DE3650724T2

DE3650724T2 - Mehrschichtkunststoffilm, Verfahren zu dessen Herstellung und daraus hergestellte Verpackung

Info

Publication number: DE3650724T2
Application number: DE3650724T
Authority: DE
Inventors: Keith D. Lind; Samuel W. Tse; Almar T. Widiger
Original assignee: American National Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1985-05-16
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2006-05-08
Also published as: IE59183B1; ES554976A0; AU5684486A; US7041351B1; BR8602165A; MX165253B; EP0826492A3; JPS6223752A; DK166408B1; EP0202814A3; IE861298L; JPH0626879B2; ATE72418T1; ATE215014T1; EP0202814A2; EP0202814B1; DK231886D0; CA1341596C; DK231886A; ATE182106T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrlagige Polymerfolien, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie daraus hergestellte Packungen.
Wärmeschrumpfbare Polymerfolien haben erhebliche Anerkennung für Anwendungen wie Fleischverpackungen erhalten. Aus praktischen Gründen behandelt diese Beschreibung den Gebrauch von Folien für Fleischverpackungen, es sollte jedoch verständlich sein, daß diese Folien auch für die Verpackung anderer Produkte geeignet sind. Einige der diese Erfindung realisierenden Folien werden normalerweise als an Fleischverpackungseinrichtungen gelieferte wärmeschrumpfbare Tüten benutzt, und zwar mit einem offenen Ende, das nach Eingabe des Fleisches verschlossen und verschweißt wird. Nach Eingabe des Produkts wird normalerweise die Luft entzogen, das offene Ende der Tüte wird verschlossen, wie z. B. durch Heißverschweißen oder durch Anbringen einer Metallklemme, und schließlich wird Wärme angewendet, z. B. durch heißes Wasser oder heiße Luft, um mit dem Schrumpfen um das Fleischprodukt herum zu beginnen.
Während der darauffolgenden Bearbeitung des Fleisches kann die Tüte geöffnet und das Fleisch zum Aufschneiden in verbrauchergerechte Portionen für den Einzelhandel, z. B. für den institutionellen Gebrauch, entnommen werden.
Geeignete Schrumpftüten müssen zahlreichen sowohl vom Tütenhersteller als auch -benutzer auferlegten Anforderungen gerecht werden. Für den Tütenbenutzer ist es in erster Linie wichtig, daß die Tüte in der Lage ist, den Vorgang des Füllens, Luftleermachens, Verschweißens und Wärmeschrumpfens physikalisch unversehrt zu überstehen. Die Tüte muß auch fest genug sein, den mit der Übertragung des enthaltenen Produkts über das Verteilsystem zum nächsten Verarbeiter oder zum Verbraucher verbundenen Materialtransport zu überstehen. Die Tüte muß also das Produkt physikalisch schützen.
Es ist ebenfalls höchst wünschenswert für den Tütenbenutzer, daß die Tüte als Sperre gegen Infusionen gasförmiger Stoffe der umliegenden Umgebung dienen kann. Besonders wichtig ist es, eine wirksame Sperre gegen Sauerstoffinfusion vorzusehen, da Sauerstoff bekannterweise Lebensmittelprodukte verdirbt.
Der Tütenhersteller verlangt ein Produkt, daß konkurrenzfähig hergestellt werden kann, und dabei den Leistungsansprüchen des Verbrauchers gerecht wird. Deshalb sollte das Material/ die Materialien, aus denen Folien und Tüten gemacht werden, relativ preisgünstig zu kaufen sein, sollten leicht extrudierbar und orientierungsfähig sein, mit ausreichend Spielraum bei den Verfahrensparametern, um eine effiziente Folienproduktion zu ermöglichen. Das Verfahren sollte auch erweiterte Produktionsvorgänge zulassen.
Die Orientierung sollte bei einer Temperatur stattfinden, die der Hersteller wirtschaftlich erreichen kann, und die den Gebrauch wirtschaftlicher Schrumpfverfahren durch den Tütenbenutzer vorsieht. Für die Fertigung und den Gebrauch der Folie muß sie fest genug sein, um den verschiedenen Hochtemperaturvorgängen, denen sie ausgesetzt wird, wozu auch das Heißverschweißen sowie in manchen Fällen das Schrumpfen gehört, zu widerstehen. Deshalb ist ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen, nachstehend als Hitzebeständigkeit bezeichnet, ein wichtiger Faktor. Herkömmliche Schrumpftüten wurden generell aus Ethylenvinylazetat-Copolymeren (EVA) hergestellt. In manchen Fällen enthalten die Tüten eine als Sauerstoffsperre dienende Vinylidenchlorid-/- Vinylchlorid-Copolymerschicht (VDC-VC). Das Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH) ist ebenfalls als Sauerstoffsperrmaterial bekannt.
