CH709852A2 - Kunststoffbehälter. - Google Patents

Abstract

Ein Kunststoffbehälter (10) mit einem Bodenbereich (9), insbesondere einem nichtzirkularen Bodenbereich (9), und einem Mantelbereich (8), wobei auf diesen Mantelbereich (8) mindestens ein innen und/oder aussen aufliegendes Barrierefolienmaterial (2) aufgebracht ist. Der Bodenbereich (9) weist flächendeckend eine innere Barriereschicht (11) auf, und der Mantelbereich (8) weist nur partiell eine innere Barriereschicht (11) auf. Dabei bilden die Barriereschicht (11) und das Barrierefolienmaterial (2) im Mantelbereich (8) einen Überlappungsbereich (12). Dieser Überlappungsbereich (12) ist derart dimensioniert, dass die Durchlässigkeitsrate für unerwünschtes Gas zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters (10) in diesem Überlappungsbereich (12) auf ein vorgegebenes Mass beschränkt ist. Dabei ist das Barrierefolienmaterial (2) mit einem IML-Verfahren aufgebracht und die Barriereschicht (11) ist mit einem Co-Injektionsverfahren eingebracht.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter mit mindestens einem auf dem Mantelbereich innen und/oder aussen aufliegenden Barrierefolienmaterial gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffbehälters gemäss Anspruch 10.

[0002] Solche Kunststoffbehälter, wie sie in der Lebensmittelindustrie zur Aufnahme von Lebensmitteln verwendet werden, bspw. in Becherform, finden ihre Verwendung insbesondere zur Bevorratung von flüssigen, pastösen oder festen Lebens- und Genussmitteln, wie Joghurt, Quarkspeisen, Cremes, Cerealien, Kaffeeprodukten, Tiernahrung und dergleichen. Diese Behälter weisen im Wesentlichen alle eine zylindrische oder konische Becherform auf und bestehen vornehmlich aus Polypropylene (PP), Polyethylen (PE), Polyalkylenterephthalaten (PET) und dergleichen. Diese Kunststoffbehälter werden spritzgegossen oder tiefgezogen und eignen sich für die kostengünstige Massenproduktion, insbesondere weil diese äusserst geringe Wandstärken von ca. 400–500 µm aufweisen. Nachteilig bei diesen konventionellen Verpackungsbehältern ist jedoch, dass diese nicht gänzlich diffusionsdicht, d.h. insbesondere sauerstoffdurchlässig sind, was bei dieser Art Füllgut zu rascher Verderblichkeit führt.

[0003] Moderne Behälter weisen deshalb eine Barriere-Folie auf und sind bspw. aus der DE10 ́2010 ́024 ́383 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Spritzgiess-Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffschale beschrieben, bei welchem vor dem Einspritzen des plastifizierten Kunststoffmaterials eine Barriere-Folie auf den Formkern und ein Etikett in die Formwand des Formwerkzeug eingelegt wird, bevor die Folie nach Art des In-Mold-Labellings hinterspritzt wird.

[0004] Ähnliche Behälter sind auch aus der WO 2005 097 488 bekannt, bei denen eine mehrschichtige Barriere-Folie entweder an der Innenseite oder an der Aussenseite des spritzgegossenen Kunststoffbehälters vorgesehen ist. Diese Verpackungsbehälter weisen zwar eine erhöhte Diffusionsfestigkeit auf, sind aber für die Massenproduktion nicht mehr vorbehaltslos geeignet, insbesondere weil deren Herstellung ein mehrstufiges Verfahren erfordert. Insbesondere ist für die vollflächige Abdeckung des Behälters das Vorfertigen eines ein- oder mehrteiligen Etiketten-Formlings erforderlich und neigen diese Produkte zum Delaminieren, d.h. müssen deshalb mit weiteren zusätzlichen Klebschichten versehen werden.

[0005] Es ist deshalb bspw. mit der US 2013 0 292 290 vorgeschlagen worden, eine möglichst vollflächige Barriere-Schicht mit Hilfe des bekannten Co-Injektions-Verfahrens in die Behälterwandung einzubringen. Leider erfordert das Füllverhalten bei Behältern mit nicht-kreisförmigem Querschnitt eine äusserst aufwändige Fertigungstechnik, insbesondere wegen des formbedingt ungleichmässigen Fliessverhaltens des einzuspritzenden Kunststoffmaterials. Darüber hinaus variiert die Schichtdicke des Barrierematerials wegen des ungleichförmigen Fliessverhaltens lokal sehr stark und sind die Barriere-Eigenschaften des gesamten Kunststoffbehälters nicht gleichmässig verteilt. Diese Behälter weisen alle Nachteile von Co-Injektions-Behältern auf, d.h. sind teuer und erfordern besondere Systeme für das Fertigungsverfahren.

