AT528690A1 - Mehrschicht-Verbundmaterial und Verfahren - Google Patents

Mehrschicht-Verbundmaterial und Verfahren

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AT528690A1 ATA50768/2024A AT507682024A AT528690A1 AT 528690 A1 AT528690 A1 AT 528690A1 AT 507682024 A AT507682024 A AT 507682024A AT 528690 A1 AT528690 A1 AT 528690A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten: eine Basisschicht (1) umfassend oder bestehend aus Papier; eine Zwischenschicht (2) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer; eine Barriere- Dispersionsschicht (3); eine metallische und/oder keramische Dünnschicht (4); und eine Siegelschicht (5) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Mehrschicht- Verbundmaterials.

Description

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 weit verbreitetes Beispiel, das insbesondere in der Lebensmittel- und Konsumgüterindustrie Verwendung findet, ist ein Laminat, das typischerweise aus Schichten der Materialien Papier, Polyethylen und Aluminium gebildet ist. Ein exemplarischer aus dem Stand der Technik bekannter Schichtaufbau ist Papier // PE // Aluminium // PE. In derartigen Mehrschichtsystemen werden gemäß Stand der Technik Aluminiumfolien mit Dicken im Bereich einiger um eingesetzt. Diese Struktur bietet hervorragende Barriereeigenschaften gegen Feuchtigkeit, Licht und Sauerstoff, was sie ideal für empfindliche Produkte macht.
[0003] Dabei dient die Papierschicht hauptsächlich als Trägerschicht und stellt die erforderliche mechanische Stabilität bereit. Die erste Polyethylen (PE)-Schicht verbindet das Papier mit der Aluminiumschicht. Die Aluminiumschicht stellt die eigentlichen Barriereeigenschaften bereit und schützt das verpackte Produkt vor äußeren Einflüssen wie Licht, Sauerstoff und Feuchtigkeit. Die zweite Polyethylen (PE)-Schicht bildet einen äußeren Abschluss des Schichtsystems und sorgt insbesondere für eine Siegelfähigkeit des Mehrschicht-Verbundmaterials.
[0004] Obwohl derartige Laminatstrukturen ausgezeichnete Barriereeigenschaften aufweisen, bringen sie meist erhebliche Nachteile im Hinblick auf die Recyclingfähigkeit mit sich. Eine Trennung von Kunststoff/Metall 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.
[0005] Angesichts der zunehmenden globalen Bestrebungen, die Umweltauswirkungen von Verpackungsmaterialien zu minimieren und die Recyclingquoten zu erhöhen, besteht ein dringender Bedarf an Alternativen zu diesen herkömmlichen, nicht recyclierbaren Verpackungen.
[9006] In Anbetracht der genannten Nachteile wurden alternative Materialien und Beschichtungen entwickelt, die sowohl die notwendigen Barriereeigenschaften bereitstellen und die Recyclingfähigkeit verbessern sollen.
[0007] So sind Mehrschicht-Verbundmaterialien bekannt, die anstelle der herkömmlichen Aluminiumfolie eine metallische Dünnschicht in Kombination mit zwei Dispersionsschichten aufweisen. Als Trägerschicht kann wiederum Papier eingesetzt werden. Ein derartiger aus dem Stand der Technik bekannter Schichtaufbau ist: Papier // Dispersionsschicht // Aluminium-Dünnschicht // Dispersionsschicht.
[0008] Die Dispersionsschichten bestehen typischerweise aus Zusammensetzungen, die als wässrige Dispersion auf das Papier aufgetragen werden und dann einem Trocknungs- und Polymerisationsvorgang unterworfen werden. Derartige Schichtsysteme weisen im Vergleich zu den oben beschriebenen Systemen eine verbesserte Recyclingfähigkeit auf, jedoch besteht das Risiko, Teile des Metalls aus der Dünnschicht in den Papier-Recyclingstrom einzubringen und diesen dadurch mit metallischen Partikeln zu verunreinigen. Nachteilig ist ferner die geringere mechanische Beanspruchbarkeit solcher Materialien. Bei besonders hoher Beanspruchung während der bestimmungsgemäßen Verwendung als Verpackung kann es zu einer Beeinträchtigung der Barriereeigenschaften kommen.
[0009] Aus den oben genannten Problemen des Standes der Technik ergibt sich ein Zielkonflikt, der insbesondere darin besteht, ein Verpackungsmaterial bereitzustellen, das gute und beständige Barriereeigenschaften aufweist und dessen Papierkomponente in verbessertem Maße recyclierbar ist.
