DE3877452T2 - Zersetzbare getraenkebehaelter. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dichten Getränkebehälter, der erst nach dem Öffnen abgebaut wird. Der Behälter weist einen Kunststoffmantel auf und enthält ein Kohlensäure-hältiges Getränk, das einen zur Verzögerung des Abbaues ausreichenden Kohlendioxiddruck liefert.
• Kunststoffe werden für praktisch jegliche Art von Verpackung verwendet. Seit einigen Jahren werden Kunststoffe in der Verpackungsindustrie zum Ersatz zahlreicher Papier-, Karton-, Metall- und Glasverpackungen durch leichtgewichtige, chemisch beständige, verhältnismäßig unbrechbare, durchscheinende oder durchsichtige Kunststoffverpackungen verwendet.
• Zum Unterschied von anderen Verpackungsmaterialien, wie Karton und Papier, werden Kunststoffe jedoch nur sehr langsam abgebaut, soferne innen nicht mehr Unterstützung als von Natur aus zukommt. Das Vergraben eines Kunststoffbehälters stellt somit keine zufriedenstellende Lösung für das Problem der Beseitigung des Behälters nach seinem Gebrauch dar.
• Ein zufriedenstellend abbaubarer Behälter ist ein solcher, der innerhalb eines Jahres abgebaut wird. Der Abbau kann beispielsweise durch Einwirkung von Sonnenlicht (wenn die Verwendung von Abbaumitteln nicht erforderlich ist) oder durch Einverleibung eines Abbaumittels in ein Kunststoffmaterial herbeigeführt werden.
• Es ist bekannt, einem Kunststoffmaterial ein Abbaumittel zuzusetzen, um den Abbau in Anwesenheit von Luft und Licht zu bewerkstelligen. Unter "Abbaumittel" soll eine Verbindung verstanden werden, die die oxidative Zersetzung des Kunststoffmaterials, dem sie zugesetzt wird, fördert. Die US-A-3 847 852 beschreibt die Verwendung von Siliciumdioxid oder einer Pro-Abbaumittel-Metallverbindung, wie eines Fettsäuremetallsalzes von Al, Sn, Pb, Sb, Bi oder von Metallen der Gruppen IIA oder IIB. Die US-A-3 896 585 beschreibt eine abbaubare landwirtschaftliche Mistabdeckung, bestehend aus einer Polybuten-1- oder Polypropylen-Folie, die einen Stabilisator und eine abbaubare Zusammensetzung enthält, bestehend aus einem Ethylengrundpolymer und einer Kombination einer auto-oxidativen polymeren oder niedermolekularen organischen Verbindung, bestimmter mehrwertiger Übergangsmetallsalze und eines Antioxidationsadditivs. Die US-A-3 994 855 beschreibt eine abbaubare Polymerzusammensetzung mit einem Gehalt an einer photolysierbaren Metallverbindung, die den Abbau fördert und in einem äußerst fein verteilten Zustand vorliegt. Die US-A-4 038 228 beschreibt eine abbaubare Kunststoffzusammensetzung, die in Abwesenheit von elektromagnetischer Strahlung abbaubar ist und im wesentlichen aus einem organischen Polymer besteht, das darin dispergiert wenigstens ein Übergangsmetallderivat wenigstens einer hoch-ungesättigten organischen Säure enthält. Gemäß der US-A-4 056 499 wird ein Polymer mit einem nicht-polymeren organischen Reagens umgesetzt, um den Abbau zu fördern. In ähnlicher Weise kombiniert die US-A-4 048 410 ein organisches Polymer mit einem organischen Chelatisierungsmittel, um den Abbau zu fördern. Die US-A-4 101 720 verwendet ein Polymer, ein organisches Derivat eines Übergangsmetalles und eine leicht antioxidierbare organische Verbindung, um eine abbaubare Zusammensetzung zu schaffen. Schließlich verwendet die US-A-4 121 025 einen nichtionischen, organo-löslichen Komplex eines Metalles, um den Abbau eines Polymers am Ende seiner angestrebten Lebensdauer zu bewirken.
