DE102022133749A1

DE102022133749A1 - Monomaterial-Laminat mit verbesserter Berstfestigkeit

Info

Publication number: DE102022133749A1
Application number: DE102022133749.9A
Authority: DE
Inventors: Karoline Knackert; Manfred Marz; Johannes Obermayer
Original assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-06-27
Also published as: WO2024126657A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles Verpackungslagenmaterial (18) mit erhöhter Berstfestigkeit, welches wenigstens drei Polymerlagen (44, 48, 54) aus einem Polyolefin desselben Monomers aufweist, wobei eine in Stapelrichtung der wenigstens drei Polyolefinlagen (44, 48, 54) zwischen den beiden übrigen Polyolefinlagen 44, 54) gelegene Polyolefinlage als Trägerpolyolefinlage (48) eine Metallisierung oder/und eine Lage aus einem Metalloxid als Barrierelage (50) trägt, wobei die Trägerpolyolefinlage (48) mit einer ersten (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) unter Zwischenanordnung einer Klebstofflage (52) durch Adhäsionskaschierung verbunden ist und wobei die Trägerpolyolefinlage (48) mit einer zweiten (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) unter Zwischenanordnung einer Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56), welche auf demselben Monomer basiert, wie die wenigstens drei Polyolefinlagen (44, 48, 54), durch Extrusionskaschierung verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles Verpackungslagenmaterial mit erhöhter Berstfestigkeit. Das flexible Verpackungslagenmaterial weist wenigstens drei Polymerlagen aus einem Polyolefin desselben Monomers auf, um ein späteres Recycling des flexiblen Verpackungslagenmaterials nach dessen Gebrauch zu erleichtern.
Eine in Stapelrichtung der wenigstens drei Polyolefinlagen zwischen den beiden übrigen Polyolefinlagen gelegene Polyolefinlage trägt als Trägerpolyolefinlage eine Metallisierung oder/und eine Lage aus einem Metalloxid als Barrierelage, um das flexible Verpackungslagenmaterial mit niedrigen Sauerstoff- und Wasserdampftransferraten gegen eine Migration von Sauerstoff und Wasserdampf durch das Verpackungslagenmaterial hindurch auszurüsten.
Die Trägerpolyolefinlage ist mit einer ersten der beiden übrigen Polyolefinlagen, nachfolgend als „erste Polyolefinlage“ bezeichnet, unter Zwischenanordnung einer Klebstofflage durch Adhäsionskaschierung verbunden. Der Klebstoff der Klebstofflage ist bevorzugt Polyurethan. Der Klebstoff wird in der Regel zur Adhäsionskaschierung lösemittelbbasiert fließfähig auf eine Oberfläche einer zu laminierenden Kunststofffolie aufgetragen. Im Anschluss daran wird die Kunststofffolie mit einer weiteren Kunststofffolie verklebt. Der Klebstoff für die Adhäsionskaschierung härtet nach der Adhäsionskaschierung durch Abgabe des Lösungsmittels, etwa durch Ausdampfen, aus.
Häufig sind flexible Verpackungslagenmaterialien des Standes der Technik eine Kombination unterschiedlicher Kunststofflagen, etwa einer ganz innen liegenden siegelfähigen Lage aus Polyethylen, einer Aluminiumlage zur Bereitstellung einer Sauerstoff- und Wasserdampfbarriere, einer Lage aus Polyethylenterephthalat zur Bereitstellung einer robusten Außenseite des Verpackungslagenmaterials und einer Lage aus Polyamid, um eine möglichst hohe Berstfestigkeit einer aus einem solchen flexiblen Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung zu erzielen.
Derartige Verpackungslagenmaterialien erzielen zwar sehr hohe Barriereeigenschaften gegen eine Migration von Sauerstoff und Wasserdampf durch das Verpackungslagenmaterial hindurch. Sie sind jedoch nahezu unmöglich nach ihrem Gebrauch zu recyceln. Die mangelnde Rezyklierbarkeit liegt an der Werkstoffvielfalt des beschriebenen Verpackungslagenmaterials des Standes der Technik, von welchen jede verschiedenen Kunststofftypen: Polyamid, Polyester und Polyolefin, einem eigenen gesonderten Recyclingstrom zugeführt werden müsste. Gleiches gilt für die Aluminiumlage.
