MULTILAYERED DEEP-DRAWN FOIL, AND DEEP-FREEZE-WITHSTANDING DEEP-DRAWN VACUUM PACKAGING

Abstract: 1. Use of a multilayered co-extruded composite film (1') having two external layers (A, A') which correspond with regard to material and thickness and which comprise linear polyethylene or high-density polyethylene (low-pressure polyethylene, HDPE) and having two internal layers (B, B') which correspond with regard to material and thickness and which comprise an ethylene/methacrylic acid copolymer cross-linked with metal ions or an ethylene/vinyl acetate copolymer, in which film the external layers (A, A') are connected to the internal layers (B, B') by melt-bonding and the internal layers (B, B') are connected to one another by blocking, as self-supporting deepdrawn film, especially as film for the bottom part in the manufacture of deep-freeze-resistant vacuum deep-drawn packaging or vacuum deep-drawn packaging for sharp-edged packaged goods.

Description: Mehrlagige Tiefziehfolie und tieffrostbe ständige Vakuustiefziehpackung Die Erfindung betrifft mehrlagige Tiefziehfolien, insbesondere für die Herstellung von tieffrostbeständigen Vakuumtiefzieh-Verpackungen oder für die Vakuumtiefziehverpackung scharfkantiger Verpackungsgüter und eine unter Verwendung der Tiefziehfolie zusammen mit einer Oberfolie hergestellte tieffrostbeständige Vakuumtiefziehverpackung mit darin verpackten Nahrungsmitteln. Mehrlagige Tiefziehfolien (Unterfolien) zur Herstellung von tieffrostbeständigen Verpackungen nach dem Vakuumtiefziehverfahren sind bekannt. Weit verbreitet sind Laminate aus einer Polyamidfolie und einer darauf kaschierten Polyäthylenfolie. Eine solche Folie ist mittels ihrer Poly äthylenlage ausgezeichnet verschweissbar, hat aber den Nachteil, dass in der Regel zwei Arbeitsgänge zur Herstellung der beiden Folienlagen und ein weiterer Arbeitsgang zur Verbindung der Folienlagen notwendig sind. Der entscheidende Nachteil liegt darin, dass zur Erzielung einer ausreichenden Durchstossfestigkeit eine der beiden Folienlagen aus dem relativ teuren Rohstoff Polyamid bestehen muss. Es sind auch Verfahren zur Herstellung von koextrudierten Verbundfolien bekanntgeworden, deren Anwendung die Herstellung einer zwei- oder mehrlagigen Folie in einem Arbeitsgang ermöglicht. Im wesentlichen werden nach diesen Verfahren Verbundfolien hergestellt, die in drei Gruppen unterteilt werden können: Unter Verwendung von zwei oder mehr ringartig angeordneten Düsen hergestellte Schläuche, die a) als solche zur Herstellung von Beutelverpak kungen verwendet werden, b) in gleicher Weise hergestellte Schlauchfolien, bei denen jedoch ein Auftrennen des Schlauches vorgenommen und die Folie als Flachfolie ver wendet wird. In beiden Fällen entstehen, z.B. bei Verwendung von zwei Ringdüsen, jeweils Folien mit zwei miteinander verbundenen Lagen. Solche Folien und Verfahren sind in der DE-AS 11 36 818 und in der DE-PS 12 89 297 beschrieben. c) Koextrudierte Verbundschläuche, deren einzelne Lagen z.B. durch Versiegeln so zu einer einheit lichen Verbundfolie vereinigt sind, dass ein Ab lösen der einzelnen Lagen voneinander nicht mehr möglich ist(#DE-OS 19 66 466 und 21 02 377). Auf alle diese mehrlagigen Folien trifft der oben beschriebene Nachteil einer unzureichenden Duth- stossfestigkeit zu, sofern nicht mindestens eine der Lagen aus dem relativ teuren Rohstoff Polyamid besteht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Tiefziehfolien, der insbesondere bei komplizierteren Tiefziehformen auftritt, ergibt sich aus der hohen Sperrigkeit der Polyamid- oder Polyesterlagen. Infolge dieser Sperrigkeit ist eine formgenaue Ausbildung der Tiefziehfolie nicht immer möglich. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bekannten Nachteile zu überwinden und eine hochzähe und durchstossfeste Verpackungsfolie zu entwickeln, die in einem einzigen Arbeitsgang sowohl unter Einsatz kostengünstiger Rohstoffe als auch insgesamt ohne in wirtschaftlicher Hinsicht höheren Materialverbrauch hergestellt werden kann. Insbesondere will die Erfindung eine tiefziehbare Folie, worunter im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Unterfolie einer Tiefziehpackung zu verstehen ist, für tieffrostbeständige Vakuumtiefziehverpackungen und für die Vakuumtiefziehverpackung scharfkantiger Verpackungsgüter zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung in der Schaffung einer tieffrostbeständigen Vakuumtiefziehpackung zur Aufnahme von Nahrungsmitteln. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine mehrlagige Tiefziehfolie vor, gekenn zeichnet durch die folgenden Merkmale: a) die mehrlagige Tiefziehfolie ist eine koeetierte Verbundfolie (1') mit zwei in Material und Dicke üeer- einstimmenden Aussenlagen (A, A') aus linearem Poly äthylen oder High-Density-Polyäthylen (Niederdruckpoly- äthylen, HDPE) und zwei in Material und Dicke überein- stimmenden Innenlagen zur B'), bestehend aus einem mit Metallionen vernetzten Äthylen-Methacrylsäurecopolymeren oder aus einem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren, b) die Aubmlagen (A,A') sind mit den Innenlagen (B, B') durch Schmelzverbindung verbunden, die Innenlagen lediglich miteinander velockt. Im Vergleich zu den bisher bekannten mehrlagigen Tiefziehfolien für tieffrostbeständige Vakuum tiefziehverpackungen oder für die Vakuumverpackung scharfkantiger Verpackungsgüter zeichnet sich die erfindungsgemässe Tiefziehfolie dadurch aus, dass sie aus im Vergleich zu Polyamid wesentlich kosten günstigeren Rohstoffen, wie aus linearem Poly äthylen oder High-Density-Polyäthylen bzw. aus Äthylen-Vinylacetatcopolyineren oder aus mit Metall ionen vernetzten Äthylen-Methycrylsäurecopolymeren besteht. Ohne dass die erfindungsgemässe Tiefzieh folie über eine höhere Dicke als die bekannten Tiefziehfolien verfügt, weist sie überraschender weise eine gleichgute Zähigkeit und Durchstoss festigkeit auf. Die ausgezeichnete Festigkeit der erfindungsgemässen Tiefziehfolie erklärt sich ein mal durch die hohe mechanische Schockfestigkeit der zur Herstellung von Aussen- und Innenlagen ver wendeten Rohstoffgruppen, die im Einzelfall, z.B. bei den zu den linearen. Polyäthylenen zählenden linear-low-density-Polyäthylen (LLDPE) Spitzenwerte bis zu 175 cN erreichen kann. Im Fall der ebenfalls zur Herstellung der Innenlagen geeigneten mit Metallionen vernetzten #thylen-Metha- crylsäurecopolymeren liegt die mechanische Schockfestigkeit noch wesentlich höher und kann bis zu ca. 450 cN betragen. In der vorliegenden Anmeldung beruhen alle Angaben der mechanischen Schockfestigkeit auf der Messung nach ASTM D-1709-62 bei einer Fallhöhe von 650 mm und einer Foliendicke von 25 ssm. Zum zweiten erklärt sich die hohe Durchstossfestigkeit aus der erfindungswesentlichen Massnahme, die Aussenlagen eines koextrudierten Schlauches flächig mit den Innenlagen während der Extrusion durch Schmelzverbindung, die Innenlagen aber nur durch Verblockung miteinander zu verbinden. Unter Verblockung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Verbindung zwischen den Innenlagen verstanden, die eine mechanische Lösbarkeit dieser beiden Lagen ermöglicht. Vorzugsweise ist die durch das Verblocken der Innenlagen erzielte Verbundhaftung nicht grösser als 100 cN/cm. Die Verblokkung erfolgt zweckmässigerweise unter Anwendung von Wärme und Druck mittels eines Quetschwalzenpaares. Im Gegensatz zu