DE2308387A1

DE2308387A1 - Mehrschichtige waermeschrumpfbare folien

Info

Publication number: DE2308387A1
Application number: DE19732308387
Authority: DE
Inventors: Jun James Otto Funderburk; Stephen James Vicik
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-02-21
Publication date: 1973-08-30
Also published as: AU469780B2; BE795750A; CA973792A; FR2173119B1; NL164306B; CH570432A5; NL7302428A; GB1392666A; IT979337B; JPS5127476B2; AU5247173A; AR193578A1; US3900635A; JPS4897982A; SE402237B; FR2173119A1; NL164306C; BR7301264D0

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Folie, die sich für die Herstellung von Verpackungsbeuteln für Geflügel eignet.

Das Verfahren, das zur Zeit in Großbetrieben angewandt wird, um tiefgefrorenes Geflügel zu verpacken, erfordert Verpackungsmaterialien mit besonderen Eigenschaften, wie die nachstehende Übersicht über die typischen Arbeitsgänge beim Verpacken von tiefgefrorenen Puten zeigt. Die folgenden Arbeitsgänge sind durchzuführen:

1) Ein Puter wird in einen Beutel, der aus einer PoIyolefinfolie besteht, fallengelassen.

2) Der Hals des Beutels wird dann festgeklammert.

3) In diesem Augenblick und später während der Handhabung kann der Puter transportiert werden, während sein gesamtes Gewicht ausschließlich vom Hals des Beutels getragen wird.

4) Der Puter und der Beutel werden für eine Zeit bis zu etwa 7 Sekunden einer Temperatur von 90 bis 95⁰C ausgesetzt, um den Beutel eng um den Puter zu schrumpfen.

5) Der Puter wird dann schnell eingefroren und im Ver-

el bei Temperatu

309835/0967

packun^abeutel bei Temperaturen bis hinab zu -40⁰C

gelagert.

.6) Während des Transports des tiefgefrorenen Puters im Beutel ist ständiges Scheuern und ständiges Stoßen eines verpackten Vogels gegen einen anderen wahrscheinlich.

Die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge erfordern ein Verpackungsmaterial mit folgenden Eigenschaften:

1) Ausreichende Zugfestigkeit, um das Gewicht des Puters

zu tragen. (Eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung

ο von wenigstens etwa 350 kg/cm , bestimmt nach der

Prüfmethode ASTM D-882-67, ist für diesen Zweck erforderlich; im allgemeinen erfüllen biorientierte Kunststoffolien ohne weiteres diese Voraussetzung.)

2) Ausreichende Schrumpfung, d.h. Flächenverkleinerung der Folie, bei 90 bis 95⁰C, damit die Folie sich der unregelmäßigen Form des Vogels anpasst. Diese Eigenschaft setzt eine lineare Größenverminderung von wenigstens etwa 25°/> in der Richtung quer zur Maschinenrichtung der Folie voraus. (Diese Eigenschaft wird nach der Prüfmethode ASTM D-2732-68T bestimmt.)

3) Bei 90 bis 95⁰C muß die Schrumpfkraft genügend groß sein, um die Flügel des Vogels eng in den Körper zu ziehen, und die restliche Schrumpfkraft muß ausreichen, um die Hülle eng anliegend um den Vogel zu halten. Beispielsweise gilt eine Scbrumpfkraft von wenigstens etwa 100 g/25,4 mm-25,4 M in Querrichtung bei 90⁰C als notwendig. (Die Schrumpfkraft ist die Kraft, die erforderlich ist, um zu verhindern, daß die Folie bei der genannten Temperatur schrumpft.)

4) Die Folie muß eine solche Siegelfestigkeit haben, daß nach der Verarbeitung zu einem Beutel durch übliches Heißsiegeln kein Siegel sich während des Schrumpfens bei 90 bis 95⁰C löst.

309835/0967

5) Die Folie muß bei tiefen Temperaturen genügend Schlag- und Stoßfestigkeit und Abriebfestigkeit haben, um den Vogel während des Gefrierens, der Lagerung, des Versandes und der Handhabung zu schützen.

Außer den vorstehend aufgezählten Erfordernissen muß die Folie maßhaltig sein, und ihre Oberflächen dürfen nicht klebrig sein. Sie muß aus einem Grundharz hergestellt werden,**«···»- das gute Verarbeitbarkeit (d.h. die Dicke des Grundharzes muß sich gut einstellen lassen) und hohen Produktionswirkungsgrad (d.h. geringen Ausschuß oder einen geringen Anteil an nicht den Spezifikationen entsprechender Folie) bei annehmbaren Verarbeitungsgeschwindigkeiten hat.

