DE69626677T2

DE69626677T2 - Folie mit modifizierten oberflächeneigenschaften bei verwendung einer kombination von sphärischen und lamellaren partikeln

Info

Publication number: DE69626677T2
Application number: DE69626677T
Authority: DE
Inventors: Solomon Bekele
Original assignee: Cryovac LLC
Current assignee: Cryovac LLC
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: BR9609719A; EP0869989A1; AU6489596A; DE69626677D1; NZ312951A; EP0869989B1; AU724553B2; CA2226865A1; MX9800323A; US5925454A; AR002804A1; JPH11509254A; MY132221A; WO1997003113A1; ATE234338T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Folien, sowohl Einschichtfolien als auch Mehrschichtfolien, und insbesondere Verpackungsfolien. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verpackungen, die in eine Folie verpackte Produkte umfassen. Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit Folien mit einem relativ niedrigen Folie-an-Folie-Reibungskoeffizienten sowie einer hohen Beständigkeit gegenüber Blockierung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist seit einiger Zeit bekannt, losen Staub, z. B. losen Maisstärkestaub, auf der Außenoberfläche einer Folie bereitzustellen, um ihre nachfolgende Verarbeitung auf Hochgeschwindigkeitsverpackungsmaschinen zu erleichtern. Das heißt, dass auf die Oberfläche der Folie aufgebrachter Staub den Folie-an-Folie-Reibungskoeffizienten verringert, d. h. als Gleitmittel (Schmiermittel) wirkt sowie die Beständigkeit der Folie gegen "Blockieren" verbessert, d. h. als Antiblockingmittel wirkt. Blockieren ist eine unerwünschte Adhäsion zwischen Kunststofffolie, insbesondere bei aufgewickelter Folie, die sich während der Lagerung entwickeln kann.
Es ist seit einiger Zeit auch bekannt, teilchenförmiges Antiblockingmittel in das Harz einzubringen. Das eingebrachte Antiblockingmittel wirkt, indem es winzige Vorsprünge bildet, die trennende Lufträume aufrechterhalten, die die Adhäsion, d. h. Blockieren, stören.
Das Aufbringen von Staub auf die Folie ist für die Qualität der Atmosphäre, in der die Folie gefertigt und verwendet wird, jedoch nachteilig, und der Staub rutscht während des Transports, usw. von der Folie und führt zu anderen unerwünschten Wirkungen. Folien mit in das Harz eingebrachtem Antiblockingmittel besitzen zudem keine erwünschte Kombination von Gleit- und Antiblockiereigenschaften. Es wäre daher erwünscht, Staub auf der Oberfläche der Folie zu reduzieren oder zu eliminieren und die Folie dennoch mit erwünschten Gleit- und Antiblockingeigenschaften auszustatten.
Es ist auch bekannt, die Folie mit einem Gleitmittel zu versehen, das im Allgemeinen mindestens in der Außenschicht/den Außenschichten der Folie bereitgestellt wird. Das Gleitmittel migriert zu einer oder mehreren Außenoberfläche(n) der Folie, d. h. es "blüht" an einer oder mehreren Außenoberflächen "aus", wodurch der Folie-an-Folie-Reibungskoeffizient herabgesetzt wird, d. h. es führt zu einer Folie, die leichter an sich selbst und anderen Materialien gleitet. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass (1) der gewünschte Reibungskoeffizient erst dann erhalten wird, wenn das Gleitmittel eine adäquate Zeit erhält, um an der Folienoberfläche auszublühen, und (2) das Ausblühen des Gleitmittels an der Folienoberfläche die Bedruckbarkeit der Folie nachteilig beeinflussen kann, wobei die Tintenadhäsion durch die Anwesenheit des Gleitmittels verringert werden kann.
EP-A-0 124 310 offenbart eine Folienstruktur mit niedrigem Reibungskoeffizienten mit mindestens einer dünnen Oberflächenschicht, die stark zerteiltes anorganische s Material in einem gegen Blockieren wirkenden - und den Reibungskoeffizienten verringernden Anteil enthält.
JP-A-63/235336 offenbart eine biaxial orientierte Polyesterfolie, die kugelförmige Siliciumdioxidteilchen und andere inerte anorganische Teilchen, z. B. Kaolin oder Bentonit, mit kleinerem durchschnittlichen Durchmesser enthält. Es wird gesagt, dass die Folie eine mäßige Rauheit auf ihrer Oberfläche aufweist, was zu gutem Gleiten und Verschleißbeständigkeit führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist gefunden worden, dass eine gewünschte Kombination aus Gleit- und Antiblockingcharakteristika erreicht werden kann, indem die Außenoberfläche(n) einer Folie mit einer Kombination aus im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen ausgestattet wird. Die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen liefern vermutlich die gewünschten Gleiteigenschaften, während die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen vermutlich die gewünschten Antiblockingcharakteristika liefern.
Gemäß einem ersten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine Folie, die eine Zusammensetzung umfasst, die anorganische, im Wesentlichen kugelförmige Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 30 um, anorganische, im Wesentlichen lamellenförmige Teilchen mit einem durchschnittlichen Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 40 : 1 und einer Hauptabmessung von 0,1 bis 15 um, und Gleitverbesserungsmittel umfasst, das mindestens ein Fettsäureamid, ein oxidiertes Polyethylen, einen Fettsäureester oder einen Fettsäurealkohol umfasst, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel in einer äußeren Folienschicht und auf einer Außenoberfläche der Folie vorhanden sind.
Die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen haben eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 30 um, vorzugsweise 1 bis 20 um, insbesondere 3 bis 10 um und bevorzugter etwa 3 bis 4 um. Die anorganischen, im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen haben ein durchschnittliches Aspektverhältnis, bezogen auf entweder Länge zu Dicke oder Durchmesser zu Dicke, von mindestens 5 : 1, und vorzugsweise ist das durchschnittliche Aspektverhältnis so hoch wie möglich. Momentan haben die erhältlichen lamellenförmigen Teilchen ein durchschnittliches Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 20 : 1. Falls erhältlich, haben die lamellenförmigen Teilchen jedoch vorzugsweise ein durchschnittliches Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 100 : 1, insbesondere 10 : 1 bis 50 : 1, besonders bevorzugt 20 : 1 (da 20 : 1 das üblichste durchschnittliche Aspektverhältnis ist, das momentan erhältlich ist). Die anorganischen, im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen haben auch eine Hauptabmessung, d. h. größte Abmessung, von 0,1 bis 15 um, vorzugsweise 1 bis 10 um, insbesondere 1 bis 8 um.
Die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen und die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel sind zusammen in einer äußeren Folienschicht und auf einer Außenoberfläche der Folie vorhanden. Die Mischung ist vorzugsweise eine im Wesentlichen homogene Mischung der im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen und der im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen.
Die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen haben vorzugsweise eine Härte von 1 bis 7 auf einer Mohs-Härteskala, insbesondere 1 bis 5, bevorzugter etwa 1 bis 3.
