensetzung bestanden aus 30% USI NA 235 und 40% DuPont 3136X, wobei beide prozentualen Gehalte auf der Gesamtzusammensetzung der gesamten EVA LLDPE-Mischung basierten. Die Kernschicht, die sich zwischen den beiden Außenschichten befand, bestand aus Vinylden- Chlorid-Methylacrylat-Copolymer.
Die auf diese Weise coextrudierte Folie wurde auf die Ausrichtungstemperatur erwärmt und in einem Streckverhältnis von 3,5 · 2,5/1 biaxial ausgerichtet. Nach der Ausrichtung wurde ein Teil der Folie mit einer Elektronenbestrahlung von 4,0 Megarad und ein Teil mit 8,0 behandelt. Unbehandelte Probestücke wurden für Vergleichstest aufbewahrt. Die fertige Folie war 0,058 mm dick und die Kernschicht 0,0076 mm.

BEISPIEL 3

Eine dreischichtige Folie wurde wie in Beispiel 1 coextrudiert, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der Kernschicht aus Vinylden- Chloridvinyl-Chlorid-Copolymer bestand. Die Gesamtdicke betrug 0,058 mm und die Dicke der Kernschicht 0,011 mm. Nach der Ausrichtung wurde ein Teil der Folie mit 1 Megarad, ein anderer mit 3 Megarad und eine weiterer mit 5 Megarad Elektronenbestrahlung behandelt.
Die Tabelle 1 führt die Eigenschaften der oben genannten und in den Beispielen aufgeführten Polymere auf, die sonst nicht aufgeführt werden. TABELLE 1
Bei den oben aufgeführten Beispielen der hergestellten Folien wurde die Thermoversiegelung auf Sauerstoffdurchlässigkeit, freies Schrumpfen und Heißfestigkeit getestet. Die Sauerstoffdurchlässigkeit wurde mit einem MOCON-Sauerstoff-Analysator bei 22,8ºC und 100% R.H. gemessen und war nicht wesentlich von der Bestrahlungsbehandlung beeinflusst worden.
In dem Test zum freien Schrumpfen wurden 100 mm große rechteckige Probestücke zugeschnitten und zur Kennzeichnung in der Breiten-Maschinenrichtung und in der Quer-Maschinenrichtung markiert. Jedes Probestück wurde zwischen zwei Sortierern positioniert und 60 Sekunden lang in 93,3ºC heißes Wasser getaucht. Die Probestücke wurden aus dem Wasser genommen, getrocknet und in beiden Maschinen, in der Breitenrichtung und in der Querrichtung, gemessen. Der Schrumpfbetrag in mm wurde direkt in Prozenten für das freie Schrumpfen angegeben.
In dem Test für das heiße Schrumpfen wurden zwei Folienstreifen von jeweils 2,54 cm Breite, die sich gegenüberliegen positioniert, wobei die dicksten Schichten, die Schichten 16, sich gegenüberlagen. Diese Streifen wurden an beiden Enden mit einem beidseitigen Klebeband zusammengefügt. Ein Ende der zusammengefügten Streifen wurde an einer feststehenden Klammer oder an einem Klebeband befestigt. Das andere Ende wurde fest in ein Belastungs-Messgerät eingespannt. Ungefähr 5,08 cm von dem Belastungs-Messgerät entfernt wurde eine Impuls-Thermoversiegelung quer zur Breite des Teststreifens gebildet. Die Versiegelung wurde mit einem Impuls-Versiegelersatz (30 V, 55A und einer Entlüftungspause von 0,7 Sekunden) hergestellt. Unmittelbar nach der Herstellung der Versiegelung und während die Folie noch heiß war, wurde das Belastungs- Messgerät in gerader Linienführung, etwa 2,54 cm vom festen Ende entfernt, positioniert.
Nachdem das Messgerät positioniert worden war und die Dehnungsbeanspruchung auf die Folie angegriffen hatte, induzierte die Belastung hauptsächlich am noch warmen Ende des Versiegelungsbereiches eine Dehnung. Der Versiegelungsbereich wurde weiterhin gedehnt und in manchen Fällen brach dieser Bereich durch. Die Höhe der angewendeten Kraft, die das Belastungs-Messgerät angezeigt hat, stieg bei Aktivierung des Messgerätes anfangs an, bis die maximale Belastung angezeigt wurde. Die maximale registrierte Belastung wurde als Durchzugskraft angezeigt. Diese Durchzugskraft ist eine Messung der Heißfestigkeit der Folie, die in Wechselbeziehung zur Fähigkeit der Folie steht, den Einflüssen in heißen Verfahren zu widerstehen, inklusive bei der Bildung von Thermoversiegelungen.
In Tabelle 2 werden die Ergebnisse der Tests dargestellt, die als Beispiel für das freie Schrumpfen und die Heißfestigkeit durchgeführt wurden. TABELLE 2
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, hat das freie Schrumpfen durch die Bestrahlung leicht abgenommen, wobei jedoch die Beträge des freien Schrumpfens, die die gesamte Gebrauchseignung der Folie beeinflussen würden, sich nicht geändert haben. Die Heißfestigkeit hingegen ist bei diesen Folien, die einer Bestrahlung ausgesetzt wurden, sehr gestiegen.
