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DE69213645T2 - Heisssiegelbare und abziehbare Folie für Behälter aus Polystyrol und Verfahren zum Siegeln mittels dieser Folie - Google Patents

Heisssiegelbare und abziehbare Folie für Behälter aus Polystyrol und Verfahren zum Siegeln mittels dieser Folie

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DE69213645T2
DE69213645T2 DE69213645T DE69213645T DE69213645T2 DE 69213645 T2 DE69213645 T2 DE 69213645T2 DE 69213645 T DE69213645 T DE 69213645T DE 69213645 T DE69213645 T DE 69213645T DE 69213645 T2 DE69213645 T2 DE 69213645T2
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Germany
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ethylene
copolymer
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Betty Laurent
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Arkema France SA
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Elf Atochem SA
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen heißversiegelbaren und abziehbaren Film für Behältnisse aus Polystyrol.
  • Sie betrifft gleichermaßen ein Verfahren zum Versiegeln eines Behältnisses aus Polystyrol mit Hilfe dieses Films und ein heißversiegeltes Behältnis aus Polystyrol. Zuletzt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Zusammensetzung zur Herstellung eines heißversiegelbaren und abziehbaren Films für Behältnisse aus Polystyrol.
  • Heißversiegelbare und abziehbare Filme werden in großem Maßstab verwendet, um zeitweise Behältnisse zu verschließen, die z.B. Lebensmittelprodukte enthalten. Während der Verwendung zieht der Verbraucher diesen Film ab. So müssen diese heißversiegelbaren Filme mehrere Eigenschaften aufweisen, die im folgenden kurz beschrieben werden.
  • Der Film muß ein dichtes Verschließen des Behältnisses gewährleisten. An dieser Stelle ist daran zu erinnern, daß das Versiegeln durch die gemeinsame Einwirkung von Erhitzen und Druck geschieht, was dazu führt, daß die versiegelbare Schicht schmilzt und über dem Rand des Behältnisses "abgequetscht" wird, um eine Schweißnaht zu bilden. Eine gute Versiegelung benötigt neben einer bestimmten Erweichung oder Abquetschung der oberen Schicht auch eine Erweichung oder Deformation des Behältnisses. Bekanntermaßen erfolgt das Versiegeln mit Hilfe von aufgeheizten Spannbacken (im allgemeinen zwischen 100 und 220 ºC) unter einem geeigneten Druck, der im allgemeinen zwischen 0,1 und 1 MPa liegt, für eine kurze Zeit in der Größenordnung von wenigen Sekunden.
  • Ein solcher Film muß gleichermaßen den Kriterien hinsichtlich der Abziehbarkeit entsprechen, die sich durch die für die Öffnung des Deckels oder Verschlusses notwendige Abziehkraft auszeichnet. Diese Abziehkraft ist tatsächlich für die richtige Adhäsion zwischen der versiegelbaren Schicht und dem Träger repräsentativ. Im allgemeinen liegt diese Kraft zwischen 200 und 600 g/cm und entspricht einem guten Kompromiß zwischen Verschließen und Öffnen.
  • Darüber hinaus fordert die Industrie heutzutage Verpackungen, deren Bestandteile (Filme, Dekor, Deckel) mit dem Hauptmaterial recyclierbar sind. Dies erfordert immer mehr das Ersetzen verschiedener Materialien wie z.B. Papier und Aluminium, die mit Haftmassen vom Typ "Heißkleber" laminiert oder coextrudiert sind, sowie solche die Lösemittel enthalten.
  • Eine Vielzahl von heißversiegelbaren Filmen ist bereits beschrieben worden, die auch den obigen Kriterien genügen.
  • So beschreibt die EP-A-406 681 einen mehrschichtigen heißversiegelbaren Film, der aus einer Styrol/Butadien/Styrol-Copolymerschicht und einer weiteren Schicht insbesondere auf Basis von Polyamid gebildet ist. Dieser Film kann darüber hinaus eine Zwischenschicht enthalten die z.B. aus schlagfestem Polystyrol besteht (d.h. einem durch geringe Mengen Polybutadien verstärkten Polystyrol); die Adhäsion zwischen den verschiedenen Schichten kann durch einen Adhäsionspromoter auf Basis eines Ethylen/Vinylacetat/Maleinsäureanhydrid-Copolymers verbessert werden.
  • Die JP-A-62/00939 (CA106, (26): 215186h) beschreibt einen heißversiegelbaren Film für Behältnisse aus Polystyrol, der aus einer Mischung von 15 % eines Ethylen/Acrylat-Copolymers, 70 % eines Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymers (SBS) und 15 % Polystyrol besteht. Der Nachteil der Anwesenheit von SBS in einer solch großen Menge ist darauf zurückzuführen, daß der Film seine Elastizität verliert, weil das SBS sich während der Zeit zersetzt (unzureichende Dehnbarkeit); dieses führt gleichermaßen zu einer Zunahme seiner Heterogenität. Darüber hinaus bezieht sich diese Druckschrift auf die Verwendungen von Filmen, die nach Öffnen wieder verschließbar sind (erneute Abziehbarkeit).
