CH682812A5 - Kunststoffolienverbunde für Verpackungen. - Google Patents

Kunststoffolienverbunde für Verpackungen. Download PDF

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CH682812A5
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plastic film
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layer
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CH898/92A
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Peter Kunz
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Alusuisse Lonza Services Ag
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Description

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CH 682 812 A5
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Beschreibung
Vorliegende Erfindung betrifft Kunststoffolienver-bunde enthaltend eine Permeabilitätssperrschicht und die Verwendung solcher Kunststoffolienverbun-de als Verpackungen.
Als Verpackungen werden insbesondere Beutel, wie Siegelnahtbeutel, Schlauchbeutel, Standbeutel, Sachets, Säcke, Taschen und Einwickler, beispielsweise für Nahrungsmittel und Nahrungsmittelzubereitungen verstanden.
Beispielsweise Produkte der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, die leicht verderblich sind oder sonst Qualitätseinbussen während der Lagerzeit zeigen, müssen gegen Ausseneinflüsse, wie Fremdaromen, Fremdgerüche, Feuchtigkeit, Sauerstoffein-dringung, mikrobielle Einflüsse und gegen Verluste von Stoffen des Füllgutes nach aussen durch geeignete Packstoffe geschützt werden. Dieser Schutz kann durch Einbau von Barriereschichten oder Permeabilitätssperrschichten in den Packstoff, wie z.B. Aluminiumfolie, EVOH oder PVDC erzielt werden. Nachteil von Aluminiumfolie ist der hohe Energiebedarf bei der Primär-Herstellung und die Beeinflussung der Sortenreinheit beim Rezykliern von Packstoffen. EVOH ist feuchtigkeitsempfindlich und zeigt verarbeitungstechnische Schwierigkeiten, PVDC ist, wie alle chlorhaltigen Kunststoffe, vom Umweltgedanken her, nicht wünschenswert.
Bei flexiblen Packstoffen, z.B. für Beutel, werden heute vielfach Verbundlaminate eingesetzt, die aus verschiedenartigen, untereinander fest verbundenen Filmen, Folien und/oder anderen Schichten, wie z.B. Kleber oder Barriereschichten, bestehen. Dabei sollen die Eigenschaften der einzelnen Komponenten vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Ein wichtiger Aspekt bei der Anwendung von solchen Verpackungen ist die Beständigkeit gegenüber Konservierungsverfahren, die in der Regel Wärmebehandlungsverfahren, wie Pasteurisierverfahren, darstellen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Kunst-stoffolienverbunde und Verpackungen aus diesen Verbunden zur Verfügung zu stellen, welche die damit verpackten Güter gegen Ausseneinflüsse und gegen Verlust von Stoffen des Füllgutes nach aussen schützt, deren Abfälle im wesentlichen nur Kunststoffe enthalten und die Verpackungen gegen Wärmeeinflüsse zur Konservierung der Güter, wie gegen Pasteurisierbedingungen und Garbedingungen beständig sind.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kunststoffolienverbunde von aussen nach innen die Schichten a) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 um,
c) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 um und d) eine Polyolefinfolie einer Dicke von 25 bis 180 um enthalten, wobei zwischen den Schichten a) und c) und/oder zwischen den Schichten c) und d) wenigstens eine keramische Schicht b) in einer Dik-ke von 10 bis 500 nm angeordnet ist.
Zweckmässig sind Kunststoffolienverbunde, enthaltend von aussen nach innen die Schichten:
a) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 um,
b) eine keramische Schicht einer Dicke von 10 bis 500 nm,
c) eine Polyester einer Dicke von 6 bis 23 jim,
d) eine Polyolefinfolie einer Dicke von 25 bis 180 um.
Mit «aussen» wird die Seite der Verbünde bezeichnet, die bei einer Verpackung nach aussen zu liegen kommt und mit «innen» wird die Seite des Verbundes bezeichnet, die gegen den Innenraum einer Verpackung zeigt.
Die verwendeten Kunststoffolienverbunde enthalten demnach Kunststoffolien aus thermoplastischen Kunststoffen der Reihe der Polyolefine und der Polester oder sie bestehen daraus. Die Kunststoffolien aus diesen Thermoplasten können die üblichen Hilfsmittel, wie z.B. Weichmacher, Antioxidantien, Lichtschutzmittel, Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Gleitmittel, z.B. Erocasäureamid, Emulgatoren, Pigmente, z.B. TÌO2, optische Aufheller oder Antistati-ka enthalten. Die lebensmittelrechtlichen Bestimmungen sind bei der Auswahl aller Stoffe einzuhalten.
Die Kunststoffolien können ungereckt oder uniaxial oder biaxial gereckt sein.
Beispiele von Polyolefinen sind Polyethylene, z.B. Polyethylen hoher Dichte (HDPE, Dichte grösser als 0,944g/cm3), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE, Dichte 0,926-0,940 g/cm3), lineares Polyethylen mittlerer 5 Dichte (LMDPE, Dichte 0,9260-940 gl cm3), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE, Dichte 0,910-0,925 g/cm3) und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE, Dichte 0,916-0,925 g/cm3), Po-lypropylene, amorphes oder kristallines Polypropylen, alkalisches oder isotaktisches Polypropylen oder Gemische dieser Polypropylene, wie axial oder biaxial orientiertes Polypropylen oder gegossenes (cast) Polypropylen, Poly-1-buten, Poly-3-methylbuten, Poly-4-methyIpenten und Copolymere davon, wie z.B. von Polyethylen mit Vinylacetat, Vinylalkohol, Acrylsäure, z.B. lonomerharze, wie Copolymerisate von Ethylen mit etwa 11 % Acrylsäure, Methacrylsäu-re, Acrylestern, Tetrafluorethylen oder Polypropylen, sowie statistische Copolymere, Block-Copolymere oder Olefinpolymer-Elastomer-Mischungen.