Trotz der Verfügbarkeit verschiedener Schrumpffolien und der Vorteile von Schrumpfverpackungen ist das Schrumpfverpacken nicht ohne Probleme, von denen viele den Beschränkungen der Folie zuzurechnen sind. Wie man es wohl erkennen wird, setzen die Foliendehnungs - und danach Schrumpfvorgänge aufgrund der Art der Verläufe die Folie recht schwierigen Bedingungen aus.
Es ist besonders wichtig zu erkennen, daß die Folie unter Betriebsbedingungen aufgrund der hohen Temperaturen, denen sie bei den Orientierungs- und Schrumpfverfahren ausgesetzt ist, besonders schadensanfällig ist. Die Folie muß ohne Verformung oder Trennung der verschiedenen Lagen, die normalerweise bei Folien dieser Art entstehen, orientierungsfähig sein. Die Folie muß fest genug sein, bei der Orientierungstemperatur den Dehnungsbeanspruchungen ohne Entstehung von Löchern, Rissen oder unregelmäßigen Dehnzonen zu widerstehen.
Im Falle schlauchförmig gereckter Folien, muß die Folie in der Lage sein, die Dehnblase während des Orientierungsverfahrens auszuhalten. Schließlich sollte jede einzelne Folienlage ohne Bruch, Trennung oder Lochenstehung in der Lage orientierungsfähig sein.
Beim Gebrauch für Verpackungen muß die Folie für kommerzielle Verwertbarkeit beim Schrumpfverfahren schnell genug auf Hitze reagieren und darf trotzdem nicht ein derartiges Niveau an Schrumpfenergie aufweisen, daß die Folie während des Schrumpfens durch ihre eigenen internen Kräfte auseinandergerissen oder aufblättern würde. Außerdem werden mit dem Schrumpfen verbundene Probleme erhöht, wenn das enthaltene Produkt, wie etwa ein Stück Fleisch, Vorsprünge wie Knochen, und/ oder größere Aushöhlungen in seiner Oberfläche enthält.
Insbesondere im Fall von Aushöhlungen im Produkt, wie etwa um das Innere des Rippenabschnitts in einem Stück Fleisch, beansprucht die Neuverteilung eines Folienbereichs neben der Aushöhlung zusätzlich die Fähigkeit der Folie, sich beim Schrumpfverfahren dem Produkt anzupassen und dabei den Folienzusammenhang beizubehalten.
Ein anderer Bereich, in dem Folienverpackungen bekannterweise schadensempfindlich sind, ist jeder Bereich, in dem Teile der Folie zusammen mit einem Heißsiegel verschweißt werden. Wenn das Heißsiegel gebildet wird, werden mindestens Teile der Folie bis auf die Temperatur erhitzt, bei der sie weich genug sind, um zu fließen und um verschmolzen zu werden, wenn sie gleichzeitig Druck ausgesetzt werden. Es ist wünschenswert, Heißsiegel in einer Folie über einen Temperatur- und Druckbereich hinweg formen zu können, so daß handelsübliche Verfahren innerhalb der normalen Betriebsparameter variieren können. Egal um welchen annehmbaren Bereich der Bedingungen für die Heißsiegelbildung es sich handelt, ist es entscheidend, daß die Siegel die geeignete Festigkeit haben, um die Packung geschlossen zu halten und um Eindringen oder Auslaufen der Verpackung zu vermeiden, bis sie absichtlich geöffnet wird. Deshalb gehört die Festigkeit der Heißsiegel ebenso so den wichtigen Maßeinheiten zur Bewertung der Folien, die bei Anwendungen benutzt werden, bei denen Heißsiegel gebildet werden.
Der gemeinsame Nenner all dieser Situationen ist, daß die Folie auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, bei der sie aufgeweicht werden kann, und daß ein Arbeitsgang durchgeführt wird, normalerweise durch Verformung wie Dehnen, Schrumpfen und Aufweichen und Verschmelzen, um ein Heißsiegel zu bilden. Obwohl die Folie verformbar genug sein muß, um eine gewünschte Funktion zu erfüllen, muß sie genug Hitzebeständigkeit haben, um nicht so weich zu werden, daß sie unkontrollierbar zerfließt und unerwünschte Formen annimmt, wie beim Zerschmelzen, und Löcher u. ä. entstehen läßt.
Es ist allgemein bekannt, daß die Vernetzung von Polymerfolien ihre Zähigkeit und Hitzebeständigkeit verbessert. Als Verfahren ist die Vernetzung einer Lage einer mehrlagigen, ein VDC-VC-Copolymer enthaltenen Folie bekannt. Diese Vernetzung einer einzelnen Lage einer mehrlagigen Folie besteht aus einer Vielzahl von Schritten. Z. B. wird erstens die zu vernetzende Lage gebildet. Zweitens wird die gebildete Lage vernetzt. Drittens werden zusätzliche Lagen zu der vernetzten Lage hinzugefügt, wie beim Extrusionsbeschichten, um eine mehrlagige Folie zu bilden. Schließlich wird die mehrlagige Folie auf die Orientierungstemperatur erhitzt und gereckt. Obwohl dieses Verfahren eine brauchbare Folie ergeben kann, wäre es wünschenswert, ein Verfahren zu erfinden, das weniger kompliziert wäre, weniger Schritte benötigte, eventuell das Zwischenschichthaftvermögen verbesserte und eventuell wirtschaftlicher wäre.