  • Die JP-A-62/01 1747, Patent Abstracts of Japan Band 11, Nr. 185, 13. Juni 1987, beschreibt Filmzusammensetzungen, die mindestens 10 Gew.-% SBS enthalten (vergleiche Beispiel 5, Tabelle).
  • Die JP-A-62/11761 (CA106, (24): 197630s) beschreibt einen heißversiegelbaren Film für Behältnisse aus Polystyrol, der aus einer Mischung eines Ethylen/Acrylat-Copolymers und eines Styrol/Butadien/Styrol- Blockcopolymers besteht.
  • Gleichermaßen ist auch die ein anderes Gebiet betreffende EP-A- 412 503 zu erwähnen, die eine Haftmassenzusammensetzung beschreibt, die eine Mischung aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polystyrol, Polyacrylat einem Styrol/Butadien/Styrol-Copolymer und einem Ethylen/Alphaolefin-Copolymer enthält. Diese Zusammensetzungen sind nicht für die Herstellung von heißversiegelbaren Filmen geeignet.
  • Im Vergleich mit dem zuvor beschriebenen Stand der Technik besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen heißversiegelbaren Film bereit zu stellen, mit dem man einen breiten Bereich in bezug auf die Versiegelung erreichen kann bei Temperaturen, die unter den Temperaturen liegen, die für die anderen Filmtypen notwendig sind.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines heißversiegelbaren Films, dessen Versiegelung homogener ist, was dazu führt, daß die Kräfte zur Öffnung regelmäßiger und damit besser kontrollierbar sind.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines heißversiegelbaren Films, dessen nachfolgende Entfernung gemäß den erforderlichen Bedingungen erfolgt.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines heißversiegelbaren Filmes, dessen Wiederverwendung in gleicher Weise möglich ist, wie die des Hauptmaterials.
  • Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung deutlich.
  • Der heißversiegelbare und abziehbare Film für Behältnisse aus Polystyrol enthält mindestens eine Schicht, bestehend aus einer Mischung (a) aus Polystyrol, (b) aus einem oder mehreren Copolymeren aus Ethylen und Acrylestern, dadurch gekennzeichnet, daß der Film, ausgedrückt in Gewichtsprozent und bezogen auf die Gesamtmischung, enthält:
  • a) 40 bis 75 % Polystyrol,
  • b) 25 bis 60 % eines Ethylen/Acrylesters-Copolymers, und
  • c) 0 bis 3 % eines Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymeren.
  • In der Tat wurde in überraschenderweise und im Gegensatz zum Stand der Technik, insbesondere gegenüber den zuvor analysierten Druckschriften JP-A-62/00939 und JP-A-62/11747 herausgefunden, daß ein Film, der im wesentlichen nicht aus Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymeren besteht, bessere und/oder verschiedene Qualitäten in bezug auf Filme aufweist, die diesen Bestandteil nicht aufweisen. Der Begriff "im wesentlichen nicht" bedeutet, daß die Mischung nicht mehr als 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, dieses Copolymers betragen soll.
  • Die für die vorliegende Erfindung einsetzbaren Polystyrole sind dem Fachmann bekannt und insbesondere solche, die leicht verarbeitet werden können (Coextrusion, Laminierung), gute mechanische Eigenschaften und die Fähigkeit zur Wiederaufarbeitung autweisen. Sie haben im allgemeinen ein Molekulargewicht zwischen 100.000 und 350.000, insbesondere zwischen 150.000 und 250.000.
  • Vorzugsweise ist das verwendete Polystyrol ein schlagzähes Polystyrol, d.h. ein Polystyrol, was durch Zugabe einer geringen Menge (im allgemeinen weniger als 10 %) Polybutadien verstärkt wurde. Dieses "schlagzähe" Polystyrol hat insbesondere einen Fließindex unter einer Last von 5 kg bei 200 ºC zwischen 3 und 10.
  • Die Ethylen/Acrylester-Copolymere sind dem Fachmann bekannt und werden durch zufällige Kombinierung verschiedener Anteile der entsprechenden Monomeren gebildet. Sie weisen einen niedrigen Schmelzpunkt auf (zwischen 50 und 100 ºC) und haben eine starke Adhäsionskraft.
  • Vorzugsweise enthalten die Copolymere (b) 60 bis 95 Gew.-% Ethylen und 5 bis 40 Gew.-% an Acrylsäurederivaten.