den aus der DE-OS 21 02 377 bekannten Folien, bei denen die Trennbarkeit der einzelnen Schichten in der fertigen Verbundfolie ausdrücklich ausgeschlossen ist, erfolgt bei der erfindungsgemässen Tiefziehfolie infolge der lediglich durch Verblockung miteinander verbundenen Innenlagen ein Riss-Stop, der sich wie folgt erklärt: Wirkt auf die erfindungsgemässe Tiefziehfolie eine Durchstossbelastung, z.B. durch einen vom Inneren einer Tiefziehpackung auf die Tiefziehfolie drük- kenden scharfkantigen Knochen ein, kann an der beanspruchten Stelle ein Riss der beiden durch Schmelzverbindung verbundenen Folienlagen Aussenlage/Innenlage - eintreten, die der beanspruchten Stelle unmittelbar benachbart sind. Zur Zerstörung der beiden weiteren Lagen der erfindungsgemässen Tiefziehfolie - Innenlage/ Aussenlage - müsste der scharfkantige Knochen aber den Einreisswiderstand dieser beiden Lagen an der Verblockungsstelle erneut überwinden, um auch diese beiden Lagen einreissen zu können. Da der Einreisswiderstand bei allen flächigen Gebilden aber höher ist als die Fortreissfestigkeit, wird der Durchstosskraft des Knochens an dieser Stelle ein Widerstand entgegengesetzt, der die erfindungsgemässe Tiefziehfolie vor einer weitergehenden Zerstörung bewahrt und die Dichtigkeit der Verpackung garantiert. Zur Erzielung eines optimalen Tiefziehverhaltens versteht es sich, dass die erfindungsgemässe, durch Koextrusion erhaltene vierlagige Folie im ungereckten Zustand belassen wird. Unter linearen Polyäthylenen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Polyäthylene verstanden, die durch Copolymerisation von Äthylen mit geringfügigen Anteilen von < x-Olefincomono- meren (C3 bis C12) hergestellt werden. Besonders geeignet ist LLDPE (linear-low-density-Poly äthylen) mit einer Dichte von 0,918 bis 0,945, bevorzugt von 0,922 bis 0,930. Der Schmelzindex dieses Polyäthylens liegt bei 0,2 bis 4,0, bevorzugt bei 0,8 bis 1,5. Diese Stoffklasse ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignet, weil infolge der hohen Zähigkeit von LLDPE dadurch bei der erfindungsgemässen mehrlagigen Tiefziehfolie eine besonders hohe Durchstossfestigkeit erzielt werden kann. Aus dem gleichen Grunde ist auch HDPE mit einer Dichte von mindestens 0,935, bevorzugt 0,950 bis 0,965 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 4,0, ein für die Zwecke der Erfindung hervorragend geeigneter Werkstoff. Die gemäss der Erfindung zur Herstellung der Innenlagen verwendeten Copolymere des Äthylens mit Vinylacetat, bzw. die mit Metallionen vernetzten Jthylen-Methacrylsäurecopolymeren, die auch als snomerharze bezeichnet werden und von der Firma Dupont unter dem Handelsnamen Surlyn vertrieben werden, sind gut miteinander verblockbar, gewährleisten aber beim Tiefziehen trotzdem noch eine gewisse Beweglichkeit, d.h.: : Die beiden Aussenlagen, die jeweils mit den Innenlagen durch Schmelzverbindung miteinander ver bunden sind, sind an der Stelle, an der die beiden Innenlagen miteinander verblockt sind, noch geringfügig gegeneinander beweglich, so dass beim Tiefziehvorgang die das Innere der Tiefzi#inu1de bildende Aussen#age aus z.±-. LDPE und eine damit durch, Schmelzverbindung verbundene Innenlage aus z.B. Äthylen Vinylacetatcopolymeren nicht automatisch bei der Ausbildung der Tiefziehmulde einer gleichstarken Dehnung unterliegt, wie die andere aussenliegende, aus LDPE bestehende und mit einer Innenlage aus Äthylen Vinylacetatcopolymeren verbundene Auss enlaqe der erfindungsgemässen mehrlagigen Folie. Wenn-gleich die mit Metallionen vernetzten Äthylen-Methacrylsäurecopolymeren, von denen insbesondere die mit Natrium- oder Zinkionen vernetzten bevorzugt sind, über eine besonders