DE4307440A1 - Mehrschichtige, gereckte, heißsiegelbare Polypropylenfolie - Google Patents
Mehrschichtige, gereckte, heißsiegelbare PolypropylenfolieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige, gereckte,
heißsiegelbare Polypropylenfolie mit verbesserter Was
serdampfsperrwirkung. Die, die Erfindung betreffende
Folie weist als kennzeichnende Merkmale eine Basis
schicht aus hochisotaktischem Polypropylen und Kohlen
wasserstoffharz, zwei die Basisschicht ummantelnde
Schichten (die in Zukunft Mantelschichten genannt
werden) aus hochisotaktischem Polypropylen, frei von
Kohlenwasserstoffharz, und zwei heißsiegelfähige Deck
schichten aus einem olefinischen Co- oder Terpolymer
auf.
Die Anwendung von Kohlenwasserstoffharzen zur Modifi
kation von Polypropylenfolien ist Gegenstand vieler
Anmeldungen.
In EP-B 247 898 wird eine Polypropylenfolie beschrieben,
die durch Zusatz von Kohlenwasserstoffharz verbesserte
mechanische und optische Eigenschaften aufweist; zusätz
lich werden verbesserte Barriereeigenschaften gegen
Wasserdampf und Sauerstoff beschrieben.
In EP-A 468 333 wird eine kohlenwasserstoffharzhaltige
Polypropylenfolie beschrieben, die verbesserte Barriere
eigenschaften hinsichtlich Wasserdampf und Sauerstoff
bei gleichzeitig verbesserter Maschinengängigkeit hat.
In EP-B 217 388 wird eine kohlenwasserstoffharzhaltige
Polypropylenfolie beschrieben, deren Eigenschaften be
züglich Bonbondreheinschlag (Twistverhalten) verbessert
ist.
In EP-A 479 101 wird ebenfalls eine harzhaltige Poly
propylenfolie beschrieben, deren Twisteigenschaft ver
bessert ist.
In EP-A 488 010 wird eine harzhaltige, metallisierbare
Dreheinschlagfolie beschrieben.
Die verbesserte mechanische Festigkeit einer harzhalti
gen Polypropylenfolie wird in der Anmeldung EP-A 406 642
beschrieben.
In EP-A 400 456 wird eine kohlenwasserstoffharzhaltige
Polypropylenfolie für die Schrumpfetikettenanwendung
beschrieben, und in EP-A 489 373 wird eine kohlenwasser
stoffharzhaltige Polypropylenfolie mit verbesserten
Schrumpf- und Barriereeigenschaften beschrieben.
Sowohl in EP-247 898 als auch in EP-468 333 wird eine
erhebliche Verbesserung der Barrierewirkung gegen Was
serdampf (maximal 50%) nur durch den Einsatz großer
Mengen Kohlenwasserstoffharz (10 bis 40 Gew.-%) er
reicht.
Große Mengen Kohlenwasserstoffharz führen allerdings zu
großen Werten der Globalmigration. Die Globalmigration
ist ein Maß für die Gesamtmenge der Teilchen, welche
beim Kontakt Folie/(Füllgut insbesondere Lebensmittel)
aus der Folie in das Füllgut wandern.
Hinzu kommt, daß die hochprozentig kohlenwasserstoff
harzhaltigen Folien aufgrund der Klebrigkeit dieser
Harze besonders schlechte Gleiteigenschaften aufweisen.
Daher erwies es sich als notwendig, eine Folie zu
fertigen, die gute Sperreigenschaften für Wasserdampf
hat und trotzdem einen möglichst niedrigen Harzgehalt
aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Folie gemaß Patent
anspruch 1. Bevorzugte Merkmale bestehen darin, daß die
Basisschicht aus Polypropylen, zusätzlich ein Kohlen
wasserstoffharz, in einer Menge von 1 bis 40 Gew.-%,
insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, (alle hier und im fol
genden angegebenen Gew.-%-Angaben beziehen sich auf die
jeweilige Schicht) enthält.
Bevorzugt wird für die Basisschicht ein hochisotakti
sches Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von 160°C bis
170°C eingesetzt, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Isotaktizität größer als 94% ist. (Meßmethode:
13C-NMR; J.C. Randall, J. Polym. Sci.: J. Polym. Phys.