Die Bestrahlung hat mindestens zwei bedeutende Zwecke. Erstens vergrößert sie die Heißfestigkeit der Folie. Letzteres wird durch die ausgedehnten Thermoversiegelungs-Temperaturbereiche bewiesen und durch eine verringerte Fehlerrate bei Verpackungen, die heiß geschrumpft oder versiegelt wurden. Zweitens ist die Zeitmessung der Bestrahlungsbehandlung, die nach der Bildung von Mehrschicht-Folien erfolgt und im wesentlichen unabhängig ist, für die Auswahl des Verfahrens zur Herstellung der Mehrschicht-Folien nützlich. Folglich werden die Verfahren, die dazu neigen, eine höhere Haftung zwischen den Flächen zu liefern, wie z. B. die Coextrusion, bevorzugt. Aufgrund der Tatsache, dass mehr bevorzugte Formungsverfahren eingesetzt werden können, können die resultierenden Folien im Vergleich zu ähnlichen Folien, die mit Hilfe weniger bevorzugter Verfahren hergestellt wurden, ein beträchtlich verbessertes Haftvermögen zwischen den Flächen aufweisen. Zum Beispiel wurde die vorher bekannte Folie getestet, die mit dem bereits bekannten Verfahren hergestellt wurde und die beide bereits kurz in der Einleitung dieser Spezifikation beschrieben wurden und bei dessen Verfahren ein Lackierschritt bei der Bildung der Folie durchgeführt wird. Das Abblättern wurde mit Hilfe eines Lösungsmittels unterstützt. Nachdem man mit dem Abblättern begonnen hatte, konnte dieser Vorgang durch Einsatz einer Kraft von 3,94 bis 5,91 g/cm leicht ausgebreitet werden. Fachleute, die sich mit dieser Technik auskennen, werden bemerken, dass dieser Abblätterungsgrad einen geringen Haftungsgrad zwischen den Flächen aufweist. Im Vergleich wurden Folien der BEISPIELE 1 und 3 auf ihren Abblätterungswiderstand hin getestet.
Bei allen Abblätterungsversuchen waren die Probestücke Streifen mit einer Breite von 2,54 cm und einer Länge von ca. 7,6 bis 15,2 cm. Um die Schichten zu trennen wurde ein Ende des Streifens mit einem Lösungsmittel, entweder Azeton oder Metylethyl-Keton, durchfeuchtet, um die anfängliche Trennung der Schichten zu erleichtern. Die anfängliche Trennung der Schichten wurde vorsichtig vereinfacht und wurde manuell ausgebreitet, bis eine ausreichende Länge getrennt worden war. Die getrennten Schichten können dann besser an den Klemmbacken eines Iron- Zugbelastungsanalysators angebracht werden. Die Schichten wurden dann getrennt und das Haftvermögen zwischen den Schichten wurde als maximale Kraft in Gram registriert, die eingesetzt wurde, um die Schichten an der Grenzfläche zu trennen.
Bei dem Versuch, die vergleichende Haftung der Grenzfläche von Folien der Erfindung zu bestimmen, hat man in allen Fällen herausgefunden, dass die Schichten nicht mit Hilfe des herkömmlichen Verfahrens zum Trennen der Schichten getrennt werden können, bei dem ein Klebeband verwendet wird. In einigen Fällen kann man die Trennung auch nicht durch den Einsatz von Lösungsmitteln erreichen. In allen anderen Fällen kann die Trennung mit Hilfe eines Lösungsmittels erreicht werden aber bei dem Zugversuch, wie beim Instron- Zugversuch, wurde ein Fehler auf einer der Folienschichten entdeckt. Daraus folgt, dass der Haftungswiderstand zwischen den Schichten, die Zugfestigkeit bei mindestens einer Schicht überschreitet und folglich die Schichten nicht getrennt werden können.
Wie der Test zur Heißfestigkeit belegt, können aus den Folien der Erfindung durch Thermoversiegeln auf ganz leichte Weise Beutel zum Verpacken hergestellt werden. Es folgt daraus, dass die Erfindung neue Folienstrukturen und Beutel sowie neue Verfahren zur Herstellung von Folien liefert, die verbesserte Eigenschaften für den Einsatz als Verpackung aufweisen. Das neue Verfahren ist aufgrund einer Verringerung der Anzahl der Verfahrensschritte und durch die Möglichkeit, dass jeder Verfahrensschritt mit Hilfe der herkömmlichen Ausrüstung ausgeführt werden kann, konkurrenzfähig und wirtschaftlich.
Das Wort "Verpackung", ist hier so definiert, dass es als Behälter dient, der Produkte enthält oder nicht. Eine Verpackung kann versiegelt werden oder hat eine Öffnung.
Es wird darauf hingewiesen, das die hier beschriebenen Folien in erster Linie für die Verpackung von Lebensmitteln bestimmt sind. Ihr Gebrauch ist jedoch nicht unbedingt auf die Verpackung von Lebensmitteln beschränkt.