hohe mechanische Schockfestigkeit verfügen und auch ein ausgezeichnetes Blockverhalten besitzen, bleibt ihr Einsatz wenigen Spezialzwecken vorbehalten, z.B. dort, wo eine extrem hohe Durchstossfestigkeit verlangt wird oder z.B. dort, wo eine insgesamt geringe Dicke der mehrlagigen Tiefziefolie gewünscht wird und infolgedessen die Innenlagen mit einer relativ geringen Dicke aus einem Material herzustellen sind, das über eine besonders hohe mechanische Schockfestigkeit verfügt. Für die meisten Zwecke der Erfindung haben sich jedoch die Copolymere des Äthylen-Vinylacetats als ausgezeichnet geeignet erwiesen und sind deshalb für die Zwecke der Erfindung besonders bevorzugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sieht die erfindungsgemässe, Tiefziehfolie Innenlagen aus einem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren vor, das 8 bis 35 Gew'.%, bevorzugt 15 bis 28 Gew.% Vinylacetat enthält. Die Verwendung dieser Äthylen-Vinylacetatcopolyirere mit einem Schmelz index von 0,5 - 8, bevorzugt 1,5 - 4-g/10 Min. bei 190 C und 2',16 kg Last mit DIN 53735, garantiert eine besonders gute Schmelz- verbindung mit den Aussenlagen aus linearem Polyäthylen oder High-Density-Polyäthylen bei der Koextrus ion und verleiht der mehrlagigen Tiefziehfolie eine ausserordentlich hohe Elastizität und Durchstossfestigkeit. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die koextrudierte Verbundfolie eine Gesamtdicke zwischen 100 und 300 ijm aufweist, wobei auf die Aussenlagen eine Dicke von nicht mehr als 4/5 und nicht weniger als 1/2 und auf die Innenlagen eine Dicke von nicht mehr als 1/2 und nicht weniger als 1/5 entfällt. Für die Anwendung in tieffrostbeständigen Tiefziehverpackungen hat sich eine Gesamtdicke der erfindungsgemässen Folie von 190 bis 250 #m als besonders geeignet erwiesen. Zur weiteren Erklärung wird die Erfindung anhand des Beispiels und der Figuren 1 bis 3 näher erläutert, ohne dass die Erfindung durch die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformenbe- schränkt ist. Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen im Querschnitt dargestellten zweilagigen koextrudierten Blasschlauch. Figur 2 zeigt im Querschnitt den gleichen Schlauch, jedoch im verblockten Zustand. Figur 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine erfindungsgemässe Vakuumtiefz iehverpak- kung mit einer erfindungsgemässen koex trudierten Verbundfolie als Unterfolie. In Figur 1 sind mit A, A' die äussere, bzw. B, B' die innere Schicht eines koextrudierten Blasschlauches 1 bezeichnet. Die äussere Lage A, A' besteht aus LLDPE, einer mechanischen Schockfestigkeit von 170 cN und einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,930, während die Innenlagen B, B7 aus einem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren mit 25 Gew.% Vinylacetatanteilundeinem Schmelzindex von 3 hergestei ] t sind. Lagen A und B sind durch SSowlzbindung miteVYurer verbunden. Figur 2 zeigt die durch Flachlegen und Verblocken der Innenschichten B, B' aus dem in Figur 1 dargestellten Blasschlauch 1 gebildete koextrudierte vierlagige Verbundfolie 1' (verblockter Schlauch) mit ihren aus LLDPE gebildeten Aussenlagen A, A' und den aus dem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren gebildeten Innenlagen B, B'. Die Aussenlagen A, A' haben eine Dicke von 60 m, die Innenlagen B, B' sind 30 ssm dick, woraus sich eine Gesamtdicke von 180 ijm ergibt. In Figur 3 ist eine tieffrostbeständige Vakuumtiefziehverpackung 2 dargestellt, in der sich als Verpackungsgut Gulasch 5 befindet. Die Oberfolie 3 ist eine an sich bekannte, zweilagige Verbundfolie, bestehend aus einer 30 ssm dicken, ungereckten Polyamidfolie, laminiert