DE4306716A1 - Mehrschichtige, leicht tiefziehfähige, Polyamid enthaltende Folie mit verbesserter Durchstichfestigkeit - Google Patents
Mehrschichtige, leicht tiefziehfähige, Polyamid enthaltende Folie mit verbesserter DurchstichfestigkeitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige, leicht thermoformbare,
Polyamid enthaltende Folie, die sich infolge ihrer verbesserten Durchstichfestigkeit
und gleichzeitig guten Tiefzieheigenschaft (Thermoformbarkeit) insbesondere zur
Verpackung von scharfkantigen Füllgütern eignet. Die Verpackung muß für den Weg
des Produktes zum Verbraucher einen sicheren Schutz des Füllgutes gewährleisten.
Scharfkantige Lebensmittel sind besonders gefährdet, da die Haltbarkeit infolge
mechanischer Verletzungen der umhüllenden Folie nicht gewährleistet ist. Aus
ökologischen und ökonomischen Gründen besteht hier besonderer Handlungsbedarf.
Es sind nach dem Stand der Technik bereits vielfältige Mehrschichtverbunde mit zwei
separaten PA-Schichten bekannt. Diese zeichnen sich durch gute Tiefzieheigen
schaften und erhöhte Sicherheit gegen Knickbruch aus (Kunststoffe 79 (1989) 9,
S. 818-822). Die Durchstichfestigkeit läßt sich durch den Einsatz von unver
hältnismäßig hohen Polyamidschichtdicken und damit auch dickeren Folien beliebig
steigern. Dadurch wird allerdings die Thermoformbarkeit stark reduziert, da der
Verformungswiderstand größer wird. Ökologische und ökonomische Gründe spre
chen ebenfalls gegen eine Anhebung der Polyamidschichtdicken; sie tragen zum einen
nicht zur Reduzierung von Verpackungsmaterial bei und führen zum anderen zu
steigenden Folienpreisen, da relativ teures Polyamid eingesetzt wird.
In EP-465 931 wird eine mehrschichtige, mindestens in einer Richtung gereckte Folie
mit 1 bis 4 Polyamidschichten als Verpackungsmaterial angegeben. Mindestens eine
Polyamidschicht enthält 50 bis 95 Gew.-% kristallines PA und 5 bis 50 Gew.-%
amorphes PA. Die gereckte Folie zeichnet sich durch eine gleichmäßige Dicke aus.
Allerdings ist diese Folie nicht ausreichend tiefziehbar, da sie bereits in mindestens
einer Richtung gereckt wurde. Daher kann diese Folie für die Mehrzahl aller
Tiefziehanwendungen nicht eingesetzt werden.
JA 4 164 641 und JA 4 216 933 behandeln Verbundfolien, die eine oder mehrere
Schicht(en) PA MXD6 beinhalten, eine Schicht verseiften Ethylen-Vinylacetat-
Copolymere, eine Schicht modifizierten Polyolefins und eine durch Wärme siegelbare
Schicht. Die Folien mit Schichten aus PA MXD6 auf Basis von m-Xylylendiamin und
Adipinsäure oder einem Blend aus PA MXD6 mit einem anderen Polyamid haben den
Nachteil, daß sie infolge ihrer hohen Steifigkeit nur bei hohen Temperaturen verformt
werden können. Weiterhin können sie infolge kleiner Verformungswege nur geringe
Durchsticharbeiten aufnehmen.
In allen vorliegenden Quellen werden Folienaufbauten mit dem gemeinsamen Nachteil
genannt, daß die zu kombinierenden Anforderungen der
- a) leichten Thermoformbarkeit und
- b) hohen Durchstichfestigkeit
nicht erfüllt werden. Verbundfolien mit großen Polyamiddicken lassen sich nur durch
langanhaltende Einwirkung hoher Formtemperaturen tiefziehen. Dadurch wird die Ge
schwindigkeit der Verpackungseinrichtung verringert, es können nur geringere Takt
zahlen gefahren werden. Die Optik der Folie wird ebenfalls negativ beeinträchtigt.
Eine Reduzierung der Polyamiddicke würde wiederum zu niedrigeren Durchstich
festigkeiten führen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Mehrschichtfolie mit verbesserter Durchstich
festigkeit und Thermoformbarkeit bereitzustellen die sich zur Verpackung scharf
kantiger Füllgüter eignet.
