Hoher Glanz und Festigkeit

ROHSTOFFE
Transparente Folien aus Metallocen Polyethylen
Hoher Glanz und
Festigkeit
Eine Verpackung soll
neben der Schutzfunktion auch ein attraktives
Erscheinungsbild haben.
Die optischen Eigenschaften der verwendeten Folien sind
daher von größter
Bedeutung. Der Glanz
einer Folie beeinflusst
das Druckbild positiv.
Niedrige Trübungswerte
sind ein Muss für nicht
vollflächig bedruckte
Verpackungen oder Packungen mit Durchsichtfenster.
Dr. Norbert Rohse, Stefan Ohlsson
und Bart Lauwers, ExxonMobil Chemical Europe Inc., Machelen, Belgien
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Vergleich der optischen Eigenschaften von aus Mischungen von Exceed mLLDPE mit HDPE hergestellten ein- und dreilagigen Folien
Die Herstellung von Folien mit guten
optischen Eigenschaften ist oft mit einem Kompromiss bei den mechanischen Eigenschaften verbunden. Mit
einer von ExxonMobil Chemical Europe
Inc., Machelen, Belgien, auf der Basis
von Exceed Metallocen Polyethylen
(mLLDPE) entwickelten neuen Technologie ist es möglich, Folien herzustellen, die sowohl gute mechanische als
auch gute optische Eigenschaften aufweisen.
Die konventionelle Extrusion von Exceed mLLDPE liefert Folien, welche in
ihren optischen Eigenschaften im Vergleich zu aus hochwertigem LDPE und
LLDPE hergestellten Folien nur durchschnittlich sind. Angepaßte Extrusion
von Exceed mLLDPE liefert zwar Folien
mit guten Eigenschaften, jedoch würde
der Ausstoß dabei unter allgemein akzeptierte Werte fallen. Die Einbettung
von Exceed mLLDPE zwischen zwei Lagen herkömmlichem LLDPE oder EVA
(VA-Gehalt 4.5 %) liefert Folien mit bes-
seren optischen Werten, deren mechanische Eigenschaften und deren Steifigkeit jedoch für viele Anwendungen
nicht ausreichend wären.
Mit dem neuen Verfahren lassen sich
coextrudierte Polyethylen-Folien herstellen (Aufbau der Folien: ABA oder
ABC), die neben guten optischen und
mechanischen Eigenschaften auch eine
erhöhte Steifigkeit aufweisen. Zur Herstellung wird eine dreischichtige Coextrusionsblasfolienanlage benötigt, welche LLDPE verarbeiten kann und welche
eine gute Homogenisierungskapazität
hat – ein Anlagentyp, der in Europa immer größere Verbreitung findet.
Das Know-How besteht in der richtigen
Formulierung der dreilagigen Folien
(ABA oder ABC):
Die beiden Außenschichten (A und
C) bestehen ganz oder hauptsächlich aus einem Exceed Metallocen
Polyethylen (mLLDPE). Sehr gute Resultate können zum Beispiel mit Exceed ML1018FB erzielt werden
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Vergleich der
Oberflächenstruktur einer
konventionellen Folie
(links) und
einer mit dem
neuen Verfahren hergestellten Folie (Bilder: Exxon
Mobil Chemical Europe)
(Dichte: 0.918 g/cm³). Auch bei der
Verwendung von herkömmlichem
LLDPE lassen sich Folien mit guten
optischen Eigenschaften herstellen.
Die mechanischen Eigenschaften
und die Versiegelbarkeit sind jedoch
deutlich schlechter. Zudem müßten
zur Erzielung annehmbarer Gleitwerte weitaus größere Mengen Antiblockmittel als bei den auf Exceed
mLLDPE basierenden Folien zugegeben werden, so daß Einbußen bei
den optischen Eigenschaften hingenommen werden müßten.
Die Dichte der Mittelschicht (B) muss
um mindestens 0.006 g/cm³ höher
sein als die Dichte der Außenschichten (A, C). Es können sowohl reine
Polyethylene als auch Mischungen
verschiedener Polyethylene eingesetzt werden.