• Es ist auch bekannt, ein Kunststoffmaterial, selbst ein ein Abbaumittel enthaltendes Kunststoffmaterial zu stabilisieren und dadurch den Abbau zu vermeiden, unter Verwendung bestimmter Stabilisatormaterialien, wie Antioxidantien. Solange als das Antioxidans vorliegt, kann es jedoch keinen Abbau geben. Ein flüchtiges Antioxidationsmittel mit einer bekannten Halbwertszeit könnte einen Abbau zu einem künftigen Zeitpunkt ermöglichen, aber es wäre unmöglich, genau den Beginn des Abbaues festzustellen, um beispielsweise eine annehmbare Lagerzeit zu ergeben, während gleichzeitig der Abbaubeginn möglichst bald nach Gebrauch sichergestellt wird.
• Der Einsatz von Kunststoffen für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen führt zu einem Bedarf nach einem Behälter, insbesondere einem Behälter für Kohlensäure-hältige Getränke, der während einer unterschiedlichen und unvorhersagbaren Lagerzeit in Lagerhäusern, Lastwagen, Supermärkten, zu Hause oder an anderen Stellen stabil bleiben wird und einem Abbau widerstehen wird, bis das Getränk aus dem Behälter entnommen wird, und dennoch unmittelbar nach dem Öffnen einem Abbaubeginn unterliegen wird.
• Die Erfindung schafft daher einen dichten, wenigstens zu 80 Vol.-% mit einem Kohlensäure-hältigen Getränk gefüllten Behälter, wobei die Kohlensäuremenge des Getränkes ausreicht, um einen Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm) innerhalb des Behälters zu ergeben, welcher Behälter einen abbaubaren Kunststoffmantel umfaßt, worin die Sauerstoffund Kohlendioxidpermeabilität wenigstens des Außenteils des Mantels unter 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm² x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) liegt und die Sauerstoff- und Kohlendioxidpermeabilität dieses Mantels wenigstens 0,7 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (0,7 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) beträgt. Der Kunststoffmantel kann aus einem Material wie Polypropylen bestehen, das bei Einwirkung der Atmosphäre abgebaut werden kann, oder es kann ein Abbaumittel enthalten, das dann wirksam wird, sobald das Kohlensäure-hältige Getränk aus dem Behälter entfernt wird.
• Der Behälter gemäß der Erfindung wird erst nach dem Öffnen abgebaut, selbst nach einer unterschiedlichen und nicht vorhersagbaren Lagerzeit.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit in einer Ausführungsform auf einen dichten, abbaubaren Kunststoffbehalter mit einem darin befindlichen Kohlensäure-hältigen Getränk, der einen Kunststoffmantel und eine wirksame enge eines Abbaumittels umfaßt, das einen erheblichen Abbau des Behälters nach dessen Gebrauch fördert, d.h. nachdem das Getränk konsumiert worden ist und das Behälterinnere der Atmosphäre ausgesetzt worden ist.
• Innerhalb des Behälters liegt ein Kohlensäure-hältiges Getränk vor, wobei der Kohlensäuregehalt des Getränkes ausreicht, um einen Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm), vorzugsweise wenigstens 98 kPa (1 atm) innerhalb des Behälters zu schaffen.
• Der Behälter kann wenigstens eine Schicht aus Kunststoff, wie Polypropylen, mit einer entsprechenden, überall vorliegenden Permeabilität (Px) umfassen. In alternativer Weise kann der Behälter einen Mantel aus einer inneren Kunststoffschicht mit einer Permeabilität (Px) und einer daran anliegenden äußeren Kunststoffschicht mit einer Permeabilität (Py) umfassen, welche Außenschicht eine sehr niedrige Permeabilität aufweist und eine Sperrschicht aus einem anderen Kunststoffmaterial ist, oder eine Außenschicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial ist, wobei Py < Px ist und wobei Px nicht größer als 500 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (500 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) ist. Die Sauerstoffdurchlässigkeit wenigstens des Außenteils des Kunststoffmantels liegt unter 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzol x Tag x atm). Die Dicke des Außenteils ist nicht kritisch, solange als der Behälter seine Form halten kann. Ein typischer Außenteil des Mantels kann nicht mehr als 10% der Stärke des gesamten Mantels aufweisen.