Die zu erfüllenden Forderungen lauten:
Die Folie wird in der Regel vor dem Befüllvorgang erwärmt und in speziell
ausgeformten Mulden tiefgezogen. Wünschenswert sind eine niedrige Form
temperatur und eine hohe Folienrestdicke in den kritischen Stellen, insbesondere
in den Muldenecken. Durch niedrige Formtemperaturen kann die Geschwin
digkeit der Verpackungsmaschinen erhöht und die thermische Beanspruchung
der Folie deutlich reduziert werden. Die Folie bleibt transparent, ein Abdruck
der Heizplatten auf einer Folienseite wird nahezu vollständig vermieden.
Alle bisherigen Erfahrungen zeigen, daß durch eine Vergrößerung der Schicht
dicke(n) des Polyamids die Durchstichfestigkeit verbessert wird. Ziel muß es
daher sein, auch bei gleichbleibender Polyamiddicke die Durchstichfestigkeit zu
erhöhen, damit die Thermoformbarkeit nicht beeinträchtigt wird. Die beim
Durchstich der Folie aufgenommene Arbeit bezogen auf die Gesamtdicke der
Polyamidschicht(en) ist als Beurteilungskriterium besonders geeignet.
Überraschenderweise konnten die oben genannten Anforderungen durch eine
mehrschichtige, leicht thermoformbare, Polyamid enthaltende Folie erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Folie ist insbesondere zur Verpackung von scharfkantigen
Füllgütern geeignet. Der Folienaufbau mit der Sequenzanordnung ABCD ist dadurch
gekennzeichnet, daß
- - die Sequenz A aus mindestens einem Copolyamid, basierend auf Caprolactam, und/oder einer Mischung aus aliphatischem Polyamid mit Copolyamid, basie rend auf Caprolactam, und/oder amorphem Polyamid besteht,
- - die Sequenz B mindestens eine Schicht olefinischer (Co-)Polymere beinhaltet,
- - die Sequenz C mindestens eine Schicht Copolyamid, basierend auf Caprolactam, und/oder einer Mischung eines aliphatischen Polamids mit einem Copolyamid, basierend auf Caprolactam, und/oder aromatischen Polyamid beinhaltet und das Dickenverhältnis C/A von 1,5 bis 4 beträgt,
- - die Sequenz D mindestens eine Schicht olefinischer (Co-)Polymere beinhaltet, die als Außenschicht aus einem Siegelwerkstoff besteht, und daß die Dicken im Verhältnis D/B von 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 7, liegen.
Die Sequenz A beinhaltet ein auf PA6 basierendes Copolyamid und/oder eine
Mischung aus einem aliphatischen Polyamid wie z. B. PA6, PA66, PA6.10, PA6.11,
PA6.12, PA11 oder PA12 mit einem auf PA6 basierenden Copolyamid und/oder
einem amorphen Polyamid.
Die Sequenz B beinhaltet mindestens eine Lage olefinischer (Co-)Polymere. Die
Schicht B kann als Haftvermittler zwischen den Schichten A und C wirken, die auch
nach einer Thermoformung ihre haftvermittelnde Funktion erfüllen. Für diese Aufgabe
eignen sich besonders PE- und PP-Copolymere mit funktionellen Gruppen.
Die Sequenz C besteht aus einem auf PA6 basierenden Copolyamid und/oder einer
Mischung aus einem aliphatischen Polyamid wie z. B. PA6, PA66, PA6.10, PA6.11,
PA6.12, PA11 oder PA12 mit einem auf PA6 basierenden Copolyamid und/oder
einem amorphen Polyamid. Das Dickenverhältnis C/A sollte im Bereich 1,5 bis 4
liegen. Die in der Sequenz C enthaltenen Schichten können durch Coextrusion, Kleb
stoffkaschierung oder Extrusionsbeschichtung oder eine Kombination der genannten
Fertigungstechniken hergestellt werden.
Durch die Anordnung der Sequenz C zwischen zwei Polyolefinen wird zudem eine
Wasserdampfbarriere erreicht, so daß die natürlichen Sperreigenschaften des Poly
amides insbesondere gegenüber Sauerstoff nicht durch Feuchtigkeitseinflüsse redu
ziert wird. Dies ist von besonderem Vorteil, da die Sequenz C gegenüber der Sequenz
A eine höhere Dicke aufweist und damit die Sperreigenschaft der Folie deutlich
verbessert und von Klimaschwankungen unabhängiger ist.
Die Sequenz D beinhaltet mindestens eine Schicht olefinischer (Co-)Polymere. Als
Außenschicht wird ein Siegelrohstoff eingesetzt. Dies kann ein Polyethylen, ein
Ethylen/Vinylacetat-Copolymeres, ein Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Ethylen/Me
thylenacrylsäure-Copolymer oder Ionomer oder aber eine Mischung aus den genann
ten Polymeren sein. Das Verhältnis der Dicken D/B liegt im Bereich 3 bis 10, vor
zugsweise im Bereich 4 bis 7.
