DE3035475C2

DE3035475C2 - Harzmischung zur Herstellung einer auflösbaren Heißversiegelung und deren Verwendung zur Herstellung eines Schichtstoffs

Info

Publication number: DE3035475C2
Application number: DE3035475A
Authority: DE
Inventors: William Appleton Wis. Ticknor
Original assignee: American Can Co
Current assignee: Primerica Inc
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3035475A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Harzmischung zur Herstellung einer auflösbaren Heißversiegelung, insbesondere in Form einer Folie, die sich auf einem Substrat befindet.

In starkem Maße werden synthetische Harzfolien bei Verpackungsverfahren eingesetzt, wobei diese Folien um ■"> das Produkt gelegt und dann, um dieses darin einzuschließen, heißversiegclt werden. Jn vielen Fällen wird es angestrebt, die Verpackung dadurch zu öffnen, daß die versiegelte Folie abgelöst wird. Dies muß im allgemeinen ohne vollständige Zerstörung der Folie selbst erfolgen. ⁴^ Demzufolge ist es erforderlich, um eine zufriedenstellende Verpackung dieses Typs zu schaffen, daß die Eigenschaften ausgewogen sind, d. h. die Ablösefestigkeit muß geeignet sein, die Packung In einem verschlossenen und schützenden Zustand zu halten, während den- ^K noch die Eigenschaften, die bei dem öffnen durch Ab- bzw. Auflösen In Erscheinung treten, zufriedenstellend sind.

Eine Vielzahl von Harzen sind Im Handel erhältlich, die hervorragende Heißversiegelungen über den praktisehen Bereich von Betriebsbedingungen liefern. Hierfür typisch sind Mischpolymerisate von Äthylen mit Vinylacetat (EVA), Methylacrylat (EMA) und ähnliche äthylenisch ungesättigte Ester. Jedoch sind die anhand derartiger Mischpolymerisate hergestellten Verklebungen von einer derartigen Natur, daß das Trennen gewöhnlich nicht ohne Zerstörung der Folie vorgenommen werden kann.

Es ist in der Vergangenheit vorgeschlagen worden, eine Heißvcrsiegelungsschicht, z. B. EVA mit dem Surlyn-Ionomer zu verschneiden, um dadurch die Festigkeit der Versiegelung herabzusetzen und das Ablösen an der Grenzfläche zu erlauben. Wenngleich das mit einem gewissen Erfolg möglich war, so litt dieser Vorschlag jedoch:an dem ernsthaften Nachteil des Auftretens von Streitigkeiten (Stringiness) bzw. von „Engelhaar", der sich beim Auftrennen der Folie zeigt.

Kristalline, isotaktische Polybutylenharze (syntetisiert aus dem Buten-1-Monomer) mit hohem Molekulargewicht sind für Anwendungen in Kombination mit anderen Polyolefinen, wie Polyäthylen und Polypropylen, bekannt. Auch ist es aus der US-PS 40 75 290 bekannt, daß hitzeversiegelbare Polymerisatmischungen unter Verwendung von mindestens etwa 80 Gew.-% Polybuten-1 (hier als Buten-1 Polymerisat beschrieben) mit bis zu etwa 20% Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat, Äthylen/ Buten-1-Mischpolymerisat oder Polypropylen hergestellt werden können. Es sind jedoch, soweit ersichtlich. Mischungen von heißversiegelbaren Mischpolymerisaten der genannten Art und Eigenschaften voi/ier nicht In Kombination mit einem Polybutylenharz oder mit irgendwelchen anderen Polymerisaten vorgeschlagen worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Harzmischung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Gattung so weiterzubilden, daß die Heißversiegelung ohne weiteres auflösbar Ist, ohne daß beim Auftrennen Streifen oder die Erscheinung des „Engelhaar" auftreten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Harzmischung einen Gehalt an 50 bis 90 Gew.-% eines Mischpolymerisats aus 80 bis 96 Gew.-% Äthylen und 4 bis 20 Gew.-% eines äthylenisch ungesättigten Esters und b) 10 bis 50 Gew.-% Polybutylen aufweist.