• Der Behälter gemäß der Erfindung ist beständig, d.h. er wird nicht abgebaut, solange als ein positiver Druck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm) Kohlendioxid auf wenigstens die Innenwand des Behälters aufrecht erhalten wird. Der Abbau wird in Gang gesetzt, sobald das Kohlensäure-hältige Getränk konsumiert wird, wodurch Kohlendioxid durch Luft verdrängt wird und die Innenwand des Behälters mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff in Berührung kommt. Die Zersetzung des Behälters kann somit hinausgeschoben werden, um eine verschiedene und nicht vorhersagbare Lagerdauer zu schaffen, und sie wird erst in Gang gesetzt, wenn der Behälter geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Behälters wird Kohlendioxid freigesetzt und wenigstens teilweise durch Sauerstoff aus der Atmosphäre verdrängt, und der Sauerstoff dringt wenigstens zur Innenwand des Behälters vor und durch diese hindurch und beendet somit die Periode der Stabilität und eröffnet den oxidativen Abbau, der gefördert werden kann, wenn in dem Kunststoffmaterial ein Abbaumittel enthalten ist. Die Einwirkung von Licht oder Wärmeenergie ermöglicht einen rascheren Abbau des Behälters.
• Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Polypropylen, Polybutylen oder Polyethylenterephthalat (PET) sein. Die chemische Natur des zumindest für die Innenschicht verwendeten Kunststoffmaterials ist nicht von Bedeutung, solange als das Kunststoffmaterial abgebaut werden kann, den Permeabilitätsanforderungen entspricht und fest genug ist, um seine Form beizubehalten.
• Beispielsweise ist ein Polypropylen, das für den Behälter für ein Kohlensäure-hältiges Getränk verwendet werden könnte, das sogenannte isotaktische Polypropylen (im Gegensatz zu ataktischem Polypropylen). Dieses Polypropylen wird in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 14, Seiten 217-335 (1967), sowie in der US-A-3 112 300 beschrieben. Das Polypropylen mit einem für die vorliegende Erfindung geeigneten mittleren Molekulargewicht kann nach in der Technik bekannten Methoden hergestellt werden. In Abhängigkeit vom spezifischen Katalysator und den angewendeten Polymerisationsbedingungen wird das gebildete Polymer unterschiedliche Anteile an ataktischen sowie isotaktischen, syndiotaktischen oder den sogenannten Stereoblock-Molekülen enthalten. Diese Verhältnisse können, falls erwünscht, eingestellt werden, um Produkte zu ergeben, die mehr oder weniger vollständig kristallisieren. Die bevorzugten, im Handel erhältlichen Polypropylene werden im allgemeinen unter Verwendung eines festen kristallinen, in Kohlenwasserstoffen unlöslichen Katalysators, hergestellt aus einer Titantrichloridzusammensetzung und einer Aluminiumalkylverbindung, beispielsweise Triethylaluminium oder Diethylaluminiumchlorid, hergestellt. Gewünschtenfalls kann das verwendete Polypropylen ein Copolymer sein, das kleinere Mengen (1 bis 20 Gew.-%) Ethylen oder andere alpha-Olefincomonomere enthält. Ebenfalls umfaßt sind schlagzähe Polypropylene, mit in der Technik bekannten Strukturen. Derartige schlagzähe Polypropylene umfassen sequenzpolymerisierte Propylen-Ethylen-Copolymere, die durch Sequenzpolymerisation von Propylen und Propylen-Ethylen-Gemischen durch Kontakt mit Ziegler-Natta-Koordinationskatalysatoren hergestellt werden können. Es können auch neuere Typen von Koordinationskatalysatoren verwendet werden, wie TiCl&sub4;-Zusammensetzungen, die auf Magnesiumchlorid aufgebracht und mit einem Elektronendonor modifiziert sind. Die hier verwendeten Propylenhomopolymere und -copolymere sollten wenigstens 60 Gew.-% Propyleneinheiten enthalten. Während der Verarbeitung oder Extrusion eines unstabilisierten Kunststoffmaterials kann es wünschenswert sein, das Material unter einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoff oder Kohlendioxid zu verarbeiten oder zu extrudieren, um einen vorzeitigen Abbau zu vermeiden.
• Das Kunststoffmaterial kann gegebenenfalls chemische Additive, Füllstoffe, Verfahrenshilfsmittel, Viskositätserniedriger, Formfreisetzungsmittel, Emulgatoren, Gleitmittel, antistatische Mittel, Faserverstärkungen, Flammverzögerer, Weichmacher, Farbstoffe, Pigmente und/oder Adhäsionspromotoren enthalten. Derartige Additive sollten nicht-toxisch und um Einsatz bei Kohlensäure-hältigen Getränken geeignet sein.
