DE9210530U1 - Mehrschichtige Polyethylenfolie zur Herstellung von flexiblen Verpackungsbehältnissen - Google Patents

Mehrschichtige Polyethylenfolie zur Herstellung von flexiblen Verpackungsbehältnissen

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Claims (20)

  1. Busse & Busse Patentanwälte
    European Patent Attorneys
    Bischof und Klein _. , , Dipl.-Ing. Dr. lur. V. Busse
    GmbH & Co . Dipl.-Ing. Dietrich Busse
    Dipl.-Ing. Egon Bünemann Rahestr. 47 Dipl.-Ing. Ulrich Pott
    4540 Lengerich
    D-4500 Osnabrück
    Groflhandelsring 6 · Postfach 1226 Telefon: 0541-586081 /82 Telegramme: palgewar Osnabrück TeIe ko pierer : 0541-588164
    L/Br 5.8.1992
    Mehrschichtige Polyethylenfolie zur Herstellung von flexiblen Verpackungsbehältnissen
    Die Erfindung betrifft eine mehrschichte Polyethylenfolie zur Herstellung von Beuteln, Säcken und dgl. flexiblen Verpackungsbehältnissen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
    Polyethylenfolien dieser Art sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt und finden in großem Umfang Verwendung bei der Herstellung von Kunststoffsäcken, -beuteln und dgl. Verpackungsbehältnissen als Leerverpackungen wie auch bei solchen Prozessen, bei denen die Füllung des Verpackungsbehältnisses mit Füllgut in den Herstellungsprozeß der Verpackung integriert ist. Es handelt sich hierbei um sog. FFS-Verfahren (Form-Füll-Schließverfahren), bei denen, ausgehend von Schlauchfolien bei einer Abfüllvorrichtung am Kopf und am Boden aufeinanderfolgender Schlauchfolieneinheiten Querschweißnähte zur Bildung sog. FFS-Säcke hergestellt werden.
    Die Festigkeit dieser bekannten Polyethylenfolien ist jedoch begrenzt, was sich insbesondere bei Schwergutverpackungen und bei mehrfachen Verladevorgängen, beispielsweise bei Exportverpackungen, als nachteilig erweist, da beim Verladebetrieb bzw. bei der weiteren Handhabung solcher Verpackungen Beschädigungen der Kunststoffolie infolge eines Durchstoßens und eines Einreißens bzw. Weiterreißens der Folie auftreten können. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind bereits axial gereckte, kreuz-
    laminierte Polyethylenfolien bekannt geworden, die eine hohe Durchstoß- und Reißfestigkeit aufweisen. Es findet hierbei ein Recken einer Schlauchfolie unterhalb der Kristallit-Schmelz-Temperatur statt, bei dem die Schlauchfolie um ein Mehrfaches ihrer Länge unter Verdünnung und unter axialer Streckung ihrer Molekülketten gereckt wird, sodann durch spiral- bzw. schraubenlinienförmiges Aufschneiden der Schlauchfolie eine Flachbahn gebildet wird und Abschnitte der so entstandenen Flachbahn mit sich etwa rechtwinklig kreuzender Ausrichtung ihrer gereckten Molekülketten gegeneinander kaschiert v/erden.
    Der hohen Festigkeit dieser gereckten, kreuzlaminierten Polyethylenfolien stehen jedoch deren äußerst schlechte Verarbeitungseigenschaften gegenüber. So ist es praktisch nicht möglich, solche Folien zu verschweißen, da bei der Herstellung einer Schweißnaht durch die Wärmezufuhr die durch die Reckung erzeugte Festigkeit aufgehoben und die Molekülstruktur in der Weise verändert wird, daß eine den praktischen Bedürfnissen gerecht werdende Schweißverbindung nicht erzeugt werden kann. Aus diesem Grunde gelten derartige kaltgereckte, kreuzlaminierte Folien allgemein als nicht schweißfähig. Die erforderlichen Verbindungen werden daher in der Praxis durch Nähen oder Kleben erzeugt. In beiden Fällen sind jedoch die Gestehungskosten erhöhende Hilfsmaßnahmen erforderlich, indem beispielsweise, um eine Verklebung erzeugen zu können, die kreuzlaminierte Folie mit einer Polyethylen- oder dgl. Kunststoffbeschichtung versehen wird, die in üblicher Weise für eine Verklebung vorbehandelt, insbesondere coronavorbehandelt wird, um die erforderliche Oberflächenhaftung der Folie für den Klebstoff zu erzeugen.