Die Zusammensetzung umfasst weiterhin ein Gleitverbesserungsmittel, das mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fettsäureamid, oxidiertem Polyethylen, Fettsäureester und Fettsäurealkohol umfasst. Insbesondere umfasst das Gleitverbesserungsmittel mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Erucamid, Oleamid, Stearamid, Behenamid, oxidiertem Polyethylenwachs, Glycerinmonostearat, Metallstearat. Calciumstearat ist ein besonders bevorzugtes Metallstearat, und Ethylenbisstearamid ist ein besonders bevorzugtes Stearamid. Das Gleitverbesserungsmittel ist vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 10 000 ppm, bezogen auf das Gewicht der Außenschicht, insbesondere 100 bis 5 000 ppm, bevorzugter 200 bis 1000 ppm und noch bevorzugter 200 bis 800 ppm in der äußeren Folienschicht vorhanden.
Die Zusammensetzung kann ferner ein Bedruckbarkeitsverbesserungsmittel umfassen, das ein polares Polymer umfasst. Das polare Polymer umfasst vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Ester/Maleinsäureanhydrid-Terpolymer, Ethylen/Ester/Glycidylmethacrylat-Terpolymer und Ethylen/Acrylsäure-Copolymer. Das Bedruckbarkeitsverbesserungsmittel ist in der äußeren Folienschicht vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 25%, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, insbesondere 2 bis 20 %, bevorzugter 5 bis 15%, besonders bevorzugt 5 bis 10% vorhanden.
Die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen sind vorzugsweise in der Außenschicht der Folie in einer Konzentration von 500 bis 50 000 ppm, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, insbesondere 1000 bis 30 000 ppm, bevorzugter 2000 bis 20 000 ppm und besonders bevorzugt 4000 bis 8000 ppm vorhanden. Die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen sind vorzugsweise in der Außenschicht der Folie in einer Konzentration von 500 bis 50 000 ppm, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, insbesondere 1000 bis 30 000 ppm, bevorzugter 1000 bis 20 000 ppm und besonders bevorzugt 2000 bis 4000 ppm vorhanden.
Die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen umfassen vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid und Silikat, insbesondere mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Siliciumdioxid, synthetischem Siliciumdioxid und Silikat, und besonders bevorzugt mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kieselerde, pyrogenem synthetischem Siliciumdioxid, gefällter synthetischer Kieselsäure, geliertem synthetischen Siliciumdioxid, Natriumcalciumsilikat und Natriumcalciumaluminiumsilikat.
Die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen umfassen vorzugsweise Silikat, insbesondere mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumsilikat und hydratisiertem Aluminiumsilikat, besonders bevorzugt mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Talkum und Kaolin.
Obwohl die erfindungsgemäße Folie eine Einschichtfolie sein kann, ist die Folie vorzugsweise eine Mehrschichtfolie. Die Mehrschichtfolie umfasst insbesondere eine O&sub2;-Barriereschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylidenchlorid, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyamid und Polyester umfasst. Die Mehrschichtfolie umfasst insbesondere eine äußere erste Schicht, eine innere zweite Schicht und eine äußere dritte Schicht. Die äußere erste Schicht umfasst vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α-Olefin-Copolymer und Polyamid, die innere zweite Schicht ist die O&sub2;-Barriereschicht und umfasst mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyamid und Polyester. Die äußere dritte Schicht umfasst vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α-Olefin- Copolymer und Polyamid.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieser bevorzugten Mehrschichtfolie umfasst ferner eine vierte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht. Die vierte Schicht umfasst mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α-Olefin-Copolymer und Polyamid. In dieser Folie umfassen die erste Schicht und die vierte Schicht vorzugsweise jeweils vernetztes Polymer, und die zweite Schicht und die dritte Schicht umfassen kein vernetztes Polymer.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mehrschichtfolie eine fünfte Schicht und eine sechste Schicht. Die fünfte Schicht ist eine erste Verbindungsschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Coplymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst. Die sechste Schicht ist eine zweite Verbindungsschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst. Die fünfte Schicht liegt zwischen der vierten Schicht und der zweiten Schicht, und die sechste Schicht liegt zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht. Vorzugsweise umfassen alle Schichten der Mehrschichtfolie vernetztes Polymer.
Eine weitere Ausführungsform der oben beschriebenen Dreischichtfolie umfasst ferner eine vierte Schicht. Die vierte Schicht ist eine Verbindungsschicht und umfasst mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer. Die vierte Schicht ist vorzugsweise eine erste Verbindungsschicht und befindet sich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, und die Folie umfasst ferner eine fünfte Schicht, wobei die fünfte Schicht eine zweite Verbindungsschicht ist. Die fünfte Schicht umfasst, mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester- Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, wobei sich die fünfte Schicht zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht befindet.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Mehrschichtfolie ist in Hinsicht auf sowohl Schichtdicke als auch chemische Zusammensetzung der Schicht im Wesentlichen symmetrisch.
Die Folie hat vorzugsweise eine gesamte freie Schrumpfung bei 85ºC (185ºF) von 10 bis 100%, insbesondere 10 bis 80%, bevorzugter 20 bis 60%. Die Folie ist vorzugsweise biaxial orientiert.
Die Folie umfasst vorzugsweise vernetztes Polymer.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Folienschlauch, der eine erfindungsgemäße Folie umfasst, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel auf der Außenseitenoberfläche der Folie vorhanden sind. Ein bevorzugter Folienschlauch hat eine staubfreie Schlauchaußenseitenoberfläche mit der oben beschriebenen Zusammensetzung und eine Schlauchinnenseitenoberfläche mit Staub darauf. Der Staub umfasst vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumsilikat, Siliciumdioxid, Natriumcalciumaluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Calciumsilikat, insbesondere umfasst der Staub mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Maisstärke, Kartoffelstärke, Talkum und Siliciumdioxid. Der Schlauch kann nahtlos sein oder eine Naht in Längsrichtung aufweisen. Die Naht in Längsrichtung kann eine überlappende Siegelung, eine Flossensiegelung oder eine stumpfe Siegelung mit einem Band für rückwärtige Naht umfassen.
In einem dritten Aspekt betrifft die, vorliegende Erfindung Beutel (sowohl Beutel mit Endsiegelung als auch Beutel mit Seitensiegelung) und Hüllen (sowohl nahtlose Hüllen als auch Hüllen mit rückwärtiger Naht), die erfindungsgemäße Folie oder erfindungsgemäßen Schlauch umfassen, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und Gleitverbesserungsmittel auf der Außenseitenoberfläche der Folie vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Packungen, die ein Produkt umfassen, das in einen Beutel oder eine Hülle verpackt ist, der bzw. die die erfindungsgemäße Folie oder den erfindungsgemäßen Schlauch umfassen. Typische Produkte schließen Fleisch, vorzugsweise Rind, Schwein, Geflügel, Fisch, Lamm sowohl frisch als auch im verarbeitetem Zustand ein, z. B. Würstchen.
In einem vierten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, die