[0006] Aus der US 2010 193 389 ist eine Vorrichtung bekannt, mit welcher der becherförmige Kunststoffbehälter mit einer mit Hilfe des IML-Verfahrens aufgebrachten aussenliegenden Barrierefolie und mit einer innenliegenden Barriereschicht versehen wird.

[0007] Die Nachteile dieser bekannten Behälter sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und insbesondere in der ungenügenden Barrierefunktion und/oder der aufwändigen und teuren Fertigungsweise, resp. den erforderlichen Mehrschrittverfahren zu sehen. Darüber hinaus lässt sich mit diesen bekannten Behälteraufbauarten kein vollständiger Schutz für das Füllgut (Nahrungsmittel, Medikamente oder anderes gegen Luft, resp. Sauerstoff empfindliches Füllgut, wie bei Kosmetika, Gel oder Silikonen) erzielen und sind diese nicht geeignet für die Herstellung von diffusionsfesten Behältern mit nicht-zirkularem Querschnitt, d.h. ist die Form der Behälters nicht frei wählbar, weil bei Co-Injektionsverfahren generell eine gleichförmige Ausbreitung der Fliessfront des einfliessenden Innenmaterials erforderlich ist. Diese bekannten Verfahren erweisen sich damit als ungeeignet für die Herstellung von diffusionsfesten Behältern mit nicht-zirkularem Querschnitt.

[0008] Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kunststoffbehälter mit vorgegebener Diffusionsfestigkeit sowie ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines diffusionsfesten Kunststoffbehälters mit nicht-zirkularem Querschnitt zu schaffen.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Kunststoffbehälter gelöst, welcher die Merkmale des vorliegenden Hauptanspruchs aufweist und insbesondere durch einem Kunststoffbehälter mit einem Bodenbereich und einem Mantelbereich, wobei auf diesen Mantelbereich mindestens ein innen und/oder aussen aufliegendes Barrierefolienmaterial aufgebracht ist, und wobei der Bodenbereich flächendeckend und der Mantelbereich nur partiell eine innere Barriereschicht aufweist, wobei die Barriereschicht und das Barrierefolienmaterial im Mantelbereich einen Überlappungsbereich bilden, welcher derart dimensioniert ist, dass die Durchlässigkeitsrate für unerwünschtes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters in diesem Überlappungsbereich auf ein vorgegebenes Mass beschränkt ist.

[0010] Vorzugsweise überlappen die Barriereschicht und das Barrierefolienmaterial im Überlappungsbereich um mindestens die doppelte Wandstärke des Kunststoffbehälters. In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Kunststoffbehälters weist dieser einen nichtzirkularen Bodenbereich, insbesondere einen wannen-, fass- oder mehreckförmigen Bodenbereich auf.

[0011] Erfindungsgemäss ist das Barrierefolienmaterial mit einem IML-Verfahren aufgebracht und ist die Barriereschicht mit einem Co-Injektionsverfahren eingebracht. Dabei erweist es sich als wesentlich, dass der Anspritzpunkt für das Co-Injektionsverfahren auf der Aussenseite des Kunststoffbehälters liegt, vorteilhafterweise zentral im Bodenbereich. Es versteht sich jedoch, dass dieser Anspritzpunkt je nach Formgebung des Kunststoffbehälters auch an einer anderen Stelle angeordnet sein kann oder im Fall von Mehrfach-Behältern, resp. Serienbehältern mehrere Anspritzpunkte vorgesehen sein können.

[0012] Der erfindungsgemässe Kunststoffbehälter ist vorzugsweise aus PP, PE, PET, PVC, PPR, ABS, POM, PPH oder ähnlichem Material (bspw. thermoplastischen Lacken) und deren Mischungen gebildet, während das Barrierefolienmaterial mindestens aus einem Polymer aus der Gruppe der EVOH, PVOH, PVDC, PA oder ähnlichem Material und/oder aus metallischen Schichten aus der Gruppe der SiOx, AIOx, etc. gebildet ist.

[0013] Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffbehälters sieht vor, dass das mindestens eine auf dem Mantelbereich innen und/oder aussen aufliegende Barrierefolienmaterial mittels eines IML-Verfahrens aufgebracht wird und die innere Barriereschicht mittels eines Co-Injektionsverfahrens eingebracht wird, wobei die Barriereschicht in dem Mantelbereich des Kunststoffbehälters nur partiell eingebracht wird, derart dass das Barrierefolienmaterial und die Barriereschicht einen Überlappungsbereich bilden, um die Durchlässigkeitsrate für unerwünschtes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters in diesem Überlappungsbereich auf ein vorgegebenes, vorzugsweise minimales Mass zu beschränken.

[0014] Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>ein Formung aus Barrierefolienmaterial gemäss Stand der Technik; <tb>Fig. 2<SEP>ein Querschnitt durch Randpartie eines becherförmigen Kunststoffbehälters mit Aussenlabel gemäss Stand der Technik; <tb>Fig. 3<SEP>eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Randpartie eines erfindungsgemässen Kunststoffbehälters mit Co-Injektions-Bodenbereich und IML-Mantelbereich; <tb>Fig. 4<SEP>eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemässen Kunststoffbehälter mit fassförmigem Bodenbereich und kreisförmigem Öffnungsrand; <tb>Fig. 5<SEP>eine schematische Seitenansicht des Kunststoffbehälters aus Fig. 4 .

[0015] Der in Fig. 1 dargestellte Formung 1 aus Barrierefolienmaterial 2 entspricht in seiner Ausgestaltung im Wesentlichen der Aussenseite eines herzustellenden Kunststoffbehälters mit einer nicht-zirkularem Bodenfläche 4 und wird aus einem Zuschnitt aus einem ebenen Barrierefolienmaterial gefaltet und an seinen Verbindungsstellen 3 überlappend verschweisst. Diese Formlinge 1 weisen immer eine Bodenfläche 4 auf, um die Gasdiffusion auch im Bodenbereich des herzustellenden Kunststoffbehälters zu reduzieren. Es versteht sich, dass dieser Formung 1 auch derart gestaltet und dimensioniert sein kann, dass dieser für die Auskleidung der Innenseite des herzustellenden Kunststoffbehälters verwendet werden kann. Für die Herstellung eines Kunststoffbehälters mit einer nichtzirkularen Bodenfläche 4 und geneigt verlaufender Seitenwand 5 wird dieser Formung 1 aus Barrierefolienmaterial 2 in bekannter Weise in den Formhohlraum eines zweiteiligen Spritzgiesswerkzeugs eingelegt und mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt, wobei sich das Kunststoffmaterial mit dem Barrierefolienmaterial 2 des Formlings 1 verbindet.

[0016] Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch eine Randpartie eines becherförmigen Kunststoffbehälters mit Aussenlabel gemäss Stand der Technik macht deutlich wie sich der Formung 2 aus Barrierefolienmaterial 2 an die Aussenseite des geformten Kunststoffbehältermaterials 6 anschmiegt, resp. mit diesem verbunden ist. Insbesondere wir aus dieser Figur deutlich, wie aufwändig die Gestaltung des Formlings 1 im Fussbereich 7 zwischen der Bodenfläche 4 und der Seitenwand 5 des Kunststoffbehälters ist. Es versteht sich, dass Kunststoffbehälterformen mit Rippen oder mit anderen besonderen Gestaltungsformen die Verkleidung mit Barrierefolienmaterial extrem erschweren oder sogar nicht mehr möglich sind.

[0017] Der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt durch eine Randpartie eines erfindungsgemässen Kunststoffbehälters 10 zeigt im Bodenbereich 9 einen mehrschichtigen Aufbau, insbesondere eine im Innern des Kunststoffbehältermaterials 6 liegende Barriereschicht 11. Die Erzeugung eines derartigen Schichtaufbaus ist hinlänglich bekannt und erprobt, insbesondere aus 2-Komponenten-Spritzgiessverfahren, im Folgenden auch Co-Injektionsverfahren genannt. Bei diesem Verfahren wird gleichzeitig mit dem fliessfähigen Kunststoffbehältermaterial 6 ein fliessfähiges Barrierematerial in die Spritzgiessform eingespritzt, wobei dieses Barrierematerial im Innern des Materialflusses liegt und im erkalteten Zustand eine innere Barriereschicht 11 im spritzgegossenen Formkörper bildet. In der Regel wird für das Kunststoffbehältermaterial PET oder PP und für das Barrierematerial typischerweise EVOH verwendet. Erfindungsgemäss wird wegen der bekannten Nachteile aus dem ungleichmässigen Fliessverhalten nur der Bodenbereich 9 des zu formenden Behälters mit einer Barriereschicht 11 versehen. Dabei erweist sich die Möglichkeit den Anspritzpunkt an die Aussenseite des Behälters zu verlegen als besonders vorteilhaft, weil dadurch kein Barrierematerial in Kontakt mit dem Füllgut kommen kann. Der Mantelbereich des Kunststoffbehälters wird erfindungsgemäss mit einem Barrierefolienmaterial 2 belegt. Dieses kann je nach Füllgut und Verwendungszweck an der Innen- oder Aussenseite des Kunststoffbehälters angeordnet sein. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist ein Überlappungsbereich 12 von Barriereschicht 11 und Barrierefolienmaterial 2. Dieser Überlappungsbereich 12 ist derart dimensioniert, dass die Durchlässigkeitsrate zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters 10 für unerwünschtes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, auf ein vorgegebenes Mass beschränkt ist, d.h. die Dichtigkeit für dieses Gas mindestens den erforderlichen Werten (analog den Werten für die anderen Bereiche) entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform überlappen sich die Barriereschicht 11 und das Barrierefolienmaterial 2 im Überlappungsbereich 12 µm mindestens die doppelte Wandstärke des Kunststoffbehälters 10. Herkömmliches Barrierefolienmaterial weist eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von ca. 50 cm<3>/m<2>/Tag bis 0.1 cm<3>/m<2>/Tag und weniger auf. Ein solches Barrierefolienmaterial ist bspw. in der EP-2 164 898 beschrieben und besteht im Wesentlichen aus Polymeren aus der Gruppe der EVOH, PVOH, PVDC und PA, aus Mischungen davon und weiteren Zusätzen, insbesondere metallischen Zusätzen.

[0018] Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Aufsicht auf einen erfindungsgemässen Kunststoffbehälter 10 zeigt dessen nichtzirkularen, insbesondere fassförmigen Bodenbereich 9 und den Mantelbereich 8 zwischen dem Bodenbereich 9 und einem kreisförmigen Behälteröffnungsrand 14. Ein Anspritzpunkt 13 ist zentral im Bodenbereich 9 angeordnet. Das sich von hier ausbreitende Kunststoffmaterial erreicht zuerst die am nächsten liegenden Flanken des Bodenbereichs 9 und fliesst dann in den Mantelbereich 8. Die Eckbereiche werden von der Fliessfront des eingespritzten Kunststoffmaterials als letztes erreicht. Es versteht sich dass sich das Kunststoffmaterial vor den Eckbereichen staut und sich die Fliessfront nach dem Übergang vom Bodenbereich in den Mantelbereich ungleichförmig ausbreitet. Das gleichförmige Einbringen eines Barrierematerials erweist sich als äusserst schwierig resp. hoffnungslos, insbesondere auch weil die Schichtdicke der Barriereschicht 11 von der Fliessgeschwindigkeit des eingespritzten Kunststoffmaterials abhängt.

[0019] Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 4 dargestellten Kunststoffbehälters 10. Dieser weist in seinem Bodenbereich 9 flächendeckend und in seinem Mantelbereich 8 nur partiell eine Barriereschicht 11 auf. Der Mantelbereich 8 des Kunststoffbehälters 10 ist hier vollflächig mit einem Barrierefolienmaterial 2 belegt. In der Regel genügt es, wenn die Barriereschicht 11 die vom Anspritzpunkt 13 am entferntest liegenden Eckbereiche umfliesst, derart dass sich die Barriereschicht 11 und das Barrierefolienmaterial 2 in einem Überlappungsbereich 12 überlappen. Es versteht sich, dass die Barriereschicht 11 den Mantelbereich 8 so wenig wie möglich bedeckt, jedoch mit dem Barrierefolienmaterial 2 eine genügend grosse Überlappung bildet, um eine gewünschte Gasdichtigkeit zu bewirken.

