DE1168059B

DE1168059B - Verfahren zur Herstellung von schrumpfbaren, nahtlosen Polyterephthalsaeureglykolesterschlauchfolien

Info

Publication number: DE1168059B
Application number: DEK42996A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Klenk; Dr Walter Seifried
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1961-02-24
Filing date: 1961-02-24
Publication date: 1964-04-16
Also published as: GB989080A

Description

Verfahren zur Herstellung von schrumpfbaren, nahtlosen Polyterephthalsäureglykolester schlauchfolien Für die Verpackung von Nahrungsmitteln und anderen Gütern haben sich schrumpffähige Kunststoffolien bewährt, mit denen auch unregelmäßig geformte Körper faltenfrei verpackt werden können.
Bei der Lebensmittelverpackung sind praktisch nur Schrumpffolien einsetzbar, deren Schrumpf bei Temperaturen unter 1000 C abläuft und bei denen der Schrumpfvorgang durch Eintauchen in heißes Wasser herbeigeführt werden kann. Da gewisse Güter warm abgepackt werden, soll das Schrumpfen nicht unterhalb von 600 C einsetzen. In der Praxis hat sich ein Mindestschrumpf von 30°/o als erstrebenswert bzw. erforderlich erwiesen.
Für die Lebensmittelverpackung muß die Verpackungsfolie physiologisch einwandfrei sein. Weichmacherfreie und monomerenfreie Kunststoffolien verdienen den Vorzug. Der auf das Packgut geschrumpfte Film soll eine hohe Stoßfestigkeit aufweisen und möglichst gasdicht und wasserdampfdicht sein, was für viele Einsatzzwecke wichtig ist. Die latente (eingefrorene) Spannung soll möglichst hoch sein, damit beim Auslösen des Schrumpfes durch Temperaturerhöhung die hohe Schrumpfkraft ein sattes Aufliegen auf den zu verpackenden Gegenstand bewirkt.
Zur Herstellung schrumpffähigerFolien sind schon verschiedene Verfahren bekannt geworden. Soweit diese nahtlose Schlauchfolien betreffen, sind entweder die zur Herstellung verwendeten Kunststoffe nicht frei von Weichmachern, oder bei den erhaltenen Folien liegt die zur Auslösung des Schrumpfes erforderliche Temperatur über 1000 C bzw. sind die Schrumpfkräfte sehr klein, so daß die Folien nur einen geringen Gebrauchswert aufweisen. Es sind auch Verfahren bekannt, nach denen Flachfolien zuerst in einer Achse und anschließend in der dazu senkrechten Achse verstreckt werden. Die Verarbeitung solcher Folien zu Schläuchen ist schwierig, da die Schweißtemperatur, die zur Verbindung der Folienoberilächen angewendet werden muß, stets erheblich über der den Schrumpfvorgang auslösenden Temperatur liegt.
So ist es beispielsweise bekannt, in die Länge und in ihrem Durchmesser gereckte Polypropylen-Schlauchfolien herzustellen, indem man die durch Schmelzextrusion erhaltenen Schläuche rasch abkühlt, danach auf 120 bis 1700 C, jedoch unterhalb des Polypropylenschmelzpunktes erwärmt und danach Länge und Durchmesser auf ein bestimmtes Maß reckt und anschließend unter Spannung abkühlt. Die dabei erhaltenen gereckten Polypropylen-Schlauchfolien sind zwar schrumpfähig, doch muß man sie, um ein erhebliches Schrumpfmaß herbeizuführen, auf weit über 1000 C liegende Temperaturen erwärmen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung schrumpffähiger nahtlose Schläuche aus weichmacherfreien Kunstsoffen, welche die Herstellung von Schlauchfolien für die Verpackung ermöglicht, die den Bedürfnissen und Wünschen der Praxis entsprechen. Die erfindungsgemäß hergestellten Folien schrumpfen beim Erwärmen auf Temperaturen zwischen 90 und 1000 C um mehr als 30°/o in jeder Richtung der Folienoberfläche, wobei eine Schrumpfkraft von mehr als 300kg/cm2, bestimmt als Tangentialspannung des Schlauches, bei 900 C auftritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von unterhalb 1000 C in erheblichem Maße schrumpffähigen Schlauchfolien bei Verwendung von Polyterephthalsäureäthylenglykolester als Kunststoff die Erwärmung der Folie im Streckbereich auf 80 bis 850 C erfolgt, die Streckung in der Länge um das Drei- bis Dreieinhalbfache und im Durchmesser um das Vierbis Viereinhalbfache und die anschließende Abkühlung unter Spannung auf eine Temperatur vorgenommen wird, die 700 C nicht überschreitet.
