DE102010018866A1 - Peelable, biodegradable film arrangement useful in packaging industry for food packaging and other packaging products, comprises first film layer, peel layer, additional film layer, and cover layer as further outer layer - Google Patents
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Abstract
Description
Folien aus biologisch abbaubaren, thermoplastischen Kunststoffen, wie beispielsweise Polyhydroxycarbonsäuren, wie Polymilchsäure (auch als Polylactid oder PLA bezeichnet), werden in der Verpackungsindustrie unter anderem zum Verpacken von Lebensmitteln und anderen Packgütern verwendet. Derartige Folien erfreuen sich großer Beliebtheit, da sie einerseits kompostierbar sind und auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden, andererseits aber auch viele Vorteile von herkömmlichen thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyolefinen aufweisen.Films of biodegradable thermoplastics, such as polyhydroxycarboxylic acids, such as polylactic acid (also referred to as polylactide or PLA), are used in the packaging industry for, among other things, food packaging and other packaged goods. Such films are very popular because they are both compostable and produced on the basis of renewable raw materials, but on the other hand also have many advantages of conventional thermoplastic polymers based on polyolefins.
Bei vielen verschiedenen Verpackungen, insbesondere auch bei Lebensmittelverpackungen besteht das Bedürfnis, auf einfache Art und Weise die Verpackung zu öffnen, indem eine sogenannte Oberfolie gegenüber einer Unterfolie geöffnet wird. Der dafür erforderliche Kraftaufwand sollte dabei nicht so hoch und unter 15 N/mm liegen, damit die Verpackung vom Verbraucher bequem geöffnet werden kann. Manche Verpackungen auf der Basis von Polyhydroxycarbonsäuren, wie zum Beispiel Polylactiden, weisen dabei, wenn sie gegen sich selbst versiegelt werden, sehr hohe Siegelnahtfestigkeiten von zum Teil mehr als 20 N/15 mm auf. Derartig hohe Siegelnahtfestigkeiten können auch dazu führen, dass die Siegelnähte in der Regel eine höhere Festigkeit aufweisen, als die Oberbeziehungsweise Unterfolie selbst, sodass es beim Abziehen der Folien zu einem Einreißen der Folie, dem sogenannten Kohäsionsbruch kommen kann.In many different packaging, especially in food packaging, there is a need to open the packaging in a simple manner by opening a so-called top film opposite a bottom film. The required effort should not be so high and below 15 N / mm, so that the packaging can be opened easily by the consumer. Some polyhydroxycarboxylic acid based packaging, such as polylactides, when sealed against themselves, have very high seal strengths, sometimes greater than 20 N / 15 mm. Such high sealing seam strengths can also lead to the sealing seams generally having a higher strength than the upper or lower film itself, so that when the films are pulled off, the film, the so-called cohesive fracture, may break.
Des Weiteren besteht ein Problem von Folienanordnungen und auch Verpackungsmaterialien auf der Basis von Polyhydroxycarbonsäuren, wie zum Beispiel PLA, darin, dass sie eine erhebliche Steifigkeit und geringe Einreißfestigkeit aufweisen. Diese Steifigkeit schränkt nachteiligerweise die Einsatzgebiete der Folien ein. Auch ein leichtes Einreißen der Folie ist vom Verbraucher nicht erwünscht, da die Folie in einem ganzen Stück – und nicht in mehreren Bruchstücken – abgezogen werden soll.Further, a problem of film assemblies and also packaging materials based on polyhydroxycarboxylic acids, such as PLA, is that they have considerable rigidity and low tear strength. This rigidity disadvantageously limits the fields of use of the films. Even a slight tearing of the film is not desired by the consumer, since the film in one piece - and not in several fragments - should be deducted.
Aus der Druckschrift
Es ist daher die Aufgabe von einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten oben genannten Nachteile zu vermindern. Diese technische Aufgabe wird durch eine peelfähige, biologisch abbaubare Folienanordnung gemäß Anspruch 1 sowie eine peelfähige Verpackung gemäß Anspruch 15 gelöst. Verfahren zur Herstellung der Folienanordnung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.It is therefore the object of some embodiments of the present invention to reduce the above-mentioned disadvantages known from the prior art. This technical problem is solved by a peelable, biodegradable film arrangement according to
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine peelfähige, biologisch abbaubare Folienanordnung mit einer Siegelnahtfestigkeit von < 15 N/15 mm gegen eine Polyhydroxycarbonsäure-Schicht, mit zumindest:
- – einer ersten Folienschicht, die eine Polyhydroxycarbonsäure und einen Weichmacher aufweist und
- – einer Peelschicht, die eine Mischung einer Polyhydroxycarbonsäure und zumindest 25 Gew.-% bezogen auf die Peelschicht eines biologisch abbaubaren Polyesters umfasst, wobei die Peelschicht eine Außenschicht der Folienanordnung bildet.
- A first film layer comprising a polyhydroxycarboxylic acid and a plasticizer, and
- A peel layer comprising a mixture of a polyhydroxycarboxylic acid and at least 25% by weight of the peel layer of a biodegradable polyester, the peel layer forming an outer layer of the film assembly.
