DE102012014261A1 - Flächenförmiger verbund mitkunststoffschichten unterschiedlicherdämpfungseigenschaften - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen flächenförmigen Verbund beinhaltend als Schichtfolge: i. eine erste PE-Blendschicht; ii. eine Trägerschicht; iii. eine Barriereschicht; iv. eine weitere PE-Blendschicht; wobei die erste PE-Blendschicht oder die weitere PE-Blendschicht jeweils in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhalten. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des flächenförmigen Verbundes, ein einen Innenraum umgebenden Behälter beinhaltend mindestens einen solchen flächenförmigen Verbund, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Behälters, welches die Schritte Bereitstellen des flächenförmigen Verbunds vorgenannten Schichtaufbaus, Falten, Verbinden und gegebenenfalls Befüllen und Verschließen des so erhaltenen Behälters beinhaltet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen flächenförmigen Verbund beinhaltend als Schichtfolge: i. eine erste PE-Blendschicht; ii. eine Trägerschicht; iii. eine Barriereschicht; iv. eine weitere PE-Blendschicht; wobei die erste PE-Blendschicht oder die weitere PE-Blendschicht jeweils in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhalten.
  • Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des flächenförmigen Verbundes, ein einen Innenraum umgebenden Behälter beinhaltend mindestens einen solchen flächenförmigen Verbund, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Behälters, welches die Schritte Bereitstellen des flächenförmigen Verbunds vorgenannten Schichtaufbaus, Falten, Verbinden und gegebenenfalls Befüllen und Verschließen des so erhaltenen Behälters beinhaltet.
  • Seit langer Zeit erfolgt die Konservierung von Nahrungsmitteln, seien es Nahrungsmittel für den menschlichen Verzehr oder auch Tiernahrungsprodukte, in dem diese entweder in einer Dose oder in einem mit einem Deckel verschlossenen Glas gelagert werden. Diese Verpackungssysteme haben jedoch einige gravierenden Nachteile, unter anderem das hohe Eigengewicht, die energieintensive Herstellung und das umständliche Öffnen.
  • Alternative Verpackungssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt, um Nahrungsmittel über einen langen Zeitraum möglichst ohne Beeinträchtigungen zu lagern. Hierbei handelt es sich um aus flächenförmigen Verbunden – häufig auch als Laminat bezeichnet – hergestellte Behälter. Derartige flächenförmige Verbunde sind häufig aus einer thermoplastischen Kunststoffschicht, einer meist aus Karton oder Papier bestehenden Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht, einer Aluminiumschicht und einer weiteren Kunststoffschicht aufgebaut. Ein derartiger flächenförmiger Verbund ist unter anderem in WO 90/09926 offenbart. Derartige Laminatbehälter weisen bereits viele Vorteile gegenüber den herkömmlichen Gläsern und Dosen auf, beispielsweise die platzsparende Lagerung sowie das geringe Eigengewicht.
  • Eine Weiterbildung solcher flächigen Verbunde stellen die Verwendung von „low-density polyethylene, LDPE” Schichten bei der Herstellung von Behältern dar, wie sie in der EP 1 020 480 und der EP 1 777 238 beschrieben werden. Hier werden die Polymerbeschichtungen durch einen Autoklavprozess mit anschließendem Extrudierprozess des Polymers auf einen Träger hergestellt. Mit Hilfe dieser Autoklavprozesse kann eine gezielte Druck- und Temperaturführung des Herstellprozesses erreicht. Gleichwohl bestehen auch bei diesen Verpackungssystemen Verbesserungsmöglichkeiten.
  • So kommt es im Produktionsablauf, insbesondere beim Aufbringen der Polymerschichten der vorgenannten Behälter immer wieder zum Abreißen der PE-Schichten bzw. zu Lochbildung insbesondere in den Knickbereichen der Behälter. Infolgedessen kann es zu Beschädigungen und Fehlern an der Verpackung kommen wodurch diese optisch und funktional vor allem im Inneren des flächenförmigen Verbundes beschädigt werden. Dies ist besonders unerwünscht, da dieser Schritt am Ende der Wertschöpfung steht und somit höhere Kosten durch Rücknahme beschädigter Packungen und Reklamationen durch Undichtigkeiten verursacht werden.
  • Insbesondere bei Behältern mit Rillungen, dort vornehmliche an den Behälterknickstellen, können solche Abrisse der Polymerschicht zu Fehlfunktionen wie Undichtigkeit führen, die erst beim Benutzen, beispielsweise dem Befüllen oder sogar erst später durch verkürzte Lagerungszeiten eines solchen Behälters, bemerkt werden.
  • Allgemein liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen.
  • Zudem besteht die Aufgabe darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der eine hohe Stabilität und Dichtigkeit aufweisen soll.
  • Weiterhin besteht eine Aufgabe darin, einen Behälter aus einem Verbund bereitzustellen, wobei der Behälter durch leichtes Falten des Verbunds herstellbar sein und gleichzeitig eine hohe Dichtigkeit aufweisen soll. Damit soll sich der Behälter besonders gut zur Langzeitlagerung von empfindlichen Lebensmitteln eignen.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der effizient und kostengünstig herstellbar ist.
  • Wiederum besteht eine Aufgabe darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der möglichst schnell und ohne hohe Ausschussrate herstellbar ist.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen flächenförmigen Verbund bereit zu stellen, der sich insbesondere zum Herstellen von Behältern zum Transport und Lagern von Nahrungsmitteln, Tiernahrungsmitteln, Getränken mit geringem Kohlensäuregehalt und ähnlichem eignet.
  • Weiterhin besteht eine Aufgabe darin, ein Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Verbundes bereitzustellen, das möglichst effizient und kostengünstig sowie schnell und wenig fehleranfällig ist.
  • Eine weitere Aufgabe ist es die Verarbeitbarkeit der bei der Herstellung verwendeten Materialien zu verbessern, insbesondere das Neck-in beim Auftragen von thermoplastischen Kunststoffen durch Extrusion, insbesondere von PE-Schichten zu minimieren. Wiederum eine weitere Aufgabe ist es die Geschwindigkeit beim Herstellen von flächenförmigen Verbunden zu erhöhen, insbesondere das Draw-down Verhältnis der zu verarbeitenden Materialien zu optimieren.
  • Zudem liegt eine Aufgabe darin, einen flächenförmigen Verbund bereitzustellen, der insbesondere beim Falten im Kalten zu möglichst wenigen Fehlstellen neigt, woraus sich ein einen Verpackungsbehälter mit guter Dichtigkeit herstellen lässt.
  • Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der eingangs genannten Aufgaben leisten die Gegenstände der kategoriebildenden Ansprüche. Die Gegenstände der von den kategoriebildenden Ansprüchen abhängigen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dieses Lösungsbeitrages dar.
  • Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehenden Aufgaben leistet ein flächenförmiger Verbund beinhaltend als eine Schichtfolge:
    • i. eine Trägerschicht;
    • ii. eine Barriereschicht;
    wobei die Schichtfolge eine erste PE-Blendschicht beinhaltet;
    • wobei die erste PE-Blendschicht in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, als PE-Blendschicht-Bestandteile beinhalten, wobei die Summe aller PE-Blendschicht-Bestandteile 100 Gew.-% ergibt; und wobei die erste PE-Blendschicht eine Dämpfungsfaktordifferenz in einem Bereich von –0,3 bis –0,6 hat.
  • Die erste PE-Blendschicht kann an jeder denkbaren Position der Schichtfolge vorgesehen sein. So kann die erste PE-Blendschicht in einer Schichtfolge mit der erste PE-Blendschicht gefolgt von der Trägerschicht und der Barriereschicht vorgesehen sein, wobei die Schichten unmittelbar und mittelbar aufeinander folgen können. Weiterhin kann die erste PE-Blendschicht in einer Schichtfolge mit der Trägerschicht, gefolgt von der Barriereschicht, gefolgt von der erste PE-Blendschicht vorgesehen sein, wobei die Schichten unmittelbar und mittelbar aufeinander folgen können. Weiterhin kann die erste PE-Blendschicht in einer Schichtfolge mit der Trägerschicht, gefolgt von der ersten PE-Blendschicht, gefolgt von der Barriereschicht vorgesehen sein, wobei die Schichten unmittelbar und mittelbar aufeinander folgen können.
  • In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds ist es bevorzugt, dass die Schichtfolge eine weitere PE-Blendschicht beinhaltet;
    • wobei die weitere PE-Blendschicht in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhalten; und
    • wobei die weitere PE-Blendschicht eine Dämpfungsfaktordifferenz in einem Bereich von –0,3 bis –0,6 hat.
  • Die weitere PE-Blendschicht kann an jeder denkbaren Position der Schichtfolge zusätzlich zu der ersten PE-Blendschicht vorgesehen sein. So kann die weitere PE-Blendschicht in einer Schichtfolge mit der erste PE-Blendschicht gefolgt von der Trägerschicht und der Barriereschicht, gefolgt von der weiteren PE-Blendschicht vorgesehen sein, wobei die Schichten unmittelbar und mittelbar aufeinander folgen können. Weiterhin kann die weitere PE-Blendschicht in einer Schichtfolge mit der Trägerschicht, gefolgt von der weiteren PE-Blendschicht, gefolgt von der Barriereschicht, gefolgt von der erste PE-Blendschicht vorgesehen sein, wobei die Schichten unmittelbar und mittelbar aufeinander folgen können.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das weitere LDPEt in einem Bereich von 52 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 56 bis 85 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 80 Gew.-% vorhanden ist.
  • Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „verbunden” bzw. „Verbund” umfasst die über Van-der-Waals Anziehungskräfte hinausgehende Haftung zweier Gegenstande. Diese Gegenstände können sowohl unmittelbar aufeinander folgen oder über weitere Gegenstande miteinander verbunden sein. Für den flächenförmigen Verbund bedeutet dies beispielsweise, dass die Trägerschicht direkt und damit unmittelbar mit der ersten PE-Blendschicht oder auch indirekt über eine Haftvermittlerschicht verbunden sein kann, wobei eine unmittelbare Verbindung bevorzugt ist. Weiterhin kann auch die weitere PE-Blendschicht direkt und unmittelbar mit der Barriereschicht verbunden sein, es können sich jedoch auch weitere Gegenstände, beispielsweise in Form von weiteren Polymerschichten dazwischen befinden.
  • Die Formulierung „beinhaltend eine Schichtfolge” wie sie vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass in dem erfindungsgemäßen Verbund zumindest die angegebenen Schichten in der angegebenen Reihenfolge vorliegen können. Dies Formulierung besagt nicht zwingend, dass diese Schichten unmittelbar aufeinander folgen. Weiterhin besagt diese Formulierung auch nicht, dass die Reihenfolge der Schichten nicht verändert werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung des flächenförmigen Verbundes folgt auf die Trägerschicht eine weitere PE-Schicht. Dies kann eine PE-Blendschicht sein, es kann aber auch eine reine PE-Schicht aus LDPEa oder LDPEt sein. Weiterhin schließt diese Formulierung Konstellationen ein, bei denen zwischen zwei in der obenstehenden Reihenfolge nacheinander genannten Schichten außerdem eine oder mehrere zusätzliche Schichten vorliegen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbundes enthält der flächenförmige Verbund eine dritte PE-Schicht, bevorzugt eine weitere PE-Blendschicht.
  • Weiterhin können auch auf der zur Barrierschicht hin zugewandten Seite des flächenförmigen Verbundes beispielsweise noch eine weitere Schicht bzw. mehrere weitere Schichten voll- oder teilflächig vorgesehen sein. Insbesondere kann auf der zur Barriereschicht hin zugewandten Seite der weiteren PE-Schicht noch eine Druckschicht aufgetragen sein. Mögliche weitere Schichten sind aber auch Deck- oder Schutzschichten. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, dass eine Druckschicht zwischen der Trägerschicht und der ersten oder der weiteren PE-Blendschicht vorgesehen ist. In diesem Fall könnte die weitere PE-Blendschicht selbst auch eine Deck- oder Schutzschicht für die Druckschicht sein.
  • Die erste PE-Blendschicht sowohl wie die weitere, wie auch alle weiteren PE-Blendschichten können neben den Bestandteilen des LDPEa und LDPEt weitere Bestandteile aufweisen. Die PE-Blendschicht wird bevorzugt aus einem PE-Blend, das sowohl LDPEa als auch LDPEt beinhaltet in einem Extrudierverfahren in das flächenförmige Verbundmaterial ein- bzw. aufgebracht. Die weiteren Bestandteile des PE-Blends sind bevorzugt Bestandteile, die das Verhalten des PE-Blends beim Auftragen als Schicht nicht nachteilig beeinflussen. Die weiteren Bestandteile können beispielsweise anorganische Verbindungen, wie Metallsalze oder weitere Kunststoffe, wie weitere thermoplastische Kunststoffe sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die weiteren Bestandteile Füllstoffe oder Pigmente sind, beispielsweise Ruß oder Metalloxide. Bevorzugt beinhaltet das PE-Blend mindestens einen weiteren thermoplastischen Kunststoff. Als geeignete thermoplastische Kunststoffe kommen für die weiteren Bestandteile der PE-Blendschicht insbesondere solche in Betracht, die durch ein gutes Extrusionsverhalten leicht verarbeitbar sind. Hierunter eignen sich durch Kettenpolymerisation erhaltene Polymere, insbesondere Polyester oder Polyolefine, wobei cyclische Olefin-Copolymere (COC), polycyclische Olefin-Copolymere (POC), insbesondere Polyethylen und Polypropylen, besonders bevorzugt sind und Polyethylen ganz besonders bevorzugt ist. Unter den Polyethylenen sind HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE und PE sowie Mischungen aus mindestens zwei davon bevorzugt. Es können auch Mischungen aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden.
