NO854731L

NO854731L - Flerlagsfilmer inneholdende orienterte lag av nylon og etylen vinylalkohol.

Info

Publication number: NO854731L
Application number: NO854731A
Authority: NO
Inventors: William Franklin Ossian
Original assignee: American Can Co
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-05-29
Also published as: GR852868B; US4640852A; SE8505546L; JPS61179737A; DK551785A; SE8505546D0; EP0183512A2; DK551785D0

Abstract

Flerlags-struktur med orienterte lag av nylon. og EVOH. Flere lag kan eventuelt anvendes, og disse kan være~~oriénterte eller ikke. Når ekstra-lag benyttes, er et av ekstralagene på den ytre overflaten av strukturen fortrinnsvis varmeforseglbart. Strukturen viser forbedret støtstyrke,. etter bøyebearbeidelse, sammenlignet med tilsvarende strukturer som ikke inneholder lag av orientert nylon;, og EVOH. I visse utførelser har bayebearbeidede poser fremstilt fra forpakningsstrukturen forbedret motstand mot spenningsoppsprekking når de slippes mot en hård overflate. En fremgangsmåte til fremstilling av flerlags-strukturen beskrives også.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører flerlagsfilmer inneholdende orienterte lag av nylon og etylenvinylalkohol.

Varmeforseglede poser fremstilt av fleksibelt lagmateriale benyttes idag til forpakning av visse produkter og sterili-sering av produktene i forpaktningen. Det forpakkede produktet kan derettes lagres uten nedkjøling. Typiske produkter for pakket og benyttet på denne måten, er visse mat-varer og medisiner. Forpakningen som derved benyttes er generelt kjent som en bøyelig pose.

Den første generasjonen av bøyelige poser innbefattet visse reaktive adhesjonspreparater som ble benyttet for å klebe

de forskjellige lagene til hverandre. I den etterfølgende utviklingen ble de reaktive klebemidlene eliminert på grunn av den mulige uttrekkingen av forurensninger, og bøyelige posestrukturer fremstilles nå ved en rekke fremgangsmåter

for klebing av lagene til hverandre ved en eller flere av

en rekke ekstruderings- og/eller lamineringsprosesser.

På grunn av den senere utviklingen av adhesjonspreparater,

er adhesjonslaminering igjen en brukbar lamineringsprosess. Illustrerende for ekstruderings-typen av prosesser er en prosess beskrevet i US-PS 4.190.477. I prosessen som beskrives i dette patentet, monteres biaksialt orientert poly-ester først adesivt til metallfolie på det som skal være utsiden av forpakningen. Et polypropylen-basert varmeforseglingslag ekstruderes separat. En primer påføres på folien på motstående side av polyesteren. Til slutt lamineres forseglingslaget og den primerbehandlede folien sammen ved å benytte en polypropylen-basert polymer av ekstruder-ingsrenhet som ekstruderingslaminat.

En annen bøyelig struktur, som ikke innbefatter metallfolie, er beskrevet i US-PS 4.405.667. I denne beskrivelsen inneholder de ytre lagene av posen en nylon/EVOH/nylon/under-struktur, hvor EVOH er etylenvinylalkoholkopolymer.

Ikke-folie bøyelige lagstrukturer har et antall potensielt tiltrekkende fordeler. Folie er den eneste komponenten av kjente folie-holdige strukturer som forhindrer mikrobølge-energi i å penetrere forpakningen. Det er også et funksjonelt potensial i at posen er transparent når det gjelder visuell bedømmelse av innholdet.

Ikke-folie strukturer har betydelige prismessige fordeler. Foliematerialet er selv dyrt. Videre er fremgangsmåten

for fremstilling av ikke-folie strukturer mindre kostbart. Ettersom teknologien for flerlags koekstrudering fortsetter

å utvikle seg, fortsetter prisen for fremstilling av mer komplekse polymerstrukturer å avta. Som et resultat er en betydelig fordel for ikke-folie strukturene at antallet prosesstrinn vanligvis er mindre for fremstilling av en ikke-folie posestruktur enn for fremstilling av en folie-basert struktur som generelt har sammenlignbare funksjo-

nelle egenskaper. Følgelig taler den prismessige konkur-ranseevnen for ikke-folie strukturer.

Felles for kravene som stilles til bøyelige poseforpakninger

er kravet at den fylte og forseglede forpakningen skal underkastes steriliseringsbetingelser med relativt høy tempera-

tur etter at posen er fylt med produkt og forseglet. Typ-

iske steriliseringsbetingelser er av størrelsesorden 121°C

til 127°C, og kan variere opp til ca. 135°C, med residens-tider ved steriliseririgsbetingelsene på opptil 30 minutter eller mer. Slike betingelser pålegger alvorlige belastnin-

ger på forpakningen. Mange forpakningsstrukturer gir ut-merket beskyttelse for det forpakkede innholdet ved mindre hårde betingelser. F.eks. er relativt enkle forpakningsstrukturer for forpakninger hvor evnen til å tåle kokende vann er påkrevet, som f.eks. ved 100°C, lett tilgjengelige fra flere fabrikkanter. Imidlertid er slike relativt enkle forpakningsstrukturer ikke istand til å tåle de høyere temp-eraturene for tilbakebøyningsbearbeidelsen, og den etter-følgende håndteringen mens de fremdeles befinner seg i varm tilstand."For tilfredsstillende virkning i en bøyelig forpakning, må strukturen ikke delamineres, krympe eller danne

rynker, eller på annen måte påvirkes i negativ retning ved bøyebearbeidelsen. Oksygen- og vann barriereegenskaper kreves typisk av tilbakebøyelig forpakningsstrukturer.

Disse barriereegenskapene må ikke påvirkes permanent i negativ retning ved bøyebearbeidelsen og den etterfølgende håndteringen av forpakningene. Endelig må strukturen være tilstrekkelig sterk til å tillate håndtering av forpakningen mens den fremdeles er varm.

