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Die vorliegende Erfindung betrifft einen aluminiumfolienfreien mehrlagigen flexiblen Folienverbund mit einer überwiegend Cycloolefin-Copolymer enthaltenden Lage und seine Verwendung zur Herstellung eines kalt tiefgezogenen flexiblen Folienverbundbauteils.
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Folienverbünde mit überwiegend COC-haltigen Lagen sind im Stand der Technik bereits bekannt. So offenbaren die
WO 2015/123211 A1 und die
WO 2017/114922 A1 jeweils einen Folienverbund mit einer überwiegend COC-haltigen Lage zur Herstellung einer gegenüber pharmazeutischen Produkten, wie beispielsweise transdermalen Pflastern, und ihren Wirkstoffen, wie etwa Nikotin, Fentanyl, Lidocain u. dgl., beständigen Verpackung. In den aus diesen Druckschriften bekannten Folienverbünden bildet die mehr als 90 Gew.-% an Cycloolefin-Copolymer (COC) enthaltende Lage eine sowohl zur Siegelung mit kompatiblen Lagen als auch zum Kontakt mit dem pharmazeutischen Produkt oder seinem Wirkstoff ausgebildete Außenlage des jeweiligen Folienverbunds. Die bekannte aus diesen Folienverbünden gebildete Verpackung ist ein flacher Beutel, etwa ein an drei oder vier Rändern gesiegelter Beutel, z. B. ein sogenannter „3-“ oder „4-side-seal pouch“, wie er für die zu verpackenden flachen transdermalen Pflaster besonders geeignet ist.
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Vorliegend ist im Gegensatz zu dem zitierten Stand der Technik an eine andere Anwendung eines Folienverbunds mit einer überwiegend COC-haltigen Lage gedacht.
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Im Zuge jüngster gesellschaftlicher Entwicklungen spielt die Nachhaltigkeit eines Produkts und seiner Bestandteile für die Akzeptanz im wirtschaftlichen Umschlag eine immer größere Rolle.
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Ein Produkt bzw. ein Produktbestandteil, welcher hinsichtlich der nachfrageseitig geforderten Nachhaltigkeit zunehmend problematisch erscheinen könnte, sind Aluminiumfolien, deren Herstellung einen hohen Einsatz an Ressourcen, wie etwa an Rohstoffen und Energie, erfordert.
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Im Bereich flexibler Verpackungen sorgen Aluminiumfolien in einem Folienverbund für eine Kalt-Tiefziehbarkeit des Folienverbunds. Die Aluminiumfolie im Folienverbund verleiht diesem sehr gute Umformeigenschaften, wie beispielsweise keinen sogenannten „deadfold“, also keine nennenswerte Rückstellungstendenz in die ursprüngliche Gestalt, sodass der Folienverbund in der durch kaltes Tiefziehen verliehenen Form verharrt. Das hier besprochene kalte Tiefziehen ist in der Fachwelt auch als „coldforming“ bezeichnet. Darunter soll im Sinne der vorliegenden Anmeldung das Tiefziehen eines Folienverbunds bei der jeweils herrschenden Raumtemperatur und Raumatmosphäre ohne vorherigen Schritt eines Erwärmens des Folienverbunds über die vorherrschende Raumtemperatur verstanden werden.
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Raumtemperaturen können an unterschiedlichen Orten unterschiedliche Werte aufweisen. Um Missverständnisse zu vermeiden, sei ein Tiefziehen bei Raum- und Werkstück-Temperaturen von unter 50 °C als kaltes Tiefziehen im Sinne der vorliegenden Anmeldung verstanden.
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Der Wechsel von einem Folienverbund zu einem anderen, um die Nachhaltigkeit eines Folienverbunds und des daraus gebildeten Verpackungsprodukt zu erhöhen, bedeutet mitunter auch einen Wechsel der den Folienverbund bearbeitenden Maschinen oder/und Werkzeuge. Dies erfordert für das den Folienverbund verarbeitende Unternehmen erhebliche Investitionen in neue Maschinen oder/und Werkzeuge.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachhaltigkeit eines kalt tiefziehbaren Folienverbunds zu verbessern, ohne die Eignung des Folienverbunds zum kalten Tiefziehen bzw. zum „Coldforming“ unter Berücksichtigung des Rückstellverhaltens nach einem Tiefziehschritt zu verschlechtern und ohne Investitionen in neue Bearbeitungsmaschinen zu erfordern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen aluminiumfolienfreien mehrlagigen flexiblen Folienverbund mit einer überwiegend COC-haltigen Lage sowie seiner Verwendung zur Herstellung eines kalt tiefgezogenen flexiblen Folienverbundbauteils. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein kalt tiefgezogenes flexibles aluminiumfolienfreies Folienverbundbauteil aus einem solchen Folienverbund.
