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Dokumentenidentifikation DE60004708T2 17.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001250223
Titel FILME MIT VERBESSERTEM BLOCKIERUNGSWIDERSTAND UND OBERFLÄCHENEIGENSCHAFTEN
Anmelder ExxonMobil Oil Corp., Fairfax, Va., US
Erfinder MIGLIORINI, A., Robert, North Haven, US;
NOTHNAGLE, Marie-France, Fairport, US;
PEREZ, B., Karen, Pittsford, US;
SHEPPARD, A., Karen, Victor, US
Vertreter Uexküll & Stolberg, 22607 Hamburg
DE-Aktenzeichen 60004708
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.11.2000
EP-Aktenzeichen 009767948
WO-Anmeldetag 01.11.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/30108
WO-Veröffentlichungsnummer 0001036195
WO-Veröffentlichungsdatum 25.05.2001
EP-Offenlegungsdatum 23.10.2002
EP date of grant 20.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.06.2004
IPC-Hauptklasse B32B 27/32

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Polymerfolien. Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Herstellung von Polymerfolien mit verbesserten Gleitfähigkeitseigenschaften und verringertem Reibungskoeffizienten (COF), ohne dass ein Antiblockier- oder Gleitmittel zugefügt werden muss.

Zweiseitig verarbeitbare Folien (d. h. beide Seiten sind behandelt) ermöglichen unterschiedliche Funktionalität. Die Außenseite der Folie kann beispielsweise metallisiert, bedruckt oder laminiert sein, und die Innenseite der Folie kann Kaltsiegelungsbeschichtung und Werbedrucke aufweisen. Folien, die auf beiden Seiten entweder mit Korona- oder Flammenbehandlung behandelt worden sind, sind in der Vergangenheit verwendet worden; solche Folien haben jedoch die Neigung zum Blockieren. Dies ist insbesondere für kavitierte Folien ein Problem, oder wenn eine der Oberflächen nachfolgend metallisiert ist, da Blockieren zu Abblättern des Metalls und Verlust von Funktionalität führt. Blockieren zeigt sich unter anderem als unerwünschte Adhäsion zwischen Polymerfolienschichten. Solche Folien müssen daher hohe Beladungen mit Antiblockiermitteln oder Gleitmitteln aufweisen, um Blockieren zu verringern und/oder den COF zu verringern.

Antiblockiermittel (AB) sind Additive, die in die Außenschichten von Folien eingebracht werden, um die Oberflächen von Folien daran zu hindern, aneinander oder an anderen Oberflächen zu haften. AB sind üblicherweise feinteilige, feste, unschmelzbare Materialien, wie Siliciumdioxid, können jedoch Mineralien oder wachse sein. Sie wirken durch Bildung winziger herausragender Oberflächenerhebungen, die trennende Lufträume aufrechterhalten, um so die Adhäsion zu stören.

Gleitmittel sind Modifizierungsmittel, die als innere Schmierstoffe wirken, indem sie während oder nach der Verarbeitung an die Oberfläche einer Polymerfolie ausgeschwitzt werden, wodurch sie die Oberfläche schmieren, um den COF zu reduzieren und dadurch die Gleitcharakteristika zu verbessern.

Es ist seit vielen Jahren Standardpraxis gewesen, AB- oder Gleitmittel zu verwenden, um den COF der Oberfläche von Polypro pylenfolien zu verringern. Blockieren von benachbarten Folienschichten auf Walzrollen wird verhindert, und die Folie kann leicht zur Verwendung oder Weiterverarbeitung abgewickelt werden. In Abwesenheit des Gleitmittels ist der COF von Schicht zu Schicht so groß, dass glattes Abwickeln der Folie praktisch unmöglich ist. Typische Gleit- oder Antiblockiermittel sind Fettsäureamide mit hohem Molekulargewicht, wie Stearamid oder Oleamid. Es ist in der Technik zur Standardpraxis geworden, etwa 0,1 bis 1 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.% solcher Verbindungen als Gleitmittel in Polyolefinfolien einzubringen.

Mit der Verwendung von Antiblockier- und Gleitmitteln in Folien sind jedoch viele Nachteile verbunden. Belagbildung ist beispielsweise eine störende Beschichtung dieser Mittel, die sich auf Umformungs- oder Endanwendungsgeräten bildet. Diese Mittel können zudem die gegenüberliegende Metallschicht in einer metallisierten Folie zerkratzen, was die Barriereeigenschaften der Folie beschädigen kann. Diese Mittel können zudem die Adhäsion von Metallbeschichtungen auf Folien stören oder zerstören.