[0020] Es versteht sich, dass der erfindungsgemässe Kunststoffbehälter beliebig gestaltet sein kann und die vorliegende Erfindung nicht auf die Wahl besonderer Materialien beschränkt ist. So kann der vorliegende Kunststoffbehälter auch als Mehrfach-Behälter, Serienbehälter, Doppelkammerbehälter, 2-Komponenten-Kartuschen oder -Tuben ausgeformt sein oder Zusatzelemente bspw. für Aufreiss-Siegel, etc. aufweisen.

[0021] Die Vorteile des erfindungsgemässen Kunststoffbehälters sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und insbesondere in dem vereinfachten und kostengünstigen Fertigungsverfahrens zu sehen. Die Fertigung von aufwändig geformten Formungen mit Bodenlabel und deren Handling für das In-Mold-Labelling entfällt vollständig. Die Fertigung von allen denkbaren Behälterformen ist in einfacher Weise realisierbar, d.h. es können auch Behälterformen mit nicht-zirkularem Querschnitt in einfacher Weise hergestellt werden, resp. sind der Form- und Gestaltungsfreiheit kaum Grenzen gesetzt.

Bezugszeichenliste:

[0022] <tb>1<SEP>Formung <tb>2<SEP>Barrierefolienmaterial <tb>3<SEP>Verbindungsstelle <tb>4<SEP>Bodenfläche <tb>5<SEP>Seitenwand <tb>6<SEP>Kunststoffbehältermaterial <tb>7<SEP>Fussbereich <tb>8<SEP>Mantelbereich <tb>9<SEP>Bodenbereich <tb>10<SEP>Kunststoffbehälter <tb>11<SEP>Barriereschicht <tb>12<SEP>Überlappungsbereich <tb>13<SEP>Anspritzpunkt <tb>14<SEP>Behälteröffnungsrand

Claims (10)

1. Kunststoffbehälter (10) mit einem Bodenbereich (9) und einem Mantelbereich (8), wobei auf diesen Mantelbereich (8) mindestens ein innen und/oder aussen aufliegendes Barrierefolienmaterial (2) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (9) flächendeckend und der Mantelbereich (8) nur partiell eine innere Barriereschicht (11) aufweist, wobei die Barriereschicht (11) und das Barrierefolienmaterial (2) im Mantelbereich (8) einen Überlappungsbereich (12) bilden, welcher derart dimensioniert ist, dass die Durchlässigkeitsrate für unerwünschtes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters (10) in diesem Überlappungsbereich (12) auf ein vorgegebenes Mass beschränkt ist.

2. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (11) und das Barrierefolienmaterial (2) im Überlappungsbereich (12) um mindestens die doppelte Wandstärke des Kunststoffbehälters (10) überlappen.

3. Kunststoffbehälter (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen nichtzirkularen Bodenbereich (9) aufweist.

4. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (9) wannen-, fass- oder mehreckförmig ist.

5. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierefolienmaterial (2) mit einem IML-Verfahren aufgebracht ist.

6. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (11) mit einem Co-Injektionsverfahren eingebracht ist.

7. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kunststoffbehälter (10) einen Anspritzpunkt (13) im Bodenbereich (9) aufweist, welcher auf der Aussenseite des Kunststoffbehälters (10) liegt.

8. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus PP, PE, PET, PVC, ppr, abs, POM, PPH oder ähnlichem Material (bspw. thermoplastischen Lacken) und deren Mischungen gebildet ist.

9. Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierefolienmaterial (2) mindestens aus einem Polymer aus der Gruppe der EVOH, PVOH, PVDC, PA oder ähnlichem Material und/oder aus metallischen Schichten aus der Gruppe der SiOx, AIOx, etc. gebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters (10) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine auf dem Mantelbereich (8) innen und/oder aussen aufliegende Barrierefolienmaterial (2) mittels eines IML-Verfahrens aufgebracht wird und die innere Barriereschicht (11) mittels eines Co-Injektionsverfahrens eingebracht wird, wobei die Barriereschicht (11) in dem Mantelbereich (8) des Kunststoffbehälters (10) nur partiell eingebracht wird, derart dass das Barrierefolienmaterial (2) und die Barriereschicht (11) einen Überlappungsbereich (12) bilden, um die Durchlässigkeitsrate für unerwünschtes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, zwischen der Innen- und Aussenseite des Kunststoffbehälters (10) in diesem Überlappungsbereich (12) auf ein vorgegebenes Mass zu beschränken.