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Völlig überraschend hat sich nämlich technisch herausgestellt, dass ein mehrlagiger Folienverbund mit einer überwiegend COC-haltigen Lage ein Rückstellverhalten beim kalten Tiefziehen zeigt, welches einem etwa vergleichbaren Folienverbund mit darin enthaltener Aluminiumfolie gleicht. Der Folienverbund mit der überwiegend COC-haltigen Lage zeigt kein oder nur ein vernachlässigbares Rückstellverhalten und verharrt in der durch kaltes Tiefziehen verliehenen Form.
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Aufgrund dieses Umformverhaltens ohne jeglichen vorherigen Erwärmungsschritt kann der Folienverbund besonders vorteilhaft auf bereits bestehenden Bearbeitungsanlagen umgeformt werden, die zum kalten Tiefziehen von aluminiumfolienhaltigen Folienverbünden ausgebildet und hergerichtet sind. Ein Hersteller von kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteilen kann somit ohne Investitionsaufwand in Maschinen und Werkzeuge anstelle eines aluminiumfolienhaltigen Folienverbunds den aluminiumfolienfreien Folienverbund mit überwiegend COC-haltiger Lage zu den gleichen Folienverbundbauteilen verarbeiten wie zuvor den aluminiumfolienhaltigen Folienverbund. Aufgrund der Freiheit des Folienverbunds von Aluminiumfolien ist dessen Nachhaltigkeit im Vergleich zu aluminiumfolienhaltigen Folienverbünden verbessert.
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Mit der Bezeichnung „überwiegend COC-haltig“ ist in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt, dass die betreffende Lage, bezogen auf ihr Lagengewicht, mehr als 50 Gew.-% COC umfasst.
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Mit dem Begriff „Folienverbund“ ist jede Art eines Zusammenhangs von flächigen, miteinander verbundenen Lagen bezeichnet, unabhängig davon, ob einige oder alle Lagen durch Coextrusion miteinander verbunden sind oder ob einige oder alle Lagen durch Kaschierung unter Zwischenanordnung eines Haftvermittlers bzw. Kaschierklebers miteinander verbunden sind.
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Die hervorragenden Deadfold-Eigenschaften, also das vollständige oder nahezu vollständige Verharren des kalt tiefgezogenen Folienverbunds in seiner umgeformten Gestalt ist dann besonders ausgeprägt, wenn die überwiegend COC-haltige Lage, bezogen auf ihr Lagengewicht, einen COC-Anteil von wenigstens 85 Gew.-% aufweist. Die Verwendung einer derartigen überwiegend COC-haltigen Lage im Folienverbund ist daher bevorzugt.
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Der Folienverbund weist zusätzlich zur überwiegend COC-haltigen Lage weitere Lagen auf. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, ist nur genau eine überwiegend COC-haltige Lage in dem Folienverbund vorgesehen.
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Der Folienverbund ist ein Stapel von Lagen, welche längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Grundsätzlich kann die überwiegend COC-haltige Lage in der Stapelrichtung an einer beliebigen Stelle im Folienverbund angeordnet sein. Jedoch ist eine überwiegend COC-haltige Lage beim kalten Tiefziehen für die Ausbildung eines sogenannten Weißbruchs bekannt, in der Fachwelt auch als „crazing“ bezeichnet. Dies bedeutet, dass die ursprünglich transparente überwiegend COC-haltige Lage beim kalten Tiefziehen stark eingetrübt und von einem transparenten Erscheinungsbild zu einem milchig-trüben Erscheinungsbild wechselt.
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Überraschend wurde herausgefunden, dass dann, wenn die überwiegend COC-haltige Lage im Folienverbund keine außen liegende Lage ist, das beim kalten Tiefziehen auftretende Ausmaß an Weißbruch stark minimiert werden kann. Der Folienverbund kann dann kalt umgeformt werden und bleibt dennoch transparent. Eine geringfügige Eintrübung ist beim Kaltumformen eines Folienverbunds mit nicht außen liegender überwiegend COC-haltige Lage hinnehmbar. Das Produkt bleibt jedoch auch durch den kalt tiefgezogenen Folienverbund ohne weiteres erkennbar. Es ist daher bevorzugt, dass der mehrlagige Folienverbund wenigstens drei Lagenanordnungen in einer Stapelrichtung aufeinander folgend aufweist, wobei die überwiegend COC-haltige Lage als eine dieser Lagenanordnungen in der Stapelrichtung zwischen zwei Folienverbundlagenanordnungen angeordnet ist, welche nicht überwiegend COC-haltig sind, also jeweils, bezogen auf ihr Lagengewicht, weniger als 50 Gew.-% COC aufweisen. Bevorzugt weisen die beiden Folienverbundlagenanordnungen, welche zwischen sich die überwiegend COC-haltige Lage halten, weniger als 20 Gew.-% COC auf. Besonders bevorzugt sind Sie frei von COC. Je weniger COC in den beiden Folienverbundlagenanordnungen enthalten ist, desto weniger Weißbruch ist an diesen Folienverbundlagenanordnungen beim kalten Tiefziehen zu befürchten bzw. zu beobachten. Da zur Erzielung der hier beschriebenen vorteilhaften Umformeigenschaften eine einzige überwiegend COC-haltige Lage ausreicht, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die überwiegend COC-haltige Lage die einzige COC-haltige Lage des Folienverbunds sein.