  • Geeignete PE-Blendschichten besitzen eine Schmelzflussrate (MFR – melt flow rate) in einem Bereich von 1 bis 25 g/10 min, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 20 g/10 min und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2,5 bis 15 g/10 min, und eine Dichte in einem Bereich von 0,890 g/cm3 bis 0,980 g/cm3, vorzugsweise in einem Bereich von 0,895 g/cm3 bis 0,975 g/cm3, und weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,900 g/cm3 bis 0,970 g/cm3. Die PE-Blendschichten besitzen bevorzugt eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 80 bis 155°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 145°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 95 bis 135°C.
  • Die Menge an dem weiteren Bestandteil in der PE-Blendschicht kann in einem Bereich von 0,1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 20 Gew.-% jeweils bezogen auf das Blend liegen.
  • Die beiden Hauptbestandteile des PE-Blends bilden die beiden LDPE-Formen LDPEa und LDPEt. Das LDPEa unterscheidet sich von dem LDPEt dadurch, dass es mittels eines Autoklavprozesses hergestellt wird, während das LDPEt mittels eines Rohrrektors (tubular reactor) hergestellt wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des flächenförmigen Verbundes ist das weitere LDPEt aus der Umsetzung in einem Rohrreaktor erhältlich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des flächenförmigen Verbundes ist das LDPEa aus der Umsetzung in einem Autoklavreaktor erhältlich.
  • Sowohl ein Röhrenverfahren in einem Rohrreaktor als auch ein Autoklavverfahren in einem Autoklavreaktor wird bevorzugt unter erhöhtem Druck durchgeführt.
  • Beim Autoklavverfahren in einem Autoklavreaktor erfolgt die Polymerisation in einem Autoklav, dessen Verhältnis Länge/Durchmesser im Allgemeinen zwischen 1 und 25 beträgt, im Fall eines Einzonenreaktors. Im Fall eines Mehrzonenreaktors beträgt das Verhältnis Länge jeder Zone/Durchmesser in der Regel 0,5 bis 20, bevorzugt 1 bis 10. Es versteht sich, dass das Reaktionsmedium in Längsrichtung fließt. Der Druck im Autoklavreaktor kann beispielsweise zwischen 100 und 250 MPa, vorzugsweise zwischen 120 und 180 MPa, zum Beispiel zwischen 140 und 170 MPa, betragen. Die Temperatur im Autoklavreaktor kann zwischen 180 und 300°C und vorzugsweise zwischen 240 und 290°C liegen.
  • Das Autoklavverfahren wird aufgrund der Schwierigkeit der Herstellung bimodaler Molekulargewichtsverteilungen in Röhrenverfahren parallel angewendet. Jedoch ist die Kombination eines Autoklavreaktors in Reihe oder parallel mit einem Rohrreaktor ebenfalls geeignet zum Herstellen von bimodalen Molekulargewichtsverteilungen.
  • Der bevorzugte Autoklavreaktor ist ein kontinuierlicher Autoklav mit einem Verhältnis Länge zu Durchmesser von 1 bis 16. Der Autoklavreaktor kann aus einer oder mehreren Reaktionszonen durch Einbau von mehreren auf dem Fachgebiet üblichen Prallblechsystemen bestehen. Der Autoklavreaktor kann ebenfalls in Reihe mit einem oder mehreren anderen Reaktoren vorliegen, und der Autoklavreaktor kann zusätzlich mit einem oder mehreren Eintrittspunkten für Monomere versehen sein.
  • Beim Röhrenverfahren erfolgt die Polymerisation in einem Rohrreaktor. Ein Rohrreaktor umfasst beispielsweise Zylinder, deren Durchmesser normalerweise zwischen 1 cm und 3 m, bevorzugt in einem Bereich von 2 cm und 1 m, besonders bevorzugt in einem Bereich von 3 cm und 50 cm beträgt und deren Länge normalerweise zwischen 0,1 bis 3 km beträgt. Dies kann einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 100 bis 300000 entsprechen. Die Form eines Rohrreaktors kann beispielsweise gerade oder gebogen, beispielsweise U-förmige Bereiche aufweisend, sein. Bevorzugt ist ein Rohrreaktor, der schlangenförmig ausgestaltet ist. In einem Rohrreaktor wird das Reaktionsmedium mit hoher Geschwindigkeit, normalerweise über 2 m pro Sekunde, und kurzen Reaktionszeiten, beispielsweise zwischen 0,1 und 5 min., stimuliert. Der Druck im Röhrenreaktor kann beispielsweise zwischen 200 und 350 MPa, vorzugsweise zwischen 210 und 280 MPa, zum Beispiel zwischen 230 und 250 MPa, betragen. Die Temperatur im Röhrenreaktor kann zwischen 120 und 350°C und vorzugsweise zwischen 150 und 300°C liegen.
  • Sowohl in dem Autoklavreaktor als auch in dem Rohrreaktor wird Ethylen, das einen radikalischen Starter oder Initiator enthält, durch eine Vorheizung geleitet, wo es auf 100–200°C erhitzt wird. Sodann wird das Gemisch durch einen Autoklav bzw. eine Röhre geleitet, wo es sich auf 250–300°C aufheizt, wenn die Polymerisation einsetzt, obwohl ein Teil der Wärme durch Abkühlen abgeführt wird. Druck, Temperatur und Startertyp sind alles Variablen die die Eigenschaften des Polyethylens so beeinflussen, wie es den Fachleuten bekannt ist. Als radikalischer Starter können alle bekannten radikalischen Starter verwendet werden, die der Fachmann kennt, um die Polymerisation von Ethylen zu Polyethylen zu starten. Als Starter, oder auch Initiator genannt, kann jede Verbindung eingesetzt werden, die eine oder mehrere Atome bzw. Atomgruppen aufweist, welche unter den Polymerisationsbedingungen des Autoklav- bzw. des Röhren-Verfahrens radikalisch übertragbar ist. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören Benzylhalogenide, wie p-Chlormethylstyrol, Benzylchlorid, Benzylbromid, 1-Brom-i-phenylethan und 1-Chlor-i-phenylethan. Weiterhin besonders bevorzugt sind Carbonsäurederivate, beispielsweise Propyl-2-brompropionat, Methyl-2-chlorpropionat, Ethyl-2-chlorpropionat, Methyl-2-brompropionat oder Ethyl-2-bromisobutyrat. Bevorzugt sind auch Tosylhalogenide, wie p-Toluolsulfonylchlorid; Alkylhalogenide, wie Tetrachlormethan, Tribromethan, 1-Vinylethylchlorid oder 1-Vinylethylbromid; und Halogenderivate von Phosphorsäureestern, wie Demethylphosphonsäurechlorid. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden Peroxide oder Sauerstoff oder beide als Starter eingesetzt.
  • Die Unterscheidung des LDPEa und des LDPEt wird bevorzugt durch deren Dämpfungsverhalten vorgenommen. Anhand von Probekörpern aus dem jeweiligen Material kann das Dämpfungsverhalten, im speziellen der Dämpfungsfaktor δ, bei verschiedenen Frequenzen eines Rotationsrheometers bestimmt werden. Details zu dieser Bestimmung sind unter Testmethoden zu finden.
  • Erfindungsgemäß liegen die Dämpfungsfaktordifferenzen der Bestandteile der ersten PE-Blendschicht in einem Bereich von –0,3 bis –0,6, bevorzugt in einem Bereich von –0,31 bis –0,55, besonders bevorzugt in einem Bereich von –0,32 und –0,52.
  • Weiterhin bevorzugt liegen die Dämpfungsfaktordifferenzen von LDPEa und LDPEt in unterschiedlichen Bereichen. So ist es bevorzugt, dass die Dämpfungsfaktordifferenz des LDPEa in einem Bereich von –0,30 bis unter –0,40 liegt, während die Dämpfungsfaktordifferenz von LDPEt in einem Bereich von –0,40 bis –0,60, bevorzugt in einem Bereich von –0,41 bis –0,55, besonders bevorzugt in einem Bereich von –0,42 bis –0,52.
  • Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass durch Mischen, also Bildung eines Blends, der beiden LDPE's, also dem LDPEa und dem LDPEt verschiedene Eigenschaften des entstanden Blends nicht dem erwarteten Mittel aus den Eigenschaften der einzelnen Bestandteile ergibt. Die zeigt sich vor allem für die Dämpfungseigenschaften, aber auch für die Fließeigenschaften beim Extrudieren des Blends. So ist es beispielsweise bevorzugt beim Extrudierprozess Polymere zu verwenden, die einen niedrigen „Neck-In” Wert aufweisen. Der Neck-In Wert gibt an, wie stark sich der Polymerfilm zwischen Düsenaustritt und dem zu beschichtenden Substrat einschnürt. Der Neck-In Wert berechnet sich aus der Differenz zwischen der Düsenbreite und der Filmbreite auf dem Substrat.
  • Bevorzugt ist der Neck-In Wert kleiner 40 mm, besonders bevorzugt kleiner 35 mm, ganz besonders bevorzugt kleiner 30 mm. Genauere Angaben zur Bestimmung des Neck-In Wertes sind in den Testmethoden und Beispielen zu finden.
  • Ein weiteres Indiz für das unerwartete Verhalten der Mischungen von LDPEa und LDPEt in den angegebenen Bereichen ist das verbesserte „Draw-Down-Verhältnis”. Unter dem Draw-Down-Verhältnis, kurz DDV, ist die größte Beschleunigung des geschmolzenen Polymerfilms, des extrudierten Polymers, zwischen dem Düsenaustritt und dem zu beschichtenden Substrat, zu verstehen, bevor der Film abreißt. Der DDV berechnet sich aus dem Verhältnis der Düsenlippe und der Dicke des Films. Je höher der DDV Wert, desto schnell lässt sich ein Kunststoff stabil auf ein Substrat extrudieren und beschichten. Genauere Angaben zur Bestimmung des Draw-Down-Verhältnis sind in den Testmethoden und Beispielen zu finden.
  • Aufgrund dieser besonderen Eigenschaften der Mischungen aus LDPEa und LDPEt können Extrusionsgeschwindigkeiten von 1 bis 20 m/sec, bevorzugt von 2 bis 10 m/sec erreicht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des flächenförmigen Verbundes ist zwischen der Trägerschicht und der Barriereschicht eine zusätzliche Blendschicht vorgesehen. Bevorzugt beinhaltet die zusätzliche Blendschicht eine PE-Blendschicht. Besonders bevorzugt beinhaltet die zusätzliche Blendschicht ein erstes LDPEa in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend. Vorzugsweise hat die zusätzliche PE-Blendschicht eine Dämpfungsfaktordifferenz in einem Bereich von –0,3 bis –0,6. Bevorzugt ist im Zusammenhang mit der zusätzlichen PE-Blendschicht, dass diese mit der ersten und der weiteren PE-Blendschicht in einem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund vorgesehen ist. Hierbei ist die Schichtfolge beinhaltend PE-Blendschicht, gefolgt von der Trägerschicht, gefolgt von PE-Blendschicht, gefolgt von der Barriereschicht, gefolgt von PE-Blendschicht erfindungsgemäß bevorzugt.
  • Erfindungsgemäß beinhaltet der flächenförmige Verbund mindestens eine erste PE-Blendschicht und eine weitere PE-Blendschicht, wobei diese jeweils vorzugsweise ein Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m2, besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 bis 40 g/m2 und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30 g/m2 aufweist. Bevorzugt beinhaltet die erste PE-Blendschicht in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein LDPEa. Weiterhin beinhaltet die erste PE-Blendschicht bevorzugt ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Blend.
  • Weiterhin bevorzugt ist ein flächenförmiger Verbund, wobei das erste LDPEa eine Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4; und wobei das weitere LDPEt eine Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4 hat.
  • Als Trägerschicht kann jedes dem Fachmann für diesen Zweck geeignete Material eingesetzt werden, welches eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, um den Behälter soweit Stabilität zu geben, dass der Behälter im gefüllten Zustand seine Form im Wesentlichen beibehält. Neben einer Reihe von Kunststoffen sind auf Pflanzen basierende Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe, vorzugsweise verleimte, gebleichte und/oder ungebleichte Zellstoffe bevorzugt, wobei Papier und Karton besonders bevorzugt sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des flächenförmigen Verbundes beinhaltet die Trägerschicht einen Karton.
  • Das Flächengewicht der Trägerschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von 120 bis 450 g/m2, besonders bevorzugt in einem Bereich von 130 bis 400 g/m2 und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 380 g/m2. Ein bevorzugter Karton weist in der Regel einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau auf und kann ein- oder beidseitig mit einer oder auch mehreren Deckschichten beschichtet sein. Weiterhin besitzt ein bevorzugter Karton eine Restfeuchtigkeit von weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt von 2 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt von 4 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Kartons. Ein besonders bevorzugter Karton weist einen mehrschichtigen Aufbau auf. Weiterhin bevorzugt besitzt der Karton auf der zur Umgebung hin weisenden Oberfläche mindestens eine, besonders bevorzugt jedoch mindestens zwei Lagen einer Deckschicht, die dem Fachmann als „Strich” bekannt ist. Als „Strich” werden in der Papierherstellung meist anorganische Feststoffpartikel beinhaltende flüssige Phasen, vorzugsweise Kreide-, Gips- oder Ton-haltige Lösungen, bezeichnet, welche auf die Oberfläche des Karton aufgebracht werden. Weiterhin besitzt ein bevorzugter Karton ein Scott-Bond Wert in einem Bereich von 100 bis 360 J/m2, bevorzugt von 120 bis 350 J/m2 und insbesondere bevorzugt von 135 bis 310 J/m2. Durch die vorstehend genannten Bereiche gelingt es, einen Verbund bereit zu stellen, aus dem sich ein Behälter mit hoher Dichtigkeit, leicht und in geringen Toleranzen falten lässt.