Flexible Verpackungslagenmaterialien, welche überwiegend aus Polymeren gebildet sind, welche auf ein und demselben Monomer basieren, etwa Propylen als Monomer für Polypropylen oder Ethylen als Monomer für Polyethylen, sind leichter zu rezyklieren. Jedoch erreichen aus ihnen gebildete Beutelverpackungen häufig nicht die gewünschte Berstfestigkeit.
Der vorliegenden Anmeldung legt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verpackungslagenmaterial anzugeben, welches sowohl gut rezyklierbar ist als auch die Bereitstellung von Verpackungen mit hohem Berstwiderstand ermöglicht.
Diese Aufgabe löst die Erfindung an einem Verpackungslagenmaterial wie es eingangs dargelegt ist dadurch, dass die Trägerpolyolefinlage mit einer zweiten der beiden übrigen Polyolefinlagen, nachfolgend als „zweite Polyolefinlage“ bezeichnet, unter Zwischenanordnung einer Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage durch Extrusionskaschierung verbunden ist. Das Polymer der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage basiert auf demselben Monomer wie die wenigstens drei Polyolefinlagen.
Mit Ausnahme der Klebstofflage zur Adhäsionskaschierung können somit alle übrigen Polymerlagen durch ein Polymer, genauer durch ein Polyolefin, gebildet sein, welches auf ein und demselben Monomer basiert. Dadurch kann das Verpackungslagenmaterial weit überwiegend durch ein und denselben Polymer Werkstoff, also durch ein und dasselbe Polyolefin, gebildet sein, sodass das Verpackungslagenmaterial nach seinem Gebrauch für seine Wiederverwertung in einen für das jeweils verwendete Polyolefin bereitgestellten Monomaterial-Recyclingstrom eingegeben werden kann. Der Massen- bzw. Gewichtsanteil von dem verwendeten Polyolefin fremden Lagenmaterial, das ist der Klebstoff zur Adhäsionskaschierung, gegebenenfalls verwendete Druckfarbe zur Anbringung von Verbraucherinformation an dem Verpackungslagenmaterial und die Metallisierung bzw. die Barrierelage aus Metalloxid bzw. Keramik, an der Gesamtmasse bzw. am Gesamtgewicht des Verpackungslagenmaterial kann ausreichend gering gehalten werden, sodass das Verpackungslagenmaterial nach zum Anmeldezeitpunkt gängigen Recyclingrichtlinien zumindest innerhalb der EU als Monomaterial gelten kann.
Durch die Verwendung einer Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage zur Verbindung der Trägerpolyolefinlage mit der zweiten Polyolefinlage kann bei sehr guter Haftung der zweiten Polyolefinlage an der Trägerpolyolefinlage ein Teilverbund aus Polyolefinlagen erreicht werden, welche eine geringere Steifigkeit bzw. einen geringeren Elastizitätsmodul und eine höhere innere Dämpfung aufweist als wenn die Trägerpolyolefinlage mit der zweiten Polyolefinlage ebenfalls durch einen Klebstoff mittels Adhäsionskaschierung verbunden wäre. Diese Kombination aus hoher Verbindungsstabilität mit gleichzeitig hoher innerer Dämpfung und geringer Steifigkeit sorgt für einen hohen Berstwiderstand bzw. für eine hohe Berstfestigkeit des gesamten Verpackungslagenmaterials.
Maßgeblich für die Ermittlung einer Berstfestigkeit sowie für einen Vergleich von Berstfestigkeiten ist ein sogenannter Fall-Test (im Englischen auch als „Drop Test“ bezeichnet) gemäß DIN EN 22206.
Häufig wird in der Literatur bei der Diskussion des Bestverhaltens von Verpackungsmaterial auch ein Berstwiderstand angesprochen. Vorliegend wird jedoch der Begriff der Berstfestigkeit für präzise erachtet, da diese eine Versagensgrenze bezeichnet.
Beim Aufprall einer Verpackung auf einem harten Untergrund, wobei Bersten verhindert werden soll, wird die Verpackungswand stoßartig auf Zug und in etwas weniger prominente Maße auf Biegung beansprucht. Beim Bersten von Verpackungsmaterial entstehen Mikrorisse in den Lagen des Verpackungsmaterials, welche sich unter der Belastung durch das in der Verpackung verpackte Gut in Dickenrichtung des Verpackungsmaterials ausbreiten und so die ursprüngliche Integrität der Verpackung zerstören.