Bevorzugt sind Polyethylene, wobei das Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und das lineare Polyethylen mittlerer Dichte (LMDPE) und Gemische der beiden besonders bevorzugt und Gemische von Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) mit linearem Polyethylen mittlerer Dichte (LMDPE) mit einer Dichte von 0,957 g/cm3 und einem Melt Flow Index von 0,8 g/10 min, ganz besonders bevorzugt sind.
Eine Polyolefinfolie d), die bevorzugt angewendet wird, stellt eine weiss eingefärbte, in einer Dicke von 25 bis 150 um gehaltene Folie aus LMDPE und LDPE mit einer Dichte von 0,957 g/cm3, einem Melt Flow Index von 0,8 g/10 min und enthaltend Ti02-Pigmente dar.
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Thermoplaste aus der Reihe der Ester sind beispielsweise Polyalkylenterephthalate oder Polyalky-lenisophthalate mit Alkylengruppen oder -resten mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Alkylengruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, die wenigstens durch ein -O-unterbrochen sind, wie z.B. Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat (Polytetramethylenterephthalat), Polydecamethylen-terephthalat, Poly-1,4-cyclohexyldimethylolterephtha-lat oder PolyethyIen-2,6-naphtha!endicarboxylat oder Polyalkylenterephthalat und Polyalkylenisophthalat-Mischpolymere, wobei der Anteil an Isophthalat z.B. 1 bis 10 Mol-% beträgt, Mischpolymere und Terpoly-mere, sowie Blockpolymere und gepfropfte Modifikationen oben genannter Stoffe.
Andere Thermoplaste auf Ester-Basis sind Copolymere der Terephthalsäure und einer weiteren Po-lycarboxylsäure mit wenigstens einem Glykol. Zweckmässig sind dabei die Copolyester der Terephthalsäure, Ethylenglykol und einem zusätzlichen Glykol. Solche glykolmodifizierte Polyester sind der Fachwelt als PETG bekannt.
Zweckmässige Thermoplaste auf Ester-Basis sind Polylalkylenterephthalate mit Alkylengruppen oder -resten mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und Polylalkylenterephthalate mit Alkylengruppen oder -resten mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, die durch ein oder zwei -O- unterbrochen sind.
Bevorzugte Thermoplaste auf Ester-Basis sind Polylalkylenterephthalate mit Alkylengruppen oder -resten mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt sind Polyethylenterephthalate. Zu diesen Polyethylenterephthalaten sind auch A-PET, PETP und das genannte PETG oder G-PET zu zählen. Das PETP ist ganz besonders bevorzugt.
Mit den obengenannten Stoffgruppen können z.B. auch Polymergemische oder Misch-, Block-, Pfropf- oder Copolymere umfasst sein.
Die Kunststoffolien, d.h. insbesondere die Polyesterfolien und Polyolefinfolien, an sich können als Monofilm, jedoch auch als Verbund zweier oder mehrerer Filme vorliegen, wobei die Stoffgruppe der Filme im wesentlichen immer dieselbe ist.
Die Dicke der Schicht a), demnach der aussen-liegenden Polyesterfolie, ist zweckmässig 8 bis 20 um und bevorzugt 10 bis 15 um.
Die Dicke der Schicht c), demnach der mittleren Polyesterfolie, ist zweckmässig 8 bis 20 (im und bevorzugt 10 bis 15 (im.
Die Dicke der Schicht d), demnach der innenliegenden Polyolefinfolie, ist zweckmässig 25 bis 150 um und besonders zweckmässig von 80 bis 120 pm.
Als Permeabilitätssperrschicht, Permeabilitätssperre, Sperr- oder Barriereschicht nach vorliegender Erfindung werden durch Vakuumdünnschichtverdampfung erzeugte keramische Schichten von Oxiden und/oder Nitriden von Metallen und/oder Halbmetallen angewendet.
Die keramische Schicht wird zweckmässig durch ein Vakuumdünnschichtverfahren aufgebracht, wobei physikalische Beschichtungsverfahren (PVD) bzw. chemische Beschichtungsverfahren (CVD) mit Plasmaunterstützung zum Einsatz kommen können. Bevorzugt werden physikalische Beschichtungsverfahren, insbesondere auf der Basis von Elektronen-strahlverdampfen oder Widerstandsheizen oder induktivem Heizen aus Tiegein. Besonders bevorzugt ist das Elektronenstrahlverdampfen. Die beschriebenen Verfahren können reaktiv und/oder mit lonen-unterstützung gefahren werden.
Als keramische Schicht können die Oxide und/ oder Nitride von Metallen und/oder Halbmetallen, z.B. diejenigen des Siliciums, des Aluminiums, des Eisens, Nickels, Chroms, Tantals, Molybdäns, Magnesiums, Bleis oder Mischungen daraus angewendet werden. Damit umfasst sind auch die Oxinitride der genannten Metalle oder Halbmetalle.
