DE1238651B

DE1238651B - Verfahren zum Versiegeln von biaxial verstreckten Folien aus Polyolefinen

Info

Publication number: DE1238651B
Application number: DEK53193A
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Buchheister; Dr Markus Seibel
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1964-06-11
Filing date: 1964-06-11
Publication date: 1967-04-13
Also published as: GB1105285A; LU48793A1; BE665101A; NL6506927A; AT277568B; FR1435692A; CH459559A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

B 29 c

DEUTSCHES #1# PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 39 a2 -19/00

Nummer: 1 238 651

Aktenzeichen: K 53193 X/39 a2

1 238 651 Anmeldetag: 11.Juni 1964

Auslegetag: 13. April 1967

Folien aus isotaktischem Polypropylen oder aus Propylenmischpolymerisaten, die in einer oder mehreren Richtungen orientiert sind, gewinnen infolge ihrer guten mechanischen und optischen Eigenschaften zunehmend an Bedeutung für die Verpackungsindustrie. Hier ist jedoch Voraussetzung, daß diese Folien unter Einwirkung von Hitze und Druck miteinander verschweißt oder versiegelt werden können. Während es bei Polypropylenfolien, die nicht orientiert wurden, ohne weiteres möglich ist, diese zu verschweißen, bewirkt bei verstreckten (orientierten) Folien die Hitzeeinwirkung an der Verschweißungsstelle starken Schrumpf, so daß keine brauchbaren Beutel- oder Umhüllungsverpackungen entstehen.

Zur Beseitigung dieser Mängel wurde bereits vorgeschlagen, die verstreckten Polyolefinfolien, insbesondere Polypropylenfolien, mit Stoffen zu beschichten, die bei niedrigeren Temperaturen erweichen als die Trägerfolie. Diese beschichteten Folien können dann in einem Temperaturbereich versiegelt werden, in dem die Trägerfolie noch keinen nennenswerten Schrumpf zeigt. Bei allen bekannten Verfahren dieser Art bedeutet jedoch der zusätzliche Arbeitsgang wirtschaftlich einen Nachteil. Außerdem ist es in vielen Fällen schwierig, zwischen der Grundfolie und der Beschichtung eine gute Haftung zu erreichen, so daß häufig noch zusätzlich das Auftragen einer Zwischenschicht erforderlich wird.

Es wurde ferner bereits versucht, die Siegeltemperatur verstreckter Folien dadurch herabzusetzen, daß man die Folien einer Oberflächenbehandlung durch elektrische Entladungen in Luftatmosphäre unterwarf. Dabei konnten jedoch nur unter extremen Bedingungen geringfügige Verbesserungen erzielt werden.

Weiterhin ist eine Chlorierung von biegsamen Filmen unter UV-Lichteinfluß beschrieben, bei der die Folie 0,1% Chlor aufnimmt und die zur Verbesserung der Bedruckbarkeit und der Siegelfähigkeit dienen solL wobei aber für die Chlorierung eine relativ lange Verweilzeit notwendig ist. Sie beträgt, auch unter Verwendung von UV-Strahlung, mindestens ¹Zi Sekunde. Für Folienproduktionsmaschinen, für eine nachfolgende Beschichtung oder für schnelllaufende Verpackungsmaschinen sind solche Methoden aber ungeeignet.

Es wurde nun gefunden, daß man biaxial verstreckte Folien aus Polyolefinen, insbesondere solche aus isotaktischem Polypropylen und Propylenmischpolymerisaten, in einem Temperaturbereich versiegeln kann, in dem die verstreckten Folien aus den genannten Materialien noch keinen nennenswerten Verfahren zum Versiegeln von biaxial
verstreckten Folien aus Polyolefinen

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,
Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Als Erfinder benannt:
Dr. Gerhard Buchheister,
Wiesbaden-Biebrich;
Dr. Markus Seibel, Mainz

Hitzeschrumpf erleiden, wenn man die Folie, gegebenenfalls unmittelbar im Anschluß an ihre Verstrekkung, in Gegenwart von Halogenen oder halogenhaltigen Gasgemischen, vorzugsweise in Gegenwart von Chlor oder chlorhaltigen Gasgemischen, einer Coronaentladung aussetzt und die so behandelten Folien innerhalb von 10 Tagen, vorzugsweise jedoch sofort im Anschluß an die elektrische Behandlung, in an sich bekannter Weise bei 120 bis 130° C versiegelt.