(A) thermoplastisches Polymer;
(B) anorganische, im Wesentlichen kugelförmige Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 30 um;
(C) anorganische, im Wesentlichen lamellenförmige Teilchen mit einem durchschnittlichen Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 40 : 1 und einer Hauptabmessung von 0,1 bis 15 um, und
(D) Gleitverbesserungsmittel umfasst, das mindestens ein Fettsäureamid, ein oxidiertes Polyethylen, einen Fettsäureester oder Fettsäurealkohol umfasst.
Das Polymer umfasst vorzugsweise Ethylen/α-Olefin-Copolymer, insbesondere besteht das Polymer aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer.
Für ein Dispersionskonzentrat ist das Copolymer vorzugsweise in einer Menge von etwa 70 bis 99,0 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, wobei die anorganischen Teilchen in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Das Polymer ist insbesondere in einer Menge von 85 bis 95 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, wobei die anorganischen Teilchen in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
In einem Endprodukt ist das Polymer vorzugsweise in einer Menge von 95 bis 99,9 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, wobei die anorganischen Teilchen in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Insbesondere ist das Polymer in einer Menge von 98,5 bis 99,5 Gew.-% vorhanden, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, wobei die anorganischen Teilchen in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.-% vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 illustriert eine schematische Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen bevorzugten Mehrschichtfolie.
Fig. 2 illustriert eine Schemaansicht eines Verfahrens zur Herstellung von erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der Begriff "Folie" wird hier im generischen Sinne verwendet, sö dass Kunststoffbahnen unabhängig davon eingeschlossen sind, ob es eine Folie oder Lage ist.
Der Begriff "Packung" bezieht sich hier auf ein in Verpackungsmaterial wie Folie verpacktes Produkt.
Die Formulierung "Siegelschicht", "Siegelungsschicht", "Heißsiegelschicht" und "Versiegelungsschicht" beziehen sich hier auf eine äußere Folienschicht oder -schichten, die an der Siegelung der Folie an sich selbst, eine Folienschicht derselben oder einer anderen Folie und/oder einem anderen Artikel beteiligt ist bzw. sind, der keine Folie ist. Es sei auch darauf hingewiesen, dass im Allgemeinen bis zu den äußeren 76 um (3 mil) einer Folie an der Siegelung der Folie an sich selbst oder einer anderen Schicht beteiligt sind. In Bezug auf Packungen, die nur Siegelungen vom Flossentyp gegenüber Siegelungen vom überlappenden Typ aufweisen, bezieht sich die Formulierung "Siegelschicht" im Allgemeinen auf die Innenseltenfolienschicht einer Packung sowie Stützschichten innerhalb von 76 um (3 mil) der Innenseitenoberfläche der Siegelschicht, wobei die Innenseitenschicht oft auch als Nahrungsmittelkontaktschicht zum Verpacken von Nahrungsmitteln dient.
Der Begriff "Siegelung" bezieht sich hier auf jedes Siegelung eines ersten Bereichs einer Folienoberfläche an einen zweiten Bereich einer Folienobebfläche, wobei die Siegelung gebildet wird, indem die Bereiche auf mindestens ihre jeweiligen Siegelinitiierungstemperaturen erwärmt werden. Das Erwärmen kann nach jeder beliebigen oder mehreren von vielen unterschiedlichen Weisen durchgeführt werden, wie unter Verwendung eines Heizdrahts, heißen Messers, Heizstabs, Heißluft, Infrarotstrahlung oder Ultraschallsiegelung. Die Siegelung wird insbesondere durch Heizdraht und/oder heißes Messer gebildet. Wie Fachleuten bekannt ist, ist eine statische überlappende Siegelung eine weitere Siegelung, die zur Herstellung einer Packung aus der erfindungsgemäßen Folie brauchbar ist.
Die Formulierung "... in einer äußeren Folienschicht vorhanden und auf einer Außenoberfläche der Folie vorhanden..." bezieht sich auf eine äußere Folienschicht, die die genannten Komponenten in dem Querschnitt der Schicht sowie auf der Außenoberfläche der Folie aufweist.
Der Begriff "orientiert" bezieht sich hier auf ein polymerhaltiges Material, das bei eine r erhöhten Temperatur (der Orientierungstemperatur) gestreckt worden ist und nachfolgend in der gestreckten Konfiguration "fixiert" wird, indem das Material abgekühlt wird, während die gestreckten Abmessungen im Wesentlichen beibehalten werden. Beim nachfolgenden Erwärmen von nicht festgehaltenem, nicht getempertem, orientiertes Polymer enthaltendem Material auf seine Orientierungstemperatur wird Wärmeschrumpfung hervorgerufen. Der Begriff "orientiert" bezieht sich speziell hier auf orientierte Folien, wobei die Orientierung nach einer oder mehreren unterschiedlichen Weisen produziert werden kann.
Der Begriff "Orientierungsverhältnis" bezieht sich hier auf das Multiplikationsprodukt des Ausmaßes, bis zu dem das Kunststofffolienmaterial in mehrere Richtungen, üblicherweise zwei zueinander senkrecht stehende Richtungen, expandiert wird. Die Expansion in der Maschinenrichtung wird hier als "Ziehen" bezeichnet, während Expansion in der Querrichtung hier als "Strecken" bezeichnet wird. Für durch eine Ringdüse extrudierte Folien wird Strecken durch "Aufblasen" der Folie erhalten, um eine Blase zu produzieren. Für solche Folien wird Ziehen erhalten, indem die Folie durch zwei Sätze angetriebener Quetschwalzen geführt wird, wobei der nachgeordnete Satz eine höhere Oberflächengeschwindigkeit als der vorgeordnete Satz hat, wobei das resultierende Ziehverhältnis die Oberflächengeschwindigkeit des nachgeordneten Satzes der Quetschwalzen geteilt durch die Oberflächengeschwindigkeit des vorgeordneten Satzes von Quetschwalzen ist. Der Orientierungsgrad wird auch als Orientierungsverhältnis oder mitunter als "Reckverhältnis" bezeichnet.
Der Begriff "Monomer" bezieht sich hier auf eine relativ einfache Verbindung, die üblicherweise Kohlenstoff enthält und ein niedriges Molekulargewicht hat, die unter Bildung eines Polymers reagieren kann, indem sie mit sich selbst oder mit anderen ähnlichen Molekülen oder Verbindungen kombiniert.
Der Begriff "Comonomer" bezieht sich hier auf ein Monomer, das mit mindestens einem anderen Monomer in einer Copolymerisationsreaktion copolymerisiert wird, deren Ergebnis ein Copolymer ist.
Der Begriff "Polymer" bezieht sich hier auf das Produkt einer Polymerisationsreaktion und schließt Homopolymere, Copolymere, Terpolymere, usw. ein. Die Schichten einer Folie können im Allgemeinen im Wesentlichen aus einem Einzelpolymer bestehen, oder können noch weitere Polymere damit zusammen aufweisen, d. h. damit gemischt.
Der Begriff "Copolymer" bezieht sich hier auf Polymere, die durch die Polymerisationsreaktion von mindestens zwei verschiedenen Monomeren gebildet werden. Der Begriff "Copolymer" schließt beispielsweise das Copolymerisationsreaktionsprodukt von Ethylen und α-Olefin ein, wie 1-Hexen. Der Begriff "Copolymer" schließt jedoch beispielsweise die Copolymerisation einer Mischung von Ethylen, Propylen, 1-Hexen und 1-Octen ein.