Wie beim bekannten Verfahren beschrieben, sieht man, daß nur eine der Lagen vernetzt ist. Eine typische Folie hat zwei äußere EVA-Lagen und eine innere Lage, zwischen den beiden EVA-Lagen, aus VDC-VC-Copolymer. Eine der EVA-Lagen ist vernetzt und die andere nicht. Da eine Vielzahl von Verarbeitungsschritten notwendig ist, um eine Folie nach dem oben wiederholten, bekannten Verfahren zu bilden, sieht man, daß durch ein anderes Verfahren Ersparnisse bei der Verarbeitung erzielt werden könnten, insbesondere wenn die Anzahl der Verarbeitungsschritte reduziert werden kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Folienstrukturen zum Verpackungsgebrauch, besonders zum Gebrauch bei polymerischen Packungen, z. B. Tüten, anzugeben; sowie ein verbessertes Verfahren, um solche Folienstrukturen und Packungen herzustellen. Die Erfindung bemüht sich, Folien herzustellen, die verbesserte Eigenschaften für den Verpackungsgebrauch haben, und sie durch Verfahren herzustellen, die konkurrenzfähig und wirtschaftlich sind im Vergleich zu vorher verfügbaren Verfahren.
Erfindungsgemäße Folien werden von einer mehrlagigen Polymerfolie mit äußeren und inneren Lagen, deren Zusammensetzungen größere EVA-Anteile besitzen, vertreten. Es gibt auch zwei Übergangsschichten, deren Zusammensetzungen größere LLDPE-Anteile besitzen, wie es nachstehend noch beschrieben wird. Eine Sperrschicht aus Vinylidenchlorid-Copolymer (VDC-CP) ist zwischen den besagten Übergangsschichten angeordnet.
In diesen Ausführungen hat EVA einen 6% bis 12%igen Vinylazetatgehalt und einen Schmelzindex von 0,2 bis 0,8. Es ist erwünscht, daß LLDPE einen Schmelzindex von 0,5 bis 1,5 hat.
Die Zusammensetzung der VDC-CP-Lage kann aus einem der Vinylidenchlorid-Copolymere bestehen, aber bevorzugte Zusammensetzungen sind Copolymere des Vinylidenchlorid-Acrylat-Typs, besonders VinylidenchloridMethylacrylat (VDC-MA).
Die oben beschriebenen mehrlagigen Folien mit ihren verschiedenen Zusammensetzungskombinationen in den Lagen sind äußerst nützlich als Schrumpffolienprodukte, und deshalb ist es üblich, jedoch nicht wesentlich, daß die erfindungsgemäßen Folien molekular gereckt sind. Erfindungsgemäße Folien können gereckt werden, ohne daß eine der Lagen vernetzt ist. Die Vernetzung kann jedoch erwünschte Verbesserungen verleihen, und zwar für die Schrumpf-, Heißverschweiß- und Hitzebeständigkeitseigenschaften, und eventuell für das Zwischenschichthaftvermögen. Deshalb können die am meisten bevorzugten Folien der Erfindung bestrahlt werden, um die Vernetzung der Folie herbeizuführen. Bevorzugte Bestrahlungsniveaus liegen im Bereich von 1,5 bis 10 Megarad.
In einer anderen Ausführungsreihe der bevorzugten gereckten Folien der Erfindung, haben die beiden Übergangsschichten (ersten und zweiten Lagen) jeweils zwei gegenüberliegende Flächen und haben jeweils im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung; die ersten und zweiten Lagen werden als ein erstes Lagenpaar definiert. Die dritte Sperrschicht aus VDC-CP liegt dazwischen, und zwar in Flächenkontakt mit den ersten und zweiten Lagen. Die äußeren und inneren Lagen (vierten und fünften Lagen) sind auf die ersten und zweiten Lagen auf den jeweils der dritten Lage gegenüberliegenden Flächen geklebt. Die vierten und fünften Lagen haben jeweils im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung und werden als ein zweites Lagenpaar definiert. In der kombinierten Zusammensetzung der ersten und zweiten Lagenpaare besteht die Zusammensetzung mindestens eines der Paare aus mindestens 50% eines EVA-Bestandteils, wobei der Rest dieses einen Paars aus LLDPE besteht. Außerdem besteht die Zusammensetzung mindestens eines der Paare au mindestens 10% eines LLDPE-Bestandteils, wobei der Rest dieses einen Paars aus EVA besteht. Der Bedarf der Bestandteile aus mindestens 50% EVA und aus mindestens 10% LLDPE kann dadurch befriedigt werden, daß eines der Paare beide Bestandteile besitzt oder daß beide Paare einen der Bestandteile besitzen.