Hvert av de flere lagene i lag- eller filmstrukturen tjener spesielle formål og må tilfredsstille spesielle krav. Den følgende beskrivelsen av kravene og foretrukne materialer begynner med det indre barrierelaget.

Barrierelaget tilveiebringer en tilstrekkelig barriere for oksygen til å gi tilstrekkelig holdbarhet, avhengig av oksy-genfølsomheten for produktet i forpakningen. EVOH tilveiebringer overlegen oksygenugjennomtrengelighet sammenlignet med andre polymermaterialer som f.eks. såran og akrylonitril som har vært anvendt i forpakninger på grunn av sine oksy-genbarriere-egenskaper. Et meget tynt lag av EVOH vil gi en tilstrekkelig barriere mot oksygen. Og selv om EVOH er meget dyr sammenlignet med tilsvarende mengder såran eller akrylonitril, er mengden EVOH som er påkrevet betydelig mindre. Følgelig kan prisen for et EVOH barrierelag konkur-rere med såran og akrylonitril fordi mindre EVOH benyttes'

i et barrierelag enn i ekvivalentlag av såran eller akrylonitril.

Oksygen-barriere-egenskapen for EVOH påvirkes i negativ retning ved tilstedeværelsen av vann i EVOH-laget. En liten mengde vann vil heve fuktighetsinnholdet i et tynt lag EVOH til en grad hvor oksygen-barriere-egenskapen for laget påvirkes alvorlig. Oksygen-barriere kvaliteten av EVOH gjen-opprettes når fukt.igheten fjernes.

Polyolefiner så som polyetylen, polypropylen og blandinger

og kopolymerer av de to betraktes som utmerkede fuktighets-barrierer. Polyolefiner er varmeforseglbare. Polyetylen, polypropylen og blandinger og kopolymerer av polypropylen og polyetylen av høy tetthet, smelter ved temperaturer som er tilstrekkelig høye til å tilveiebringe varmeforseglinger som tåler den varme fylltemperaturen ved ca. 88°C, eller tilbakebøyelsen ved opptil 135°C, men kan forsegles ved temperaturer mellom 177°C og 204°C, hvilket kan oppnås med eksisterende varmeforseglingsutstyr ved normale forseglings-trykk og tider. Følgelig er polyolefiner med høyt smelte-punkt egnet for bruk som det indre varmeforseglingslaget i en bøyelig pose. Imidlertid vil polyolefiner.es permea-bilitet for vann forøkes betydelig ved de forhøyede tempera-turene som anvendes ved kommersielle steriliseringer av den aktuelle typen. Følgelig kan et polyolefinlag tillate inntrengning av vann i EVOH oksygen barrierelaget under varm inrfylling eller tilbakebøyning. Fordi polyolefiner igjen blir relativt ugjennomtrengelige for vann ved avkjøl-ing, kan fuktigheten i EVOH laget ikke slippe gjennom poly-clefinlaget. Følgelig bør laget eller lagene som befinner seg på utsiden av forpakningen fra EVOH-laget, fortrinnsvis være relativt gjennomtrengelig for fuktighet under normale lagringsbetingelser, slik at eventuell fuktighet sem kan befinne seg i EVO-laget kan slippe ut.

Et egnet pclymerme.teriale for utsidelaget av forpakningen' er nylong. Nylon er tilstrekkelig gjennomtrengelig for fuktighet til å tillate at fuktighet fra EVOH laget slipper fri og gjenoppretter oksygen barrierekvaliteten, roen er samtidig tilstrekkelig vanntett ti] å tillate uforutsett fukting av forpakningen uten skc:de på oksygen-barriere-egenskapen for EVOH-laget. Nylon er sterkt, fleksibelt og påvirkes ikke i stor grad av varme eller kulde. Det er abra-sjonsresistent, transparent, og kan trykkes på for merke-formål. Nylon er ikke spesielt dyrt og har tilstrekkelig adhesjon til EVOH. Nylon kan koekstruderes med EVOH og med polyolefiner. Følgelig har nylon flere egenskaper som er ønskelige i en flerlagsfilm hvor nylon er et ytre over-flatelag sem ligger over et EVOK barriere-lag.

Noen strukturer som inneholder nylon har imidlertid vist

et spesielt problem med sprøhet av nylonlaget og EVOH under tilbakebøyningsprosessen. Selv om disse strukturene kan ha god anvendelighet før tilbakebøyningsbearbeidelsen, har de ikke tilfredsstillende styrke og slitasjestyrke etter at de har vært underkastet tilbakebøyningsbearbeidelse.

Selv om størrelsen av problemet kan reduseres noe ved om-hyggelig sammensetning av polymeren og additivene, ville det være ønskelig å løse problemet samtidig som man opprett-holder så mye frihet som mulig ved sammensetningen av struk-turlagene.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en flerlags struktur som inneholder nabo nylon- og EVGH-

lag hvor nylon og EVOK er kjennetegnet ved styrke etter bøyebearbeidelsen.

Det er et annet formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en flerlags struktur som inneholder nabo nylon-og EVOH-lag hvor nylon- og EVGH-lagene er kjennetegnet ved god støt styrke etter å ha vært utsatt for betingelsene ved bøyebearbeidelsen.

Det er ytterligere et formål ved foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe er. flerlags ikke-f ol ielag struktur sem er egnet for fremstilling av bøyelige poser, hvor lagstrukturen inneholder nylon og EVOH-lag og hvor nylon og EVOH besvarer sin styrke og fleksibilitet, uten spenningsoppsprekking, etter eksponering for bøye-bearbeidelsesbetingelsene.

Ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse ligger i fremgangsmåtene til fremstilling av bøyelige lagstrukturer som inneholder nylon og EVOH, og hvor nylon og EVOH i det vesentlige bevarer sine respektive egenskaper når det gjel-

der styrke og motstand mot oppsprekking.