Die maßgebliche Steifigkeit von welcher hier die Rede ist, ist daher eine Zugsteifigkeit einer Verpackungsmateriallage in der Ebene ihrer Lagenerstreckung. Für diese Zugsteifigkeit ist wegen der in einem Probestreifen homogen ausgebildeten zu prüfenden Lage bei bekannter Lagendicke allein der Elastizitätsmodul maßgeblich. Gleiches gilt für eine Biegesteifigkeit einer Verpackungsmateriallage um eine in der Ebene ihrer Lagenerstreckung liegende Biegeachse. Zwar ist für die Biegesteifigkeit neben der Materialeigenschaft des Elastizitätsmoduls üblicherweise auch die Gestalt des Prüfkörpers, namentlich als Flächenträgheitsmoment, entscheidend. Da Lagenmaterial jedoch im vorliegend diskutierten Verpackungslagenmaterial stets die gleiche Gestalt aufweist, nämlich eine ebene Lage mit zwei im Abstand der Lagendicke gelegenen zueinander parallelen Außenflächen, kommt es auch bei der Betrachtung der Biegesteifigkeit im Wesentlichen allein auf den Elastizitätsmodul an.
Während eine Steifigkeit ein Maß für die durch eine Last bewirkte Verformung ist, definieren Festigkeiten eine Belastungsgrenze, ab welcher ein Material unter der bezeichneten Belastung versagt, also am Beispiel einer Zugfestigkeit ab welcher Zugspannung das belastete Material in der betrachteten Gestalt reißt oder bricht.
Die Extrusionskaschierung-Polyolefinlage des Verpackungslagenmaterials der vorliegenden Erfindung weist eine höhere Duktilität auf als ansonsten üblicherweise verwendete Adhäsionskaschierkleber, wie etwa das oben genannte Polyurethan. Diese höhere Duktilität gestattet einen besseren Abbau innerer Spannungen und führt somit zu einem späteren Versagen des Verpackungslagenmaterials, verglichen mit dem gleichen Verpackungslagenmaterial, bei welchem die Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage durch einen Klebstoff zur Adhäsionskaschierung ersetzt ist. Die Folge ist eine höhere Berstfestigkeit.
Grundsätzlich kann das verwendete Polyolefin Polyethylen sein, wobei in unterschiedlichen Lagen Varietäten von Polyethylen mit unterschiedlichen Dichten verwendet werden können. Bevorzugt ist das verwendete Polyolefin Polypropylen, welches sich für Verpackungen aller möglichen Arten hervorragend bewährt hat.
Die erste Polyolefinlage, welche am Verpackungslagenmaterial die Außenseite einer aus dem Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung bildet oder dieser Außenseite wenigstens näher gelegen ist als die zweite Polyolefinlage, ist zur Erzielung einer höheren Stabilität und Festigkeit der ersten Polyolefinlage bevorzugt mit einer axialen Orientierung ausgebildet. Grundsätzlich kann dies eine monoaxiale Orientierung sein, wenn beispielsweise gewünscht ist, dass die erste Polyolefinlage durch ihre monoaxiale molekulare Orientierung einen in die erste Polyolefinlage eingeleiteten Riss hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung führt und somit dem übrigen Verpackungslagenmaterial aufzwingt. Bevorzugt ist die erste Polyolefinlage zu ihrer Bereitstellung in einer gegenüber äußeren mechanischen Einflüssen besonders robusten Form biaxial orientiert.
Die erste Polyolefinlage, insbesondere dann, wenn sie eine Außenseite des Verpackungslagenmaterials bildet oder wenigstens von außen sichtbar ist, kann im Konterdruck mit einem Druckfarbenauftrag versehen sein, um Verbraucherinformation zu vermitteln. Durch den Konterdruck ist der Druckfarbenauftrag besonders gut durch die erste Polyolefinlage vor äußeren Einflüssen geschützt. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass die erste Polyolefinlage im Schöndruck mit Druckfarben bedruckt ist. Dann kann der Druckfarbenauftrag im Schöndruck durch einen auf ihn aufgetragenen Überdrucklack vor äußeren Einflüssen geschützt sein.
Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt die Trägerpolyolefinlage eine axial orientierte Polyolefinlage. Auch hier ist eine biaxiale Orientierung der Trägerpolyolefinlage bevorzugt. Bevorzugt ist die Barrierelage aus Metall oder aus einem Metalloxid aus einer Dampfphase physikalisch oder chemisch auf die Trägerpolyolefinlage abgeschieden. Für die Aufnahme einer Metallisierungsschicht oder einer Schicht aus Metalloxid durch Abscheiden aus einer Dampfphase ist eine biaxial orientierte Trägerpolyolefinlage besonders vorteilhaft.
Grundsätzlich kann auch die zweite Polyolefinlage eine axiale Orientierung aufweisen, sei es eine monoaxiale oder sei es eine biaxiale Orientierung. In der Regel ist dies jedoch nicht notwendig. Bevorzugt wird die zweite Polyolefinlage als siegelfähige Polyolefinlage am Verpackungslagenmaterial eingesetzt und bildet eine freiliegende Innenseite des Verpackungslagenmaterials, welche an einer durch das Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung aufgrund ihrer Siegelfähigkeit in der Regel eine freiliegende Innenseite der Verpackung bildet. Die zweite Polyolefinlage der beiden übrigen Polyolefinlagen kann daher eine Cast- Polyolefinlage oder eine Blown-Polyolefinlage sein. Sie weist bevorzugt keine über die durch eine herkömmliche Produktion einer Cast- oder Blown-Polyolefinfolie, etwa durch Kalandrieren, bewirkte molekulare Orientierung hinausreichende Orientierung ihres Polyolefins auf. Dadurch wird die zweite Polyolefinlage besonders kostengünstig herstellbar.
Grundsätzlich kann die Barrierelage, also die oben genannte Metallisierung oder Schicht aus Metalloxid auf einer oder auf beiden Seiten der Trägerpolyolefinlage aufgetragen sein. In der Regel reicht die durch Auftrag auf nur eine Seite der Trägerpolyolefinlage erhöhte Barrierewirkung aus, weshalb ein derartiger einseitiger Auftrag aus Gründen besserer Wirtschaftlichkeit bevorzugt ist. Grundsätzlich kann bei einem einseitigen Auftrag der Barrierelage diese auf eine beliebige der beiden Außenflächen der Trägerpolyolefinlage aufgetragen sein. Da die Barrierelage eine Migration von Sauerstoff und Wasserdampf ausgehend von der Außenumgebung einer aus dem Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung abwehren soll, ist die Barrierelage bevorzugt auf der der Außenseite des Verpackungslagenmaterials näher liegenden Seite der Trägerpolyolefinlage aufgetragen. Da die erste Polyolefinlage bevorzugt die Außenseite des Verpackungslagenmaterials bildet, ist die Barrierelage bevorzugt auf der zur ersten Polyolefinlage hinweisenden Seite der Trägerpolyolefinlage angeordnet.
Die Metallisierung kann durch ein beliebiges Metall gebildet sein. Bevorzugt ist die Metallisierung aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Die Metalloxidlage kann insbesondere Siliziumoxid mit der Strukturbezeichnung SiO_x und Aluminiumoxid mit der Strukturbezeichnung Al_uO_v umfassen, wobei x, u und v ganze Zahlen sind. Das bekannteste Metalloxid-Barrierematerial auf Aluminiumbasis ist Al₂O₃.
Wenigstens eine Barrierelage kann auch eingesetzt werden, um einem sogenannten „Staining“-Effekt entgegenzuwirken. Bei dem in der Fachwelt als „Staining“ bekannten Phänomen migrieren gefärbte bzw. färbende Anteile des Füllguts, wie zum Beispiel Curry oder andere stark färbende Gewürze oder Tomate, durch einzelne Lagen des Verpackungsmaterials und verursachen eine lokale Verfärbung des Materials, welches von außen als Fleckenbildung wahrgenommen wird, daher der englische Begriff „Staining“. Staining-Effekte werden üblicherweise durch eine thermische Sterilisation der Verpackung beschleunigt, wie sie gerade im Falle von verpackten Lebensmitteln angewendet wurd. Zur thermischen Sterilisation von Lebensmittelverpackungen werden diese gemäß einem häufig verwendeten Verfahren, etwa der sogenannten Retortensterilisation, in einem Autoklaven unter Heißdampf für eine vorbestimmte Zeitdauer bei Temperaturen von etwa 121 °C oder von zwischen 121 °C und 135 °C (einschließlich der genannten Grenzen) gehalten.
Zur Vermeidung dieses Staining-Effekts bzw. der ihn bewirkenden Migration können eine oder mehrere Barrierelagen, beispielsweise aus einem Vinylalkohol-Polymer, insbesondere aus EVOH, oder aus einem Cyclo-Olefin-Copolymer, in das Verpackungslagenmaterial eingebaut sein. Um möglich nahe am verpackten Produkt eine Migration von Bestandteilen aus dem Produkt in das Verpackungslagenmaterial zu verhindern, kann die Barriere in die siegelfähige Polyolefinlage eingebaut sein, sodass sich zu beiden Seiten der Barrierelage Polyolefinmaterial der siegelfähigen Lage befindet. Es kann sogar eine dünne Lage, welche wenigstens Cyclo-Olefin-Copolymer enthält oder daraus besteht, als siegelfähige Schicht mit freiliegender Oberfläche am Verpackungslagenmaterial angeordnet sein.
Ebenso können zur Minderung der Wahrnehmbarkeit des Staining-Effektes eine oder mehrere Polymerlagen mit Farbpigmenten versehen sein. Weiß und Schwarz sind dabei Farben im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
Die zweite Polyolefinlage ist bevorzugt einer Innenseite des flexiblen Verpackungslagenmaterials näher gelegen als die erste Polyolefinlage, besonders bevorzugt, wie oben bereits dargelegt wurde, bildet sie die Innenseite des flexiblen Verpackungslagenmaterials.
Wenngleich ein Verpackungslagenmaterial als solches keine innen und kein außen definiert, ist aufgrund der Struktur des Verpackungslagenmaterials in Stapelrichtung seiner Lagen sofort erkennbar, welche Seite an einer durch das Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung eine Außenseite der Verpackung und welche Seite eine Innenseite der Verpackung bilden wird. Die in der vorliegenden Anmeldung verwendete Zuordnung der Innenseite und der Außenseite des Verpackungslagenmaterials bezieht sich auf die Innenseite bzw. die Außenseite einer aus dem Verpackungslagenmaterial gebildeten Verpackung. Diese Zuordnung ist eindeutig.
Eine besonders hohe Klebewirkung der Klebstofflage kann dadurch erzielt werden, dass die Klebstofflage zur Adhäsionskaschierung auf einem Polyolefin-fremden Klebstoff basiert. Zwar führt dies einen Fremdwerkstoff in das Verpackungslagenmaterial ein. Der Klebstoff zur Adhäsionskaschierung wird jedoch bevorzugt nur mit einem Flächengewicht von zwischen 2 und 5 g/m², bevorzugt von zwischen 3 und 4 g/m², besonders bevorzugt von 3,5 g/m² aufgetragen, sodass er nur einen vernachlässigbaren Gewichtsanteil am Gesamtgewicht des Verpackungslagenmaterials aufweist.
Die erste Polyolefinlage, insbesondere als biaxial orientierte Polyolefinlage, weist bevorzugt eine Dicke in einem Bereich von 15 bis 30 µm, besonders bevorzugt von 17 bis 23 µm, und noch stärker bevorzugt von 20 µm auf.
Die Trägerpolyolefinlage, insbesondere als biaxial orientierte Trägerpolyolefinlage, weist bevorzugt eine Dicke in einem Bereich von 15 bis 25 µm, besonders bevorzugt von 16 bis 20 µm, und noch stärker bevorzugt von 18 µm auf.
Die zweite Polyolefinlage, insbesondere als Cast- oder Blown-Polyolefinlage, weist bevorzugt eine Dicke in einem Bereich von 40 bis 100 µm, besonders bevorzugt von 50 bis 70 µm, noch stärker bevorzugt von 60 µm auf.
Bevorzugt ist die zweite Polyolefinlage mit Farbpigmenten versehen, besonders bevorzugt mit weißen Farbpigmenten, um für einen Druckfarbenauftrag auf der ersten Polyolefinlage einen neutralen aber blickdichten Untergrund zu schaffen. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Trägerpolyolefinlage mit Farbpigmenten, insbesondere mit weißen Farbpigmenten versehen sein.
Die Extrusionskaschierlage aus Polyolefin weist bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 12 bis 20 g/m², besonders bevorzugt von 13 bis 17 g/m², noch stärker bevorzugt von 15 g/m² auf. Das Auftragsgewicht der Extrusionskaschierung-Polyolefinlage ist damit bevorzugt 3 bis 6 mal größer als das Auftragsgewicht der Klebstofflage zur Adhäsionskaschierung.