In einer Foliengruppe aus dieser Ausführungsreihe besteht das erste Lagenpaar aus 50% bis 100% LLDPE und das zweite Lagenpaar aus 50% bis 100% EVA. In einer bevorzugten Version dieser Gruppe besteht das erste Lagenpaar tatsächlich aus 90% bis 100% LLDPE und das zweite Lagenpaar aus 90% bis 100% EVA.
Die Folien aus der vorstehend beschriebenen Reihe gereckter Folien mit mindestens 5 Lagen können ohne Vernetzung aller verschiedenen Polymerlagen erfolgreich gefertigt und benutzt werden. Die Eigenschaften der Hitzebeständigkeit und des Heißverschweißens dieser Folien können jedoch verbessert werden, indem man sie Vernetzungsverfahren unterwirft; und somit ist es besonders wünschenswert, die ersten, zweiten und dritten Lagen der Ausführungsformen mit mindestens 5 Lagen zu vernetzen, indem man sie einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen von mindestens 1,5 Megarad aussetzt.
Erfindungsgemäße Folien können 5 oder mehr Lagen haben.
Die Erfindung umfaßt spezielle und neuartige Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen vernetzten Folien. Der erste Schritt besteht darin, eine mehrlagige Folie zu bilden, die darin die einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen auszusetzenden Lagen enthält, wozu auch eine VDC-CP-Lage gehört. Der zweite Schritt besteht darin, die Mehrlagenfolie auf eine Temperatur der Molekularorientierung zu erhitzen und sie molekular zu orientieren. Der dritte Schritt besteht darin, die mehrlagige Folie der Bestrahlung durch Elektronenstrahlen zu unterwerfen, und zwar in einer Höhe von mindestens 1,5. Megarad, möglichst 2 bis 5 Megarad. Wahlweise kann die Folie thermofixiert werden.
Die erfindungsgemäßen Folien sind äußerst zufriedenstellend für viele Zwecke, wozu auch die Herstellung anpassungsfähiger Tüten und ähnliches für den Verpackungsgebrauch gehört. Manche gereckte Folien sind höchst wünschenswert zum Gebrauch bei der Herstellung von Schrumpftüten, wobei die Tüte dazu gebracht wird, sich um das enthaltene Produkt herum zusammenzuziehen, indem Hitze auf die Tüte angewendet wird, um ihre Schrumpfeigenschaften zu aktivieren.
Die Erfindung wird nun näher in der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung erklärt, wenn sie im Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen gesehen wird. Es zeigen:
die Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäß hergestellten Tüte;
die Fig. 2 einen Schnitt durch die Tüte an der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei die Tüte aus einer erfindungsgemäßen 5-lagigen Folienstruktur hergestellt wurde.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Tüte 10. Die gezeigte leere Tüte ist stellvertretend für erfindungsgemäße Tüten. In der am meisten bevorzugten Form der Erfindung wird die Tüte aus einem molekular gereckten Schlauch hergestellt, der einer Bestrahlungsvernetzung unterzogen wurde, und falls nicht anders angegeben, betrifft der Rest dieser Beschreibung Folien und Packungen, die bei Beendigung des Herstellungsverfahrens molekular gereckt worden sind, und die zur Verpackung von Lebensmitteln dienen. In der Fig. 1 hat der molekular gereckte Schlauch dann ein durch ein Heißsiegel 120 verschlossenes Ende, quer über ein Ende des Schlauchs. Das andere Ende der Tüte ist offen für die Eingabe des Produkts und wird normalerweise verschlossen und verschweißt, nachdem das Produkt in die Tüte gelegt worden ist.
Der Schnitt durch die Tüte in der Fig. 2 zeigt eine typische Struktur, bei der die Tüte aus einer fünflagigen Plastikfolie hergestellt wurde. Die Lage 114 ist eine Sperrschicht aus einem Vinylidenchlorid- Copolymer. Die Lage 120 ist die Heißsiegellage. Die Lage 118 ist die äußere Tütenlage und erfüllt hauptsächlich die Aufgabe, die Verpackung und ihr Produkt vor physikalischem Mißbrauch zu schützen. Der Einschluß von LLDPE ist besonders wünschenswert, wenn die Folie als Schrumpffolie benutzt werden soll, wobei sie um ein eingeschlossenes Produkt heißgeschrumpft wird. Obwohl LLDPE allgemein nützlich ist, um die Zähigkeit der Folie zu verbessern, weisen Folien, bei denen LLDPE mit mindestens einer der äußeren Lagen einer fünflagigen Folie vermischt ist, beim Gebrauch für Verpackungen eine besonders bemerkenswerte Reduktion der Packungsschadensquoten durch Schrumpflöcher auf. Obwohl kleinere Mengen von LLDPE tatsächlich eine gewisse Verbesserung erbringen, wird allgemein mindestens 10% LLDPE benutzt, wenn wesentliche Vorteile erwünscht sind.