• Die Menge eines einzusetzenden Abbaumittels sollte vom Kohlensäuregehalt und der Konzentration des Getränks im verschlossenen Behälter unabhängig sein. Es sollte eine solche Menge an Abbaumittel verwendet werden, die wirksam ist, um den Abbau des Behälters zu initiieren, sobald dieser geöffnet worden ist. Der Behälter sollte jedoch erst nach einer vernunftigen Zeitspanne in merklichem Ausmaß abbauen, während welcher Zeit der Konsument den geöffneten Behälter gebrauchen oder vorübergehend lagern kann.
• Die Abbaumittelmenge kann variiert werden, um dem geöffneten Behälter eine gewünschte brauchbare Lebenszeit zu geben, bevor er abgebaut wird. Es sollte sich um eine zur Förderung des photooxidativen Abbaus des Behälters ausreichende Menge handeln. Zu wenig Abbaumittel ergibt einen zu langsamen Abbau. Zu viel Abbaumittel führt zu Problemen bei der Verarbeitung des Kunststoffmaterials.
• Das Abbaumittel kann eine beliebige Verbindung sein, die die photooxidative Zersetzung des Kunststoffmaterials, dem sie zugesetzt wird, fördert. Ein bevorzugtes Abbaumittel ist ein Cersalz einer einbasischen Carbonsäure, wie Certristearat. Cersalze einer einbasischen Carbonsäure haben einen niedrigen Toxizitätsgrad, sind nicht mutagen, und Studien zur chronischen Einwirkung geben keinen Hinweis auf Humangesundheitsprobleme. Sie sind nach den Praktiken der guten Herstellung (good manufacturing practices, GMP) reguliert und können für einen Kontakt in Fett- und Nichtfettnahrungsmittelanwendungen verwendet werden. Beispiele derartiger Cersalze umfassen die Cersalze von Stearinsäure, Gluconsäure, racemischer Säure, Glyoxylsäurehydrat, Milchsäure, 2-Hydroxybuttersäure und anderen Carbonsäuren und Hydrocarbonsäuren. Ein besonders bevorzugtes Salz ist Certristearat.
• Andere geeignete Abbaumittel umfassen (1) Übergangsmetallsalze, wie Eisen-, Chrom- oder Kupferstearate, -octoate oder -naphthenate, (2) ein Copolymer aus Kohlenmonoxid und einem Olefin, (3) ein Copolymer aus einem Olefin und einem Vinylketon, (4) aromatische Ketone, (5) Naphthylamine und (6) Benzothiazolderivate.
• Die Optimalmenge an Abbaumittel hängt von dem speziellen verwendeten Abbaumittel ab. Es wird eine Abbaumittelmenge verwendet, die zur Erzielung der gewünschten Abbaugeschwindigkeit ausreicht. Typische Mengen betragen von 100 Teilen je Million bis 10.000 Teile je Million Gewichtsteile des Kunststoffmaterials, und vorzugsweise von 1000 bis 5000 ppm.
• Der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung kann nur eine einzige Kunststoffschicht aufweisen und kann durch Erwärmen des Kunststoffmaterials auf eine Temperatur unterhalb seiner Zersetzungstemperatur, gewünschtenfalls Einarbeiten eines Abbaumittels und etwaiger weiterer gewünschter Additive und Vermischen der Bestandteile zur Erzielung eines im wesentlichen gleichförmigen Gemisches, Extrudieren, gewünschtenfalls Spritzgießen, und Abkühlen zur Ausbildung einer festen Behälterwand hergestellt werden. Das Abbaumittel und etwaige andere Additive können mit einem Mischer in das Kunststoffmaterial eingemischt werden. Das Abbaumittel wird in einer Menge zugesetzt, die zur Förderung des Abbaus ausreicht, aber nicht so groß ist, daß sie Verarbeitungsprobleme verursacht. Es können dann formgepreßte und/oder extrudierte Folien hergestellt werden. Die Extrusion kann bis zu etwa 230ºC (450ºF) ohne eine Stickstoffspülung ausgeführt werden.