Der biologisch abbaubare Ester ist dabei unterschiedlich zu der Polyhydroxycarbonsäure, die per se schon biologisch abbaubar ist. Bei einer derartigen Folienanordnung liegt in der Regel die Polyhydroxycarbonsäure dispergiert in einer kontinuierlichen Phase des biologisch abbaubaren Polyesters vor, sodass eine gute Peelfähigkeit der Folienanordnung resultiert. Weiterhin weist eine derartige Folienanordnung für Polyhydroxycarbonsäuren untypische hohe Flexibilität, Reißfestigkeit, Schlagzähigkeit und auch gleichzeitig Tiefzähigkeit auf, da die erste Folienschicht neben der Polyhydroxycarbonsäure noch einen Weichmacher aufweist, der die naturgemäß hohe Steifigkeit der Polyhydroxycarbonsäure vermindert.The biodegradable ester is different from the polyhydroxycarboxylic acid, which is already biodegradable per se. With such a film arrangement, the polyhydroxycarboxylic acid dispersed in a continuous phase of the biodegradable polyester is generally present, resulting in a good peelability of the film arrangement. Furthermore, such a foil arrangement for polyhydroxycarboxylic acids has atypical high flexibility, tear strength, impact resistance and also low toughness, since the first foil layer, in addition to the polyhydroxycarboxylic acid, also has a plasticizer which reduces the naturally high rigidity of the polyhydroxycarboxylic acid.
Die Siegelnahtfestigkeit oder auch Verbundhaftung der Folienanordnung in N/15 mm gibt dabei die Trennkraft an, die zum Trennen zweier Schichten einer Mehrschichtfolie beziehungsweise von gegeneinander gesiegelten Folien erforderlich ist. Dazu werden zwei benachbarte Schichten in einer Mehrschichtfolie, deren Siegelnahtfestigkeit ermittelt werden soll, an einer Seite zumindest mindestens 50 mm weit mechanisch weit voneinander getrennt und anschließend die Probe auf eine Abziehrolle gebracht, die vorher vollflächig mit doppelseitigem Klebeband versehen wurde. Die Abziehrolle wird in eine Zug-Dehnungsprüfmaschine eingebaut und diejenige Seite der Probe, die die bereits angetrennten Schichten aufweist, wird in die obere Klemme der Zug-Dehnungsprüfmaschine eingespannt. Die Schichten werden dann mit einer Vorschubgeschwindigkeit der ziehenden Klemme von 100 mm/min bis zur vollständigen Trennung auseinandergezogen. Zur Ermittlung der Siegelnahtfestigkeit wird dabei ein Kraft-Dehnungsdiagramm aufgezeichnet und aus den erhaltenen Spitzenwerten der Median und die Spannweite der Kraft entsprechend den in der deutschen Industrienorm
Weist eine Folienanordnung mehrere Schichten auf, so ist die Siegelnahtfestigkeit gemäß des oben genannten Verfahrens für jede Schicht zu ermitteln. Die Schichten, zwischen denen die geringste Siegelnahtfestigkeit auftritt, sind dabei zuerst zu trennen, da es andernfalls bei der Trennung von anderen Schichten zur unerwünschten Trennung mehrerer Schichten gleichzeitig kommen kann.If a film arrangement has several layers, then the seal seam strength is to be determined for each layer according to the above-mentioned method. The layers between which the lowest seal seam strength occurs, are first to be separated, otherwise it can come at the same time in the separation of other layers for the undesirable separation of multiple layers simultaneously.
Im Sinne der Erfindung werden unter ”biologisch abbaubaren Folien” Folien verstanden, die gemäß des in der deutschen Industrienorm
Die peelfähige, biologisch abbaubare Folienanordnung gemäß des oben genannten Ausführungsbeispiels der Erfindung weist dabei vorteilhaft eine Siegelnahtfestigkeit von < 15 N/15 mm, bevorzugt unter 10 N/15 mm, am meisten bevorzugt unter 5 N/15 mm auf. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn sich ein Verpackungsmaterial, das die peelfähige, biologisch abbaubare Folienanordnung enthält, mit einem Kraftaufwand von zirka 1 N/15 mm bis zu zirka 15 N/15 mm öffnen lässt, in dem die Deckelfolie von der Bodenfolie abgezogen wird. Bei einer Siegelnahtfestigkeit von > 15 N/15 mm, insbesondere bei Werten von > 20 N/15 mm, kann häufig die Oberfolie von der Unterfolie aufgrund der hohen Haftung nicht mehr zerstörungsfrei entfernt werden, sodass es zu dem bereits oben genannten Kohäsionsbruch kommt.The peelable, biodegradable film arrangement according to the abovementioned embodiment of the invention advantageously has a sealed seam strength of <15 N / 15 mm, preferably less than 10 N / 15 mm, most preferably less than 5 N / 15 mm. It is further preferred if a packaging material which contains the peelable, biodegradable film arrangement can be opened with a force of approximately 1 N / 15 mm up to approximately 15 N / 15 mm, in which the cover film is pulled off the bottom film. With a seal seam strength of> 15 N / 15 mm, in particular at values of> 20 N / 15 mm, the top film can often no longer be removed from the bottom film due to the high adhesion, so that the cohesive break already mentioned above occurs.
Die peelfähige, biologisch abbaubare Folienschichtanordnung kann dabei mit anderen Folien auf der Basis von Polyhydroxycarbonsäuren gesiegelt werden, wobei dann die bevorzugt geringen Siegelnahtfestigkeiten von weniger 15 N/15 mm resultieren und gleichzeitig die Folienanordnung eine erhöhte Bruchdehnung, Zähigkeit, Festigkeit und Stabilität aufweist.The peelable, biodegradable film layer arrangement can be sealed with other films based on polyhydroxycarboxylic acids, in which case the preferably low seal seam strengths of less than 15 N / 15 mm result and at the same time the film arrangement has increased elongation at break, toughness, strength and stability.