Für den Gebrauch bevorzugte LLDPE-Polymere, die gemischte Zusammensetzungen sind, sind solche mit einem Schmelzindex (MI) von bis zu ungefähr 6. Besonders bevorzugte Polymere haben einen MI von 0,5 bis 1,5. Zu den am meisten bevorzugten Polymeren gehören 2050 und 2056 von Dow Chemical Company.
So wie er hier benutzt wird bezieht sich der Schmelzindex auf die in ASTM-D1238 beschriebene Bestimmung der physikalischen Eigenschaften.
Das Verhältnis von LLDPE in den Mischungen, die es benutzen, wird so gewählt, daß der beste Ausgleich der Eigenschaften bereitgestellt wird, der die erwünschten Vorteile der einzelnen Elemente der Mischung für den vorgesehenen Gebrauch jeder spezifischen Folie optimiert.
EVAs mit geringerem VA-Gehalt neigen dazu, EVA- Lagen mit besserer Hitzebeständigkeit zu ergeben. EVAs mit höherem VA-Gehalt neigen dazu, EVA-Lagen mit größerem Haftvermögen auf der Vinylidenchlorid- Copolymerlage zu ergeben. EVAs praktisch ohne VA haben ein besseres Haftvermögen auf der Vinylidenchlorid- Copolymerlage als ein Ethylen-Homopolymer. Gutes Zwischenschichthaftvermögen wird jedoch in der Erfindung als wünschenswert angesehen, und deshalb ergreift man normalerweise Maßnahmen, um das Haftvermögen zu verbessern, wenn kein unannehmbarer negativer Effekt angetroffen wird. So bevorzugt man einen höheren VA-Gehalt, im Bereich von 6% bis 12% Vinylazetat. Ein Schmelzindex von weniger als 1 wird bevorzugt. Obwohl Mischungsmengen hier in Gewichtsprozent gezeigt werden, ist der VA-Gehalt als Stoffmengenanteil angegeben. Besonders bevorzugte EVAs haben einen VA-Gehalt von 7% bis 9% und einen Schmelzindex von 0,2 bis 0,8. EVA-Mischungen zur Bildung des EVA-Bestandteils der Lagen sind annehmbar und erleichtern in manchen Fällen das Orientierungsverfahren.
Die Zusammensetzung der Lage 114 ist ein Vinylidenchlorid-Copolymer. Besonders bevorzugt wird ein Vinylidenchlorid-Methylacrylat-Copolymer. Wenn ein Methylacrylat-Copolymer benutzt wird, liegt der Methylacrylat-Bestandteil des Copolymers bevorzugt bei 3 Stoffmengenanteil und 20 Stoffmengenanteil. Höchst bevorzugte Copolymere beinhalten 6 bis 12 Stoffmengenanteil Methylacrylat. Typischerweise mit Vinylidenchlorid-Copolymeren benutzte Zusatzstoffe können in herkömmlichen Mengen benutzt werden. Beispiele solcher Zusatzstoffe sind EVA, Dituylsebakat, Magnesiumoxid, Stearamid und mit Epoxyharz behandeltes Sojaöl.
Die Gesamtdicke der Folien dieser Erfindung ist nominell dieselbe wie die Dicke herkömmlicher Folien. Folien sind generell ungefähr 2,0 Tausendstel Zoll (0,051 mm) dick mit einem Normalbereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 3,0 Tausendstel Zoll (0,038- 0,076 mm). Folien, die dünner als ungefähr 1,5 Tausendstel Zoll (0,038 mm) sind, neigen dazu zu weich zu sein, um alle ihre geforderten Aufgaben zu erfüllen. Folien, die dicker als 3,0 Tausendstel Zoll (0,076 mm) sind, sind wirtschaftlich weniger konkurrenzfähig, obwohl Folien bis zu 20 Tausendstel Zoll (0,51 mm) zweckmäßig sind.
Die Dicke der einzelnen Lagen der Schrumpffolien dieser Erfindung ist bevorzugt im wesentlichen dieselbe wie die Dicke der gleichen Lage in herkömmlichen Schrumpffolien. In einer typischen Folie, die zur Herstellung einer Tüte der Fig. 1 und 2 benutzt wird, beträgt die Gesamtfoliendicke beispielsweise 2,25 Tausendstel Zoll (0,057 mm). Die Lage 114 ist 0,3 Tausendstel Zoll (0,0076 mm) dick. Die Lagendicke kann aus praktischen Gründen für jede spezifische Folie angepaßt werden.
Die Zusammensetzungen der verschiedenen Lagen werden hier diskutiert, als ob die Zusammensetzung jeder einzelnen Lage zeitkonstant wäre. Man geht jedoch davon aus, daß die Zusammensetzungen, und insbesondere die Molekularstrukturen der verschiedenen Polymere, durch den Vernetzungseffekt der Bestrahlung verändert werden. Obschon sie generell ist, sollte die Beschreibung der Polymere deshalb so gesehen werden, daß sie deren anschließende Formen nach der Bestrahlung umfaßt.