Es gehört demnach unter anderem zu den Aufgaben dieser Erfindung, Polymerfolien mit verbesserten Gleiteigenschaften und Oberflächeneigenschaften zu produzieren, die durch ein wirtschaftliches und relativ unkompliziertes Verfahren zur Herstellung von Polymerfolien geliefert werden, die den Folien hervorragende Charakteristika verleihen, ohne dass Additive wie Antiblockier- oder Gleitmittel erforderlich sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines schlagzähen Ethylen/Propylen- (EP)-Copolymers für Mehrschichtfolien mit Kernschicht aus Polypropylen, Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) sowie ein daraus resultierendes Produkt. Die Schicht aus dem schlagzähen EP-Copolymer weist 3 Gew.% bis 30 Gew.% Ethylen auf und ist nicht heißsiegelbar. Das schlagzähe EP-Copolymer weist nicht mehr als zwei Peaks in der Schmelzkurve im Bereich von 110°C bis 165°C auf. Die Folien können auf einer oder beiden Außenschichten mit Flammen- oder Koronabehandlung oberflächenbehandelt sein. Die Kernschicht dieser Folien kann mit Kavitiermittel kavitiert sein, wie Polybutylenterephthalat (PBT).

Die schlagzähe EP-Copolymerschicht kann eine Außenschicht oder eine Zwischenschicht einer Mehrschichtfolie sein. Eine Zwischenschicht kann eine Verbindungsschicht sein. Die schlagzähe EP-Copolymerschicht kann ferner Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder Polypropylen oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen/Propylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Mischungen der genannten Polymere einschließen.

Die Folie kann auch eine zweite Außenschicht einschließen, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Propylen/Buten-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) oder Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Mischungen der genannten Polymere einschließt. Eine Zwischenschicht kann zwischen der Kernschicht und der zweiten Außenschicht angeordnet sein. Eine solche Zwischenschicht kann Polypropylen und etwa 1 Gew.% bis etwa 15 Gew.% Titandioxid einschließen. Eine zweite Zwischenschicht kann zwischen der Kernschicht und der EP-Blockcopolymer-Außenschicht angeordnet sein und kann Polypropylen einschließen.

In der Ausführungsform, in der die schlagzähe EP-Copolymerschicht eine Zwischenschicht ist, wird sie neben einer Außenschicht angeordnet, z. B. zwischen der Kernschicht und einer ersten Außenschicht. Eine zweite Zwischenschicht kann auch zwischen der Kernschicht und einer zweiten Außenschicht angeordnet sein und kann Polypropylen oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer einschließen. Eine Zwischenschicht kann eine Verbindungsschicht sein. Die Außenschichten können auch Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen- (PB)-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Mischungen der genannten Polymere einschließen.

Die vorliegende Erfindung liefert Mehrschichtfolien mit verbesserten Antiblockier- und COF-Charakteristika, ohne dass Antiblockier- oder Gleitmittel zugegeben werden muss. Dies ermöglicht die Herstellung siegelbarer klarer und kavitierter Folienstrukturen, die auf beiden Seiten verarbeitbar sind, mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften ohne die Verwendung von Additiven.

Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung und den Beispielen hervor, die nachfolgend beschrieben sind. Die detaillierte Beschreibung und die Beispiele erläutern die Erfindung, sollen den Umfang der Erfindung jedoch nicht einschränken.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren, bei dem Mehrschichtfolien mit Kernschicht, die Polypropylen (PP), Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) einschließt, mit einer Schicht aus schlagzähem Ethylen/Propylen- (EP)-Copolymer versehen werden, sowie ein daraus resultierendes Produkt. Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien können monoaxial oder biaxial orientiert sein. Die Copolymerschicht ist nicht heißsiegelbar.

Schlagzähes EP-Copolymer schließt Blöcke aus Propylen und EP-Copolymer ein. Diese Copolymere können hergestellt werden, indem das kautschukartige Material, Ethylen/Propylen-Kautschuk (EPR), in den Reaktor mit Polypropylen eingebracht wird. EPR ist ein Elastomer, das durch die Copolymerisation von Ethylen und Propylen hergestellt wird, welches typischerweise 40 bis 90% Ethylen enthält.

Die erfindungsgemäß verwendeten schlagzähen EP-Copolymere enthalten Ethylen in einer Menge von 7 bis 20%. Diese schlagzähen Copolymere haben nicht mehr als zwei Peaks in der Schmelzkurve im Bereich von etwa 110°C bis etwa 165°C, gemessen durch ein Differentialscanningkalorimeter. Schlagzähes erfindungsgemäßes Copolymer (1) hat einen kleinen Peak bei etwa 119°C und einen zweiten großen Peak bei etwa 163°C. Ein Beispiel für ein derartiges schlagzähes Copolymer ist Montell 8523 schlagzähes EP-Copolymer. Dieses schlagzähe Copolymer schließt Blöcke von Propylen und EP-Copolymer ein, wobei die gesamte Ethylenkonzentration 15 bis 20% beträgt. Erfindungsgemäßes schlagzähes Copolymer (2) hat einen kleinen Peak bei etwa 115°C und einen zweiten großen Peak bei etwa 162°C. Ein Beispiel für derartiges schlagzähes Copolymer ist Fina 4520. Die Ethylenkonzentration dieses schlagzähen Copolymers ist ungefähr 10%.