• Der Behälter kann auch aus einer Innenschicht mit einer entsprechenden Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit (Px) und einer Außenschicht hergestellt werden, die eine Sperrschicht ist, oder die eine Außenschicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial mit einer Sauerstoff- und Kohlendioxidpermeabilität (Py) ist, worin Py < Px ist und Px nicht größer als 500 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (500 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) liegt. Die Sauerstoff- und Kohlendioxidpermeabilität wenigstens des äußeren Teiles des Mantels liegt unter 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm), und die Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit des Kunststoffmantels beträgt wenigstens 0,7 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (0,7 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm), vorzugsweise aber mehr als die Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit des Außenteiles des Mantels.
• Eine Außenschicht kann aus einer weniger durchlässigen Schicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial cder aus einem Sperrmaterial wie zum Beispiel Ethylenvinylalkohol ("EVAL"), Polyvinylidenchlorid (PVDC oder "SARAN") oder aus Nylon hergestellt werden, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Funktion einer äußeren Sperrschicht liegt darin, ein Lecken des Kohlendioxids aus dem verschlossenen Behälter zu vermeiden, was zu einem vorzeitigen Verlust an CO&sub2;-Druck führt, und ein Diffundieren von Sauerstoff aus der Luft in das Kunststoffmaterial zu verhindern. Eine äußere, weniger durchlässige Schicht aus dem gleichen Harzmaterial dient ebenfalls dazu, die Geschwindigkeit des Verlustes an CO&sub2;-Druck herabzusetzen.
• Falls eine Sperrschicht verwendet wird, so reicht es aus, eine dünne Schicht aus einem Sperrmaterial zu verwenden. Eine zur Vermeidung von CO&sub2;-Druckverlust ausreichende Stärke ist passend, beispielsweise würde eine Stärke von weniger als 10% der Gesamtstärke des Behälters genügen.
• Falls vorhanden, kann eine Außenschicht von beliebiger Type mit der inneren Kunststoffschicht coextrudiert werden, als Sprüh-, Tauch- oder Bürstenbeschichtung aufgebracht werden oder durch Laminieren aufgetragen werden.
• Gemäß einer Modifizierung wird eine Bestrahlung des Kunststoffmaterials die Abbaugeschwindigkeit zum gewünschten Zeitpunkt stark erhöhen, verglichen mit einer unbestrahlten Polymerzusammensetzung. Normalerweise beträgt das zur Beschleunigung des Abbaus erforderliche Ausmaß an Bestrahlung von 1 x 10&sup4; bis 2 x 10&sup5; Gy (1 bis 20 Megarad). Größere oder kleinere Bestrahlungsdosen können angewendet werden, abhängig vom speziell gewünschten Abbaugrad. Geeignete Quellen umfassen einen van de Graaff-Beschleuniger und Kobalt 60. Andere geeignete Bestrahlungsquellen sind beispielsweise Ultraviolettlampe, Sonnenlampe, Wirbelströmungsplasmabogen und Quecksilberlampe. Es kann jede bekannte Strahlungsquelle angewendet werden. Dieser Bestrahlungsaspekt der vorliegenden Erfindung ist bei großvolumigen Kunststoffabfallbeseitigungseinheiten von Bedeutung, in welchen der Kunststoffabfall bestrahlt wird, bevor er den Elementen ausgesetzt wird, um eine erhöhte Abbaugeschwindigkeit zu erzielen.
• Der Behälter ist zu wenigstens 80 Vol.-% mit dem gewünschten Kohlensäure-hältigen Getränk gefüllt.
• Der Behälter wird dann unter dem geeigneten Druck nach jeder beliebigen annehmbaren Verschlußmethode verschlossen, wie Endsäumen und Reibungsschweißen.
• Der Kohlensäuregehalt des ausgewählten Kohlensäure-hältigen Getränkes sollte ausreichen, um einen Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm) innerhalb des Behälters auszubilden, vorzugsweise wenigstens 98 kPa (1,0 atm), aber vorzugsweise nicht nehr als 590 kPa (6 atm). Der stärker bevorzugte Bereich beträgt 245 bis 440 kPa (2,5 bis 4,5 atm). Der Kohlensäuregehalt des Getränkes inhibiert eine Initiierung des Abbaus durch das Abbaumittel, bis der Behälter van Konsumenten geöffnet wird, das Kohlendioxid freigesetzt wird und wenigstens die Behälterinnenwand mit Sauerstoff in Kontakt kommt.