Som et resultat av omfattende undersøkelser vedrørende lag-sammer.setninger og fremgangsmåter for fremstilling cg bearbeidelse av polymerer, er det nå funnet at flerlags strukturer som inneholder nabo nylon- og EVOH-lag kan bøyebe-arbeides uten at det .tilbringes uønsketjsprøhefcv .1 disse strukturene er lagene fast festet til hverandre i kontakt flate mot flate.

Oppfinnelsen innbefatter, i sin enkleste form, en tolags struktur av nylon og EVOH-lag fast festet til hverandre, hvor begge lagene er molekylært orientert på en slik måte at de oppnår den spesielle evnen til å bevare styrken og fleksibiliteten etter bøyebearbeidelsen.

En lett fremstilt 3-lags struktur ifølge oppfinnelsen er

en struktur som har et kjernelag av EVOH, med et lag av nylon på hver av overflatene, og hvor de 3 lagene er orientert slik at de får den spesielle evnen til å opprettholde styrken og fleksibiliteten etter bøyebearbeideise.

Bøyelige posestrukturer ved anvendelse av filmer ifølge oppfinnelsen, kan inneholde 5 primære lag. En representativ struktur i.nnbefatter, i rekkefølge, et første lag av nylon, et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer, et tredje lag av nylon, et fjerde lag av en anhydrid-modifisert polyolefin, og et femte lag av en varmeforseglbar olefinisk polymer eller kopolymer. Minst de tre førstnevnte lagene er molekylært orientert. I en foretrukket struktur finnes det et sjette lag av polymert klebemiddel som fester et syvende olefinisk varmeforseglingslag til det femte laget. Den foretrukne dominerende polymeren i sammensetningen av det. syvende laget, er valgt fra gruppen bestående av lineær polyetylen med lav tetthet (LLDPE), propylenetylenkopolymer (PPE), og blandinger av LLDPE og PPE.

Oppfinnelsen innbefatter videre en fremgangsmåte for fremstilling av en endelig flerlagsfilm. Det første laget er dannelsen av en forløper for en flerlagsfilm som inneholder nylon og EVOH sammensetningslagene som skal være tilstede i den ferdige filmen. Fremstillingen i det første trinnet utføres fortrinnsvis ved koekstrudering.

Deretter blir flerlagsfilm-forløperen fremstilt i det første trinnet molekylært orientert.

Avhengig av polymersammensetningene og lagstrukturen og forløperfilmen som er dannet i trinn 1, kan ytterligere bearbeidelse være påkrevet eller ikke. Når et funksjonelt varmeforseglbart lag er innbefattet i filmen fremstilt i trinn 1, kan filmen være i endelig form og klar for direkte anvendelse ved fremstilling av varmeforseglbare forpakninger etter orienteringen i trinn 2. For noen anvendelser er tilsats av et separat varmeforseglbart lag ønskelig. I disse tilfellene innbefatter trinn 3 fremstilling av et separat varneforseglbart polymerfilmlag, fortrinnsvis ved en ekstruderingsprosess. Dette separate filmlaget er, når det klebes til det femte laget, istand til å aktiveres og varmeforsegles.

Det fjerde trinnet innbefatter adhesjon av det separate polymerfilmlaget til det femte laget. Den foretrukne fremgangsmåten for å bevirke denne adhesjonen, er ekstruderingslaminering av den separate polymerfilmen til det femte laget . Fig. 1 viser et tverrsnitt av en enkel 2-lags struktur ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt av en typisk 3-lags struktur ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et tverrsnitt av en typisk 5-lags struktur ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 er et tverrsnitt av en tvpisk 7-lags struktur ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser en skisse av en typisk pose fremstilt av lagstrukturen ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 er en skisse av en typisk linje av bearbeidelses-utstyr for utføring av orient.eringen som foretas på filmene ifølge oppfinnelsen.

Med referanse til tegningene, er den samlede strukturen

i fig. 1 gitt henvisningstallet 110. Lag 112 er nylon.

Lag 114 er EVOH.

I fig. 2 er den samlede strukturen gitt henvisningstallet 210. Lagene 212 og 216 er nylon. Lag 214 er EVOH.

I fig. 3 er den samlede strukturen 310. Lagene 312 og 316

er nylon. Lag 314 er EVOH. Lag 320 er fcrseglingslaget,

som fortrinnsvis kan underkastes koekstrudering med resten av strukturen. Lag 318 er et klebelag som effektivt sammen-føyer lagene 3.16 og 320 med god adhesjon mellom flatene.

I fig. 4 er den totale strukturen 410. Lagene 412 og 416

er nylon. Lag 414 er EVOH. Lag 418 er et klebelag som effektivt sammenfører lagene 416 og 420 med god adhesjon mellom flatene. Lag 420 tilsvarer lag 320, men fordi det ikke er det ytre laget i st.rukturen i fig. 4, er det ikke påkrevet av det har det spesifike varmeforseglingsegenskapene - som kreves av lag 320.'

Lag 424 er forseglingslaget og tilveiebringer følgelig nor-malt varmeforseglingsegenskapene. Lag 422 er først og fremst et klebelag som sammenfører lagene 420 og 424. Sammensetningene av lagene 420, 422 og 424 kan velges individuelt med visse funksjonsmessige begrensninger. Lag 424 bør være varmeforseglbart. Lag 420 er fortrinnsvis koekstruderbart med lagene 412, 414, 416, og 418. Lag 422 er effektivt som et klebelag for sammenføyning av lagene 420 og 424.

Med referanse til fig. 1-4, fremgår det at ved det nummerer- ingssystemet som er benyttet, angir det første sifferet figurnummeret og det andre og tredje sifferet angir det spesielle elementet i fig. Felles andre og tredje siffer benyttes på de mange figurene for å angi tilsvarende lag.

I det følgende benyttes bare det andre og tredje sifferet når det refereres til en egenskap som er felles for et element i alle figurene hvor det benyttes. Når det refereres til et element i en spesifik figur, anvendes alle tre siffe-rene. Følgelig refererer tallet 14 til EVOH-laget i en hvilken som helst av fig. 1-4; mens tallet 314 refererer bare til EVOH-laget i fig. 3.