Homopolymer PP ist als PP bevorzugt, das als Kernschicht in den erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird. Ein besonders geeignetes Homopolymer PP ist das Harz, das als Fina 3371 angeboten wird. Ein weiteres besonders geeignetes Homopolymer PP ist als Amoco 6371 im Handel.

Ein besonders geeignetes HDPE zur Verwendung als Kernschicht mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist das Harz, das von Equistar als M6211 angeboten wird. Ein weiteres besonders geeignetes HDPE ist das Harz, das von Exxon als HDZ128 angeboten wird. Andere geeignete HDPE-Harze schließen beispielsweise BDM 94–25 ein, erhältlich von Fina Oil and Chemical Co., Dallas, TX, USA, und 19C und 19F, erhältlich von Nova Corporation, Sarnia, Ontario, Kanada.

Die Kernschicht der Mehrschichtfolie kann kavitiert sein. Jedes geeignete organische oder anorganische Kavitiermittel kann verwendet werden. Ein bevorzugtes organisches Kavitiermittel ist PBT. Ein Beispiel für ein anorganisches Kavitiermittel ist Calciumcarbonat (CaCO3).

Nach den erfindungsgemäßen Verfahren werden die Antiblockier- und COF-Charakteristika derartiger Mehrschichtfolien verbessert, ohne dass Antiblockier- oder Gleitmittel zugegeben werden muss, diese Mittel können jedoch gewünschtenfalls zugesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann auf einer oder beiden äußersten Schichten, die hier als Außenschichten bezeichnet werden mittels Flammen- oder Koronabehandlung oberflächenbehandelt werden. Der Nutzen der doppelseitig behandelten Folien liegt darin, dass sie weitere Verarbeitungsmöglichkeiten auf beiden Seiten zulassen. Beispiele für Verarbeitung schließen Metallisierung, Bedrucken, Laminierung und Kaltsiegelung ein. Eine Folie kann somit auf einer Oberfläche metallisiert, grundiert oder laminiert werden und Kaltsiegelung und/oder Innenseitendruck auf der gegenüberliegenden behandelten Seite aufgebracht aufweisen.

Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann mit den folgenden Metallen metallisiert werden: Aluminium, Kupfer, Silber, Chrom, Gold und Mischungen davon. Aluminium ist das Substrat, das in der Regel für Metallisierung bevorzugt ist.

Geeignete Beschichtungen für die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie können auf Lösungsmittelbasis, Wasserbasis oder 100% Feststoffbasis sein. Beispiele für geeignete Beschichtungen sind Polyvinylidenchlorid (PVdC), Acrylpolymer, Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylalkohol (PVOH), Ethylen/Methylacrylat- (EMA)-Copolymer und Acrylnitrilpolymer. Gemische dieser Polymere sind als Beschichtungen auch geeignet. Beispiele für Acrylbeschichtungen, die besonders geeignet sind, sind aus Terpolymer aus Methylacrylat, Methylmethacrylat und Methacrylsäure zusammengesetzt.

Beispiele für Beschichtungsauftragungsverfahren, die zur Auftragung der obigen Beschichtungen und Beschichtungszusammensetzungen besonders geeignet sind, sind Stab-, direktes Tiefdruck- (vorwärts und rückwärts), Offsettiefdruck-, Schlitzdüsen- und Luftmesserbeschichten. Verfahren zum Härten/Trocknen der Beschichtung können aus Heißluftkonvektion, Elektronenstrahl, Ultraviolett und Mikrowelle bestehen. Der Bereich der akzeptablen Beschichtungsgewichte ist 0,1 bis 10,0 g/msi, wobei 3,0 g/msi und darunter bevorzugt sind.

Einige der genannten Beschichtungen können vernetzt werden. Eine Grundierungsbeschichtung kann mit den genannten Beschichtungen verwendet werden, um die Adhäsion einer Beschichtung an einer Außenschicht zu verstärken. Typische Grundierbeschichtungsschichten sind Acrylpolymere, Styrol/Acryl-Copolymere, EAA (Ethylen/Acrylsäure-Copolymer), EMA, Polyurethan, Epoxidharze, PEI (Polyethylenimin), Polyester und Vinylaminpolymere.

