DE1479921A1 - Aus mindestens zwei Kunststoffschichten bestehendes Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• 'us mindestens zwei Kunststoffschichten bestehendes Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, aa> aus wenigstens zwei Kunststoffschichten besteht, die mitteinander zu einer Schicht stoff verbunden sind und die gemeinschaftlich während oder nach der Schichtstoffbildung einer Streckbehandlung unterworfen werden, um die Dicke zu reduzieren.
• In der Verpackungstechnik werden vielfach rohen aus Kunststoffmaterial als Verpackungsmaterialien vervwendet. Diese Folien aus Kunststoffmaterialien weisen im Vergleich zu anderen Uaterialien sehr viele Vorteile auf. In allgemeinen werden sie durch Verspritzen aus einer Schlietzdüse hergestellt, und in diesem Palle kann die Dicke der gespritzten Kunststoff-Folie aus techn@schen Gründen nicht beliebig klein gemacht werden, da die relativen Schwankungen in der Dicke in diesem Fall wegen der Ungleichmäßigkeiten in der Spritzdüs zu erheblich sind. Da jedoch die fLir Verpackungszwecke bestimur. ten Folien sehr dvinr sein sollen, wird die gespritzte Folie in allgemeiren gereckt, um eine dünnere Folie zu crhalten, wodurch gleichzeitig die Oberfäche erheblich vergrößert wird. Wenn dieser Streckvorgang durcbgeiührt wird, nachdem man die Kolekülstruktur der gespritzten Folie nach einer gewissen Abkühlung sich hat stabilisieren lassen, so wird die gereckte Folie in der Streckrichtung oder in den Streckrichtungen orientiert. Dio Orientierung hat einerseits zur Folge, daß die Festigkeitseigenschaften der Folie beträchtlich verbesset werden. So wird die Zugfestigkeit verveilfacht und gleichzeitig nimmt die Elastizität ab. Aufgrund der Tatsacht, daß die dicke Folie gleichmäßig gestreckt wird, ist es möglich, eine dünne Folie zu erzeugen, die sehr geringe Dickeschwankungen aufweist. Aus Festigkeitsgründen ist dies v/inschenswert, denn bei einer Beanspruchung wird die Folie natürlich an ihrer schwächsten, das heisst an ihrer dünnsten Stelle zerreissen. Eine andere Eigenschaft der durch Recken orientierten Folie ist die, daß sie, wenn sie nocheinmal auf eine bestimmte Temperatur erhitzt worden ist, schrunipft und gleichzeitig die Festigkeitseigenschaften verliert, die ihr durch die Orientierung verliehen worden sind. Da die orientierte Folie beim Erhitzen schrumpft, ist sie für das Heißsiegeln ungeeignet, weil die Schweißzone beim Erhitzen schrumpft, während die umgebenden Teile der Folie im orientierten Zustand verbleiben. Dies hat selbstverständlich zur Folge, daß die Schweißzone Falten wirft oder knittert und in ästhetischer Hinsicht weniger anspricht.
• @enn eine gereckte Folie verschweisst werden soll, so darf sie demzufolge nicht auf eine Temperatur erhtizt werden, bei welcher die Polie schrumpft, es sei denn, das Folienmaterial in der Schweißzone wird gleichzeitig in seiner Lage während des @rhitzens und während des anschließenden Abkählens fixiert, um das Folienmaterial zu stabilis-eren.
• Der letztgenannte Vorgang, den man in der Praxis zwar ausführen kann, ist jedoch so zeitreubend, dsß er in d£n meisten Fällen aus wirtschaftlichen Gründen nicht angewendet werden kann. Darüber hinaus liefert er eine unzuverlässige Verschweissung, da die inneren mechanischen Spannungen in der Schweißzone leicht zur Faltenbildung Anlaß geben und die Schweißverbindung brechen lassen Es ist ferner bekannt, auf die gerecifte Folie eine heißsiegelbare Lackschicht aufzubringen. Dieser Lack kann bei einer niedrigen Temperatur verschweisst werden, doch liefert er ein Schweißergebnis, das für die meisten Verpackungszwecke unbefriedigend ist.
• Ein Verfahren, eine gereckte Folie siegelbar zu machen, besteht natürlich darin, es mit einem thermoplaßtischen Material, das einen niedrigen Sciimelzpunkt aufweist, zu einem Schichtstoff zu verbinden damit das gereckte Katerial beim Verschweissen nicht schrumpft. Die Scilwierigkeit liegt Jedoch in der Herstellung des Schichtstoffes aus dem gereckten Material und dem thermoplastischen Material bei einer niedrigen memperatur, da eine dauerhafte Schichtstoffbildung ein Verschmelzen der Oberflächen der Schichten der Materialien, welche die Bestandteile des Schichtstoffes bilden, erfordert, und dies bedingt, daß das orientierte Material auf eine Temperatur oberhalb derjenigen, bei der es schrumpft, erhitzt werden muß.