Die keramische Schicht kann auch neben den genannten Oxiden die entsprechenden Metalle zumindest in kleineren Mengen enthalten.
Als keramische Schichten sind die Siliciumoxide oder Aluminiumoxide zweckmässig. Die Siliciumoxide können die allgemeine Formel SiOx, wobei x zweckmässig eine Zahl von 1 bis 2 darstellt, bevorzugt von 1,1 bis 1,9 und insbesondere von 1,1 bis 1,7 darstellt, aufweisen. Die Aluminiumoxide können die Formel AlyOz, wobei y/z z.B. eine Zahl von 0,2 bis 1,5 und bevorzugt von 0,65 bis 0,85 darstellt, aufweisen.
Beispielsweise hat die keramische Schicht eine Dicke von 5 bis 500 nm, zweckmässig von 10 bis 200 nm und bevorzugt von 40 bis 150 nm.
Zweckmässig beträgt die Menge an Oxiden und/ oder Nitriden von Metallen und/oder Halbmetallen der keramischen Schicht 50 bis 400 mg/m2 Kunststoffolienverbund, bevorzugt 100 bis 150 mg/m2 Kunststoffolienverbund und insbesondere 110 bis 130 mg/m2 Kunststoffolienverbund.
Besonders bevorzugt sind Permeabilitätssperrschichten in Form einer 10 bis 500 nm dicken keramischen Schicht eines Siliciumoxides der allgemeinen Formel SiOx, wobei x eine Zahl von 1,1 bis 1,7 darstellt oder eines Aluminiumoxides der allgemeinen Formel AlyOz, wobei y/z eine Zahl von 0,2 bis 1,5 darstellt.
Die Permeabilitätssperrschicht in Form einer keramischen Schicht wird in der Praxis auf wenigstens einer Seite wenigstens einer Kunststoffolie durch eines der genannten Verfahren aufgebracht. Die Kunststoffolie dient demnach als Substrat oder Träger auf dem die keramische Schicht abgeschieden wird.
Entsprechend den Anforderungen an die Sperroder Barrierewirkung der Permeabilitätssperre, kann die Dicke und Anzahl von keramischen Schichten gewählt werden.
Es kann z.B. eine Kunststoffolie einseitig mit einer keramischen Schicht beschichtet werden und auf die keramische Schicht kann eine weitere Kunststoffolie aufgebracht werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwei Kunststoffolien, die je einseitig mit den keramischen Schichten beschichtet sind, mit den Schichten gegeneinander, zu verbinden.
Eine andere Ausführungsform kann darin liegen, eine Kunststoffolie beidseitig zu beschichten und auf den keramischen Schichten unbeschichtete Kunststoffolien oder je eine einseitig keramisch beschichtete Kunststoffolie anzubringen. In letzterem
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Fall ist eine Anordnung von keramische Schicht gegen keramische Schicht zweckmässig.
In der Praxis sind zweckmässige Kunststoffolienverbunde nach vorliegender Erfindung solche, deren Kunststoffolien Polyester und insbesondere PETP enthalten oder daraus bestehen und eine Permeabilitätssperrschicht auf eine der Polyesterfolien oder auf beide Polyesterfolien aufgebracht ist und insbesondere die Polyesterschichten mit der dazwischen befindlichen keramischen Schichten gegeneinander kaschiert werden.
Weitere in der Praxis zweckmässige Kunststoffolienverbunde nach vorliegender Erfindung sind solche, deren Kunststoffolien Polyethylenterephthalate und insbesondere PETP enthalten oder daraus bestehen und eine Permeabilitätssperrschicht auf eine der Polyethylenterephthalatfolien oder beiden Po-lyethylenterephthalatfolien aufgebracht ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Permeabilitätssperrschicht auf der mittleren Schicht c) befindlich, die ihrerseits gegen die Schicht a) kaschiert ist.
Die Permeabilitätssperrschicht kann sich auch auf der Polyolefinfolie d) auf Seite der Kaschierung gegen die Polyesterfolie c) und/oder auf der Polyesterfolie c) auf der Seite der Kaschierung gegen die Polyolefinfolie d) befinden.
Zweckmässig sind die Kunststoffolien unter sich, die mit der Permeabilitätssperrschicht beschichtete Seite einer Kunststoffolie mit der weiteren Kunststoffolie oder die auf je einer Kunststoffolie befindlichen Permeabilitätssperrschichten gegenseitig, mit einem Haftvermittler oder Kleber verbunden.
Als Haftvermittler zwischen den Kunststoffolien, zwischen den Kunststoffolien und den keramischen Schichten oder zwischen den keramischen Schichten können beispielsweise Vinylchlorid-Copolymeri-sate, polymerisierbare Polyester, Vinylpyridin-Poly-merisate, Vinylpyridin-Polymerisate in Kombination mit Epoxidharzen, Butadien-Arylnitril-Methacrylsäu-re-Copolymerisate, Phenolharze, Kautschukderivate, Acrylharze, Acrylharze mit Phenol bzw. Epoxidharzen, siliciumorganische Verbindungen, wie Or-ganosilane, modifizierte Polyolefine, wie säuremodifizierte Polyolefine oder Ethylenacrylsäure (EAA).