  • Geeignete Polyethylen der ersten oder der weiteren PB-Blendschicht besitzen eine Schmelzflussrate (MFR – melt flow rate) in einem Bereich von 1 bis 25 g/10 min, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 20 g/10 min und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2,5 bis 15 g/10 min, und eine Dichte in einem Bereich von 0,910 g/cm3 bis 0,935 g/cm3, vorzugsweise in einem Bereich von 0,912 g/cm3 bis 0,932 g/cm3, und weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,915 g/cm3 bis 0,930 g/cm3. Die erste PE-Blendschicht, vorzugsweise alle in dem flächenförmigen Verbund enthaltenen PE-Blendschichten, besitzt bevorzugt eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 80 bis 155°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 145°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 95 bis 135°C.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des flächenförmigen Verbundes hat das erste LDPEa oder das weitere LDPEt eine Massendichte in einem Bereich von 0,915 g/cm3 bis 0,940 g/cm3 hat.
  • Als Barriereschicht kann jedes dem Fachmann für diesen Zweck geeignete Material eingesetzt werden, welches eine ausreichende Barrierewirkung insbesondere gegenüber Sauerstoff aufweist. Die Barriereschicht ist bevorzugt ausgewählt aus
    • a. einer Kunststoffbarriereschicht;
    • b. einer Metallschicht;
    • c. einer Metalloxidschicht; oder
    • d. einer Kombination von mindestens zwei aus a. bis c..
  • Ist die Barriereschicht gemäß Alternative a. eine Kunststoffbarriereschicht, beinhaltet diese vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-% mindestens eines Kunststoffs, der dem Fachmann für diesen Zweck insbesondere wegen für Verpackungsbehälter geeigneter Aroma- bzw. Gasbarriereeigenschaften bekannt ist. Als Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, kommen hier N oder O tragende Kunststoffe sowohl für sich als auch in Mischungen aus zwei oder mehr in Betracht. Erfindungsgemäß kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Kunststoffbarriereschicht eine Schmelztemperatur in einem Bereich von mehr als 155 bis 300°C, vorzugsweise in einem Bereich von 160 bis 280°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 170 bis 270°C besitzt.
  • Weiter bevorzugt weist die Kunststoffbarriereschicht ein Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 120 g/m2, vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 60 g/m2, besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 40 g/m2 und darüber hinaus bevorzugt von 6 bis 30 g/m2 auf. Weiterhin bevorzugt ist die Kunststoffbarriereschicht aus Schmelzen, beispielsweise durch Extrusion, insbesondere Schichtextrusion, erhältlich. Darüber hinaus bevorzugt kann die Kunststoffbarriereschicht auch über Kaschierung in den flächenförmigen Verbund eingebracht werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass eine Folie in den flächenförmigen Verbund eingearbeitet wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform können auch Kunststoffbarriereschichten ausgewählt sein, die durch Abscheidung aus einer Lösung oder Dispersion von Kunststoffen erhältlich sind.
  • Als geeignete Polymere kommen bevorzugt solche in Frage, die ein Molekulargewicht mit einem Gewichtsmittel, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC) mittels Lichtstreuung, in einem Bereich von 3 × 103 bis 1 × 107 g/mol, vorzugsweise in einem Bereich von 5 × 103 bis 1 × 106 g/mol und besonders bevorzugt in einem Bereich von 6 × 103 bis 1 × 105 g/mol aufweisen. Als geeignete Polymere kommen insbesondere Polyamid (PA) oder Polyethylenvinylalkohol (EVOH) oder einer Mischung daraus in Betracht.
  • Unter den Polyamiden kommen alle dem Fachmann für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheinenden PAs in Frage. Besonders sind hier PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11 oder PA 12 oder eine Mischung aus mindestens zwei davon zu nennen, wobei PA 6 und PA 6.6 besonders bevorzugt sind und PA 6 ferner bevorzugt ist. PA 6 ist beispielsweise unter den Handelsnamen Akulon®, Durethan® und Ultramid® kommerziell erhältlich. Darüber hinaus geeignet sind amorphe Polyamide wie z. B. MXD6, Grivory® sowie Selar® PA. Weiter bevorzugt ist es, dass das PA eine Dichte in einem Bereich von 1,01 bis 1,40 g/cm3, vorzugsweise in einem Bereich von 1,05 bis 1,30 g/cm3 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1,08 bis 1,25 g/cm3 aufweist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das PA eine Viskositätszahl in einem Bereich von 130 bis 185 ml/g und vorzugsweise in einem Bereich von 140 bis 180 ml/g.
  • Als EVOH kommen alle dem Fachmann für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheinenden EVOHs in Betracht. Beispiele hierfür sind unter anderem unter den Handelsnamen EVALTM der EVAL Europe NV, Belgien in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen kommerziell erhältlich, beispielsweise die Sorten EVALTM F104B oder EVALTM LR171B. Bevorzugte EVOHs besitzen mindestens eine, zwei, mehrere oder alle der folgenden Eigenschaften:
    • – einen Ethylengehalt in einem Bereich von 20 bis 60 mol-%, bevorzugt von 25 bis 45 mol-%;
    • – eine Dichte in einem Bereich von 1,0 bis 1,4 g/cm3, bevorzugt von 1,1 bis 1,3 g/cm3;
    • – einen Schmelzpunkt in einem Bereich von mehr als 155 bis 235°C, bevorzugt von 165 bis 225°C;
    • – einen MFR-Wert (210°C/2,16 kg, wenn TS(EVOH) < 230°C; 230°C/2,16 kg, wenn 210°C < TS(EVOH) < 230°C) in einem Bereich von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 2 bis 20 g/10 min;
    • – eine Sauerstoffpermeationsrate in einem Bereich von 0,05 bis 3,2 cm3·20 μm/m2·day·atm, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 cm3·20 μm/m2·day·atm.
  • Gemäß Alternative b. ist die Barriereschicht eine Metallschicht. Als Metallschicht eignen sich prinzipiell alle Schichten mit Metallen, die dem Fachmann bekannt sind und eine hohe Licht-, und Sauerstoffundurchlässigkeit schaffen können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Metallschicht als Folie oder als abgeschiedene Schicht vorliegen, z. B. nach einer physikalischen Gasphasenabscheidung. Die Metallschicht ist vorzugsweise eine ununterbrochene Schicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Metallschicht eine Dicke in einem Bereich von 3 bis 20 μm, bevorzugt in einem Bereich von 3,5 bis 12 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 10 μm auf.
  • Bevorzugt ausgewählte Metalle sind Aluminium, Eisen oder Kupfer. Als Eisenschicht kann eine Stahlschicht, z. B. in Form einer Folie bevorzugt sein. Weiterhin bevorzugt stellt die Metallschicht eine Schicht mit Aluminium dar. Die Aluminiumschicht kann zweckmäßig aus einer Aluminiumlegierung, beispielsweise AlFeMn, AlFe1,5Mn, AlFeSi oder AlFeSiMn bestehen. Die Reinheit liegt üblicherweise bei 97,5% und höher, vorzugsweise bei 98,5% und höher, jeweils bezogen auf die gesamte Aluminiumschicht. In einer besonderen Ausgestaltung, besteht die Metallschicht aus einer Aluminiumfolie. Geeignete Aluminiumfolien besitzen eine Dehnbarkeit von mehr als 1%, bevorzugt von mehr als 1,3% und besonders bevorzugt von mehr als 1,5%, und eine Zugfestigkeit von mehr als 30 N/mm2, bevorzugt mehr als 40 N/mm2 und besonders bevorzugt mehr als 50 N/mm2. Geeignete Aluminiumfolien zeigen im Pipettentest eine Tropfengröße von mehr als 3 mm, bevorzugt mehr als 4 mm und besonders bevorzugt von mehr als 5 mm. Geeignete Legierungen zum Erstellen von Aluminiumschichten oder -folien sind unter den Bezeichnungen EN AW 1200, EN AW 8079 oder EN AW 8111 von Hydro Aluminium Deutschland GmbH oder Amcor Flexibles Singen GmbH kommerziell erhältlich.
  • Im Falle einer Metallfolie als Barriereschicht kann ein- und/oder beidseitig der Metallfolie eine Haftvermittlerschicht zwischen der Metallfolie und der nächstgelegenen PE-Blendschicht vorgesehen sein. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behälters ist jedoch auf keiner Seite der Metallfolie, zwischen der Metallfolie und der nächstgelegenen PE-Blendschicht, eine Haftvermittlerschicht vorgesehen.
  • Weiterhin bevorzugt kann als Barriereschicht gemäß Alternative c. eine Metalloxidschicht ausgewählt sein. Als Metalloxidschichten kommen alle Metalloxidschichten in Betracht, die dem Fachmann geläufig sind und geeignet erscheinen, um eine Barrierewirkung gegenüber Licht, Dampf und/oder Gas zu erzielen. Insbesondere bevorzugt sind Metalloxidschichten basierend auf den schon zuvor genannten Metallen Aluminium, Eisen oder Kupfer, sowie solche Metalloxidschichten, die auf Titan- oder Siliziumoxidverbindungen basieren. Eine Metalloxidschicht wird beispielhaft durch Bedampfen einer Kunststoffschicht, beispielsweise eine orientierte Polypropylenfolie mit Metalloxid erzeugt. Ein bevorzugtes Verfahren hierfür ist die physikalische Gasphasenabscheidung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Metallschicht der Metalloxidschicht als Schichtenverbund aus einer oder mehrerer Kunststoffschichten mit einer Metallschicht vorliegen. Eine solche Schicht ist zum Beispiel erhältlich durch Bedampfen einer Kunststoffschicht, beispielsweise eine orientierte Polypropylenfolie, mit Metall. Ein bevorzugtes Verfahren hierfür ist die physikalische Gasphasenabscheidung.
  • Um die Öffenbarkeit des erfindungsgemäßen Behälters bzw. des flächenförmigen Verbundes zu erleichtern, kann die Trägerschicht mindestens ein Loch aufweisen. In einer besonderen Ausgestaltung ist das Loch mindestens mit der Barriereschicht und mindestens der ersten PE-Blendschicht als Lochdeckschicht überdeckt ist.
  • Bevorzugt ist ein flächenförmiger Verbund, wobei die Trägerschicht mindestens ein Loch aufweist, das mindestens mit der Barriereschicht und mindestens mit der ersten PE-Blendschicht, der weiteren PE-Blendschicht oder der zusätzlichen Blendschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei davon als eine Lochdeckschicht überdeckt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht des Verbunds ein Loch auf, das mindestens mit der ersten PE-Blendschicht, der Barriereschicht und der weiteren PE-Blendschicht als Lochdeckschichten überdeckt ist. Besonders bevorzugt ist es, dass das Loch zusätzlich mit der weiteren PE-Blendschicht überdeckt ist. Ferner können zwischen den bereits genannten Schichten eine oder mehrere weitere Schichten, insbesondere Haftvermittlerschichten, vorgesehen sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Lochdeckschichten mindestens teilweise, vorzugsweise zu mindestens 30%, bevorzugt mindestens 70% und besonders bevorzugt zu mindestens 90% der durch das Loch gebildeten Fläche miteinander verbunden sind. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das Loch den gesamten Verbund durchdringt und durch einen das Loch verschließenden Verschluss bzw. Öffnungsvorrichtung überdeckt wird.
  • Im Zusammenhang mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann das in der Trägerschicht vorgesehene Loch jede dem Fachmann bekannte und für verschiedene Verschlüsse, Trinkhalme oder Öffnungshilfen geeignete Form haben.
  • Meist wird die Öffnung eines flächigen Verbundes oder eines Behälters mit einem flächigen Verbund durch mindestens teilweises Zerstören der das Loch überdeckenden Lochdeckschichten erzeugt. Dieses Zerstören kann durch Schneiden, Eindrücken in den Behälter oder Herausziehen aus dem Behälter erfolgen. Das Zerstören kann durch ein mit dem Behälter verbundenen und im Bereich des Lochs, meist oberhalb des Lochs angeordneten, öffenbaren Verschluss oder einen Trinkhalm, der durch die das Loch bedeckenden Lochdeckschichten gestoßen wird, erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht des Verbunds eine Vielzahl von Löchern in Form einer Perforation auf, wobei die einzelnen Löcher mindestens mit der Barriereschicht und einer der ersten PE-Blendschicht als Lochdeckschicht überdeckt sind. Ein aus einem solchen Verbund hergestellter Behälter kann dann durch Aufreißen entlang der Perforation geöffnet werden. Derartige Löcher für Perforationen werden bevorzugt mittels eines Lasers erzeugt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Laserstrahlen, wenn eine Metallfolie oder eine metallisieret Folie als Barriereschicht eingesetzt wird. Es ist ferner möglich, dass die Perforation durch mechanische, meist Klingen aufweisende, Perforationswerkzeuge eingebracht wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der flächenförmige Verbund mindestens im Bereich des mindestens einen Lochs einer thermischen Behandlung unterzogen, Im Fall von mehreren in Form einer Perforation vorliegenden Löchern in der Trägerschicht ist es insbesondere bevorzugt, diese thermische Behandlung auch um den Randbereich des Loches herum durchzuführen.