Das Verfahren zur Herstellung einer bestimmten Folie hängt natürlich tatsächlich von der spezifischen Zusammensetzung und Struktur der Folie ab, ob sie gereckt werden soll, und ob sie vernetzt werden soll.
Folien, die weder gereckt noch vernetzt werden, können nach einem beliebigen herkömmlichen Verfahren zur Bildung mehrlagiger Folien hergestellt werden. Zu diesen Verfahren gehören die Extrusion, die Koextrusion, das Extrusionsbeschichten, die Extrusionsschichtung, die Klebeschichtung und ähnliches, sowie kombinierte Verfahren. Der oder die spezifischen Verfahren zur Herstellung einer gewissen Folie, die weder gereckt noch vernetzt wird, kann bei durchschnittlicher Kompetenz ausgewählt werden, sobald die gewünschte Struktur und Zusammensetzungen bestimmt worden sind.
Folien, die gereckt aber nicht vernetzt sind, können auch durch herkömmliche Verfahren kombiniert hergestellt werden, um mehrlagige Folien zu bilden. Ein bevorzugtes Verfahren umfaßt die Schritte der Koextrusion der zu orientierenden Lage, worauf die Orientierung durch eines der herkömmlichen Verfahren, wie Schlauchorientierungsblasen oder Dehnungsorientierung in der Form eines durchgehenden Bogens, folgt; beides sind Molekularorientierungs- Verfahren.
Folien, die gereckt und vernetzt werden, werden durch eine neuartige Kombination der Verfahrensschritte hergestellt. Der erste Schritt ist die Bildung einer mehrlagigen Folie. Der erste Schritt der Bildung der mehrlagigen Folie wird normalerweise sehr leicht durch Koextrusion der gewünschten Lagen, von denen eine die Vinylidenchlorid-Copolymerlage ist, durchgeführt. Andere Bildungsverfahren sind annehmbar, solange die daraus entstehende gereckte Folie nach Abschluß der Fertigungsbearbeitung eine einheitliche Struktur ist.
Der zweite Schritt ist die Orientierung der mehrlagigen Folie. Diese wird durch Erhitzen der Folie auf eine für die Molekularorientierung geeignete Temperatur und durch ihre Molekularorientierung erreicht. Die Folie kann dann wahlweise thermofixiert werden, indem sie bei einer erhöhten Temperatur gehalten wird, während ihre Dimensionen beibehalten werden. Der Orientierungsschritt wird bevorzugt direkt nach dem ersten Schritt durchgeführt, der der Folienbildungsschritt des Verfahrens ist.
Der dritte Schritt besteht darin, die geformte und gereckte mehrlagige Folie, inklusive der Vinylidenchlorid-Copolymerlage, einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen zu unterwerfen.
Die Menge der Bestrahlung durch Elektronenstrahlen wird entsprechend der Zusammenstellung der spezifischen zu bearbeitenden Folie und ihrer Endgebrauchsanforderung angepaßt. Obwohl praktisch jede beliebige Bestrahlungsmenge eine gewisse Vernetzung bewirkt, wird normalerweise ein Mindestniveau von mindestens 1,5 Megarad bevorzugt, um die gewünschten Verbesserungsniveaus der Hitzebeständigkeit der Folie zu erreichen und den Temperaturbereich zu erweitern, bei dem angemessene Heißsiegel gebildet werden können. Obwohl eine Bearbeitung bei bis zu 50 Megarad geduldet werden kann, ist es normalerweise nicht nötig mehr als 10 Megarad zu benutzen, so daß dies ein bevorzugtes oberes Bearbeitungsniveau ist. Die am meisten bevorzugte Dosierung liegt bei 2 bis 5 Megarad.
Der dritte Schritt, der darin besteht, die Folie einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen zu unterwerfen, wird nur durchgeführt, nachdem die mehrlagige Folie geformt wurde, und nach der Molekularorientierung, in den Ausführungsformen, bei denen die Folie molekular gereckt wird. Man beachte, daß im Bestrahlungsschritt alle Lagen der Folie gleichzeitig der Bestrahlungsquelle ausgesetzt werden, so daß die Bestrahlung aller Lagen der Folie gleichzeitig stattfindet.
Der Orientierungsschritt kann ausgelassen werden und die ungereckte mehrlagige Folie kann durch eine Bestrahlungsbearbeitung vernetzt werden, um eine vernetzte, ungereckte, mehrlagige Folie zu ergeben.
Sobald die Bearbeitung der Folie beendet ist, wird die Folie zurück auf Umgebungstemperatur gebracht. Ob dies vor oder nach der Bestrahlungsbearbeitung geschieht, ist unwichtig für den Ausgang des Verfahrens und die Zweckmäßigkeit der Folie.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf das folgende, nicht einschränkende Beispiel näher beschrieben.