Im Stand der Technik wohl bekannte Additive, wie amorphes Siliciumdioxid, Wachs und Talkum, können den obigen Beschichtungen zugefügt werden, um den COF und andere Oberflächeneigenschaften zu verbessern.

Der erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann auch auf der Gegenseite der metallisierten oder beschichteten Seite behandelt werden, um die Folienfunktionalität unter minimalem Risiko von Folienblockieren zu erhöhen.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schicht aus schlagzähem EP-Copolymer eine Außenschicht einer Mehrschichtfolie sein. "Außenschicht" bedeutet hier die am weitesten außen liegende Schicht einer Verbundfolie. Bei Verwendung als Außenschicht erzeugt das schlagzähe Copolymer eine natürlich raue Oberfläche, selbst mit doppelseitig behandelten Folien. Die resultierende Folie hat ein mattes Oberflächenaussehen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Schicht aus schlagzähem EP-Copolymer eine Zwischenschicht einer Mehrschichtfolie sein. Diese Zwischenschicht ist neben der Außenschicht angeordnet. Die Zwischenschicht kann eine Verbindungsschicht sein. Die Verwendung von schlagzähen EP-Copolymeren als Zwischenschichten ändert die Morphologie der äußeren Außenschicht. Die raue Textur der schlagzähen Copolymers wird auf die Außenschicht "übertragen".

Die Schicht aus schlagzähem EP-Copolymer kann ferner Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder Polypropylen oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Mischungen der genannten Polymere einschließen.

In der Ausführungsform, in der die Schicht aus schlagzähem EP-Copolymer eine Außenschicht ist, kann die Folie ferner eine zweite Außenschicht einschließen. Diese zweite Außenschicht kann vorzugsweise Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Propylen/Buten-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) oder Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Mischungen der genannten Polymere einschließen.

Ein geeignetes HDPE zur Verwendung als Außenschicht ist leicht erhältlich, z. B. Equistar XM6030A oder Exxon HD6704.67. Ein geeignetes LLDPE zur Verwendung als Außenschicht ist leicht erhältlich, z. B. DowlexTM 2038 oder DowlexTM 2027A (The Dow Chemical Company).

In dieser Ausführungsform kann eine Zwischenschicht vorzugsweise zwischen der Kernschicht und der zweiten Außenschicht angeordnet werden. Die Zwischenschicht kann Polypropylen und 1 Gew.% bis 15 Gew.% Titandioxid einschließen. Eine zweite Zwischenschicht kann zudem zwischen der Kernschicht und der ersten Außenschicht angeordnet werden. Diese zweite Zwischenschicht kann zwischen der Kernschicht und der schlagzähen EP-Copolymer-Außenschicht angeordnet sein. Diese zweite Zwischenschicht kann vorzugsweise Polypropylen einschließen.

In der Ausführungsform, in der die schlagzähe EP-Copolymerschicht eine Zwischenschicht ist, die neben einer ersten Außenschicht angeordnet ist, kann die Folie ferner eine zweite Zwischenschicht auf der Seite der Kernschicht gegenüber der ersten Zwischenschicht einschließen. Die zweite Zwischenschicht kann zwischen der Kernschicht und einer zweiten Außenschicht angeordnet sein und kann Polypropylen oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer einschließen. Die Zwischenschichten können Verbindungsschichten sein. Die Außenschichten in dieser Ausführungsform können Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen- (PB)-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) oder Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Mischungen der genannten Polymere einschließen.

Wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich ist, sind die schlagzähen EP-Copolymerharze (im Sinne des Blockierens) traditionellen statistischen EP-Copolymeren und EPB-Terpolymeren überlegen, die beide Antiblockieradditive enthalten. Die Blockierkräfte gehen im Allgemeinen dramatisch zurück, wenn schlagzähes Copolymer entweder als Außen- oder Zwischenschichten verwendet wird. wenn schlagzähe Copolymere als Außenschichten verwendet werden, liefern sie zusätzlich zu bedeutsamer Verminderung der Blockierkräfte verbesserte Adhäsion gegenüber Homopolymeraußenschichten (bezogen auf die Kaltsiegelungsadhäsion). Bei Verwendung als Zwischenschichten verringern sie die Blockierkräfte und setzen den COF herab. Dies ermöglicht die Verwendung erwünschter Harze (Co- oder Terpolymere), ohne dass man sich über Blockieren und/oder hohe Beladungen von Antiblockiermitteln Gedanken machen muss. Die Vorteile statistischer Copolymere oder Terpolymere bezogen auf Siegelbarkeit können daher ohne Negativwirkungen in Bezug auf COF und Blockierverhalten erreicht werden, indem eine Zwischenschicht aus schlagzähem Copolymer unter der Siegelschicht verwendet wird.