  • Es wurde nun herausgefunden, daß es vorteilhaft ist, eine Mischung aus diesen beiden Copolymeren zu verwenden, wobei die eine einen höheren Schmelzpunkt als die andere hat. Diese Mischung hat den Vorteil, einen größeren Temperaturbereich für die Versiegelung zu haben und bewirkt die Abziehbarkeit.
  • Vorzugsweise hat eines dieser Copolymere einen Schmelzpunkt zwischen 60 und 80 ºC und enthält 60 bis 80 Gew.-% Ethylen und 20 bis 40 Gew.-% eines Acrylesters. Das zweite Copolymer hat einen Schmelzpunkt zwischen 80 und 100 ºC und besteht aus 75 bis 95 Gew.-% Ethylen und 5 bis 25 Gew.-% eines Acrylsäureesters. Im allgemeinen liegt der Fließindex für diese Copolymere unter einer Last von 2,16 kg und 190 ºC zwischen 5 und 10 für das erste Polymer und zwischen 0,5 für das zweite. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis zwischen dem zweiten und dem ersten Copolymer zwischen 0,5 und 2.
  • Die Acrylester sind vorzugsweise ausgewählt aus den Alkylacrylaten oder -methacrylaten, insbesondere denen aus (C&sub1;-C&sub4;)-Alkyl.
  • Vorzugsweise ist der Acrylester Methylmethacrylat.
  • Erfindungsgemäß ist der heißversiegelbare Film dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, ausgedrückt in Gewichtsprozent und bezogen auf die Gesamtmischung, enthält:
  • a) 40 bis 75 % Polystyrol,
  • b) 25 bis 60 % eines Copolymers aus Ethylen und einem Acrylsäurederivat,
  • c) gegebenenfalls bis zu 3 % eines Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymers.
  • Gemäß einer weiteren, im Vergleich zu der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsform ist der heißversiegelbare Film dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, ausgedrückt in Gewichtsprozent und bezogen auf die Gesamtmischung, enthält:
  • a) 40 bis 70 % Polystyrol,
  • b) 30 bis 60 % eines Copolymers aus Ethylen und einem Acrylsäurederivat.
  • Um eine bestimmte Steifigkeit des heißversiegelbaren Films zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diesen auf der äußeren Schicht eine zusätzliche im wesentlichen feste Schicht, wie z.B. ein Polyethylen/Terephthalat-Copolymer, aufzubringen, die bei den Versiegelungstemperaturen nicht schmilzt. Die Adhäsion zwischen der inneren Schicht und der äußeren Schicht kann durch die Dazwischenschaltung eines Adhäsionspromotors verbessert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält der mehrschichtige heißversiegelbare und abziehbare Film eine Zwischenschicht aus Polystyrol. Die Adhäsion dieser Zwischenschicht einerseits mit der äußeren Schicht und andererseits mit dem zuvor beschriebenen heißversiegelbaren Film wird in gleicher Weise durch ein Adhäsionspromotor sichergestellt.
  • Diese Filme werden im allgemeinen durch Extrusion oder Co-Extrusion oder Laminierung im Falle von mehrschichtigen Filmen erhalten.
  • Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zum Versiegeln eines Behältnisses aus Polystyrol mit Hilfe eines heißversiegelbaren Films, der anschließend abgezogen wird; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Behältnis mit einem Film, wie zuvor definiert, dicht einpackt und daß man auf den Rand dieses Behältnisses eine Heizvorrichtung bei einer Temperatur einwirken läßt, die ausreichend ist, um die zuvor definierte Schicht bei einem Druck zwischen 0,1 und 1 MPa (d.h. zwischen 1 und 10 bar) zum Schmelzen zu bringen um so eine im wesentlichen durchgängige Schweißnaht über den gesamten Randbereich zu erhalten.
  • Dieses Verfahren erlaubt später das Abziehen dieses Films mit einer Abziehkraft zwischen 200 und 600 g/cm, vorzugsweise zwischen mehr als 300 g/cm, wie es aus den Ausführungsbeispielen im folgenden ersichtlich ist.
  • Die Versiegelungstemperatur liegt vorzugsweise zwischen 100 und 200 ºC, insbesondere zwischen 120 und 160 ºC.
  • Die Möglichkeit einer Heißversiegelung bei Temperaturen, die im allgemeinen unter denen liegen, die im allgemeinen bisher angewendet wurden, ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Behältnis aus Polystyrol, das mit einem Film heißversiegelt wurde, wie er zuvor beschrieben wurde, und der durch das zuvor beschriebene Verfahren erhalten wurde.
  • Sie betrifft gleichermaßen die Verwendung einer Zusammensetzung zur Herstellung eines heißversiegelbaren und abziehbaren Films für Behältnisse aus Polystyrol.