Die Erfinder haben weiterhin festgestellt, dass bei Anteilen von weniger als 25 Gew.-% des biologisch abbaubaren Polyesters an der Peelschicht die Siegelnahtfestigkeit unakzeptabel hoch wird und leicht Werte von > 20 N/15 mm erreichen kann. Bei einem Anteil von zumindest 25 Gew.-% des biologisch abbaubaren Polyesters an der Peelschicht lässt sich die gesamte peelfähige, biologisch abbaubare Folienanordnung mittels Standardbedingungen, beispielsweise Temperaturen von 80 bis 120°C, einem Druck von 0,5 bar bis 10 bar und einer Zeitspanne von 0,5 s bis 10 s gut mit anderen Polyhydroxycarbonsäure-Folien versiegeln.The inventors have further found that at levels of less than 25% by weight of the biodegradable polyester on the scrub layer, the seal seam strength becomes unacceptably high and can easily reach values of> 20 N / 15 mm. With a proportion of at least 25% by weight of the biodegradable polyester on the peel layer, the entire peelable, biodegradable film arrangement can be prepared by standard conditions, for example temperatures of 80 to 120 ° C., a pressure of 0.5 bar to 10 bar and a Time span of 0.5 s to 10 s seal well with other polyhydroxycarboxylic acid films.
Der Weichmacher in der ersten Folienschicht kann dabei ausgewählt sein aus Glycerin, Zitronensäureester und Polyalkylenglykolen oder einer beliebigen Mischung dieser Weichmacher. Diese Weichmacher eignen sich besonders zum Einsatz bei Folienschichtanordnungen auf der Basis von Polyhydroxycarbonsäuren.The plasticizer in the first film layer can be selected from glycerol, citric acid esters and polyalkylene glycols or any desired mixture of these plasticizers. These plasticizers are particularly suitable for use in film layer arrangements based on polyhydroxycarboxylic acids.
Weiter bevorzugt ist der Weichmacher ein Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von zumindest 1000. Bei Polyalkylenglykolen mit diesem Molekulargewicht kann einerseits sichergestellt werden, dass die erste Folienschicht eine ausreichende Weichheit aufweist, andererseits wird aber aufgrund des hohen Molekulargewichts des Weichmachers ein Herausdiffundieren des Weichmachers aus der ersten Folienschicht stark vermindert beziehungsweise verhindert. Derartige Weichmacher führen dabei auch nicht zu einer nachteiligen Verfärbung des Kunststoffs oder Geruchsbelästigung. Besonders bevorzugt kann Polyethylen- oder Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von größer 8000, weiter bevorzugt zwischen 25000 und 4 Millionen, an meisten bevorzugt um 35000 verwendet werden. Polyethylen- oder Polypropylenglykole mit derartig hohen Molekurgewichten sind Feststoffe, sodass ein Herausdiffundieren dieser Weichmacher aus der ersten Folienschicht effektiv verhindert werden kann. Weiterhin ist es möglich, dass die Polyalkylenglykol-Weichmacher mit einer funktionellen Gruppe modifiziert sind, insbesondere einer Carbonsäurefunktion.More preferably, the plasticizer is a polyalkylene glycol having a molecular weight of at least 1000. In the case of polyalkylene glycols having this molecular weight, it can be ensured on the one hand that the first film layer has sufficient softness, but on the other hand, because of the high molecular weight of the plasticizer, outward diffusion of the plasticizer out of the first film layer greatly reduced or prevented. Such plasticizers also do not lead to a disadvantageous discoloration of the plastic or odor nuisance. More preferably, polyethylene or polypropylene glycol having a molecular weight greater than 8,000, more preferably between 25,000 and 4 million, most preferably around 35,000 may be used. Polyethylene or polypropylene glycols having such high molecular weights are solids, so that outdiffusion of these plasticizers from the first film layer can be effectively prevented. Furthermore, it is possible that the polyalkylene glycol plasticizers are modified with a functional group, in particular a carboxylic acid function.
Die mechanischen Eigenschaften der biologisch abbaubaren peelfähigen Folienanordnung lassen sich dabei besonders vorteilhaft beeinflussen, wenn der Weichmacher in der ersten Folienschicht in einem Anteil von etwa 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 15 Gew.-% vorhanden ist. The mechanical properties of the biodegradable peelable film arrangement can be influenced particularly advantageously if the plasticizer is present in the first film layer in a proportion of about 1 to 20% by weight, preferably from 3 to 15% by weight.
Als Polyhydroxycarbonsäuren können Polymere auf der Basis verschiedener Hydroxycarbonsäuren eingesetzt werden, beispielsweise α-Hydroxycarbonsäuren, wie Glykolsäure oder Milchsäure, β-Hydroxycarbonsäuren, wie Mevalonsäure oder 3-Hydroxybuttersäure. Eine bevorzugte Variante einer Polyhydroxycarbonsäure ist ein Polylactid, die Polymilchsäure. Monomere des Polylactids können dabei D- oder L-Hydroxycarbonsäuren sein. Die Herstellung der Polymilchsäure erfolgt dabei über katalytische Ringöffnungspolymerisationen von Lactid, einem ringförmigen Kondensationsprodukt von zwei Milchsäuremolekülen, dem 1,4-Dioxan-3,6-Dimethyl-2,5-Dion. Die Herstellung von Polymilchsäure oder Polylactid ist beispielsweise auch in den
Verwendet werden können beispielsweise Polylactide der Firma Nature Works®, z um Beispiel das PLA-Polymer 2002D.Can be used, for example polylactides the NatureWorks ®, for example, to the PLA polymer 2002D.