Beispiel für eine am meisten bevorzugte Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist eine biaxial orientierte dreischichtige Folienstruktur mit zwei verarbeitbaren Seiten und einer Gesamtdicke von 50 Foliendickeneinheiten (x1/10000 Zoll; Gauge, ga). Die Folie schließt die folgenden Komponenten ein: i) eine Homopolymerpolypropylenkernschicht, die aus Amoco 6371 Harz hergestellt ist, mit 44,2 Foliendickeneinheiten; ii) eine Außenschicht aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), die aus Equistar XM6030A Harz hergestellt ist, mit 2,3 Foliendickeneinheiten, auf einer Seite der Kernschicht; und iii) eine Außenschicht aus EP-Blockcopolymer, die aus Montell 8523 Harz hergestellt ist, mit 3,5 Foliendickeneinheiten, auf einer Seite der Kernschicht.

Die HDPE-Außenschicht wird während der Orientierung flammenbehandelt und nachfolgend vakuummetallisiert, um eine metallisierte Schicht auf der HDPE-Außenschicht zu bilden. Die Folie verwendet 70 BSMII Metallisierungstechnologie, die Vakuumabscheidung einer Quelle aus 99,88% reinem Aluminiumdraht beinhaltet, um die metallisierte Schicht zu bilden. Die metallisierte Schicht wird ausschließlich aus der Drahtquelle gebildet. Somit wird eine resultierende metallisierte Schicht, die 99,88 Gew.% Aluminium enthält, auf der HDPE-Schicht abgesetzt. Die Außenschicht aus EP-Blockcopolymer wird während der Orientierung koronabehandelt, um eine unmetallisierte Kaltsiegelungs- (CS)-Schicht gegenüber der metallisierten Schicht zu bilden. Es werden neben Stabilisator und Fluorpolymer, das der HDPE-Schicht zugegeben wird, keine Additive eingebracht.

Beispiel 1 i. Klare Strukturen unter Verwendung von schlagzähem Copolymer als Außenschicht

Die in dem folgenden Beispiel verwendete Folienstruktur schließt eine Kernschicht (B) aus Homopolymerpolypropylen oder -copolymer mit einer Außenschicht (A) aus behandeltem schlagzähem EP-Copolymer und der gegenüberliegenden behandelten Außenschicht (C) aus HDPE oder EPB-Terpolymer oder statistischem EP-Copolymer ein. Die Schicht (C) gegenüber dem schlagzähen EP-Copolymer kann metallisiert sein. Die Behandlung kann auf beiden Seiten Flammen- oder Koronabehandlung sein.

Daten, die die hervorragende Gleitfähigkeit der Außenschicht aus schlagzähem EP-Copolymer zeigen, wurden mit einer Proberolle erzeugt, die nachfolgend metallisiert wurde. Das Blockierverhalten im Vergleich mit einer Probe mit einer Außenschicht aus statistischem EP-Copolymer, die gleichzeitig hergestellt wurde, ist in Tabelle I gezeigt. Es ist klar, dass das schlagzähe EP-Copolymer für niedrigere Blockierkräfte sorgt, verglichen mit statistischem EP-Copolymer.

Tabelle I

Weitere Blockierdaten mehrerer doppelseitig behandelter Folien sind in Tabelle II gezeigt. Die Daten vergleichen mehrere unterschiedliche Außenschichten (A) und (C), die in Blockiervorrichtungen gelegt und bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und zu unterschiedlicher Zeit bewertet wurden. Die Blockierergebnisse für jeden Harztyp der Außenschicht und die Bedingung sind gezeigt. Die Blockierdaten zeigen wiederum die Fähigkeit des schlagzähen EP-Copolymers, sich von der gegenüberliegenden behandelten Oberfläche oder metallisierten Schicht ohne Verwendung jeglicher Antiblockierteilchen zu lösen.

Tabelle II
Beispiel 2 ii. Kavitierte Strukturen

Nachfolgend ist die Struktur der in dem Beispiel verwendeten Folie gezeigt, aus der die Daten erzeugt wurden. Die Dicke der Schicht ist in Foliendickeneinheit (ga) ausgedrückt, die 0,00001 Zoll entspricht.

Behandelt Behandelt

Wie in Tabelle III gezeigt ist, wurden unterschiedliche Harztypen und unterschiedliche Additivpakete verwendet, um die nicht bedruckte Oberfläche zu variieren. Die Struktur mit der Außenschicht aus schlagzähem Copolymer hatte konsistent die niedrigste Blockierkraft.