Drei Polyolefine wurden bisher für die Verpackung von tiefgefrorenem Geflügel verwendet oder vorgeschlagen. Das erste hiervon ist biorientiertes Polyäthylen von niedriger Dichte. Folien aus Polyäthylen von niedriger Dichte haben jedoch als Produkt und verfahrensmäßig Nachteile. Es ist schwierig, eine genügende Schrumpfung der Folie bei 90 bis 95 C zu erzielen, um die vorstehend genannten Voraussetzungen zu erfüllen, insbesondere bei kleinen Beuteln. Ferner hat Polyäthylen von niedriger Dichte eine so geringe Schmelzfestigkeit, daß die Beanspruchungen, denen der Schlauch bei der Verstreckung während des üblichen Biorientierungsprozesses unterworfen wird, häufig so hoch sind, daß die Blase reißt, so daß sich schlechte Betriebsleistungen ergeben und die bei 90 bis 95°C erzielbare maximale Schrumpfung begrenzt wird.

Die zweite Polyolefinfolie besteht aus bestrahltem Polyäthylen niedriger Dichte, das biaxial orientiert werden kann, wobei eine Folie erhalten wird, die sowohl in der Schrumpfbarkeit bei 90 bis 95°C als auch in der Schmelzfestigkeit erheblich verbessert ist. Die Bestrahlung beeinträchtigt jedoch die Heißsiegelfestigkeit. Dies ist auf eine Verminderung der thermoplastischen Natur des

309835/0967

Polyäthylens als Folge der durch die Bestrahlung ausgelösten Vernetzung der Polymerketten zurückzuführen·

Eine dritte Polyolefinfolie, die (in der USA-Patentschrift 3 365 520) für die Herstellung von Verpackungs"beuteln für Geflügel vorgeschlagen wurde, ist eine biorientierte Folie aus einem Gemisch eines Ionomeren und eines Äthylenhomopolymerisats oder -copolymerisate. Diese Folien haben außergewöhnliche Schrumpfung und Schrumpfkraft bei 90 bis 95°C und ausgezeichnete Schmelzfestigkeit, wodurch sich gute Verarbeitungseigenschaften während der biaxialen Orientierung ergeben. Während sich jedoch diese Folien mit üblichen Heißsiegelapparaturen, die mit einer Heißsiegelschiene versehen sind, heißsiegeln lassen, haben die Heißsiegelnähte überraschenderweise bei 90 bis 95°C, der üblicherweise für Verpackungsbeutel für Geflügel angewandten Schrumpftemperatur, geringe Festigkeit.

Durch die Erfindung wird eine schrumpfbare Folie verfügbar, die die vorstehend genannten Nachteile der bisher für die Herstellung von Verpackungsbeuteln für tiefgefrorenes Geflügel vorgeschlagenen Polyolefinfolien nicht aufweisen. Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine schrumpfbare Folie, die sich für die Herstellung von Verpackungsbeuteln für tiefgefrorenes Geflügel, insbesondere tiefgefrorene Puter, eignet.

Die Folie gemäß der Erfindung ist eine mehrschichtige schrumpfbare Folie, die hohe Schrumpfung und hohe Schrumpfkraft aufweist und gleichzeitig bei den für die Schrumpfung angewandten Temperaturen gute Heißsiegelfestigkeit "behält.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben. Fig.1 und Fig.2 zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Prüfrahmens, der für die Bewertung der Siegelfestigkeit von heißgesiegelten Kunststoffbeuteln geeignet ist.

309835/0967

Die mehrschichtige schrumpfbare Folie gemäß der Erfindung, die sich für die Herstellung von Verpackungsbeuteln für tiefgefrorenes Geflügel eignet, besteht aus einer biaxial orientierten ersten Schicht, die aus einem Äthylenpolymerisat mit einem Schmelzindex von weniger als etwa 2,3 besteht, und einer biaxial orientierten zweiten Schicht, die aus einem Gemisch eines Ionomeren und eines Äthylenpolymerisats besteht. Die erste Schicht verleiht der Folie Heißsiegelbarkeit, während durch die zweite Folie der Schrumpfungsgrad und die Schrumpfkraft erreicht werden, die für den speziellen Zweck der Verpackung von tiefgefrorenem Geflügel erforderlich sind. Wenn die Folie gemäß der Erfindung zu einem Beutel heißgesiegelt wird, ist die erste Schicht die Innenschicht oder Siegelschicht des Beutels. Die erste Schicht der Folie gemäß der Erfindung besteht aus einem Äthylenpolymerisat. Geeignet hierfür ist ein Äthylenhomopolymerisat von Folienqualität, das eine Dichte (gemäß ASTM D-1505) von nicht mehr als etwa 0,93 hat (d.h. Polyäthylen niedriger Dichte), oder ein Äthylencopolymerisat, das als Comonomeres ein anderes olefinisch ungesättigtes Monomeres, z.B. Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Alkylacrylat, z.B. C..-C.-Alkylacrylat, oder ein Alkylmethacrylat, z.B. C.-C,-Alkylmethacrylat, enthält. Das Äthylenpolymerisat der ersten Schicht hat einen Schmelzindex von weniger als etwa 2,3. (Der Schmelzindex wird gemäß ASTM D-1238, Methode A, Zustand E, bestimmt.) Der Gomonomergehalt des Äthylencopolymerisats kann bis etwa 20 Gew.-$> des Polymerisatgewichts betragen und ist vorzugsweise nicht höher als etwa 5 Gew.-^O.