Verwendet werden können auch Polyhydroxyalkanoate der allgemeinen Formel: x = 0 – unendlich
y > 10
wie zum Beispiel Poly-4-hydroxybutyrat, Poly-3-hydroxybutyrat und Poly-3-hydroxyvalerat oder deren Co-Polymere.It is also possible to use polyhydroxyalkanoates of the general formula: x = 0 - infinite
y> 10
such as poly-4-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxybutyrate and poly-3-hydroxyvalerate or their co-polymers.
Der biologisch abbaubare Polyester, der unterschiedlich ist zur Polyhydroxycarbonsäure, kann beispielsweise durch Polymerisation einer Mischung bestehend aus:
- – Adipinsäure, deren esterbildende Derivate, oder Mischungen davon,
- – Terephthalsäure, deren esterbildende Derivate, oder Mischungen davon und
- – C2 bis C6 Alkandiole, C5 bis C10 Cycloalkandiolen, oder Mischungen davon,
- Adipic acid, its ester-forming derivatives, or mixtures thereof,
- Terephthalic acid, its ester-forming derivatives, or mixtures thereof and
- C 2 to C 6 alkanediols, C 5 to C 10 cycloalkanediols, or mixtures thereof,
Als C2 bis C6 Alkandiol wird bevorzugt 1,4-Butandiol verwendet. Die Synthese derartiger biologisch abbaubarer Polyester ist beispielsweise in den erteilten EP-Patenten
Diese Polyester sind biologisch besonders gut abbaubar, bilden aber mit anderen Polyhydroxycarbonsäuren, wie beispielsweise Polylactid einen Polymerblend mit einer Domänenstruktur. Dabei kann je nach den Konzentrationen der Polyhydroxycarbonsäuren und des biologisch abbaubaren Polyesters entweder der Polyester eine kontinuierliche Phase bilden, in die Domänen der Polyhydroxycarbonsäure eingelagert sind, oder umgekehrt. Dadurch kommt es zur Ausbildung einer homogenen domänenartigen „Schwamm”-Struktur, insbesondere dann wenn vorgefertigte Mischungen des biologisch abbaubaren Polyesters mit den Polyhydroxycarbonsäuren verwendet werden Als vorgefertigte Mischungen aus PLA und dem biologisch abbaubaren Polyester können Polymermischungen wie Ecovio®, insbesondere Ecovio® L BX 8145 der Firma BASF, verwendet werden. Durch die Verwendung von vorgefertigten, compoundierten Mischungen aus dem biologisch abbaubaren Polyester und einer Polyhydroxycarbonsäure lassen sich Peelschichten herstellen, die über die gesamte Peelschicht homogene Peeleigenschaften und auch keine Trübungen aufweisen. Der Gew.-%-Anteil des biologisch abbaubaren Polyesters in der Peelschicht lässt sich dabei über die Zugabe von zusätzlichen Polyhydroxycarbonsäuren einstellen.These polyesters are particularly readily biodegradable, but with other polyhydroxycarboxylic acids, such as polylactide, form a polymer blend having a domain structure. Depending on the concentrations of the polyhydroxycarboxylic acids and the biodegradable polyester, either the polyester can form a continuous phase in which domains of the polyhydroxycarboxylic acid are incorporated, or vice versa. This results in the formation of a homogeneous domain-like "sponge" structure, especially when prefabricated blends of the biodegradable polyester are used with the polyhydroxycarboxylic As polymer blends of PLA and the biodegradable polyester polymer blends such as Ecovio ® , especially Ecovio ® L BX 8145 the company BASF. Through the use of prefabricated, compounded blends of the biodegradable polyester and a polyhydroxycarboxylic acid peel layers can be produced, which have over the entire peel homogeneous peel properties and no turbidity. The percentage by weight of the biodegradable polyester in the peel layer can be adjusted via the addition of additional polyhydroxycarboxylic acids.
Weiterhin kann der biologisch abbaubare Polyester auch in reiner Form verwendet werden, zum Beispiel das Produkt Ecoflex® F BX 7011 der Firma BASF. Further, the biodegradable polyester product Ecoflex F BX ® can also be used in pure form, for example, 7011 of the company BASF.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der biologisch abbaubare Polyester in einem Anteil von zumindest 35 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 35–70 Gew.-%, besonders bevorzugt 45–65 Gew.-% in der Peelschicht vorhanden ist, da dann besonders gute Siegelnahtfestigkeiten von unter 15 N/15 mm, insbesondere besonders gute Siegelnahtfestigkeiten von unter 6 N/15 mm, bevorzugt unter 4 N/15 mm, weiter bevorzugt unter 3,5 N/15 mm erzielt werden können.According to another embodiment of the present invention, it is advantageous if the biodegradable polyester in a proportion of at least 35 to 80 wt .-%, preferably 35-70 wt .-%, particularly preferably 45-65 wt .-% in the peel layer is present, since then particularly good sealing seam strengths of less than 15 N / 15 mm, in particular very good seal seam strengths of less than 6 N / 15 mm, preferably less than 4 N / 15 mm, more preferably less than 3.5 N / 15 mm can be achieved.