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine PoIyethylenfolie hoher Festigkeit zu schaffen, die zugleich ohne besondere Hilfsmaßnahmen verklebbar und insbesondere gut verschweißbar ist.
    Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine mehrschichtige Polyethylenfolie mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten
    Polyethylenfolie liegt ein symmetrischer Schichtenaufbau vor, bei dem das lineare Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) in den beiden außenliegenden Schichten eine gute Verschweißbarkeit und eine hohe Schweißnahtfestigkeit der Folie und der daraus hergestellten Verpackungsbehältnisse gewährleistet. Das Gemisch aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und linearem Polyethylen niederer Dichte (LLDPE) oder stattdessen das lineare Polyethylen mittlerer Dichte (LMDPE) der innenliegenden Schichten vermittelt der Folie eine hohe statische Festigkeit und eine gute Steifigkeit mit der Möglichkeit der Minimierung der Folienwanddicke, vermeidet Kaltfluß und macht die aus der erfindungsgemäßen Folie hergestellten Verpackungsbehältnisse für erhöhte Warmabfiilltemperaturen unter gleichzeitiger Vermittlung günstiger WasserdampfSperreigenschaften geeignet. Durch die Kreuzlaminierung der Einzelfolien erhält die erfindungsgemäße Laminatfolie insbesondere aber überraschend auch sehr gute dynamische Festigkeiten im Hinblick auf die Durchstoß- sowie Ein- und Weiterreißfestigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung und hohe Schockfestigkeitswerte,z.B. hohe Bruchfallhöhe beim Abwurf, ohne daß die hohen Festigkeitswerte durch eine Wärmebehandlung der Laminatfolie, wie sie zum Herstellen einer Schweißnaht notwendig ist, beeinträchtigt werden.
    Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der erfindungsgemäßen Laminatfolie keine Reckung der im Coextrusionsverfahren erzeugten Schlauchfolie stattgefunden hat und die Molekülketten nur die axiale Grundausrichtung in der Schlauchfolie vor deren spiralförmigem Aufschneiden aufweisen, die sich zwanglos beim Abziehen und Aufwickeln der Schlauchfolie in deren plastischem bzw. warmem und noch nicht endgültig erstarrtem Zustand im Anschluß an das Austreten aus der Extruderdüse einstellt. Obwohl somit bei der erfindungsgemäßen Laminatfolie eine Reckung der Molekülketten mit damit einhergehender Folienverdünnung nicht stattgefunden hat, hat sich überraschend gezeigt, daß durch die Kreuzlaminierung insoweit nicht gereckter spiralgeschnittener Einzelfolien eine deutliche Verbesserung der Schockfestigkeit bzw. allgemein der dynamischen Festigkeit erreicht wird.
    Die erfindungsgemäße Laminatfolie kann als Flach- oder Seitenfaltenschlauch oder Flachbahn zur Herstellung von geschweißten oder geklebten Leerverpackungen oder FFS-Säcken wie auch als Automatenflachfolie konfektioniert werden. Zusätzliche Beschichtungen zur Herstellung von Verklebungen sind nicht erforderlich. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit der Anbringung eines Zwischenlagendruckes oder des Einbringens einer Gewebestruktur, wie auch eine Prägung der Laminatfolie durchaus vorgenommen werden kann.