• Rinne Lösung des Problems wird in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 8204/62 vorgeschlagen, die ein erfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie beschreibt, velche durch Recken orientiert worden und im wesentlichen ohne Schrumpfung heißsiegelbar ist, wobe die erwähnte :nst stoffolie zum Beispiel aus Polypropylen oder irgendeinem anderen Material besteht, das einen verhältnismäßig hohen Schmelzbereich aufweist. Dieser Kunststoff-Film wird vor seinem orientierenden Recken mit einer oder mehreren dünnen Schichten eines heißsiegelbaren thermoplastischen Materials, das eine Affinität zum Kunststofffilm und einen niedrigeren Schmelzbereich als der erwähnte Film aufweist, zu einem Sciiichtstoff verbunden.
• Das Verfahren gemäß der oben angeführten Patentanmeldung wird zwar in den meisten Fällen ein gutes Schweißergebnis liefern, aber aufgrund der Tatsache, daß die niedrig eohmelzende Überzugsschicht beim Recken gleichfalls orientiert worden ist, kann es Anlaß zu einer ungleichmäßigen Pestigkeit in der Bohweißnaht geben, da die der Verschweissung ausgesetzte Schicht während des Siegeln bis zum Schrumpfen erhitzt wird.
• Um diese fl- acht eile auszuschalten, werden die Schichtstoffbildung aus den beiden Kunststoffschichten und das anschließende Recken derart durchgeführt, daß nur eine der beiden Kunststoffschichten orientiert wird.
• Die Vorbedingung dafür, daß eine Orientierung des gereckten Materials eintritt, ist, wie bereits weiter oben erwähnt wurde, daß die Molekülstruktur des Materials vor dem Recken in einem erneblichen Umfang stabilisiert worden ist, sonst wird das Material nur plastisch gereckt, so daß man eine Herabsetzung der Dicke erreicht, und daß die Molekülstruktur nur nach dem Reckvorgang stabilisiert worden ist.
• Ein Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge aus zwei oder mehr Schichten von Funststofffolien, die miteinander zu einem Schichtstoff verbunden sind, vorzugsweise durch Spritzen, und die in einer oder in mehreren Richtungen nach der Schichtstoffbildung gereckt worden sind. Darüber hinaus ist das fertig gereckte Verbundmaterial in einer solchen Weise aufgebaut, daß mindestens eine Kunststoffschicht, die einen Bestandteil des Verbundmaterials bildet, orientiert, das heißt, unter solchen Bedingungen gereckt ist, daß das Material, wenn es in gerecktem Zustand vorliegt, bestimmte erwUnachte igenschaften aufweist, das heißt, eine hohe Zugfestigkeit, eine geringe Elastizität und eine sellr grte flren5parenz. Mindestens eine der äusseren Schichten in dem Verbundmaterial soll jedoch nicht orientiert sein, soll aber als heißsiegelbare Schicht dienen, die nicht schrumpft, : enn sie auf Schweißtemperatur erhitzt wird.
• Ein Verbundmaterial der oben beschriebenen Art kann dadurch hergestellt werden, daß man das Verbundmaterial nach der Schichtstoffbildung reckt, nachdem wenigstens eine der Schichten, die einen Bestandteil des Verbundmaterials bilden, durch Äbktflilen stabilisiert worden ist, so daß das Recken eine Orientierung der Schicht zur Folge hat, während wenigsten eine der çusseren Kunststoffschichten des Verbundmaterials noch in einem solchen Ausmaß plastisch ist, daß der Reckvorgang keine Orientierung bewirkt. Eine andere Arbeitsweise zur Herstellung des Verbundmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wemigstens zwei der Kunststoffschichten, die Bestandteil des Verbundmaterials sind, aus Materialien bestehen, die unterschiedliche Schmelzbereiche aufweisen, und daß das Recken durchgeführt wird, nachdem das hochschmelzende Material stabilisiert ist, während das niedrig schmelzende Material noch plastisch und demzufolge nicht orientierbar ist.
• Ein Beispiel für ein Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung und fUr das Verfahren zu seiner Herstellung mird im folgenden gegeben, wobei davon ausgegangen wird, daß das Verbundmaterial aus zwei Schichten besteht, das heizt, aus einer Polypropylenschicht, die verhältnismäßig hochschmelzend ist, und aus einer Polyäthylenschicht, die verhältnismäßig niedrigschmelzend ist.
• Vor dem Recken des Verbundmaterials wird die Polypropylenschicht mit einer Polyäthylenschicht zu einem Schichtstoff verbunden, und zwar vorzugsweise durch Schichtstoffbildung vermittels Stralgpressen. Die Verbindung zwischen den Keterialschichten, die durch das Schmeizen des Meterials in der Kontaktzone herbeigeführt wird, ist äusserst dauerhaft, und die Gefahr einer hufspaltung ist daher ausgeschaltet.