Weiterhin kann die Peelschicht der erfindungsgemäßen Folienanordnung nach einer Ausführungsform der Erfindung frei von Haftvermittlern oder anderen Adhäsiven sein. Bei den oben genannten Standardbedingungen lässt sich die peelfähige Folienanordnung ohne weitere Zuhilfenahme von Haftvermittlern oder Adhesiven und Klebstoffen sicher mit anderen Polyhydroxycarbonsäure-Folien siegeln. Die Siegelfähigkeit der vorliegenden biologisch abbaubaren Folienanordnung kann also alleine durch die Mischung aus der Polyhydroxycarbonsäure und den zumindest 25 Gew.-% des biologisch abbaubaren Polyesters gewährleistet werden.Furthermore, according to one embodiment of the invention, the peel layer of the film arrangement according to the invention can be free from adhesion promoters or other adhesives. Under the standard conditions mentioned above, the peelable film arrangement can be sealed securely with other polyhydroxycarboxylic acid films without any further use of adhesion promoters or adhesives and adhesives. The sealability of the present biodegradable film arrangement can therefore be ensured solely by the mixture of the polyhydroxycarboxylic acid and the at least 25% by weight of the biodegradable polyester.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Folienanordnung weitere Folienschichten aufweisen, die eine Polyhydroxycarbonsäure mit einem Weichmacher umfassen und die auf der ersten Folienschicht angeordnet sind. Durch die Einbeziehung weiterer Folienschichten lässt sich einerseits die Dicke der Folienanordnung besonders gut variieren und andererseits durch unterschiedliche Weichmacherkonzentrationen in den verschiedenen Folienschichten die mechanische Festigkeit der Folie auch vorteilhafterweise variieren. Möglich ist es auch, weitere biologisch abbaubare Folienschichten zu verwenden, die keine Weichmacher aufweisen.In further embodiments of the invention, the film assembly may comprise further film layers comprising a polyhydroxycarboxylic acid with a plasticizer and disposed on the first film layer. By including further film layers, on the one hand, the thickness of the film arrangement can be varied particularly well and, on the other hand, the mechanical strength of the film can also advantageously be varied by different plasticizer concentrations in the different film layers. It is also possible to use other biodegradable film layers that have no plasticizers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienanordnung weist dabei die im Inneren der Folienanordnung befindliche erste Folienschicht einen höheren Anteil an Weichmacher auf, als die weiter außen befindliche zumindest eine weitere Folienschicht. Dabei können insbesondere die weiter außen in der Folienanordnung befindlichen Folienschichten einen Weichmacheranteil zwischen 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,1 bis 5 Gew.-% aufweisen und die Innenschicht einem jeweils höheren Anteil an Weichmacher. Bei einer derartigen Folienanordnung kann aufgrund der Innenschicht mit dem höheren Weichmacheranteil die mechanische Belastbarkeit der Folie vorteilhafterweise erhöht werden, ohne dass die Verblockungsneigung der Folienanordnung zu hoch wird. Die Verblockungsneigung, also die Verkeilung der verschiedenen Folien gegeneinander, kann dabei besonders gut durch die weiter außen in der Folienanordnung befindlichen Folienschichten mit einem geringeren Weichmacheranteil vermindert beziehungsweise verhindert werden.According to a further embodiment of a film arrangement according to the invention, the first film layer located in the interior of the film arrangement has a higher proportion of plasticizer than the at least one further film layer located further out. In particular, the film layers located further out in the film arrangement can have a plasticizer content of between 0.1 and 10% by weight, in particular between 0.1 and 5% by weight, and the inner layer can have a higher proportion of plasticizer. In the case of such a film arrangement, owing to the inner layer with the higher proportion of plasticizer, the mechanical load-bearing capacity of the film can advantageously be increased without the blocking tendency of the film arrangement becoming too high. The blocking tendency, ie the wedging of the different films relative to one another, can be reduced or prevented particularly well by the film layers located farther out in the film arrangement with a lower proportion of plasticizer.
Die in der Folienanordnung vorhandenen Folienschichten und/oder die Peelschicht können weitere Additive, wie zum Beispiel Farbstoffe, enthalten, um beispielsweise der Folienanordnung einen bestimmten Farbeindruck zu geben und auch bedruckte Formen auf der Folienanordnung zu ermöglichen.The film layers present in the film arrangement and / or the peel layer may contain further additives, such as, for example, dyes, in order, for example, to give the film arrangement a specific color impression and also to enable printed shapes on the film arrangement.
Weiterhin ist es möglich, dass als eine weitere Außenschicht auf der Folienanordnung eine Deckschicht vorhanden ist, die ebenfalls eine Polyhydroxycarbonsäure enthält. Eine derartige weitere Deckschicht kann beispielsweise auch noch weitere Additive, wie zum Beispiel Antiblock- und Slipadditive enthalten, die maßgeblichen Einfluß auf den Reibwert der Folienanordnung gegen sich selbst oder gegen andere Substrate wie Stahl oder Glas haben.Furthermore, it is possible that as a further outer layer on the film arrangement, a cover layer is present, which also contains a polyhydroxycarboxylic acid. Such a further cover layer may, for example, also contain further additives, such as antiblocking and slip additives, which have a significant influence on the coefficient of friction of the film arrangement against itself or against other substrates such as steel or glass.
Insbesondere kann die Deckschicht dabei auch einen Weichmacher enthalten, deren Anteil aber bevorzugt im Vergleich zu den inneren Folienschichten reduziert ist, um die Verblockungsneigung zwischen mehreren Folienanordnungen zu vermindern beziehungsweise zu verhindern.In particular, the cover layer may also contain a plasticizer, but its proportion is preferably reduced in comparison to the inner film layers, in order to reduce or prevent the blocking tendency between several film arrangements.
Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine peelfähige, biologisch abbaubare Verpackung, aufweisend:
- – eine erste Folienanordnung mit einer ersten Folienschicht, die eine Polyhydroxycarbonsäure enthält, und
- – einer Peelschicht, die eine Mischung einer Polyhydroxycarbonsäure und zumindest 25 Gew.-% bezogen auf die Peelschicht eines biologisch abbaubaren Polyesters umfasst und
- – eine zweite Folie, die eine Polyhydroxycarbonsäure umfasst, die frei von dem biologisch abbaubaren Polyester ist,
- – wobei die Peelschicht der ersten Folienanordnung gegen die zweite Folie mit einer Siegelnahtfestigkeit von < 15 N/15 mm gesiegelt ist.