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Der mehrlagige Folienverbund kann als eine der Folienverbundlagenanordnungen eine nicht überwiegend COC-haltige ein- oder mehrschichtige Polyolefinlage aufweisen, welche eine nach außen zu einer ersten Seite freiliegende Oberfläche aufweist. Diese ein- oder mehrschichtige Polyolefinlage ist dabei bevorzugt die einzige Lage dieser Folienverbundlagenanordnung. Sie kann als Polyolefinlage aufgrund ihrer erhöhten Kompatibilität zum Werkstoff COC mit der überwiegend COC-haltigen Lage coextrudiert werden, sodass sich zwischen der Polyolefinlage und der überwiegend COC-haltigen Lage bevorzugt kein Haftvermittler befindet.
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Die Polyolefinlage, die bevorzugt frei von COC ist, kann eine Monolage sein, dann ist sie wie oben beschrieben einschichtig. Sie kann erforderlichenfalls auch mehrschichtig gebildet sein, beispielsweise durch Coextrusion einer Mehrzahl von Schichten des gleichen Polyolefins.
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Eine besonders gute Verbindbarkeit der überwiegend COC-haltigen Lage mit der ein- oder mehrschichtigen Polyolefinlage ist dann gegeben, wenn diese eine Polyethylenlage ist. Besonders bevorzugt ist das Polyethylen wegen seiner bei Coextrusion guten Verbindbarkeit mit der überwiegend COC-haltigen Lage LLDPE. Ist die Polyethylenlage mehrschichtig ausgebildet, ist bevorzugt wenigstens die der überwiegend COC-haltigen Lage nächstgelegene Schicht der Polyethylenlage aus LLDPE gebildet.
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Zur besseren Unterscheidung ist in der vorliegenden Anmeldung dann von „Lagen“ eines Folienverbunds die Rede, wenn diese als Lagen gesondert hergestellt und nachträglich miteinander verbunden werden, oder wenn diese - soweit technisch möglich - zwar coextrudiert werden, aber aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Von „Schichten“ ist dagegen dann die Rede, wenn eine Lage aus einem einheitlichen Polymer, wie beispielsweise Polyethylen, mehrschichtig ausgebildet ist. Polyethylene unterschiedlicher Dichten, wie beispielsweise LLDPE, LDPE, MDPE und HDPE sind dabei das gleiche Polymer im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
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Wenngleich die Verwendung einer zwischenangeordneten Haftvermittlerlage nicht ausgeschlossen sein soll, steht aufgrund der erhöhten Kompatibilität mit COC die ein- oder mehrschichtige Polyolefinlage bevorzugt unmittelbar in Kontakt mit der überwiegend COC-haltigen Lage. Sie ist ebenso bevorzugt durch Coextrusion mit dieser verbunden.
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Üblicherweise wird COC durch Anwendung eines Metallocen-Katalysators erzeugt. Eine besonders hohe Verbindungskraft zwischen der überwiegend COC-haltigen Lage und der sie unmittelbar kontaktierenden Polyolefinlage kann dadurch erhalten werden, dass die ein- oder mehrschichtige Polyolefinlage und die überwiegend COC-haltige Lage jeweils wenigstens ein lineares Metallocen-Material (C6 oder C8) aufweisen. Im Falle einer mehrschichtigen Polyolefinlage umfasst wenigstens die unmittelbar mit der überwiegend COC-haltigen Lage in Kontakt stehende Polyolefinschicht wenigstens ein lineares Metallocen-Material (C6 oder C8), um eine möglichst dauerhafte Verbindung zwischen der Polyolefinlage und der überwiegend COC-haltigen Lage zu erzielen.