Die elektrische Entladung in Chloratmosphäre benötigt nur Zeitspannen von etwa Vioo Sekunde, um den erwünschten Effekt zu erzielen. Dabei findet eine Chlorierung entsprechend der Chlorierung in Gegenwart von UV-Licht nicht statt, da die aufgenommene Chlormenge noch unterhalb der Nachweisgrenze durch Infrarotanalyse liegt.
Die Behandlung der verstreckten Polyolefinfolien durch elektrische Entladungen in Gegenwart von Halogen oder halogenhaltigen Gasen kann in an sich für die Coronabehandlung von Folien bekannten Apparaturen erfolgen, wobei diese noch mit Gaszuleitungsvornchtungen zu versehen sind.

Eine besondere Apparatur, bei der die Folie durch eine Vakuumkammer oder eine Kammer mit vermindertem Druck geführt wird, in welcher die Coronaentladung stattfindet, ist nicht erforderlich. Vorteil-So haft werden die eingesetzten Gase unter geringem Überdruck eingeleitet, so daß sie die die Folienoberfläche umgebende Luft verdrängen.

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Zur Durchführung des Verfahrens wird die zu verschweißende Folie über eine geerdete Metallwalze geführt, die an ihrer Oberfläche eine Isolierung trägt. Über der Walze sind parallel der Walzenoberfläche Elektroden angeordnet, deren Form beliebig sein kann, sofern ein ungehinderter Zutritt des Halogens oder Halogen-Gas-Gemisches zur Entladungsstrecke durch die Form der Elektroden nicht behindert wird. So können die Elektroden beispielsweise aus einem Drahtgitter oder aus schmalen Metalleisten bestehen. Besonders bewährt haben sich Kupferdrähte von etwa 1 mm Durchmesser. Der Abstand der Elektroden von der Folienoberflache hängt von Art und Leistung des verwendeten Generators ab und beträgt beispielweise bei Verwendung von 5- bis 8-kHz-Generatoren mit etwa 8 kV Elektrodenspannung und einer Leistung von 2 bis 4 kVA zweckmäßig 0,5 bis 2 mm. Die gesamte elektrische Anlage ist in einem Kasten aus nicht leitendem Material untergebracht, der unten durch die isolierte Walze abgeschlossen wird, wobei der untere Rand des Kastens zweckmäßig mit einem abdichtenden Material versehen wird, so daß ein AustrittdesHalogen-Gas-Gemisches weitgehend verhindert wird. Zur Entfernung eventuell doch austretenden Halogens kann über der gesamten Anlage eine Haube mit Absaugventilator angebracht werden.

ίο Bei den im nachstehenden Diagramm dargestellten Vergleichsversuchen wurde unter Siegelbedingungen gearbeitet, wie sie auf Verpackungsmaschinen üblicherweise eingestellt werden. Das Diagramm zeigt, daß die mit einer erfindungsgemäß vorbehandelten Folie erzielte Siegelfestigkeit noch über der einer in üblicher Weise beschichteten Folie liegt, während ohne Chlorgas nur unter extremen Bedingungen eine geringfügige Siegelfähigkeit zu beobachten ist.

Siegelfestigkeit (g/cm)

150

100

50

					■ C
—^	5—	(	) I
/ / /
/— / O C			[	]

1 2

0 = elektrische Entladung mit Chlor, □ = elektrische Entladung in Luft,

1 = polyvinylidenchloridbeschichtete Folie.

Siegelzeit (Sekunden)

In der Zeichnung wird die beispielhafte Ausführung einer Vorrichtung gezeigt, mit deren Hilfe man die erfindungsgemäße Vorbehandlung der verstreckten Folien vornehmen kann. Sie besteht aus einer geerdeten Metallwalze 1, die mit etwa zehn Lagen einer Polyäthylenterephthalatfolie von 125 μ Dicke als Isolierung! umwickelt ist. Über dieser Walze ist ein Kasten 5 aus nichtleitendem Material angeordnet, der Gaszuleitungsrohre 7 besitzt und dessen unterer Rand der Form der Walze angepaßt ist, wobei zwischen Walze 1 und Kasten 5 Dichtungsstreifen 8, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, angebracht sind. In dem Kasten 5 befinden' sich parallel zur Walzenoberfläche geführte Kupferdrähte 6 als Elektroden, die mit einem Generator 4 leitend verbunden sind. Die Folie 3 wird nun über die Walze 1 geführt und beim Durchgang zwischen Elektroden 6 und Walze 1 einer elektrischen Entladung ausgesetzt, wobei durch die Zuleitungen? Chlorgas oder Bromdampf für sich oder in Mischung mit anderen Gasen in den Entladungsraum eingeleitet werden. Die Verweilzeit kann ¹Ao bis Vioo Sekunde betragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber der üblichen Beschichtung durch seine Einfachheit aus und empfiehlt sich für die technische Durchführung durch seine Wirtschaftlichkeit. Die folgenden Anwendungsbeispiele erläutern das Verfahren gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Eine 20 μ dicke, 1 m breite, biaxial verstreckte Polypropylenfolie wurde mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min über die isolierte "Walze unter dem Elektrodenkasten hindurchgeführt. Die Elektrode bestand aus einem etwa 2 cm breiten Gittergewebe aus Messing im Abstand von 0,8 mm zur Folie. Die erforderliche Spannung wurde durch einen 450-kHz-Generator geliefert. In den Elektrodenkasten wurde Chlorgas in einer Menge von 8001/Std. eingeleitet.
Die Folie wurde zunächst aufgewickelt und dann auf einem Siegelgerät, das die genaue Einstellung von Siegeltemperatur, -zeit und -druck gestattet, gesiegelt. Die Siegelung der Proben erfolgte innerhalb von 3 Tagen nach der Behandlung. An den gesiegelten Proben wurde die Siegelfestigkeit an 1 cm breiten ausgeschnittenen Streifen bestimmt. Bei einer Siegeltemperatur von 125° C, einem Siegeldruck von 1,3 Kp/cm² und einer SiegeIzeit von 2 Sekunden wurde die Kraft, die erforderlich ist, um den gesiegel-

