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Dokumentenidentifikation DE19610264A1 18.09.1997
Titel Verbundfolien mit biaxial orientierten Polyethylen-Siegelschichten
Anmelder Wolff Walsrode AG, 29664 Walsrode, DE
Erfinder Müller, Harry, Dipl.-Chem. Dr., 29614 Soltau, DE;
Tamke, Heiko, Dipl.-Ing., 29664 Walsrode, DE
Vertreter Gremm, J., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 51467 Bergisch Gladbach
DE-Anmeldedatum 15.03.1996
DE-Aktenzeichen 19610264
Offenlegungstag 18.09.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.09.1997
IPC-Hauptklasse B32B 7/12
IPC-Nebenklasse B32B 27/08   B32B 27/32   B32B 15/08   B32B 15/20   B32B 33/00   
IPC additional class // B65D 65/40,A63H 27/10  
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige Verbundfolien, bestehend aus einer Folie oder Folienkombination A aus Kunststoff- oder Metallschichten in beliebiger Anordnung, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als mindestens eine Außenschicht eine biaxial orientierte Siegelschicht C aus einem Polyethylenhomo- oder Polyethylencopolymer bzw. Mischungen oder Coextrusionen dieser Stoffe in einer Dicke von 10 bis 50 µm, vorzugsweise 15 bis 35 µm aufweisen, die über eine Klebe- oder Verbindungsschicht B mit der Folie oder Folienkombination A verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige Verbundfolien, bestehend aus einer Folie oder Folienkombination A aus Kunststoff- oder Metallschichten in beliebiger Anordnung, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als mindestens eine Außenschicht eine biaxial orientierte Siegelschicht C aus einem Polyethylenhomo- oder Polyethylencopolymer bzw. Mischungen oder Coextrusionen dieser Stoffe in einer Dicke von 10 bis 50 µm, vorzugsweise 15 bis 35 µm aufweisen, die über eine Klebe- oder Verbindungsschicht B mit der Folie oder Folienkombination A verbunden ist.

Die Verwendung von mehrschichtigen Verbundfolien für die Verpackung verschiedenster Füllgüter ist Stand der Technik. Durch die schichtweise Kombination von Folien mit unterschiedlichen Eigenschaften erhält man Verbundfolien mit einem Eigenschaftsprofil, das demjenigen der Einzelfolien weit überlegen ist. Verbundfolien bestehen üblicherweise aus mindestens einer "Trägerfolie", die gegebenenfalls bedruckt sein kann und einer Heißsiegelschicht. Typische Trägerfolien sind z. B. biaxial orientierte Folien aus Polypropylen, Polyester oder Polyamid. Bekannt sind auch Trägerfolienkombinationen wie z. B. Polyester/Aluminium oder Polyester/metallisierter Polyester. Die Heißsiegelschichten bestehen üblicherweise aus einem Polyolefin. Die Verarbeitung dieser Verbundfolien erfolgt z. B. auf Verpackungsmaschinen, in denen aus den Folien ein Behälter geformt, dieser befüllt und anschließend versiegelt wird ("Form-Fill-Seal"). In der Regel sind hohe Siegelnahtfestigkeiten erforderlich, um ein leichtes Aufgehen der Naht bei mechanischer Belastung zu verhindern.

Es ist Stand der Technik, in solchen Verbundfolien nicht orientierte Heißsiegelschichten aus Polyethylen, Polypropylen und/oder deren Copolymeren in Dicken von ca. 30 bis 150 µm einzusetzen, die überwiegend klebstoffkaschiert werden.

Solche Verbundfolien besitzen gute Siegeleigenschaften, weisen aber auch eine Reihe von Nachteilen auf:

So ist z. B. ein hoher Einsatz an Siegelschichtmaterial nötig um hohe Siegelnahtfestigkeiten zu erzielen, was der allgemeinen Forderung nach immer dünneren, leistungsfähigen Folien widerspricht.

Nicht orientierte Heißsiegelschichten leisten nur einen geringen Beitrag zur mechanischen Stabilität des Gesamtverbundes. Dies ist vor allem ein Nachteil bei Verbundfolien aus nicht orientierten oder monoaxial orientierten Trägerfolien und einer nicht orientierten Heißsiegelschicht. So besitzen Verbunde mit längsgereckten Trägerfolien zwar ausgezeichnete mechanische Stabilität in Folienlaufrichtung, hingegen eine ausgeprägte mechanische Schwäche in Querrichtung zur Orientierungsrichtung. Eine höhere Stabilität solcher Verbundfolien in Querrichtung wird z. B. bei ihrem Einsatz als Deckelfolie gefordert.

Eine typische Anwendung, bei der es auf dünne, mechanisch stabile Folien in besonderem Maße ankommt sind z. B. Siegelrandballons, wie man sie auf Jahrmärkten findet. Es ist Stand der Technik hierfür dünne, metallisierte und bedruckte Verbundfolien mit nicht orientierten Polyethylen-Heißsiegelschichten einzusetzen, welche an den Rändern verschweißt und mit Heliumgas gefüllt sind. Das Gesamtflächengewicht der Verbundfolien wird durch die Forderung nach Flugfähigkeit solcher Ballons limitiert. Typische Dicken der verwendeten nicht orientierten Heißsiegelschichten liegen im Bereich von 15 bis 20 µm. Sie besitzen nur eine geringe mechanische Festigkeit und lassen sich aufgrund ihrer Dehnbarkeit sehr schwierig kaschieren.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Verbundfolien mit dünnen Heißsiegelschichten herzustellen, die in folgenden Punkten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik aufweisen:

  • - Materialersparnis durch Einsatz dünner Siegelschichten
  • - gute Verarbeitbarkeit der verwendeten dünnen Siegelschichten
  • - Beitrag der Siegelschicht zur mechanischen Festigkeit des Gesamtverbundes
  • - hohe Durchstichfestigkeiten der Verbundfolien
  • - vergleichbare Siegeleigenschaften wie bei konventionellen dickeren Heißsiegelschichten
  • - vergleichbare Wasserdampfdurchlässigkeiten wie bei konventionellen dickeren Heißsiegelschichten


Erfindungsgemäß gelang dies durch die Herstellung von Verbundfolien, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie mindestens eine biaxial gereckte Heißsiegelschicht C aus Polyethylenhomo- oder Polyethylencopolymeren bzw. Mischungen oder Coextrusuionen dieser Stoffe in Dicken von 10 bis 50 µm, vorzugsweise 10 bis 30 µm aufweisen, die über eine Klebe- oder Verbindungsschicht B mit der mindestens einschichtigen Folie oder Folienkombination A, die im folgenden "Trägerfolie" genannt wird, verbunden ist.

Die Trägerfolie A kann aus einer oder mehreren Einzelschichten bestehen, die gegebenenfalls untereinander über Klebstoff bzw. Haftvermittler-Zwischenschichten in beliebiger Reihenfolge verbunden sind.

Typische Einzelschichten der Trägerfolie bestehen z. B. aus:

PA = Polyamid

PP = Polypropylen

EVOH = Poly(ethylen-co-vinylalkohol)

PVOH = Polyvinylalkohol

PET = Polyethylenterephthalat

PEN = Polyethylennaphthalat

PS = Polystyrol

PMMA = Polymethylmethacrylat

usw.

Diese Einzelschichten können in ungereckter oder monoaxial wie auch biaxial orientierter Ausführung enthalten und gegebenenfalls ihrerseits mit funktionellen Schichten, wie z. B. siegelfähigen Lacken bzw. metallischen oder transparenten anorganischen oder organischen Barriereschichten versehen sein. Weiterhin können Schichten aus Metall, bevorzugt Aluminium enthalten sein.

Die Heißsiegelschicht C ist eine biaxial orientierte Folie bestehend aus einem Polyethylenhomo- oder Polyethylencopolymer wie z. B.:

LLDPE = Linear Low Density Polyethylen

LDPE = Low Density Polyethylen

HDPE = High Density Polyethylen

PB = Polybutylen

EVA = Ethylenvinyacetat

EBA = Ethylenbutylacrylat

EAA = Ethylenacrylsäure

EEA = Ethylenethylacrylat

EMAA - Ethylenmethacrylsäure

I = Ionomer

oder Mischungen bzw. Coextrusionen dieser Stoffe.

Die Heißsiegelschicht ist festversiegelnd oder abziehfähig gegen sich selbst oder eine zweite Folie ausgeführt.

Die Trägerfolie A und die Heißsiegelschicht C sind über eine Klebe- oder Verbindungsschicht B verbunden. Für die Klebeschicht wird ein Reaktivkleber wie z. B. ein Ein- oder Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff bzw. ein olefinischer Haftvermittler wie z. B. ein Anhydrid-modifiziertes Ethylenvinylacetat verwendet.

Die Verbundfolien können in den einzelnen Schichten mit üblichen Additiven und Hilfsmitteln wie z. B. mit Gleitmitteln, Antiblockmitteln, Antistatika, TiO&sub2;, CaCO&sub3; usw. ausgerüstet sein.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß bereits sehr kleine Siegelschichtdicken zu hohen Siegelnahtfestigkeiten führen. Dabei liegen die erzielten Siegelnahtfestigkeiten im Bereich von zwei- bis dreimal so dicken konventionellen, nicht orientierten Polyethylen-Heißsiegelschichten aus vergleichbarem Material, die Durchstichfestigkeiten sogar deutlich höher. Außerdem wird durch die Verstreckung die Wasserdampfdurchlässigkeit einer Polyethylenfolie derart beeinflußt, daß sie einer zwei- bis dreimal so dicken vergleichbaren, nicht orientierten Heißsiegelschicht entspricht (siehe Tabelle). Dadurch ist eine deutliche Materialeinsparung im Siegelschichtmaterial möglich.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß sich dünne biaxial orientierte Heißsiegelschichten aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeiten sehr gut verarbeiten lassen und nicht zu den verarbeitungstechnischen Problemen führen, die mit nicht orientierten dünnen polyolefinischen Folien verbunden sind.