Det fremgår at den grunnleggende funksjonen ved oppfinnelsen kommer til uttrykk i en spesiell film som har orienterte lag av nylon og EVOH. Egenskapene for denne spesielle filmen er slik at etter at filmen har vært utsatt for bøye-bearbeidelse, har den betydelig bedre motstand mot brukk grunnet støt enn en i det vesentlige identisk film for nylon-og EVOH-lagene ikke er orienterte.

Generelt kan nylonkvaliteten i lagene 12 og 16 være en hvilken som helst av nylontypene eller blandingene av nylontyper. Mmindre mengder polymerer og additiver som er kompatible

med nylon kan være innbefattet. For de anvendelsene hvor lagmaterialet bare vil utsettes for moderate temperaturer opp til ca. 104°C, har en hvilken som helst av nylontypene tilstrekkelig varmestabilitet, og andre kriterier enn varme-toleranse må benyttes for å velge de mest ønskelige nylon-sammensetningene.

Fordi anvendelsene hvor lagmaterialet vil underkastes bøye-temperaturene, som f.eks. opptil 135°C, er utvalget av akseptable nylonpolymerer noe mer begrenset, siden ikke alle nylonkvaliteter er istand til å tåle prosessbetingelsene. Nylontyper som vites å være akseptable for anvendelse under bøyebetingelsene er nylon 6, nylon 66, nylon 6/66 kopolymer, nylon 11 og blandinger av nylon 6 og nylon 11. Nylon 12 kan benyttes i blandings sammensetninger med opptil 25 vekt-%.

Når mer enn 1 lag av nylon benyttes, som i strukturene vist 1 fig. 2-4, kan sammensetningene av nylonlagene være forskjellige. I typiske strukturer har imidlertid alle nylonlagene som 12 og 16 samme sammensetning.

Lag 14, av EVOH, tjener som en barriere for oksygenoverfør-ing i omgivelser med lav eller moderat fuktighet. Sammensetningen av lag 14 kan med fordel innbefatte opp til ca. 2 5% av en mykner for EVOH. I filmer som ikke vil bli underkastet betingelsene for bøyebearbeidelse kan mykneren ute-lates. For filmer som skal underkastes betingelsene for bøyebearbeidelse, innbefattes mykneren i en mengde som er effektiv for å tilveiebringe funksjonell orientering av EVOH i flerlagsfilmen. Funksjonell orientering innbefatter det konseptet at filmen varmeherdes, hvilket også betegnes som gløding.

Det er viktig at alle lagene i filmen bearbeider sin orienterte form etter bøyebearbeidelsen. Strukturer fremstilt uten anvendelse av mykner i EVOH-laget viser dårlig form-retensjon, og delaminering etter bøyning og er følgelig ikke egnet for anvendelse som krever bøyning.

Inkorporering av myknere i mengder så små som 10 vekt-%

i EVOH-laget tilveiebringer en overlegen, bøyelig posestruktur. Så lite som 5% mykner tilveiebringer en viss forbedring i delamineringsresistensen og formretensjonen; men 5% er generelt den nedre grensen for tilsats av mykner i EVOH-laget. 10% mykner er en foretrukket nedre grense for tilsats som gir utmerkede lagstrukturer. Generelt tilveiebringer mer enn 25% myker ikke ytterligere forbedring i de funksjonelle egenskapene, følgelig betraktes dette som en praktisk øvre grense. Meget tilfredsstillende myknere er nylon 6, nylon 6/66 kopolymer og polyeteramid blokk

kopolymer. Andre tilfredsstillende myknere er en blanding av nylon 6 eller nylon 6/66 med alfa-olefinisk polymer, hvor den alfa-olefiniske polymeren kan inneholde karboksyl-grupper.

Lag 20, som f.eks. 320 i fig. 3, er fortrinnsvis en varmeforseglbar polymer. Den kan også fortrinnsvis utsettes for koekstrudering med resten av strukturen som ved 310. En:i meget tilfredsstillende og foretrukket sammensetning for lag 20 er polypropyl kopolymer som fortrinnsvis inneholder 2-8% etylen. En annen foretrukket sammensetning for lag 20 innbefatter lineær polyetylen av lav tetthet. Blandinger av PPE og LLDPE er også akseptable.

Der hvor lag 20 ikke befinner seg på den ytre overflaten

av filmen, som ved 420 i fig. 4, må det ikke ha varmefor-seglingsevne. I en slik struktur tjener det derimot som en overflate som er egnet for festing av et annet lag.

Lag 18 er et klebelag, og fortrinnsvis en polymer som effektivt sammenføyer lagene 16 og 20 med god adhesjon mellom flatene. Meget tilfredsstillende polymerer for anvendelse i kombinasjoner hvor lag 20 er PPE, er anhydrid-modifiserte polypropylener som markedsføres som "QF-500" og "QF-500X" av Mitsui Company, Japan. For anvendelse med et lag 20 bestående av LLDPE, kan sammensetningen av lag 18 mer fortrinnsvis være en anhydrid-modifisert polyetylen eller ety-lenkopolymer. Eksempler på disse polymerene er "NF-500" som selges av Mitsusi, "CXA" polymerer som selges av DuPont, og "Plexar" polymerer som markedsføres av Chemplex Company.

De spesifike sammensetningene for lagene 18 og 20 er ikke kritiske. Det viktige er lagenes funksjonelle egenskaper. Lag 18 må tjene som et effektivt adhesjonslag mellom lagene 16 og 20. Lag 20 tjener enten som et varmeforseglingslag som i fig. 3, eller som en monteringsoverflate hvorpå andre lag klebes som i fig. 4. For anvendelser ved bøyning må alle lagene selvfølgelig være istand til å tåle bearbeid-elsesbetingelsene for bøyningen, spesielt uten betydelig mykning eller svekkelse av adhesjonen mellom lagene. På bakgrunn av disse kravene, kan fagmannen finne frem til en rekke akseptable sammensetninger for lagene 18 og 20.