Ein Copolymer, das hier als Vielzahl von Monomeren, z. B. "Propylen/Ethylen-Copolymer" bezeichnet wird, bezieht sich hier auf ein Copolymer, bei dem jedes Monomer in einem höheren Gewichts- oder Molprozentsatz copolymerisieren kann als das andere Monomer oder die anderen Monomere. Das erste aufgeführte Monomer polymerisiert vorzugsweise in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das zweite aufgeführte Monomer, und bei Copolymeren, die Terpolymere, Quadripolymere, usw. sind, copolymerisiert das erste Monomer vorzugsweise in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das zweite Monomer, und vorzugsweise copolymerisiert das zweite Monomer in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das dritte Monomer, usw.
Copolymere werden hier in Bezug auf die Monomere identifiziert, d. h. benannt, aus denen die Copolymere produziert werden. Die Formulierung "Propylen/Ethylen-Copolymer" bezieht sich beispielsweise auf ein Copolymer, das durch die Copolymerisation von sowohl Propylen als auch Ethylen mit oder ohne zusätzliches Comonomer/zusätzliche Comonomere produziert wird.
Der Begriff "Mer" bezieht sich hier auf eine Einheit eines Polymers, die von einem in der Polymerisationsreaktion verwendeten Monomer abgeleitet ist. Die Formulierung "α-Olefin- Polymerisationseinheiten" beziehen sich beispielsweise auf eine Einheit in beispielsweise einem Ethylen/α-Olefin-Monomer, wobei die Polymerisationseinheit jener "Rest" ist, der von dem α- Olefinmonomer abgeleitet ist, nachdem es reagiert, um ein Teil der Polymerkette zu werden, d. h. jener Anteil des Polymers, den ein individuelles α-Olefinmonomer beiträgt, nachdem es reagiert, um ein Teil der Polymerkette zu werden.
Terminologie, die ein "/" in Bezug auf die chemische Identität eines Copolymers verwendet (z. B. ein "Ethylen/α-Olefin- Copolymer") identifiziert die Comonomere, die unter Bildung des Copolymers copolymerisiert werden. "Ethylenα-Olefin-Copolymer" ist hier das Äquivalent zu "Ethylen/α-Olefin-Copolymer".
Die Formulierung "heterogenes Polymer" bezieht sich hier auf Polymerisationsreaktionsprodukt mit relativ weiter Variation des Molekulargewichts und relativ weiter Variation der Zusammensetzungsverteilung, d. h. typische Polymere, die beispielsweise unter Verwendung konventioneller Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt werden. Heterogene Polymere sind in verschiedenen Schichten der erfindungsgemäß verwendeten Folie brauchbar. Obwohl es wenige Ausnahmen (wie TAFMER (TM) lineare homogene Ethylen/α-Olefin- Copolymere, produziert von Mitsui Petrochemical Corporation unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren) gibt, enthalten heterogene Polymere typischerweise eine relativ weite Vielfalt von Kettenlängen und Comonomerprozentsätzen.
Die Formulierung "homogenes Polymer" bezieht sich hier auf Polymerisationsreaktionsprodukte mit relativ enger Molekulargewichtsverteilung und relativ enger Zusammensetzungsverteilung. Homogene Polymere sind in verschiedenen Schichten der erfindungsgemäß verwendeten Mehrschichtfolie brauchbar. Homogene Polymere unterscheiden sich in der Struktur von heterogenen Polymeren dahingehend, dass homogene Polymere eine relativ gleichförmige Sequenzverteilung von Comonomeren innerhalb einer Kette, eine spiegelbildliche Sequenzverteilung in allen Ketten und eine Ähnlichkeit der Länge aller Ketten zeigen, d. h. eine engere Molekulargewichtsverteilung. Homogene Polymere werden zudem typischerweise unter Verwendung von Metallocen oder anderer Katalyse vom Single-Site-Typ anstelle der Verwendung von Ziegler- Natta-Katalysatoren hergestellt.
Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere können insbesondere durch ein oder mehrere Verfahren charakterisiert werden, wie Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn), Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) und enger Schmelzpunktbereich und Einzelschmelzpunktverhalten. Die Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn), die auch als Polydispersität bekannt ist, kann durch Gelpermeationschromatographie bestimmt werden. Die erfindungsgemäß brauchbaren homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere haben im Allgemeinen ein (Mw/Mn) unter 2,7; vorzugsweise etwa 1,9 bis 2,5 und insbesondere etwa 1,9 bis 2,3. Der Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) dieser homogenen Ethylen/α- Olefin-Copolymere ist im Allgemeinen größer als etwa 70%. Der CDBI ist definiert als der Gewichtsprozentsatz der Copolymermoleküle mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50% (d. h. plus oder minus 50%) des Medianwerts des gesamten molaren Comonomergehalts. Der CDBI von linearem Polyethylen, das kein Comonomer enthält, ist als 100% definiert. Der Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) wird durch die Technik der Elutionsfraktionierung mit ansteigender Temperatur (TREF) bestimmt. CDBI-Bestimmung unterscheidet eindeutig die erfindungsgemäß verwendeten homogenen Copolymere (enge Zusammensetzungsverteilung, die durch CDBI-Werte im Allgemeinen über 70% bewertet wird) von heterogenen Polymeren, wie VLDPEs, die kommerziell erhältlich sind und im Allgemeinen eine breite Zusammensetzungsverteilung haben, wie durch CDBI-Werte im Allgemeinen unter 55% bewertet wird. Der CDBI des Copolymers wird leicht aus Daten berechnet, die aus im Stand der Technik bekannten Techniken erhalten werden, wie beispielsweise TREF, wie es beispielsweise in Wild et al., J. Poly. Sci. Polin Phys. Ed., Band 20, Seite 441 (1982) beschrieben ist. Die homogenen Ethylen/α- Olefin-Copolymere haben vorzugsweise einen CDBI größer als etwa 70 %, d. h. einen CDBI von etwa 70% bis 99%. Solche homogenen Polymere zeigen verglichen mit "heterogenen Copolymeren", d. h. Polymeren mit einem CDBI von weniger als 55%, einen relativ engen Schmelzpunktbereich. Die homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere zeigen vorzugsweise ein im Wesentlichen Einzelschmelzpunktcharakteristikum mit einem Peakschmelzpunkt (Tm), bestimmt mittels Differentialscanningkalorimetrie (DSC), von etwa 60ºC bis 105ºC. Das homogene Copolymer hat vorzugsweise einen DSC-Peak Tm von etwa 80ºC bis 100ºC. Die Formulierung "im Wesentlichen Einzelschmelzpunkt" bedeutet hier, dass mindestens etwa 80 Gew.-% des Materials einem einzigen Tm-Peak bei einer Temperatur im Bereich von etwa 6000 bis 105ºC entspricht und praktisch keine wesentliche Fraktion des Materials einen Peakschmelzpunkt über etwa 115ºC hat, bestimmt mittels DSC-Analyse. DSC-Messungen werden mit einem Perkin Elmer 7 Thermalanalysesystem vorgenommen. Die angegebenen Schmelzinformationen sind zweite Schmelzdaten, d. h. die Probe wird mit einer programmierten Rate von 10ºC/Min auf eine Temperatur unter ihrem kritischen Bereich erwärmt. Die Probe wird dann mit einer programmierten Rate von 10ºC/Min erneut erwärmt (zweites Schmelzen). Die Anwesenheit von höher schmelzenden Peaks ist für die Folieneigenschaften wie Trübung nachteilig und macht die Hoffnung auf deutliche Reduktion der Siegelinitiierungstemperatur der Endfolie zunichte.
Ein homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer kann im Allgemeinen durch die Copolymerisation von Ethylen und beliebigen α-Olefin oder mehreren α-Olefinen hergestellt werden. Das α-Olefin ist vorzugsweise ein C&sub3;- bis C&sub2;&sub0;-α-Monoolefin, insbesondere ein C&sub4;- bis C&sub1;&sub2;-α-Monoolefin, insbesondere ein C&sub4;- bis c&sub8;-α-Monoolefin. Das α- Olefin umfasst bevorzugter mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Buten-1, Hexen-1 und Octen-1, d. h. 1- Buten, 1-Hexen beziehungsweise 1-Octen. Am meisten bevorzugt umfasst das α-Olefin Octen-1 und/oder ein Gemisch aus Hexen-1 und Buten-1.
