DE10054277A1

DE10054277A1 - Aufreißstreifen sowie diesen Aufreißstreifen enthaltendes Verpackungsmaterial

Info

Publication number: DE10054277A1
Application number: DE2000154277
Authority: DE
Inventors: Christian Kuckertz; Sven Jacobsen; Rainer Brandt
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Wipak Walsrode GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-08
Also published as: EP1334160A1; WO2002036702A1; CA2427580A1; US20040067331A1; AU2002229528A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Aufreißstreifen, deren zugrundeliegende Kunststofffolie sowie darauf aufgebrachte Beschichtungen biologisch abbaubar sind. Die erfindungsgemäßen Aufreißstreifen können in Verbindung mit biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien verwendet werden.

Description

Aufreißstreifen werden in der Regel als Öffnungshilfe für Lebensmittelverpackungen und Konsumgüter eingesetzt. Als Beispiel seien Tabakprodukte, Süßwaren, Speicher medien, wie Compact Discs oder Musikkassetten, Flaschenkapseln oder pharma zeutische Verpackungen genannt. Typische Verpackungsmaterialien die einen Auf reißstreifen als Öffnungshilfe beinhalten sind Umschlagsfolien auf Basis von biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP), Polyester (PET), Zellglas oder Papier sowie Schlauchbeutelverpackungen oder Vakuumverpackungen.

Die mehr als 60 jährige Geschichte der Aufreißstreifen brachte diverse Produkte mit sich, von denen heute hauptsächlich die folgenden zum Einsatz kommen: Hotmelt beschichtete thermisch aktivierbare, Aufreißstreifen; selbstklebende Aufreißstreifen sowie Aufreißstreifen auf Basis polyolefinischer Siegelschichten zur Anwendung in Vakuumverpackungen.

Mit Einführung von selbstklebenden Aufreißstreifen wurde die Applikation in erheblichem Maße erleichtert. Zusätzliche Heizungen und Beschichtungsaggregate wurden überflüssig. Ein leichter Anpressdruck reicht aus, um eine genügend große Haftung auf dem Verpackungsmaterial zu erzielen (US-A 4 887 714, US-A 4 844 962). Man erreicht eine 100%ige Verklebung mit allen Umschlagsfolientypen, so dass der Aufreißstreifen nicht aus der Verpackung herausgezogen werden kann, ohne diese zu öffnen. Darüberhinaus besitzen selbstklebende Aufreißstreifen eine hohe optische Qualität und Transparenz. Nahezu alle selbstklebenden Aufreißstreifen basieren auf monoaxial orientiertem Polypropylen. Dieses Material hat im Vergleich zu nicht orientiertem Polypropylen eine erhöhte Reißfestigkeit in Maschinenrichtung.

Dadurch gewährleistet es einen sicheren Einsatz, auch auf modernen Hoch leistungsverpackungsmaschinen, wie sie beispielsweise in der Zigarettenindustrie zum Einsatz kommen.

Selbstklebende Aufreißstreifen sind wie folgt aufgebaut: Eine Seite des Poly propylen-Films ist mit einem Silikon beschichtet, um die speziellen Release eigenschaften zu erhalten. Die gegenüberliegende Seite wird mit einem Haftklebstoff versehen. Beide Komponenten müssen gut aufeinander abgestimmt sein, um stets ein einfaches und gleichmäßiges Abspulen des Aufreißstreifen zu gewährleisten. Inner halb des Herstellprozesses kann optional ein Druck unter der Klebstoff oder der Silikonbeschichtung aufgebracht werden.

Die Herstellung des Aufreißstreifen erfolgt ausgehend von breiten Folienbahnen. Nach Aufbringung der diversen Beschichtungen wird das Material bis zur gewünsch ten Breite, meist zwischen 1,6 und 2,5 mm, heruntergeschnitten und verspult.

Die Bestrebung, Verpackungsmaterialien immer dünner auszulegen und damit wertvolle Rohstoffe einzusparen kann nicht davon ablenken, dass das Ver packungsaufkommen jährlich ansteigt. Ein Großteil der Verpackungen wird zwar gesammelt und anschließend einer Wiederverwertung zugeführt, dennoch wird ein nicht unerheblicher Teil an Verpackungen, insbesondere Klein- und Kleinstverpackungen, wie Umverpackungen von Süßwaren oder Tabakprodukten dem sogenannten Restmüll zugeführt oder wird in vielen Fällen unachtsam weggeworfen.

Für diese Art von Verpackungen wäre sich die Verwendung von biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien wünschenswert.