I en fordelaktig prosess for fremstilling av strukturene

i fig. 1-4, koekstruderes lagene 12,14,16,18 og 20, om alle skal være tilstede, og orienteres molekylært, etterfulgt av varmeherding ved en temperatur som ligger minst 1,1°C,

og fortrinnsvis 2,78°C, over orienteringstemperaturen.

For bøye-anvendelser kan varmeherdingstemperaturen være opptil 138°C eller mer. Lagene 422 og 424 kan deretter tilføres enten ved ekstruderingslaminering, koekstruder-ingsbelegging, eller en annen konvensjonell prosess for tilføring av lag.

En rull 612 av filmen som skal orienteres 610A, er vist

på utrullingsstativet 609. Filmen utrulles og føres over forvarmingsrullene 614, 616, 618 og 620. Rullene 640 danner hastighetskontrollerende knupper på flere av bearbeidelses-rullene, og virker til å begrense og kontrollere hastigheten av fremføring av filmen gjennom orienteringsutstyret. Strikkeorientering oppnås mellom rullene 620 og 622 ved drivrullen 622 med en annen hastighet, sammenlignet med hastigheten av rull 620 som tvinger filmen til å strekkes i det ønskede forholdet. Ved å anvende utstyr som vist i fig. 6, er orienteringsforhold på 2/1 til 3,5/1 foretrukket. Rullene 622, 624, 626 og 628 holder i det vesentlige linjehastigheten og temperaturen for filmen. Rull 630 hol-des ved en temperatur som er høy nok til å herde den mole-kylære orienteringen ved en temperatur som ligger over den maksimale temperaturen som filmen ventes å møte under sin senere funksjon. For anvendelse i bøyelige poser som ventes å møte temperaturer opp til 135°C i løpet av sin levetid kan f.eks. filmen varmeherdes på rull 630 ved 138°C. Filmen avkjøles deretter på rull 632 og opprulles til sist på rull

634 på opprullingsstaviet 636.

Siden de forbedrede egenskapene for filmene ifølge oppfinnelsen ses å ligge hovedsakelig i nylon- og EVOH-lagene på den molekylært orienterte formen, er den orienterte formen av nylon- og EVOH-lagene kritisk for oppfinnelsen. Lagene 18 og 20 kan være orienterte eller ikke, og kan sågar fremstilles adskilt fra resten av strukturen. Ved konstruk-sjon av en slik film, koekstruderes fortrinnsvis lagene 12,14 og 16 som en første operasjon, og orienteres som en andre operasjon. Lagene 18 og 20 tilføres deretter til trelags strukturen. I en foretrukket prosess for tilføring av lagene 18 og 20, fremstilles lag 20 separat som en enkelt lagfilm. I den etterfølgende ekstruderingsen lamineres det til lag 16 ved å anvende lag 18 som ekstruderingslaminant. Andre fremgangsmåter for påføring av lagene 18 og 20, innbefatter koekstruder-ingsbelegging, og koekstrudering etterfulgt av varme- og trykk-laminering ved et varmt punkt.

I en annen fremgangsmåte for komplettering av fem-lags strukturen, dannes lag 20 separat, f.eks. ved ekstrudering og lamineres deretter til lag 16 ved å anvende et laminer-ende klebemiddel som lag 18. Et egnet klebemiddel som også er FTA-godkjent for matvareforpakning, er måten "Adcote 506/9L10", et klebemiddel som inneholder alifatiske iso-cyanat kryssbindingsmidler. Den spesifike fremgangsmåten for påføring avlagene 18 og 20 er ikke kritisk så lenge tilstrekkelig adhesjon mellom lagene oppnås.

Tilføringen av lagene 422 og 424 er valgfrie, avhengig av de fysiske og ytelsesmessige egenskapene som ligger i lag 20 vedrørende funksjonen som det ytre laget av filmen.

I tallrike anvendelser, og spesielt i anvendelser som bøye-lige poser, er det ønskelig å oppnå en endelig film av stør-relsesorden 0,127 mm tykkelse, hvor en betydelig del av tykkelsen utgjøres av varmeforseglingslaget som ikke behøver å være orientert. For å orientere en film i denne tykkelsen, ved orienteringsforhold som her er aktuelle, fremgår det at den uorienterte filmen må være av størrelsesorden 0,254 til 0,457 mm tykk. En slik film er vanskelig å hånd-tere i kjente orienteringsprosesser. Siden ingen funksjons-fordel for forpakningsproduktet kan ses ved å orientere varmeforseglingslaget, enten det gjelder en 5-lags film som i fig. 3, eller en 7-lags film som i fig. 4, er det vanligvis foretrukket å fremstille en varmeforseglingslag-understruktur adskilt fra lagene som skal orienteres. Etter orienteringen sammenføyes deretter under-strukturen til varmeforseglingslag-understrukturen slik at den endelige varmeforseglbare flerlags-strukturen dannes.

Lagstrukturer ifølge oppfinnelsen som har varmeforseglbare lag kan dannes til en bøyelig pose ved å sammenføye over-flatedeler av lagmaterialet med det forseglbare laget på overflatene derav, og danne varmeforseglinger på kjent måte langs periferien av de samsvarende delene. Delene kan være separate lag eller kan innbefatte et lag som er foldet med forseglingslaget på innsiden av folden.

Koekstrudering av trelags strukturen

/nylon/EVOH/nylon/

oppnås lett. Denne trelags strukturen kan, før eller etter orientering, kombineres med andre lag, slik at det dannes en lang rekke mer komplekse strukturer, i tillegg til de spesifike bøyelige strukturene som her er beskrevet. I

en enkel form kan oppfinnelsen følgelig betraktes som en kombinasjon av orienterte lag av nylon og EVOH. Den kombinasjonen som lettes dannes, er den orienterte trelags kombinasjonen som er angitt i fig. 2. Den enkleste struk-turelle versjonen av oppfinnelsen er den orienterte tolags strukturen i fig. 1.