BEISPIEL

Eine Form der Erfindung ist eine 5-lagige Polymerstruktur, wie in Fig. 2 gezeigt. In dieser Struktur stellt die Lage 114 typischerweise die Sperrschicht dar. Die Lage 118 dient als äußere, gegen Mißbrauch beständige Lage. Die Lage 120 ist die innere oder Heißsiegellage. Die Lagen 116 und 122 dienen hauptsächlich als Übergangsschichten zwischen der Lage 114 und den Lagen 118 und 120. Die Lagen 116 und 122 können auch, ebenso wie jede beliebige Lage, gewisse wünschenswerte, der Struktur und Stärke förderliche Eigenschaften bereitstellen.
In einer Struktur ist die Lage 114 eine Sperrschicht aus VDC-CP, und zwar bevorzugt aus VDC-MA. In einer anderen Struktur ist die Lage 114 aus VDC-CP, die Lagen 116 und 122 sind aus LLDPE, und die Lagen 118 und 120 sind aus EVA. Ebenso können die beiden Lagenpaare, von denen 116 und 122 ein erstes Paar und 118 und 120 ein zweites Paar sind, Mischungen aus LLDPE und EVA sein.
Die Lagen 114, 116 und 122 werden vernetzt, indem sie einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen von mindestens 1,5 Megarad ausgesetzt werden. Andererseits können alle Lagen der 5-lagigen Folie gleichzeitig vernetzt werden, indem sie einer Bestrahlung durch Elektronenstrahlen ausgesetzt werden.
Die Bestrahlung dient mindestens zwei bedeutenden Zwecken. Erstens verbessert sie die Hitzebeständigkeit der Folie. Dies wird durch die erweiterten Heißsiegeltemperaturen nachgewiesen und durch die verringerten Schadensquoten bei Packungen, die heißgeschrumpft oder heißverschweißt wurden. Da zweitens die Bestrahlungsbearbeitung nach der Bildung der mehrlagigen Folie stattfindet, besteht wesentliche Freiheit bei der Auswahl des Verfahrens für die Fertigung der mehrlagigen Folie. Deshalb werden Verfahren, die dazu neigen, höheres Zwischenschichthaftvermögen zu erbringen, wie z. B. Koextrusion, bevorzugt. Da wünschenswertere Bildungsverfahren benutzt werden können, können die sich daraus ergebenden Folien eine wesentlich verbessertes Zwischenschichthaftvermögen im Gegensatz zu Folien, die mit weniger wünschenswerten Verfahren hergestellt wurden, haben. So wurde z. B. die vorher bekannte Folie, die nach dem vorher bekannten Verfahren produziert wurde, beide kurz in der Einleitung dieser Beschreibung beschrieben, und wobei das Verfahren einen Beschichtungsschritt bei der Folienbildung benutzt, getestet. Das Abziehen wurde anhand eines Lösemittels begonnen. Sobald das Abziehen angefangen hatte, konnte es leicht durch eine Kraft von 10 bis 15 Gramm pro Zoll Breite (3,94-5,91 g/cm) verbreitet werden. Der Fachmann wird erkennen, daß dieses Niveau der Abziehfestigkeit ein geringes Niveau von Zwischenschichthaftvermögen darstellt.
Bei allen Abziehtests waren die benutzten Proben ein Zoll (2,54 cm) breite und 3 bis 6 Zoll (7,6 - 15,2 cm) lange Streifen. Um die Trennung der Lagen zu beginnen, wurde ein Ende des Streifens in einem Lösemittel entweder aus Azeton oder Methylethylketon angefeuchtet, um die anfängliche Lagentrennung zu erleichtern. Die anfängliche Lagentrennung wurde sorgfältig erleichtert und per Hand verbreitet, bis eine ausreichende Länge abgetrennt war. Die getrennten Lagen konnten dann an den Klemmbacken eines Instron Zuganalysators befestigt werden. Die Lagen wurden dann auseinandergezogen und das Zwischenschichthaftvermögen wurde als die maximale Kraft in Gramm aufgezeichnet, die benutzt wurde, um die Lagen an der Trennstelle auseinanderzuziehen.
Bei dem Versuch, das relative Zwischenschichthaftvermögen der erfindungsgemäßen Folien zu bestimmen, erwies es sich in allen Fällen, daß die Lagen nicht durch die herkömmliche Technik der Lagentrennung unter Benutzung eines Klebebandes getrennt werden konnten. In manchen Fällen konnte die Trennung noch nicht einmal unter Einsatz von Lösemitteln begonnen werden. In allen anderen Fällen konnte die Trennung durch den Einsatz eines Lösemittels begonnen werden, aber nach Ziehen laut dem Instron Zugtest wurde bei einer der Folienlagen ein Schaden beobachtet. Dies wird so ausgelegt, daß die Stärke des Zwischenschichthaftvermögens die Zugfestigkeit von mindestens einer der Lagen überschreitet und die Lagen somit nicht getrennt werden können.
Wie es durch den Hitzebeständigkeitstest erwiesen wird, können die erfindungsgemäßen Folien leicht zu Heißsiegel benutzenden Verpackungstüten gemacht werden. Somit sieht man, daß die Erfindung neuartige Folienstrukturen und -tüten bereitstellt, sowie neuartige Verfahren zur Herstellung von Folien mit verbesserten Eigenschaften für Verpackungszwecke; die neuartigen Verfahren sind dabei konkurrenzfähig und wirtschaftlich aufgrund einer Reduktion der Anzahl der Verarbeitungsschritte und dadurch, daß jeder einzelne Schritt möglicherweise auf Geräten herkömmlicher Art durchgeführt werden kann.
Das hier benutzte Wort Packung ist so definiert, daß es sowohl Behälterobjekte umfaßt, die kein Produkt beinhalten, als auch Behälterobjekte, die ein Produkt beinhalten. Eine Packung kann geschlossen sein oder eine Öffnung haben.
Man wird erkennen, daß die hier beschriebenen Folien hauptsächlich für die Verpackung von Lebensmitteln gedacht sind; ihr Einsatz ist jedoch nicht unbedingt nur auf die Verpackung von Lebensmitteln beschränkt.