Verfahren zur Herstellung und Verwendung von homogenen Polymeren sind in US-A-5 206 075, US-A-5 241 031 und der internationalen PCT-Anmeldung WO 93/03093 offenbart. Weitere Details hinsichtlich der Produktion und Verwendung von homogenen Ethylen/α-Olefin- Copolymeren sind in der internationalen PCT-Veröffentlichung WO 90/03414 und der internationalen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 93/03093 offenbart, die beide Exxon Chemical Patents, Inc. als Anmelder nennen.
Eine weitere Art von homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymeren ist in US-A-5 272 236 von Lai et al. und US-A-5 778 272 von Lai et al. offenbart.
Der Begriff "Polyolefin" bezieht sich hier auf jedes polymerisierte Olefin, das linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch, aromatisch, substituiert oder unsubstituiert sein kann. Spezifisch sind in den Begriff Polyolefin Homopolymere von Olefin, Copolymere von Olefin, Copolymere von Olefin und nicht- olefinischem Comonomer, das mit dem Olefin copolymerisierbar ist, wie Vinylmonomere, und modifizierte Polymere davon eingeschlossen. Spezifische Beispiele schließen Polyethylenhomopolymer, Polypropylenhomopolymer, Polybuten, Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Propylen/α-Olefin-Copolymer, Buten/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/ Ethylacrylat-Copolymer, Ethylen/Butylacrylat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer, Ethylen/Acrylsäure -Copolymer, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer, modifiziertes Polyolefinharz, Ionomerharz und Polymethylpenten ein. Modifiziertes Polyolefinharz schließt modifiziertes Polymer ein, das durch Copolymerisieren des Homopolymers des Olefins oder Copolymers davon mit ungesättigter Carbonsäure hergestellt wird, z. B.. Maleinsäure, Fumarsäure oder Derivaten davon, wie dem Anhydrid, Ester oder Metallsalz. Es kann auch erhalten werden, indem in das Olefinhomopolymer oder -copolymer eine ungesättigte Carbonsäüre, z. B. Maleinsäure oder Fumarsäure oder Derivat davon, wie das Anhydrid, der Ester oder das Metallsalz, eingebaut werden.
Begriffe, die Polymere identifizieren, wie "Polyamid", "Polyester", "Polyurethan" schließen hier nicht nur Polymere ein, die sich wiederholende Einheiten umfassen, die von Monomeren abgeleitet sind, die ein Polymer des benannten Typs bilden, sondern schließen auch Comonomere und Derivate ein, die mit Monomeren polymerisieren können, von denen bekannt ist, dass sie unter Produktion des benannten Polymers polymerisieren. Der Begriff "Polyamid" umfasst beispielsweise sowohl Polymere, die sich wiederholende Einheiten umfassen, die von Monomeren wie Caprolactam abgeleitet sind, das unter Bildung von Polyamid polymerisiert, als auch Copolymere, die von der Copolymerisation von Caprolactam mit Comonomer abgeleitet sind, das, wenn es allein polymerisiert wird, nicht zur Bildung von Polyamid führt. Begriffe, die Polymere identifizieren, schließen zudem auch Mischungen und Gemische solcher Polymere mit anderen Polymeren eines anderen Typs ein. Das Polyolefin ist vorzugsweise jedoch das Polymerisationsprodukt von einem oder mehreren Olefinen, und das Polyamid ist das Polymerisationsprodukt von einem oder mehreren unsubstituierten Amiden.
Die Formulierungen "Ethylenα-Olefin-Copolymer" und "Ethylen/α-Olefin-Copolymer beziehen sich hier auf solche heterogenen Materialien wie lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen mit sehr niedriger und ultraniedriger Dichte (VLDPE und ULDPE) und homogene Polymere wie metallocenkatalysierte EXACT (TM) lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze, erhältlich von Exxon Chemical Company, Baytown, Texas, USA, und TAFMER (TM) lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze, erhältlich von Mitsui Petrochemical Corporation. Alle diese Materialien schließen im Allgemeinen Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren Comonomeren ausgewählt aus C&sub4;-bis C&sub1;&sub0;-α-Olefin ein, wie Buten-1 (d. h. 1-Buten), Hexen-1, Octen-1, usw., wobei die Moleküle der Copolymere lange Ketten mit relativ wenigen Seitenkettenverzweigungen oder vernetzten Strukturen umfassen. Diese Molekülstruktur ist abzugrenzen von konventionellen Polyethylenen mit niedriger oder mittlerer Dichte, die höher verzweigt als ihre jeweiligen Gegenstücke sind. Das heterogene Ethylen/α-Olefin, das üblicherweise als LLDPE bekannt ist, hat eine Dichte, die üblicherweise im Bereich von etwa 0,91 g/cm³ bis etwa 0,94 g/cm³ beträgt. Andere Ethylen/α-Olefin-Copolymere, wie die langkettig verzweigten homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere, die von Dow Chemical Company erhältlich und als AFFINITY (TM)- Harze bekannt sind, sind auch als weiterer Typ von erfindungsgemäß brauchbarem homogenem Ethylen/α-Olefin-Copolymer eingeschlossen.
Im Allgemeinen umfasst das Ethylen/α-Olefin-Copolymer ein Copolymer, das aus der Copolymerisation von etwa 80 bis 99 Gew.-% Ethylen und 1 bis 20 Gew.-% α-Olefin resultiert. Das Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst vorzugsweise ein Copolymer, das aus der Copolymerisation von etwa 85 bis 95 Gew.-% Ethylen und 5 bis 15 Gew.-% α-Olefin resultiert.
Die Formulierungen "innere Schicht" und "Innenschicht" beziehen sich hier auf jede Schicht einer Mehrschichtfolie, deren beide Hauptoberflächen direkt an eine andere Schicht der Folie geklebt sind.
Die Formulierung "Außenschicht" bezieht sich auf jede Folienschicht von Folie, bei der weniger als zwei ihrer Hauptoberflächen direkt an eine andere Schicht der Folie geklebt sind. Die Formulierung schließt Einschicht- und Mehrschichtfolie ein. In Mehrschichtfolien gibt es zwei Außenschichten, wobei bei jeder davon eine Hauptoberfläche an nur eine andere Schicht der Mehrschichtfolie geklebt ist. Bei Einschichtfolien gibt es nur eine Schicht, die natürlich eine Außenschicht ist, da keine ihrer beiden Hauptoberflächen an eine andere Schicht der Folie geklebt ist.
Die Formulierung "Innenseitenschicht" bezieht sich hier auf die Außenschicht einer Mehrschichtfolie zum Verpacken eines Produkts, die sich relativ zu den anderen Schichten der Mehrschichtfolie am dichtesten am Produkt befindet. "Innenseitenschicht" wird auch unter Bezugnahme auf die am weitesten innen liegende Schicht (die auch eine Außenschicht ist) einer Vielzahl konzentrisch angeordneter Schichten verwendet, die durch eine oder mehrere Ringdüsen extrudiert werden.
Die Formulierung "Außenseitenschicht" bezieht sich hier auf die Außenschicht einer Mehrschichtfolie zum Verpacken eines Produkts, die relativ zu den anderen Schichten der Mehrschichtfolie am weitesten von dem Produkt entfernt ist. "Außenseitenschicht" wird auch unter Bezugnahme auf die am weitesten außen liegende Schicht einer Vielzahl konzentrisch angeordneter Schichten verwendet, die durch eine oder mehrere Ringdüsen extrudiert werden.
Der Begriff "Maschinenrichtung", hier mit "MD" abgekürzt, bezieht sich auf eine Richtung "entlang der Länge" der Folie, d. h. die Richtung der Folie, in der die Folie während Extrusion und/oder Beschichtung gebildet wird.
Wie hier verwendet bezieht sich die Formulierung "Querrichtung", hier mit "TD" abgekürzt, auf eine Richtung über die Folie, senkrecht zu der Maschinenrichtung.
Der Begriff "freie Schrumpfung" bezieht sich hier auf die prozentuale Dimensionsänderung eines 10 cm · 10 cm Probestücks der Folie, wenn es bei 93ºC (200ºF) geschrumpft wird, wobei die quantitative Bestimmung gemäß ASTM D 2732 durchgeführt wird, wie es im 1990 Annual Book of ASTM Standards, Band 08.02, Seiten 368 bis 371, beschrieben ist.