Überraschenderweise ist es durch den erfindungsgemäßen Folienaufbau gelungen, die
besonderen Anforderungen an die Thermoformbarkeit und Durchstichfestigkeit zu
erfüllen. Die Folie läßt sich bereits bei niedrigen Temperaturen von 70 bis 90°C gut
tiefziehen. Die Restdicke der Folie in den besonders kritisch zu beurteilenden Mulden
ecken ist deutlich verbessert. Die Folie bleibt auch nach der Verformung im gesamten
Bereich der Mulde transparent.
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 320 µm bezogen. Die Folie ist
durch Coextrusion und Extrusionsbeschichtung hergestellt worden.
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 320 µm bezogen. Die Folie ist
durch Coextrusion und Extrusionsbeschichtung hergestellt worden.
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 385 µm bezogen. Die Poly
amidschichten basieren auf PA6, sind als Solofilme gefertigt worden und anschließend
mit den als Coextrusion gefertigten, polyethylenischen Schichten verklebt. Die Siegel
schicht ist ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymeres mit einem Acetatgehalt von
3 Gew.-%.
Im Vergleich zu allen anderen Mustern weist das Vergleichsbeispiel 3 die höchste
Foliendicke auf. Die beiden Polyamidschichten sind verhältnismäßig weit voneinander
getrennt.
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 350 µm bezogen. Der Folien
aufbau ist symmetrisch. Im Vergleich zu allen anderen Mustern weist Vergleichsbeispiel
4 die höchste Polyamidschichtdicke auf. Das verwendete Polyamid ist PA6. Die
Polyethylenschichten unterscheiden sich im Schmelzpunkt, die Siegelschicht hat einen
niedrigeren Schmelzpunkt (ca. 112°C gegenüber ca. 121°C).
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 320 µm bezogen. Der
Folienaufbau ist asymetrisch. Die beiden PA6-Schichten sind mit einer dünnen Schicht
eines polyolefinischen Haftvermittlers verbunden. Die Siegelschicht besteht aus einem
Ionomer.
Eine mehrschichtige Folie mit dem Aufbau
Die Schichtdickenanteile sind auf die Foliendicke von 250 µm bezogen.
Die Durchstichprüfung erfolgt nach einer internen Prüfvorschrift. Sie ist konzipiert
zur Beurteilung von Folien, die mit scharfkantigen Gegenständen beansprucht werden.
Gemessen wird die Kraft und der Weg, den eine Nadel zum Durchstechen einer
membranartig aufgespannten Folie benötigt. Die Durchsticharbeit wird aus dem
Integral über Kraft und Weg bestimmt.
Als Muster wird eine kreisförmige Probe mit dem Durchmesser von 80 mm ausge
schnitten. Sie wird in eine Probenhalterung eingespannt, die in einer Zugprüfmaschine
befestigt ist. Auf der beweglichen Traverse ist an einem Kraftsensor eine Nadel
angebracht. Die Nadel hat an ihrer Spitze einen Durchmesser von 1 mm. Sie ist
kegelförmig ausgebildet, der Winkel beträgt 90°. Gemessen werden jeweils min
destens fünf Proben.
Die Beurteilung der Thermoformbarkeit erfolgt auf Tiefziehmaschinen, wie sie übli
cherweise in der verpackenden Industrie eingesetzt werden. Eine an ihren Längsseiten
beidseitig eingespannte Folienbahn wird mittels einer Heizplatte vorgewärmt. Durch
Absaugen der Luft zwischen der in ihrer Oberfläche strukturierten Platte und der Folie
wird ein guter Wärmeübergang erzielt. Die Erwärmung der Folie kann auf der
Siegelseite oder aber auf der ihr abgewandten Seite erfolgen.
Die mit Plattentemperaturen von 70 bis 100°C erwärmte Folie wird durch Anlegen
einer Luftdruckdifferenz in eine Mulde mit dem Rahmenmaß 115×185 mm gezogen.
Die Tiefe der Mulde wird im Bereich von 50 bis 100 mm variiert.
Beurteilt wird das Tiefziehergebnis der Folie nach folgenden Kriterien:
- a) Abdruck der Heizplatte auf der Folie,
- b) Ausformung der Mulde,
- c) Transparenz der Folie und Mulde und
- d) Restdicken in den als besonders kritisch zu beurteilenden Muldenecken, da dort erfahrungsgemäß die niedrigsten Foliendicken gemessen werden.
