AT18625U1

AT18625U1 - Mehrschicht-Verbundmaterial und Verfahren

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Publication number: AT18625U1
Application number: ATGM50126/2024U
Authority: AT
Original assignee: Mondi Ag
Priority date: 2024-09-24
Filing date: 2024-09-24
Publication date: 2026-01-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten: eine Basisschicht umfassend oder bestehend aus Papier; und eine Siegelschicht umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer, wobei die Siegelschicht eine extrudierte Schicht ist und ein Flächengewicht von weniger als 8,0 g/m², gegebenenfalls höchstens 7,5 g/m², insbesondere höchstens 7,0 g/m², aufweist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Mehrschicht-Verbundmaterials sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

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Beschreibung

MEHRSCHICHT-VERBUNDMATERIAL UND VERFAHREN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrschicht-Verbundmaterial und ein Verfahren, wie sie insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche definiert sind.

[0002] Mehrschicht-Verbundmaterialien werden gemäß Stand der Technik unter anderem als Verpackungsmaterialien verwendet. Ein konkretes Beispiel sind polymerbeschichtete Papiere, die beispielsweise den Schichtaufbau Papier // PE aufweisen. Derartige Mehrschicht-Verbundmaterialien weisen typischerweise eine gute Fett- und/oder Wasserbeständigkeit auf. Ferner sorgt die außenliegende Polymerschicht für eine Siegelfähigkeit des Materials.

[0003] Obwohl derartige Laminatstrukturen gute Barriere- und Siegeleigenschaften aufweisen, bringen sie meist erhebliche Nachteile im Hinblick auf die Recyclingfähigkeit mit sich. Eine Trennung von Kunststoff und Papier ist im Recyclingprozess mit hohem Aufwand verbunden bzw. in einem industriellen Recyclingprozess nur mit Einschränkungen durchführbar. Dies führt dazu, dass solche Verpackungen in den meisten Fällen nicht in den Papierabfallströmen recycelt werden können und stattdessen einer Verbrennung oder Deponierung zugeführt werden, was eine erhebliche Umweltbelastung darstellt und die Werthaltigkeit der Abfallströme reduziert.

[0004] Angesichts der zunehmenden globalen Bestrebungen, die Umweltauswirkungen von Verpackungsmaterialien zu minimieren und die Recyclingquoten zu erhöhen, besteht ein dringender Bedarf an weiterentwickelten Verpackungen.

[0005] Diese sollen sowohl die notwendigen Barriereeigenschaften bereitstellen, die Recyclingfähigkeit verbessern als auch eine gute Siegelfähigkeit aufweisen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, diesen Bedarf zumindest teilweise zu decken.

[0006] Insbesondere soll der Materialeinsatz für die Nicht-Papierkomponenten eines Mehrschicht-Verbundmaterials möglichst gering gehalten werden, ohne dabei die Barriere- und Siegeleigenschaften des Materials beeinträchtigen.

[0007] Es wurde überraschend gefunden, dass diese und weitere Aufgaben insbesondere durch Bereitstellen eines Mehrschicht-Verbundmaterials gelöst werden können, in dem eine Papierschicht mit einer extrudierten Siegelschicht kombiniert sind. Insbesondere handelt es sich bei der Siegelschicht um eine Schicht, welche ein Flächengewicht von weniger als 8,0 g/m? aufweist.

[0008] Das beschriebene Mehrschicht-Verbundmaterial weist insbesondere eine Basisschicht aus Papier, vorzugsweise Kraftpapier sowie eine Siegelschicht auf. Vorteilhafterweise ist das Mehrschicht-Verbundmaterial zweischichtig. Die Siegelschicht ist vorteilhafterweise eine extrudierte Schicht, welche ein Thermoplast-Polymer umfasst oder daraus besteht.

[0009] Dabei ist anzumerken, dass in Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung vom Begriff „Thermoplast-Polymer“ auch Thermoplast-Oligomere umfasst sind, sofern sie für die Verwendung als Siegelschicht geeignet sind.

[0010] Das Mehrschicht-Verbundmaterial kann also wenigstens zwei Teilschichten aufweisen oder aus zwei Teilschichten bestehen. Gegebenenfalls bilden die Basisschicht und die Siegelschicht außenliegende Schichten des Materials. Gegebenenfalls stehen die Basisschicht und die Siegelschicht direkt miteinander in Kontakt. Die Basisschicht aus Papier weist gegebenenfalls eine Grammatur zwischen 25 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 auf.

[0011] Insbesondere weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von weniger als 8,0 g/m?, gegebenenfalls höchstens 7,5 g/m?, insbesondere höchstens 7,0 g/m?, auf.