- A first film arrangement comprising a first film layer containing a polyhydroxycarboxylic acid, and
- A peel layer comprising a mixture of a polyhydroxycarboxylic acid and at least 25% by weight, based on the peel layer of a biodegradable polyester, and
- A second film comprising a polyhydroxycarboxylic acid which is free of the biodegradable polyester,
- - wherein the peel layer of the first film assembly is sealed against the second film with a sealed seam strength of <15 N / 15 mm.
Wie bereits oben erwähnt, ist dabei der biologisch abbaubare Polyester unterschiedlich zu der Polyhydroxycarbonsäure. Im Gegensatz zum Stand der Technik haben die Erfinder überraschenderweise festgestellt, dass eine Folienschichtanordnung, die eine Peelschicht aus der Mischung einer Polyhydroxycarbonsäure und eines biologisch abbaubaren Polyesters enthält, gegen Folien gesiegelt werden kann, die eine Polyhydroxycarbonsäure, aber nicht den biologisch abbaubaren Polyester enthalten. Eine derartige peelfähige Verpackung ist damit wesentlich günstiger herzustellen als Verpackungen aus dem Stand der Technik, da insbesondere die Mischung der Polyhydroxycarbonsäure mit dem biologisch abbaubaren Polyester sehr teuer ist und im Stand der Technik nur Siegelungen der Mischung der Polyhydroxycarbonsäure mit dem biologisch abbaubaren Polyester gegen sich selbst bekannt sind. Insbesondere haben die Erfinder überraschenderweise festgestellt, dass bei Standardsiegelbedingungen von 80 bis 120°C, einem Druck von 0,5 bis 10 bar und einer Siegelzeitspanne von 0,5 bis 10 s gute Siegelnahtfestigkeiten von weniger 15 N/15 mm gegen Polyhydroxycarbonsäure-Folien alleine erreicht werden können. As already mentioned above, the biodegradable polyester is different from the polyhydroxycarboxylic acid. In contrast to the prior art, the inventors have surprisingly discovered that a film layer assembly containing a peel layer of the blend of a polyhydroxycarboxylic acid and a biodegradable polyester can be sealed to films containing a polyhydroxycarboxylic acid but not the biodegradable polyester. Such peelable packaging is thus much cheaper to produce than packaging from the prior art, since in particular the mixture of polyhydroxycarboxylic acid with the biodegradable polyester is very expensive and in the prior art only seals the mixture of polyhydroxycarboxylic acid with the biodegradable polyester against itself are known. In particular, the inventors have surprisingly found that at standard seal conditions of 80 to 120 ° C, a pressure of 0.5 to 10 bar and a sealing period of 0.5 to 10 s good seal strengths of less 15 N / 15 mm against polyhydroxycarboxylic acid films alone can be achieved.
Zwischen der ersten Folienanordnung und der zweiten Folie wird bei der peelfähigen Verpackung ein Hohlraum gebildet, der zur Aufnahme von Packgut, zum Beispiel Lebensmitteln dient und der durch Öffnen der ersten Folienanordnung gegen die zweite Folie zugänglich ist.Between the first film arrangement and the second film, a cavity is formed in the peelable packaging, which serves for receiving packaged goods, for example foods, and which is accessible by opening the first film arrangement against the second film.
Die erste Folienanordnung kann dabei sowohl als Bodenfolie oder als Oberfolie eingesetzt werden, wobei die zweite Folie dann dementsprechend die Gegenfolie bildet. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung muss die Mischung einer Polyhydroxycarbonsäure und zumindest 25 Gew.-% eines biologisch abbaubaren Polyesters, die die gute Peelfähigkeit der Verpackung bedingt, nur in der Boden- oder der Oberfolie vorhanden sein, aber nicht in beiden Folien.The first film arrangement can be used both as a bottom film or as a top film, the second film then correspondingly forms the counter-film. According to this embodiment of the invention, the mixture of a polyhydroxycarboxylic acid and at least 25% by weight of a biodegradable polyester which causes the good peelability of the packaging must be present only in the bottom or top film, but not in both films.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die erste Folienanordnung die Eignung zum Tiefziehen bzw. Thermoforming aufweist. Insbesondere wenn die erste Folienanordnung Bestandteil der Bodenfolie ist und diese die Form eines Bechers oder einer Schale aufweist, die durch das Thermoforming gebildet wird. PLA als bevorzugte Polyhydroxycarbonsäure erfüllt von Grund auf bereits alle Voraussetzungen zum Tiefziehen bzw. Thermoformen und lässt sich auf den üblichen Anlagen hervorragend Tiefziehen, wobei der Temperaturbereich während des Tiefziehens zwischen 75°C und 120°C, bevorzugt 90°C–100°C gewählt wird.Furthermore, it is advantageous that the first film arrangement has the suitability for deep drawing or thermoforming. In particular, when the first film assembly is part of the bottom film and this has the shape of a cup or a shell, which is formed by the thermoforming. PLA as the preferred polyhydroxycarboxylic acid fulfills all the prerequisites for deep drawing or thermoforming from the ground up and can be thermoformed excellently on the usual systems, the temperature range during thermoforming being selected between 75 ° C. and 120 ° C., preferably 90 ° C.-100 ° C. becomes.