Eksempel 1.

En 0,127 mm tykk femlags film ble koekstrudert, filmen hadde strukturen:

Nylon/EVOH/nylon/Admer/PPE.

Nylonlagene var en blanding av 75% nylon 6 og 25% nylon

12. EVOH-laget var en blanding av 75% "GL-DE" fra Nippon GOhsei og 25% av en polyetylen modifisert med karboksyl-grupper. Polyetylenen inneholdt også ca. 25% nylon 6 i blandingssammensetning. Admer var anhydrid-modifisert polypropylen. PPE var propylenetylen kopolymer inneholdende 4,5% etylen.

Den koekstruderte filmen ble uniaksialt orientert ved et orienteringsforhold på 3,5/1 og varmeherdet ved 122°C, dette gir en film av tykkelse 0,036 mm.

Eksempel 2.

En 0,178 mm tykk femlags film som hadde den samme generelle lagstrukturen som i eksempel 1, ble koekstrudert og orientert som i eksempel 1.

Eksempel 3.

En 0,127 mm tykk femlags film ble fremstilt og orientert som i eksempel 1, og hadde andre lagforhold som angitt med nedenfor.

Eksempel 4.

En 0,127 mm tykk femlags film ble fremstilt og orientert som i eksempel 1. Lagsammensetningene var de samme som i eksempel 1, bortsett fra at EVOH-laget var 90% "GL-DE" EVOH og 10% nylon 6/66 kopolymer som en mykner.

Eksempel 5.

En 0,127 mm tykk femlags film ble fremstilt og orientert som i eksempel 1. Lagsammensetningene var de samme som i eksempel 1, bortsett fra at EVOH-laget var 80% "GL-DE" EVOH og 20% nylon 6/66 kopolymer som en mykner.

Eksempel 6.

En 0,127 mm tykk femlags film ble fremstilt og orientert som i eksempel 1. Lagsammensetningene var de samme som i eksempel 1, bortsett fra at EVOH-laget var 100% "GL-DE", og ikke innbefattet mykner.

Eksempel 7.

Som en kontroll til forsøkene i eksemplene 1-6, ble det koekstrudert en 0,127 mm tykk film, som ikke ble orientert, og undersøkt sammen med de orienterte filmene ifølge oppfinnelsen. Kontrollfilmen hadde strukturen:

nylon/EVOH/nylon/Admer/PPE.

Lagsammensetningene var identiske med sammensetningene i

de tilsvarende lagene i eksempel 1.

Alle filmene i eksemplene 1-6 var vellykket orienterte. Filmen i eksempel 2 var med tykkelse 0,178 mm den tykkeste orienterte filmen. Visse problemer oppsto ved trimmingen av kantene på grunn av den større tykkelsen. Filmen i eksempel 3 hadde noen få hull etter orienteringen,

men mye av filmen var av tilfredsstillende, anvendelig kva-litet. Filmen i eksemplene 4 og 5 var noe bølget. Filmen i eksepel 6 var best orientert av alle filmene.

Hver av de fem lagorienterte filmene i eksemplene 1-6 ble ekstruderingslaminert, ved PPE-laget, med 0,076 mm propylenetylen kopolymer, ved å anvende 0,013 mm propylen etylen kopolymer som laminant. Den resulterende forpakningsstrukturen var ca 0,127 mm tykk i eksemplene 1,3,4,5 og 6 og ca. 0,140 mm i eksempel 2.

De fremstilte forpakningsfilmene og filmen i sammenligningseksempel 7 hadde de tilnærmede lagtykkelsene angitt i tabell i

Flerlags forpaknings-strukturene fra alle 7 eksemplene ble benyttet til å fremstille varmeforseglede poser som vist i fig. 5,. hvor det ytre PPE-laget i forpakningsstrukturen plassert på innsiden av posen som varmeforseglingslag. Posene ble fylt med vann og lukket ved varmeforsegling. Posene ble bøyebearbeidet ved 121°C i 30 minutter og avkjølt i 20 minutter. De bearbeidede posene ble observert vedrør-ende visuelle endringer. Posene i eksemplene 1-3 var intakte og fungerte bra, selv om de viste mindre oppflising av film-kantene, begrenset til de forseglede kantdelene betegnet som 526 i fig. 5. Posene fra eksemplene 4 og 5 viste ingen negativ reaksjon på bøyebearbeidelsen. Filmen i posene fra eksempel 6 hadde et bølget utseende, dette tyder på

at et eller flere av lagene kan ha krympet under bøyebear-beidelsen. Det forelå altså betydelig delaminering i filmen fra eksempel 6. Poser fra sammenlignende eksempel 7 var hvite. Posene ble deretter plassert i en varm, tørr atmos-fære ved 38°C, 20% relativ fuktighet i 24 timer, og igjen observert. Posen fra eksemplene 1 og 2 viste noe mer opp-

flising av kantene men oppflisingen var fremdeles begrenset til forseglingsområdet, og posene var fremdeles brukbare. Poser fra eksemplene 3-5 var fremdeles utmerkede. Poser

fra eksempel 6 viste økende delaminering, alvorlig krymping, og en sprø overflate, disse problemene var alvorlige nok til å utelukke vellykket anvendelse av materialet fra eksempel 6 i bøyelige poser, selv om posene var fullstendig tilfredsstillende dersom de ikke ble underkastet bøyebehandling. Posene fra sammenligningseksempel 7 var delvis klare og delvis fremdeles hvite.

De bearbeidede posene ble deretter undersøkt på to måter vedrørende slitasjéstyrke. I det første forsøket ble posene

i

sluppet på en hardioverflate fra en høyde av 152,4 cm. Posene fra eksemplene 1-5 i viste ingen ufordelaktige resultater, hverken ved visuell bedømmelse eller laboratorieanalyse, etter gjentatte fall.