Bevorzugt werden EAA (Ethylenacrylsäure) oder modifizierte Polyolefine, wie z.B. modifizierte Po-lypropylene.
Ein bevorzugtes modifiziertes Polypropylen ist ein Addukt aus Maleinsäureanhydrid und einem Ethy-len-Propylen-Copolymer. Ganz besonders bevorzugt werden Dispersionen von modifizierten Polyolefinen. Ein Beispiel einer Dispersion eines modifizierten Polypropylens ist Morprime (Markenname der Firma Morton International of Norton Norwich Products, Inc.).
Weitere geeignete Haftvermittler sind Klebstoffe wie Nitrilkautschuk-Phenolharze, Epoxide, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, urethanmodifizierte Acryle, Po-lyester-co-Polyamide, Heissschmelzpolyester, mit Heissschmelzpolyester vernetzte Polyisocyanate, polyisobutylenmodifizierte Styrol-Butadien-Kautschu-ke, Urethane, Ethylen-Acrylsäure-Mischpolymere und Ethylenvinylacetat-Mischpolymere.
Werden als Kleber Kaschierkleber angewendet, so können die Kaschierkleber lösungsmittelhaltig oder lösungsmittelfrei und auch wasserhaltig sein. Beispiele sind lösungsmittelhaltige, lösungsmittelfreie oder wässrige Acrylatkleber oder Polyurethan-Kleber oder Epoxidharz-Kleber.
Bevorzugt werden die Schichten in Form von Folien des Kunststoffolienverbundes nach vorliegender Erfindung mittels eines Klebers gegeneinander kaschiert.
Bevorzugt werden Kaschierkleber auf Polyurethan-Basis und ganz besonders bevorzugt Zweikom-ponenten-PoIyurethan-Kleber.
Der Haftvermittler kann beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 10 g/m2, zweckmässig in Mengen von 0,8 bis 6 g/m2 und bevorzugt in Mengen von 2 bis 6 g/m2 angewendet werden.
Der Kaschierkleber kann beispielsweise in Mengen von 1 bis 10 g/m2 vorzugsweise in Mengen von 2 bis 8 g/m2 und insbesondere in Mengen von 3 bis 6 g/m2 angewendet werden.
Zur Unterstützung und Verbesserung der Verbundhaftung von Haftvermittler und Kaschierkleber, zwischen den Schichten, resp. Kunststoffolien ist es oft zweckmässig, der Haftvermittlerschicht auf der kleberzugewandten Seite eine ausreichende Oberflächenspannung zu vermitteln. Die Erhöhung der Oberflächenspannung kann vorzugsweise durch eine Flammvorbehandlung eine Plasmabehandlung oder eine Koronabehandlung erfolgen.
Die Laminierung der einzelnen Schichten, resp. Kunststoffolien kann beispielsweise durch Heisska-landrieren, Kaschierung, Extrusionsbeschichtung, Coextrusionsbeschichtung oder durch Extrusionska-schierung erfolgen, wobei die Kaschierung bevorzugt ist.
Bevorzugt nach vorliegender Erfindung sind Kunststoffolienverbunde, die von aussen nach innen die Schichten a) eine Polyethylenterephthalat-Folie einer Dicke von 10 bis 15 um,
b) eine SiOx-Schicht, wobei x die Bedeutung von 1,1 bis 1,7 hat und die SiOx-Schicht durch ein Vakuumdünnschichtverfahren auf die Schicht c) als Trägerfolie aufgebracht worden ist,
c) eine Polyethylenterephthalat-Folie einer Dicke von 10 bis 15 um und d) eine Folie aus Polyethylenen mittlerer und/ oder niedriger Dichte in einer Dicke von 80 bis 120 um aufweist, wobei zwischen den Schichten a) und b), b) abgeschieden auf c), und zwischen c) und d) ein Zweikomponenten-Polyurethan-Kleber angeordnet ist.
Es kann auch die Schicht b) auf Schicht a) abgeschieden werden und der Kleber wird dann sinngemäss zwischen Schichten b) und c) und zwischen c) und d) angeordnet.
Die erfindungsgemässen Kunststoffolienverbunde und die daraus hergestellten Verpackungen weisen eine hohe Sperrwirkung gegenüber chemischen, physikalischen oder mikrobiellen Einflüssen auf und schützen das verpackte Gut vor z.B. Oxi-dation, Strahlung oder Verderb. Insbesondere sind die Sperreigenschaften gegenüber Luft, Sauerstoff
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und Wasserdampf, Feuchtigkeit, Aroma und Fremdgerüchen hervorragend.
Die Kunststoffolienverbunde nach vorliegender Erfindung weisen zweckmässig eine Sauerstoffbarrierewirkung, gemessen nach ASTM D 3985-81, bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit, in unbelastetem Zustand von unter 0,5, vorzugsweise von unter 0,4 cm3/(m2 • d • bar), und nach einem Pasteurisierverfahren von unter 2,0 cm3/(m2- d-bar), vorzugsweise von unter 0,6 cm3/(m2 . d • bar) auf.
Verpackungen, insbesondere Beutel und Standbeutelverpackungen, hergestellt aus Kunststoffolienverbunden nach vorliegender Erfindung, weisen zweckmässig eine Sauerstoffbarrierewirkung, gemessen nach ASTM D 3985-81, bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit, in unbelastetem Zustand von unter 0,75, vorzugsweise von unter 0,5 cm3/ (pack • d), und nach einem Pasteurisierverfahren von unter 2,0, vorzugsweise von unter 0,75 cm3/ (pack • d) auf.
Die Kunststoffolienverbunde nach vorliegender Erfindung weisen zweckmässig eine Wasserdampfbarrierewirkung, gemessen nach ASTM F 372-78, bei 25°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit, in unbelastetem Zustand von unter 0,5, vorzugsweise von unter 0,4 g/(m2- d), und nach einem Pasteurisierverfahren von unter 1,0 g/(m2- d), vorzugsweise von unter 0,8 g/(m2 d) auf.
Verpackungen, insbesondere Beutel- und Standbeutelverpackungen, hergestellt aus Kunststoffolien-verbunden nach vorliegender Erfindung, weisen zweckmässig eine Wasserdampfbarrierewirkung, gemessen nach ASTM F 372-78, bei 25°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit, in unbelastetem Zustand, sowie nach einem Pasteurisierverfahren, von unter 0,1 g/(pack ■ d), vorzugsweise von unter 0,05 g/(pack • d) auf.
Der erfindungsgemässe Kunststoffolienverbund kann zur Erweiterung dessen Eigenschaften, insbesondere als Verpackungsmaterial mit einer bzw. mehreren Kunststoffschichten, wie z.B. Kunststoffolien, mittels Lackkaschierung, z.B. mit lösemittelhal-tigen oder lösemittelfreien Klebern, bzw. wasserbasierenden Klebstoffsystemen, durch Extrusionska-schierungen oder durch Extrusionsbeschichtung überzogen werden. Es können auch eine oder mehrere Schichten z.B. eines Siegellacks durch eine Lackanwendung auf den Kunststoffolienverbund aufgebracht werden.
Damit kann z.B. eine Aussenseite eines Verbundes heisssiegelfähig ausgerüstet werden, um schliesslich aus den Verbunden Verpackungsmaterial oder Packstoffe für dicht verschliessbare, flexible oder halbstarre Verpackungen herzustellen. Dieser Packstoff kann auf verschiedene Arten bedruckt (Tief-, Flexo- oder Offsetdruck) werden und zwar entweder auf der Aussenseite der ersten Folie oder im Umkehrdruck auf der Innenseite. Weiterhin kann zum Schutz des Druckbildes auf der Aussenseite ein Schutzlack aufgetragen werden.
Das Verpackungsmaterial oder der Packstoff, also die erfindungsgemässen Kunststoffolienverbunde, können z.B. auf marktüblichen Verpackungsmaschinen zu flexiblen oder halbstarren Verpackungen, wie beispielsweise Siegelnahtbeuteln, Schlauchbeuteln, Standbeuteln, Sachets, Einwicklern, Säcken, Taschen usw. verarbeitet werden. Durch Siegeln mittels Kaltsiegel-, Heisssiegel-, Induktions- bzw. Ultraschallsiegeltechnik, bzw. durch Schweissen oder Kleben können Nähte gelegt und Verpackungen erzeugt werden und die Verpackungen dicht verschlossen werden.
Um Beutelverpackungen resp. Standbeutelverpackungen herzustellen, werden die erfindungsgemässen Kunststoffolienverbunde beispielsweise durch Siegeln, Schweissen, Ultraschallsiegeln oder -schweissen oder Kleben in Form von Nähten an den Mantelteilen und gegebenenfalls einem Bodenteil zur Beutelverpackung gefügt. Bevorzugt wird das Siegeln und insbesondere das Wärmekontaktsiegeln. Die Festigkeit der Siegelnähte wird durch die Siegelgeometrie, die Siegeltemperatur, den Siegeldruck und die Siegelzeit beeinflusst. Werden die Nähte mit Ultraschallanwendung ausgeführt, müssen entsprechend die dazu notwendigen Energieparameter eingehalten werden.
Die Beutel- und Standbeutelverpackungen nach vorliegender Erfindung weisen z.B. trennfest gesiegelte Boden-, Kopf- und Seitennähte auf.
Die Verpackungen können zwei verschieden starke Verbindungen, insbesondere Siegelnähte, aufweisen. Im Bereich der Bodenteile und der Seitennähte wird z.B. eine trennfeste Verbindung und insbesondere eine trennfeste Siegelung angewendet, die Kopfbeutelnaht und gegebenenfalls eine Naht der selbsttätigen Überdruckentlastung ist vorteilhaft leicht aufreissbar ausgebildet.
Typische Reisskräfte der trennfesten Verbindung sind grösser als 30 N/15 mm resp. die Zerstörung des Beutels neben den trennfesten Verbindungsnähten. Typische Reisskräfte der leicht aufreissba-ren Kopfnaht sind 5 bis 20 N/15 mm.
Die Reisskräfte von den Nähten kann bei Siegelnähten über die Geometrie des Siegelwerkzeuges, den Siegeldruck, die Siegeltemperatur und/oder die Siegelzeit oder entsprechend über die Energiemenge beim Ultraschallschweissen oder -siegeln beeinflusst werden.
Zweckmässig werden die Siegelnähte mit einem Werkzeug mit abgerundeten Kanten ausgeführt. Die mit einem solchen Werkzeug hergestellten Siegelnähte weisen höhere Festigkeiten auf, als solche, die mit einem scharfkantigen Werkzeug hergestellt worden sind. Bei letzterem kann eine Kerbwirkung eintreten. Dieser Umstand kann jedoch zur Gestaltung der Siegelnähte am Aufreissstreifen angewendet werden.
Der Siegeldruck richtet sich nach dem Material und der Dicke der Kunststoff-Folie und beträgt typischerweise 1 bis 10 kg/cm2 Siegelfläche.
Die Siegeltemperatur ist ebenfalls material- und dickenabhängig und kann von 140°C bis 250°C betragen.
Bevorzugt wird die Siegelung über die Temperatur und/oder Zeit gesteuert.
Für trennfeste Verbindungen werden bevorzugt Temperaturen von 200°C bis 250°C angewendet. Für schwer aufreissbare Verbindungen werden z.B. Temperaturen von 180°C bis 200°C angewendet.
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Für leicht aufreissbare Verbindungen werden Temperaturen z.B. von 170°C bis 190°C angewendet.
Die Siegelzeit kann in der Praxis 0,1 bis 3 See. betragen; bevorzugt ist eine Siegelzeit von 0,6 bis 1 See. für trennfeste Verbindungen, von 0,4 bis 0,8 See. für schwer aufreissbare Verbindungen und von 0,5 bis 0,6 See. für leicht aufreissbare Verbindungen.
Die Siegelnähte werden bevorzugt derart gesetzt, dass sich ein Standbeutel ergibt. Zu diesem Zwek-ke werden z.B. aus einer Vorder- und einer Rückseite, die durch Falten des Kunststoffolienverbundes oder durch Fügen zweier Kunststoffolienverbunde erhalten werden, die Seitennähte und gegebenenfalls die Bodennähte gesiegelt. Im Bereich des Beutelfussteiles können, von den Seitennähten ausgehend, von oben aussen schräg nach unten innen auf die Bodennähte laufend, Siegelnähte gesetzt werden. Dadurch erhöht sich die Eigenstabilität und Standfestigkeit eines Beutels.
Die Kopfnaht und eine allfällig vorgesehene selbsttätige Überdruckentlastung können wenigstens teilweise leicht aufreissbar gesiegelt werden und bilden danach wenigstens eine leicht aufreissbare Beutelkopfnaht resp. selbsttätige Überdruckentlastung aus.
Die Kopfnaht kann eine Aufreisshilfe in Form einer Aufreissspitze in der Siegelnaht enthalten. Die Überdruckentlastung kann eine umsiegelte Ausnehmung in der Verpackung oder eine nach innen gerichtete Aufreissspitze darstellen.
Beispielsweise bei der Verpackung von feuchtig-keitshaltigen Füllgütern, wie z.B. aus dem Nahrungsmittelbereich, kann die Beutelverpackung befüllt, verschlossen und, gegebenenfalls unter Gegendruck, pasteurisiert werden. Vor dem Verbrauch oder Verzehr der Füllgüter kann die Beutelverpak-kung vorzugsweise im Wasserbad oder durch Mikrowellenbehandlung in der Beutelverpackung wiedererwärmt werden. Bei Erreichen eines bestimmten Innendruckes, z.B. durch eine Dampfentwicklung kann über das Auftrennen der selbsttätigen Überdruckentlastung im Bereiche des Beutelkopfes eine Druckentlastung stattfinden. Die selbsttätige Überdruckentlastung kann auch durch eine Aufreisshilfe, beispielsweise durch eine in Form einer nach der Beutelinnenseite gerichteten Aufreissspitze ausgebildeten Siegelnaht zwischen den Mantelteilen erfolgen.
Nach der geforderten Erwärmung des Beutelinhaltes kann die Beutelkopfnaht entlang der Kopfnaht resp. einer leicht aufreissbaren Siegelnaht aufgetrennt werden. Damit wird der Beutel soweit geöffnet, dass der Inhalt leicht entnommen werden kann. Das leichte Auftrennen der Beutelkopfnaht kann durch eine Aufreisshilfe an der Beutelkopfnaht zusätzlich erleichtert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von erfindungsgemässer Verpackungen zur Aufnahme von verschiedenen Füllgütern.
Die Verpackungen eignen sich z.B. zur Aufnahme von Füllgütern der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere zur Aufnahme von Nahrungs- und Genussmitteln. Die Nahrungsmittel können roh oder in einer zum Verzehr bereiten Form heiss, warm oder kait eingefüllt werden. Nach dem Befüllen einer Verpackung und vor oder insbesondere nach dem Verschliessen resp. Aufsiegeln eines Deckels kann die Verpackung pasteurisiert werden, beispielsweise im Bereich der Standard-Bedingungen bei 80 bis 115°C, insbesondere 85°C bis 95°C und während 30 sec. bis 6 Stunden. Die befüllte Verpackung kann bei Raumtemperatur gelagert, gekühlt oder tiefgekühlt werden und vor dem Gebrauch erwärmt oder auf Kochtemperatur erhitzt werden., z.B. im Wasserbad oder in der Mikrowelle.
Vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemässen Kunststoffolienverbunde in Form von Verpackungen und insbesondere Beutel- oder Standbeutelverpackungen, zur Verpackung von Füllgütern aus dem Nahrungs- und Genussmittelbereich. Als Füllgüter kommen vornehmlich Nahrungsmittel und Nahrungsmittelzubereitungen und insbesondere Fleisch- und Fleischgerichte und Genussmittel wie z.B. Fruchtsäfte und Fruchtsaftzubereitungen in Betracht. Solche Nah-rungs- und Genussmittel können in flüssiger, pastö-ser, fester Form oder einer Mischung dieser Formen vorliegen. Nahrungsmittelzubereitungen können ebenfalls in flüssiger, pastöser, gallertiger, fester oder halbfester Form vorliegen oder Gemische solcher Formen darstellen. Ferner können die Nahrungsmittel und Nahrungsmittelzubereitungen in roher, halbgarer oder garer Form in die erfin-dungsgemässe Verpackung abgefüllt werden. Die Verpackungen können beispielsweise keimfrei oder keimarm gemacht werden. Beispielsweise kann dies durch Pasteurisierung erfolgen. Andere zusätzliche Methoden, wie chemische Methoden unter Verwendung von Konservierungsmitteln, sind ebenfalls möglich. In der Praxis wird das Füllgut in die einendig offene Beutelverpackung abgefüllt, die Öffnung beispielsweise durch Siegeln dicht verschlossen und die befüllte und verschlossene Beutelverpak-kung den Pasteurisierungsbedingungen, z.B. Erwärmen auf 80 bis 115°C, bevorzugt 85 bis 95°C während beispielsweise 0,5 bis 6 Stunden und zweckmässig während 1 bis 4 Stunden, unterworfen. Es ist auch möglich, die Füllgüter z.B. Fruchtsäfte, durch Hitzebehandlung keimfrei zu machen und die heissen Füllgüter in die erfindungsgemässen Verpackungen abzufüllen (sog. Heisseinfüllen). Derart behandelte Verpackungen esp. Beutelverpackungen können dann über längere Zeiträume gelagert werden. Zur Aufbereitung des Inhaltes und insbesondere zur Wiedererwärmung kann die gefüllte und verschlossene Beutelverpackung einer Wasserbadoder gegebenenfalls einer Mikrowellenbehandlung ausgesetzt werden. Mit zunehmender Wärmeentwicklung und Erwärmung des Beutelinhaltes steigt das Volumen z.B. durch Dampfentwicklung. Falls vorgesehen, kann bei Erreichen eines bestimmten Innendruckes, der z.B. bei 4 bis 10 Pa liegen kann, eine selbsttätige Druckentlastung erfolgen. Nach Abschluss der Wiedererwärmungsprozedur kann die gesamte oder Teile der Beutelkopfnaht leicht, z.B. von Hand, geöffnet werden. Anreisshilfen, wie Grifflaschen können dazu vorgesehen werden. Auch nach den Pasteurisierverfahren, der Lagerung und dem Wiedererwärmen, das beispielsweise bis zu 3
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Stunden betragen kann, tritt weder eine Delaminati-on des Verbundes auf, noch lösen sich ungewollt die Siegelnähte der Beutelverpackung.
Verpackungen und insbesondere Beutelverpak-kungen aus Kunststoffolienverbunden nach vorliegender Erfindung können einen Inhalt von beispielsweise 0,2 I bis 10 I aufweisen, wobei Inhalte von 0,25 I bis 5 I bevorzugt sind und Inhalte von 0,25 I bis 3 I besonders bevorzugt sind. Die Aussenab-messungen können z.B. von 5 cm Kantenlänge bis 60 cm Kantenlänge, bezogen auf Höhe und Breite, betragen, wobei Kantenlängen von 10 bis 30 cm bevorzugt sind.
Beispiel:
Es wird ein Kunststoffolienverbund hergestellt, der von aussen nach innen folgenden Schichten enthält: Eine PETP-Folie mit einer Dicke von 12 um, eine SiOx-Schicht, die ihrerseits auf einer mittleren PETP-Folie der Dicke von 12 um aufgebracht ist und einer inneren Schicht aus LDPE, weiss pigmentiert, mit einer Dicke von 100 um. Die SiOx-Schicht wird in einem Vakuumdünnschichtverfahren auf die 12 (im dicke PETP-Schicht aufgebracht, wobei das x in der Formel SiOx die Bedeutung von 1,1 bis 1,7 hat und die Schichtdicke zwischen 100 und 150 nm beträgt. Die äussere PETP-Folie wird mit der mittleren PETP-Folie unter Verwendung eines Zweikomponenten-Polyurethan-Klebers kaschiert, wobei die SiOx beschichtete, d.h. die mittlere Folie zulaufengelassen wird und die Kaschierung gegen die SiOx-Schicht erfolgt. D.h. nach diesem Kaschiervorgang befindet sich die SiOx-Schicht und der Kaschierkleber zwischen den PETP-Folien.
Dieser Folienverbund wird wieder unter Verwendung eines Zweikomponenten-Polyurethan-Klebers gegen eine weiss eingefärbte, in einer Dicke von 25 bis 150 um gehaltene Folie aus LMDPE und LDPE mit einer Dichte von 0,957 g/cm3, einem Melt Flow Index von 0,8 g/10 min und enthaltend TÌO2-Pigmente. Die LMDPE/LDPE-Folie wird zulaufengelassen.