Claims

ten Streifen auseinanderzureißen, mit 180g/cm bestimmt.

Die Siegelprobe einer unbehandelten Folie oder einer coronabehandelten Folie ohne Chlorzuleitung ergab unter den gleichen Siegelbedingungen keinerlei Haftung.

flüssigem Brom gefüllte Waschflasche geführt wurde. Die behandelten Folienproben, die an einer Laborsiegelapparatur bei etwa 130° C versiegelt wurden, hatten eine Reißkraft von etwa 40 g/cm, während 5 Vergleichsproben, die ohne Brom behandelt wurden, keinerlei Siegelfähigkeit zeigten.

Beispiel 2 Beispiel 4

Eine 20 μ dicke, biaxial verstreckte Polypropylen- Eine 20 μ dicke, biaxial verstreckte Folie aus Polyfolie wurde mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min io äthylen der Dichte 0,95 wurde unter den im Beispiel 3 durch die Entladungszone geführt. Anordnung und genannten Bedingungen behandelt, wobei in den Chlorzuleitung wie im Beispiel 1 beschrieben. Als Elektrodenkasten eine Menge von 2001 Chlorgas pro Stromquelle diente ein 5-kHz-6-kV-Generator. Die Stunde eingeleitet wurde. Die Siegelwerte, die bei Folie wurde in einem zweiten Durchgang auf der 120° C und einem Siegeldruck von 1,3 Kp/cm² erhalzweiten Seite ebenfalls behandelt und dann aufgerollt. 15 ten wurden, lagen bei 200 bis 260 g/cm. Ausschließkeil dem Schneiden auf die erforderliche Breite lieh durch elektrische Entladung behandelte Folie wurde die Folie auf einer Beutelverpackungsmaschine war nicht siegelfähig,
eingesetzt. Zwischen der Oberflächenbehandlung und

dem Einsatz auf der Verpackungsmaschine lagen Patentanspruch:
4 Tage. Die Siegelbacken waren geriffelt und auf eine 20

Temperatur von 120 bis 130° C eingestellt. Die Ar- Verfahren zum Versiegeln von biaxial ver-

beitsgeschwindigkeit betrug 20 Beutel pro Minute. streckten Folien aus Polyolefinen durch Einwir-

Die Beutel, die mit 50 g und 100 g Füllgut beschickt kung von Druck und Wärme, dadurch g e -

wurden, zeigten an den Nähten Siegelfestigkeiten von kennzeichnet, daß man solche Folien ver-

130 bis 220 g/cm. 25 wendet, die in an sich bekannter Weise lediglich

Beisoiei 3 durch Coronaentladung in Gegenwart von Halo-

^ gen oder halogenhaltigen Gasen vorbehandelt

Eine 25 μ dicke, biaxial verstreckte Polypropylen- worden sind, wobei das Versiegeln innerhalb von

folie wurde mit einer Geschwindigkeit von Γ0 m/min 10 Tagen nach der Coronabehandlung durchge-

durch den Entladungsraum geführt. Die Elektrode 30 führt wird.

bestand aus drei gespannten Kupferdrähten von etwa

30 cm Länge und 0,8 mm Durchmesser. Als Strom- In Betracht gezogene Druckschriften:

quelle diente ein 10-kHz-Generator, der einen Elekt Britische Patentschriften Nr. 882 008, 921276;

trodenstrom von 70 mA liefert. In den Elektroden- ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents

kasten wurde Stickstoff eingeleitet, der durch eine mit 35 Nr. 635 729.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen