DE102020131929A1

DE102020131929A1 - Recyclingfähiger Polymerfilm mit verbesserter Knickeigenschaft und papierähnlicher Optik

Info

Publication number: DE102020131929A1
Application number: DE102020131929.0A
Authority: DE
Inventors: Thami Lamtigui; Niels Göhler; Matthias Scheck; Achim Grefenstein
Original assignee: Constantia Pirk GmbH and Co KG
Current assignee: Constantia Pirk GmbH and Co KG
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel, wobei die Folie eine Dichte ≤1g/cm3hat und einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist und auf jeder dieser Oberflächen eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet ist. Der Träger weist eine Steifigkeit / einen E-Modul ≥ 300 mPa auf und mindestens eine der Beschichtungen weist eine Steifigkeit / einen E-Modul ≥ 300 mPa auf. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verpackung, welche eine derartige Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel, wobei die Folie eine Dichte ≤ 1g/cm³ hat und einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist und auf jeder dieser Oberflächen eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verpackung, welche eine derartige Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel umfasst.
Für eine Vielzahl von Lebensmitteln werden zu deren Schutz und zur besseren Handhabung dieser Lebensmittel Einschlagfolien verwendet. Auf dem Markt sind verschiedene Einschlagfolien, die sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden, um für verschiedene Aufgaben und Produkte geeignet zu sein. Meist umfassen diese Einschlagfolien einen papierbasierten Träger und eine polyolefinische Schicht. Gelegentlich kommen auch Metallfolien als eine Lage eines solchen Verbundes zur Anwendung. Besondere Anforderungen werden beispielsweise bei Milchprodukten gestellt, da diese besonders schnell verderben und unangenehme Gerüche abgeben können. Für Folien zum Einschlagen derartiger Produkte sind daher geringe Durchlässigkeiten für Wasserdampf, Licht und Wärme sowie für Aromastoffe vorteilhaft.
Darüber hinaus ist es bei Verpackungen von vielen Produkten gefordert, dass zwischen Produkt und Verpackung befindliche Volumen möglichst gering zu halten, um einen Kontakt des Produkts mit dem in diesem Volumen befindlichen Luftsauerstoff möglichst gering zu halten.
An Einschlagsfolien wird daher häufig auch die Anforderung gestellt, dass diese leicht zu falten sind, um auch im Bereich der Faltstellen möglichst bündig an dem Produkt anliegen zu können und kein oder lediglich ein äußerst geringes Volumen zwischen Produkt und Verpackung auszubilden. Ein Beispiel für eine derartige Folie ist die Einschlagfolie für Butter oder Käse. Diese sollte möglichst über die gesamte Oberfläche des darin einzuschlagenden Produkts eng an dessen Oberfläche anliegen. Größere Mengen Sauerstoff könnten dazu führen, dass das Produkt ranzig wird und/oder geruchsbelästigende Buttersäure gebildet wird.
In der Vergangenheit wurden diese Anforderungen oft dadurch gelöst, dass ein Träger, beispielsweise ein Papier oder eine Polymerfolie mit einer Metallisierung, beispielsweise einer Aluminiumschicht, versehen wurde.
Aufgrund der mehrkomponentigen Zusammensetzung derartiger Einschlagfolien sind diese jedoch schlecht recycelbar. Darüber hinaus liegt deren Dichte über 1g/cm³, so dass die Trennung, beispielswiese durch Aufschwimmen in Wasser, schwierig oder sogar nicht möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel, bereitzustellen, die leicht recycelbar ist und dennoch die oben genannten Anforderungen hinsichtlich des Schutzes eines von einer solchen Folie umschlossenen Produkts erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch eine Folie gemäß des Patentanspruchs 1, sowie einer Verpackung gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Eine erfindungsgemäße Folie, die insbesondere eine Einschlagfolie für Lebensmittel sein kann, zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Dichte ≤ 1g/cm³ aufweist. Dadurch ist beim Recycling eine leichte Trennung von Stoffen mit einer Dichte > 1g/cm³ durch Aufschwimmen in Wasser möglich. Darüber hinaus wirkt sich eine geringe Dichte positiv auf das Gesamtgewicht des in einer solchen Verpackung eingeschlagenen Produkts aus, wodurch Transportkosten verringert werden können. Auch der Transport und die Handhabung der Folie bis zum Zeitpunkt des Verpackens des Produkts vereinfacht sich. Eventuell können zur Handhabung auch Maschinen eingesetzt werden, die nicht für die Handhabung der bisher üblichen, schwereren Verpackungsmaterialien ausgelegt sein müssen.
Weiterhin zeichnet sich eine erfindungsgemäße Folie dadurch aus, dass sie einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist. Auf jeder dieser Oberflächen ist eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet. Durch diese Beschichtungen ist es - in Kombination mit dem Träger - möglich, die Eigenschaften der Folie entsprechend den jeweiligen, beispielsweise durch die Art des zu verpackenden Produkts vorgegebenen, Anforderungen einzustellen. Die Beschichtungen können einzeln, gemeinsam oder in Kombination mit weiteren Schichten, beispielsweise dem Träger und/oder einer Verbindungsschicht, Eigenschaften der Folie sicherstellen, wie beispielsweise eine mindestens gewährleistete Lichtdurchlässigkeit, Luftdurchlässigkeit, Wasserdampfdurchlässigkeit und/oder Aromadichtigkeit.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine Folie sich besonders gut handhaben lässt, und sich so auch besonders gut zum Einschlagen von Lebensmitteln eignet, wenn der Träger eine Steifigkeit ≥ 300 mPa aufweist und mindestens eine der Beschichtungen eine Steifigkeit ≥ 300 mPa aufweist. Bei der angegebenen Steifigkeit handelt es sich bevorzugt um den E-Modul. Es hat sich gezeigt, dass sich eine Folie mit dieser Steifigkeit des Trägers und mindestens einer der Beschichtungen besonders gut umschlagen lässt. Dies ermöglicht beim Verpacken eines Produkts ein besonders enges Anliegen der Folie an dem Produkt auch im Bereich von Ecken oder Kanten. Dadurch lässt sich das Volumen zwischen Produkt und Verpackungsfolie, welches potenziell von produktschädigenden Stoffen (beispielsweise Gasen) eingenommen werden kann, besonders klein halten.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Variante der Folie gezeigt, bei der mindestens eine Beschichtung, bevorzugt beide Beschichtungen, einen Füllstoff aufweist. Durch einen solchen Füllstoff oder mehrere verschiedene Füllstoffe kann die Eigenschaft einer Beschichtung auf die individuellen Bedürfnisse eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Füllstoff eine Eigenschaft der Beschichtung oder der Folie verbessern, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Luftdurchlässigkeit, Wasserdampfdurchlässigkeit, Aromadichtigkeit, Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung, Lichtdurchlässigkeit, Dichte, Bedruckbarkeit, Fettdichtigkeit, Ölbeständigkeit, Säurebeständigkeit, Öldichtigkeit, Farbaufnahme, Adhäsion auf einer Produktoberfläche, Reflexionsvermögen, Opazität, Biegesteifigkeit, Bruchfestigkeit, Torsionssteifigkeit, Reißfestigkeit, Zugfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit umfasst.
Bevorzugt umfasst der Füllstoff ein Alkali- oder Erdalkalimineral, weiter bevorzugt ein Erdalkalicarbonat, -hydrogencarbonat, (-hydrogen)-sulfat oder ((Mono-, oder Di-) hydrogen)-phosphat, insbesondere bevorzugt Calciumcarbonat. Diese Füllstoffe haben sich als besonders geeignet gezeigt, um die zuvor genannten Eigenschaften positiv beeinflussen zu können. Insbesondere die optischen Eigenschaften wie die Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung definierter Wellenlängen (beispielsweise sichtbares Licht), die Durchlässigkeit gegenüber bestimmten Substanzen und die mechanischen Eigenschaften wie die (Biege-) Steifigkeit, Reißfestigkeit und Zugfestigkeit, können durch diese Füllstoffe in gewünschter Weise eingestellt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann ein solcher Füllstoff auch dazu dienen, die Haptik in gewünschter Weise anzupassen und insbesondere eine papierähnliche Haptik zu erzeigen.
Der Anteil des Füllstoffs in einer Beschichtung liegt bevorzugt im Bereich 5 % - 80 %, bevorzugt 20 - 60 %, insbesondere bevorzugt 40 - 50 %. Diese Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse der Beschichtung. Soweit im Rahmen der Beschreibung der Erfindung nicht explizit eine Bedeutung angegeben ist, sollen Prozentangaben jeweils als Gewichtsprozent verstanden werden. Die oben genannten Anteile des Füllstoffs in der Beschichtung erlauben eine hohe Flexibilität der Beschichtung gleichzeitig guter Reißfestigkeit und geringer Dichte. Außerdem erlaubt ein solcher Füllstoffanteil eine Anpassung der (Barriere-) Eigenschaften der Beschichtung über einen weiten Bereich, ohne die Materialeigenschaften der Folie im Hinblick auf die Faltbarkeit negativ zu beeinflussen.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die auf der ersten und die auf der zweiten Oberfläche des folienartigen Trägers angeordnete Beschichtung eine identische Zusammensetzung aufweisen. Eine solche Variante ist nicht nur besonders einfach herzustellen, sondern auch in der Anwendung besonders vorteilhaft. Beispielsweise muss bei der Aufbringung eines Drucks die Ausrichtung der Folie nicht beachtet werden, da beide Beschichtungen aufgrund der identischen Zusammensetzung eine identische Aufnahme der Druckfarbe aufweisen. Auch hinsichtlich der Ausrichtung gegenüber dem zu verpackenden Produkt ergibt sich so eine größere Flexibilität, da beim Einschlagen nicht strikt darauf geachtet werden muss, dass lediglich eine der Folienseiten, nämlich diejenige die für den Kontakt mit dem Produkt ausgerüstet ist, das Produkt kontaktiert. Vielmehr wird durch diese Ausgestaltung ermöglicht, dass abschnittsweise die auf der ersten Oberfläche des Trägers angeordnete Beschichtung das Produkt kontaktiert und in anderen Bereichen die auf der zweiten Oberfläche des Trägers angeordnete Beschichtung das Produkt kontaktiert. Dadurch ergeben sich - insbesondere im Bereich der Ecken eines Produkts - bisher nicht realisierbare Faltungsmöglichkeiten, durch welche die Menge, der zum Einschlagen eines Produkts benötigten Folie reduziert werden kann. Dies kann Kostenvorteile bieten.
Bevorzugt ist zwischen dem folienartigen Träger und mindestens einer Beschichtung eine polymere Zwischenschicht angeordnet. Diese Zwischenschicht umfasst bevorzugt ein Polyolefin oder ein Polyester. Sie kann beispielsweise dazu dienen, die Beschichtung auf dem Träger zu fixieren. Eine solche Zwischenschicht ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da beispielsweise die Beschichtung auch durch Laminieren oder Extrudieren mit dem Träger verbunden werden könnte. Da eine solche Zwischenschicht jedoch ebenfalls dazu genutzt werden kann, die Eigenschaften der Folie den Bedürfnissen entsprechend anzupassen, ist eine Zwischenschicht bevorzugt. Insbesondere ist bevorzugt, dass zwischen dem folienartigen Träger und beiden Beschichtungen eine polymere Zwischenschicht angeordnet ist. Als „polymere Zwischenschicht“ soll in diesem Zusammenhang eine Schicht verstanden werden, welche ein Polymer umfasst, und bevorzugt ein Polymer als Hauptbestandteil aufweist. Nichtpolymere Zusätze wie beispielsweise Füllstoffe sind jedoch möglich und zur Einstellung bestimmter Materialeigenschaften auch bevorzugt.
Bevorzugt enthält die Zwischenschicht einen Füllstoff, welcher bevorzugt aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Alkalimineral, ein Erdalkalimineral, ein Erdalkalicarbonat, ein Erdalkalihydrogencarbonat, ein Erdalkalisulfat, ein Erdalkalihydrogensulfat, ein Erdalkali-((mono- oder -di-)-hydrogen)-phosphat, CaCO₃, Talkum und Silica umfasst. Diese nichtpolymeren Anteile der Zwischenschicht sind besonders geeignet, um die Eigenschaften der Folie positiv zu beeinflussen und insbesondere deren Dichte gering zu halten. Gleichzeitig verstärken die oben genannten Zusätze/Füllstoffe die Barriereeigenschaften der Zwischenschicht und somit auch der gesamten Folie.
Der Anteil des Füllstoffs in der Zwischenschicht liegt bevorzugt im Bereich 5 % - 80 %, bevorzugt 20 - 60 %, insbesondere bevorzugt 40 - 50 %. Diese Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse der Zwischenschicht. Soweit im Rahmen der Beschreibung der Erfindung nicht explizit eine Bedeutung angegeben ist, sollen Prozentangaben jeweils als Gewichtsprozent verstanden werden. Die oben genannten Anteile des Füllstoffs in der Zwischenschicht erlauben eine hohe Flexibilität der Zwischenschicht bei sehr guten Hafteigenschaften, guten Barriereeigenschaften und gleichzeitig geringer Dichte.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Variante gezeigt, bei welcher eine Zwischenschicht einen E-Modul ≥ 1000 mPa aufweist. Bevorzugt weist somit die Zwischenschicht einen E-Modul auf, der ein Vielfaches desjenigen der beiden benachbarten Schichten ist. Bevorzugt ist der E-Modul der Zwischenschicht ≥ 1500 mPa, weiter bevorzugt ≥ 1750 mPa, besonders bevorzugt ≥ 2000 mPa. Es hat sich gezeigt, dass trotz eines derart hohen E-Moduls der Zwischenschicht enge Kurvenradien beim Einschlagen eines Produkts mit der Folie realisierbar sind. Die gilt auch oder gerade dann, wenn die Zwischenschicht zwischen dem folienartigen Träger und beiden Beschichtungen die oben genannte Biegesteifigkeit aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der E-Modul insbesondere für durch die Folie bei deren Verbiegen entgegenwirkende Kraft relevant. Daher wird der E-Modul auch als Biegesteifigkeit bezeichnet.
Bevorzugt umfasst die Zwischenschicht ein transparentes Polymer. Dieses umfasst bevorzugt ein Cycloolefin-Copolymer (COC) oder ein Polylactid (PLA). Bevorzugt bilden das Cycloolefin-Copolymer oder das Polylactid die Hauptkomponente des Polymers und macht bevorzugt in einen Massenanteil von > 70%, bevorzugt > 80 %, weiter bevorzugt > 90 % und insbesondere bevorzugt > 95 % aus. Das Cycloolefin-Copolymer ist bevorzugt aus Monomeren gebildet, die mindestens eines, bevorzugt zwei Monomere einer Gruppe umfassen, die Norbornen, Tetracyclododecen, Vinylnorbornen, Norbornadien, Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, Isobuten und Acrylsäure umfasst. Das Polylactid ist bevorzugt aus Monomeren gebildet, die mindestens eines, bevorzugt zwei Monomere einer Gruppe umfassen, die _L-Milchsäure, _D-Milchsäure und ein Racemat der _L-Milchsäure und _D-Milchsäure umfasst. Diese haben sich sowohl als vorteilhaft in der Verarbeitung als auch im Hinblick auf die Eigenschaften der Folie gezeigt.
Aufgrund der Molekülstruktur der Polylactidkomponente ist eine derartige Zwischenschicht biologisch - zumindest unter den in industriellen Kompostieranlagen herrschenden Bedingungen - abbaubar. Eine Zwischenschicht umfassend PLA ist daher insbesondere dann bevorzugt, wenn die Bioabbaubarkeit und / oder Kompostierbarkeit des Produktes gewünscht ist. Eventuell vorhandene weitere Komponenten der Zwischenschicht (beispielsweise bei Verwendung von PLA-Copolymeren) sind daher bevorzugt so ausgewählt, dass die biologische Abbaubarkeit weiterhin gewährt bleibt.
Ein Cycloolefin-Copolymer ist insbesondere dann bevorzugt, wenn eine gute Recyclingfähigkeit gewünscht ist. Der Anteil der auf einem Cycloolefin-Monomer basierenden Komponente im Copolymer liegt bevorzugt im Bereich von 30 % - 100 %, bevorzugt ≥ 50%. Diese Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse des Copolymers. Da die cycloolefinische Komponente oftmals ein wesentlich größeres Molekulargewicht aufweist als die (bevorzugt mindestens eine) andere olefinische Komponente des Copolymers ist deren Gewichtsanteil auch bei einer 1 :1-Zusammensetzung (bezogen auf die Teilchenzahl) oftmals deutlich größer. Die Eigenschaften des COC (beispielsweise dessen Recyclingfähigkeit, optische Eigenschaften u. a.) können jedoch auch durch die andere olefinische Komponente positiv beeinflusst werden. In Abhängigkeit von deren Teilchenanteil und deren molekularem Gewicht kann daher auch die andere olefinische Komponente einen großen Gewichtsanteil im COC ausmachen. Dementsprechend ist bevorzugt der Anteil der Cycloolefinkomponente im Copolymer ≤ 80 %, bevorzugt ≤ 70 %, weiter bevorzugt ≤ 60 %, insbesondere bevorzugt ≤ 50 % (jeweils Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Zwischenschicht).
Der folienartige Träger und / oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche umfassen unabhängig voneinander bevorzugt HDPE, MDPE und/oder LLDPE. Polyethylen (PE) ist ein weit verbreitetes Polyolefin, für welches Recyclingverfahren etabliert sind. Daher ist bevorzugt, dass zumindest ein Teil der in der Folie verwendeten Substanzen im Rahmen dieser Recyclingverfahren rückgewonnen werden kann. Um den recyclingfähigen Materialanteil möglichst groß zu halten ist bevorzugt, dass mindestens zwei der oben genannten Schichten, bevorzugt die drei oben genannten Schichten, insbesondere bevorzugt auch eventuell vorhandene weitere Beschichtungen PE umfassen. Insbesondere ist bevorzugt, dass mindestens zwei der oben genannten Schichten, bevorzugt die drei oben genannten Schichten keine anderen Polymere außer PE enthalten.
Bevorzugt umfassen der folienartige Träger und / oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche unabhängig voneinander, bevorzugt HDPE, MDPE und/oder LLDPE mit einem mineralischen Füllstoff. Auch bei den oben erwähnten etablierten Recyclingverfahren ist eine einfache Trennung zwischen mineralischen Füllstoffen und der Polymerkomponente möglich. Dementsprechend lassen sich diese Substanzen leicht voneinander trennen und separat einer Wiederverwertung zuführen. Es steht demnach der Recyclingfähigkeit der Folie nicht entgegen, wenn neben dem Polymer mineralische Füllstoffe enthalten sind. Wie bereits oben erwähnt, enthalten weder der folienartige Träger, die Beschichtung auf der ersten noch die Beschichtung auf der zweiten Oberfläche ein anderes Polymer als PE. Da es für die meisten etablierten Recyclingverfahren unerheblich ist ob Mischungen verschiedener Polyethylentypen zugeführt werden, kann das PE verschiedener Schichten voneinander verschieden sein. Insbesondere Eigenschaften wie die Orientierung der Polymerketten zueinander (beispielsweise durch Recken), das mittlere Molekulargewicht, die Größe des Verzweigungsgrads und /oder die Höhe des kristallinen Anteils im Polymer können in verschiedenen Schichten unterschiedlich sein.
Bevorzugt ist der folienartige Träger und/oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche unabhängig voneinander oder gemeinsam in mindestens einer Richtung gereckt/verstreckt. Durch das Recken/Verstrecken kann die Festigkeit einer Schicht in einer oder mehrerer Richtungen (beispielsweise durch bi-axiales Recken) erhöht werden. Das Recken führt zu einer oder mehreren hochfesten Schicht/en und / oder einer hochfesten Folie. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Reckgrad entlang mindestens einer Richtung, bevorzugt in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen im Bereich von 1:1,5 - 1:10 gezeigt. Besonders bevorzugt ist ein Reckgrad entlang mindestens einer Richtung, bevorzugt in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen, im Bereich von 1:2 - 1:5, insbesondere bevorzugt 1:3 - 1:4. Bei einer bi-axialen Reckung kann der Reckgrad entlang beider Richtungen verschieden sein. Bevorzugt liegt jedoch der Reckgrad beider Richtungen unabhängig voneinander in einem der oben genannten Bereiche.
Das Recken kann in einer bevorzugten Variante in einem Reckrahmen erfolgen. Als ebenfalls geeignet und einige Anwendungen bevorzugt hat sich die Herstellung der Trägerfolie und/oder Beschichtung als Cast-MDO (gegossene monoaxial orientierte Folie) oder insbesondere bevorzugt blast-MDO (geblasene monoaxial orientierte Folie) erwiesen. Durch diese Verfahren ist die Produktion in gleichbleibender Qualität bei hohem Durchsatz möglich.
Bevorzugt ist der folienartige Träger und/oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche und/oder eine die Zwischenschicht auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche kavitiert. Bei diesem Prozess wird dem Polyolefin vor dem Extrudieren ein Kavitierungsmittel hinzugefügt. Nach dem Extrudieren wird die Folie in Maschinenrichtung und/oder Querrichtung gereckt, wodurch sich durch das eingebettete Kavitierungsmittel Mikrokavitäten in der Folie ausbilden. Durch diesen Prozess kann die Dichte der Folie reduziert werden. Als Kavitierungsmittel wird bevorzugt eines oder mehrere der oben beschriebenen Füllstoffe verwendet.
Vorzugsweise ist eine Dicke einer auf der ersten oder auf der zweiten Oberfläche angeordneten Beschichtung oder beider Beschichtungen verschieden von der Dicke des folienartigen Trägers. Dies hat sich als vorteilhaft für die Falteigenschaften der Folie beim Einschlagen eines Produkts gezeigt. Die Falteigenschaften sind dann besonders gut, wenn eine Dicke der auf der ersten oder auf der zweiten Oberfläche angeordneten Beschichtung oder beider Beschichtungen eine geringere Dicke aufweist als der folienartige Träger. Der Dickenanteil des folienartigen Trägers beträgt vorzugsweise 40 - 90 % bezogen auf die Gesamtdicke der Folie. Unabhängig davon ist es vorteilhaft, wenn die auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche angeordnete Beschichtung unabhängig voneinander einen Dickenanteil von 5 - 30 % aufweist, jeweils bezogen auf die Gesamtdicke der Folie. Bei einer minimalen Materialmenge kann bei einem solchen Dickenverhältnis der einzelnen Schichten ein ausreichender Schutz des in eine solche Folie eingeschlagenen Produkts erreicht werden. Daher können derartige Folien bei vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich der Reißfestigkeit, Dichtigkeit und Faltbarkeit besonders kostengünstig produziert werden.
Der Anteil des Füllstoffs in der Folie liegt bevorzugt im Bereich 5 % - 80 %, bevorzugt 20 - 60 %, insbesondere bevorzugt 40 - 50 %. Diese Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse der Folie. Der Gesamtanteil des Füllstoffs kann sich dabei aus verschiedenen Füllstoffen zusammensetzen. Wie oben dargestellt, sind für verschiedene Schichten wie Träger, Zwischenschicht oder Beschichtung teilweise verschiedene Füllstoffe bevorzugt. Dementsprechend kann der Gesamtanteil der Füllstoffe in der Folie verschiedene Füllstoffe umfassen. Bevorzugt ist, dass sich mindestens ein Füllstoff einer Schicht von einem Füllstoff einer anderen Schicht unterscheidet. Durch die Verwendung verschiedener Füllstoffe in verschiedenen Schichten lassen sich die Eigenschaften der Folie noch gezielter auf die jeweils vorgesehene Anwendung anpassen.