Zur Erzielung einer noch besseren Haftung an den durch die Extrusionskaschierung-Polyolefinlage kontaktierten weiteren Polyolefinlagen: Trägerpolyolefinlage und zweite Polyolefinlage, kann die Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage wenigstens zwei Schichten unterschiedlicher molekularer Struktur umfassen, von welchen jede auf dem Polyolefin basiert. Beispielsweise kann eine in der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage zur Trägerpolyolefinlage oder zur zweiten der beiden übrigen Polyolefinlagen hin gebildete Polyolefingrenzschicht ein gepfropftes Polyolefin aufweisen, beispielsweise ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyolefin, um nur ein mögliches Beispiel zu nennen. Alternativ kann je eine in der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage zur Trägerpolyolefinlage und zur zweiten der beiden übrigen Polyolefinlagen hin gebildete Polyolefingrenzschicht ein gepfropftes Polyolefin aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ zur siegelfähigen Polyolefinlage kann eine Barrierelage auch in die Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage eingebaut sein.
Der Polyolefingrenzschicht benachbart oder zwischen zwei Polyolefingrenzschichten aus gleichem Polyolefinen, jedoch mit abweichender molekularer Struktur, etwa durch Pfropfung, kann das Polyolefin in seiner gewöhnlichen Form vorgesehen sein, um die Herstellkosten für eine solche Extrusionskaschierung-Polyolefinlage möglichst gering zu halten.
Zur weiteren Erhöhung der Haftung zwischen wenigstens einer Polyolefinlage aus der Trägerpolyolefinlage und der zweiten Polyolefinlage kann die Trägerpolyolefinlage oder/und die zweite Polyolefinlage auf ihrer zur Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage weisenden Oberfläche haftungserhöhend behandelt sein. In konkreter Ausgestaltung kann hierzu wenigstens eine Polyolefinlage aus der Trägerpolyolefinlage und der zweiten Polyolefinlage auf ihrer zur Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage weisenden Oberfläche einen Primerauftrag aufweisen oder coronabehandelt, flammbehandelt, plasmabehandelt oder ozonbehandelt und dergleichen sein. Als Primer kommt beispielsweise ein Primer auf Polyurethanbasis oder ein wasserbasierter Primer infrage.
Zur vorteilhaften Verarbeitung des Verpackungslagenmaterials nach dessen Gebrauch in einem Monomaterial-Recyclingstrom ist das flexible Verpackungslagenmaterial bevorzugt zu wenigstens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 95 Gew.-%, aus dem Polyolefin desselben Monomers gebildet ist.
Wie oben in größerer Detailtiefe bereits dargelegt, bildet wenigstens eine Lage aus der ersten und der zweiten Polyolefinlage eine freiliegende Oberfläche des flexiblen Verpackungslagenmaterials.
Wenngleich das Verpackungslagenmaterial weitere Lagen, aus Gründen einer möglichst guten Rezyklierbarkeit bevorzugt wiederum aus dem bereits für die oben genannten drei Polyolefinlagen verwendeten Polyolefin, aufweisen kann, weist das Verpackungslagenmaterial zur Vermeidung unnötigen Gewichts und unnötiger Kosten bevorzugt nur die oben genannten Lagen auf.
Das Verpackungslagenmaterial der vorliegenden Erfindung kann besonders vorteilhaft zur Herstellung von Beutelverpackungen verwendet werden, wie beispielsweise von Flowpacks oder von Standbeuteln oder von Drei- oder Vier-Rand- Siegelbeuteln, um nur einige Beispiele zu nennen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar:

1 eine grobschematische Querschnittansicht durch das Verpackungslagenmaterial der vorliegenden Erfindung.

In 1 ist grobschematisch ein beispielhafter Querschnitt durch eine mögliche Ausgestaltung des ersten Verpackungslagenmaterials dargestellt und mit Bezugszeichen 18 versehen. Die Seite 18a des Verpackungslagenmaterials 18 ist die dem Verbraucher zugewandte Außenseite des Verpackungslagenmaterials 18 und einer daraus gebildeten Verpackung. Die entgegengesetzte Seite 18b ist die an einer aus dem Verpackungslagenmaterial 18 gebildete Innenseite. Sie ist damit die Innenseite des Verpackungslagenmaterials 18.
Die Außenseite 18a ist gebildet von einer Lage aus biaxial orientiertem Polypropylen (BoPP) 44, welche auf ihrer der Außenseite 18a entgegengesetzten Seite im Konterdruck mit einer Lage 46 aus Druckfarben versehen ist, um, vor Einflüssen der Außenumgebung U durch die Lage 44 geschützt, Verbraucherinformationen durch den Konsumenten wahrnehmbar bereitzustellen. Die Lage 44 weist eine bevorzugte Dicke von 20 µm auf. Die Lage 46 aus Druckfarben ist erheblich dünner als die Lage 44 und hängt in ihrer Dicke von der Anzahl von Druckfarben auf, welche im Konterdruck auf die Lage 44 aufgedruckt sind. Anstelle von BoPP könnte die Lage 44 auch aus biaxial orientiertem HDPE oder MDPE oder LDPE gebildet sein, falls die übrigen im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Polypropylenlagen erläuterten weiteren Lagen ebenfalls aus Polyethylen gebildet sind.
Das Verpackungslagenmaterial 18 weist außerdem eine biaxial orientierte Polypropylenlage 48 als Trägerpolyolefinlage auf, welche zur Außenseite 18a hinweisenden Seite 48a eine aus einer Dampfphase abgeschiedene Metallisierungslage 50 aufweist. Diese metallisierte BoPP-Lage 48, genauer: die von ihr getragene Metallisierungslage 50, ist mit der Lage 46 aus Druckfarben durch einen zwischenangeordneten Klebstoff 52 aus Polyurethan adhäsionskaschiert. Die Klebstofflage 52 aus Polyurethan weist ein Flächengewicht von bevorzugt 3,5 g/m² auf. Die Trägerpolyolefinlage 48 weist eine bevorzugte Dicke von 18 µm auf. Die abgeschiedene Metallisierungslage 50 weist üblicherweise eine Dicke von weniger als 1 µm auf.
Die Innenseite 18b des ersten Verpackungslagenmaterials 18 ist gebildet durch eine nicht-gereckte Lage 54 aus Polypropylen. Die Lage 54 kann aus Cast- oder Blown-Polypropylen gebildet sein. Sie weist keine über die durch eine herkömmliche Produktion einer Cast- oder Blown-Polypropylenfolie, etwa durch Kalandrieren, bewirkte molekulare Orientierung hinausreichende Orientierung ihres Polypropylens auf und ist siegelfähig. Die Lage 54 weist eine bevorzugte Dicke von 60 µm auf.
Im Falle einer Ausbildung der Polyolefinlagen aus Polyethylen kann die Lage 54 aus LDPE oder LLDPE gebildet sein oder sie kann mehrschichtig mit einer dickeren Schicht aus LDPE und einer nach außen freiliegenden siegelfähigen LLDPE-Schicht gebildet sein.
Die Lage 54 ist mit der Trägerpolyolefinlage 48 aus biaxial orientiertem Polypropylen extrusionskaschiert durch eine zwischenangeordnete extrudierte Lage 56 aus Polypropylen. Die Extrusionskaschierung der Lage 54 mit der Lage 48 durch die weitere Polypropylenlage 56 mit einem Flächengewicht von etwa 15 g/m² erhöht die Berstfestigkeit einer aus dem Verpackungslagenmaterial 18 gebildeten geschlossenen Verpackung, etwa bei einem Fall aus einer Höhe von 1 m bzw. 1,50 m auf einen harten Untergrund oder bei einem Falltest gemäß DIN EN 22206, erheblich. Ursächlich hierfür ist vermutlich die innere Reibung und Dämpfung der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 aus Polypropylen, welche etwa um den Faktor 3 bis 6 dicker ist als eine gleichwirkende adhäsive Klebstoffschicht aus Polyurethan.
Die der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 zugewandte Seite 48b der Trägerpolyolefinlage 48 kann haftungserhöhend in Bezug auf die Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 behandelt sein. Hierzu kann die Oberfläche der Seite 48b der Trägerpolyolefinlage 48 corona-behandelt, plasmabehandelt, flammbehandelt oder ozonbehandelt sein oder es kann optional ein auf das Propylen der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 abgestimmter Primer als Primerlage 58 aufgetragen sein. Da die Primerlage 58 nur optional vorgesehen ist, ist sie in 1 strichliniert dargestellt.