Obwohl die Folie vorzugsweise einen Folie-an-Folie-Reibungskoeffizienten von 0,1 bis 0,9 hat, hat die Folie insbesondere einen. Folie-an-Folie-Reibungskoeffizienten von 0,1 bis 0,7, insbesondere 0,1 bis 0,6 und bevorzugter 0,1 bis 0,5.
Obwohl die erfindungsgemäße Folie entweder eine Einschichtfolie oder eine Mehrschichtfolie sein kann, ist die Folie vorzugsweise eine Mehrschichtfolie. Die Folie hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von weniger als 508 um (20 mil), insbesondere hat die Folie eine Gesamtdicke von 5,1 bis 25,4 um (0,2 bis 10 mil), bevorzugter 7,6 bis 127 um (0,3 bis 5 mil) und stärker bevorzugt 38,1 bis 102 um (1, 5 bis 4 mil).
Einige der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien werden vorzugsweise bestrahlt, um Vernetzung herbeizuführen. In dem Bestrahlungsverfahren wird die Folie Behandlung mit energiereicher Strahlung unterzogen, wie Coronaentladungs-, Plasma-, Flammen-, Ultraviolett-, Röntgen-, γ-Strahlen-, β-Strahlen- und Hochenergieelektronenbehandlung, die Vernetzung zwischen Molekülen des bestrahlten Materials induziert. Die Bestrahlung von Polymerfolien ist in US-A-4 064 296 von Bornstein et al. offenbart. Die Verwendung von ionisierender Strahlung wie von Bornstein et al. offenbart kann zum Vernetzen von in der erfindungsgemäß verwendeten Folie vorhandenem Polymer verwendet werden.
Vernetzung kann durch eine geeignete Bestrahlungsdosis von Hochenergieelektronen, vorzugsweise unter Verwendung eines Elektronenbeschleunigers herbeigeführt werden, wobei ein Dosisniveau durch Standarddosimetrieverfahren bestimmt wird. Andere Beschleuniger, wie ein Van de Graaf Generator oder Resonanztransformator, können verwendet werden. Die Bestrahlung ist nicht auf Elektronen von einem Beschleuniger begrenzt, da jede ionisierende Strahlung verwendet werden kann. Die ionisierende Strahlung kann verwendet Werden, um die Polymere in der Folie zu vernetzen. Vorzugsweise wird die Folie in einem Niveau von 2 bis 15 NM, insbesondere 2 bis 10 MR bestrahlt. Wie aus der Beschreibung von zur erfindungsgemäßen Verwendung bevorzugten Folien ersichtlich ist, hängt die am meisten bevorzugte Strahlungsmenge von der Folienzusammensetzung, -dicke, usw. und ihrer Endanwendung ab.
Fig. 1 illustriert eine Querschnittansicht einer bevorzugten Mehrschichtfolie 20. Die erste Schicht 21 ist eine äußere Folienschicht, die vorzugsweise als Innenseiten-Nahrungsmittelkontaktschicht dient, die bestrahlt wird, so dass sie fettbeständig ist. Die zweite Schicht 22 dient als Massenschicht und wird vorzugsweise bestrahlt. Die dritte Schicht 23 dient als O&sub2;- Barriere. Die vierte Schicht 24 ist eine Außenschicht, die vorzugsweise als Außenseiten-Schutzschicht dient und vorzugsweise auch fettbeständig ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Mehrschichtfolie 20 hat eine, physische Struktur hinsichtlich der Anzahl der Schichten, Schichtdicke und Schichtanordnung und eine chemische Zusammensetzung hinsichtlich der verschiedenen Polymere, usw., die in jeder der Schichten vorhanden sind, wie in der folgenden Tabelle 1 beschrieben ist. Diese Folie wird hier als "Folie Nr. 1" bezeichnet und ist ein Beispiele einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie. Tabelle 1 (Identität der Folien der Beispiele 1 bis 9)
EVA war ELVAX 3128 (TM) Ethylen/Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 8, 9%, einem Schmelzindex von 2,0 und einer Dichte von 0,928 g/cm³, erhalten von E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware, USA. ·
PVDC-Gemisch war eine Zusammensetzung, die (a) etwa 96 Gew.-% DOW MA134 (TM) Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymer mit einem Methylacrylatgehalt von 8,5%, erhalten von Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA, (b) etwa 2 Gew.-% PLAS CHEK 775 (TM) epoxidiertes Sojaöl, erhalten von Ferro Chemicals, Bedford, Ohio; USA, und (c) etwa 2 Gew.-% METABLEN L1000 (TM) Acrylatgemisch, erhalten von Elf Atochem, Philadelphia, Pennsylvania, USA, umfasste. META- BLEN L1000 (TM) umfasste etwa 53 Gew.-% Methylmethacrylat ("MMA"), 29 Gew.-% Butylmethacrylat ("BMA" und 19 Gew.-% Butylacrylat ("BA").
In der obigen Tabelle 1 wurde Folienschicht 24 gebildet, indem ein Extruder mit 90% EVA und 10% einer vorgemischten Mischung ausgestattet wurde, die die 9% Ethylen/α-Olefin- Copolymer und die 1% anorganischen Teilchen als Gleit- und Antiblockiermittel umfasste. Das Ethylen/α-Olefin-Copolymer war ESCORENE LD203.48 (TM) Polyethylenhomopolymer mit niedriger Dichte, erhalten von Exxon Chemicals, Incorporated, Baytown, Texas, USA. Die Vormischung aus dem Ethylen/α-Olefin-Copolymer und anorganischen Teilchen kann unter Verwendung eines Doppelschneckenkompoundierers, eines Banbury-Mischers oder jeder anderen Mischvorrichtung kompoundiert werden, die Fachleuten bekannt ist.
Folie Nr. 1 wurde gemäß einem Verfahrensschema produziert, das schematisch in Fig. 2 illustriert ist. In dem in Fig. 2 illustrierten Verfahren werden feste Polymerperlen (nicht dargestellt) in eine Vielzahl von Extrudern 28 (zur Vereinfachung ist nur ein Extruder dargestellt) eingespeist. Im Inneren von Extrudern 28 werden die Polymerperlen transportiert, geschmolzen und entgast, anschließend wird die resultierende blasenfreie Schmelze in Düsenkopf 30 transportiert und durch eine Ringdüse extrudiert, was zu Schlauchmaterial 32 führt, das vorzugsweise etwa 24 mil dick ist.
Nach Kühlen oder Abschrecken durch Wasser aus Kühlring 24 wird Schlauchmaterial 32 durch Quetschwalzen 36 zusammengebracht und nachfolgend durch Bestrahlungsgewölbe 38 geführt, das von Abschirmung 40 umgeben ist, wo Schlauchmaterial 32 mit Hochenergieelektronen (d. h. ionisierender Strahlung) aus Eisenkerntransformatorbeschleuniger 42 bestrahlt wird. Schlauchmaterial 32 wird auf Rollen 44 durch Bestrahlungegewölbe 38 geführt. Schlauchmaterial 32 wird vorzugsweise auf ein Niveau von etwa 3 bis 8 MR bestrahlt.
Nach dem Bestrahlen wird bestrahltes Schlauchmaterial 46 durch Quetschwalzen 48 geführt, anschließend wird das bestrahlte Schlauchmaterial 46 etwas aufgeblasen, was zu gefangener Blase 50 führt. Bei der geblasenen Blase 50 wird das Schlauchmaterial jedoch nicht erheblich in Längsrichtung gezogen, da die Oberflächengeschwindigkeit von Quetschwalzen 52 etwa die gleiche Geschwindigkeit wie Quetschwalze n 48 ist. Das bestrahlte Schlauchmaterial 46 wird nur ausreichend aufgeblasen, um ein im Wesentlichen rundes Schlauchmaterial ohne deutliche Querorientierung, d. h. ohne Strecken, zu liefern.
Das etwas aufgeblasene, bestrahlte Schlauchmaterial 50 wird durch Vakuumkammer 54 geführt und nachfolgend durch Beschichtungsdüse 56 transportiert. Die zweite Schlauchfolie 58 wird aus Beschichtungsdüse 56 schmelzextrudiert und als Beschichtung auf den leicht aufgeblasenen bestrahlten Schlauch 50 aufgebracht, um die zweilagige Schlauchfolie 60 zu bilden. Die zweite Schlauchfolie 58 umfasst vorzugsweise eine O&sub2;-Barriereschicht, die nicht durch die ionisierende Strahlung geführt wird. Weitere Details der oben beschriebenen Beschichtungsstufe sind im Allgemeinen wie in US-A- 4 278 738 von Brax et al. beschrieben.