Die zweite Schicht der Folie gemäß der Erfindung ist ein Gemisch eines Ionomeren und eines Äthylenpolymerisats. Das letztere ist entweder ein Äthylenhomopolymerisat mit einer Dichte (gemäß ASTM D-1505) von nicht mehr als etwa 0,93 (d.h. Polyäthylen von niedriger Dichte) oder ein

309835/0967

Copolymerisat von Äthylen mit einem olefinisch ungesättigten Monomeren, z.B. einem der oben genannten Monomeren. Der Schmelzindex dieses Äthylenpolymerisats liegt vorzugsweise unter etwa 10, kann jedoch auch höher sein. Ionomere sind (wie aus der Technik, z.B. aus der USA-Patentschrift 3 365 520, bekannt) Copolymerisate von Äthylen mit einer olefinisch ungesättigten organischen Säure, z.B. Acrylsäure oder Methacrylsäure, die etwa 0,5 bis 50 MoI,-^ des gesamten Polymermaterials ausmacht und ganz oder teilweise unter Bildung eines Salzes neutralisiert ist. Die Kationen dieser Salze sind gewöhnlich Alkalimetalle, Zink o.dgl.. Im allgemeinen beträgt der Gehalt des Ionomeren in der zweiten Schicht etwa 1 bis 60 Gew.-$ dieser zweiten Schicht. Bevorzugt wird ein Gehalt an Ionomerem in der zweiten Schicht im Bereich von etwa 5 bis 40 Gew.-^, wobei ein Gehalt von etwa 10 bis 30 Gew.-^ besonders bevorzugt wird.

Die Folie gemäß der Erfindung kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise können die beiden Schichten der Folie gemeinsam als primärer Schlauch oder primäre Blase stranggepresst und auf eine Temperatur unter dem Erweichungspunkt aller Materialien gekühlt und anschließend nach einem Doppelblasenprozess, z.B. nach dem in der USA-Patentschrift 3 555 604- beschriebenen Verfahren, biaxial orientiert werden.

Jede Schicht kann etwa 20 bis 80% der Gesamtdicke der Folie ausmachen. Im allgemeinen liegt die Gesamtdicke der Folie zwischen etwa 38 und 76 a. Übliche Zusatzstoffe, z.B. Gleitmittel, Mittel, die unerwünschtes Kleben oder Backen verhindern, und Pigmente, können der Folie in üblichen Mengen zugesetzt werden.

Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen wurden die folgenden Polymerisate verwendet:

309835/0967

	Homopolymerisat	Schmelz- index dg/Min.	Dichte g/cm	Beschreibung der Ionomeren	Zusammensetzung	Gewichts prozent Gomonomeres	10	-	28
	EA	0,1	0,917	Bezeich- Schmelz- nung index dg/Min.		—	18,5	3,4
Tabelle	Homopolymerisat	0,1			1.5	3,5	6
3 I	ti	0,2	0,96	-	-
	VA	0,5	0,9165	-
Beschreibung der Äthylenxjolymerisate	Homopolymerisat	0,8		3,5
Bezeich- Homopolymerisat nung oder Copolymerisat*	ti	1,1	0,929	-
A	tt	1,3	0,9185	-
B	VA	2,3	0,9225	-
G	Homopolymerisat	3,0
D	EA	3,5	0,9175
E	AA	6,5
F	Homopolymerisat	7,0
G	VA	10,0	0,919
H	EA	20,0
I	AA	0,28
J	Äthylacrylat	4,0
K	Vinylacetat
L	Acrylsäure
M
II	Tabelle II
O
P
*EA =
VA =
AA =

1,2 Copolymerisat von Äthylen (E^ mit 15 Gew.-% Methacrylsäure (MA); der MA in das Natriumsalz umgewan delt.

1,5 Copolymerisat von Äthylen mit 12 Methacrylsäure; 24$ der MA in das Zinksalz umgewandelt.

0,8 Copolymerisat von Äthylen mit

15 Gew.-^ Methacrylsäure; 57,5$ der MA in das Katriumsalz umgewandelt.

309835/0967

Tabelle II (Forts.)

Bezeich- Schmelzindex Zusammensetzung

nung dg/Min.

D 2,8 Copolymerisat von Äthylen mit

15 Gew.-% Methacrylsäure; 29$ der MA in das Natriumsalz umgewandelt.

E 4,4 Copolymerisat von Äthylen mit

9 Gew.-% Methacrylsäure; 12,4# der MA in das Zinksalz umgewandelt.

Heißgesiegelte Beutel können aus Schlauchfolien durch Heißsiegeln eines Endes des Schlauchs hergestellt werden. Die Güte solcher durch Heißsiegeln aus biaxial orientierten Folien hergestellten Beutel kann durch einen Heißsiegelfestigkeitstest bewertet werden, der so angelegt ist, daß die Verwendung für die Verpackung von Geflügel simuliert wird. Der Test wird als "Siegelfestigkeitstest mit verhinderter Schrumpfung" bezeichnet. Bei dieser Prüfung wird ein Metallrahmen verwendet, der aus 4,8 bis 6,4 mm-Draht hergestellt ist. Der Rahmen hat die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Form und die in Tabelle III genannten Größen. Wie die Werte in Tabelle II zeigen, hängen die Abmessungen des für einen bestimmten Test verwendeten Prüfrahmens von der Breite des zu prüfenden Beutels ab. Bei der Durchführung des Tests wird der Prüfrahmen in den zu prüfenden Beutel geschoben, der dann 50 Sekunden oder bis zur Lösung der Heißsiegelnaht in Wasser, das eine Temperatur von 95 + O,5⁰C hat, getaucht wird. Das Verhalten des Beutels bei diesem Test wird durch die Zeit bis zur Lösung der Heißsiegelnaht oder (wenn die Naht sich nicht löst) mit "20+ Sekunden" angegeben.