Tabelle III

Die grundlegende Folienstruktur, aus der die Daten der Tabelle IV erzeugt wurden, ist nachfolgend gezeigt:

Behandelt

Tabelle IV zeigt den Effekt, den die Verwendung von schlagzähem Copolymer auf die Blockierkräfte und den COF in Mehrschichtfolien hat. In jedem Fall verringert der Ersatz von Homopolymer PP oder EPB-Terpolymer oder einer HDPE-Außenschicht durch eine Außenschicht aus schlagzähem Copolymer die Blockierkraft. Der Effekt war bei dem niedrigeren Druck größer.

Tabelle IV
Beispiel 3

Eine Folienstruktur wie nachfolgend gezeigt wurde hergestellt:

Behandelt

In diesem Beispiel wurde das schlagzähe Copolymer in das behandelte Außenschichtharz eingemischt. Die behandelte Oberfläche wurde gegen sich selbst getestet. Der COF der Proben mit Schichten aus schlagzähem Copolymer wurde ohne Verwendung von Antiblockiermitteln herabgesetzt. Der COF bei einer Beladung von 50% war nicht immer besser als bei der Beladung von 20%, so dass es möglicherweise einen Punkt gibt, an dem sich die Wirksamkeit verringert oder umkehrt.

Beispiel 4 Schlagzähes Copolymer das als Verbindungsschicht verwendet wird

Die Struktur der Folie, die zum Erzeugen der Daten in Tabelle V verwendet wurde, ist nachfolgend gezeigt:

Behandelt

In diesen Proben wurde das schlagzähe Copolymer als Verbindungsschichten verwendet. Weil die Proben nur einseitig behandelt hergestellt wurden, wurde die behandelte Oberfläche gegen sich selbst getestet. Beide Blockierbedingungen zeigten verringerte Blockierkraft, wenn die Verbindungsschichten schlagzähes Copolymer waren. Der COF der Proben mit Schichten aus schlagzähem Copolymer war ohne die Verwendung von Antiblockiermittel deutlich verringert. Dieser Effekt war besonders ausgeprägt, wenn die Außenschicht ohne Antiblockiermittel formuliert war, siehe Tabelle V.

Tabelle V

Die Daten in Tabelle VI wurden unter Verwendung der nachfolgend gezeigten Folienstruktur erzeugt:

Behandelt

In diesen Proben wurde das schlagzähe Copolymer als Verbindungsschicht verwendet. Eine Verbindungsschicht schloss Titandioxid ein. Weil die Probe nur einseitig behandelt hergestellt worden war, wurde die behandelte Oberfläche gegen sich selbst getestet. Wenn die Verbindungsschicht schlagzähes Copolymer war, zeigten sich verringerte Blockierkräfte unter den Bedingungen 125°F/125 psi. Der COF der Proben mit Schichten aus schlagzähem Copolymer war ohne Verwendung von Antiblockiermittel verringert.

Dieser Effekt war wiederum besonders ausgeprägt, wenn die Außenschicht ohne Antiblockiermittel formuliert war (siehe Tabelle VI).

Tabelle VI
Beispiel 5

Diese Erfindung liefert die Verwendung von Folien, die schlagzähes EP-Copolymer enthalten, für verbesserte Leistung nach Vakuummetallisierung mit Aluminium und/oder nach Beschichtung mit verschiedenen auf Lösungsmittel basierenden, auf Wasser basierenden und lösungsmittelfreien Beschichtungen.

Zwei Basisfolienkonstruktionen, die für Vakuummetallisierung und Beschichtung unter Verwendung von schlagzähem EP-Copolymer geeignet sind, sind wie folgt.

Konstruktion A – schlagzähes EP-Copolymer als Außenschicht in einer 3- bis 5-Schichtenstruktur

Behandelt
Konstruktion B – schlagzähes EP-Copolymer als Verbindungsschicht in einer 4- oder 5-Schichtenstruktur

Behandelt
Beispiel 6

Die in dem Beispiel einer am meisten bevorzugten Ausführungsform (siehe oben) beschriebene Folie wurde mit Aluminium vakuummetallisiert, um eine optische Dichte von 2,4 auf der Seite der Folie ohne schlagzähes EP-Copolymer zu erhalten. Die resultierenden durchschnittlichen Barriereeigenschaften nach Metallisierung waren wie folgt: Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) = 0,015 g/100 Zoll2/24 h; Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) = 2,0 cm3/100 Zoll2/24 h. Diese metallisierte Barrierefolie ist besonders geeignet zur Verwendung bei Triplexlaminierungen und auch zur Verwendung als Innenschicht in einer Duplexlaminierung. In einer Duplexlaminierung würde eine Kaltsiegelung auf die mit schlagzähem EP-Copolymer behandelte Oberfläche aufgebracht, was hervorragende Adhäsion ergibt.