    Die Dichte des LLDPE jeder außenliegenden Schicht liegt im Rahmen der Erfindung im Bereich von 0,917 bis 0,930 g/cm und beträgt vorzugsweise etwa 0,920 g/cm . Der Schmelzindex (MFI 190/2,16) kann dabei vorteilhaft 0,5 bis 2,0 g/10 min betragen und liegt vorzugsweise bei etwa 1,0 g/10 min.
    Das HDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches der beiden innenliegenden Schichten hat nach der Erfindung eine Dichte von 0,936 bis 0,962 g/cm , vorzugsweise etwa 0,944 g/cm und einen Schmelzindex (MFI 190/21,6) von 5 bis 15 g/10 min, vorzugsweise etwa 5 g/10 min.
    Das LLDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches der innenliegenden Schichten hat bei der erfindungsgemäßen Laminatfolie eine Dichte von 0,917 bis 0,930 g/cm , vorzugsweise etwa 0,920 g/cm , und einen Schmelzindex (MFI 190/2,16) von 0,5 bis 2 g/10 min, vorzugsweise etwa 1,0 g/10 min.
    Das Mischungsverhältnis von HDPE zu LLDPE der beiden innenliegenden Schichten kann in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Verwendungszweck bzw. den geforderten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Laminatfolie im Bereich von 80 Gew.-% : 20 Gew.-% bis 20 Gew.-% : 80 Gew.-% liegen. Vorzugsweise und in der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle beträgt das Mischungsverhältnis von HDPE zu LLDPE etwa 60 Gew.-% : 40 Gew.-%.
    Die Dichte des LMDPE, das alternativ anstelle eines HDPE/LLDPE-Gemisches allein die beiden innenliegenden Schichten
    der Laminatfolie nach der Erfindung bilden kann, liegt im Bereich oberhalb 0,930 g/cm bis etwa 0,935 g/cm , wobei sein Schmelzindex (MFI 190/2,16) vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,0 g/10 min liegt.
    Vorteilhaft zur Erzielung der geforderten Eigenschaften enthält das LLDPE jeder außenliegenden Schicht und das LLDPE des Gemisches bzw. das LMDPE jeder innenliegenden Schicht einen Anteil eines Comonomeren, das aus der Gruppe Buten, Hexen, Octen und 4-Methyl-Penten ausgewählt ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang Octen.
    Wiederum in Abhängigkeit von dem vorgesehenen Verwendungszweck bzw. dem Eigenschaftenprofil der erfindungsgemäßen Laminatfolie kann das Schichtdickenverhaltnis jeder außenliegenden Schicht zu jeder innenliegenden Schicht im Bereich von 80% : 20% : 80% liegen. Vorzuziehen ist hierbei ein Schichtdickenverhaltnis von 50% : 50%, was für die überwiegende Anzahl der Anwendungsfälle geeignet ist.
    Das Kreuzlaminieren der spiralgeschnittenen Einzelfolien kann nach jedem geeigneten Kaschierverfahren erfolgen. Vorzugsweise findet eine sog. Extrusionskaschierung unter Verwendung eines Kaschiermittels Anwendung, das in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von einem LDPE gebildet ist, dessen Dichte im Bereich vom 0,910 bis 0,920 g/cm liegt und vorzugsweise etwa 0,915 g/cm beträgt und dessen Schmelzindex (MFI 190/2,16) 4 bis 10 g/10 min, vorzugsweise etwa 8 g/10 min, beträgt. Dies verbessert die Knickfestigkeit der Laminatfolie.
    Sehr gute Ergebnisse werden in diesem Zusammenhang auch mit einem linearen Polyethylen sehr niedriger Dichte (VLLDPE) als Kaschiermittel erreicht. Dieses Material ist spezifiziert durch eine Dichte im Bereich 0,890 bis 0,915 g/cm , vorzugsweise 0,910 g/cm und einen Schmelzindex (MFI 190/2,16) im Bereich 4 bis 10 g/10 min vorzugsweise 6 g/10 min.
    In der beigefügten Zeichnung veranschaulichen die
    Fig. 1 bis 3 je ein Ausführungsbeispiel einer
    erfindungsgemäßen Laminatfolie in einem Querschnitt und in stark vergrößertem Maßstab.