• In einer bevorzugten Ausfuhrungsform liegt der Behälter gemäß der Erfindung in Form einer dichten Dose oder eines dichten Behälters mit annehmbaren Kriech-, Modul- und Festigkeitswerten vor, worin der Kunststoffmantel oder Dosenkörper weniger als 2 mm (80 mil) stark ist und einen Kern aus coextrudiertem, nicht-faserigem Polypropylen, zwei Lagen aus Polypropylen, die jeweils monoaxial bis auf eine Zugfestigkeit von über 55 MPa (8.000 psi) in jeder beliebigen Richtung und einen Elastizitätsmodul von über 2,8 x Pa (400.000 psi) in jeder beliebigen Richtung gestreckt worden sind, wobei eine Lage allein oder mehrlagig unter einem Winkel von +50º bis +60º um den Kern gewickelt worden ist, und die andere Lage allein oder mehrlagig unter einem Winkel von -50º bis -60º um den Kern gewickelt worden ist, eine Klebstoffschicht zwischen diesen Polypropylenlagen und zwischen der Inneren der Polypropylenlagen und dem Kern, wenigstens eine Lage aus einem Sperrmaterial, und mit diesem Kunststoffmantel verbundene Endteile umfaßt (siehe die parallele europäische Patentanmeldung 87310415.2).
• Die gefüllten Behälter gemäß der Erfindung können in Lastwagen, Lagerhäusern, Supermärkten und im Heim des Konsumenten transportiert bzw. gelagert werden, bis sie geöffnet werden. Sobald der Behälter geöffnet ist, tritt Sauerstoff aus der Atmosphäre in den Behälter ein und kommt mit der Innenwand des Mantels in Kontakt. Dies ermöglicht den Beginn des Abbaus des Kunststoffmaterials, aber selbstverständlich bleibt dem Konsumenten genügend Zeit zum Konsumieren und sogar zum Lagern des geöffneten Behälters, bevor ein merklicher Abbau erfolgt.
• Die gebrauchten Behälter können dann gesammelt und in einem geeigneten Bereich angeordnet werden, auf den Licht- oder Wärmeenergie einwirken kann, um die Abbaugeschwindigkeit der Behälter zu erhöhen. Etwaige Sperrschichten auf den Behältern werden vernachlässigbar dünn sein und sollten keinerlei Beseitigungsprobleme stellen. Außenschichten aus einigen Kunststoffmaterialien mit verringerter Durchlässigkeit wie PVDC werden im Lauf der Zeit abgebaut, wenngleich mit geringerer Geschwindigkeit.
• Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
• Es wurden 8 Probenplatten aus druckverformter Polypropylenfolie bereitet. Die Proben 1 bis 4 enthielten kein Abbaumittel. Die Proben 5 bis 8 enthielten 0,5% Cerstearat (CeSt&sub3;)-Abbaumittel, hergestellt durch Trockenvermischen von Polypropylen mit CeSt&sub3; und Schmelzextrudieren zur Erzielung homogener Gemische. Die Gemische wurden bei 204ºC (400ºF) zu 1,5 mm (0,06 Inch) starken Platten druckverformt.
• Die Platten wurden ausbluten gelassen, indem sie zwei Wochen lang in eine Kohlendioxidkammer eingebracht wurden, um die Platten von eingefangenem Sauerstoff zu befreien. Jede Platte wurde in einer Zelle aus rostfreiem Stahl montiert, die entweder O&sub2; oder CO&sub2; enthielt, mit einem Einlaß, der eine Druckbeaufschlagung mit einem speziellen Gas ermöglicht, so daß die Innenseite der Platte entweder der Einwirkung von Luft oder von Kohlendioxid bei 240 kPa (35 psi) ausgesetzt war, und die andere Seite der Platte in einem Xenon-Weatherometer simulierten Freiluftumgebungsbedingungen ausgesetzt war, so daß die Außenseite der Platte der Einwirkung von Ultraviolettlicht ausgesetzt war. Nach entweder 175 oder 325 Stunden Einwirkung einer Xenonbogenlampe wurden die Platten auf Sprödigkeit und Rissigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt. Tabelle PROBE SPERRSCHICHT PLATTENUMGEBUNG INNEN/AUßEN STUNDEN ABBAU Luft/Luft * Polyvinylidenchlorid 1) erhebliche Versprödung, dichte und tiefe Risse 2) ausgedehnte Mikrorisse; Versprödung und Bruch in fortgeschrittenem Stadium