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Die Polyolefinlage kann dadurch, dass ihre der Kontaktseite mit der überwiegend COC-haltigen Lage entgegengesetzte Seite nach außen freilegt, als Siegellage des Folienverbunds verwendet werden.
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Der mehrlagige Folienverbund kann als eine weitere der oben genannten Folienverbundlagenanordnungen eine nicht überwiegend COC-haltige Substratlagenanordnung aufweisen, welche eine nach außen zu einer der ersten entgegengesetzten zweiten Seite freiliegende Oberfläche aufweist. Die Substratlagenanordnung, die bevorzugt frei von COC ist, kann eine Monolage sein. Sie kann alternativ auch aus mehreren miteinander verbundenen Lagen bestehen.
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Die Substratlagenanordnung kann zur Aufbringung einer Bedruckung ausgebildet sein, etwa um Produktinformationen auf dem Folienverbund aufzubringen. Außerdem kann die Substratlagenanordnung Barrierefunktionen übernehmen, um einen Durchtritt von Gasen oder/und Wasser durch den Folienverbund hindurch über eine möglichst lange Zeit zu verhindern oder wenigstens zu begrenzen.
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Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Substratlagenanordnung eine oder mehrere Lagen aufweist, deren jeweiliges Lagenmaterial ausgewählt ist aus PET oder/und OPA oder/und Polyolefin. So kann beispielsweise durch eine PET-Lage eine Barriere gebildet werden, die den Durchtritt von Gas oder/und Wasser durch den Folienverbund erheblich einschränkt. Außerdem ist PET einfach und zuverlässig zu bedrucken. Zur Bereitstellung einer noch verbesserten Barrierewirkung kann diese zusätzliche Folie, vorzugsweise PET-Folie, eine organische Beschichtung oder Metalloxid-Beschichtung aufweisen. Zur Erhöhung einer Barrierewirkung kann die Substratlagenanordnung eine Lage aus EVOH oder/und PVOH aufweisen. Die Substratlagenanordnung kann zur Verbindung von Lagen aus inkompatiblen Kunststoffen eine Kaschierkleberlage mit erhöhter Barrierewirkung aufweisen. Eine solche Barrierelage oder ein Barrierelagenverbund kann eine Dicke im Bereich von 10 µm bis 25 µm aufweisen. Die wenigstens eine Barrierelage weist bevorzugt weniger als 50 Gew.-% COC auf, ist besonders bevorzugt frei von COC.
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Eine besonders gute Verbindbarkeit der überwiegend COC-haltigen Lage mit der Substratlagenanordnung kann - entsprechend der obigen Schilderung der Polyolefinlage - dadurch erhalten werden, dass die Substratlagenanordnung wenigstens in einem der überwiegend COC-haltigen Lage nächstgelegenen Dickenbereich Polyethylen umfasst, vorzugsweise LLDPE. Dies schließt die vollständige Ausbildung der Substratlagenanordnung aus Polyethylen, insbesondere LLDPE, ein.
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Ein bevorzugt durch Coextrusion hergestellter Folienverbund aus zwei Polyolefinlagen, bevorzugt aus dem oben genannten linearen Metallocen-Material, wobei ebenfalls bevorzugt Polyethylen als Polyethylen verwendet wird, mit zwischen diesen Lagen angeordneter überwiegend COC-haltiger Lage, kann entweder selbst zur Herstellung einer kalt tiefgezogenen flexiblen Folienverpackung verwendet werden oder kann einen Basis-Folienverbund bilden, der im Verbund mit einer oder mehreren weiteren flexiblen Folienlagen eine Umformbarkeit bereitstellt, die jener eines aluminiumfolienbehafteten Folienverbunds gleichen Einsatzzwecks entspricht. Wenn die eine oder die mehreren weiteren flexiblen Folienlagen nicht dicker sind als die halbe Dicke des oben genannten Basis-Folienverbunds aus den beiden Polyolefinlagen mit dazwischen angeordneter überwiegend COC-haltiger Lage, können die Umformeigenschaften des Basis-Folienverbunds auch für den um die wenigstens eine weitere flexible Folienlage erweiterten Folienverbund erhalten bleiben. Bevorzugt ist die wenigstens eine weitere flexible Folienlage nicht dicker als die Polyolefinlage, die sich zwischen ihr und der überwiegend COC-haltigen Lage befindet. Die wenigstens eine weitere Folienlage kann unter Zwischenanordnung eines Haftvermittlers oder Kaschierklebers oder durch Coextrusion mit dem Basis-Folienverbund verbunden sein.