309835/0967

Ue III

Abme	srunden	für	Rahmen	, die beim 1 Schrumpfun»*	Heißcienelfestickeitstest verwendet werden.	in ram	E F	mit verhinderter·
				Abmeb'sun	fC en
Beutel breite	A		B	C	D	G Ro

203 146 61,9 130,2 152,4 35 184 123,8 57,2 60°

216 152,4 63,5 127 152,4 36,5 ' 199 127 " 60°

229 168,3 70 127 152,4 38,1 209,6 123,8 » 70°

ω 254 184 76,2 149,2 177,8 38,1 233,4 123,8 " 70°

2 279,4 216 82,6 149,2 177,8 44,5 260,4 123,8 » 70°

2 305 238 85,7 152,4 177,8 47,6 285,8 123,8 " 70°

Ot 330,2 259 95,3 152,4 174,6 49,2 311,2 127 " 70° ·

ο 355,6 286 108 174,6 203,2 50,8 336,6 120,7 " 70° ^

£ 381 298,5 117,5 174,6 203 54 362 123,8 " 70°

■**» 406 317,5 123,8 177,8 197 54 387,4 127 " 60°

457 356 133,4 228,6 200 57,2 438 123,8 » 60°

"¹⁰" 2309387

Versuche, heißgesiegelte Beutel, die sich für die Verpackung von tiefgefrorenem Geflügel eignen, durch Heißsiegeln von biaxial orientierten Folien von Gemischen von Ionomeren und Äthylenpolymerisaten mit üblichen Backengeräten herzustellen, waren erfolglos, wie bei dem vorstehend beschriebenen Test festgestellt wurde. Ideal bei diesem Test wäre eine Festigkeit von 30+ Sekunden. Das Verhalten mehrerer solcher heißgesiegelter Beutel aus biaxial orientierten Folien, die aus Gemischen von Ionomeren mit Äthylenpolymerisaten bestehen, bei dieser Prüfung ist nachstehend in Tabelle IV genannt. Alle Festigkeitswerte liegen wesentlich unter dem idealen Wert von 30+ Sekunden. Fünf Beutel aus jedem Gemisch wurden bewertet.

Tabelle IV Heißsiegelnahtfestigkeit von Harzgemischen bei 95 G

Durchschnittliche Haltbarkeitsdauer der Heißsiegelnaht bei 95°C, Folie Sekunden

/^ Äthylenpolymerisat B ^ Ionomeres D

35fo Äthylenpolymerisat 0 5'-/o Ionomeres D 11

o Äthylenpolymerisat P 7

Ionomeres D

Äthylenpolymerisat D o Ionomeres E 3

Die vorstehenden Ergebnisse sind überraschend, da biaxial orientierte Folien, die aus den meisten Einzelkomponenten der in Tabelle IV genannten Gemische hergestellt worden waren, durch Heißsiegeln zu Beuteln verarbeitet werden konnten und die Heißsie^elnaht dieser Beutel eine Haltbarkeitsdauer von 30 Sekunden bei 95°C hatte, wie im vorstehenden Test beschrieben. (Das Gemisch d=s Äthylenpolymerisats P mit dem Ionorneren D ist eine Ausnahme hiervon.

309835/0967

Das Äthylepolymerisat P ist als Einzelkomponente schwierig tiaxial zu orientieren und hat, wie der Schmelzindex zeigt, kein genügend hohes Molekulargewicht, um Heißsiegelnähte mit genügender Festigkeit zu bilden.)

Um die Prüfung auf Festigkeit der Heißsie^elnaht bei verhinderter Schrumpfung richtig auszuwerten, ist zu berücksichtigen, daß die Haltbarkeitsdauer von 30+ Sekunden ausgezeichnete Eignung als Verpackungsbeutel für tiefgefrorenes Geflügel bedeutet. Wie bei der vorstehenden Beschreibung des Verpackungsvorganges bei tiefgefrorenem Geflügel festgestellt, beträgt das erforderliche Minimum der HaItbarkeitsdauer etwa 7 Sekunden. Der zusätzliche Spielraum in der Haltoarkeitsdauer (30+ gegenüber 7 Sekunden) vermindert sehr stark die Ausfallrate durch Bruch der Heißsiegelnaht während des Verpackens.