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[0010] Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Zielkonflikt zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll durch die Erfindung ein Mehrschicht-Verbundmaterial bereitgestellt werden, das für Verpackungszwecke einsetzbar ist und vorteilhafte Barriereeigenschaften in Kombination mit einer guten Recyclierbarkeit aufweist.
[0011] Es wurde nun überraschend gefunden, dass diese und weitere Aufgaben insbesondere durch die Bereitstellung eines Mehrschicht-Verbundmaterials gelöst werden können, das eine Barriere-Dispersionsschicht und eine Dünnschicht mit Thermoplast-Schichten kombiniert.
[0012] Insbesondere weist das hier beschriebene Mehrschicht-Verbundmaterial eine Basisschicht aus Papier, eine Thermoplast-Zwischenschicht, eine Barriere-Dispersionsschicht, eine metallische und/oder keramische Dünnschicht sowie eine Thermoplast-Siegelschicht auf. Die Zwischenschicht und die Siegelschicht sind vorteilhafterweise extrudierte Schichten.
[0013] Das Mehrschicht-Verbundmaterial kann wenigstens vier Teilschichten aufweisen oder aus fünf Teilschichten bestehen. Gegebenenfalls bilden die Basisschicht und die Siegelschicht auBenliegende Schichten des Materials.
[0014] Es wurde gefunden, dass die Rauigkeit der Teilschichten die Eigenschaften des Mehrschicht-Verbundmaterials entscheidend verbessert.
[0015] Daher ist die Basisschicht insbesondere zumindest auf einer ihrer beiden Seiten glatt. Diese glatte Seite bildet vorteilhafterweise jene Oberfläche der Basisschicht, auf der die Zwischenschicht angeordnet ist. Die PPS-Rauheit gemäß ISO 8791-4 der Basisschicht auf dieser Seite beträgt dabei insbesondere höchstens 7 um.
[0016] Die auf diese glatte Oberfläche aufgebrachte Zwischenschicht kann eine extrusionsbeschichtete Schicht sein, wobei beispielhafte Materialien Polyolefine sind. Diese können Homound/oder Copolymere sein, wobei auch Mischungen unterschiedlicher Polymere denkbar sind.
[0017] Es ist vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht nach dem Auftrag des Polymermaterials auf die Basisschicht geglättet wird. Dies kann insbesondere durch Verwendung einer gekühlten Glättwalze erfolgen. Dadurch kann eine besonders glatte Oberfläche erhalten werden, auf die in weiterer Folge eine weitere Schicht des Mehrschicht-Verbundmaterials aufgetragen wird.
[0018] Diese weitere Schicht, die auf die Zwischenschicht aufgebracht wird, kann die BarriereDispersionsschicht sein. Der Auftrag kann in Form einer Dispersionsmischung erfolgen. Es wird davon ausgegangen, dass die besondere Glattheit der so gebildeten Oberfläche den homogenen Auftrag der Dispersionsmischung begünstigt.
[0019] Die Barriere-Dispersionsschicht kann auf bekannte Weise hergestellt werden und sie kann im Stand der Technik bekannte Barrierematerialien umfassen oder daraus bestehen. Typische Barrierematerialien, die in der Barriere-Dispersionsschicht enthalten sein können, sind: PVOH; EVOH; Acrylate; Methacrylate; Polyvinylacetat; Polyelektrolyte; Tonminerale; Graphen.
[0020] Auf die Barriere-Dispersionsschicht kann in weiterer Folge die Dünnschicht aufgetragen werden, die aus einem metallischen und/oder keramischen Material gebildet sein oder dieses umfassen kann. Geeignet sind unter anderem: Aluminium; Siliciumoxid; Aluminiumoxid; Magnesiumoxid.
[0021] In Zusammenhang mit den hier beschriebenen Verbundmaterialien bezeichnet eine Dünnschicht insbesondere eine Schicht, die eine Dicke von weniger als 1 um aufweist, wie beispielsweise weniger als 500 nm, weniger als 200 nm oder weniger als 100 nm. Herstellungsverfahren für derartige Dünnschichten sind im Stand der Technik bekannt, wobei insbesondere unterschiedliche Gasphasenabscheidungsverfahren zu nennen sind.
[0022] Alternativ zum Auftrag der Barriere-Dispersionsschicht auf die Zwischenschicht ist es möglich, dass die Dünnschicht auf die Zwischenschicht aufgetragen wird und anschließend die Barriere-Dispersionsschicht auf die Dünnschicht aufgetragen wird.
[0023] In weiterer Folge kann auf Barriere-Dispersionsschicht oder Dünnschicht die Siegelschicht aufgebracht werden. Diese kann eine extrusionsbeschichtete Schicht sein, wobei beispielhafte
Materialien Polyolefine sind. Diese können Homo- und/oder Copolymere sein, wobei auch Mischungen unterschiedlicher Polymere denkbar sind.
[0024] Das Material der Siegelschicht kann dasselbe sein wie jenes der Zwischenschicht, oder die Materialien dieser Schichten können sich voneinander unterscheiden.
[0025] Um eine ausreichende Recyclingfähigkeit des Materials der Basisschicht zu ermöglichen, ist bevorzugt, wenn alle Schichten außer der Basisschicht, also insbesondere die Zwischenschicht, die Dünnschicht, die Barriere-Dispersionsschicht und die Siegelschicht, möglichst geringe Schichtdicke bzw. möglichst geringes Flächengewicht aufweisen.
[0026] So können folgende Flächengewichte vorgesehen sein: Zwischenschicht — 3 g/m? bis 10 g/m?; Barriere-Dispersionsschicht — 0,5 g/m? bis 3 g/m?; Siegelschicht — 3 g/m? bis 10 g/m?. Generell können hier angegebene Flächengewichte gemäß ISO 536:2019 bestimmt werden.
[0027] Der massenbezogene Papieranteil des hier beschriebenen Mehrschicht-Verbundmaterials beträgt gegebenenfalls wenigstens 80 Gew.-%.
[0028] 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.
[0029] Die Erfindung betrifft gegebenenfalls ein Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten:
- eine Basisschicht umfassend oder bestehend aus Papier,
- eine Zwischenschicht umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer, - eine Barriere-Dispersionsschicht,
- eine metallische und/oder keramische Dünnschicht und
- eine Siegelschicht umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer.
[0030] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Papier, insbesondere auf der mit der Zwischenschicht in Kontakt stehenden Seite, eine PPS-Rauheit gemäß ISO 8791-4 von höchstens 7 um aufweist.
[0031] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 gebildet ist.
[0032] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht und/oder die Siegelschicht extrudierte Schichten sind.
[0033] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Barriere-Dispersionsschicht aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet ist oder umfasst: PVOH; EVOH; Acrylate; Methacrylate; Polyvinylacetat; Polyelektrolyte; Tonminerale; Graphen.
[0034] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Dünnschicht eine Schichtdicke von weniger als 500 nm, insbesondere von weniger als 200 nm, bevorzugt von weniger als 100 nm, aufweist.
[0035] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Material der Dünnschicht ausgewählt ist aus: Aluminium; Siliciumoxid; Aluminiumoxid; Magnesiumoxid.
[0036] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zwischenschicht und/oder die Siegelschicht ein Flächengewicht von höchstens 15 g/m?, insbesondere zwischen 3 g/m? und 10 g/m?, aufweist.
[0037] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Barriere-Dispersionsschicht ein Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m?, bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht, aufweist.
[0038] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht; Zwischenschicht; Barriere-Dispersionsschicht, Dünnschicht; Siegelschicht.
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[0039] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht; Zwischenschicht; Dünnschicht; Barriere-Dispersionsschicht, Siegelschicht.
[0040] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Basisschicht und die Siegelschicht außenliegende Schichten des Mehrschicht-Verbundmaterials bilden.
[0041] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zwischenschicht und/oder die Siegelschicht aus einem Thermoplast-Polymer-Material gebildet sind oder dieses umfassen.
[0042] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Papieranteil von wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Mehrschicht-Verbundmaterials aufweist.
[0043] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
- eine Basisschicht aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
- eine an der Basisschicht angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
- eine an der Zwischenschicht angeordnete Barriere-Dispersionsschicht mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht,
- eine auf der Barriere-Dispersionsschicht angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht, und
- eine auf der Dünnschicht angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
[0044] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
- eine Basisschicht aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
- eine an der Basisschicht angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
- eine an der Zwischenschicht angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht
- eine auf der Dünnschicht angeordnete Barriere-Dispersionsschicht mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht,
- eine auf der Barriere-Dispersionsschicht angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?.