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Wiederum ist es mit Verweis auf eine möglichst dauerhafte stabile Verbindung zwischen der überwiegend COC-haltigen Lage und der Substratlagenanordnung vorteilhaft, wenn die Substratlagenanordnung wenigstens in einem der überwiegend COC-haltigen Lage nächstgelegenen Dickenbereich, vorzugsweise über ihre gesamte Dicke hinweg, sowie die COC-haltige Lage jeweils wenigstens ein lineares Metallocen-Material (C6 oder C8) aufweisen. Bevorzugt weist eine als Siegellage ausgebildete Folienverbundlage mit nach außen freiliegender Oberfläche ein lineares Metallocen-Material C8 auf. Für die Folienverbundlagenanordnungen gilt dies zumindest für die unmittelbar die überwiegend COC-haltigen Lage kontaktierende Lage bzw. Schicht.
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Aus Versuchen konnte ermittelt werden, dass eine nahezu rückstellungsfreie Umformung durch kaltes Tiefziehen des Folienverbunds - ohne Barrierelage - dann besonders zuverlässig erzielt werden kann, wenn der Betrag der Lagendicke der überwiegend COC-haltigen Lage den Betrag der Summe der Lagendicken aller Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil um, bezogen auf den letztgenannten Betrag der Summen der Lagendicken, nicht mehr als 30 % unterschreitet und um nicht mehr als 10 % überschreitet. Bevorzugt beträgt die Lagendicke der überwiegend COC-haltigen Lage etwa 70 bis 80 % der Summe der Lagendicken aller Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil.
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Für einen Folienverbund mit einer nicht-überwiegend COC-haltigen, vorzugsweise COC-freien Barrierelage erhält man ein sehr vorteilhaftes Umformverhalten bevorzugt dann, wenn der Betrag der Lagendicke der überwiegend COC-haltigen Lage den Betrag der Summe der Lagendicken aller Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil um, bezogen auf den letztgenannten Betrag der Summen der Lagendicken, nicht mehr als 50 % unterschreitet und nicht überschreitet. Bevorzugt beträgt bei vorhandener Barrierelage die Lagendicke der überwiegend COC-haltigen Lage etwa 50 bis 65 % der Summe der Lagendicken aller Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil.
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Ebenso kann die gewünschte vorteilhafte Umformbarkeit ohne Tendenz zur Rückstellung bei einem Folienverbund ohne Barrierelage dann erreicht werden, wenn die Teilsumme der Lagendicken aller auf einer Seite der überwiegend COC-haltigen Lage gelegenen Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil und die Teilsumme der Lagendicken aller auf der jeweils anderen Seite der überwiegend COC-haltigen Lage gelegenen Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil, gleich groß sind oder sich, bezogen auf die betragsmäßig größere der beiden Teilsummen, um nicht mehr als 20 %, vorzugsweise um nicht mehr als 10 % unterscheiden.
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Für einen Folienverbund mit nicht überwiegend COC-haltiger, vorzugsweise COCfreier Barrierelage kann eine vorteilhafte Umformbarkeit ohne Tendenz zur Rückstellung dann erreicht werden, wenn sich die Teilsumme der Lagendicken aller auf einer Seite der überwiegend COC-haltigen Lage gelegenen Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil und die Teilsumme der Lagendicken aller auf der jeweils anderen Seite der überwiegend COC-haltigen Lage gelegenen Lagen mit weniger als 50 Gew.-% COC-Anteil bezogen auf die betragsmäßig größere der beiden Teilsummen um nicht mehr als 40 % und um nicht weniger als 10 % unterscheiden.
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Vorzugsweise ist der Folienverbund ein Blasfolienverbund, also im Folienblasverfahren hergestellt. Hierdurch wird bereits bei der Herstellung des Folienverbunds eine gewisse molekulare Orientierung des Folienverbunds in Austrittsrichtung aus der Blasdüse und orthogonal hierzu erreicht, was dem Folienverbund zusätzlich eine definierte Rissausbreitungsrichtung für einen einmal in den Folienverbund eingeleiteten Riss verleiht. Wird, was bevorzugt ist, aus dem kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteil eine Verpackung für ein Produkt oder ein Teil einer Verpackung erzeugt, kann diese längs einer vorgegebenen Richtung bzw. längs zweier zueinander orthogonaler vorgegebener Richtungen einfach und bequem aufgerissen werden.
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Die Lagendicke des Folienverbunds ohne Barrierelage beträgt vorteilhafterweise zwischen 60 und 100 µm, bevorzugt etwa zwischen 70 und 90 µm, besonders bevorzugt zwischen 75 und 85 µm, um die bestmöglichen Kalt-Tiefzieheigenschaften bereitzustellen. Mit Barrierelage ist die bevorzugte Lagendicke um 10 bis 20 µm höher.
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Grundsätzlich kann der Folienverbund oder ein daraus gebildetes Folienverbundbauteil vollständig mit einer Bedruckungslage versehen sein, um beispielsweise einen UV-Lichtschutz oder/und Produktinformationen auf einer Verpackung bereitzustellen, welche unter Verwendung des kalt tiefgezogenen Folienverbunds gebildet ist. Druckauftrag, sei es Druckfarbe oder UV-Lichtschutzmaterial, verändert die Umformbarkeit des Folienverbunds nicht. Druckauftrag kann in einer Stärke von bis zu drei Viertel der Dicke, gegebenenfalls auch mehr, der überwiegend COC-haltigen Lage aufgetragen wird, ohne die Umformeigenschaften des bedruckten Folienverbunds gegenüber einem identischen unbedruckten Folienverbund nennenswert zu beeinflussen. Aufgrund der oben beschriebenen vorteilhaften Möglichkeit, den beim kalten Tiefziehen der überwiegend COC-haltigen Lage auftretenden Weißbruch zu reduzieren, kann der Folienverbund wenigstens abschnittsweise transparent sein, und zwar auch und bevorzugt gerade in einem durch kaltes Tiefziehen verformten Abschnitt des Folienverbunds bzw. Folienverbundbauteils. So kann ein unter Beteiligung des Folienverbundbauteils verpacktes Produkt durch die Verpackung bzw. durch das Folienverbundbauteil hindurch erkennbar sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft überdies eine Verwendung eines gemäß der vorstehend beschriebenen und weitergebildeten Verwendung hergestellten Folienverbundbauteils zur Herstellung einer Verpackung sowie eine derart gebildete Verpackung. Besonders bevorzugt kann mit zwei kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteilen eine Verpackung oder wenigstens ein Verpackungsabschnitt gebildet werden, in welchem die oben beschriebene Polyolefinlage mit freiliegender Oberfläche an beiden Folienverbundbauteilen als Siegellage zur Verbindung der beiden Siegellagen miteinander verwendet wird. Zwischen den beiden jeweils kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteilen wird so ein Verpackungsvolumen gebildet. Bevorzugt ist die Verpackung durch lediglich zwei kalt tiefgezogene Folienverbundbauteile oder durch nur ein kalt tiefgezogenes Verbundbauteil mit einem darauf aufgesiegelten Deckel mit nach außen abgeschlossenen Verpackungsvolumen gebildet. Aus dieser bevorzugten Ausführungsform ergibt sich, dass beim kalten Tiefziehen der männliche Tiefziehstempel die Polyolefinlage kontaktiert und die weibliche Tiefziehkavität die Substratlagenanordnung. Dementsprechend ist, jeweils bei Betrachtung der jeweiligen Lagenanordnung von außen, die Substratlagenanordnung überwiegend konvex gekrümmt und die Polyolefinlage überwiegend konkav.
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Alternativ oder zusätzlich zum Siegeln können die beiden Folienverbundbauteile wenigstens abschnittsweise oder vollständig durch Kleben miteinander unten sein. Gleiches gilt für die Verbindung eines kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteils mit einem, bevorzugt ebenen; Deckel. Bevorzugt ist der Deckel ebenfalls aluminiumfolienfrei. Bei der Bildung einer Verpackung aus zwei kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteilen, die jeweils aluminiumfolienfrei sind, ist die Bildung einer aluminiumfolienfreien Verpackung gewährleistet.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
- 1 eine grobschematische Querschnittsdarstellung durch zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Verpackung, gebildet unter Verwendung von wenigstens einem durch kaltes Tiefziehen umgeformten erfindungsgemäßen Folienverbundbauteil.
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In 1 ist auf der linken Seite eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer aluminiumfolienfreien flexiblen Folienverpackung unter Verwendung eines kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteils allgemein mit 10 bezeichnet.
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Die erste Ausführungsform der Verpackung 10 umfasst im dargestellten Beispiel zwei im Wesentlichen gleichartige, durch kaltes Tiefziehen erzeugte Folienverbundbauteile 12 und 14. Die beiden Folienverbundbauteile 12 und 14 sind aus einem identischen Folienverbund-Material durch Zuschneiden und durch kaltes Tiefziehen (Coldforming) erzeugt worden. Daher reicht es aus, den auf der linken Seite von 1 unteren Teil der Verpackung 10 aus dem Folienverbundbauteil 14 näher zu beschreiben. Das Folienverbundbauteil 12 ist bezüglich der Fügefläche bzw. Fügeebene 16, längs welcher die Folienverbundbauteile 12 und 14 miteinander durch Siegeln gefügt sind, spiegelbildlich aufgebaut.
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Das Folienverbundbauteil 12 ist aus einem aluminiumfolienfreien mehrlagigen flexiblen Folienverbund 18 durch kaltes Tiefziehen gebildet. Der Folienverbund 18 umfasst eine in 1 bezüglich eines von der Verpackung 10 umgebenen Verpackungsvolumens 20 eine innenliegende Folienverbundlage 22 aus metallocenem LLDPE (mLLDPE) C6.
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Die Folienverbundlage 22 ist coextrudiert mit einer dieser in einer Stapelrichtung S unmittelbar benachbarten Folienverbundlage 24, welche mehr als 85 Gew.-% Cycloolefin-Copolymer (COC) umfasst.
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Der Folienverbund weist eine Substratlagenanordnung 26 auf. Diese ist im Beispiel zweilagig ausgebildet und umfasst eine Lage 26a aus beispielhaft metallocenem LLDPE (mLLDPE) C6 sowie eine auf diese Lage 26a aufkaschierte Barrierelage 26b aus PET, die eine Metalloxid-Beschichtung aufweist. Die Barrierelage 26b kann unter Zwischenanordnung einer Kaschierkleberlage oder auch durch Coextrusion mit der mLLDPE-Lage 26a verbunden sein. Eine Kaschierkleberlage und die Metalloxid-Beschichtung sind in der Figur nicht dargestellt. Die Barrierelage 26b ist bevorzugt transparent.
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Die Folienverbundlagen 22 und 24 sind mit der Lage 26a aus metallocenem LLDPE (mLLDPE) C6 coextrudiert. Im vorliegenden Beispiel sind die Folienverbundlagen 22 und 26a also aus identischem Werkstoff gebildet und in einem Herstellungsschritt gemeinsam koextrudiert.
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Auch die überwiegend COC-haltige Folienverbundlage 24 ist ein lineares Metallocen-Material C6. Dies bewirkt einen hervorragenden Zusammenhalt des durch Coextrusion gebildeten Folienverbunds 18 der Lagen 22, 24 und 26a ohne Verwendung eines Haftvermittlers zwischen diesen Lagen. Unmittelbar einander benachbarte Lagen 22 und 24 einerseits sowie 24 und 26a andererseits kontaktieren sich und haften aneinander.
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Es hat sich überraschend herausgestellt, dass ein solcher Folienverbund 18 mit einer überwiegend COC-haltigen Lage 24 kalt tiefgezogenen werden kann und sich dabei hinsichtlich seiner Umformeigenschaften derart ähnlich einem aluminiumfolienhaltigen Folienverbund zeigt, dass der Folienverbund 18 auf denselben Tiefziehmaschinen und mit denselben Tiefziehwerkzeugen umformend bearbeitet werden kann wie der aluminiumfolienhaltige Folienverbund. Der im Beispiel dargestellte Folienverbund 18 zeigt bei seiner Umformung durch kaltes Tiefziehen kein nennenswertes Rückstellverhalten und verbleibt in der durch das Tiefziehwerkzeug verliehenen Gestalt. Der zum Vergleich des Umformverhaltens herangezogene aluminiumfolienhaltige Folienverbund umfasst eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von etwa 6 bis 20 µm und weist eine Folienverbunddicke auf, die nicht kleiner ist als die halbe Dicke des Folienverbunds 18 mit der Barrierefolie 26b und die nicht größer ist als diese Dicke.
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Dadurch, dass die überwiegend COC-haltige Lage 24 an ihren beiden Seiten durch die Lagen 22 und 26 eingefasst ist, hat sich weiter überraschend gezeigt, dass die ansonsten bei kaltem Tiefziehen zu erheblichem Weißbruch neigende überwiegend COC-haltige Lage 24 kalt tiefgezogenen werden kann, ohne ihre Transparenz zu verlieren. Sie kann beim kalten Tiefziehen sehr geringfügig eintrüben, bleibt jedoch transparent, sodass ein in der Verpackung 10 verpacktes Produkt 28 durch die Folienverbundbauteile 12 und 14 hindurch ohne Anstrengung erkennbar bleibt.
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Die Lagen 22 und 26a weisen dabei bevorzugt jeweils etwa die gleiche Lagendicke von etwa 20 bis 25 µm auf. Die überwiegend COC-haltige Lage 24 zwischen den Lagen 22 und 26a weist etwa 80 % der doppelten Dicke auf, also eine Dicke von etwa 34 bis 40 µm auf. Die Barrierefolie 26b weist eine Dicke von etwa 12 bis 18 µm auf. Die Dicke des Folienverbunds 18 beträgt folglich etwa zwischen 85 und 110 µm.