Daten, die die hervorragende Blockierbeständigkeit dieser Folie zeigen, wurden mit einer Proberolle erzeugt, die auf einer experimentellen Straße produziert wurde. Das Blockierverhalten im Vergleich mit einer anderen Probe mit einer Außenschicht aus statistischem EP-Copolymer, die Antiblockiermittel enthielt und zur gleichen Zeit produziert wurde, ist in der Tabelle VII gezeigt. Die Vorteile des schlagzähen EP-Copolymers hinsichtlich der Folienblockierung sind unverkennbar.

Tabelle VII

Die in dem Beispiel einer am meisten bevorzugten Ausführungsform (siehe oben) beschriebene Basisfolie wurde mit Saran mit hoher Barrierewirkung (Saran 8500 PVdC mit 2,6 g/msi) auf der Seite der Folie ohne schlagzähes EP-Copolymer (HDPE-Außenseite) beschichtet, statt metallisiert zu werden. Vor der Saranbeschichtung wurde eine Epoxygrundierung aufgebracht, um adäquate Saranadhäsion zu erreichen. Die resultierende Folie hatte eine OTR von 0,445 cm3/100 Zoll2/24 h und eine WVTR von 0,18 g/100 Zoll2/24 h. Diese klare Barrierefolie ist auch besonders geeignet zur Verwendung in Triplexlaminierungen und auch zur Verwendung als innere Schicht in Duplexlaminierung. In einer Duplexlaminierung würde Kaltsiegelung auf die behandelte schlagzähe EP-Copolymeroberfläche aufgebracht, was hervorragende Adhäsion ergibt. In ähnlicher weise kann die Folie dieses Beispiels auf der Seite gegenüber dem schlagzähen EP-Copolymer mit anderen Beschichtungen einschließlich Acrylpolymeren, Ethylen/Acrylsäure-, PVOH, EMA und Acrylnitrilpolymeren beschichtet werden.

In Tabelle VIII sind Daten gezeigt, die die Verbesserung der Gleitfähigkeit unter Verwendung des behandelten schlagzähen EP-Copolymers gegenüber der beschichteten Seite dieser Folie zeigen. Die Kontrolle ist eine behandelte statistische EP-Copolymeroberfläche. Ähnlich der metallisierten Folie ist ersichtlich, dass die auf einer Seite beschichteten Folien auch verbesserte Gleitfähigkeit aufweisen, wenn die Seite gegenüber der Beschichtung schlagzähes EP-Copolymer enthält.

Tabelle VIII

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Verbessern der Gleitfähigkeitseigenschaften und zum Vermindern des Reibungskoeffizienten einer Mehrschichtfolie, bei dem

    einer Mehrschichtfolie mit Kernschicht, die Polypropylen, Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) umfasst, mindestens eine Schicht aus schlagzähem Ethylen/Propylen-Copolymer mit 7 Gew.% bis 20 Gew.% Ethylen bereitgestellt wird, wobei das Copolymer nicht mehr als zwei Peaks in der Schmelzkurve im Bereich von 110°C bis 165°C aufweist, und wobei die Schicht nicht heißsiegelbar ist,

    wobei Antiblockier- und Reibungskoeffizientcharakteristika der Folie verbessert werden, ohne dass Antiblockier- oder Gleitmittel zugegeben werden muss.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Schicht eine Außenschicht ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Folie auf mindestens einer Außenschicht mit Flammen- oder Koronabehandlung oberflächenbehandelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Folie eine zweite Außenschicht umfasst, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Propylen/Buten-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Schicht neben einer Außenschicht als Verbindungsschicht angeordnet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kernschicht kavitiert ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Kernschicht ferner ein Kavitiermittel zugesetzt wird und

    eine Zwischenschicht, die Polypropylen und 1 Gew.% bis 15 Gew.% Titandioxid umfasst, zwischen der Kernschicht und der zweiten Außenschicht angeordnet wird; und

    eine zweite Zwischenschicht, die Polypropylen umfasst, zwischen der Kernschicht und der ersten Außenschicht angeordnet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ferner die Verbindungsschicht zwischen der Kernschicht und einer ersten Außenschicht angeordnet wird, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen-Copolymer oder Polypropylenhomopolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) umfasst, eine zweite Verbindungsschicht, die Polypropylenhomopolymer oder schlagzähes Ethylen/Propylen-Copolymer umfasst, zwischen der Kernschicht und einer zweiten Außenschicht angeordnet wird, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen-Copolymer oder Propylenhomopolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mindestens einen Schicht ferner Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer oder Polypropylen oder statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer oder Propylen/Butylen-Copolymer oder Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE) oder lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) oder Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) zugesetzt wird.
  10. Mehrschichtfolie mit verbesserter Gleitfähigkeit und vermindertem Reibungskoeffizienten, die