mit einer 75 ssm dicken ungereckten Polyäthylenfolie. Die Unterfolie 2 besteht aus der zu den Figuren 1 und 2 beschriebenen, erfindungsgemässen koextrudierten Verbundfolie 1' (verblockter Schlauch). Beispiel: Das nachfolgende Beispiel beschreibt eine erfindungsgemässe mehrlagige Tiefziehfolie, wie sie bei der Tiefziehverpackung eines scharfkantigen Metallpulvers mit Körnern von ca .1-3 mm Durchmesser Verwendung findet, das als Schweisshilfsmittel unter der Handelsbezeichnung Thermit von der Firma Goldschmidt, Essen, vertrieben wird. Die Aussenlagen A, A' einer solchen mehrlagigen Tiefziehfolie bestehen aus LLDPE einer Dichte von ca. 0,92 und einem Schmelzindex von 1. Die Dicke einer jeden Aussenlage beträgt 80 Fm. Die Aussenlagen A, A' sind mit den Innenlagen B, B', die aus einem Copolymeren des Äthylens mit 8 Gew.% Vinylacetatanteil und einem Schmeizindex von 1,5 bestehen, durch Schmelzverbindung verbunden, während die Innenlagen B, B' miteinander verblockt sind. Die Innenlagen haben eine Dicke von je 40 Wm, woraus sich eine Gesamtdicke der mehrlagigen Tiefziehfolie von 240 Wm ergibt. Wie sich aus einem Verpackungsversuch ergab, weist die beschriebene mehrlagige Tiefziehfolie eine ausgezeichnete Durchstossfestigkeit gegenüber dem scharfkantigen Metallpulver auch bei Temperaturen, die unter dem Gefrierpunkt liegen, auf.

Claims: Patentansprüche 1. Mehrlagige Tiefziehfolie, insbesondere für die Herstellung von tieffrostbeständigen Vakuumtief zieh-Verpackungen oder für die Vakuumtiefzieh Verpackung scharfkantiger Verpackungsgüter, ge kennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) die mehrlagige Tiefziehfolie ist eine ko extrudierte Verbundfolie (1') mit zwei in Material und Dicke übereinstimmenden Aussen lagen (A, A') aus linearem Polyäthylen oder High-Density-Polyäthylen (Niederdruckpoly äthylen, HDPE) und zwei in Material und Dicke übereinstimmenden Innenlagen (B, B'), be stehend aus einem mit Metallionen vernetzten Äthylen-Methacrylsäurecopolymeren oder aus einem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren, b) die Aussenlagen (A, A') sind mit den Innenlagen (B, B') durch Schmelzverbindung verbunden, die Innenlagen (B, B') sind lediglich miteinander verblockt. 2. Mehrlagige Tiefziehfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlagen (B, B') aus einem Äthylen-Vinylacetatcopolymeren bestehen, das 8 bis 35 Gew.%, bevorzugt 20 bis 28 Gew.% Vinylacetat enthält. 3. Mehrlagige Tiefziehfolie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die koextru dierte Verbundfolie (1') eine Gesamtdicke zwischen 100 und 300 Crm aufweist, wobei auf die Aussenlagen (A, A') eine Dicke von nicht mehr als 4/5 und nicht weniger als 1/2 und auf die Innenlagen (B, B') eine Dicke von nicht mehr als 1/2 und nicht weniger als 1/5 entfällt. 4. Tieffrosttestädige Vakw#efzie#packnng aus einer tief ziehfähigen Unterfolie mit darin verpackten Nahrungs- mitteln und einer an sich bekannten, die Packung ver schliessenden Oberfolie,dadurch gekennzeichnet, dass die Unterfolie der Vakuumtiefziehpackung (2) eine koextrudierte Verbundfolie (1') mit zwei in Material und Dicke übereinstimmenden Aussenlagen (A, A') aus linearem Polyäthylen oder High Density-Polyäthylen (Niederdruckpolyäthylen, HDPE) ist, die durch Schmelzverbindung mit zwei in Material und Dicke übereinstimmenden Innenlagen (B, B'), bestehend aus einem mit Metallionen vernetzten Äthylen-Methacrylsäure- copolymeren oder aus einem Äthylen-Vinylacetat copolymeren verbunden sind, die ihrerseits mit einander verblockt sind.

Inventors: ENGELSBERGER, HERBERT
Applicants: HELIO FOLIEN GMBH
Application year: 1984
Main classification: B32B27
IPC codes: B29C51, B65D77, B32B27, B65D1