Bemängelt wird zu a) ein sichtbarer Abdruck der Heizplatte auf der Folie, zu b) eine
nicht vollständig ausgeformte Mulde, zu c) eine Eintrübung der Folie oder Mulde und
zu d) eine niedrigere Restdicke als 15% bezogen auf die Ausgangsdicke der Folie in
den Muldenecken.
Bewertet wird die Folie entsprechend den genannten Kriterien. Ein Ergebnis der
Einstufung "+" bedeutet, daß die Folie in allen genannten Punkten den Anforderungen
genügt. Ein unbefriedigendes Ergebnis in nur einem Beurteilungskriterium wird mit
"o" ausgedrückt. Sind in mehr als zwei Punkten keine befriedigenden Ergebnisse
erzielt worden, so wird die Folie mit "-" eingestuft.
Um die unterschiedlichen Folien vergleichbar darstellen zu können, ist die Durch
sticharbeit auf die Polyamidgesamtdicke einer jeden Folie bezogen. Die Durchstich
arbeit bis zum Bruch einer Folie kann somit unabhängig von der Polyamiddicke dar
gestellt werden. Würde nur die Schädigungsarbeit angegeben, so würde der Vergleich
verfälscht.
Claims (8)
1. Eine mehrschichtige, leicht thermoformbare Folie mit der Sequenzanordnung
ABCD insbesondere zur Verpackung von scharfkantigen Füllgütern, dadurch
gekennzeichnet, daß
- - die Sequenz A aus mindestens einem Copolyamid, basierend auf Capro lactam, und/oder einer Mischung aus aliphatischem Polyamid mit Copolyamid, basierend auf Caprolactam, und/oder amorphem Polyamid besteht,
- - die Sequenz B mindestens eine Schicht olefinischer (Co-)Polymere bein haltet,
- - die Sequenz C mindestens eine Schicht Copolyamid, basierend auf Capro lactam, und/oder einer Mischung eines aliphatischen Polyamids mit einem Copolyamid, basierend auf Caprolactam, und/oder aromatischen Polyamid beinhaltet und das Dickenverhältnis C/A von 1,5 bis 4 beträgt,
- - die Sequenz D mindestens eine Schicht olefinischer (Co-)Polymere bein haltet, die als Außenschicht aus einem Siegelwerkstoff besteht, und daß die Dicken im Verhältnis D/B von 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 7, liegen.
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequenz C eine Dicke
von 30 bis 150 µm, vorzugsweise von 50 bis 100 µm, aufweist.
3. Folie nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequenz D
eine Dicke von 100 bis 250 µm, vorzugsweise von 150 bis 200 µm, aufweist.
4. Folie nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequenz B ein
mit Säure modifiziertes Polyolefin enthält, das als Haftvermittler zu den
Sequenzen A und C wirkt.
5. Folie nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienaufbau
ABCD oder aber eine oder mehrere der Sequenzen A, B, C und D durch
Coextrusion und/oder Klebstoffkaschierung und/oder Extrusionsbeschichtung
und/oder Extrusionskaschierung hergestellt ist.
6. Folie nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Siegelwerk
stoff in der Sequenz D Polyethylen und/oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymeres
und/oder Ethylen/Acrylsäure-Copolymer und/oder Ethylen/Methylenacrylsäure-
Copolymer und/oder Ionomer ist.
7. Folie nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Siegel
schicht abgewandte Folienseite und/oder mindestens eine weitere Schicht be
druckt ist.
8. Folie nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zur Ver
packung von scharfkantigen Lebensmitteln wie z. B. rohen Pökelfleischerzeug
nissen, Muscheln etc. eingesetzt wird.
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DK94102562.9T DK0613774T3 (da) | 1993-03-04 | 1994-02-21 | Flerlags, let dybtrækkelig, polyamidholdig folie med forbedret gennemstiksstyrke. |
DE59402572T DE59402572D1 (de) | 1993-03-04 | 1994-02-21 | Mehrschichtige, leicht tiefziehfähige, Polyamid enthaltende Folie mit verbesserter Durchstichfestigkeit |
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JP6052570A JPH06286084A (ja) | 1993-03-04 | 1994-02-28 | パンク破壊抵抗性が改善された、多層構造で、容易に深絞りが可能なポリアミド含有フイルム |
FI940998A FI112186B (fi) | 1993-03-04 | 1994-03-02 | Monikerroksinen, helposti syvävedettävä, polyamidia sisältävä kalvo, jolla on parannettu puhkaisulujuus |
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