  • Die thermische Behandlung kann durch Strahlung, durch Heißgas, durch einen Feststoffwärmekontakt, durch mechanische Schwingungen oder durch eine Kombination von mindestens zwei dieser Maßnahmen erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die thermische Behandlung durch Bestrahlung, bevorzugt elektromagnetische Strahlung und insbesondere bevorzugt elektromagnetische Induktion oder auch durch Heißgas. Die jeweils zu wählenden, optimalen Betriebsparameter sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.
  • Als Haftvermittler in der Haftvermittlerschicht kommen alle Kunststoffe in Betracht, die durch Funktionalisierung mittels geeigneter funktioneller Gruppen geeignet sind, durch das Ausbilden von Ionenbindungen oder kovalenten Bindungen zu der Oberfläche der jeweils anderen Schicht eine feste Verbindung zu erzeugen. Vorzugsweise handelt es sich um funktionalisierte Polyolefine, die durch Co-Polymerisation von Ethylen mit Acrylsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Acrylaten, Acrylatderivaten oder Doppelbindungen tragenden Carbonsäureanhydriden, beispielsweise Maleinsäureanhydrid, oder mindestens zwei davon, erhalten wurden. Hierunter sind Polyethylen-maleinsäureanhydrid-Pfropfpolymere (EMAH), Ethylen-Acrylsäure-Copolymere (EAA) oder Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere (EMAA) bevorzugt, welche beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Bynel® und Nucrel®0609HSA durch DuPont oder Escor®6000ExCo von ExxonMobile Chemicals vertrieben werden.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der Trägerschicht, der ersten PE-Blendschicht, der weiteren PE-Blendschicht oder der Barriereschicht, vorzugsweise mindestens zwei davon, zu der jeweils nächsten Schicht mindestens 0,5 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 0,7 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,8 N/15 mm, beträgt. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der ersten PE-Blendschicht oder der weiteren PE-Blendschicht und der Trägerschicht mindestens 0,3 N/15 mm, bevorzugt mindestens 0,5 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,7 N/15 mm beträgt. Weiterhin ist es bevorzugt, das die Haftung zwischen der Barriereschicht und der an die Barriereschicht anliegenden Schichten im Falle der unmittelbar folgenden ersten und/oder weiteren PE-Blendschicht mindestens 0,8 N/15 mm, bevorzugt mindestens 1,0 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 1,4 N/15 mm beträgt. Für den Fall, dass die Barriereschicht über Haftvermittlerschichten mittelbar auf die nächstgelegenen Schichten des flächenförmigen Verbundes folgt ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der Barriereschicht und der Haftvermittlerschicht mindestens 1,8 N/15 mm, bevorzugt mindestens 2,2 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 2,8 N/15 mm beträgt. In einer besonderen Ausgestaltung des flächenförmigen Verbundes ist die Haftung zwischen den einzelnen Schichten so stark ausgebildet, dass es beim Haftungstest zu einem Zerreißen der Trägerschicht, im Falle eines Kartons als Trägerschicht zu einem so genannten Kartonfaserriss kommt.
  • In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass zur weiteren Verbesserung der Haftung zweier benachbarter Schichten zueinander, diese beispielsweise während der Beschichtung einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Als geeignete Verfahren zur Oberflächenbehandlung sind dem Fachmann unter anderem eine Flammenbehandlung, eine Behandlung mit Plasma, eine Coronabehandlung oder eine Behandlung mit Ozon bekannt. Es sind jedoch auch andere Verfahren denkbar, die die Bildung von funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der behandelten Schicht bewirkt. In einer besonderen Ausgestaltung wird mindestens eines dieser Verfahren bei der Kaschierung von Metallschichten, insbesondere von Metallfolien verwendet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds weist der erfindungsgemäße flächenförmige Verbund mindestens eine dritte PE-Schicht, besonders bevorzugt eine dritte PE-Blendschicht auf, wobei die dritte PE-Schicht bevorzugt zwischen der Schicht ii. und der Schicht iii. liegt. In einer besonderen Ausgestaltung folgt die dritte PE-Schicht auf die Trägerschicht und folgt bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht. In einer anderen Ausgestaltung ist zwischen der Trägerschicht und der dritten PE-Schicht mehr als eine weitere Schicht, insbesondere die weitere PE-Blendschicht, vorgesehen. Weist der erfindungsgemäße Verbund keine dritte PE-Blendschicht auf, folgt die weitere PE-Blendschicht auf die Barriereschicht, bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist beim Fehlen der dritten PE-Schicht auch zwischen der weiteren PE-Blendschicht und der Barriereschicht keine weitere Schicht, insbesondere keine Haftvermittlerschicht, vorgesehen. Es ist bevorzugt, dass zwischen der Barriereschicht und der auf beiden Seiten folgenden PE-Schichten, insbesondere der ersten PE-Blendschicht und der weiteren PE-Blendschicht jeweils eine Haftvermittlerschicht eingebracht ist.
  • Die dritte PE-Schicht, insbesondere die dritte PE-Blendschicht, weist bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m2, besonders bevorzugt von 8 bis 40 g/m2 und darüber hinaus bevorzugt von 10 bis 30 g/m2 auf. Bevorzugt einsetzbar sind insbesondere wiederum die Kunststoffe, die zuvor schon für die erste oder weitere PE-Blendschicht beschrieben wurden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante kann eine oder mehrere bzw. können alle PE-Blendschichten des Verbundes neben einem Polyethylen auch einen anorganischen Feststoff als Füllstoff beinhalten. Als anorganischer Feststoff kommen alle dem Fachmann geeignet erscheinenden Feststoffe, vorzugsweise teilchenförmige Feststoffe, vorzugsweise Metallsalze oder Oxide von zwei- bis vierwertigen Metallen, in Betracht, Beispielsweise sind hier die Sulfate oder Carbonate des Calciums, Bariums oder Magnesiums oder Titandioxid, vorzugsweise Calciumcarbonat, zu nennen. Die durch Siebanalyse bestimmten mittlere Teilchengrößen (d50%) der anorganischen Feststoffe liegen bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10 μm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 3 μm.
  • Ein weiterer Beitrag zur Lösung mindestens einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbunds. Hierfür kommen alle dem Fachmann bekannten und zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbunds geeignet erscheinenden Verfahren in Betracht. Alle Aspekte und Merkmale des flächenförmigen Verbundes sind auch für das Verfahren anwendbar sowie umgekehrt.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Verbundes wobei der flächenförmige Verbund eine Trägerschicht und eine Barriereschicht beinhaltet; beinhaltend die Schritte:
    • S1. Bereitstellen eines ersten LDPEa und eines weiteren LDPEt; wobei das erste LDPEa einen Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4; und wobei das weitere LDPEt einen Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4 hat;
    • S2. Mischen des ersten LDPEa und des weiteren LDPEt zu einem PE-Blend, wobei das PE-Blend in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das PE-Blend, das erste LDPEa; und das weitere LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das PE-Blend, beinhalten;
    • S3. Aufbringen des PE-Blends auf einen Verbundvorläufer, wobei der Verbundvorläufer eine Trägerschicht beinhaltet.
  • Im Verfahrensschritt S1. des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein erstes LDPEa und ein weiteres LDPEt bereitgestellt, wie es bereits für den flächenförmigen Verbund oben beschrieben wurde. Das LDPEa weist dabei eine Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4 auf, während das LDPEt eine Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4 aufweist. Alle weiteren Merkmale des ersten LDPEa und des weiteren LDPEt können den zum flächenförmigen Verbund ausgeführten Eigenschaften entnommen werden.
  • In einem zweiten Schritt S2. wird ein Mischen des ersten LDPEa und des weitern LDPEt zu einem Blend vorgenommen, wobei das PE-Blend in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das PE-Blend das erste LDPEa beinhaltet und das weitere LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 80 Gew.-% beinhaltet bezogen auf das PE-Blend. In einem dritten Schritt S3. wird das PE-Blend aus Schritt 2. auf einen Verbundvorläufer aufgebracht, wobei der Verbundvorläufer eine Trägerschicht beinhaltet.
  • Der Verbundvorläufer beinhaltet vorzugsweise die Trägerschicht, welche bereits ein oder mehrere Löcher aufweisen kann. Weiterhin kann auf die Trägerschicht ggf. mindestens eine Druckschicht aufgebracht sein. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Verbundvorläufer jedoch um eine unbedruckte Trägerschicht.
  • Das Aufbringen dieser mindestens einen PE-Blendschicht erfolgt bevorzugt durch Schmelzbeschichtung, vorzugsweise durch Extrusionsbeschichtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass in Schritt S3. mehrere Schichten, beispielsweise weitere Kunststoffschichten, Barriereschichten und/oder Haftvermittlerschichten sequenziell oder durch Co-Extrusion gleichzeitig, aufgebracht werden.
  • In Schritt S3. Kann gleichzeitig oder anschließend auf der gegenüberliegenden Seite des Verbundvorläufers mindestens eine weitere PE-Blendschicht aufgebracht werden. Das Aufbringen dieser mindestens einen weiteren PE-Blendschicht erfolgt bevorzugt durch Schmelzbeschichtung, vorzugsweise durch Extrusionsbeschichtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass in Schritt S3. mehrere Schichten, beispielsweise offschichten, Barriereschichten und/oder Haftvermittlerschichten sequenziell oder durch Co-Extrusion gleichzeitig, aufgebracht werden.
  • Beim Aufbringen der einzelnen Schichten entspricht es einer bevorzugten Ausgestaltung, dass mindestens eine Folie oder ein mehrschichtiger Folienverbund in Form einer Rolle bereitgestellt werden, und über weitere Schichten, vorzugsweise Kunststoffschichten, bevorzugt PE-Schichten, besonders bevorzugt PE-Blendschichten oder Haftvermittlerschichten, auf den Verbund aufkaschiert werden. Dies ist insbesondere auch beim Einbringen von Metallschichten, insbesondere von Metallfolien der Fall.
  • Sofern der flächenförmige Verbund zur Erleichterung der Öffenbarkeit ein oder mehrere Löcher aufweist, können diese entweder vor oder nach Schritt S1., nach Schritt S2. oder nach Schritt S3. in den Verbundvorläufer oder den flächenförmigen Verbund eingebracht werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird in Schritt S3. eine unbedruckte Trägerschicht als Verbundvorläufer bereitgestellt, die bereits Löcher aufweist. In Schritt S3. wird anschließend zunächst das PE-Blend auf den Verbundvorläufer aufgebracht. Im weiteren Verfahrensschritt S3. werden dann die optionale weitere PE-Blendschicht, die Barriereschicht und ggf. eine dritte PE-Schicht, bevorzugt eine dritte PE-Blendschicht, aufgebracht. Hierbei können jeweils auch eine oder mehrere Haftvermittlerschichten mit aufgebracht werden. In einer anderen Ausgestaltung ist es jedoch auch vorstellbar, dass in Schritt S3. zunächst die PE-Blendschicht, die Barriereschicht und ggf. die weitere PE-Blendschicht aufgebracht werden. Auch hier können jeweils weitere Schichten, beispielsweise Haftvermittlerschichten, mit aufgebracht werden. Die Extrusion kann durch eine Reihe aufeinander folgender einzelner Extruder in Einzelschichten oder auch durch Co-Extrusion in Mehrfachschichten erfolgen, wobei stets die zuvor genannte Reihenfolge der einzelnen Schichten beibehalten werden. Auch kann im erfindungsgemäßen Verfahren eine Kombination aus Extrusions- und Kaschierbeschichtung stattfinden.
  • Im Zusammenhang mit dem flächenförmigen Verbund aber auch im Zusammenhang mit dem Verbundvorläufer ist es bevorzugt, dass mindestens einer der beiden mindestens eine oder zwei und mehr Rillungen aufweist, entlang derer bei der Herstellung des Behälters Kanten ausgebildet werden. Dieses erleichtert das Falten und das Ausbilden eines entlang der durch die Rillung vorbereiteten Line verlaufenden Knicks, um so eine möglichst gleichmäßige und positionsgenaue Faltung zu erzielen. Die Rillungen können bereits vor Schritt S1, nach Schritt S2 oder aber auch nach Schritt S3 eingebracht werden, wobei es bevorzugt ist, dass die Rillungen nach Schritt S3, also nach dem beidseitigen Beschichten der Trägerschicht vorgenommen werden.
  • In der Regel wird der flächenförmige Verbund durch Co-Extrusion der einzelnen Schichten des flächenförmigen Verbunds meist als Rollware hergestellt. Auf dieser Rollware werden die Rillungen vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Rillungen in der Trägerschicht bereits vor dem Beschichten erzeugt werden.
  • Hierbei können die beiden Bestandteile des PE-Blends, das LDPEa und das LDPEt zusammen oder getrennt vorgewärmt und anschließend aufgeschmolzen werden. Bevorzugt liegen das erste LDPEa und das LDPEt jeweils als Granulat oder Pulver vor. Das Vorwärmen erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur in einem Bereich von 30 bis 100°C, bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 90°C. Das erste LDPEa und das weitere LDPEt können sodann entweder weiter getrennt aufgeschmolzen werden, was bei einer Temperatur in einem Bereich von 130 bis 150°C stattfindet, oder sie können bereits vor dem Aufschmelzen gemischt werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bestandteile des PE-Blends zunächst in einem Temperaturbereich von 10 bis 60°C gemischt und die so erhaltenen Mischung anschließend geschmolzen, wobei diese bevorzugt in einem Extruder erfolgt.
  • Bevorzugt ist das Verfahren, wobei das Mischen in Schritt 2. in der Schmelze erfolgt. Bevorzugt liegen das erste LDPEa und das LDPEt jeweils als Granulat oder Pulver vor, das zunächst jeweils auf eine Temperatur in einem Bereich von 130 bis 150°C, bevorzugt in einem Bereich von 130 bis 140°C gebracht wird. Sodann werden die beiden Schmelzen zusammengeführt und in einem Extruder gemischt. Bei der Extrusion werden die thermoplastischen Kunststoffe üblicherweise auf Temperaturen von 210 bis 330°C, gemessen an dem aufgeschmolzenen Polymerfilm unterhalb des Austritts an der Extruderdüse, erwärmt. Die Extrusion kann mittels dem Fachmann bekannten und kommerziell erhältlichen Extrusionswerkzeugen wie bsp. Extrudern, Extruderschnecken, Feedblock etc. erfolgen.
  • Am Ende des Extruders befindet sich bevorzugt eine Öffnung durch die das PE-Blend gepresst wird. Die Öffnung kann jede Form aufweisen, die es erlaubt das PE-Blend auf den Verbundvorläufer zu extrudieren. So kann die Öffnung beispielsweise eckig, oval oder rund sein. Die Öffnung weist bevorzugt die Form eines Schlitzes eines Trichters auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Aufbringen durch einen Schlitz Der Schlitz weist bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 0,1 bis 100 m, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 50 m, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 m auf. Weiterhin weist der Schlitz bevorzugt eine Breite in einem Bereich von 0,1 bis 20 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bis 10 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm auf. Während des Aufbringens des PE-Blends in Schritt S3. ist es bevorzugt, dass sich der Schlitz und der Verbundvorläufer relativ zu einander bewegen. So ist ein Verfahren bevorzugt, wobei sich der Verbundvorläufer relativ zum Schlitz bewegt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines flächenförmigen Verbundes ist es insbesondere dann, wenn die Trägerschicht, wie vorstehend beschrieben, ein Loch oder mehrere Löcher umfasst. Weiterhin bevorzugt, ist es, dass mindestens einer der PE-Blends während des Aufbringens gestreckt wird, wobei dieses Strecken vorzugsweise durch Schmelzstrecken, ganz besonders bevorzugt durch monoaxiales Schmelzstrecken erfolgt. Dazu wird die Schicht mittels eines Schmelzextruders in geschmolzenem Zustand auf den Verbundvorläufer aufgebracht und die aufgetragene, sich noch in geschmolzenem Zustand befindliche Schicht wird anschließend in vorzugsweise monoaxialer Richtung gestreckt, um eine Orientierung des Polymers in dieser Richtung zu erzielen. Anschließend lässt man die aufgetragene Schicht zum Zwecke der Thermofixierung abkühlen.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass das Strecken durch mindestens folgende Aufbringschritte erfolgt:
    • b1. Austreten des mindestens ersten PE-Blends als mindestens einen Schmelzefilm über mindestens einen Extruderdüsenschlitz mit einer Austrittsgeschwindigkeit Vaus;
    • b2. Auftragen des mindestens einen Schmelzefilms auf den sich relativ zu dem mindestens einen Extruderdüsenschlitz mit einer Bewegungsgeschwindigkeit Vvor bewegenden Verbundvorläufer;
    wobei Vaus < Vvor ist. Insbesondere bevorzugt ist es, dass Vvor um einen Faktor im Bereich von 5 bis 200, besonders bevorzugt in einem Bereich von 7 bis 150, darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 50 und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 15 bis 35 größer ist als Vaus. Dabei ist es bevorzugt, dass das Vvor mindestens 100 m/min, besonders bevorzugt mindestens 200 m/min und ganz besonders bevorzug mindestens 350 m/min beträgt, üblicherweise jedoch nicht über 1300 m/min liegt.
  • Nachdem die Schmelzeschicht auf den Verbundvorläufer mittels des vorstehend beschriebenen Streckverfahrens aufgebracht wurde, lässt man die Schmelzeschicht zum Zwecke der Thermofixierung abkühlen, wobei dieses Abkühlen vorzugsweise durch Abschrecken über den Kontakt mit einer Fläche erfolgt, die auf eine Temperatur in einem Bereich von 5 bis 50°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30°C gehalten wird.
  • Wie bereits zuvor beschrieben kann es sich nach der Thermofixierung als besonders vorteilhaft erweisen, wenn der flächenförmige Verbund mindestens im Bereich des mindestens einen Lochs thermisch behandelt wird, um dort eine zumindest teilweise Aufhebung der Orientierung der Polymere zu bewirken.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei oder sogar alle PE-Blends durch Extrusion bzw. Co-Extrusion von mindestens einem Polymer P1 durch eine Schlitzdüse unter Erhalt einer austretenden Fläche, häufig auch als Schmelzfilm/fahne hergestellt. An den Flanken kann mindestens ein Neck-In-Bereich entstehen (siehe 9a).
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die ausgetretene Fläche auf eine Temperatur unter der niedrigsten Schmelztemperatur der in dieser Fläche oder ihren Flanken vorgesehenen Polymere abgekühlt, und anschließend zumindest die Flanken der Fläche von dieser Fläche abgetrennt. Das Abkühlen kann auf jede dem Fachmann geläufige und geeignet erscheinende Weise durchgeführt werden. Bevorzugt wird auch hier die schon zuvor beschriebene Thermofixierung. Anschließend werden zumindest die Flanken, von der Fläche F abgetrennt. Das Abtrennen kann auf jede dem Fachmann geläufige und geeignet erscheinende Weise durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt das Abtrennen durch Messer, Laserstrahl oder Wasserstrahl, oder eine Kombination von zwei oder mehr davon, wobei der Einsatz von Messern, insbesondere Messern zum Scherenschnitt besonders bevorzugt ist.
  • Ein weiterer Beitrag zur Lösung mindestens einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein flächenförmiger Verbund erhältlich nach dem zuvor beschriebenen Verfahren.
  • Ein weiterer Beitrag zur Lösung mindestens einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein einen Innenraum umgebender Behälter beinhaltend mindestens den zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbund. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund beschriebenen und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen sind auch für den erfindungsgemäßen Behälter bevorzugt.
  • Einen weiteren Beitrag zur Lösung mindestens einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines einen Innenraum umgebenden Behälters beinhaltend mindestens den zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbund. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund beschriebenen und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen sind auch für das Verfahren zur Herstellung des Behälters bevorzugt.
  • Einen weiteren Beitrag zur Lösung mindestens einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines einen Innenraum umgebenden Behälters, beinhaltend die Schritte
    • a. Bereitstellen eines erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbunds;
    • b. Falten des flächenförmigen Verbunds zum Ausbilden einer Faltung mit mindestens zwei aneinander grenzenden Faltflächen, wobei die weitere PE-Schicht dem Innenraum des Behälters zugewandt ist;
    • c. Verbinden jeweils mindestens eines Teilbereichs der mindestens zwei Faltflächen zum Ausbilden eines Behälterbereiches;
    • d. Schließen des gefalteten, flächenförmigen Verbunds mit einem Verschließwerkzeug.
  • Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass das Falten in Schritt b. in einem Temperaturbereich von 10 bis 50°C, vorzugsweise in einem Bereich von 15 bis 45°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 40°C erfolgt. Dieses kann dadurch erreicht werden, dass der flächenförmige Verbund eine Temperatur in den vorstehenden Bereichen hat. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Faltwerkzeug, vorzugsweise zusammen mit dem Flächenförmigen Verbund, eine Temperatur in den vorstehenden Bereich hat. Hierzu verfügt das Heizwerkzeug nicht über eine Heizung. Vielmehr kann das Faltwerkzeug oder auch der flächenförmige Verbund oder beide gekühlt werden. Ferner ist es bevorzugt, dass das Falten bei einer Temperatur von maximal 50°C als „Kaltfalten” und das Verbinden in Schritt c. bei über 50°C, vorzugsweise über 80°C und besonders bevorzugt über 120°C als „Heißsiegeln” erfolgt. Die Vorstehenden Bedingungen und insbesondere Temperaturen gelten bevorzugt auch in der Umgebung des Faltens, beispielsweise in dem Gehäuse des Faltwerkzeugs. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass das Kaltfalten oder das Kaltfalten in Kombination mit dem Heißsiegeln bei sich bei Faltungen ausbildenden Winkeln μ unter 100°, vorzugsweise unter 90°, besonders bevorzugt unter 70° sowie darüber hinaus bevorzugt unter 50° angewendet wird. Der Winkel μ wird durch zwei aneinandergrenzende Faltflächen gebildet und ist in den 4a und 4b sowie 5a und 5b veranschaulicht.
  • Bevorzugt ist das Verfahren, wobei das Verbinden gemäß Schritt c. durch Bestrahlen, Kontakt mit einem heißen Feststoff, durch mechanische Schwingung oder Heißgas oder einer Kombination aus mindestens zwei davon erfolgt.
  • Das Verfahren ist bevorzugt, wobei der Behälter vor Schritt b. oder nach Schritt c. mit einem Nahrungsmittel befüllt wird.
  • Das Verfahren ist weiterhin bevorzugt, wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine Rillung aufweist und die Faltung entlang der Rillung erfolgt.
  • Die eingesetzten Kunststoffe für die weiteren Kunststoffschichten, wie die dritte PE-Schicht können aus einem einzigen thermoplastischen Kunststoff oder aus zwei oder mehr thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Daher gelten die vorstehenden Ausführungen zu den thermoplastischen Kunststoffen und den thermoplastischen Kunststoffschichten hier entsprechend. Allgemein können die Kunststoffmassen in jeder dem Fachmann zum Extrudieren geeigneten Form einem Extruder zugeführt werden. Bevorzugt werden die Kunststoffmassen als Pulver oder Granulate, vorzugsweise als Granulat, eingesetzt.
  • Sofern die mit Rillungen versehene Rollware nicht direkt in Schritt a. eingesetzt wird, werden Behälterrohlinge für einen einzelnen Behälter aus der Rollware erhalten und in Schritt a. als flächenförmiger Verbund bereitgestellt.
  • Im Verfahrensschritt a. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Verbunds erhaltener flächenförmiger Verbund bereitgestellt, aus dem dann im Verfahrensschritt b. durch Faltformen ein Behältervorläufer gebildet wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht es, dass mindestens eine PE-Blendschicht, weiter bevorzugt zumindest die erste PE-Blendschicht, oder auch alle der PE-Blendschichten eine Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Barriereschicht hat bzw. haben. Dies gilt insbesondere, wenn die Barriereschicht aus Polymer gebildet ist.
  • Hierbei unterscheiden sich die Schmelztemperaturen der mindestens einen, vorzugsweise der mindestens zwei PE-Blendschichten und die Schmelztemperatur der Barriereschicht vorzugsweise um mindestens 1 K, besonders bevorzugt um mindestens 10 K, noch mehr bevorzugt um mindestens 50 K darüber hinaus bevorzugt mindestens 100 K. Der Temperaturunterschied sollte bevorzugt nur so hoch gewählt werden, dass es so nicht zu einem Schmelzen der Barriereschicht, insbesondere nicht zu einem Schmelzen der Kunststoffbarriereschicht, während des Faltens kommt.
  • Unter „Falten” wird dabei erfindungsgemäß ein Vorgang verstanden, bei dem vorzugsweise mittels einer Faltkante eines Faltwerkzeugs ein länglicher, einen Winkel bildender Knick in dem gefalteten flächenförmigen Verbund erzeugt wird. Hierzu werden häufig zwei aneinandergrenzende Flächen eines flächenförmigen Verbunds immer mehr auf einander zu gebogen. Durch die Faltung entstehen mindestens zwei aneinandergrenzende Faltflächen, die dann zumindest in Teilbereichen zum Ausbilden eines Behälterbereiches verbunden werden können. Erfindungsgemäß kann das Verbinden durch jede dem Fachmann geeignet erscheinende Maßnahme erfolgen, die eine möglichst gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung ermöglicht. Das Verbinden kann durch Siegeln oder Kleben oder einer Kombination beider Maßnahmen erfolgen. Im Fall des Siegelns wird die Verbindung mittels einer Flüssigkeit und deren Erstarren geschaffen. Im Fall des Klebens bilden sich zwischen den Grenzflächen oder Oberflächen der beiden zu verbindenden Gegenstände chemische Bindungen aus, die die Verbindung schaffen.
  • Häufig ist es beim Siegeln oder Kleben vorteilhaft, die zu siegelnden bzw. klebenden Flächen miteinander zu verpressen.