Ed. 12, 703-712 (1974) und gleiche Zeitschrift: 14,
1693-1700 (1976).)
Bei dem niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffharz handelt
es sich um ein Harz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
der Erweichungspunkt < 130°C ist. (ASTM E 28) In der
Literatur (s. o. EP-247 898) ist bekannt, daß das Ein
arbeiten eines solchen Harzes zur Verbesserung der Was
serdampfbarriereeigenschaften, der optischen Eigen
schaften und der mechanischen Eigenschaften führt. Die
Kohlenwasserstoffharze lassen sich in drei Gruppen
gliedern: die Petroleumharze, die Terpenharze und die
Harze aus dem Kohlenteer. Aus der Gruppe der Petroleum
harze werden bevorzugt die Cyclopentadien-, die Styrol
und Methylstyrolharze eingesetzt. Es handelt sich um
oligomere Polymere oder Copolymere mit Molmassen, die
kleiner als 2000 g/mol sind. Da die Polypropylenfolien
gewöhnlicherweise farblos, transparent gefertigt werden,
ist es notwendig, die Harze in Gegenwart eines Katalysa
tors möglichst vollständig zu hydrieren. Die Harze der
Terpengruppe enthalten im wesentlichen oligomere, hy
drierte Polymere aus den Monomeren Pinen, β-Pinen und
Dipenten (D, L Limonen) und werden auch zur Modifikation
von Polypropylen eingesetzt. Für die Verbesserung der
Wasserdampfbarriere des Polypropylens eignen sich ganz
besonders die hydrierten oligomeren Cyclopentadienharze
(HOCP), deren Erweichungspunkt größer oder gleich 130°C
ist.
Die Mantelschichten sind frei von Kohlenwasserstoffharz
und enthalten ein hochisotaktisches Polypropylen, wel
ches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Isotaktizität
größer als 92% (13C-Methode s. o.) ist. Die Dicke der
Mantelschichten liegt zwischen 0,5 µm und 2 µm.
Um eine gute Maschinengängigkeit bei guten Siegeleigen
schaften zu gewährleisten, ist es notwendig, die Siegel-
bzw. Deckschichten mit Additiven auszustatten. Unter den
zahlreichen, für solche Schichten eingesetzten Materia
lien, werden folgende bevorzugt eingesetzt:
- - statistische Propylen-Ethylen-Copolymere
- - statistische Propylen-Buten(1)-Copolymere
- - statistische Propylen/Ethylen-Olefin-Terpolymere
- - Mischungen aus zwei oder drei der vorstehenden Polymere.
Besonders bevorzugt wird ein Copolymer, welches 90 bis
99% Polypropylen und 1,0 bis 10% Polyethylen enthält.
Dieses Siegelschichtmaterial ist dadurch gekennzeichnet,
daß es einen Schmelzpunkt von 110°C bis 150°C, insbeson
dere 120°C bis 140°C, hat.
Als Additive, die zur besseren Maschinengängigkeit bei
tragen, werden Antistatika, Gleitmittel und Antiblock
mittel eingesetzt.
Antistatika sind Substanzen, die über einen hydrophilen
Molekülteil und einen langkettigen hydrophoben Kohlen
wasserstoffrest verfügen. In den Folien richten sich
diese Substanzen so aus, daß der hydrophile Teil an der
Oberfläche der Folie Wasser anlagern kann, woraus eine
Erniedrigung des Oberflächenwiderstandes resultiert, die
letztlich die antistatische Wirkung ausmacht. Bevorzugt
werden die ethoxylierten Amine eingesetzt, insbesondere
N-(C12-C18-alkyl)-N′,N′′-bis(2-hydroxyethyl)-amine ver
binden die Forderung nach der lebensmittelrechtlichen
Unbedenklichkeit und antistatischer Wirkung.
Als Gleitmittel werden Amide der Carbonsäuren einge
setzt. Typische Beispiele sind Erucasäureamid und Öl
säureamid. Weiterhin werden Polymere aus der Gruppe der
Polyalkylsiloxane eingesetzt.