• Wie aus der Tabelle zu entnehmen ist, zeigten die Proben 1 bis 4, die kein Abbaumittel enthielten, nach 325 Stunden Einwirkung der Xenonbogenlampe keinen Abbau. Die Probe 5, die 0,5% CeSt&sub3;-Abbaumittel enthielt, war für eine geöffnete Dose repräsentativ, bei welcher sowohl die Innenwand als auch die Außenwand der Dose der Xenonbogenlampe ausgesetzt sind, und es trat eine weitgehende Versprödung und dichtes, tiefes Rissigwerden auf. Die Probe 6, die ebenfalls das Abbaumittel enthielt, war für die ungeöffnete Dose repräsentativ, bei welcher die Innenwand der Dose der Einwirkung von CO&sub2; ausgesetzt ist und die Außenseite der Dosenwand der Luft ausgesetzt ist. Nach nur 175 Stunden trat eine erhebliche Versprödung und ein dichtes, tiefes Rissigwerden auf, weil diese Polypropylenplatte ohne eine Sperrschicht verwendet wurde, obwohl es eine Durchlässigkeit von größer als 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) aufwies. Die Probe 7 enthielt ein Abbaumittel und wurde einer Luft/Luft-Einwirkung mit einer PVDC-Sperrschicht ausgesetzt. Nach nur 175 Stunden trat ein extensives Mikrorissigwerden, ein Verspröden und Bruchbildung in einem fortgeschrittenen Stadium ein. Diese Daten und zusatzlich eine UV-Untersuchung PVDC zeigen, daß PVDC über 300 nm Wellenlänge aktiv ist und daß PVDC im UV-Bereich nicht als Schutzbarriere wirkt. Die Probe 8 enthielt ein Abbaumittel und wurde der Einwirkung von CO&sub2;/Luft ausgesetzt, mit einer PVDC-Sperrschicht. Selbst nach 325 Stunden trat keine Versprödung oder Rißbildung auf. Dieses Verhalten war repräsentativ für die verschlossene, mit Kohlensäure-hältigem Getränk gefüllte Dose.
• Die Platten wurden dadurch ausbluten gelassen, daß sie zwei Wochen lang in eine Kohlendioxidkammer eingebracht wurden, um sie von dem eingefangenen Sauerstoff zu befreien. Ein Satz Platten (eine von jeder Konzentration) wurde mit einer 25 um (1 mil) starken Polyvinylidenchlorid (PVEC)-Sperrschicht beschichtet. Die mit PVDC beschichteten Platten sowie ein Satz aus drei, nicht mit PVDC beschichteten Platten wurde in einer Zelle aus rostfreiem Stahl in Kohlendioxidatmosphäre angeordnet. Diese Zelle war mit einem Fensterrahmen und einem Einlaß ausgestattet, der eine Druckbeaufschlagung mit einem speziellen Gas wie CO&sub2; ermöglicht. Die sechs Platten in der Zelle wurden auf einen Druck von 240 kPa (35 psi) gebracht (bei den Weatherometer-Bedingungen von 38ºC (100ºF), wobei der Druck ungefähr 435 kPa (50 psi) ausmachte, der für Kohlensäure-hältige Getränke typisch ist). Die Zelle wurde in ein Xenon-Weatherometer eingebracht, das die Freiluftumgebungsbedingungen simuliert, so daß der Fensterrahmen der Zelle eine passende Ultraviolettlicht-Einwirkung erhält. Zusätzlich wurde ein Satz der drei anderen Platten (ohne PVDC-Beschichtung) ebenfalls im Weatherometer angeordnet, aber außerhalb der Zelle, um sie der Luft auszusetzen. Nach 185 Stunden (7,7 Tagen) im Weatherometer hatte die Zelle einen Restdruck von 170 kPa (25 psi). Der Abfall von 240 kPa (35 psi) auf 170 kPa (25 psi) ist vermutlich auf das natürliche Durchsickern von Kohlendioxid durch das Fenster zurückzuführen. Die Platten mit der PVDC-Sperrschicht zeigten jedoch keine Anzeichen eines merkmaren Abbaus in der Zelle. Die Platten innerhalb der Zelle ohne die PVDC-Sperrschicht waren extensiv spinnwebartig rissig und konnten leicht gebrochen werden. Je mehr Cerstearat innerhalb der Platten vorlag, umso rascher verlief der sichtbare Abbau. Die Risse der Platten innerhalb der Zelle ohne PVDC-Sperrschicht waren deutlicher und extensiver als außerhalb der Zelle; dies ist auf die Spannung in den Folien durch den CO&sub2;-Druck in der Zelle zurückzuführen, wodurch das Rissigwerden und der Abbau verstärkt werden.