Die Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 kann mehrschichtig ausgebildet sein und kann an ihrer zu den jeweiligen benachbarten Polyolefinlagen 48 und 54 weisenden Oberflächen je eine Schicht 56-1 und 56-2 aus Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Polypropylen aufweisen, um die Haftung der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage 56 an den benachbarten Polyolefinlagen 48 und 54 zu erhöhen. Zwischen den Lagen 56-1 und 56-2 aus Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Polypropylen befindet sich eine Schicht 56-3 herkömmlichen Polypropylens.
Die Metallisierungslage 50 verleiht dem ersten Verpackungslagenmaterial 18 sehr gute Barriereeigenschaften bezüglich einer Migration von Sauerstoff und von Feuchtigkeit durch das Verpackungslagenmaterial 18 hindurch mit einer Sauerstofftransferrate von weniger als 0,5 cm³/(m²·d·bar) und mit einer Wasserdampftransferrate von weniger als 0,5 g/(m²·d).

Claims

Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) mit erhöhter Berstfestigkeit, welches wenigstens drei Polymerlagen (44, 48, 54) aus einem Polyolefin desselben Monomers aufweist, wobei eine in Stapelrichtung der wenigstens drei Polyolefinlagen (44, 48, 54) zwischen den beiden übrigen Polyolefinlagen 44, 54) gelegene Polyolefinlage als Trägerpolyolefinlage (48) eine Metallisierung oder/und eine Lage aus einem Metalloxid als Barrierelage (50) trägt, wobei die Trägerpolyolefinlage (48) mit einer ersten (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) unter Zwischenanordnung einer Klebstofflage (52) durch Adhäsionskaschierung verbunden ist und wobei die Trägerpolyolefinlage (48) mit einer zweiten (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) unter Zwischenanordnung einer Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56), welche auf demselben Monomer basiert, wie die wenigstens drei Polyolefinlagen (44, 48, 54), durch Extrusionskaschierung verbunden ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin Polypropylen ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polyolefinlage (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) oder/und die Trägerpolyolefinlage (48) eine axial orientierte Polyolefinlage ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polyolefinlage (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) eine Cast- Polyolefinlage oder eine Blown-Polyolefinlage ohne besondere axiale Orientierung ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierelage (50) auf der zur ersten Polyolefinlage (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) hinweisenden Seite der Trägerpolyolefinlage (48) angeordnet ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) von den wenigstens drei Polyolefinlagen (44, 48, 54) einer Innenseite (18b) des flexiblen Verpackungslagenmaterials (18) näher gelegen ist als die erste (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54).
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofflage (52) zur Adhäsionskaschierung auf einem Polyolefin-fremden Klebstoff basiert.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56) wenigstens zwei Schichten (56-1, 56-2, 56-3) unterschiedlicher molekularer Struktur umfasst, von welchen jede auf dem Polyolefin basiert.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56) zur Trägerpolyolefinlage (48) oder zur zweiten (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) hin gebildete Polyolefingrenzschicht (56-1, 56-2) oder dass je eine in der Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56) zur Trägerpolyolefinlage (48) und zur zweiten (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) hin gebildete Polyolefingrenzschicht (56-1, 56-2) ein gepfropftes Polyolefin aufweist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerpolyolefinlage (48) oder/und die zweite (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) auf ihrer zur Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56) weisenden Oberfläche (48b) haftungserhöhend behandelt sind.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerpolyolefinlage (48) oder/und die zweite (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) auf ihrer zur Extrusionskaschierungs-Polyolefinlage (56) weisenden Oberfläche (48b) einen Primerauftrag aufweist bzw. aufweisen oder coronabehandelt oder flammbehandelt oder plasmabehandelt oder ozonbehandelt ist bzw. sind.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flexibles Verpackungslagenmaterial (18) zu wenigstens 90 Gew.-% aus dem Polyolefin desselben Monomers gebildet ist.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite (54) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) eine siegelfähige freiliegende Oberfläche (18b) bildet.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) eine freiliegende Oberfläche (18a) des flexiblen Verpackungslagenmaterials (18) bildet.
Flexibles Verpackungslagenmaterial (18) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (44) der beiden übrigen Polyolefinlagen (44, 54) auf ihrer der freiliegenden Oberfläche entgegensetzten Oberfläche im Konterdruck mit wenigstens einer Druckfarbe bedruckt ist.