Beispiel 1

a) Das Äthylenpolymerisat D wurde mit dem lonomeren A im Gewichtsverhältnis von 90:10 gemischt. Eine Schicht des gleichen Äthylenpolymerisats D wurde mit einer Schicht der vorstehend genannten Mischung durch gemeinsames Strangpressen der jeweiligen Schmelzen durch eine Doppelringdüse von 50,8 mm Durchmesser bei einer Temperatur von 163 C zu einem Schlauch von 0,71 mm Dicke und 68,3 mm flachgelegter Breite so kombiniert, daß die Innenschicht, die 28fo der Gesamtdicke des Schlauchs ausmachte, aus dem Äthylenpolymerisat D bestand. Der Schlauch wurde dann mit einem Luftstrom gekühlt und durch ein Klemmwalzenpaar, das sich mit 122 cm/Minute drehte, flachgelegt und anschließend kontinuierlich biaxial orientiert, indem der Schlauch durch einen zylindrischen Infrarotstrahler ohne Berührung der Wände des Erhitzers geführt, auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes erhitzt und mit Druckluft auf den 3,9-fachen Durchmesser aufgeblasen wurde, während er durch ein zweites Klemmwalzenpaar, das sich mit 4,27 m/Min, drehte, in Längsrichtung 3,5-fach gereckt wurde. Der

309835/0967

erhaltene 25,4 cm-Schlauch wurde dann zu Beuteln verarbeitet, indem der Schlauch in Stücke von etwa 61 cm Länge geschnitten und ein Ende des Stücks durch Heißsiegeln verschlossen wurde. Zur Herstellung eines 40,6 cm-Schlauchs wird ein Primärschlauch mit einer flachgelegten Breite von 114,3 mn stranggepresst und ungefähr auf den 3,5-fachen Durchmesser aufgeblasen.

b) Ein Vergleichsschlauch, der ausschließlich aus dem Gemisch des Ionomeren mit dem Äthylenpolymerisat bestand, wurde ebenfalls nach dem gleichen Verfahren kontinuierlich biaxial orientiert. Die Verbesserung, die die mehrschichtigen Folien gemäß der Erfindung in der Festigkeit der Heißsiegelnaht bei 95°C, ermittelt durch den Siegelnahtfestigkeitstest mit verhindertem Schrumpfen, ohne wesentliche Verschlechterung der Zugfestigkeit, im ungehinderten Schrumpfen bei 90 C oder in der Schrumpfkraft aufwiesen, wird durch die Werte in Tabelle V veranschaulicht, in der außerdem gleiche Werte für die in den Beispielen 2 bis 4 beschriebenen Folien genannt sind.

In Tabelle V sind ferner die Beutelbreiten und die Heißsiegeltemperaturen genannt, die zum Verschließen eines Endes der Schlauchfolien zur Bildung der Beutel angewandt wurden. Die Beutellänge in jedem Beispiel betrug etwa 61 cm. Falls nicht anders angegeben, wurde in jedem Fall ein übliches einseitiges, mit Heizstab arbeitendes Heiß-

P siegelgerät unter Anwendung eines Drucks von 2,8 kg/cm zum Heißsiegeln der Folie verwendet. Die Heißsiegelzeit betrug 0,5 Sekunde. Die Gesamtdicke der Folien in jedem Fall betrug etwa 57,2 n.„ Die in der Tabelle genannten Werte für ungehindertes Schrumpfen und Zugfestigkeit sind Durchschnittswerte für jeweils sechs Prüfungen. Die für die Schrumpfkraft genannten Werte sind Durchschnittswerte von je vier Tests. Fünf Tests wurden mit jeder Folie bei der Prüfung der Siegelnahtfestigkeit mit verhindertem Schrumpfen durchgeführt. Die Ergebnisse aller fünf Tests sind genannt.

309835/0967

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß der Ionomerengebalt in der Vergleichsprobe (b) und in der Außenschicht der Folie gemäß der Erfindung (a) 30 Gew.-fi betrug und die Innenschicht 5O;i der Gesamtdicke ausmachte. Die Meßwerte, die erkennen lassen, daß die Folien ihre Eigenschaften trotz der ZufUgung .ler inneren Heißsiegelschicht behielten, sind ebenfalls in Tabelle V genannt.

Beispiel 3

Der Versuch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt mit dem Unterschied, daß 1) das athylenpolymerisat D mit dem Ionomeren B im Verhältnis von 70:30 gemischt wurde und 2) die Innenschicht aus dem Äthylenpolymerisat G bestand und 14;o der Gesamtdicke der Folie ausmachte. Vergleichende Werte für diese zweischichtige Folie (a) und eine einschichtige Folie (b), die aus dem gleichen Gemisch des Ionomeren mit dem Äthylenpolymerisat bestand, sind in Tabelle V genannt. Die zweischichtige Folie (a) ist beim Test auf Festigkeit der Heißsiegelnaht mit verhindertem Schrumpfen der einschichtigen Folie überlegen. Die zweischichtige Folie dieses Beispiels ist jedoch bei diesem Test nicht so gut wie die in Tabelle V genannten übrigen zweischichtigen Folien. Der wesentliche Unterscnied dürfte darin bestehen, daß die Innenschicht der Folie von Beispiel 3 (a) weniger als etwa 2O'/o der Gesamtdicke der Folie ausmacht.