Beispiel 2
• Aus coextrudiertem, nicht-faserigem Polypropylen wird ein Kern hergestellt. Zwei Lagen aus Polypropylen werden monoaxial auf eine Zugfestigkeit von über 55 MPa (8000 psi) in jeder beliebigen Richtung und auf einen Elastizitätsmodul von über 2,8 x 10&sup9; MPa (400.000 psi) in jeder beliebigen Richtung verstreckt. Eine Lage wird um den Kern in Lagen mit einem Winkel von -55º gewickelt. Auf die Polypropylenlagen wird eine Klebstoffschicht aufgebracht, damit die Lagen aneinander und an den Kern anhaften. Eine Sperrschicht wird ebenfalls vorgesehen. Der Kern, Polypropylen und Klebstoff bilden den Dosenkörper aus. Ein Boden wird dann durch Reibungsschweißen mit dem Dosenkörper verschweißt; der Behälter wird bis auf 80% Fassungsvermögen mit einem Kohlensäure-hältigen Getränk gefüllt, und der zweite Boden wird durch Reibungsschweißen angeschweißt.
• Wenn der Behälter geöffnet und das Getränk entleert wird, wird der Innenteil des Mantels der Einwirkung von Sauerstoff ausgesetzt, und der Behälter wird mit annehmbarer Geschwindigkeit abgebaut.

Claims (9)

1. Ein dichter, wenigstens zu 80 Vol.-% mit einem kohlensäurehältigen Getränk gefüllter Behälter, wobei die Kohlensäuremenge des Getränkes ausreicht, um einen Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm) innerhalb des Behälters zu ergeben, welcher Behälter einen abbaubaren Kunststoffmantel umfaßt, worin die Sauerstoff- und Kohlendioxidpermeabilität wenigstens des Außenteils des Mantels unter 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm² x mil/100 Quadratzoll x Tag x Atmosphäre) liegt und die Sauerstoff- und Kohlendioxidpermeabilität dieses Mantels wenigstens 0,7 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (0,7 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x Atm.) beträgt.

2. Behälter nach Anspruch 1, worin der Kunststoffmantel aus Polypropylen besteht.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, worin der Kunststoffmantel ein Abbaumittel enthält.

4. Behälter nach Anspruch 3, worin das Abbaumittel ein Cersalz einer einbasischen Carbonsäure ist.

5. Behälter nach Anspruch 4, worin das Abbaumittel Cerstearat ist.

6. Behälter nach Anspruch 3, 4 oder 5, worin die Abbaumittelmenge von 100 bis 10.000 Teile je Million Gewichtsteile des Kunststoffmantels beträgt.

7. Behälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Kunststoffmantel eine innere Kunststoffschicht und eine daran anliegende äußere Sperrschicht umfaßt.

8. Behälter nach Anspruch 7, worin die innere Kunststoffschicht eine Permeabilität Px und die äußere Sperrschicht eine Permeabilität Py aufweisen, worin Py< Px ist und worin Px nicht über 500 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (500 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x Atm.) liegt.

9. Behälter nach Anspruch 7 oder 8, worin der Kunststoffmantel weniger als 2mm (80 mil) stark ist und einen Kern aus co-extrudiertem, nicht-faserigem Polypropylen; zwei Lagen aus Polypropylen, die jeweils monoaxial bis auf eine Zugfestigkeit von über 55 MPa (8 000 psi) in jeder beliebigen Richtung und einen Elastizitätsmodul von über 2,8 x 10&sup9; Pa (400 000 psi) in jeder beliebigen Richtung gestreckt worden sind, wobei eine Lage allein oder mehrlagig unter einem Winkel von + 50º bis + 60º um den Kern gewickelt worden ist und die andere Lage allein oder mehrlagig unter einem Winkel von -50º bis -60º um den Kern gewickelt worden ist; eine Klebstoffschicht zwischen den Polypropylenlagen und zwischen der inneren der Polypropylenlagen und dem Kern; wenigstens eine Lage aus einem Sperrmaterial; und mit dem Kunststoffmantel verbundene Endteile umfaßt.