Die zur Bildung der erfindungsgemäßen schrumpffähigen nahtlosen Schlauchfolien als Ausgangsmaterial zu verwendenden Polyterephtalsäureäthylenglykolester (Polyäthylenglykolterephthalate), welche durch Polykondensation von Äthylenglykol mit Terephthalsäure oder einem mit Hydroxylgruppen reaktionsfähigen Terephthalsäureabkömmling, z. B.
Terephthalsäuredimethylester, hergestellt werden, sind aus der Literatur bekannt und werden in der Praxis viel verwendet. Über ihre Herstellung finden sich beispielsweise Angaben in den deutschen Patentschriften 972 503 und 1 007 060 und den USA.-Patentschriften 2 641 592, 2 647 885 und 2 650 213. Bei Verwendung eines Polyterephthalsäureäthylenglykolesters als Ausgangsmaterial mit einem Erweichungspunkt von 257 bis 2660 C und einer Grundviskosität von 0,45 bis 0,68, bestimmt in der 10/obigen Lösung in einem Gemisch aus Phenol und Tetrachloräthan 3 :2, zeigen die erfindungsgemäß hergestellten Schlauchfolien die gewünschten Eigenschaften besonders deutlich.
Erfindungsgemäß wird so verfahren, daß ein aus dem Polykondensat durch Auspressen aus einer Ringschlitzdüse auf an sich bekannte Weise geformter, rasch abgekühlter und verfestigter nahtloser, amorpher Schlauch auf 80 bis 850 C erwärmt und im wesentlichen gleichzeitig durch den Druck eines Gases im Schauchinneren und einer außen am Schlauch angreifenden Zugkraft biaxial verstreckt wird. Die Zugkraft, welche außen am Schlauch angreift, wird so lange gesteigert, bis die Längung des auf 80 bis 850 C erwärmten Schlauches um das Drei- bis Dreieinhalbfache seiner ursprünglichen Länge erfolgt. Der Gasdruck im Innern des Schauches wird so lange erhöht, bis der Durchmesser des auf 80 bis 850 C erwärmten Schlauches sich um das Vier- bis Viereinhalbfache vergrößert. Der für die Durchmessererweiterung erforderliche Gasdruck ist abhängig vom Durchmesser des unorientierten Schlauches, von dessen Wandstärke sowie von seiner Temperatur. Die Abhängigkeit des Ausmaßes des Schrumpfes bei 900 C von der Temperatur, bei welcher der Schlauch aus Polyterephthalsäureäthylenglykolester gestreckt wird, läßt sich leicht nachweisen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein Schlauch mit hohem Schrumpf nur in dem angegebenen sehr engen Temperaturbereich bei der Verstreckung des Schlauches erhalten wird.
Der erfindungsgemäß der Länge und Breite nach gedehnte Schlauch wird unter Spannung auf eine 700 C nicht überschreitende Temperatur abgekühlt.
Er wird dann weiterhin in bekannter Weise flachgelegt und zur Bobine aufgewickelt.
Der so erhaltene Schlauch weist bei 200 C eine Zugfestigkeit von 1500 bis 4000 kg/cm2 auf. Er schrumpft beim Eintauchen in heißes Wasser um mehr als 300/0 in jeder Richtung innerhalb der Folienoberfläche. Die Schrumpfkraft, ermittelt als Tangentialspannung des Schlauches bei 900 C, beträgt mehr als 300 kg/cm2.