Beispiel 4

jcr Versuch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt mit dem Unterschied, daß 1) das Äthylenpolymerisat Π mit dem Ionomeren B im Verhältnis von 5:95 gemischt wurde und 2) die aus dem Äthylenpolymerisat D beijtehenae Innenschicht 72/0 der Gesamtdicke ausmachte. Die ii^endchaften der Proben sind in Tabelle V genannt. Diese j/robe Heu sich auf Grund der extremen Klebrigkeit, die

309835/0967

auf den hohen Anteil des verwendeten Ionomeren zurückzuführen war, schwierig herstellen. Die Eigenschaften der fertigen Folie sind zwar annehmbar,jedoch wird ein so hoher Anteil des Ionomeren in der Außenschicht nicht bevorzugt.

30 9835/0967

Tabelle

co ex» co cn

	Eigenschaften der	1 Cb)	zweischichtigen Folien	2 (b)	3 (a)	3 (b)	4
Beispiel	1 (a)		2(a)
Außenschicht		10% A 90% D		30% A 70% D	30% B 70% D	30% B 70% D	95% B 5% N
Ionomeres Polyäthylen	10% A 90% D	keine	30% A 70% D	keine	EP G	keine	EP D
Innenschicht*	EP D	40,6	EP D	40,6	40,6	40,6	40,6
Beutelbreite, cm	25,4	_	40,6		14		72
Dicke der Innenschicht, •p der Gesamtdicke	28	204	50	232	177	241***	191
Heißsiegeltemperatur,⁰C	191	28/36	171	31/40	25/35	25/34	14/25
Ungehinderte Schrumpfung bei 90⁰C (LR/QR)**	28/36	28/36

ο Schrumpfkraft bei 90 C g/25,4 mm-25,4 «(LR/QR)** Zugfestigkeit (LR/QR)** kg/cm² Haltbarkeit der Siegelnaht bei verhinderter Schrumpfung, Sekunden

165/180 135/195 590/527 562/619

150/185 135/175 135/215
647/626 590/647 548/534

30+ (alle 3, 2, 2, 30+ (alle 3, 2, 2, 20, 19, fünf) 2, 2 fünf) 2, 2 7, 6, 5

120/185 70/130 534/633 464/520

2, 2, 2, 30+ 2, 3 (alle fünf)

* EP = Äthylenpolymerisat ** LR/QR = Längsrichtung/Querrichtung *** Der Heißsiegeldruck betrug 2,1 kg/cm².

Beispiele 5 bis 13

Auf die in Beispiel 1 "beschriebene Weise wurde das in Beispiel 3 beschriebene Ionomer-Polyäthylen-Gemisch mit den nachstehend genannten Materialien als Innenschicht so kombiniert, daß die Innenschicht 28^ü/o der Gesamtdicke der 57,2 u dicken Folie ausmachte:

5. Äthylenpolymerisat B

6. Äthylenpolymerisat E

7. Äthylenpolynierisat F

8. ÄthyÜHipolymerisat H

9. Äthylenpolymerisat I

10. Äthylenpolymerisat J

11. Äthylenpolymerisat K

12. Äthylenpolymerisat L

13. Athylenpolymerisat M

Diese Folien wurden mit einem einseitigen, mit Heizstab versehenen Heißsiegelgerät, das 0,5 Sekunden unter einem Druck von 2,8 kg/cm auf die Folien einwirkte, bei verschiedenen Temperaturen des Heizstabes heißgesiegelt. Die mit verhinderter Schrumpfung ermittelten Siegelnahtfestigkeiten bei Anwendung der optimalen Siegeltemperatur für jede Folie sind nachstehend in Tabelle VI genannt. Lie optimalen Siegeltemperaturen sind ebenfalls angegeben.

Beispiel 14

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß 1) das Polyäthylen und das Ionomere im Verhältnis von 70:30 gemischt wurden und 2) die Innenschicht aus dem Äthylenpolymerisat A bestand. Diese Folie wurde, wie für die Beispiele 5 bis 13 beschrieben, heißgesiegelt. Die ermittelten Prüfwerte sind in Tabelle VI genannt.

309835/0967

Beispiel 15

.Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß 1) das Polyäthylen und das Ionomere im Verhältnis von 80:20 gemischt wurden und 2) die Innenschicht aus dem Athylenpolyrnerisat G bestand. Diese Folie wurde, wie für die Beispiele 5 bis 13 beschrieben, heißgesiegelt. Die ermittelten Prüfwerte sind in Tabelle VI genannt.

Beispiel 16

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß 1) das Polyäthylen und das Ionomere im Verhältnis von 85:15 gemischt wurden und 2) die Innenschicht aus dem Äthylenpolymerisat D bestand. Diese Folie wurde heiß£esie£elt, wie für die Beispiele bis 13 beschrieben. Die ermittelten Prüfwerte sind in Tabelle VI genannt.