Claims

1. Dreischichtige Polymerfolie, die molekular ausgerichtet sein kann, und eine erste und zweite Schicht (16, 18) mit einer Zusammensetzung von 10 bis 100 Gewichtsprozent Ethylenvinylacetat-Copolymer umfasst, sowie eine dritte, dazwischen angeordnete Schicht (14), deren Zusammensetzung aus einem Vinyldenchlorid-Copolymer besteht, wobei die Zusammensetzung mindestens einer der ersten und zweiten Schichten aus einer Mischung aus 10 bis 90 Gewichtsprozent linearer Polyethylen mit niedriger Dichte und 90 bis 10 Gewichtsprozent Ethylenvinylacetat-Copolymer besteht, wobei besagte dritte Schicht ein Vinyldenchlorid-Methylacrylat-Copolymer ist, und wobei jede der ersten, zweiten und dritten Schichten in einer Stärke vernetzt ist, die einer Bestrahlungsexposition von mindestens 1, 5 Megarad Elektronenstrahl entspricht.

2. Eine Folie nach Anspruch 1, wobei eine der besagten beiden ersten und zweiten Schichten zu 100 Gewichtsprozent aus Ethylenvinylacetat-Copolymer besteht, und die andere der besagten Schichten aus der besagten Mischung aus linearer Polyethylen mit niedriger Dichte und Ethylenvinylacetat-Copolymer.

3. Eine Folie nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusammensetzung entweder einer Schicht oder beider Schichten der ersten und zweiten Schicht aus 20 bis 40% linearer Polyethylen mit niedriger Dichte und aus 80 bis 60% Ethylenvinylacetat-Copolymer besteht, wobei das Ethylenvinylacetat-Copolymer einen Vinylacetatgehalt von 6 bis 12 Molprozent aufweist sowie einen Schmelzindex vor dem Vernetzen von 0,2 bis 0,8; und wobei das Polyethylen mit geringer linearer Dichte einen Schmelzindex vor dem Vernetzen von 0,5 bis 1,5 aufweist.

4. Ein Verfahren zur Fertigung einer dreischichtigen Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das die Bildung einer dreischichtigen Folie umfasst, die eine erste und zweite Schicht aufweist und eine dritte Schicht aus Vinyldenchlorid-Methylacylat-Copolymer, die zwischen den besagten ersten und zweiten Schichten angeordnet ist und wobei die dreischichtige Folie dann mit Elektronenstrahlen in der Stärke von mindestens 1,5 Megarad bestrahlt wird.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, das vor der besagten Bestrahlung mit Elektronenstrahlen einen weiteren Verfahrensschritt umfasst, bei dem die dreischichtige Folie auf eine höhere Temperatur erhitzt und molekular ausgerichtet wird.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 5, das einen weiteren Verfahrensschritt umfasst, bei dem die Folie auf einer höheren Temperatur gehalten und thermofixiert wird.

7. Eine Verpackung, die aus einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gefertigt wird.

8. Eine Verpackung nach Anspruch 7, die zwei gegenüberliegende Schichten der besagten Folie umfasst, deren gemeinsame Außenkanten thermoversiegelt sind, und die eine Öffnung freilassen, damit in die Verpackung ein Produkt eingefügt werden kann.