Die Aufgabe kann In gleicher Weise dadurch gelöst werden, daß die Harzmischung einen Gehalt an a) 50 bis 90 Gew.-% eines Mischpolymerisatgemisches, das durch Polymerisation von Äthylen und 4,5 Gew.-% Vinylacetat und des weiteren durch Pfropfmischpolymerisation eines ungesättigten, ringverschmolzenen Carbonsäureanhydrids auf Polyäthylen hoher Dichte erhalten wurde, wodurch ein Bereich von 4 bis 20 Gew.-* eines äthylenisch ungesättigten Esters, bezogen auf das Mischpolymerisat, eingehalten wird sowie b) 10 bis 50 Gew.-% Polybutylen enthält. Die Harzmischung bzw. eine Folie aus der Harzmischung nach Anspruch I oder 2 wird zur Herstellung eines Schichtstoffs verwendet.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthalt die Harzmischung etwa 60 bis 80 Gew.-* Mischpolymerisate und etwa 20 bis 40 Gew.-* Polybutylen. Die Heißversiegelungstemperatur beträgt vorzugsweise etwa 82,2 bis 104,4° C. Die Ablöseres.igkelt liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,227 bis 0,68 kp. Es ist Ideal, wenn das Comonomer, das mit Äthylen polymerisiert wird. Vinylacetat und/oder Methylacrylat ist.

In gewissen Fällen liefert ein Mischpolymerisat, das etwa 12 bis 14 Gew.-^ Vinylacetat enthält und etwa 80 bis 85 Gew.-* der Mischung ausmacht, besonders vorteilhafte Ergebnisse. In anderen Fällen liefert ein Mischpolymerisat, das etwa 4,5 Gew.-* Vinylacetat enthält, In einer Mischung, die eine gewisse Menge eines Pfropfmischpolymerisats aus einem ungesättigten, ringversehmolzenen Carbonsäureanhydfld auf Polyäthylen hoher Dichte enthält, hervorragende Effekte. Wenn das Comonomer Methylacrylat Ist, enthält das Mischpolymerisat zweckmäßigerweise etwa 80 Gew.-* Äthylen und etwa 20 Gew.-* Methylacrylat und macht etwa 80 bis 85 Gew.-* der Mischung aus. Schließlich handelt es sich vorzugsweise bei dem Polybutylen, das In der Mischung verwendet wird, um ein flexibles, kristallines isotaktisches Polymerisat hohen Molekulargewichts, einer

Dichte von etwa 0,91 und eines Schmelzindex von etwa 0,4 bis 20. Ganz besonders bevorzugt ist der Schmelzindex von etwa 1,0.

Ganz besonders wird die Zielsetzung der Erfindung in einer Folie verwirklicht, die aus einem Substrat und der -, vorstehend beschriebenen Harzmischung besteht, wobei die Substrate typischerweise aus Polyäthylen und Nylon hoher Dichte bestehen. Im allgemeinen hat die Folie eine Gesamtstärke von etwa 3,175 χ 10~³ cm bis 6,35 χ 10-³ cm. Die Schicht aus der Mischung macht etwa u> 10 bis 30% ihrer Stärke aus. Normalerweise stellt die Folie ein Coextrudat der Harzmischung und des Substrats dar.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen noch näher erläutert werden.