Nach dem Bestrahlen und Beschichten wird die zweilagige Schlauchfolie 60 auf Aufwickelrolle 62 aufgewickelt. Nachfolgend wird Aufwickelrolle 62 entfernt und in einer zweiten Stufe des Verfahrens zur Herstellung der letztendlich erwünschten Schlauchfolie als Abwickelrolle 64 installiert. Die zweilagige Schlauchfolie 60 von Abwickelrolle 64 wird abgewickelt und über Führungsrolle 66 geführt, danach gelangt die zweilagige Schlauchfolie 60 in Heißwasserbadtank 68, der heißes Wasser 70 enthält. Die nun zusammengebrachte, bestrahlte, beschichtete Schlauchfolie 60 wird in heißes Wasser 70 (mit einer Temperatur von etwa 85ºC (185ºF) für eine Verweilzeit von mindestens etwa 30 Sekunden untergetaucht, d. h. für einen Zeitraum, um die Folie auf die gewünschte Temperatur für biaxiale Orientierung zu bringen. Nachfolgend wird bestrahlte Schlauchfolie 60 durch Quetschwalzen 72 geführt, und Blase 74 wird geblasen, wodurch Schlauchfolie 60 in Querrichtung gestreckt wird. Während sie geblasen wird, d. h. in Querrichtung gestreckt wird, ziehen Quetschwalzen 76 Schlauchfolie 60 in Längsrichtung, da Quetschwalzen 76 eine höhere Oberflächengeschwindigkeit als die Oberflächengeschwindigkeit von Quetschwalzen 72 haben. Als Ergebnis des Streckens in Querrichtung und des Ziehens in Längsrichtung wird bestrahlte, beschichtete, biaxial orientierte, geblasene Schlauchfolie 78 produziert, wobei dieser geblasene Schlauch vorzugsweise sowohl in einem Verhältnis von etwa 1 : 1,5 bis 1 : 6 gestreckt als auch in einem Verhältnis von etwa 1 : 1,5 bis 1 : 6 gezogen worden ist. Insbesondere werden das Strecken und Ziehen jeweils in einem Verhältnis von etwa 1 : 2 bis 1 : 4 durchgeführt. Das Ergebnis ist eine biaxiale Orientierung von etwa 1 : 2,25 bis 1 : 36, insbesondere 1 : 4 bis 1 : 16. Während Blase 74 zwischen Quetschwalzen 72 und 76 gehalten wird, wird der geblasene Schlauch 78 durch Rollen. 80 zusammengebracht und nachfolgend durch Quetschwalzen 76 und über Führungsrolle 82 geführt und dann auf Aufwickelrolle 84 aufgewickelt. Tänzerrolle 86 gewährleistet ein gutes Aufwickeln.
Insgesamt 9 Folien wurden gemäß der Folie von Tabelle 1 hergestellt, wobei das Verfahren wie schematisch in Fig. 2 illustriert verwendet wurde, wie es unmittelbar zuvor beschrieben wurde. Die Folien der Beispiele 1 bis 9 unterschieden sich im Gehalt der anorganischen teilchenförmigen Additive, d. h. die Folie von Kontrollbeispiel Nr. 1 enthielt keine anorganischen Teilchen in der Außenschicht 24, während Vergleichsbeispiele 2 bis 4 nur einen Typ von anorganischen Teilchen (d. h. entweder kugelförmig oder lamellenförmig, aber nicht beide) in der Außenschicht 24 enthielten, wobei Arbeitsbeispiele 5 bis 9 eine Mischung aus kugelförmigen und lamellenförmigen anorganischen Teilchen in Außenschicht 24 enthielten. Jede der Folien der Beispiele 1 bis 9 war eine 4-Schicht, wobei jede Schicht aus den Polymeren wie in Tabelle 1 beschrieben bestand. Tabelle 2
In jedem der Beispiele 1 bis 9 wurden die Additive in die Außenseitenschicht des Folienschlauchs eingearbeitet, und in jedem Fall war die Folienstruktur wie in der obigen Tabelle 1 beschrieben.
Beispiele 2 bis 4 enthielten 5000 ppm von jedem Additiv. Beispiele 5 bis 7 enthielten 2000 ppm Talkum und 5000 ppm des zweiten Additivs, d. h. Siliciumdioxid für Beispiele 5 und 6 und Silikalit-1 für Beispiel 7. Beispiele 8 und 9 enthielten 800 ppm Erucamid (EA) zusätzlich zu 2000 ppm Talkum und 5000 ppm Siliciumdioxid.
Das verwendete Talkum war ABT-2500 (TM) Mg&sub3;(Si&sub2;O&sub5;)·[OH]&sub2; oder MICROBLOC (TM) Mg&sub3;(Si&sub2;O&sub5;)·[OH]&sub2;, erhalten von Barrets Minerals Inc., Dillon, Montana, USA.
Das verwendete Siliciumdioxid war SYLOBLOC 47 (TM) SiO&sub2;, erhalten von W. R. Grace & Co.-Conn., Davison Division.
Das verwendete Silikalit-1 war NaCaAl(Si&sub2;O&sub7;), erhalten von Mizusawa Industrial Chemicals, verkauft durch International Resources, Columbia, Maryland, USA.
Maschinenverarbeitbarkeit wurde auf einer Beutelverarbeitungsmaschine bestimmt, die mit kommerzieller Geschwindigkeit arbeitete. Die Maschinenverarbeitbarkeitsbewertung gibt eine qualitative Bewertung der Leistung während des Zuführens des Schlauchmaterials, des Siegelns des Schlauchmaterials während der Verarbeitung des Beutels, des Stapelns der Beutel und des Transports der Beutel wieder. Hinsichtlich des Zuführens des Schlauchmaterials ist es wichtig, dass die Folie die Siegelstation durchläuft, ohne dass es zu Stauen infolge von zu hoher Widerstandskraft zwischen der Folie und dem Träger (der üblicherweise rostfreier Stahl ist) oder infolge von Kleben an den Siegelbacken kommt. Beutel werden, nachdem sie durch Siegeln und Schneiden gebildet worden sind, dachziegelartig übereinander "gestapelt". Diese gestapelten Beutel müssen eine relativ gerade, ausgerichtete Beziehung beibehalten, d. h. ohne dass Beutel entlang der Länge des Stroms der dachziegelartigen Beutel aus der Ausrichtung hinaus seitwärts verschoben werden. Hinsichtlich des Transports der Beutel müssen die Beutel herausgezogen werden können, ohne die gerade lineare Beziehung der dachziegelartigen Beutel zu stören. Falls der Reibungskoeffizient zwischen den Beuteln zu hoch ist, führt das Entfernen von einem oder mehreren Beuteln zu Störungen der geraden linearen Beziehung der Straße von dachziegelartigen Beuteln. Für jedes dieser drei Kriterien wurde eine qualitative Bewertung von 1 bis 5 bewertet, wobei 1 schlechte Leistung wiedergibt und 5 hervorragende Leistung wiedergibt. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, ist die Maschinenverarbeitbarkeitsbewertung die Summe dieser drei Bewertungen für die Leistung der Folie in dem jeweiligen Beispiel.
Der Reibungskoeffizient (COF) wurde gemäß ASTM D 1894 bestimmt, auf die hier vollständig Bezug genommen wird.
Die oben in Tabelle 2 bereitgestellten Daten zeigen, dass erfindungsgemäße Folien, d. h. die Folien der Beispiele 5 bis 9, eine höhere Maschinenverarbeitbarkeitsbewertung zeigen als die Folien der Vergleichsbeispiele 1 bis 4.
Tabelle 2 liefert somit den Beweis, dass erfindungsgemäße Folien verbesserte Leistung im Bereich der Maschinenverarbeitbarkeit liefern, was vermutlich mit der Kombination von Gleit- und Antiblockiercharakteristika zusammenhängt, die von der Kombination von lamellenförmigen und kugelförmigen Teilchen abgeleitet ist, die in der Außenseitenfolienschicht vorhanden sind. Die Vergleichsfolien der Beispiele 1 bis 4 waren im Wesentlichen identisch, außer dass sie in Bezug auf die Anwesenheit von anorganischen Teilchen in der Außenschicht und auf der Außenoberfläche der Folie (a) keine Teilchen, (b) nur kugelförmige Teilchen oder (c) nur lamellenförmige Teilchen aufwiesen.
Die in Tabelle 2 beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass ohne losen Staub auf der Außenseitenoberfläche der Folie die Kombination von kugelförmigen und lamellenförmigen Teilchen in der Außenschicht und auf der Außenoberfläche der Folie die Folie mit Gleit- und Antiblockingeigenschaften ausstatteten, die gegenüber dem Zustand ohne Teilchen in der Außenschicht und auf der Außenoberfläche; der Anwesenheit von kugelförmigen Teilchen auf der Außenoberfläche ohne lamellenförmigen Teilchen; sowie der Anwesenheit von lamellenförmigen Teilchen auf der Außenoberfläche ohne kugelförmige Teilchen verbessert waren.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass Modifikationen und Variationen verwendet werden können, ohne von den Prinzipien und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie Fachleute leicht verstehen werden. Demzufolge können diese Modifikationen innerhalb des Umfangs der Folgenden Ansprüche durchgeführt werden.