Gegebenenfalls kann die Siegelschicht ein Flächengewicht von höchstens 6,5 g/m?, höchstens 6,0 g/m? oder höchstens 5,5 g/m? aufweisen.

[0012] Insbesondere weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von 3,0 g/m? bis 7,0 g/m? auf, gegebenenfalls zwischen 3,0 g/m? und 6,0 g/m?. Gegebenenfalls weist die Siegelschicht ein Flä-

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chengewicht von wenigstens 1,0 g/m?, wenigstens 2,0 g/m? oder wenigstens 3,0 g/m?, auf. Gegebenenfalls weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von etwa 3,0 g/m? auf. Gegebenenfalls weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von etwa 4,0 g/m? auf. Gegebenenfalls weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von etwa 5,0 g/m? auf.

Gegebenenfalls weist die Siegelschicht ein Flächengewicht von oder etwa 6,0 g/m? auf.

[0013] Die Siegelschicht kann beispielsweise Polyolefine umfassen oder daraus bestehen. Diese können Homo- und/oder Copolymere sein, wobei auch Mischungen unterschiedlicher Polymere denkbar sind. Die Siegelschicht kann Polyethylen umfassen oder daraus bestehen. Das Polyethylen kann ein Polyethylen-Homopolymer sein. Das Polyethylen kann auch ein Polyethylen-CopoIlymer sein.

[0014] Die Siegelschicht kann Polyethylen mit einer Dichte von weniger als 0,95 g/cm®, gegebenenfalls weniger als 0,93 g/cm®*, umfassen oder daraus bestehen.

[0015] Die Siegelschicht kann Polyethylen mit einem Schmelzflussindex (MFI) von zwischen 5 g/10 min und 20 g/10 min umfassen oder daraus bestehen, wobei der Schmelzflussindex gemäß ISO 1133-1:2022 bestimmt ist. Insbesondere kann der Schmelzflussindex bei 190°C und 2,16 kg bestimmt werden.

[0016] Der Papieranteil des Mehrschicht-Verbundmaterials kann wenigstens 80 Gew. %, wenigstens 90 Gew.-% oder wenigstens 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des MehrschichtVerbundmaterials aufweisen.

[0017] Die Basisschicht, auch als Papierschicht bezeichnet, kann Kraftpapier umfassen oder daraus bestehen. Spezifische Beispiele für Papiere, die zur Verwendung als Basisschicht geeignet sind, sind Papiere, insbesondere Kraftpapiere, in den Qualitäten Machine Finished (MF; auch als „maschinenglattes Papier“ bezeichnet), Machine Glazed (MG; auch als „einseitig geglättetes Papier“ bezeichnet) oder Semi Extensible (SE). Papier der Qualität SE hat typischerweise eine Dehnbarkeit in Maschinenrichtung von zwischen 3,5% bis 6% bestimmt gemäß ISO 1924-3:2005 und wird ist keiner Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise einer Kalandrierung, unterzogen. Papier der Qualität SE kann auch als Semi Clupak-Papier bezeichnet werden.

[0018] Die Siegelschicht steht vorzugsweise direkt mit dem Papier in Kontakt.

[0019] Vorteilhafterweise ist das hier beschriebene Mehrschicht-Verbundmaterial nach der „Cepi Recyclability Laboratory Test Method“, Version 2, Oktober, 2022 (Langtitel: „Harmonised European laboratory test method to generate parameters enabling the assessment of the recyclability of paper and board products in standard paper and board recycling mills“) recyclierbar.

[0020] Gegebenenfalls betrifft die Erfindung ein Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten: eine Basisschicht umfassend oder bestehend aus Papier, insbesondere Kraftpapier; und eine Siegelschicht umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer.

[0021] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Siegelschicht eine extrudierte Schicht ist und ein Flächengewicht von weniger als 8,0 g/m?, gegebenenfalls höchstens 7,5 g/m?, insbesondere höchstens 7,0 g/m?, aufweist.

[0022] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Siegelschicht ein Flächengewicht von 3,0 g/m? bis 7,0 g/m?, gegebenenfalls zwischen 3,0 g/m? und 6,0 g/m?, aufweist.

[0023] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Siegelschicht Polyethylen, insbesondere ein PoIyethylen-Homopolymer oder ein Polyethylen-Copolymer, umfasst oder daraus besteht.

[0024] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Thermoplast-Polymer der Siegelschicht einen Schmelzflussindex von zwischen 5 g/10 min und 20 g/10 min aufweist, wobei der Schmelzflussindex gemäß ISO 1133-1:2022 bei 190°C und 2,16 kg bestimmt ist.