Insbesondere kann eine gute Siegelfähigkeit der Verpackung dann erreicht werden, wenn die Polyhydroxycarbonsäure der ersten Folienanordnung und die Polyhydroxycarbonsäure der zweiten Folie gleich sind, beispielsweise ein Polylactid. Wie bereits oben erwähnt, ist es auch möglich, dass in der ersten Folienschicht der ersten Folienanordnung jeweils ein Weichmacher mit den bereits oben genannten technischen Vorteilen vorhanden sein kann.In particular, a good sealability of the packaging can be achieved if the polyhydroxycarboxylic acid of the first film arrangement and the polyhydroxycarboxylic acid of the second film are the same, for example a polylactide. As already mentioned above, it is also possible for a plasticizer with the technical advantages already mentioned above to be present in each case in the first film layer of the first film arrangement.
Die zweite Folie kann weiterhin Teil einer zweiten, mehrschichtigen Folienanordnung sein, die weitere Folien umfasst, wie zum Beispiel eine Deckfolie. Die weiteren Folien sind dabei bevorzugt ebenfalls biologisch abbaubar und umfassen Polyhydroxycarbonsäuren, beispielsweise PLA.The second film can also be part of a second, multilayer film arrangement which comprises further films, for example a cover film. The other films are preferably also biodegradable and include polyhydroxycarboxylic acids, such as PLA.
Sowohl die erste Folienanordnung, als auch die zweite Folie, bzw. bei mehreren Schichten, die zweite Folienanordnung der erfindungsgemäßen Verpackung können alle die bereits oben genannten Merkmale der ersten Folienanordnung aufweisen.Both the first film arrangement, as well as the second film, or in the case of several layers, the second film arrangement of the packaging according to the invention can all have the features of the first film arrangement already mentioned above.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Verpackungen für Packgut bereitgestellt, bei denen einer der beiden Folienanordungen, die Boden- oder die Deckelfolie dicker ist als die jeweils andere Folienanordung. Die dünnere Folienanordung kann eine Dicke von 10–80 μm (bevorzugt Blasfolien) und die dickere Folienanordnung eine Dicke von 150–1000 μm (bevorzugt Castfolien) aufweisen.According to a further embodiment of the invention, packages for packaged goods are provided in which one of the two film arrangements, the bottom or the cover film is thicker than the respective other film arrangement. The thinner Folienanordung may have a thickness of 10-80 microns (preferably blown films) and the thicker film assembly has a thickness of 150-1000 microns (preferably cast films).
Besonders bevorzugt ist die dickere Folie die Bodenfolie, die beispielsweise in Form einer Schale ausgeformt ist und das Packgut aufnimmt, wobei die dünnere Deckelfolie dann die Bodenfolie versiegelt. Die Peelschicht wird bevorzugt in die dickere Bodenfolie integriert, da die Deckelfolie transparent ausgeformt wird, um dem Verbraucher zu ermöglichen, das Packgut durch die Deckelfolie hindurch zu betrachten.Particularly preferably, the thicker film is the bottom film, which is shaped, for example, in the form of a shell and receives the packaged goods, wherein the thinner lidding film then seals the bottom film. The peel layer is preferably integrated into the thicker bottom foil, since the lid foil is formed in a transparent manner in order to enable the consumer to view the packaged goods through the lid foil.
Die dickeren Bodenfolien können beispielsweise als tiefgezogene Verpackungen vorliegen und werden mit Lebensmitteln oder anderem Packgut befüllt und anschließend mit der dünneren Deckelfolie im Rahmen des sogenannten FFS-Verfahrens verschlossen (FORM-FILL-SEAL).The thicker base films can be present, for example, as deep-drawn packages and are filled with food or other packaged goods and then sealed with the thinner lidding film in the context of the so-called FFS process (FORM-FILL-SEAL).
Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer peelfähigen, biologisch abbaubaren ersten Folienanordnung, wobei
- – eine erste Mischung zur Herstellung der oben bereits beschriebenen Peelschicht umfassend eine Polyhydroxycarbonsäure und zumindest 25 Gew.-% eines biologisch abbaubaren Polyesters zusammen mit
- – einer zweiten Mischung der Polyhydroxycarbonsäure und des Weichmachers
- – koextrudiert werden.
- A first mixture for the preparation of the above-described peel layer comprising a polyhydroxycarboxylic acid and at least 25% by weight of a biodegradable polyester together with
- A second mixture of the polyhydroxycarboxylic acid and the plasticizer
- - be co-extruded.
Bei der Koextrusion werden dabei die erste und die zweite Mischung übereinander verfestigt, wobei sich dann die bereits oben beschriebene erste Folienanordnung bildet. Sollten sich die Schichten bzw. Mischungen nicht ohne weiteres verbinden lassen, so kann ggf. zusätzlich mit bevorzugt biologisch abbaubaren Haftvermittlern gearbeitet werden.During coextrusion, the first and the second mixture are solidified on top of each other, in which case the first film arrangement already described above forms. If the layers or mixtures can not be readily joined, it may be possible to additionally work with preferably biodegradable adhesion promoters.
Zur Bildung der beiden Schichten können dabei auch aus dem Stand der Technik bekannte Blas- oder Castverfahren verwendet werden.To form the two layers can also be used from the prior art known blowing or casting process.
Besonders vorteilhaft können vorgefertigte Mischungen aus dem biologisch abbaubaren Polyester und der Polyhydroxycarbonsäure verwendet werden, die zu Peelschichten mit besonders homogenen Peelverhalten führen, wie bereits weiter oben ausgeführt.Prefabricated mixtures of the biodegradable polyester and the polyhydroxycarboxylic acid can be used particularly advantageously, which lead to peel layers with particularly homogeneous peel behavior, as already explained above.