Beispiel 1

Polybutylen, das einen Schmelzindex von etwa 1,0 und eine Dichte von etwa 0,91 aufwies und eine kleine Menge eines Acühaftmittels enthielt, wurde in einem Trommelmischer mit einem mehrerer heißversiegelbarer Mischpolymerisate trocken gemischt. Die erhaltene Mischung wurde (bei einer Formtemperatur von etwa 204,4° C mit einem Polyäthylenharz hoher Dichte Ober eine runde Form zu einer Blasenform coextrudiert, um auf diese Welse aus dem Coextrudal sine geblasene Folie einer Stärke von etwa 5,08 χ 10"' cm herzusteilen, wobei die Harzmischung etwa 1556 der Stärke ausmachte. Nach dem Kohlen wurden 2,5 cm breite Streifen aus der Folie an Stellen quer zu Ihrer Breite geschnitten, um auf diese so Weise sicherzustellen, daß repräsentative Proben erhalten wurden. Entgegengesetzte leiten -'.er Proben wurden dann zusammen mit den Harrmischungsschichten unter zusammensetzendem Kontakt heißva legelt, wobei ein Druck von 2,8 kp/cm² angewandt und eine Verweilzeit J5 von etwa einer halben Stunde gewählt wurde. Fünf Proben dieser Folien wurden bei mehreren Klemmbackentemperaturen versiegelt und dann die Ablösefestigkeit durch Abziehen quer über die Versiegelung analytisch untersucht, wobei ein herkömmliches Zug- (Festlgkelts)- -to Prüfgerät eingesetzt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse ergeben sich aus der Tabelle I:

Tabelle I	Mischung	Temperatur	Festigkeit
Mischpolymerisat	%	⁰C	kp
Typ Comonomer	80	110	0,18
%		118,3	0,77
EVA 12		129,4	1,36
	80	107,2	0,136
		110,0	0,227
EVA 14		126,7	0,77
		157,2	1,36
	80	101,7	0,136
		104,4	0,77
EMA 20		107,2	0,68
		112,8	0,86
		121,1	1,45

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Aus der obigen Tabelle Ist es ersichtlich, daß das Comonomer, auf das Bezug genommen wird, entweder Vinylacetat oder Methylacrylat Ist und daß das Polybutylen die verbleibenden 20% der Mischung ausmacht. Die

b5 Ablösefestigkeit, die für jede Temperatur angegeben wird, stellt einen Durchschnittswert dar, der bei fünf getesteten Proben erhalten wurde. In keinem Fall wurde Streifigkeil beim Ablösen beobachtet.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch eine Folie einer Stärke von 6,35 χ ?9~³ cm eingesetzt wurde, die aus 55% Plexar II, 30% Nylon und (als heißversiegelbare Schicht) 15% Polybutylen enthaltendes Plexar I bestand. Die Plexar-Harze sind in der US-PS 40 87 587 und 40 87 588 beschrieben. Plexar list im wesentlichen ein EVA Mischpolymerisat mit einem Vmylacetatgehalt von etwa 4,5 Gew.-%, das jedoch eine Menge eines Pfropfmischpolymerisats eines ungesättigten, ringverschmolzenen Carbonsäureanhydrids auf Polyäthylen hoher Dichte enthält. In diesem Beispiel betrugen die Anteile des Polybutylens und des Mischpolymerisats (Plexar) in der Mischung etwa 15 bzw. 85%. Die Proben wurden zusammen unter Verwendung eines Heißversiegelgeräts heißversiegelt, wobei es sich um dieselbe Ausrüstung handelt, die im Beispiel 1 verwendet wurde. Das Heißversiegelgerät hatte eine Metallklemmbacke und eine Gummiklemmbacke. Beide Klemmbakken wurden erhitzt. Beide waren mit einer Teflonüberdeckung versehen. Dip erhaltenen Ergebnisse finden sich in der nachfolgenden Tabelle II.