  • Die Frfindung wird nun durch die speziellen Beispiele erläutert;
  • Die Filme verschiedener, im folgender angegebenen Rezepturen weiden extrudiert. Zusammensetzung der Filme (%)
  • *) Vergleichsbeispiel
  • PS bezeichnet ein Polystyrol mit einem Molekulargewicht von ca. 180.000.
  • E/MA 28 % bezeichnet ein Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit 28 % Methylacrylat.
  • E/MA 15 % bezeichnet ein Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit 15 % Methylacrylat.
  • SBS bezeichnet ein Styrol/Butadien/Styrol-Copolymer.
  • Diese Filme werden gemäß folgenden Bedingungen versiegelt:
  • - Resttemperatur: 147 ºC bis 185 ºC
  • - Preßdruck: 0,4 MPa
  • - Versiegelungsdauer: 1 Sekunde
  • Das Abziehen wird mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/min durchgeführt. Die Abziehkraft in g/cm wird in herkömmlicher Weise gemessen.
  • Die Ergebnisse sind im folgenden für verschiedene Versiegelungstemperaturen angegeben:
  • Mehrschichtfilme werden durch Laminierung mit einschichtigen Filmen der Beispiele 3 und 5 hergestellt.
  • Beispiel 7: PET (12 µm)/PS(80 µm) / Beispiel 3 (20 µm)
  • Beispiel 8: PET (12 µm)/PS(80 µm) / Beispiel 5 (20 µm)
  • Die Bedingungen hinsichtlich Versiegelung und Abziehen sind identisch mit den zuvor genannten und führen zu sehr zufriedenstellenden Abziehkräften.

Claims (18)

1. Heißversiegelbarer und abziehbarer Film für Behältnisse aus Polystyrol, bestehend aus mindestens einem Film, enthaltend eine Mischung (a) aus Polystyrol, (b) aus einem oder mehreren Copolymeren aus Ethylen und Acrylestern, dadurch gekennzeichnet, daß der Film, ausgedrückt in Gewichtsprozent und bezogen auf die Gesamtmischung, enthält:
a) 40 bis 75 % Polystyrol,
b) 25 bis 60 % eines Copolymers aus Ethylen und Acrylestern,
c) 0 bis 3 % eines Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymeren.
2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film, ausgedrückt in Gewichtsprozent und bezogen auf die Gesamtmischung, enthält:
a) 40 bis 70 % Polystyrol,
b) 30 bis 60 % eines Copolymeren aus Ethylen und Acrylestern.
3. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol (a) bis zu 10 Gew.-% Polybutadien enthält.
4. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Copolymeren (b), ausgedrückt in Gewichtsprozent, 60 bis 95 % Fthylen und 5 bis 40 % Acrylester enthalten.
5. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymeren (b) zwei Copolymere mit unterschiedlichem Schmelzpunkt enthalten.
6. Film nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymere (b), ausgedrückt in Gewichtsprozent, ein Copolymer aus 60 bis 80 % Ethylen und 20 bis 40 % Acrylestern und ein weiteres Copolymer aus 75 bis 95 % Ethylen und 5 bis 25 % Acrylestern enthalten.
7. Film nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylester aus Alkylacrylaten oder -methacrylaten, insbesondere solche mit C&sub1;- bis C&sub4;-Alkyl, ausgewählt sind.
8. Film nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Acrylester Methylmethacrylat ist.
9. Versiegelbarer und abziehbarer mehrschichtiger Film, enthaltend eine innere Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eine bei den Versiegelungstemperaturen nicht schmelzende, insbesondere unelastische Schicht und eine adhäsionsverstärkende Zwischenschicht.
10. Film nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen unelastische Schicht eine Polyethylenterephthalatschicht ist.
11. Film nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zwischenschicht aus Polystyrol enthält.
12. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Extrusion oder Coextrusion erhalten ist.
13. Verfahren zur Versiegelung eines Behältnisses aus Polystyrol mittels eines Films, der anschließend abziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das Behältnis mit einem Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche dicht einpackt und man auf den Rand dieses Behältnisses eine Heizvorrichtung einwirken läßt bei einer Temperatur, die ausreicht, um die Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Schmelzen zu bringen, und bei einem Druck zwischen 0,1 und 1 MPa (d.h. 1 bis 10 bar), um eine im wesentlichen durchgängige Schweißnaht über den gesamten Randbereich zu erhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 100 ºC und 200 ºC beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 120 und 160 ºC beträgt.
16. Behälter aus Polystyrol, heißversiegelt mit einem Film nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
17. Behälter aus Polystyrol, heißversiegelt mit einem Film nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 erhalten ist.
18. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 zur Herstellung eines heißversiegelbaren und abziehbaren Films für Behältnisse aus Polystyrol.
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