  • Die Siegeltemperatur wird vorzugsweise so ausgewählt, dass der oder die am Siegeln beteiligten thermoplastischen Kunststoffe, vorzugsweise die Polymere der PE-Blendschichten als Schmelze vorliegen. Die Siegeltemperaturen liegen daher mindestens 1 K, vorzugsweise mindestens 5 K und besonders bevorzugt mindestens 10 K oberhalb der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs. Zudem sollte die Siegeltemperatur nicht zu hoch gewählt werden, um den oder die Kunststoffe nicht unnötig stark thermisch zu belasten, so dass diese ihre vorgesehen Materialeigenschaften nicht einbüßen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Behälter vor Schritt b. oder nach Schritt c. mit einem Nahrungsmittel befüllt wird. Als Nahrungsmittel kommen alle dem Fachmann bekannten Lebensmittel für den menschlichen Verzehr und auch Tierfutter in Betracht. Bevorzugte Nahrungsmittel sind oberhalb 5°C flüssig, beispielsweise Milchprodukte, Suppen, Saucen, nichtkohlensäurehaltige Getränke. Das Füllen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen können das Nahrungsmittel und der Behälter getrennt vor dem Füllen durch geeignete Maßnahmen wie der Behandlung des Behälters mit H2O2, UV-Strahlung oder anderer geeigneter energiereicher Strahlung, Plasmabehandlung oder einer Kombination aus mindestens zwei davon, sowie dem Erhitzen des Nahrungsmittels möglichst weitestgehend entkeimt werden und anschließend in den Behälter gefüllt werden. Diese Art des Füllens wird häufig als „aseptisches Füllen” bezeichnet und ist erfindungsgemäß bevorzugt. Ist ferner zusätzlich oder auch anstelle der aseptischen Füllung weit verbreitet, dass der mit Nahrungsmittel gefüllte Behälter zum Verringern der Keimzahl erhitzt wird. Dieses erfolgt vorzugsweise durch Pasteurisieren oder Autoklavieren. Bei dieser Vorgehensweise können auch weniger sterile Nahrungsmittel und Behälter eingesetzt werden.
  • In der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem vor Schritt b. der Behälter mit Nahrungsmittel gefüllt wird, ist es bevorzugt, dass aus dem flächenförmigen Verbund zunächst durch Siegeln bzw. Kleben der überlappenden Stosskanten ein schlauchförmiges Gebilde mit einer fixierten Längsnaht geformt wird. Dieses schlauchartige Gebilde wird lateral zusammengedrückt, fixiert und getrennt und zu einem offenen Behälter durch Faltformen und Siegeln bzw. Kleben gebildet. Hierbei kann das Nahrungsmittel bereits vor denn Fixieren und vor dem Trennen und Faltformen des Bodens im Sinne des Schrittes b. eingefüllt werden.
  • In der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem der Behälter nach Schritt c. mit Nahrungsmittel gefüllt wird, ist es bevorzugt, dass ein durch Formen des flächenförmigen Verbunds erhaltener, einseitig geöffneter Behälter eingesetzt wird. Das Formen des flächenförmigen Verbunds und der Erhalt eines derartigen geöffneten Behälters kann durch jeden dem Fachmann hierfür geeignet erscheinende Arbeitsweise durch die Schritte b. und c. erfolgen. Insbesondere kann das Formen dadurch erfolgen, in dem, in ihrem Zuschnitt bereits die Form des Behälters berücksichtigende, blattförmige Behälterrohlinge so gefaltet werden, dass ein geöffneter Behältervorläufer entsteht. Dieses erfolgt in der Regel dadurch, dass nach dem Falten dieses Behälterrohlings dessen Längskanten unter Ausbildung einer Seitenwand versiegelt bzw. verklebt und die eine Seite des Behältervorläufers durch Falten und weiteres Fixieren, insbesondere Versiegeln oder Kleben, geschlossen wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Faltflächen einen Winkel μ von kleiner 90°, vorzugsweise von kleiner 45° und besonders bevorzugt von kleiner 20° bilden. Häufig werden die Faltflächen soweit gefaltet, dass diese am Ende des Faltens aufeinander zu liegen kommen. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die aufeinander liegenden Faltflächen im Anschluss miteinander verbunden werden, um den Behälterboden und den häufig giebelartig oder auch eben ausgestalteten Behälterkopf zu bilden. Zur Giebelausgestaltung sei beispielhaft auf WO 90/09926 A2 verwiesen.
  • Ferner entspricht es einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass mindestens eine der PE-Blendschichten, bevorzugt mindestens die erste PE-Blendschicht, oder auch alle PE-Blendschichten vor Schritt c. oberhalb der Schmelztemperatur der jeweiligen PE-Blendschicht erwärmt ist bzw. sind. Vorzugsweise wird vor dem Schritt c., besonders bevorzugt unmittelbar vor dem Schritt c., auf Temperaturen, die mindestens 1 K, vorzugsweise mindestens 5 K und besonders bevorzugt mindestens 10 K oberhalb der Schmelztemperatur dieser Schichten liegen, erwärmt. Die Temperatur sollte möglichst soweit über der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs liegen, dass durch die Abkühlung, bedingt durch das Falten, Bewegen und Verpressen, der Kunststoff nicht soweit abkühlt, dieser wieder fest wird.
  • Vorzugsweise erfolgt das Erwärmen auf diese Temperaturen durch Bestrahlen, durch mechanische Schwingungen, durch Kontakt mit einem heißen Feststoff oder Heißgas, vorzugsweise Heißluft, oder einer Kombination dieser Maßnahmen. Im Fall des Bestrahlen kommt jede dem Fachmann zum Erweichen der Kunststoffe geeignete Strahlenart in Betracht. Bevorzugte Strahlenarten sind IR-, UV-Strahlen, Mikrowellen oder auch elektromagnetische Strahlung, insbesondere elektromagnetische Induktion. Bevorzugte Schwingungsarten sind Ultraschall.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Behälter erhältlich nach dem zuvor beschriebenen Verfahren.
  • Der erfindungsgemäße Behälter kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen aufweisen, bevorzugt ist jedoch eine im Wesentlichen quaderförmige Struktur. Weiterhin kann der Behälter vollflächig aus dem flächenförmigen Verbund gebildet sein, oder einen 2- oder mehrteiligen Aufbau aufweisen. Bei einem mehrteiligen Aufbau ist es denkbar, dass neben dem flächenförmigen Verbund auch andere Materialien zum Einsatz kommen, beispielsweise Plastik, welches insbesondere in den Kopf oder Bodenbereichen des Behälters zum Einsatz kommen können. Hierbei ist es jedoch bevorzugt, dass der Behälter zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 70% und darüber hinaus bevorzugt zu mindestens 90% der Fläche aus dem flächenförmigen Verbund aufgebaut ist. Weiterhin kann der Behälter eine Vorrichtung zum Entleeren des Inhalts aufweisen. Diese kann beispielsweise aus Plastik geformt und an der Behälteraußenseite aufgebracht werden. Denkbar ist auch, dass diese Vorrichtung durch „direct injection molding” in den Behälter integriert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Behälter mindestens eine, bevorzugt von 4 bis 22 oder auch mehr Kanten, besonders bevorzugt von 7 bis 12 Kanten auf. Als Kante werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Bereiche verstanden, die beim Falten einer Fläche entstehen. Als beispielhafte Kanten seien die länglichen Berührungsbereiche von jeweils zwei Wandflächen des Behälters genannt. In dem Behälter stellen die Behälterwände vorzugsweise die von den Kanten eingerahmten Flächen des Behälters dar.
  • Gemäß den vorstehenden Ausführungen betrifft ein weiterer Gegenstand die Verwendung des erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbunds, eines daraus hergestellten oder diesen Verbund beinhaltenden Behälters zum Lager von Lebensmitteln, insbesondere von entkeimten Lebensmitteln.
  • Testmethoden:
  • I. Allgemein:
  • Sofern nicht anders hierin bestimmt, werden die hierin aufgeführten Größen durch ISO Vorschriften gemessen. Diese sind für die Bestimmung
    • – des MFR-Wertes: ISO 1133 (sofern nicht anders genannt bei 190°C und 2,16 kg);
    • – der Dichte: ISO 1183-1;
    • – der Schmelztemperatur anhand der DSC Methode: ISO 11357-1, -5; Falls die Probe auf einer Mischung mehrerer Kunststoffe basiert, und die Bestimmung der Schmelztemperatur nach der vorgenannten Methode mehrere Peaktemperaturen Tp ergibt, so wird als Schmelztemperatur die höchste der Peaktemperaturen Tp,m, die einem Kunststoff der Kunststoffstoffmischung zuzuordnen ist, definiert Die Gerätekalibrierung erfolgt gemäß den Herstellerangaben anhand folgender Messungen:
    • – Temperatur Indium – Onset Temperatur
    • – Schmelzwärme Indium
    • – Temperatur Zink – Onset Temperatur
    • – der Molekulargewichtsverteilung nach der Gelpermeationschromatographie mittels Lichtstreuung: ISO 16014-3/-5;
    • – der Viskositätszahl von PA: ISO 307 in 95% Schwefelsäure;
    • – der Sauerstoffpermeationsrate: ISO 14663-2 Anhang C bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchte
    • – des Feuchtegehalts des Karton: ISO 287:2009
    • – des Scott-Bond Wertes: Tappi T403um
    • – Zur Bestimmung der Haftung zweier benachbarter Schichten werden diese auf ein 90° Peel Test Gerät, beispielsweise der Firma Instron „German rotating wheel fixture”, auf einer drehbaren Walze fixiert, die sich während der Messung mit 40 mm/min dreht. Die Proben wurden zuvor in 15 mm breite Streifen zugeschnitten. An einer Seite der Probe werden die Lagen voneinander gelöst und das abgelöste Ende in eine senkrecht nach oben gerichtete Zugvorrichtung eingespannt. An der Zugvorrichtung ist ein Messgerät zum Bestimmen der Zugkraft angebracht. Die beim Drehen der Walze wird die Kraft gemessen die nötig ist, um die Lagen voneinander zu trennen. Diese Kraft entspricht der Haftung der Schichten zueinander und wird in N/15 mm angegeben. Die Trennung der einzelnen Schichten kann beispielsweise mechanisch, oder durch eine gezielte Vorbehandlung, beispielsweise durch Einweichen der Probe für 3 min in 60°C warmer, 30% Essigsäure erfolgen.
    • – Pipettentest: Hierbei werden mindestens 10 Tropfen von je 5 μl destillierten Wassers auf die zu prüfende Oberfläche aufgetragen und die Tropfengröße bestimmt.
  • II. Dämpfungsfaktordifferenz mittels linear-viskoelastischer Messungen
  • Nachfolgend wird die Bestimmung der Dämpfungsfaktordifferenz beschrieben. Hierzu erfolgen Angaben zu Geräten, Probenaufbereitung, Durchführung und Auswertung.
  • – Prüfgerät:
  • Die scherrheologischen Untersuchungen wurden an einem Rotationsrheometer Physica MCR 501 (Anton Paar, Graz) durchgeführt. Die Messungen erfolgen mit einer Platte-Platte-Geometrie (Plattendurchmesser 25 mm, Spalt 0,8 mm; Typ PP25/P2(19111)).
  • – Herstellung der Probenkörper:
  • Im Doppelschneckenextruder (Thermo Scientific Haake Rheomex OS PTW 16/25 OS Durchmesser D: 16 mm; L/D:25) wird jeweils ein Kilogramm der vorher sorgfältig durchmischten Materialien extrudiert. Dabei wird folgendes Temperaturprofil verwendet: T1 = 160–170°C; T2–6 = 170–180°C Die Drehzahl der Schnecken wird auf 120 Umdrehungen pro Minuten eingestellt. Nach der Compoundierung im Extruder wird der Schmelzestrang von einem Förderband aufgenommen und von einer Granuliereinheit zerkleinert. Anschließend wird mit einer beheizten Kolbenspritzgusseinheit (Thermo Scientific Haake MiniJet II) aus alle Materialien Prüfkörper in Form einer Disc gespritzt. Dafür wird der Kolben auf 170°C und die Kavität auf 50°C beheizt. Das Material wird mit einem Druck von 150 bar in die Kavität gespritzt und nach 10 Sekunden mit 200 bar für 10 Sekunden nachgedrückt. Die hergestellten Prüfkörper haben eine Abmessung von 1,2 mm in der Höhe und 2,5 cm Breite.
  • – Durchführung:
  • Mit Frequenzversuchen werden die komplexe Viskosität und die Module (Speicher- und Verlustmodul) als Funktion der Kreisfrequenz bestimmt. Die Probenkörper werden bei 170°C für 4 min im Rheometer konditioniert bevor die Messung startet. Die Frequenzversuche werden zwischen 125-0,06 rad/s (20-0,01 Hz) mit einer Deformationsamplitude von γ = 5% durchgeführt. Innerhalb dieses Bereichs werden 11 Messpunkte bei 170°C im linear-viskoelastischen Bereich festgehalten. Es wird eine Dreifachbestimmung für jede Probe durchgeführt.
  • – Berechnung der Dämpfungsfaktordifferenz:
  • Speichermodul G' und Verlustmodul G'':
    Figure DE102012014261A1_0002
    • Dämpfungsfaktor δ = arctan G'' / G' Dämpfungsfaktordifferenz (zwischen 0,01 und 0,1 Hz):
      Figure DE102012014261A1_0003
    • III. Bestimmung der Bruchdehnung von Kunststoffkörpern: EN ISO 527-Teil 1 bis 3
  • Ergänzend zu der vorstehenden EN ISO gilt:
  • – Prüfgerät:
    • TIRAtest TT27025 (TIRA GmbH; D-96528 Schalkau)
    • Prüfvorschrift: Zugversuch Kunststoffe EN ISO 527
  • – Probekörper:
  • Die Form der Probekörper für die Bestimmung der Bruchdehnung ist ein Streifen der 15 mm breit und nicht kürzer als 90 mm ist.