    In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die außenliegende Schicht der Laminatfolie jeweils mit 1 bzw. 1 ' bezeichnet, während die beiden innenliegenden Schichten jeweils mit 2 bzw. 2' bezeichnet sind. Die Schichten 1 und 2 bzw. 11 und 2' sind durch Coextrusion in Form eines Folienschlauches an ihren einander zugewandten Seiten flächig durchgehend miteinander verbunden und bilden jeweils eine aus dem Folienschlauch spiralgeschnittene Einzelfolie 1,2 bzw. 1',2'. Die beiden Einzelfolien 1, 2 und 1', 2' sind unter Verwendung eines eine mittlere Schicht 3 bildenden Kaschiermittels kreuzlaminiert, d.h. daß die Molekülketten der Einzelfolie 1, 2 die Molekülketten der Einzelfolie 11, 2' etwa rechtwinklig kreuzen.
    Beidseits der Mittelebene der Kaschierschicht 3 hat die Laminatfolie einen symmetrischen Aufbau, wobei bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Schichtdicken der Schichten 1 und 2 bzw. 1' und 2' jeweils gleich groß gewählt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist hingegen die Dicke der Schichten 1 und 1' deutlich größer als die Dicke der Schichten 2 und 2' gewählt und beträgt etwa 80% der jeweiligen Einzelfolie 1, 2 bzw. 1 ', 21. Umgekehrt besitzt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Außenschicht 1 bzw. 1' nur etwa 20% der Dicke der jeweiligen Einzelfolie 1, 2 bzw. 11, 2', während die Restdicke von 80% der Einzelfolien 1, 2 und 1', 2' von der innenliegenden Schicht 2 bzw. 2' eingenommen ist.
    Die dünnste Schicht ist in der Regel die Schicht 3, deren Aufgabe im wesentlichen darin besteht, die beiden Einzelfolien 1, 2 und 1', 2' fest gegeneinander zu kaschieren, um die dargestellte Laminatfolie mit den Schichten 1, 2, 3, 21, 11 zu bilden. Die Verwendung eines LDPE oder auch eines VLLDPE als die Schicht 3 bildendes Kaschiermaterial trägt dabei allerdings auch zur Verbesserung der Knickfestigkeit der erzeugten Laminatfolie bei.
    Die Gesamtdicke der kompletten Laminatfolie kann je nach Verwendungsart zwischen 70 ium und 190 &mgr;&igr;&pgr; betragen, wobei die Schicht 3 in allen Fällen etwa 10 pm beträgt.
    Busse & Busse Patentanwälte
    European Patent Attorneys Bischof und Klein „. , ,
    Dipl.-Ing. Dr. lur. V. Busse
    GmbH & Co . Dipl.-Ing. Dietrich Busse
    Dipl.-Ing. Egon Bünemann
    Rahestr. 47 Dipl.-Ing. Ulrich Pott
    4540 Lengerich
    D-4500 Osnabrück
    Großhandelsring S · Postfach 1226 Telefon: 0541-586081 /82 Telegramme: patgewar Osnabrück Telekopierer : 0541-588164
    L/Br 5.8.1992 Schutzansprüche:
    1. Mehrschichtige Polyethylenfolie zur Herstellung von Beuteln, Säcken und dgl. flexiblen Verpackungsbehältnissen, bei der zwei unterschiedliche, LDPE einerseits und HDPE andererseits umfassende PE-Schichten durch ihre Coextrusion in Form eines Folienschlauches flächig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine PE-Schicht (1,1') aus LLDPE und die andere PE-Schicht (2,2') aus einem HDPE/LLDPE-Gemisch oder einem LMDPE besteht und daß zwei ausgehend von dem Folienschlauch spiralgeschnittene, jeweils die beiden unterschiedlichen PE-Schichten (1,2 ; 1',2 ' ) umfassende Einzelfolien miteinander kreuzlaminiert sind, derart, daß die LLDPE-Schicht (1,1') auf beiden Seiten der Laminatfolie außen und die andere Schicht (2,2') jeweils innen liegt.