Bevorzugte Antiblockmittel sind Siliciumdioxid, Silikate
oder Polymere, die nicht mit den Deckschichtrohstoffen
mischbar sind (z. B. Polycarbonat, Polyamid, Polymethyl
inethacrylat).
Überraschenderweise war, bei gegebener Sperrwirkung
gegen Wasserdampf, der benötigte Anteil an Kohlenwas
serstoffharz im Zusammenwirken mit hochisotaktischem
Polypropylen erheblich niedriger als bei dem System
Kohlenwasserstoffharz/isotaktisches Polypropylen.
Die erfindungsgemäßen Folien können nach den üblichen
Verfahren wie Laminierung, Beschichtung oder Schmelz
coextrusion hergestellt werden. Nach der Extrusion und
der Verfestigung des Dickfilms auf der Gießwalze wird
der Film in Laufrichtung (längs) mit einem Verstrec
kungsquotienten von 4/1 bis 7/1 bei einer Temperatur von
120°C bis 150°C gereckt. Das Reckverhältnis in Quer
richtung liegt vorzugsweise zwischen 8/1 und 12/1 und
das Querrecken des Films wird bei einer Temperatur
zwischen 130°C und 170°C vorgenommen. Die nachfolgende
Thermofixierung wird vorzugsweise bei 1°C bis 40°C unter
der Querrecktemperatur durchgeführt. Um die Affinität
der weitgehend unpolaren Folienoberfläche zu den Druck
farben zu gewährleisten, ist es nötig, die Folie einer
Corona-(Sprüh) Vorbehandlung zu unterziehen. Dabei wird
der Luftsauerstoffin Form von Carbonyl-, Epoxid-,
Ether- oder Alkoholgruppen auf der Folienoberfläche
eingelagert. Weitere Methoden der Vorbehandlung von
Polypropylenfolien sind die Flamm-, Plasma- und Fluor
vorbehandlung.
Mittels dem oben beschriebenen Verfahren wurde eine
biaxial orientierte Folie (Flächenreckverhältnis: 45/1;
Längsrecktemperatur: 142°C; Querrecktemperatur: 160°C)
hergestellt, die folgenden Aufbau aufwies:
Gesamtdicke: 25 µm
Dicke: 1 µm
Material: Propylen/Ethylencopolymer mit 3,5% Ethylenanteil, MFI: 5,0 g 110 min 0,25% SiO2, mittlere Teilchengröße:
Material: Propylen/Ethylencopolymer mit 3,5% Ethylenanteil, MFI: 5,0 g 110 min 0,25% SiO2, mittlere Teilchengröße:
2,5 1 m
0,7 Polydimethylsiloxan (Viskosität:
0,7 Polydimethylsiloxan (Viskosität:
106 mm2/s DIN: 53 019/25°C)
Dicke: 1 µm
Material: hochisotaktisches Polypropylen, Isotak tizität: 97%
Material: hochisotaktisches Polypropylen, Isotak tizität: 97%
Dicke: 21 µm
Material: 87% Polypropylen, Isotaktizität: 97% 13% Kohlenwasserstoffharzmasterbatch (auf Polypropylenbasis mit 50% Harz anteil) mit einem Erweichungspunkt von 140°C, wobei das Kohlenwasserstoffharz ein hydriertes oligomeres Cyclopenta dienharz ist.
Material: 87% Polypropylen, Isotaktizität: 97% 13% Kohlenwasserstoffharzmasterbatch (auf Polypropylenbasis mit 50% Harz anteil) mit einem Erweichungspunkt von 140°C, wobei das Kohlenwasserstoffharz ein hydriertes oligomeres Cyclopenta dienharz ist.
Es wurde eine Folie gefertigt wie in Beispiel 1, jedoch
betrug die Dicke der Kernschicht dieser Folie 26 µm.
(Gesamtdicke: 30 µm)
Es wurde eine Folie gefertigt wie in Beispiel 1, jedoch
war diese Folie frei von Kohlenwasserstoffharz.