Die äussere PETP-Folie ist ihrerseits mit einem Konterdruck versehen. Aus diesem Kunststoffolienverbund werden durch Siegelung Standbeutel hergestellt. Dazu wird der Kunststoffolienverbund in Abschnitte geschnitten, die ihrerseits mittig derart gefaltet werden, dass sich ein Standbeutel ergibt und es werden durch Siegeln Seitennähte und seitlich unten Schrägnähte angelegt.
In diese Standbeutel werden Lebensmittelzubereitungen, beispielsweise Fleisch oder Fleischgerichte, eingefüllt und der Beutel über eine Kopfnaht verschlossen. Der befüllte und verschlossene Behälter wird Pasteurisierungsbedingungen, d.h. Temperaturen von ca. 85 bis 95°C während 4 Stunden ausgesetzt.
Der Beutel weist eine hervorragende Sperrwirkung gegenüber Luft und insbesondere Sauerstoff und Wasserdampf auf und die Fleischzubereitung kann während wenigstens 8 Wochen ohne Qualitätseinbusse in diesen Beutel gelagert werden.
Es werden folgende Sauerstoffbarrierewirkungen nach ASTM D 3985-81 am Verbundmaterial gemessen: (25°C, 50% rH) 0,3 bis 0,4 cm3/(m2-d-bar) in unbelastetem Zustand und 0,4 bis 1,6 cm3/(m2 • bar) nach Pasteurisierung.
Die Wasserdampfbarrierewirkung nach ASTM F 372-78 (25°C, 50% rH) wird mit 0,3 bis 0,4 g/ (m2 • d) in unbelastetem und mit 0,6 bis 0,8 gl (m2 • d) nach dem Pasteurisieren gemessen.
Die Werte für den Beutel liegt bei 0,5 cm3/(pack • d) belastet und unbelastet und, umgerechnet auf den m2, unbelastet, bei 3,1 cm3/(m2 • d • bar), resp. bei 3,2 cm3/(m2 • d • bar) nach der Pasteurisierung, für die Sauerstoffbarrierewirkung. Die Wasserdampfbarrierewirkung liegt unter 0,05 g/(pack • d), sowohl unbelastet, wie nach Pasteurisierung, resp, umgerechnet auf den m2, bei 3,1 g/(m2 • d) unbelastet und bei 0,3 g/(m2 • d) nach der Pasteurisierung.

Claims (11)

Patentansprüche
1. Kunststoffolienverbunde, enthaltend eine Permeabilitätssperrschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolienverbunde von aussen nach innen die Schichten a) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 (im,
c) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 (im,
d) eine Polyolefinfolie einer Dicke von 25 bis 180 (im,
enthalten, wobei zwischen den Schichten a) und c) und/oder zwischen den Schichten c) und d) wenigstens eine keramische Schicht b) in einer Dicke von 10 bis 500 nm angeordnet ist.
2. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolienverbunde von aussen nach innen die Schichten enthalten:
a) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 um,
b) eine keramische Schicht einer Dicke von 10 bis 500 nm,
c) eine Polyesterfolie einer Dicke von 6 bis 23 (im,
d) eine Polyolefinfolie einer Dicke von 25 bis 180 p.m.
3. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht a) eine Dicke von 10 bis 15 um aufweist.
4. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht c) eine Dik-ke von 10 bis 15 um aufweist.
5. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht d) eine Dicke von 25 bis 150 um aufweist.
6. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei Schichten ein Kaschierkleber angeordnet ist und der Kaschierkleber ein Polyurethan-Kleber ist.
7. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kaschierkleber ein Zweikomponenten-Polyurethan-Kleber ist.
8. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolienverbunde von aussen nach innen die Schichten
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a) eine Polyethylenterephthalat-Folie einer Dicke von 10 bis 15 um,
b) eine SiOx-Schicht, in einer Dicke von 40 bis 150 nm, wobei x die Bedeutung von 1,1 bis 1,7 hat und die SiOx-Schicht auf der Schicht c) als Trägerfolie aufgebracht ist,
c) eine Polyethylenterephthalat-Folie einer Dicke von 10 bis 15 firn und d) eine Folie aus Polyethylenen mittlerer und/ oder niedriger Dichte in einer Dicke von 80 bis 120 um aufweisen, wobei zwischen den Schichten a) und b) auf c) und zwischen c) und d) ein Zweikompo-nenten-Polyurethan-Kleber angeordnet ist.
9. Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolienverbunde eine Sauerstoffbarrierewirkung in unbelastetem Zustande von unter 0,5 cm3/(m2-dbar) und nach einem Pasteurisierverfahren von unter 2,0 cm3/(m2 • d - bar) und/oder eine Wasserdampfbarrierewirkung in unbelastetem Zustande von unter 0,5 g/(m2 • d) und nach einem Pasteurisierverfahren von unter 1,0 g/(m2 • d) aufweisen.
10. Verwendung der Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 1 als Verpackungen in Form von Beutel- oder Standbeutelverpackungen für Nahrungsmittel, Nahrungsmittelzubereitungen, Genussmittel und Genussmittelzubereitungen.
11. Verwendung der Kunststoffolienverbunde nach Anspruch 10 als Verpackungen in Form von Beutel- oder Standbeutelverpackungen für Nahrungsmittel, vorzugsweise Fleisch und Fleischgerichte, oder Fruchtsäfte und Fruchtsaftzubereitungen, die in der Verpackung einem Konservierungsverfahren, vorzugsweise einer Pasteurisierung, unterzogen werden.
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