  2. 2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des LLDPE jeder außenliegenden Schicht (1,1') im Bereich von 0,917 bis 0,930 g/cm liegt und vorzugsweise etwa 0,920 g/cm beträgt.
  3. 3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das LLDPE jeder außenliegenden Schicht (1,1') einen Schmelzindex (MFI 190/2,16) von 0,5 bis 2,0 g/10 min, vorzugsweise etwa 1,0 g/10 min, aufweist.
  4. 4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-
    zeichnet, daß das HDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches eine Dichte von 0,936 bis 0,962 g/cm , vorzugsweise etwa 0,944 g/cm , aufweist.
  5. 5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das HDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches einen Schmelzindex (MFI 190/21,6) von 5 bis 15 g/10 min, vorzugsweise etwa 5 g/10 min, aufweist.
  6. 6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das LLDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches eine Dichte von 0,917 bis 0,930 g/cm , vorzugsweise etwa 0,920 g/cm , aufweist.
  7. 7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das LLDPE des HDPE/LLDPE-Gemisches einen Schmelzindex (MFI 190/2,16) von 0,5 bis 2 g/10 min, vorzugsweise etwa 1,0 g/10 min, aufweist.
  8. 8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von HDPE zu LLDPE der beiden innenliegenden Schichten (2,2') im Bereich von 80 Gew.-% : 20 Gew.-% bis 20 Gew.-% : 80 Gew.-% liegt und vorzugsweise etwa 60 Gew.-% : 40 Gew.-% beträgt.
  9. 9. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des allein jede innenliegende Schicht (2,2') bildenden LMDPE größer als 0,930 g/cm ist.
  10. 10. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzindex (MFI 190/2,16) des allein jede innenliegende Schicht (2,2') bildenden LMDPE im Bereich von 0,5 bis 2,0 g/10 min liegt.
  11. 11. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das LLDPE jeder außenliegenden Schicht (1,1') und das LLDPE bzw. LMDPE jeder innenliegenden Schicht (2,2') einen Anteil eines Comonomeren aus der Gruppe Buten, Hexen, Octen und 4-Methyl-Penten enthält.
  12. 12. Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das LLDPE bzw. LMDPE Octen als Comonomeres enthält.
  13. 13. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtdickenverhältnis jeder außenliegenden Schicht (1,1') zu jeder innenliegenden Schicht (2,2') im Bereich von 80% : 20% bis 20% : 80% liegt und vorzugsweise etwa
    50% : 50% beträgt.
  14. 14. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelfolien (1,2;1',2') mittels eines die beiden innenliegenden Schichten (2,2') miteinander verbindenden Kaschiermittels kreuzlaminiert sind.
  15. 15. Folie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaschiermittel von einem LDPE gebildet ist.
  16. 16. Folie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des LDPE im Bereich von 0,910 bis 0,920 g/cm liegt
    und vorzugsweise etwa 0,915 g/cm beträgt.
  17. 17. Folie nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrnelzindex (MFI 190/2,16) des LDPE im Bereich von 4 bis 10 g/10 min liegt und vorzugsweise etwa 8 g/10 min beträgt.
  18. 18. Folie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaschiermittel von einem VLLDPE gebildet ist.
  19. 19. Folie nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des VLLDPE im Bereich von 0,890 bis 0,915 g/cm liegt und vorzugsweise etwa 0,910 g/cm beträgt.
  20. 20. Folie nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzindex (MFI 190/2,16) des VLLDPE im Bereich von 4 bis 10 g/10 min liegt und vorzugsweise etwa 6 g/10 min beträgt.
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DE102018132343A1 (de) 2018-12-14 2020-06-18 Mondi Ag Kunststofffolienverbund, Kunststoffverpackung sowie Verfahren zur Herstellung eines Kunststofffolienverbundes

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