[0025] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Papier der Basisschicht ein Machine FinishedKraftpapier, ein Machine Glazed-Kraftpapier oder ein Semi Extensible-Kraftpapier ist.

[0026] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial aus der Basis-

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schicht und der Siegelschicht besteht.

[0027] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Papieranteil von wenigstens 80 Gew.-%, gegebenenfalls wenigstens 90 Gew.-%, insbesondere wenigstens 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Mehrschicht-Verbundmaterials aufweist.

[0028] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Basisschicht aus Papier mit einer Grammatur zwischen 25 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 gebildet ist.

[0029] Gegebenenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines MehrschichtVerbundmaterials wie hier beschrieben, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen der Basisschicht; Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht zum Bilden der Siegelschicht.

[0030] Gegebenenfalls betrifft die Erfindung die Verwendung eines Mehrschicht-Verbundmaterials wie hier beaschrieben, als Verpackungsmaterial insbesondere für flüssige, pastöse oder trockene Produkte, beispielsweise für Lebensmittel oder Kosmetika.

[0031] Nachfolgend wird ein beispielhaftes Mehrschicht-Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. Das Ausführungsbeispiel soll lediglich der Veranschaulichung dienen und den durch die Patentansprüche bestimmten Schutzbereich nicht einschränken.

[0032] Das Mehrschicht-Verbundmaterial gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zweischichtig und weist die folgende Schichtabfolge auf: Basisschicht aus Papier — Siegelschicht aus Polyethylen. Die Basisschicht und die Siegelschicht bilden in diesem Ausführungsbeispiel außenliegende Schichten des Mehrschicht-Verbundmaterials. Bei der Herstellung des Verbundmaterials wird eine Oberfläche der Basisschicht extrusionsbeschichtet, um die Siegelschicht zu bilden.

[0033] Die Basisschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel ein weißes Kraftpapier mit einer Grammatur von etwa 80 g/m?, bestimmt gemäß ISO 536:2019 und einer Dehnbarkeit in Maschinenrichtung von etwa 7,0%, bestimmt gemäß ISO 1924-3:2005. Es handelt sich um ein Kraftpapier der Qualität Machine Finished.

[0034] Das Material der Siegelschicht ist ein Polyethylen-Copolymer, welches einen Schmelzflussindex von etwa 7,5 g/10 min bestimmt bei 190°C und 2,16 kg gemäß ISO 1133-1:2022 aufweist. Die Dichte dieses Polymers beträgt etwa 0,921 g/cm®* und die Schmelztemperatur etwa 108°C.

[0035] Die Siegelschicht wird in einer Menge von etwa 4,0 g/m? auf die Basisschicht extrudiert.

[0036] Das gebildete Mehrschicht-Verbundmaterial weist somit einen Papieranteil von etwa 95 Gew.-% auf.

Claims

A hes AT 18 625 U1 2026-01-15 Ss N Ansprüche

1. Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten: - eine Basisschicht umfassend oder bestehend aus Papier, insbesondere Kraftpapier, und - eine Siegelschicht umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht eine extrudierte Schicht ist und ein Flächengewicht von weniger als 8,0 g/m?, gegebenenfalls höchstens 7,5 g/m?, insbesondere höchstens 7,0 g/m?, aufweist.

2. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht ein Flächengewicht von 3,0 g/m? bis 7,0 g/m?, gegebenenfalls zwischen 3,0 g/m? und 6,0 g/m?, aufweist.

3. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht Polyethylen, insbesondere ein Polyethylen-Homopolymer oder ein Polyethylen-Copolymer, umfasst oder daraus besteht.

4. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoplast-Polymer der Siegelschicht einen Schmelzflussindex von zwischen 5 g/10 min und 20 g/10 min aufweist, wobei der Schmelzflussindex gemäß ISO 1133-1:2022 bei 190°C und 2,16 kg bestimmt ist.

5. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier der Basisschicht ein Machine Finished- Kraftpapier, ein Machine GlazedKraftpapier oder ein Semi Extensible-Kraftpapier ist.

6. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial aus der Basisschicht und der Siegelschicht besteht.

7. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Papieranteil von wenigstens 80 Gew.-%, gegebenenfalls wenigstens 90 Gew.-%, insbesondere wenigstens 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Mehrschicht-Verbundmaterials aufweist.

8. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht aus Papier mit einer Grammatur zwischen 25 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 gebildet ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen der Basisschicht, - Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht zum Bilden der Siegelschicht.

10. Verwendung eines Mehrschicht-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, als Verpackungsmaterial insbesondere für flüssige, pastöse oder trockene Produkte, beispielsweise für Lebensmittel oder Kosmetika.

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