Meßverfahren

Die Eigenschaften der Mehrschichtfolien gemäß der vorliegenden Erfindung werden nach den folgenden Methoden bestimmt:

Die Sauerstoffdurchlässigkeit der Folien wird nach DIN 53 380, Teil 3, bestimmt.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Folien wird nach DIN 53 122 bestimmt.

Die Festigkeit der Verbundfolie wird über den Zugversuch auf einer Zugprüfmaschine vom Typ Zwick 1445 beurteilt (DIN 53 455).

Die Hochdruck-Siegelfestigkeit wird nach einer internen Prüfvorschrift durch Versiegeln der Verbundfolien mit einem Laborsiegelgerät der Fa. Brugger (Parameter: Siegelbacken glatt, beidseitig beheizt, Siegelfläche 20×60 mm², Druck 50 N/cm², Zeit 0,5 s) und Messung der Festigkeit an einem 15 mm breiten Streifen auf einer Zugprüfmaschine vom Typ Zwick 1445 bestimmt (Prüfgeschwindigkeit: 100 mm/min).

Die Durchstichkraft wird nach einer internen Prüfvorschrift an einer membranartig aufgespannten Verbundfolienprobe (50 mm Einspanndurchmesser) mit einem Prüfdorn über eine elektronische Zugprüfmaschine (Prüfgeschwindigkeit: 100 mm/min) ermittelt. Beispiel 1 Schicht A (Trägerfolie): Gasbarriereschicht aus Coextrudat Polyamid 6/Ethylen-vinylalkohol-Copolymer/Polyamid 6, monoaxial orientiert, 15 µm, Typ Walomid Combi XXL 15

Schicht B: Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), biaxial orientiert, 15 µm Beispiel 2 Schicht A (Trägerfolie): Polyethylenterephthalat (PET biaxial orientiert), 12 µm, Typ Hostaphan RP 12

Schicht B: Zwei-Komponenten-Pdyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), biaxial orientiert, 15 µm Beispiel 3 Schicht A (Trägerfolie): Polypropylen, biaxial orientiert, 20 µm, Typ Walothen C20SE

Schicht B: Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), biaxial orientiert, 15 µm Vergleichsbeispiel 1 Schicht A (Trägerfolie): Gasbarriereschicht aus Coextrudat Polyamid 6/Ethylenvinylalkohol-Copolymer/Polyamid 6, monoaxial orientiert, 15 µm, Typ Walomid Combi XXL 15

Schicht B: Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), 40 µm Vergleichsbeispiel 2 Schicht A (Trägerfolie) Polyethylenterephthalat (PET biaxial orientiert), 12 µm, Typ Hostaphan RP 12

Schicht B: Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), 40 µm Vergleichsbeispiel 3 Schicht A (Trägerfolie): Polypropylen, biaxial orientiert, 20 µm, Typ Walothen C20SE

Schicht B: Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff, 2 µm

Schicht C (Siegelschicht): Siegelschicht aus LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), 40 µm


Anspruch[de]
  1. 1. Mehrschichtige Verbundfolien aus einer Folie oder Folienkombination A aus Kunststoff- oder Metallschichten in beliebiger Anordnung, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als mindestens eine Außenschicht eine biaxial orientierte Heißsiegelschicht C überwiegend aus einem Polyethylen- Homo- bzw. Polyethylen-Copolymer und Mischungen bzw. Coextrusionen dieser Stoffe aufweisen, die über eine Klebe- oder Verbindungsschicht B mit der Folie oder Folienkombination A verbunden ist.
  2. 2. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Folienkombination A aus Kunststoff- oder Metallschichten in beliebiger Anordnung besteht, die über Klebstoff- oder Haftvermittler-Zwischenschichten verbunden sind.
  3. 3. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Folie oder Folienkombination A enthaltenen Kunststoffschichten sowohl nicht orientiert, als auch monoaxial oder biaxial orientiert sein können.
  4. 4. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Folie oder Folienkombination A enthaltenen Kunststoffschichten mit metallischen oder transparenten organischen oder anorganischen Schichten versehen sein können.
  5. 5. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Folienkombination A eine Metallfolie, bevorzugt aus Aluminium enthalten kann.
  6. 6. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die biaxial orientierte Heißsiegelschicht C in einer Dicke von 10 bis 50 m, vorzugsweise von 10 bis 30 m vorliegt.
  7. 7. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegelschicht C festversiegelnd oder abziehfähig gegen sich selbst oder eine zweite Folie ausgeführt ist.
  8. 8. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Folienkombination A und die biaxial orientierte Heißsiegelschicht C über eine Klebeschicht B aus einem Ein- oder Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoff bzw. einem olefinischen Haftvermittler verbunden sind.
  9. 9. Mehrschichtige Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie bedruckt ist.
  10. 10. Verwendung der mehrschichtigen Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verpackung von Lebensmitteln.
  11. 11. Verwendung der mehrschichtigen Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Luftballonfolie.






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