Am Markt sind verschiedene Rohstoffe erhältlich, die unter Kompostbedingungen biologisch abbaubar sind. Aus diesen Materialien werden sowohl Blas- als auch Flachfolien, gereckt und ungereckt hergestellt. Beispielhaft seien an dieser Stelle einige Rohstoffe genannt, die in die Folienproduktion einfließen: Stärke gefülltes Polycaprolacton (WO 098/20073), aliphatische Polyesteramide (DE 197 53 534 A1, DE 198 00 698 A1, EP 0 820 698 A1), aliphatische und aromatische Polyester urethane (DE 198 22 979), Polyhydroxyalkanoate (Polyhydroxybutyrate, Polyhy droxyvaleriate), Casein (DE 43 09 528) sowie Polylactide und Copolylactide (EP 0 980 894 A1). Aufreißsteifen, die biologisch abbaubar sind, sind allerdings bisher nicht bekannt, da die notwendigen mechanischen Eigenschaften mit biologisch abbaubaren Rohstofen bisher nicht erreicht werden konnten.

Es stellte sich daher die Aufgabe einen biologisch abbaubaren Aufreißstreifen bereit zustellen. Dieser Aufreißstreifen soll sicherstellen, dass eine Verpackung weiterhin 4 vollständig biologisch abbaubar ist, ohne auf den Komfort einer Öffnungshilfe zu verzichten.

Erfindungsgemäß gelang dies durch die Verwendung ausgewählten biologisch abbaubarer Rohstoffe bei der Aufreißstreifen-Herstellung. Dies sind die Trägerfolie, der Haftschmelzklebstoff, das Silikon und ggf. die Druckfarbe.

Gegenstand der Erfindung sit daher ein Aufreißstreifen aus einer Trägerfolie, auf der einen Seite eine Siegelschicht und auf der anderen Seite gegebenenfalls eine Release- Schicht aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie aus einem Material aus der Gruppe aliphatische Polyesteramide, aliphatische und aromatische Polyesterurethane, Casein, Polyhydroxyalkanoate, wie Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxyvaleriat sowie deren Copolymere, deren Polylactid oder Copolymeren besteht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter biologisch abbaubaren Trägerfolien insbesondere diejenigen verstanden, die mono- oder biaxial verstreckt sind und damit die hohen mechanischen Ansprüche eines Aufreißstreifens erfüllen können.

Bevorzugt sind Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvaleriat, Polylactid oder deren Copolymere.

In einer besonderen Ausführung kann die Trägerfolie mit einer oder mehreren biologisch abbaubaren Polymerfolien kaschiert werden. Die Kaschierung kann auch mit Papier, einer metallisierten Polymerfolie oder einer im Vakuum bedampften biologisch abbaubaren Folie ausgeführt werden.

Die Kaschierung erfolgt bevorzugterweise mit einem biologisch abbaubaren Kaschierklebstoff.

Die Trägerfolie kann eine Dicke zwischen 10 und 200 µm und eine Breite zwischen 1 und 100 mm haben. Bevorzugt liegt die Dicke zwischen 10 und 40 µm und die Breite zwischen 1,5 und 10 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 5 mm.

Die Siegelschicht ist bevorzugt eine Schicht aus selbstklebenden biologisch abbau baren Haftklebstoffen auf der Basis von natürlichen Rückgratbindemitteln, wie pflanzlichen und tierischen Proteinen und Kohlenhydraten. Desweiteren ist die Verwendung von Klebstoffen auf Basis biologisch abbaubarer aliphatischer Polyester oder Copolyester, wie Polylactide, Polyglycolide oder Polyhydroxyalkanoaten möglich.

Die Schichtdicke der Klebstoffschicht liegt zwischen 3 und 25 µm, bevorzugt aber zwischen 4 und 10 µm.

Bevorzugt sind die Aufreißstreifen mit biologisch abbaubaren Siegelschichten ausgestattet sein, die Siegeleigenschaften vergleichbar zum Polyethylen oder Polypropylen aufweisen. Derartige niedrigsiegelnde biologisch abbaubare Polymere sind beispielsweise aliphatische Polyesteramide, wie sie von der Bayer AG ange boten werden.

Die Integration der Siegelschicht kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Durch Klebstoffkaschierung mit einer mechanisch stabileren, bevorzugt orientierten Trägerfolie oder einer durch Coextrusion mit dem Trägermaterial hergestellten und anschließend verstreckten Folie.

Weiterhin bevorzugt sind die biologisch abbaubaren Trägerfolie, mit einem Hotmelt als Siegelschicht beschichtet ist. Das Hotmelt wird aus niedrigschmelzenden, ggf. weichgemachten, biologisch abbaubaren Harzen und Polymeren gebildet.

Die Schichtdicke dieser thermisch aktivierbaren Siegelschichten beträgt in der Regel 1 bis 100 µm, bevorzugterweise 5 bis 20 µm. Ihre Siegeltemperatur liegt üblicher weise oberhalb von 80°C.

Die gegebenenfalls vorhandene Release-Schicht ist bevorzugt eine UV-vernetzbare Silikonbeschichtung. Ebenfalls zum Einsatz können aber auch thermisch vemetzbare Silikonbeschichtungen oder lösungsmittelbasierte Silikondispersionen kommen. Diese Silikonbeschichtungen sind in der Regel nicht biologisch abbaubar. Da sie jedoch in nur sehr geringen Schichtdicken, unterhalb von 1 µ aufgebracht werden, zerfallen sie in mikroskopisch kleinste Partikel, nachdem die übrigen Bestandteile des Aufreißstreifen biologisch abgebaut sind. Derartige Silikonbeschichtungen, die bevorzugterweise aus Silikonacrylaten aufgebaut sind, sind in der Regel chemisch inert und biologisch nicht aktiv. Sollte es dennoch zur Hydrolyse der polymeren Verbindung kommen, werden die Hydrolyseprodukte mikrobiologisch in Kohlen dioxid und anorganische Silicate abgebaut.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Aufreißstreifen erfolgte nach den üblichen Verfahren. Silikon und Klebstoff werden mit handels üblichen Beschichtungsmaschinen aufgebracht. Die abschließende Konfektionierung und Verspulung erfolgt mittels handelsüblichen Rollenschneidmaschinen und Spul schränken.

Die erfindungsgemäßen Aufreißstreifen können auch bedruckt sein. Diese werden wie folgt hergestellt: In einem oder mehreren Arbeitsgängen wird die Trägerfolie bedruckt und auf die Druckfarbe ein Siegelmedium wie z. B. ein Heißschmelz klebstoff aufgetragen. Gegebenenfalls wird auf der zweiten Seite der Trägerfolie noch eine Release-Beschichtung aufgebracht, um ein Verblocken zu vermeiden. Nach der Beschichtung werden die anfangs breiten Folienbahnen auf ihre endgültige Breite heruntergeschnitten und in unterschiedlichen Lauflängen verspult.

Die Bedruckung der Trägerfolie kann ein- oder mehrfarbig erfolgen. Es kommt hier für jedes für Folien einsetzbare Druckverfahren in Betracht. Insbesondere erfolgt der Druck in typischen Verpackungsdruckverfahren wie Offset-, Sieb-, Flexo-, UV- Flexo- oder Tiefdruck.

Die biologisch abbaubaren Druckfarben können beispielsweise auf Bindemitteln wie Nitrocellulose basieren. Eine Vielzahl der enthaltenen Pigmente basiert ebenfalls auf Naturstoffen und kann deshalb als biologisch abbaubar eingestuft werden. Gleiches gilt für Füllstoffe wie Ruß, Calciumoxid oder Calciumcarbonat.

Es sei hier auch die Möglichkeit zur Pigmentierung der Trägerfolie genannt. Viele Naturfarben sind thermisch genügend stabil, um die vergleichsweise hohen Tempe raturen bei der Folienextrusion zu überstehen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Verpackungsmaterial, das die erfindungsgemäßen biologisch abbaubare Aufreißstreifen enthält.

Erfindungsgemäß gelang es durch die Kombination von biologisch abbaubaren Rohstoffen einen biologisch abbaubaren Aufreißstreifen bereitzustellen. Über raschenderweise zeigte sich, dass durch die Kombination der verschiedenen biolo gisch abbaubaren Materialien die mechanischen Eigenschaften nicht beeinflußt werden. Damit ist eine 100%ige Funktion des Aufreißstreifen gewährleistet.

Beispiele Prüfmethoden

Die relevanten Eigenschaften der nachfolgenden Aufreißstreifen-Muster wurden wie folgt gemessen:

- Die Festigkeiten von Trägerfolie und fertiggestelltem Aufreißstreifen wurden mittels eines Zugversuches nach DIN EN ISO 527 (DIN 53455) und DIN 53363 ermittelt.
- Die Trennwerte der Release-Schicht und die Restklebkräfte wurden gemäß FINAT 10 und 11 bestimmt.
- Zur Bestimmung der Klebkraft des Haftklebstoffes wurde eine Niederdruck- Siegelfestigkeit ermittelt. Dies ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine unter definierten Bedingungen (Druck, Temperatur, Zeit) hergestellte Siegelnaht zu trennen. Sie wird in N angegeben und die Streifenbreite als Index hinzugefügt (N/15 mm).
Es werden aus der zu prüfenden Folienbahn zwei fehlerfreie, saubere Stücke entnommen, die mit den zu siegelnden Flächen aufeinander auf den Arbeits tisch des Siegelgerätes gelegt und durch herunterklappen der Gewichte gehal ten werden. Es ist darauf zu achten, dass die Folienprobe an allen Seiten unter den Gewichten herausragt, um einen konstanten Siegeldruck zu gewähr leisten. Die Siegelung muß senkrecht zur Folienlaufrichtung erfolgen.
Die Siegelfestigkeitsprüfung erfolgt nach folgenden Standardbedingungen: Druck 0,35 N/cm², Zeit 0,5 sec, Temperatur abhängig von der Folientype.
Aus der hergestellten Siegelnaht wird aus der Mitte exakt in Folienlauf richtung mit einem Prüfstreifenschneider ein 15 mm breiter Meßstreifen geschnitten.
Mit einer Zugfestigkeitsprüfmaschine wird der Probenstreifen auf Siegel festigkeit untersucht, indem er senkrecht zur Siegelnaht getrennt wird. Es wird der Maximalwert der beim zerreißen auftretenden Kraft angegeben, der auf 2% genau abgelesen wird.
- Das Verarbeitungsverhalten der hergestellten Aufreißstreifen wurde auf Ver packungsmaschinen beurteilt.

Beispiel 1

Eine Folie aus monoaxial gerecktem Polylactid, mit einer Dicke von 35 µ, einer Höchstzugkraft von 160 N/15 mm, einer Reißdehnung < 10% und einem E-Modul von 3,6 GPa wurde mit einem Gemisch aus Silikonacrylaten beschichtet. Die lösungsmittelfreien Silikonacrylate enthalten einem polymeren Photoinitiator und werden durch UV-Strahlung radikalisch unter einer Schutzgasatmosphäre vernetzt. Das Mischungsverhältnis bestimmt die Trennwirkung der gehärteten Silikon acrylatschicht. Der Trennwert wurde zu 0,1 N ermittelt.

Auf die gegenüberliegende Seite wurde ein biologisch abbaubarer Haft schmelzklebstoff aufgebracht. Die Auftragsmenge betrug 9,5 g/m². Die Klebkraft wurde zu 2,1 N/15 mm bestimmt.

Die so ausgerüstete Folie wurde in den Folgeschritten auf 2 mm Breite geschnitten und auf Spulen von 6.000 lfm. verspult.

Die uneingeschränkte Einsetzbarkeit des biologisch abbaubaren Aufreißstreifen zeigt ein Anwendungstest auf einer handelsüblichen Verpackungsmaschine. Es wurde dabei eine Taktfrequenz von 200 Verpackungen in der Minute erreicht.

Beispiel 2

Eine Folie aus monoaxial gerecktem Polyhydroxybutyrat, mit einer Dicke von 40 µ wurde im Tiefdruckverfahren mit einem biologisch abbaubaren Hotmelt-Klebstoff versehen. Die so ausgerüstete Folie wurde in den Folgeschritten auf 2 mm Breite ge schnitten und auf Spulen von 6.000 lfm. verspult.

Claims

1. Aufreißstreifen aus einer Trägerfolie, auf die auf der einen Seite eine Siegelschicht und auf der anderen Seite gegebenenfalls eine Release-Schicht aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie aus einem Material aus der Gruppe aliphatische Polyesteramide, aliphatische aromaische Polyesterurethane, Casein, Polyhydroxyalkanoate, Polylactid oder deren Copolymeren besteht.

2. Aufreißstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger folie aus mono- oder biaxial-orientierten polymeren Werkstoffen besteht.

3. Aufreißstreifen nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie mit einer oder mehrerer Polymerfolien, mit Papier, mit metallisierten Polymerfolien oder im Vakuum bedampften Folien kaschiert ist.

4. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht eine Schicht aus selbstklebenden Haftklebstoffen ist.

5. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht eine thermoplastische Polymerfolie ist.

6. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht eine Hotmelt-Beschichtung ist.

7. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerfolie eine Release-Schicht aus einer UV-vernetzbaren Silikonbeschichtung aufgetragen ist.

8. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie bedruckt oder eingefärbt ist.

9. Aufreißstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Materialien im wesentlichen oder vollständig biologisch abbaubar sind.

10. Verpackungsmaterial enthaltend einen Aufreißstreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.