309835/0967

	Beutel breite, cm	Poly äthylen der Innen schicht	95°C, ermittelt	Heiß sie gel- temp.	mit verhinderter
	40,6	B	Schmelz index des Poly äthylens der Innen- schicht	204	Haltbarkeits dauer der Sie- pelhaht bei 95°C,Sek.
Tabelle VI	40,6	E	0,1	191	30+ (alle fünf)
Siegelnahtfestigkeit bei Schrumpfung	40,6	F	0,8	182	30+ (alle fünf)
Bei spiel	40,6	H	1,1	191	30+ (alle fünf)
VJl	40,6	I	2,3	191	9, 8, 8, 7, 7
6	40,6	J	3,0	163	3, 3, 3, 4, 5
7	40,6	K	3,5	177	7, 7, 5,20, 30+
8	40,6	I	6,5	163	2, 2, 2, 1, 1
9	40,6	M	7	191	9, 8, 8, 7, 15
10	25,4	A	10	232	4, 3, 3, 2, 7
11	25,4	G	0,1	191	30+ (alle fünf)
12	40,6	D	1,3	188	30+ (vier), 25
13		0,5		30+ (alle fünf)
14⁽²⁾
₁₅(3)
( Λ j 1 ο

(1) Außenschicht in Beispiel 5 bis 13

(2) Außenschicht

(3) Außenschicht

(4) Außenschicht

3O'/ö Ionoraeres B 70$ Polyäthylen D

Ionomeres A
i Polyäthylen D

Ionomeres A
Polyäthylen D

Ionomeres A Polyäthylen D

Beispiele 17 bis 20

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden vier biaxial orientierte Folien hergestellt. Die Innenschicht bestand aus dem Äthylenpolymerisat B in einer Dicke von 28%, 14>i bzw. 10> der Gesamtdicke der Folie (57,2 u)

309835/0967

Die Außenschicht bestand aus einem Gemisch von 70 Gew,-Teilen Äthylenpolymerisat D und 30 Gew.-Teilen des Ionomeren B. Diese Folien wurden heißgesiegelt, wie für die Beispiele 5 bis 13 beschrieben. Die ermittelten Prüfwerte sind in Tabelle VII genannt.

Beispiel 21

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurde eine biaxial orientierte Folie hergestellt. Die Innenschicht bestand aus dem Äthylenpolymerisat C und machte 28$ der Gesamtdicke von 57,2 u aus. Die Außenschicht bestand aus einem Gemisch des Athylenpolymerisats D und des Ionomeren B im Verhältnis von 70:30. Die Folie wurde heißgesiegelt, wie für die Beispiele 5 bis 13 beschrieben. Die ermittelten Prüfwerte sind in Tabelle VII genannt. Diese Folie zeigte zwar ausgezeichnete Eigenschaften bei der Prüfung auf Festigkeit der Heißsieeelnaht bei 95°C mit verhinderter Schrumpfung, jedoch war die prozentuale Schrumpfung in Querrichtung unannehmbar gering (15$). Der Grund hierfür lag darin, daß Polyäthylen von hoher Dichte an Stelle von Polyäthylen von niedriger Dichte in der Innenschicht (Heißsiegelschicht) verwendet wurde.

Tabelle VII

oiegelnantfestigkeit bei 95°C, ermittelt mit verhinderter Schrumpfung

	Innen	Beutelbreite	40,6 cm	Haltbarkeits
Beispiel	schicht	Heißsiegel-	Dicke	dauer der Siegel
		temp.,⁰C	der	naht bei 95⁰C,
			Innen	Sekunden
			schicht
			in yfc der
			Gesamt
	EP B		dicke	30+ (alle fünf)
17	EP E	204	80	30+ (alle fünf)
18	EP B	191	28	7, 5, 6, 9, 29
19	EP B	191	14	2 (alle fünf)
20	EP C	191	10	30+ (alle fünf)
21	204	28

309835/0967

Außenschicht 30$ Ionomeres B

70$ Äthylenpolymerisat D

Gesamtdicke der Folie 57,2 ju

!αϊ Stand der Technik (bei mehrschichtigen Folien) gibt es zahlreiche Beispiele für die Verwendung eines thermoplastischen Materials als heißsiegelfähige Schicht in Laminaten der verschiedensten Typen. Bei diesen Laminaten hat die thermoplastische Schicht nur den Zweck, die Folie heißsiegelfähig zu machen« Die thermoplastische Schicht ist daher so dünn wie möglich ausgebildet worden, um eine Verschlechterung der übrigen Eigenschaften des Laminats zu vermeiden. Die Erfindung geht insofern über den Stand der Technik hinaus, als die innere Heißsiegelschicht die gesamte biaxial orientierte Folie nicht nur heißsiegelfähig macht, sondern auch zu ihren Eigenschaften und ihrer Verarbeitbarkeit beiträgt. Beispielsweise:

1) Die Umgebungen, denen diese Heißsiegelnähte ausgesetzt werden, sind extrem und ungewöhnlich. Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten thermoplastischen Materialien werden nicht durch den Stand der Technik nahegelegt, da beim Stand der Technik (d.h. bei mehrschichtigen Folien) solche Umgeuungen nicht berücksichtigt wurden.