Claims

1. Folie, die eine Zusammensetzung umfasst, die

(A) anorganische, im Wesentlichen kugelförmige Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 30 um;

(B) anorganische, im Wesentlichen lamellenförmige Teilchen mit einem durchschnittlichen Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 40 : 1 und einer Hauptabmessung von 0,1 bis 15 um, und

(C) Gleitverbesserungsmittel umfasst, das mindestens ein Fettsäureamid, ein oxidiertes Polyethylen, einen Fettsäureester oder einen Fettsäurealkohol umfasst,

wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel in einer äußeren Folienschicht und auf einer Außenoberfläche der Folie vorhanden sind.

2. Folie nach Anspruch 1, bei der die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen eine Härte von 1 bis 7 auf einer Mohs-Härteskala haben.

3. Folie nach Anspruch 2, bei der die Härte der im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen 1 bis 3 auf der Mohs-Härteskala beträgt.

4. Folie nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das Gleitverbesserungsmittel in der äußeren Folienschicht in einer Menge von 50 bis 10000 ppm, bezogen auf das Gewicht der äußeren Schicht, vorhanden ist und mindestens eines von Erucamid, Oleamid, Stearamid, Behenamid, oxidiertem Polyethylenwachs, Glycerinmonostearat und Metallstearat umfasst.

5. Folie nach Anspruch 4, bei der das Gleitverbesserungsmittel Erucamid ist.

6. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zusammensetzung ferner einen Bedruckbarkeitsverbesserer enthält, der polares Polymer umfasst.

7. Folie nach Anspruch 6, bei der der Bedruckbarkeitsverbesserer in der äußeren Folienschicht in einer Menge von 1 bis 25% vorhanden ist, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, und das polare Polymer des Bedruckbarkeitsverbesserers mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Ester/Maleinsäureanhydrid-Terpolymer, Ethylen/Ester/Glycidylmethacrylat-Terpolymer und Ethylen/Acrylsäure-Copolymer umfasst.

8. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen in der äußeren Schicht der Folie in einer Konzentration von 500 bis 50000 ppm, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, vorhanden sind, und die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen in der äußeren Schicht der Folie in einer Konzentration von 500 bis 50000 ppm, bezogen auf das Gewicht der äußeren Folienschicht, vorhanden sind.

9. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen Siliciumdioxid oder Silikat umfassen und die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen Silikat umfassen.

10. Folie nach Anspruch 9, bei der die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen mindestens ein Mitglied ausgewählt aus natürlichem Siliciumdioxid, synthetischem Siliciumdioxid und Silikat umfassen, und die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Magnesiumsilikat und hydratisiertem Aluminiumsilikat umfassen.

11. Folie nach Anspruch 10, bei dem die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Diatomeenerde, pyrogenem synthetischen Siliciumdioxid, gefälltem synthetischen Siliciumdioxid, geliertem synthetischen Siliciumdioxid, Natriumcalciumsilikat und Natriumcalciumaluminiumsilikat umfassen und die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen Talk 6 der Kaolin umfassen.

12. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Mehrschichtfolie ist, die zwei äußere Schichten umfasst, wobei die Zusammensetzung in mindestens einer der äußeren Schichten vorhanden ist.

13. Folie nach Anspruch 12, bei der die Mehrschichtfolie eine Sauerstoffbarriereschicht umfasst, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Polyvinylidenchlorid, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyamid und Polyester umfasst.

14. Folie nach Anspruch 13, bei der die Mehrschichtfolie umfasst:

eine äußere erste Schicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α-Olefin-Copolymer und Polyamid umfasst,

eine innere zweite Schicht, die eine Sauerstoffbarriereschicht ist, wobei die zweite Schicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Polyvinylidenchlorid, Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyamid und Polyester umfasst, und eine äußere dritte Schicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α- Olefin-Copolymer und Polyamid umfasst.

15. Folie nach Anspruch 14, die ferner eine vierte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht umfasst, wobei die vierte Schicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/α-Olefin-Copolymer und Polyamid umfasst.

16. Folie nach Anspruch 15, bei der die erste Schicht und die vierte Schicht jeweils vernetztes Polymer umfassen und die zweite Schicht und die dritte Schicht kein vernetztes Polymer umfassen.

17. Folie nach Anspruch 15, bei der die Mehrschichtfolie ferner umfasst:

eine fünfte Schicht, die eine erste Verbindungsschicht ist, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst, und eine sechste Schicht, die eine zweite Verbindungsschicht ist, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst,

wobei die fünfte Schicht zwischen der vierten Schicht und der zweiten Schicht liegt, die sechste Schicht zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht liegt und alle Schichten der Mehrschichtfolie vernetztes Polymer umfassen.

18. Folie nach Anspruch 14, die ferner eine innere vierte Schicht umfasst, die eine Verbindungsschicht ist, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst.

19. Folie nach Anspruch 18, bei der sich die vierte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht befindet, und die Folie eine innere fünfte Schicht umfasst, die eine zweite Verbindungsschicht zwischen der zweiten und der dritten Schicht ist, wobei die fünfte Schicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus Ethylen/Carbonsäure-Copolymer, Ethylen/Ester-Copolymer und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst.

20. Folie nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei der die Mehrschichtfolie sowohl in Bezug auf Schichtdicke als auch in Bezug auf chemische Schichtzusammensetzung im Wesentlichen symmetrisch ist.

21. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine gesamte freie Schrumpfung bei 85ºC (185ºF) von 10 bis 100% hat.

22. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die biaxial orientiert und wärmeschrumpfbar ist und vernetztes Polymer umfasst.

23. Folienschlauch, der eine Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, die im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel auf der Außenseitenoberfläche der Folie vorhanden sind.

24. Folienschlauch nach Anspruch 23, bei dem die Innenseitenfolie des Schlauchs Staub aufweist und die Außenseitenoberfläche der Folie im Wesentlichen staubfrei ist.

25. Bauteil oder Umhüllung, der bzw. die eine Folie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 oder einen Folienschlauch gemäß Anspruch 22 oder 23 umfasst, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen, im Wesentlichen lamellenförmigen Teilchen und das Gleitverbesserungsmittel auf der Außenseitenoberfläche der Folie vorhanden sind.

26. Zusammensetzung, umfassend:

(A) thermoplastisches Polymer;

(B) anorganische, im Wesentlichen kugelförmige Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 30 um;

(C) anorganische, im Wesentlichen lamellenförmige Teilchen mit einem durchschnittlichen Aspektverhältnis von 5 : 1 bis 40 : 1 und einer Hauptabmessung von 0,1 bis 15 um, und

(D) Gleitverbesserungsmittel, das mindestens ein Fettsäureamid, ein oxidiertes Polyethylen, einen Fettsäureester oder Fettsäurealkohol umfasst.

27. Zusammensetzung nach Anspruch 26, bei dem das Polymer Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst.

28. Zusammensetzung nach Anspruch 26 oder 27, bei dem das Polymer in einer Menge von 70 bis 99,9 Gew.-% vorhanden ist und die anorganischen Teilchen in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% vorhanden sind, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.