[0045] Gegebenenfalls betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Mehrschicht-Verbundmaterials, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht,
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht und Glätten des extrudierten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht,
- Dispersionsbeschichten der Zwischenschicht mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht,
- Beschichten der Barriere-Dispersionsschicht mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht, und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Dünnschicht zum Bilden der Siegelschicht.
[0046] Gegebenenfalls umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht, - Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht und Glätten des extrudier-
ten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht,
- Beschichten der Zwischenschicht mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht,
- Dispersionsbeschichten der Dünnschicht mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht, und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Barriere-Dispersionsschicht zum Bilden der Siegelschicht.
[0047] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Glättwalze eine Oberflächentemperatur von 15°C bis 30°C aufweist.
[0048] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Glättwalze einen oder mehrere der folgenden Rauheitsparameter aufweist: Mittenrauwert Ra höchstens 0,05 um; Rautiefe Rz höchstens 0,3 um, maximale Rautiefe Rmax höchstens 0,5 um.
[0049] Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele sowie der Figur.
[0050] Nachfolgend werden beispielhafte Mehrschicht-Verbundmaterialien anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollen lediglich der Veranschaulichung dienen und den durch die Patentansprüche bestimmten Schutzbereich nicht einschränken.
[0051] Dabei zeigt Fig. 1 eine exemplarische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Mehrschicht-Verbundmaterials in einer Schnittansicht. Gezeigt sind die unterschiedlichen Teilschichten, wobei zu beachten ist, dass die Wiedergabe der Schichtdicken nicht maßstabsgetreu ist.
[0052] Das in Fig. 1 dargestellte Mehrschicht-Verbundmaterial ist fünfschichtig und weist die in Tabelle 1 angegebene Schichtabfolge auf.
[0053] TABELLE 1: Schichten des in Fig. 1 dargestellten Mehrschicht-Verbundmaterials
. . Dicke (um) / Schicht Material Plächehgewicht (g/m?) Basisschicht 1 weißes Kraftpapier 90 g/m? Zwischenschicht 2 Polyethylen 9 g/m? Dispersions-Barriereschicht 3 PVOH 1 g/m? (trocken) Dünnschicht 4 Aluminium 50 nm Siegelschicht 5 Polyethylen 9 g/m?
[0054] Die typische Wasserdampfdurchlässigkeit des Mehrschicht-Verbundmaterials gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt etwa 0,55 g/m?.d bei 23°C und 85% r.h. Die typische Sauerstoffdurchlässigkeit beträgt etwa 0,45 cm*m?.d.bar bei 23°C und 50% r.h.
[0055] Das Kraftpapier der Basisschicht 1 ist auf einer Seite besonders glatt. Es hat eine PPSRauheit gemäß ISO 8791-4 von etwa 3,3 um.
[0056] Bei der Herstellung des Verbundmaterials gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die glatte Seite des Kraftpapiers mit dem Polyethylen extrusionsbeschichtet. Im Anschluss wird eine Glättung mit einer Glättwalze durchgeführt, die eine Oberflächentemperatur von etwa 20°C und die folgenden Rauheitsparameter aufweist: Mittenrauwert Ra etwa 0,02 um; Rautiefe Rz etwa 0,1 um, maximale Rautiefe Rmax etwa 0,4 um. Dadurch wird eine glatte Oberfläche für die weiteren Beschichtungsschritte bereitgestellt.
[0057] Nun wird eine wässrige Dispersion auf die Oberfläche der Zwischenschicht 2 aufgetragen, das darin enthaltene Wasser entfernt und die Polymerisierung durchgeführt, sodass die BarriereDispersionsschicht 3 gebildet wird.
[0058] Dann wird die Dünnschicht 4 auf die Oberfläche der Barriere-Dispersionsschicht 3 durch Aufdampfen aufgebracht.
[0059] Zuletzt wird die Oberfläche der Dünnschicht 4 mit Polyethylen extrusionsbeschichtet, um die Siegelschicht zu bilden.
[90060] In einem anderen, nicht im Detail beschriebenen Ausführungsbeispiel, sind die BarriereDispersionsschicht 3 und die Dünnschicht 4 in ihrer Abfolge vertauscht. Alle anderen Zusammensetzungen und Schichtdicken sind im Vergleich zu dem hier beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ident.
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Patentansprüche
1. Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten: - eine Basisschicht (1) umfassend oder bestehend aus Papier, - eine Zwischenschicht (2) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer, - eine Barriere-Dispersionsschicht (3), - eine metallische und/oder keramische Dünnschicht (4) und - eine Siegelschicht (5) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer.
2. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier, insbesondere auf der mit der Zwischenschicht (2) in Kontakt stehenden Seite, eine PPSRauheit gemäß ISO 8791-4 von höchstens 7 um aufweist.
3. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 gebildet ist.
4. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) extrudierte Schichten sind.
5. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere-Dispersionsschicht (3) aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet ist oder umfasst: PVOH; EVOH; Acrylate; Methacrylate; Polyvinylacetat; Polyelektrolyte; Tonminerale; Graphen.
6. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (4) eine Schichtdicke von weniger als 500 nm, insbesondere von weniger als 200 nm, bevorzugt von weniger als 100 nm, aufweist, und/oder dass das Material der Dünnschicht (4) ausgewählt ist aus: Aluminium; Siliciumoxid; Aluminiumoxid; Magnesiumoxid.
7. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) ein Flächengewicht von höchstens 15 g/m?, insbesondere zwischen 3 g/m? und 10 g/m?, aufweist.
8. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere-Dispersionsschicht (3) ein Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m?, bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3), aufweist.
9. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht (1); Zwischenschicht (2); Barriere-Dispersionsschicht (3), Dünnschicht (4); Siegelschicht (5), oder dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht (1); Zwischenschicht (2); Dünnschicht (4); Barriere-Dispersionsschicht (3), Siegelschicht (5)
und/oder
- dass die Basisschicht (1) und die Siegelschicht (5) außenliegende Schichten des Mehrschicht-Verbundmaterials bilden.
10. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) aus einem Thermoplast-Polymer-Material gebildet sind oder dieses umfassen.
11. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Papieranteil von wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Mehrschicht-Verbundmaterials aufweist.
12. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
o eine Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
o eine an der Basisschicht (1) angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht (2) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
o eine an der Zwischenschicht (2) angeordnete Barriere-Dispersionsschicht (3) mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3),
o eine auf der Barriere-Dispersionsschicht (3) angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht (4), und
o eine auf der Dünnschicht (4) angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht (5) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
- oder dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
o eine Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
o eine an der Basisschicht (1) angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht (2) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
o eine an der Zwischenschicht (2) angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht (4)
o eine auf der Dünnschicht (4) angeordnete Barriere-Dispersionsschicht (3) mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3),
o eine auf der Barriere-Dispersionsschicht (3) angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht (5) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?.
13. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche
1 bis 12, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht (1),
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht (1) und Glätten des extrudierten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht (2),
- Dispersionsbeschichten der Zwischenschicht (2) mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht (3),
- Beschichten der Barriere-Dispersionsschicht (3) mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht (4), und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Dünnschicht (4) zum Bilden der Siegelschicht (5)
oder umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht (1),
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht (1) und Glätten des extrudierten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht (2),
- Beschichten der Zwischenschicht (2) mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht (4),
- Dispersionsbeschichten der Dünnschicht (4) mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht (3), und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Barriere-Dispersionsschicht (3) zum Bilden der Siegelschicht (5).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättwalze eine Oberflächentemperatur von 15°C bis 30°C aufweist, und/oder dass die Oberfläche der Glättwalze einen oder mehrere der folgenden Rauheitsparameter aufweist: Mittenrauwert Ra höchstens 0,05 um; Rautiefe Rz höchstens 0,3 um, maximale Rautiefe Rmax höchstens 0,5 um.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Neue Patentansprüche
1. Mehrschicht-Verbundmaterial mit folgenden Schichten:
- eine Basisschicht (1) umfassend oder bestehend aus Papier,
- eine Zwischenschicht (2) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer,
- eine Barriere-Dispersionsschicht (3),
- eine metallische und/oder keramische Dünnschicht (4) und
- eine Siegelschicht (5) umfassend oder bestehend aus einem Thermoplast-Polymer, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Barriere-Dispersionsschicht (3) ein Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m?, bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3), aufweist, und
- dass die Barriere-Dispersionsschicht (3) an der Zwischenschicht (2) angeordnet ist und die Dünnschicht (4) an der Barriere-Dispersionsschicht (3) angeordnet ist, oder
- dass die Dünnschicht (4) an der Zwischenschicht (2) angeordnet ist und die Barriere-Dispersionsschicht (3) an der Dünnschicht (4) angeordnet ist.
2. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier, insbesondere auf der mit der Zwischenschicht (2) in Kontakt stehenden Seite, eine PPSRauheit gemäß ISO 8791-4 von höchstens 7 um aufweist.
3. Mehrschicht-Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 g/m? und 130 g/m? bestimmt gemäß ISO 536:2019 gebildet ist.
4. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) extrudierte Schichten sind.
5. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere-Dispersionsschicht (3) aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet ist oder umfasst: PVOH; EVOH; Acrylate; Methacrylate; Polyvinylacetat; Polyelektrolyte; Tonminerale; Graphen.
6. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (4) eine Schichtdicke von weniger als 500 nm, insbesondere von weniger als 200 nm, bevorzugt von weniger als 100 nm, aufweist, und/oder dass das Material der Dünnschicht (4) ausgewählt ist aus: Aluminium; Siliciumoxid; Aluminiumoxid; Magnesiumoxid.
7. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) ein Flächengewicht von höchstens 15 g/m?, insbesondere zwischen 3 g/m? und 10 g/m?, aufweist.
8. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht (1); Zwischenschicht (2); Barriere-Dispersionsschicht (3), Dünnschicht (4); Siegelschicht (5), oder dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Schichtaufbau in folgender Reihenfolge aufweist: Basisschicht (1); Zwischenschicht (2); Dünnschicht (4); Barriere-Dispersionsschicht (3), Siegelschicht (5)
und/oder
- dass die Basisschicht (1) und die Siegelschicht (5) außenliegende Schichten des Mehrschicht-Verbundmaterials bilden.
9. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und/oder die Siegelschicht (5) aus einem Thermoplast-Polymer-Material gebildet sind oder dieses umfassen.
10. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschicht-Verbundmaterial einen Papieranteil von wenigstens 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Mehrschicht-Verbundmaterials aufweist.
11713
ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
11. Mehrschicht-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
o eine Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
o eine an der Basisschicht (1) angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht (2) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
o eine an der Zwischenschicht (2) angeordnete Barriere-Dispersionsschicht (3) mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3),
o eine auf der Barriere-Dispersionsschicht (3) angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht (4), und
o eine auf der Dünnschicht (4) angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht (5) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
- oder dass das Mehrschicht-Verbundmaterial folgenden Schichtaufbau, insbesondere in der genannten Reihenfolge, aufweist:
o eine Basisschicht (1) aus Papier mit einer Grammatur zwischen 40 und 130 g/m? gemäß ISO 536:2019,
o eine an der Basisschicht (1) angeordnete extrusionsbeschichtete Zwischenschicht (2) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?,
o eine an der Zwischenschicht (2) angeordnete metallische und/oder keramische Dünnschicht (4)
o eine auf der Dünnschicht (4) angeordnete Barriere-Dispersionsschicht (3) mit einem Flächengewicht zwischen 0,5 g/m? und 3 g/m? bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Barriere-Dispersionsschicht (3),
o eine auf der Barriere-Dispersionsschicht (3) angeordnete extrusionsbeschichtete Siegelschicht (5) mit einem Flächengewicht zwischen 3 g/m? und 10 g/m?.
12. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche
1 bis 11,
umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht (1),
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht (1) und Glätten des extrudierten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht (2),
- Dispersionsbeschichten der Zwischenschicht (2) mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht (3),
- Beschichten der Barriere-Dispersionsschicht (3) mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht (4), und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Dünnschicht (4) zum Bilden der Siegelschicht (5)
oder umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen der Basisschicht (1),
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Basisschicht (1) und Glätten des extrudierten Thermoplast-Polymers mittels einer gekühlten Glättwalze zum Bilden der Zwischenschicht (2),
- Beschichten der Zwischenschicht (2) mit der metallischen und/oder keramischen Dünnschicht (4),
- Dispersionsbeschichten der Dünnschicht (4) mit einer Barriere-Dispersion zum Bilden der Barriere-Dispersionsschicht (3), und
- Extrudieren eines Thermoplast-Polymers auf die Barriere-Dispersionsschicht (3) zum Bilden der Siegelschicht (5).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättwalze eine Oberflächentemperatur von 15°C bis 30°C aufweist, und/oder dass die Oberfläche der Glättwalze
ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
einen oder mehrere der folgenden Rauheitsparameter aufweist: Mittenrauwert Ra höchstens 0,05 um; Rautiefe Rz höchstens 0,3 um, maximale Rautiefe Rmax höchstens 0,5 um.
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ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
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