2) Die Innenschicht ist erfindungsgemäß nicht auf eine dünne "Haut" beschränkt, um eine Beeinträchtigung der Eigenschaften des Gesamtlaminats zu vermeiden. Die Innenschicht kann sogar den größeren Teil der Gesamtdicke der Folie ausmachen.

3) Eine "dicke" Heißsiegelschicht ist ein Verarbeitungsvorteil, weil Teilchen und Gele, die aus der einen oder anderen Strangpresse austreten können, in nur etwa der Hälfte der Folie isoliert sind. Hierdurch ist es möglich, daß die restliche Dicke die Folie beim Durchlaufen des Reckpunktes während der Bildung der sekundären 31ase trägt. Hierdurch wird der V/irkun^sgrad des

309835/0967

Prozesses gesteigert.

Die bekannten mehrschichtigen Folien haben ebenfalls heißsiegelfähige Schichten auf biaxial orientierten thermoplastischen Folien, wie in den USA-Patentschriften 3 38O 870 und 3 508 944 beschrieben. In allen diesen Fällen und im Gegensatz zur Erfindung, wo beide Schichten biaxial orientiert sind, wurde Jedoch das heißsiegelfähige Material so gewählt oder aufgebracht, daß die innere (heißsiegelfähige) Schicht nicht orientiert war. Die USA-Patentschrift 3 38O 870 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen der Heißsiegelschicht, nachdem die andere Schicht bereits biaxial orientiert worden ist. Gemäß der USA-Patentschrift 3 508 944 wird das Material für die Innenschicht so gewählt, daß es nicht bei der gleichen Temperatur wie die andere Schicht orientierbar ist, d.h. es würde bei einer niedrigeren Temperatur orientierbar, aber zu heiß sein, um bei der Orientierungstemperatur der anderen Schicht orientiert zu werden. Der Zweck der speziellen Heißsiegelschicht bei diesen beiden Patenten ist die Senkung der Heißsiegeltemperatur, um Falten- und Runzelbildung der Folie an der Heißsiegelnaht, die das Aussehen der Folie verschlechtern würde, zu verhindern.

309835/096 7

Claims

Patentansprüche

I)) Mehrschichtige, wärme schrumpf bare Folien, die sich für die Herstellung von Beuteln für tiefgefrorenes Geflügel eignen, bestehend aus

a) einer biaxial orientierten ersten Schicht, die aus einem ersten Äthylenpolymerisat mit einem Schmelzindex von weniger als etwa 2,3, nämlich einem Äthylenhomopolymerisat einer Dichte von nicht mehr als etwa 0,93 oder einem Äthylencopolymerisat besteht, und

b) einer biaxial orientierten zweiten Schicht, die aus einem Gemisch eines Ionomeren und eines zweiten Äthylenpolymerisats besteht, wobei das zweite Äthylenpolymerisat ein Äthylenhomopolymerisat einer Dichte von nicht mehr als etwa 0,93 oder ein Äthylencopolymerisat ist

und jede Schicht wenigstens etwa 20$ der Gesamtdicke der Folie ausmacht.
2) Mehrschichtige wärmeschrumpfbare Folien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Äthylenpolymerisat ein Äthylenhomopolymerisat, ein Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat, Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisat, Äthylen/ Methacrylsäure-Copolymerisat, Äthylen/Alkylacrylat-Copolymerisat oder Äthylen/Alkylmethacrylat-Copolymerisat und das zweite Äthylenpolymerisat ein Äthylenhomopolymerisat, Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat, Äthylen/Acrylsäure-Copolymer!sat, Äthylen/Methacrylsäure-Copolymerisat, Äthylen/Alkylacrylat-Copolymerisat oder A'thylen/Alkylmethacrylat-Copolymerisat ist und das zweite Äthylenpolymerisat einen Schmelzindex von weniger als etwa 10 hat.
3) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Äthylencopolymerisate Copolymerisate von Äthylen und Vinylacetat, Äthylacrylat oder

309835/096 7

Acrylsäure sind«
4) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionomere ein Gopolymerisat von Äthylen mit einem oalz der Acrylsäure oder Methacrylsäure ist.
5) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation des Salzes ein Alkalimetall oder Zink ist.
6) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ?^ation des Salzes Natrium ist.
7) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionomere etwa 1 bis 60 Gew„ —$> der zweiten Schicht ausmacht.
8) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionomere etwa 5 bis 40 Gew_e-?o der zweiten Schicht ausmacht.
9) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dq.s Ionomere etwa 10 bis 30 Gew. —$> der zweiten Schicht ausmacht.
10) Mehrschichtige Folien nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Dicke von etwa 38 bis 76 u.
11) Beutel für die Verpackung von tiefgefrorenem Geflügel, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehrschichtigen wärmeschrumpfbaren Folien nach Anspruch 1 bis 10 bestehen, die durch Heißsiegeln der Folie mit sich selbst unter Verwendung der ersten Folienschicht als innere Heißsiegelschicht zum Beutel verarbeitet worden sind.

309835/096 7

Le e rs e

ite