Claims

1. Gereckte Mehrlagenpolymerfolie, bestehend aus:

a) ersten (116) und zweiten (122) Lagen, die ein erstes Paar von Lagen bilden, die im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung haben;

b) einer dritten Sperrschicht (114) aus einem Vinylidenchlorid copolymer zwischen den ersten und zweiten Lagen, und zwar in Flächenkontakt dazu; und

c) vierten (118) und fünften (120) Lagen, die ein zweites Paar von Lagen bilden, die auf die ersten und zweiten Lagen auf deren der dritten Lage gegenüberliegenden Seite geklebt werden, wobei die vierten und fünften Lagen im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung haben,

wobei das erste Lagenpaar (116, 122) aus 50 bis 100% (möglichst 90 bis 100%). LLDPE und das zweite Lagenpaar (118, 120) aus 50 bis 100% EVA besteht, mit Ausnahme einer Folie mit einem ersten Lagenpaar und einem zweiten Lagenpaar, die jeweils aus 50% LLDPE und 50% EVA bestehen.

2. Folie nach Anspruch 1, wobei das zweite Lagenpaar aus 90 bis 100% EVA besteht.

3. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Sperrschicht (114) ein Vinylidenchlorid- Methylacrylat-Copolymer ist.

4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die einer Bestrahlung von mindestens 1, 5 Megarad ausgesetzt wird.

5. Packung, aus einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt.

6. Packung nach Anspruch 5, die zwei gegenüberliegende Folienlagen umfaßt, die peripherisch aufeinander heißgesiegelt sind und dabei eine Öffnung zur Eingabe eines Produkts in die Packung freilassen.