Alle beteiligten Substanzen müssen
weitestgehend frei von Stippen sein.
Es besteht die Möglichkeit, die Steifigkeit einer solchen Folie durch die Einarbeitung von Polyethylen mit höherer
Dichte besonders in die Mittelschicht,
aber auch in die Außenschichten, in einem weiten Bereich zu variieren. Beispiele für Formulierungen sind:
Beide Außenschichten bestehen aus
Exceed mLLDPE (Dichte 0.918 g/
cm³) – die Mittelschicht besteht aus
herkömmlichem LLDPE (Dichte
0.925 g/cm³).
Beide Außenschichten bestehen aus
einer Mischung von Exceed mLLDPE
mit etwas HDPE – die Mittelschicht
besteht aus einer Mischung von Exceed mLLDPE mit einer größeren
Menge HDPE.
Mit allen getesteten HDPE-Typen konn-
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ten Folien mit sehr guten mechanischen
Eigenschaften hergestellt werden. Die
meisten der verwendeten HDPE-Typen
ergaben Folien mit vergleichbaren optischen Eigenschaften (Schmelzindexe
von 0.5 bis 8.0 g/10 min, Dichten von
0.950 bis 0.965 g/cm³, monomodale
und bimodale Molekulargewichtsverteilungen). Bei der Verwendung von
hochmolekularen HDPE-Typen konnten
Einbußen bei den optischen Eigenschaften beobachtet werden.
Die Verwendung von Exceed mLLDPE –
sei es in einer einschichtigen oder in einer mehrschichtigen Folie – bewirkt eine drastische Verbesserung der mechanischen Folieneigenschaften im Vergleich zu aus konventionellen Polyethylenen hergestellten Folien.
Optische Eigenschaften
bleiben
Im Gegensatz zu herkömmlichen Folien
und Monofolien mit einer vergleichbaren Zusammensetzung bewirkt die
Erhöhung der Steifigkeit keine Verschlechterung der optischen Eigenschaften.
Die guten optischen Eigenschaften der
so aufgebauten Folien lassen sich durch
den molekularen Aufbau des Exceed
mLLDPEs und durch den Unterschied in
den Dichten erklären. Aufgrund dieses
Unterschiedes kristallisieren die Schichten bei verschiedenen Temperaturen.
Das Kristallisationsverhalten des in den
Außenschichten eingesetzten Exceed
mLLDPEs wird durch die höhere Kristallisationstemperatur der Mittelschicht
dergestalt beeinflusst, dass gleichmäßigere Kristalle gebildet werden, die weit-
aus weniger aus der Folienoberfläche
hervorstehen. Im Vergleich zu Folien,
die mit herkömmlichen Methoden oder
aus herkömmlichen Polymeren hergestellt werden, ergibt sich dadurch eine geringere Oberflächenunebenheit.
An diesen glatteren Oberflächen wird
mehr Licht direkt reflektiert. Die Folien
sind somit im Vergleich zu herkömmlichen Folien weniger trübe und weisen
einen höheren Glanz auf. Typische
kommerziell eingesetzte Folien zeigen
in der Regel um 30 bis 60 % niedrigere
Glanzwerte als Folien, die mit dem neuen Verfahren hergestellt wurden (Beispiel: Folien für Tiefgefrierverpackungen – einer typischen Anwendung für
diese neue Generation von Verpackungsfolien).
Aufgrund der guten optischen und mechanischen Eigenschaften sind die unter Verwendung von Exceed mLLDPE
nach der neuen Technologie hergestellten Folien für die Produktion von hochwertigen flexiblen Verpackungen geeignet.
Es ist sogar vorstellbar, dass diese Folien
in bisher für Polypropylenfolien typischen Anwendungsgebieten Verwendung finden werden. Optische Eigenschaften und Steifigkeit sind vergleichbar, aber Versiegelbarkeit und viele mechanische Eigenschaften sind deutlich
besser.
Es gibt viele Möglichkeiten – aber die
Ausschöpfung des durch diese neue
Technologie gebotenen Potenzials erfordert oft die Entwicklung und das Testen vollkommen neuer Folienstrukturen.
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