Posene fra sammenligningseksempel 7 viste ingen øyeblikkelige negative virkninger av fallet, men i løpet av 15 sekunder etter det første fallet kom små sprekker til syne og pro-pagerte i hver pose som ble sluppet. Laboratorieanalyse av forpakningsstrukturen viste at sprekkene fant sted i nylon- og EVOH-lagene. Videre var oksygenpermeabiliteten

i

betydelig høyere enn i posene fra eksemplene 1-6, dette viser ytterligere svikt i EVOH-laget.

I det andre forsøket ble de bearbeidede posene skåret istyk-ker og forpakningsystrukturen ble undersøkt vedrørende støt-styrke ifølge ASTM 3420-75, hvori en hård gjenstand støter mot strukturen og trenger gjennom denne. Energien som absor-i

beres av lagstruk\turen angis som støtstyrke i cm-kg kraft. Styrkene av de bøyebearbeidede lagstrukturene fra eksemplene er gjengitt i tabe'ill2.

Typen av brudd som opptrer ved ASTM forsøket gis en indika-sjon på den relative sprøheten/styrken av filmmaterialet. Stjerneformet brudd av sprengningstypen i filmene fra sammenligningseksempel 7 er typiske for en sprø film. Spalt-typen av brudd i filmene fra eksemplene 1-6 tyder på større styrke i filmen. I tillegg var filmene ifølge oppfinnelsen, dvs. filmene ifølge eksemplene 1-6, alle betydelig bedre~enn filmen fra sammenligningseksemplet, idet de hadde høyere styrke både målt som gjennomsnittet' av avlesningen eller ; området av avlesninger.

Det fremgår følgelig at oppfinnelsen tilveiebringer lagstrukturer som inneholder nabo nylon- og EVOH-lag hvor nylon-

og EVOH-lagene er kjennetegnet ved støtresistens etter at de har vært eksponert for bøyebearbeidelsesbetingelser. Støtstyrken iASTM forsøket er betydelig bedre enn for filmer hvor det ikke anvendes orienterte lag.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en flerlags ikke-

folie lagstruktur som er egnet for fremstilling av bøyelige

poser. Lagstrukturen inneholder nylon- og EVOH-lag. Nylon og EVOH beholder sin styrke og bøyelighet, uten spenningsoppsprekking, etter eksponering for bearbeidelsesbetingels-ene ved bøying. Støtstyrken i ASTM forsøket er betydelig bedret enn for filmer hvor det ikke benyttes orienterte lag.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre fremgangsmåter for fremstilling av bøyelige lagstrukturer som inneholder nylon og EVOH, hvori nylon og EVOH i det vesentlige beholder sine respektive egenskaper vedrørende styrke og oppsprekkings-resistens.

Claims

1. Flerlags, orientert lagstruktur, hvori lagene er fastklebet til hverandre, karakterisert ved at den innbefatter et første orientert lag av nylon, og i flate-til-flate kontakt med det første laget, et andre orientert lag av etylenvinylalkohol kopolymer.

2. Flerlags struktur ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter et tredje orientert lag av nylon i flate-til-flate kontakt med det andre laget av etylenvinylalkohol kopolymer, strukturen innbefatter følgelig et lag av etylenvinylalkohol kopolymer med et lag av nylon på hver av lagets overflater.

3. Flerlags struktur ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre laget inneholder en effektiv mengde av en mykner slik at lagstrukturen er istand til å tåle bøyebetingelsene på 30 minutter ved 135°C uten at lagene får vesentlig sprøhet.

4. Flerlags struktur ifølge krav 2, karakterisert ved at det andre laget inneholder en effektiv mengde av en mykner, slik at lagstrukturen blir istand til å tåle bøyenings-betingelsene på 30 minutter ved 135°C uten at lagene får vesentlig sprøhet.

5. Flerlags, fleksibel forpakningsstruktur, hvor lagene er fastklebet til hverandre i flate-til-flate kontakt, karakterisert ved at strukturen i nevnte rekkefølge innbefatter: (a) et første orientert lag av nylon; (b) et andre orientert lag av etylenvinylalkohol kopolymer; (c) et tredje orientert lag av nylon; (d) et fjerde klebemiddellag; og (e) et femte lag av en varmeforseglbar olefinisk polymer; hvor i det minste de nevnte første, andre og tredje lagene er molekylært orientert.

6. Flerlags struktur ifølge krav 5, karakterisert ved at det andre laget inneholder en effektiv mengde av en mykner slik at lagstrukturen er istand til å tåle bøyningsbetingelsene på 30 minutter i 135°C uten å få vesentlig sprøhet.

7. Flerlags struktur ifølge krav 5, karakterisert ved at den innbefatter et sjette lag av et klebemiddel som fester et syvende olefinisk varmeforseglingslag til det nevnte femte laget.

8. Flerlags struktur ifølge krav 6, karakterisert ved at den innbefatter et sjette lag av et klebemiddel som fester et syvende olefinisk varmeforseglingslag til det nevnte femte laget.

9. Flerlags struktur ifølge krav 8, karakterisert ved at det fjerde og sjette laget er polymerlag.

10. Flerlags struktur ifølge krav 7, karakterisert ve'd at hovedpblymeren i sammensetningen av det syvende laget er valgt fra gruppen bestående av lineær polyetylen kopolymer av lav tetthet, propylenetylen kopolymer, og blandinger av lineær polyetylen kopolymer med lav tetthet, og propylenetylen kopolymer.

11. Flerlags struktur ifølge krav 8, karakterisert ved at hovedpolymeren i sammensetningen av det syvende laget er valgt fra gruppen bestående av lineær polyetylen kopolymer med lav tetthet, propylenetylen kopolymer, og blandinger av lineær polyetylen kopolymer med lav tetthet og propylen etylen kopolymer.

12. Flerlags struktur ifølge krav 9, karakterisert ved at hovedpolymeren i sammensetningen av det syvende laget er valgt fra gruppen bestående av lineær polyetylen kopolymer med lav tetthet, propylen etylen kopolymer, og blandinger av lineær polyetylen kopolymer med lav tetthet og propylen etylen kopolymer.