• Der Temperaturbereich, innerhalb dessen es möglich ist, ein orientierendes Recken des Materials durchzuführen, ist nach unten durch die Tatsache begrenzt, daß es technisch unmöglich ist, ein L:aterial zu recken, das zu stark abgekiihlt worden ist, da die Kräfte, die ftir das Recken aufzuwenden sind, so groß sind, daß die Festigkeit des Materials aufs Spiel gesetzt wird. Nach oben hin iet der Temperaturbereich, in welchem die Orientierung möglich ist, durch die Tatsache begrenzt, daß die Molekülstruktur des Materials in einem solchen Ausmaß stabilisiert werden muß, daß die erwünschten Eigenschaften im gesamten erreicht werden, wenn das Material gereclS wird.
• Nicht unerwertet hat sich herausgestellt, daß der Temperaturbereich, der fUr die Orientierung im Hinblick auf die unterschiedlichen plaetischen Materialien geeignet ist, in der Regel. in gewisser Beziehung zu den Schmelzbereichen der Materialien steht und selbstverständlich niedriger liegt als die niedrlg- -sten Temperaturgrenzen des Schmelzbereiches.
• Wenn, wie im vorliegenden halle, die Schichtstoffbildung zwischen einem hochschmelzenden und eineni niedrigschmelzenden Material (Polypropylen und Polyäthy] en in dem vorliegenden Beispiel) herbeigeführt norden ist, so kann zulässigerweise erwartet werden, daß das hochschmelzende Material beim Abkühlen des Schicwltstoffes zuerst die Grenze erreicht, bei der es möglich ist, eine orientierende Reckbehandlung durchzuführen, Wenn diese Temperaturgrene erreicht ist, während jedoch das niedrigschmelzende Polyäthylen-Material noch völlig plastisch und nicht orientierbar ist, wird der Schichtstoff auf die gewünschte Dicke gereckt, wodurch die Polypropylenschicht orientiert wird und unter anderem ein hohes Maß von Zugfestigkeit erhält während die Polyäthylenschicht> die als zu siegelnde Schicht dienen soll, nur bis zu einem solchen Grad gereckt worden ist, daß eine Herabsetzung der Dicke erfolgt, ohne daß jedoch das Material irgendeine Orientierung erfahren hat.
• Das so erzeugte Verbundmaterial verbindet die gute Dichtigkeit, die Dichte und die Festigkeitseigenschaften des orientierten Polypropylenmaterials mit den guten Versiegelungseigenschaften des Polyäthylenmaterials.
• Da die Polyäthylenschicht niedrigsohmelzend ist, kann der Vorgang des Hießsiegelns mit Hilfe dieser Sohlcht stattfinden, ohne daß die Polypropylenschicht-ilber jene Grenze hinaus erhitzt wird, bei welcher das orientierte Material sohrumpft.
• Die Polyäthyleneohichtent die beim Heißsiegeln auf ihre Erweichungstemperatur erhitzt werden, zeigen keine Neigung, beim Erhitzen zu echrumpfen, da sie keinerlei Orientierung erfahren haben.
• Die konkreten Materiabeispiele, die hier beschrieben sind, das heißt, die Verwendung von Polypropylen und Polyäthylen, sind ausgewählt worden, um die Erfindung zu erläutern, weil sie im gegenwärtigen Zeitpunkt und in vielen Fällen für Verpackungszwecke tatsächlich gebraucht werden. Nattirlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Kombination von Materialien beschränkt, sondern sie kann auf s#mtliche existierenden Materialien sinngemäß Anwendung finden.

Claims (3)

1. Pat entansrttche 1. Verbundmaterial, das aus mindestens zwei Kunststoffschichten besteht, die miteinander zu einem Schichtstoff verbunden 8ind und nach oder während der Schichtstoffbildung gemeinsam einer Reckbehandlung zwecks Herabsetzung der Dicke unterworden werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kunststoffschichten, die einen Bestandteil des Verbundmaterials bilden, durch des Recken orientiert ist, während mindestens eine der Aussenschichten des Verbundmaterials nicht orientiert ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials der in Anaspruch 1 beschriebenen Art, dadurch gekennzeichnet, daß die orientierende Reckbehandlung durchgeführt wird, nachdem wenigstena eine der Kunststoffschichten, die einen Bestandteil des Verbundmaterials bilden, durch Abkühlen derart stabilisiert worden ist, daß das Recken des Materials eine Orientierung zur folge hat, während wenigstens eine der Kunststoffschichten noch in einem solchen Ausmaß plastisch ist, daß die Reokbehandlung keine Orientierung zur Polge hat.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, daduroh gekennzeichnt, daQ iindestens zwei der Kunststoffschichten, die einen Bestandteil des Verbundmaterials bilden, gU Materialien bestehen, dieAunterschiedliche Schmelzbereiche aufweisen, und ag @ie Reckbehandlung durchgefUlirt wird, nachdem das hochschmelzende Material stabilisiert worden ist, während das niedrigschmelzende Material noch plastisch und folglich nicht orientierbar ist.