  • – Herstellung der Probekörper:
  • Das Laminat wird in der Kartonlage getrennt. Die abgetrennte Innenlage des Laminats wird für 15 min in ein 30% Essigsäurebad mit 60°C gelegt. Das Laminat ist vollkommen bedeckt. Unter fließendem Wasser erfolgt anschließend das Ablösen des Polyethleninnenfilms sowie des Polyethlenkaschierfilms. Beide sind sorgfältig zu trocknen. Der Aussenfilm wird für eine Minute in Ethylacetat gelegt. Das Ablösen erfolgt anschließend. Die beschriebenen Probenkörper werden so geschnitten oder ausgestanzt, dass die Kanten glatt und frei von Kerben sind; es ist empfehlenswert, die Kerbfreiheit mit kleiner Vergrößerung zu überprüfen. In jeder verlangten Prüfrichtung müssen mindestens fünf Probekörper geprüft werden. – Prüfparameter:
    Anfangslänge L = 40 mm (zwischen den Klemmen bestimmt)
    Breite b = 15 mm
    Prüfgeschwindigkeit V0 = 20 mm/min (Bis Erreichen der Vorkraft F0)
    V1 = 100 mm/min (Messung)
    Vorkraft F0 = 0,1 N
    Bruchdehnung zuletzt aufgezeichneter Dehnungswert, bevor ein Spannungsabfall auf weniger als oder gleich 10% des Festigkeitswerts erfolgt
    – Berechnung Dehnungsfaktor (%)
    Figure DE102012014261A1_0004
  • IV. Maximales Draw-Down-Verhältnis
  • Die größte Beschleunigung der Schmelzefahne zwischen Düsenaustritt und Substrat, bevor der Film abreißt; berechnet sich aus dem Verhältnis des Abstands der Düsenlippen (hier: 0,6 mm) und der Dicke des beschichteten Films. Je höher der Wert, desto schneller lässt sich ein Kunststoff stabil beschichten. Draw – Down – Verhältnis = a / b
    • Mit: a = Düsenspalt [mm]; b = Filmdicke auf Substrat [mm];
  • V. Neck-In
  • Einschnürung der Filmbreite zwischen Düsenaustritt und Substrat auf jeder Seite des Films; berechnet sich aus der Differenz zwischen der Düsenbreite und der Filmbreite auf dem Substrat. Je kleiner der Wert, desto einfacher lassen sich breite Kartonrollen beschichten und die Produktionsanlage lässt sich effektiver nutzen. Zur Bestimmung des Neck-In wird die Breite des Films auf dem Substrat gemessen und mit folgender Formel berechnet: Neck – In (mm) = a–b / 2
    • Mit: a = Düsenbreite [mm]; b = Filmbreite auf Substrat [mm]
  • Beispiele:
  • Die flächenförmigen Verbunde wurden hergestellt anhand des zuvor beschriebenen Beschichtungsverfahren gemäß der Verfahrensschritte S1–S3. Gemäß Schritt S1 wird ein LDPEa-Granulate (mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von –0,326, kommerziell erhältlich bei SABIC Europe BV) und ein LDPEt-Granulate (mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von –0,457, kommerziell erhältlich bei LyondellBasell Deutschland GmbH) zu jeweils 50 Gew.-% bereitgestellt. Die Granulate werden in einem Trommelmischer gemäß Schritt S2 bei Raumtemperatur gemischt und einem Schneckenextruder zugeführt. Anschließend wird für den flächenförmigen Verbund gemäß Beispiel 1 eine ggf. Löcher für Verschlüsse oder Trinkhalme aufweisende Trägerschicht vorgelegt auf die gemäß Schritt S3 das PE-Blend aus Schritt S2 aufgebracht wird. Dieses erfolgt in einer handelsüblichen Beschichtungsanlage, auf der auch die weiteren in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Schichten erzeugt wurden.
    Beispiel 1 Flächengewicht
    PE-Blend 20 g/m2 (3)
    Träger 210 g/cm2 (2) Liquide packaging Board der Firma Storah Enso AB
    PE-Blend 22 g/m2 (3)
    Haftvermittler 3 g/m2 100 Gew.-% (7)
    Barriere 6 μm (1)
    Haftvermittler 4 g/m2 100 Gew.-% (6)
    PE-Blend 22 g/m2 (3)
    mPE-Blend 10 g/m2 70 Gew.-% (4)/30 Gew.-% (5)
    Tabelle 1: Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Behälters
    • (1) Aluminium, EN AW 8079, Dicke = 6 μm von Hydro Aluminium Deutschland GmbH
    • (2) Karton: Stora Enso Natura T Duplex Doppelstrich, Scott-Bond 200 J/m2, Restfeuchte 7,5%
    • (3) LDPEa/LDPEt-Blend – wie vorstehend beschrieben hergestellt
    • (4) 19N von Ineos
    • (5) Affinity® PT 1451G1 von Dow Chemicals
    • (6) Escor 6000 HSC Exxonmobile
    • (7) Novex M21N430 von Ineos
  • In einem vorstehend beschriebenen flächenförmigen Verbund können auch PE-Blends aus den in Tabelle 2 angegebenen LDPEs eingesetzt werden, wobei LDPEa mit LDPEt gemischt werden. Die Mischungsverhältnisse sind der Tabelle 3, 4 und 5 zu entnehmen.
  • Es wurden für die PE-Blends folgende LDPEs eingesetzt
    Prozess Dämpfungsfaktordifferenz (0,01 bis 0,1 Hz)
    LDPEa 0A Autoklav-Reaktor –0,326
    LDPEa 0B Autoklav-Reaktor –0,359
    LDPEt 1 Rohr-Reaktor –0,447
    LDPEt 2 Rohr-Reaktor –0,510
    Tabelle 2: Verwendete PE-Blends
  • Die Ergebnisse aus dem Draw-Down-Tests sind in Tabelle 3 angegeben.
    LDPEt 1 oder 2 Gew.-% im Blend LDPEa Gew.-% im Blend Draw-Down-Verhältnis LDPEt 1 Draw-Down Verhältnis LDPEt 2
    100 0 363 388
    80 20 377 393
    65 35 299 283
    50 50 160 191
    0 100 101 101
    Tabelle 3: Draw-down Verhältnisse von verschiedenen PE-Blends
  • Eine Kombination von einem PE mit einem Δ-Dämpfungsfaktor > –0,4 und einem PE mit einem Δ-Dämpfungsfaktor < –0,4 bringt Vorteile bei der Herstellung von flächenförmigen Verbunden, wie sich auch aus 10 ergibt.
  • Aus 10 zeigt sich, dass bei einer Mischung mit 50 und mehr Gew.-% LDPEt ein deutlich höheres DDV erhalten wird. Dieses erlaubt eine höhere Beschichtungsgeschwindigkeit.
  • Die Ergebnisse aus dem Neck-In-Tests sind in Tabelle 4 angegeben.
    LDPEt 1 oder 2 Gew.-% im Blend LDPEa Gew.-% im Blend Neck-In in mm LDPEt 1 Neck-In in mm LDPEt 2
    100 0 33 45
    80 20 25 33
    65 35 23 28
    50 50 20 25
    0 100 15 15
    Tabelle 4: Neck-In Verhältnisse von verschiedenen PE-Blends
  • Überraschend wurde festgestellt, dass ein Blend aus LDPEa und LDPEt ein signifikant kleineres Neck-In-Verhalten zeigt, als der Mittelwert der beiden reinen LDPEs (insbesondere im Bereich vom Anteil LDPEt zwischen 50% und 90%, ganz speziell zwischen 60% und 80%).
  • In Tabelle 5 ist das Zusammenwirken des DDV und des Neck-In dargestellt. Bei einem Anteil von 50 bis 80 Gew.-% LDPEt wird ein PE-Blend mit besonders guten Verarbeitungseigenschaften erhalten.
    Anteil LDPEt 0 Gew.-% 50 Gew.-% 80 Gew.-% 100 Gew.-%
    Draw-Down-Verhältnis 0 ++ ++ +++
    Neck-In ++ + + –
    Verarbeitungseigenschaften 0 + + 0
    Tabelle 5: Auswirkungen der Draw-down Verhältnisse und des Neck-In auf den Extrusionsprozess.
  • Eine Kombination von einem LDPEa mit einer Dämpfungsfaktordifferenz > –0,4 und einem LDPEt 1 mit einer Dämpfungsfaktordifferenz < –0,4 bringt neben den verbesserten Verarbeitungseigenschaften zusätzlich Vorteile für den Verpackungsbehälter selbst. Diese ergeben sich aus Tabelle 6, wo die nach der vorstehenden Testmethode bestimmte Bruchdehnung verschiedener PE-Blends dargestellt ist.
    LDPEt Gew.-% im Blend LDPEa Gew.-% im Blend Beschichtungsgewicht g/m2 Bruchdehnung in % MD Bruchdehnung in % CD Dehnungsfaktor in %
    0 100 30 252 478 347
    50 50 30 466 530 497
    100 0 30 580 341 445
    Tabelle 6: Dehnungseigenschaften von PE-Blends mit unterschiedlichem Anteil an PE1 und PE2.
  • Bei einem Anteil von 50 bis 80 Gew.-% LDPEt in dem PE-Blend zeigt sich eine deutlich verbesserter Dehnungsfaktor. Damit lassen sich derartige PE-Blends aufweisende flächenförmige Verbunde deutlich besser und bei niedrigeren Temperaturen falten. Zudem zeigen die so hergestellten Verpackungsbehälter eine verbesserte Dichtigkeit. Dieses gilt insbesondere an den Bereichen des Behälters mit einem in 4a, 4b und 5a, 5b näher beschriebenen Winkel μ von 100° gefaltet werden.
  • Figuren:
  • Die vorliegende Erfindung wird nun durch diese nicht einschränkende, beispielhafte Zeichnungen näher erläutert, wobei Figur
  • 1 eine schematische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Behälters,
  • 2 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 eine schematische Ansicht eines Bereichs eines durch das erfindungsgemäße Verfahren herzustellenden Behälters,
  • 4a eine schematische Darstellung eines Faltens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 4b eine schematische Darstellung einer Faltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 5a eine schematische Darstellung entlang eines Schnittes A-A im ungefalteten Zustand,
  • 5b eine schematische Darstellung entlang eines Schnittes A-A im gefalteten Zustand,
  • 6 eine schematische Darstellung eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren flächenförmigen Verbunds,
  • 7a Extrusionsverfahren (Aufsicht)
  • 7b Extrusionsverfahren (seitlich)
  • 8 Diagramm zu Draw-Down Verhalten von LDPEa und LDPEt Blends
  • 9 Diagramm zu Neck-In Verhalten von LDPEa und LDPEt Blends
    zeigt.
  • 1 zeigt einen, einen Innenraum 1 umschießenden, Behälter 2 aus einem flächenförmigen Verbund 3. Der Behälter 2 ist mit der Behälteroberseite 12 nach oben weisend dargstellt. Der Behälter 2 besteht aus dem flächenförmigen Verbund 3 der mindestens die Trägerschicht 4 umfasst. Weiterhin kann der Behälter 2 ein Loch in Form einer Öffnung oder Perforation 36 umfassen.
  • 2 zeigt einen schematischen Ablauf von Vorrichtungen und Herstellungsschritten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. So wird in einem ersten Schritt S1, dem Bereitstellungsschritt 20 ein ersten LDPEa, mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4, und ein weiteres LDPEt, mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4, bereitgestellt. Das Bereitstellen erfolgt in diesem Fall jeweils in Form eines trockenen Granulats der beiden LDPEs. In einer auf den Bereitstellungsschritt 20 mittelbar oder unmittelbar folgenden Mischungsschrittes 21 wird das LDPEa und das LDPEt in einem Verhältnis 1:1 in einem Trommelmischer gemischt. Anschließend wird in einem Aufbringungsschritt 21 der thermoplastisch Kunststoff in Form des PE-Blend als erste PE-Blendschicht 13 oder weitere PE-Blendschicht 35 auf einen Verbundvorläufer 45 aufgebracht. Der Verbundvorläufer 45 besteht in diesem Beispiel mindestens aus der Trägerschicht 4. An diesen Aufbringungsschritt 22 können sich nacheinander oder zeitgleich weitere Schritte anschließen. Dies kann beispielsweise das Aufbringen einer weiteren PE-Blendschicht sein sowie das Aufbringen der Barriereschicht 5, beispielsweise in Form einer Aluminiumschicht. Daran kann sich wiederum eine Behälterherstellung anschließen, in der insbesondere das Falten und Verbinden erfolgt. Hier kann auch das Befüllen mit einem Nahrungsmittel erfolgen.
  • In 3 ist ein während des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehender Behälter 2 gezeigt, der – der besseren Ansicht halber – mit einem für einen Boden 12 vorgesehenen Behälterbereich 23 nach oben dargestellt ist. Der für den Boden 12 vorgesehene Behälterbereich 23 weist eine Vielzahl von Rillungen 14 auf
  • 4a zeigt den Querschnitt durch einen flächenförmigen Verbund 3 mit einer Rillung 14, gebildet durch eine Ausnehmung 24 und eine Wölbung 25. Eine Kante 17 eines Faltwerkzeugs 18 ist oberhalb der Ausnehmung 24 vorgesehen, um in die Ausnehmung 24 einzugreifen, damit das Falten, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 10 bis 50°C, um die Kante 17 entlang der Rillung 14 vorgenommen werden kann, um eine in 4b als Querschnitt dargestellte Faltung 8 zu erhalten. Diese Faltung 8 weist zwei Faltflächen 9 und 10 auf, die einen Winkel μ einschließen und als großflächiger Teil 15 und kleinflächiger Teil 16 vorliegen. In einem Teilbereich 11 des kleinflächigen Teils 16 ist mindestens eine thermoplastische Kunststoffschicht in Form der PE-Blendschichten 6, 7 oder 13 aufgeschmolzen. Durch Zusammenpressen der Faltflächen 9, 10 unter Verkleinern des Winkels μ gegen 0 werden die beiden Faltflächen 9, 10 durch Siegeln miteinander verbunden.