Beispiel Polyterephthalsäureäthylenglykolester mit einem Erweichungspunkt von 2590 C und einer Grundviskosität von 0,630 (bestimmt in 14/obiger Lösung in einem Gemisch aus Phenol und Tetrachloräthan 3 :2) wird im Schmelzfluß bei 2700 C aus einer Ringschlitzdüse gepreßt, mittels eines im Schlauchinneren angeordneten wassergekühlten Metalldornes verfestigt und rasch abgekühlt. Der so erhaltene Schlauch hat eine Wandstärke von 0,25 mm und einen Durchmesser von 30 mm. Der Schlauch wird auf eine Temperatur von 83 C gebracht und so zwischen Quetschwalzengruppen auf das Dreieinhalbfache gelängt, sein Durchmesser durch in das Schlauchinnere gepreßte Luft von 2000 mm WS Druck um das Viereinhaibfache aufgeweitet. Der verstreckte Schlauch besitzt eine Dicke (Wandstärke) von 0,016 mm. Er wird unter Spannung auf 300 C gekühlt, flachgelegt und durch Quetschwalzen gefördert und zur Bobine aufgewickelt.
Der Schlauch weist nun bei 202 C eine Festigkeit von 2420 kg/cm2 in der Längsrichtung und von 2480 kg/cm2 in der Querrichtung auf. Die Dehnung beträgt längs 128 0/o, quer 560/0. Man ermittelt diese Werte mit Hilfe eines 1,5 cm breiten Streifens von 10 cm Einspannlänge an einer Zerreißmaschine mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 20 cmlMin. Die Berstfestigkeit des Schlauches bei 200 C beträgt 3170 kg/cm2, die Berstdehnung 13 O/o.
Wird der Schlauch in Wasser erwärmt, tritt eine Verkleinerung der Oberfläche ein. Das Ausmaß der Oberflächenverkleinerung ist abhängig von der Schrumpftemperatur und wird angegeben als Schrumpf, d. h. Verkürzung in Hundertstel Teilen der Ausgangsgröße.
Von der Schrumpftemperatur ist ferner abhängig die Schrumpfkraft. Diese wird gemessen, indem ein abgeschlossenes Schlauchstück von 45 mm Durchmesser und 150mm Länge vollständig mit Wasser gefüllt, mit einem Manometer verbunden und dieses System in einem mit Wasser gefüllten Gefäß erwärmt wird. Der am Manometer angezeigte Druck ist ein Maß für die Schrumpfkraft.
Die Schrumpfkraft bleibt auch nach längerem Erwärmen in Wasser von 900 C weitgehend erhalten, was erwünscht ist, insbesondere für das Sterilisieren von Lebensmitteln in diesem Schrumpfschlauch. Ihre Abnahme ist abhängig von der Dauer der Erwärmung in Wasser. Ein mit Wasser gefüllter Schlauch, der in Wasser erwärmt, abgekühlt und nach dem Abkühlen abermals in heißes Wasser gebracht wird, zeigt, daß wieder Schrumpfkraft auftritt. Auch die Nachschrumpfkraft ist abhängig von der Nachschrumpftemperatur. Dieses nochmalige Nachschrumpfen ist wertvoll bei abgepackten Lebensmitteln, die durch Wärmebehandlung sterilisiert werden. Wird das verpackte Lebensmittel nach dem Brühen abgekühlt, so bedingt die Volumenkontraktion des eingepackten Gutes ein Lockerwerden der Umhüllung. Durch nochmaliges kurzzeitiges Einbringen der Packung in heißes Wasser wird die Schlauchfolie wieder zum Anliegen an den verpackten Inhalt gebracht.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von schrumpfbaren nahtlosen Schlauchfolien durch Auspressen eines thermoplastischen Kunststoffes aus einer Ringschlitzdüse und rasche Abkühlung des so geformten Schauches, der auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und im erwärmten Zustand in seiner Länge und in seinem Durchmesser auf ein bestimmtes Maß gereckt und anschließend unter Spannung abgekühlt wird, d adurch gekennz e i c h n e t, daß zur Herstellung von unter 1000 C in erheblichem Maße schrumpffähigen Schlauchfolien zu bei Verwendung von Polyterephthalsäureäthylenglykolester als Kunststoff die Erwärmung der Folie im Streckbereich auf 80 bis 850 C erfolgt, die Streckung in der Länge um das Drei- bis Dreieinhalbfache und im Durchmesser um das Vier- bis Viereinhalbfache und die anschließende Abkühlung unter Spannung auf eine Temperatur vorgenommen wird, die 700 C nicht überschreitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 840 191.