    a) Kernschicht, die eines aus Polypropylen, Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) oder linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) umfasst, und

    b) mindestens eine zusätzliche Schicht, die schlagzähes Ethylen/Propylen- (EP)-Copolymer mit 7 Gew.% bis 20 Gew.% Ethylen umfasst und nicht mehr als zwei Peaks in der Schmelzkurve im Bereich von etwa 120°C bis etwa 165°C umfasst, wobei die Schicht nicht heißsiegelbar ist, und

    c) kein Gleit- oder Antiblockiermittel in entweder der Kernschicht oder der mindestens einen zusätzlichen Schicht umfasst.
  11. Mehrschichtfolie nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine zusätzliche Schicht eine erste Außenschicht ist.
  12. Mehrschichtfolie nach Anspruch 11, bei der die Folie ferner eine zweite Außenschicht umfasst, die Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer,statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer, Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Propylen/Buten-Copolymer, Polypropylenhomopolymer, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA) und Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) umfasst.
  13. Mehrschichtfolie nach Anspruch 12, die ferner mindestens eine Zwischenschicht umfasst, wobei die mindestens eine Zwischenschicht zwischen einer Außenschicht und der Kernschicht angeordnet ist.
  14. Mehrschichtfolie nach Anspruch 13, bei der die mindestens eine Zwischenschicht Polyolefin umfasst.
  15. Mehrschichtfolie nach Anspruch 14, bei der die mindestens eine Zwischenschicht ferner Titandioxid umfasst.
  16. Mehrschichtfolie nach Anspruch 12, bei der die zweite Außenschicht metallisiert oder beschichtet ist.
  17. Mehrschichtfolie nach Anspruch 16, bei der die zweite Außenschicht mit Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer, Silber, Chrom und Gold metallisiert ist.
  18. Mehrschichtfolie nach Anspruch 16, bei der die zweite Außenschicht mit Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylidenchlorid (PVdC), Acrylpolymer, Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylalkohol (PVOH), Ethylen/Methylacrylat- (EMA)-Copolymer und Acrylnitrilpolymer beschichtet ist.
  19. Mehrschichtfolie nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine zusätzliche Schicht eine Zwischenschicht ist und die mindestens eine zusätzliche Schicht zwischen der Kernschicht und einer ersten Außenschicht angeordnet ist, wobei die erste Außenschicht Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer, statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer, Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Propylen/Buten-Copolymer und Polypropylenhomopolymer umfasst.
  20. Mehrschichtfolie nach Anspruch 19, bei der die Folie ferner eine zweite Außenschicht umfasst, die Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Propylen/Butylen- (EPB)-Terpolymer,statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer, Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Propylen/Buten-Copolymer, Polypropylenhomopolymer, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer (EMA) und Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) umfasst.
  21. Mehrschichtfolie nach Anspruch 20, die ferner eine zweite Zwischenschicht umfasst, die Polyolefin umfasst, die zwischen der Kernschicht und der zweiten Außenschicht angeordnet ist.
  22. Mehrschichtfolie nach Anspruch 21, bei der die zweite Außenschicht metallisiert oder beschichtet ist.
  23. Mehrschichtfolie nach Anspruch 22, bei der die zweite Außenschicht mit Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer, Silber, Chrom und Gold metallisiert ist.
  24. Mehrschichtfolie nach Anspruch 22, bei der die zweite Außenschicht mit Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylidenchlorid (PVdC), Acrylpolymer, Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylalkohol (PVOH), Ethylen/Methylacrylat- (EMA)-Copolymer und Acrylnitrilpolymer beschichtet ist.
  25. Mehrschichtfolie nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine zusätzliche Schicht eine erste Außenschicht ist, und wobei die Folie ferner eine zweite Außenschicht umfasst, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) umfasst, und wobei die zweite Außenschicht beschichtet ist.
  26. Mehrschichtfolie nach Anspruch 25, die ferner mindestens eine Zwischenschicht umfasst, wobei die mindestens eine Zwischenschicht zwischen einer Außenschicht und der Kernschicht angeordnet ist.
  27. Mehrschichtfolie nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine zusätzliche Schicht eine erste Außenschicht ist und die Folie ferner eine zweite Außenschicht umfasst, die Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) umfasst, wobei die zweite Außenschicht metallisiert ist.
  28. Mehrschichtfolie nach Anspruch 27, die ferner mindestens eine Zwischenschicht umfasst, wobei die mindestens eine Zwischenschicht zwischen einer Außenschicht und der Kernschicht angeordnet ist.
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