  • In 5a ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in 3 vor dem Falten aus einem flächenförmigen Verbund 3 mit Rillungen 14 dargestellt. Durch in die auf den Stirnseiten mittig gelegenen Rillungen 14 eingreifende Kanten 17 von Faltwerkzeugen 18 werden die Rillungen 14 in Richtung der beiden Pfeile bewegt, wodurch die in 5b dargestellten Faltungen 8, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 10 bis 50°C, mit den Winkeln μ entstehen. Der hier dargestellte Schnitt durch den äußersten zu faltenden Teil des für den Boden 12 des Behälters 2 vorgesehenen Behälterbereichs weist zum Innenraum 1 hin ein Teilbereich 11 auf, in dem mindestens eine thermoplastische Kunststoffschicht 6, 7 oder 13 aufgeschmolzen ist. Durch Zusammenpressen der Längsseiten 26 unter Verkleinern der sechs Winkel μ gegen 0° werden die beiden dem Innenraum 1 zugewandten Innenflächen 27 der Längsseiten 26 durch Siegeln miteinander verbunden, um so den Boden 12 zu schaffen.
  • 6 zeigt einen flächenförmigen Verbund 3, wobei die Oberseite in dem daraus hergestellten Behälter 2 außen und die Unterseite innen liegt. Von außen nach innen ergibt sich folgender Aufbau: erste PE-Blendschicht 13 (LDPEa-Granulate (mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von –0,326, kommerziell erhältlich bei SABIC Europe BV) und ein LDPEt-Granulate (mit einer Dämpfungsfaktordifferenz von –0,457, kommerziell erhältlich bei LyondellBasell Deutschland GmbH)) mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 8 bis 60 g/m2, gefolgt von einer Trägerschicht 4 aus dem Tabelle 1 stehenden Karton mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 120 bis 400 g/m2, gefolgt von einer weiteren PE-Blendschicht 35, die genauso aufgebaut ist wie die PE-Blendschicht 13, meist mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m2, gefolgt von einer Schicht aus Haftvermittler wie in Tabelle 1 mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 30 g/m2, gefolgt von einer Barriereschicht 5 beispielsweise einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von 6 μm wie in Tabelle 1, gegebenenfalls gefolgt von einer Haftvermittlerschicht, wie in Tabelle 1, 6, gegebenenfalls gefolgt von einer dritten PE-Schicht 7 mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 60 g/m2. Abschließend kann sich noch eine weitere PE-Schicht befinden, die aus einem mPE-Blend 30/70 besteht (vgl. Tabelle 1) Der hier gezeigte flächenförmige Verbund 3 kann bevorzugt nach dem in 2 beschrieben Verfahren mit zeitgleicher Extrusion, genannt Co-Extrusion der Schichten 35 und 19 erfolgen. Auch die anderen Schichten 5, 6, 7 oder 46 können teilweise oder alle nacheinander extrudiert werden oder zeitgleich in einem Co-Extrusionsverfahren aufgebracht werden. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Figur ist die Schicht 7 als PE-Blendschicht wie die PE-Blendschichten 13 und 35 zusammengesetzt.
  • 7 zeigt das erfindungsgemäß bevorzugte Beschichtungsverfahren schematisch 7a. in der Frontalansicht und 7b. in der Seitenansicht. Aus einem Extruderdüsenschlitz 38 einer Extruderdüse 37 tritt der Beschichtungsfilm in aufgeschmolzenem Zustand 39 aus und wird über die Kühl- und Anpresswalzen 41 auf die Trägerschicht 4 aufgebracht. Der Beschichtungsfilm bildet die Fläche F die aus dem Polymeren P1 42 besteht, wobei sich hieran ein Neck-In Bereich 43 anschließt, der die Randbereiche der Fläche F bilden. Der Neck-In Bereich 43 der Fläche F kann von Schneidewerkzeugen 44, bevorzugt Schermessern von der Fläche F abgetrennt werden. Der aufgeschmolzene Beschichtungsfilm 39 tritt mit der Geschwindigkeit Vaus aus der Extruderdüse 37 aus und wird durch die Kühl- und Anpresswalzen auf die Geschwindigkeit Vvor beschleunigt und somit monoaxial gestreckt.
  • 8 stellt in einem Diagramm das Verhalten Draw-down Verhältnisses verschiedener Mischungen aus LDPEa und LDPEt dar. Hierbei kamen, wie bereits oben beschrieben zwei verschiedene LDPEt zum Einsatz, die mit einem LDPEa in 5 verschiedenen Mischungsverhältnissen gemischt wurden. So sind die Mischungsverhältnisse aus der x-Achse 50 aufgetragen und die Werte für den Draw-down Verhältnis auf der y-Achse 52- Die Quadrate 54 stellen die Werte für das erste LDPEt 54 dar, das eine Dämpfungsfaktordifferenz von –0,447 aufweist. Die Rauten 56 stehen für die Werte des zweiten LDPEt 56. In beiden Fällen wurde in dem untersuchten PE-Blend ein LDPEa verwendet, das eine Dämpfungsfaktordifferenz von –0,326 aufweist. Diese Werte sind auch der Tabelle 1 aus den Beispielen zu entnehmen.
  • In der 9 wird das unterschiedliche Neck-In Verhalten verschiedener Mischungen von LDPEa und LDPEt. Die Mischungen die hierzu verwendet wurden, waren die gleichen, wie die in den Versuchen für 10 verwendeten. Auch hier ist deutliche zu erkennen, dass die Werte für das erste LDPEt (PE1) 54, und das zweite LDPEt (PE2) 56, für die Mischungen mit jeweils 40 bis 80 Gew.-% nicht auf einer Geraden zwischen den 0 und 100 Gew.-% des LDPEt liegen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Innenraum
    2
    Behälter
    3
    Flächenförmiger Verbund
    4
    Trägerschicht
    5
    Barriereschicht
    6
    EAA-Schicht
    7
    Dritte PE-Blendschicht
    8
    Faltung
    9
    Faltfläche
    10
    Weitere Faltfläche
    11
    Teilbereich
    12
    Behälteroberseite
    13
    Erste PE-Blendschicht
    14
    Rillung
    15
    Großflächiger Teil
    16
    Kleinflächiger Teil
    17
    Kante
    18
    Faltwerkzeug
    19
    Haftvermittler/Ineosschicht
    20
    Bereitstellungsschritt S1
    21
    Mischungsschritt S2
    22
    Aufbringungsschritt S3
    23
    Behälterbereich
    24
    Ausnehmung
    25
    Wölbung
    26
    Längsseiten
    27
    Innenfläche
    35
    Weitere PE-Blendschicht
    36
    Öffnung/Perforation
    37
    Extruderdüse
    38
    Extruderdüsenschlitz
    39
    Beschichtungsfilm (aufgeschmolzen)
    40
    Beschichtungsfilm (thermofixiert)
    41
    Kühlwalze, Anpresswalze
    42
    Polymer P1
    43
    Neck-In Bereich
    44
    Schneidevorrichtung
    45
    Verbundvorläufer
    46
    mPE-Blendschicht
    50
    x-Achse
    52
    y-Achse
    54
    Werte des ersten LDPEt (PE1)
    56
    Werte des zweiten LDPEt (PE2)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 90/09926 [0004]
    • EP 1020480 [0005]
    • EP 1777238 [0005]
    • WO 90/09926 A2 [0119]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN AW 1200 [0060]
    • EN AW 8079 [0060]
    • EN AW 8111 [0060]
    • ISO 1133 [0126]
    • ISO 1183-1 [0126]
    • ISO 11357-1, -5 [0126]
    • ISO 16014-3/-5 [0126]
    • ISO 307 [0126]
    • ISO 14663-2 [0126]
    • ISO 287:2009 [0126]
    • EN ISO 527-Teil 1 bis 3 [0130]
    • EN ISO 527 [0131]
    • EN AW 8079 [0136]

Claims (22)

  1. Ein flächenförmiger Verbund (3) beinhaltend als eine Schichtfolge: i. eine Trägerschicht (4); ii. eine Barriereschicht (5); wobei die Schichtfolge eine erste PE-Blendschicht (13) beinhaltet; wobei die erste PE-Blendschicht (13) in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhalten; und wobei die erste PE-Blendschicht (13) eine Dämpfungsfaktordifferenz in einem Bereich von –0,3 bis –0,6 hat.
  2. Der flächenförmige Verbund (3) nach Anspruch 1, wobei die Schichtfolge eine weitere PE-Blendschicht (35) beinhaltet; wobei die weitere PE-Blendschicht (35) in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhalten; und wobei die weitere PE-Blendschicht (35) eine Dämpfungsfaktordifferenz in einem Bereich von –0,3 bis –0,6 hat.
  3. Der flächenförmige Verbund (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das weitere LDPEt aus der Umsetzung in einem Rohrreaktor erhältlich ist.
  4. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Trägerschicht (4) und der Barriereschicht (5) eine zusätzliche PE-Blendschicht (7) vorgesehen ist; wobei die zusätzliche PE-Blendschicht (7) in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, ein erstes LDPEa; und ein weiteres LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Blend, beinhaltet.
  5. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste LDPEa eine Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4; und wobei das weitere LDPEt eine Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4 hat.
  6. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (4) einen Karton beinhaltet.
  7. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das erste LDPEa oder das weitere LDPEt eine Massendichte in einem Bereich von 0,915 g/cm3 bis 0,940 g/cm3 hat.
  8. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Barriereschicht (5) ausgewählt ist aus a. einer Kunststoffbarriereschicht, b. einer Metallschicht, c. einer Metalloxidschicht oder d. einer Kombination von mindestens zwei aus a. bis c..
  9. Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (4) mindestens ein Loch (36) aufweist, das mindestens mit der Barriereschicht (5) und mindestens mit der ersten PE-Blendschicht (13), der weiteren PE-Blendschicht (35) oder der zusätzlichen PE-Blendschicht (7) oder einer Kombination aus mindestens zwei davon als eine Lochdeckschicht überdeckt ist.
  10. Ein Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Verbundes (3) wobei der flächenförmige Verbund (3) eine Trägerschicht (4) und eine Barriereschicht (5) beinhaltet; beinhaltend die Schritte: S1. Bereitstellen eines ersten LDPEa und eines weiteren LDPEt; wobei das erste LDPEa eine Dämpfungsfaktordifferenz von größer –0,4; und wobei das weitere LDPEt eine Dämpfungsfaktordifferenz von kleiner –0,4 hat; S2. Mischen des ersten LDPEa und des weiteren LDPEt zu einem PE-Blend, wobei das PE-Blend in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das PE-Blend, das erste LDPEa; und das weitere LDPEt zu mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das PE-Blend, beinhaltet; S3. Aufbringen des PE-Blends auf einen Verbundvorläufer (45), wobei der Verbundvorläufer (45) eine Trägerschicht (4) beinhaltet.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Mischen in der Schmelze erfolgt.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Aufbringen durch einen Schlitz (38) erfolgt.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich der Schlitz (38) und der Verbundvorläufer (35) relativ zu einander bewegen.
  14. Ein flächenförmiger Verbund (3), erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
  15. Ein einen Innenraum (1) umgebender Behälter (2) beinhaltend mindestens einen flächenförmigen Verbund (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 14.
  16. Ein Verfahren zur Herstellung eines einen Innenraum (1) umgebenden Behälters (2), beinhaltend die Schritte a. Bereitstellen eines flächenförmigen Verbunds (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 14; b. Falten des flächenförmigen Verbunds (3) zum Ausbilden einer Faltung (8) mit mindestens zwei aneinander grenzenden Faltflächen (9, 10), wobei die weitere PE-Schicht (13) dem Innenraum (1) des Behälters (2) zugewandt ist; c. Verbinden jeweils mindestens eines Teilbereichs (11) der mindestens zwei Faltflächen (9, 10) zum Ausbilden eines Behälterbereiches (12); d. Schließen des gefalteten, flächenförmigen Verbunds (3) mit einem Verschließwerkzeug.
  17. Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Falten in einem Temperaturbereich von 10 bis 50°C erfolgt.
  18. Das Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Verbinden gemäß Schritt c. durch Bestrahlen, Kontakt mit einem heißen Feststoff, durch mechanische Schwingung oder Heißgas oder einer Kombination aus mindestens zwei davon erfolgt.
  19. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Behälter (2) vor Schritt b. oder nach Schritt c. mit einem Nahrungsmittel befüllt wird.
  20. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der flächenförmige Verbund (3) mindestens eine Rillung (14) aufweist und die Faltung (8) entlang der Rillung (14) erfolgt.
  21. Ein Behälter (2) erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20.
  22. Eine Verwendung eines Verbunds nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 14, oder eines Behälters nach Anspruch 15 oder 21 zum Lager von Lebensmitteln.
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