13. Fremgangsmåte for fremstilling av en flerlags film, karakterisert ved at den innbefatter trinnene: (a) koekstrudering av en flerlags film som inneholder et første lag av nylon og et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer; og (b) molekylær orientering av den koekstruderte filmen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den innbefatter koekstrudering og orientering av den nevnte filmen med et tredje lag,, av nylon, hvor filmen innbefatter et lag av etylenvinyl alkohol kopolymer og et lag av nylon på motstående overflater av dette.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det innbefatter ekstrudering av et separat varmeforseglbart polymerfilmlag, hvor det separate filmlaget når det klebes til det tredje laget, er istand til å aktiveres for varmeforsegling og deretter varmeforsegles; og klebing av det nevnte separate polymerfilmlaget til det tredje laget.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det separate polymerfilmlaget klebes ved ekstruderingslaminering til det tredje laget.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av en flerlagsfilm, karakterisert ved at den innbefatter trin nene: (a) koekstrudering av en flerlagsfilm som i angitt rekkefølge inneholder et første lag av nylon, et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer, et tredje lag av nylon, et fjerde lag av anhydrid-modifisert polyolefin og et femte lag av en varmeforseglbar, olefinisk polymer;og (b) moelkylær orientering av flerlagsfilmen på en slik måte at det første til og med det femte laget orienteres molekylært.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det innbefatter ekstrudering av et separat varmeforseglbart polymerfilmlag, hvor det separate filmlaget, når det klebes til det femte laget, er istand til å aktiveres og varmeforsegles; og klebing av det separate polymerfilmlaget til det nevnte femte laget.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at det separate polymerfilmlaget klebes ved ekstruderingslaminering til det femte laget.

20. Bøyelig pose, karakterisert ved at den er fremstilt fra forpakningsstrukturen ifølge krav 6.

21. Bøyelig pose, karakterisert ved at den er fremstilt fra forpakningsstrukturen i-følge krav 8.

22. Bøyelig pose, karakterisert ved at den er fremstilt fra forpakningsstrukturen ifølge krav 9.

23. Bøyelig pose, karakterisert ved at den er fremstilt fra forpakningsstrukturen ifølge krav 11.

24. Bøyelig pose fremstilt av en flerlags, fleksibel lagstruktur, hvor lagene er fastklebet til hverandre i kontakt flate til flate, karakterisert ved at lagstrukturen i nevnt rekkefølge innbefatter: (a) et første lag av nylon; (b) et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer inneholdende .en effektiv mengde av en mykner; (c) et tredje lag av nylon; (d) et fjerde lag av anhydrid-modifisert polyolefin; og (e) et femte lag av varmeforseglbar, olefinisk polymer; hvor filmen er fremstilt ved koekstrudering av det første, andre, tredje, fjerde og femte laget under dannelse av en 5-lags film, og deretter er femlags filmen orientert molekylært, slik at hvert av de fem lagene er molekylært orientert.

25. Bøyelig pose fremstilt fra en flerlags, fleksibel lagstruktur, hvor lagene er fastklebet til hverandre i kontakt flate til flate, karakterisert ved at lagstrukturen i nevnt rekkefølge innbefatter: (a) et første lag av nylon; (b) et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer inneholdende en effektiv mengde av en mykner; (c) et tredje lag av nylon; (d) et fjerde lag av anhydrid-modifisert polyole-f in; (e) et femte lag av en varmeforseglbar olefinisk polymer; (f) et sjette polymert klebemiddellag; og .(g) et syvende olefinisk varmeforseglingslag; hvor filmen er fremstilt ved: (1) koekstrudering av det første, andre, tredje, fjerde og femte laget for dannelse av en fem- lagsfilm; (2) molekylær orientering av den nevnte femlags-filmen, slik at hvert av de fem lagene er molekylært orientert; (3) fremstilling av det syvende olefiniske laget; og (4) klebing av det syvende laget til det femte laget ved hjelp av det nevnte sjette klebe-middellaget.

26. Bøyelig pose, fremstilt av en flerlags, fleksibel lagstruktur, hvor lagene er fastklebet til hverandre i kontakt flate til flate, karakterisert ved at lagstrukturen i nevnt rekkefølge innbefatter: (a) et første lag av nylon; (b) et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer inneholdende en effektiv mengde av en mykner; (c) et tredje lag av nylon; (d) et fjerde lag av anhydrid-modifisert polyolefin; og (e) et femte lag av en varmeforseglbar olefinisk polymer; hvor filmen er fremstilt ved: (1) koekstrudering av det første, andre og tredje laget for dannelse av en trelags film; (2) molekylær orientering av trelagsfilmen, slik at hvert av de tre lagene er molekylært orientert; (3) ekstrudering av det femte olefiniske laget; og (4) klebing av det femte laget til det nevnte tredje laget ved hjelp av et fjerde klebemiddellag.

27. Bøyelig pose fremstilt av en flerlags, fleksibel lagstruktur hvor lagene er fastklebet til hverandre i kontakt flate til flate, karakterisert ved at lagstrukturen i nevnt rekkefølge innbefatter: (a) et første lag av nylon; (b) et andre lag av etylenvinylalkohol kopolymer inneholdende en effektiv mengde av en mykner; (c) et tredje lag av nylon; (d) et fjerde lag av en anhydrid-modifisert polyolefin; (e) et femte lag av en varmeforseglbar olefinisk polymer; (f) et sjette polymert klebemiddellag; og (g) et syvende olefinisk varmeforseglingslag; hvor filmen er fremstilt ved: (1) koekstrudering av nevnte første, andre og tredje laget for dannelse av en trelags film; (2) molekylær orientering av trelagsfilmen, på en slik måte at hvert av de tre lagene er molekylært orientert; (3) fremstilling av det femte, sjette og syvende laget og sammenklebing av disse med god adhesjon; og (4) klebing av det nevnte femte laget til det tredje laget ved hjelp av det fjerde laget.