Tabelle II

Temperatur
⁰C

Festigkeit

104,4
115,6
121,1
126,7
132,2
149

0,136
0,363
0,680
0,726
0,771
0,771
0,816

Während der äthylenisch ungesättigte Ester des verwendeten Mischpolymerisats beliebiger Art sein kann, der jedoch zu einer Mischung ,nil den vorgenannten aufgezählten Eigenschaften führen muß, werden Vinylacetat und Methylacrylat be-orzugt. Eine mögliche Alternative ist jedoch zum Beispiel Äthylacrylat. Die Menge und die Natur des Esteranteils legt, bis zu einem gewissen Ausmaß, die optimale Heißverklebungstemperatur und die Behandlunyskennzelchen der Mischung fest, welche daher der Harzzusammensetzung unter praktischen Gesichtspunkten Beschränkungen auferlegt. Es sollte jedoch herausgestellt werden, daß die Folie Im Idealfall auf einem handelsüblichen Gerät über einen Bereich von etwa 222° C und bei den hier genannten Temperaturen einsetzbar ist, was etwa von der Stärke der eingesetzten Folie und dem besonderen Substrat abhängt (z. B. kann Nylon eine höhere Versiegelungstemperatur als Poly» äthylen erfordern, da es einen größeren Isoliereffekt zeigt). Wührend eine Klemmbackentemperatur von 149⁰C Im ungemeinen unter praktischen Gesichtspunkten eine obere Begrenzung darstellt, können dennoch höhere Temperaturen gewählt werden, solange die Folie nicht durch die einwirkende Hitze zerstört wird und solange der sich einstellende Anstieg der Ablösefestigkeit akzeptabel ist. In den meisten Fällen wird eine obere

ieratur von 121° C bevorzugt, wobei eine Tempera-)n 104,4° C ganz besonders bevorzugt wird,
wird angenommen, daß die Zusammensetzung des setzten Polybutylenharzes beträchtlich schwanken und dennoch die vorstehend genannten Vorteile t, solange, es zumindest etwas mit dem in der lung verwendeten Mischpolymerisat. inkompatibel Wenngleich der theoretische Hintergrund des beobten Effekts nicht vollständig geklärt ist, so wird sch die Hypothese aufgestellt, daß das Polybutylen er Oberfläche der Heißversiegelungsschicht Unsteten hervoimift, an denen ein Verbinden unter den Versiegelungsbedingungen nicht auftritt. Das begünstigt nicht nur, verbunden mit der Natur des Polybutylharzes, ein leichtes Ablösen, sondern vermeidet auch die Steifigkeit, die bei den zum Vergleich heranziehbaren bekannten Materialien ein Charakteristikum ist.

Ersichtlich schafft die Erfindung eine neue synthetische Harzmischung, die imstande ist, eine auflösbare Heißversiegelung zu schaffen, bei deren Auflösen keine Streifen oder „Engelhaar" auftreten. Des weiteren wird

ίο eine neue Folie und ein heißversiegeltes Gebilde, bei dem dieselbe eingesetzt wird, geschaffen, wobei eine derartige Mischung einverleibt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Harzmischung zur Herstellung einer auflösbaren Heißversiegelung, insbesondere in Form einer Folie, die sich auf einem Substrat befindet, gekennzeichnet durch einen Gehalt an

a) 50 bis 90 Gew.-% eines Mischpolymerisats aus 80 bis 96 Gew.-% Äthylen und 4 bis 20 Gew.-% eines äthylenisch ungesättigten Esters und

b) 10 bis 50 Gew.-» Polybutylen.

2. Harzmischung zur Herstellung einer auflösbaren Heißversiegelung, insbesondere in Form einer Folie, die sich auf einem Substrat befindet, gekennzeichnet durch einen Gehalt an

a) 50 bis 90 Gew.-% eines Mischpolymerisatgemisches, das durch Copolymerisation von Äthylen und 4,5 Gew.-% Vinylacetat und des wetteren ^ durch Pfropfmlschpoiymerisation eines ungesättigten, ringverschmolzenen Carbonsäureanhydrids auf Polyethylen hoher Dichte erhalten wurde, wobei ein Bereich von 4 bis 20 Gew.-% eines äthylenisch ungesättigten Esters, bezogen auf das Mischpolymerisat, eingehalten wird sowie

b) 10 bis 50 Gew.-* Polybutylen.

3. Verwendung der Harzmischung bzw. Folie aus der Harzmischung nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung eines Schichtstoff. Jo