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Die von der überwiegend COC-haltigen Lage 24 wegweisende freiliegende Außenseite 22a der Lage 22 dient als Siegelfläche des Folienverbunds 18 bzw. der Folienverbundbauteile 12 und 14, mittels welcher die Folienverbundbauteile 12 und 14 miteinander thermisch gesegelt und somit verbunden werden können. Das Verpackungsvolumen 20 kann durch die Folienverbundbauteile 12 und 14 sowie die zwischen diesen gebildete Siegelnaht 30 hermetisch gegenüber der Außenumgebung 32 abgeschlossen sein. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Folienverbundbauteile 12 und 14 auch längs der Fügefläche 16 miteinander verklebt sein. Das Verkleben ermöglicht die Verbindung auch werkstoffmäßig inkompatibler Kunststofflagen, sofern dies erforderlich sein sollte.
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Auf der von der überwiegend COC-haltigen Lage 24 weg weisenden Außenseite 26a der Substratlagenanordnung 26 kann eine Bedruckung aufgetragen sein, um einen Verbraucher über das verpackte Produkt 28 zu informieren. Die Bedruckung kann durch eine Schutzlackschicht oder durch eine aufkaschierte transparente Folie (nicht dargestellt) geschützt sein.
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Der Folienverbund 18 ist ein Blasfolienverbund. Die Struktur des in dem Blasfolienverbund 18 verwendeten COC bewirkt ein lineares Aufreißverhalten des Folienverbunds 18 in Maschinenrichtung und quer dazu. Durch diese strukturelle Eigenschaft des COC in dem Folienverbund 18 reicht es zum Aufreißen der Verpackung 20 aus, in den Folienverbund 18 einen Riss einzuleiten, der sich anschließend linear fortpflanzt. Es kann daher ausreichen, als Aufreißhilfe am Rand der Verpackung 20 eine strukturelle Schwächung, wie beispielsweise eine Kerbe, vorzusehen, von welcher aus ein Aufreißen längs einer der strukturell von dem COC vorgegebenen Vorzugsrichtungen erfolgen kann. Dieses erleichterte Aufreißen der Verpackung 20 längs einer Aufreißrichtung ist durch die gezeigte überwiegend COC-haltige Lage 24 begünstigt.
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Auf der in 1 rechten Seite ist eine alternative zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verpackung mit 110 bezeichnet. Gleichen funktionsgleiche Bauteile bzw. Bauteilabschnitte wie auf der linken Seite von 1 sind auf der rechten Seite mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
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Die in 1 dargestellte zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden, als sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten auch zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen wird.
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Das kalt tiefgezogene Folienverbundbauteil 114 der zweiten Ausführungsform ist mit dem Folienverbundbauteil 14 der ersten Ausführungsform vollständig identisch und wird nicht näher erläutert.
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Allerdings ist das Verpackungsvolumen 120 der Verpackung 110 kleiner als das Verpackungsvolumens 20 der Verpackung 10. Dies liegt daran, dass mit dem in 1 unteren Folienverbundbauteil 114 gemäß der zweiten Ausführungsform kein tiefgezogenes und daher ein eigenes Teilvolumen definierendes Folienverbundbauteil verbunden ist, sondern ein im Wesentlichen ebener Deckel 140.
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Der Deckel 140 kann in beliebiger Weise gebildet sein, beispielsweise durch einen Folienverbund 142 mit einer freiliegenden Siegellage 144 aus Polyethylen und mit einer mit der Siegellage 144 in geeigneter Weise verbundenen weiteren Lage 146, beispielsweise aus PET oder aus OPA oder einem anderen geeigneten Material.
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Die weitere Lage 146 kann auf ihrer vom Verpackungsvolumens 120 bzw. von der Siegellage 144 weg weisenden Seite 146a wiederum eine Bedruckung aufweisen, die in der oben bereits angegebenen Weise vor äußeren Einflüssen durch Schutzlack oder eine Schutzfolie geschützt sein kann.
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Die Siegelnaht 130 zwischen dem Deckel 140 und dem kalt tiefgezogenen Folienverbundbauteil 114 ist bevorzugt peelfähig gesiegelt, sodass der Deckel 140 durch den Verbraucher manuell vom Folienverbundbauteil 114 abgezogen werden kann.
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Die Verpackung 120 kann jedoch ebenso wie die Verpackung 20 durch Aufreißen, also durch lokales Aufheben des Materialzusammenhangs der an der Bildung der Verpackung beteiligten Folienverbünde geöffnet werden. Dann kann die Siegelnaht 130, wie auch die Siegelnaht 30, bevorzugt nicht-peelfähig sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/123211 A1 [0002]
- WO 2017/114922 A1 [0002]