Es wurde eine Folie gefertigt wie in Beispiel 1, jedoch
wurde ein Polypropylen sowohl in der Kernschicht als
auch in den Mantelschichten mit der Isotaktizität von
94% verwendet. Außerdem war die Kernschicht mit 30%
des Kohlenwasserstoffharzmasterbatches aus Beispiel 1
ausgestattet.
Es wurde eine Folie gefertigt wie in Vergleichsbeispiel
1, jedoch betrug die Dicke der Kernschicht 26 µm.
Es wurde ein Folie gefertigt wie in Vergleichsbeispiel
1, jedoch war die Folie frei von Kohlenwasserstoffharz.
Folgende Tabelle zeigt, daß eine Folie des erfindungsge
mäßen Typs bezüglich der benötigten Kohlenwasserstoff
harzmenge bei vorgegebener Wasserdampfsperrwirkung er
hebliche Vorteile hat.
Wddu/g/m²d | |
Beispiel 1 | |
0,61 | |
Beispiel 2 | 0,50 |
Beispiel 3 | 0,85 |
Vergleichsbeispiel 1 | 0,63 |
Vergleichsbeispiel 2 | 0,52 |
Vergleichsbeispiel 3 | 1,10 |
Die Wasserdampfdurchlässigkeit wurde gemäß DIN 53 122,
Teil 2, bei 23°C und 85% relative Luftfeuchtedifferenz
bestimmt.
Claims (10)
1. Orientierte, insbesondere biaxial orientierte
siegelfähige Polypropylenfolie mit verbesserter
Wasserdampfsperrwirkung, dadurch gekennzeichnet,
daß sie wie folgt aufgebaut ist:
ABCBA
- a) wobei C die Basisschicht, aus hochisotakti schem Polypropylen, das eine Isotaktizität < 94% hat und einem Kohlenwasserstoffharz ist, das eine Molmasse bis zu etwa 2000 g/mol aufweist und einen Erweichungspunkt über 130°C hat.
- b) und B zwei Kohlenwasserstoffharz-freien Man telschichten aus hochisotaktischem Polypro pylen mit einer Isotaktizität < 94% sind, wobei das Verhältnis der Dicke der Mantel schicht zur Dicke der Basisschicht zwischen 0,01 und 0,1 liegt.
- c) wobei A zwei Deckschichten aus einem heiß siegelbaren Polyolefin-, Homo-, Co- oder Terpolymer sind, wobei diese Deckschichten mindestens ein Antiblockmittel, ein Gleit mittel und ein Antistatikum enthalten.
2. Siegelfähige Folie nach dem Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Basisschicht ein Kohlen
wasserstoffharz aus der Gruppe der Petroleumharze,
Terpenharze oder Kohlenteerharze enthält.
3. Siegelfähige Folie nach dem Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffharz ein
hydriertes, oligomeres Cyclopentadienharz ist.
4. Siegelfähige Folie nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten im
wesentlichen aus
- - einem statistischen Propylen/Ethylen-Copo lymer
- - einem statistischen Propylen/Buten(1)-Copo lymer
- - einem statistischen Propylen/Ethylen/Olefin- Terpolymer
- - Mischungen aus zwei oder drei der vorstehenden Polymere
bestehen.
5. Siegelfähige Folie nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten als
Antiblockmittel Siliciumdioxid, Calciumcarbonat,
Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Silicon oder
HDPE (High-Density-Poly-Ethylen) enthalten.
6. Siegelfähige Folie nach den Ansprüchen 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Basisschicht und/oder
die Deckschichten ein Gleitmittel enthalten.
7. Siegelfähige Folie nach den Ansprüchen 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Basisschicht und/oder
die Deckschichten ein Antistatikum enthalten.
8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie ein- oder beidseitig corona-,
flamm-, plasma- oder fluorvorbehandelt ist.
9. Verwendung der siegelfähigen Folie nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 9 als Verpackungs
material.
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ES94102897T ES2117728T3 (es) | 1993-03-10 | 1994-02-25 | Lamina de polipropileno multicapa, estirada, sellable en caliente. |
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AT94102897T ATE167829T1 (de) | 1993-03-10 | 1994-02-25 | Mehrschichtige, gereckte, heisssiegelbare polypropylenfolie |
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