Im Folgenden sollen zur Erläuterung der Erfindung verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben werden. Alle in den folgenden Figuren beschriebenen Schichten enthalten beispielsweise Polylactid der Firma Nature Works®, das unter dem Markennamen PLA 2002D vertrieben wird. Es zeigen:In the following, various embodiments of the invention will be described in more detail for explaining the invention. All layers described in the following figures contain, for example polylactide of NatureWorks ®, which is marketed under the brand name PLA 2002D. Show it:
Die Dicke der beiden Polylactidschichten
Diese beiden Folienanordnungen werden bei 100°C und einem Druck von 6 bar für 0,5 s mit der Peelschicht gegen Verbundfolien gesiegelt, deren äußere Schichten ausschließlich PLA sowie die bereits genannten Slip-Antiblockkombination aufweisen, wobei bei der Folienanordnung gemäß
Im Folgenden sollen experimentell ermittelte Siegelnahtfestigkeiten in N/15 mm von ersten Folienanordnungen gegen Verbundfolien tabellarisch zusammengefasst werden. Dabei wird die Peelschicht der ersten Folienanordnung jeweils gegen eine reine PLA-Schicht der Verbundfolien unter den bereits weiter oben genannten Standardbedingungen gesiegelt. Angegeben ist jeweils die Zusammensetzung und Dicke der Peelschicht (in der Zeile) sowie die Dicke und Beschaffenheit der reinen PLA-Schicht (in der dazugehörigen Spalte).In the following, experimentally determined seal seam strengths in N / 15 mm from first foil arrangements against composite foils are summarized in tabular form. In this case, the peel layer of the first film arrangement is sealed in each case against a pure PLA layer of the composite films under the standard conditions already mentioned above. Indicated in each case is the composition and thickness of the peel layer (in the line) and the thickness and nature of the pure PLA layer (in the associated column).
Zum Vergleich sind die Siegelnahtfestigkeiten von reinen PLA-Schichten gegen andere PLA-Schichten angegeben, die nicht die erfindungsgemäße Peelschicht umfassen. PE = biologisch abbaubarer Polyester Ecoflex® F BX 7011, eingetragen in Form von Ecovio® L BX 8145; PLA = Polylactid; SAK = Slip-Antiblock-Kombination.For comparison, the seal seam strengths of pure PLA layers are indicated against other PLA layers which do not comprise the peel layer according to the invention. PE = biodegradable polyester Ecoflex F BX 7011 ®, registered in the form of Ecovio ® L BX 8145; PLA = polylactide; SAK = Slip antiblock combination.
Deutlich ist zu erkennen, dass bei einer Siegelung einer erfindungsgemäßen Peelschicht mit zumindest 25 Gew.-% des biologisch abbaubaren Polyesters gegen eine PLA-Folie gute bis sehr gute Siegelnahtfestigkeiten und exzellente Öffnungscharakteristiken bei Verwendung für Verpackungen erzielt werden können. So sind Verpackungssysteme mit Siegelnahtfestigkeiten mit Werten von 3.5, 4.4 und 5.8 N/15 mm – wie in den Beispielen angeführt – einerseits absolut dicht und schützen das Packgut, andererseits ist die Verpackung aber sehr leicht und mit geringem Kraftaufwand zerstörungsfrei und ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen zu öffnen. Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel mit einer Siegelnahtfestigkeit von 12.8 N/15 mm – welche durch leichte Reduzierung des biologisch abbaubaren Polyester Ecoflex F BX 7011 eingestellt wurde – ist die Öffnung der Verpackung zwar leicht erschwert, aber immer noch ohne Probleme möglich. Liegen in der Peelschicht weniger als 25 Gew.-% des biologisch abbaubaren Polyesters vor, steigen die Siegelnahtfestigkeiten stark an. Eine Verpackung ist in diesem Fall nur noch sehr schwer zu öffnen, was dem Verbraucher nicht entgegen kommt. Bei einer Siegelung einer reinen PLA-Folie gegen eine andere PLA-Folie steigen die Siegelnahtfestigkeiten noch weiter an. In letzterem Fall spricht man bei Siegelnahtfestigkeiten deutlich größer als 20 N/15 mm auch von Festverschluss. Zum Öffnen ist ein erheblicher Kraftaufwand möglich, so dass ein zerstörungsfreies Abziehen der Deckelfolie dann nicht mehr möglich ist. Meist geschieht das Öffnen dann nur noch unter Zuhilfenahme von Werkzeugen wie Messer oder Scheren.Clearly, it can be seen that in a seal of a peel layer according to the invention with at least 25 wt .-% of the biodegradable polyester against a PLA film good to very good seal seam strength and excellent opening characteristics when used for packaging can be achieved. For example, packaging systems with seal seam strengths of 3.5, 4.4 and 5.8 N / 15 mm - as stated in the examples - are absolutely leakproof and protect the packaged goods, but the packaging is very light and non-destructive and without the use of tools to open. In the example according to the invention with a sealed seam strength of 12.8 N / 15 mm - which was adjusted by slight reduction of the biodegradable polyester Ecoflex F BX 7011 - the opening of the packaging is slightly more difficult, but still possible without problems. If less than 25% by weight of the biodegradable polyester is present in the peel layer, the seal seam strengths increase sharply. A Packaging is in this case only very difficult to open, which does not meet the consumer. When sealing a pure PLA film against another PLA film, the seal seam strengths increase even further. In the latter case, sealing seam strengths significantly greater than 20 N / 15 mm are also referred to as "fixed closure". To open a considerable effort is possible, so that a nondestructive removal of the lid film is then no longer possible. In most cases, opening is only done with the aid of tools such as knives or scissors.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |
Effective date: 20121030 |