Vorzugsweise liegt die Dicke der gesamten Folie im Bereich von 20 - 100 µm, bevorzugt 30 - 70 µm und insbesondere bevorzugt bei 40 - 50 µm. Dies hat sich als vorteilhaft für die Falteigenschaften der Folie beim Einschlagen eines Produkts gezeigt. Die Falteigenschaften sind dann besonders gut, wenn eine Dicke nicht zu groß ist und insbesondere ≤ 100 µm ist. Zu geringe Dicken gehen jedoch auf Lasten anderer positiver Eigenschaften der Folie, wie beispielsweise der Reißfestigkeit oder der Durchstoßfestigkeit. Daher ist eine Dicke ≥ 20 µm, bevorzugt ≥ 30 µm, insbesondere ≥ 40 µm bevorzugt.
Als geeignetes Kriterium zur Bewertung der mechanischen Belastbarkeit einer derartigen Folie hat sich die Durchstoßfestigkeit gezeigt. Eine hohe Durchstoßfestigkeit gewährleistet, dass auch bei punktueller Belastung der Folie diese nicht beschädigt wird und die Schutzeigenschaft für das Produkt bestehen bleibt. Bevorzugt weist daher die Folie einen Durchstoßfestigkeit von ≥ 1,5 N, vorzugsweise ≥ 2,5 N insbesondere bevorzugt ≥ 3 N auf. Bevorzugt trägt dabei die ein Cycloolefin-Copolymer oder ein Polylactid enthaltende Zwischenschicht wesentlich zur Durchstoßfestigkeit der Folie bei. Die Durchstoßfestigkeit wird nach DIN EN ISO 14477 bestimmt.
Weiterhin ist die Reißfestigkeit ein geeignetes Kriterium zur Bewertung der mechanischen Belastbarkeit einer derartigen Folie. Eine hohe Reißfestigkeit ist vorteilhaft bei der Handhabung der Folie und kann beispielsweise gewährleisten, dass beim Öffnen der Verpackung die Folie in einem Stück entfernt werden kann. Dies vereinfacht außerdem das Recycling. Bevorzugt weist daher die Folie eine Reißfestigkeit in Querrichtung (TD) im Bereich von 5 - 50 N/mm², bevorzugt 10 - 40 N/mm², weiter bevorzugt 15 - 30 N/mm², insbesondere bevorzugt 20 - 25 N/mm² auf. Ergänzend oder alternativ dazu weist die Folie eine Reißfestigkeit in Längsrichtung (MD) im Bereich von 50 - 100 N/mm², bevorzugt 60 - 95 N/mm², weiter bevorzugt 70 - 90 N/mm², insbesondere bevorzugt 75 - 85 N/mm² auf. die Reißfestigkeit wird jeweils nach ISO 527 oder ASTM D882-12 gemessen. Vorzugsweise ist die Reißfestigkeit in Längsrichtung (MD) deutlich größer als die Reißfestigkeit in Querrichtung (TD), bevorzugt um einen Faktor von 1,2 - 20, bevorzugt 2 - 10, weiter bevorzugt 2,5 - 8 besonders bevorzugt 3 - 4 und insbesondere bevorzugt von etwa 3,5 (± 0,4, bevorzugt ± 0,2).
Beim Verpacken diverser Produkte ist es notwendig, das Verpackungsmaterial zu knicken, um es eng an den Konturen des Produkts entlangführen zu können. Insbesondere bei festen Milchprodukten wie Butter oder Käse ist dies vorteilhaft, da das Gas-Volumen zwischen Produkt und Verpackung minimiert werden kann. Bevorzugt weist die Folie daher einen Knickwinkel auf, der im Bereich von 0°- 130°, bevorzugt 50 - 90° und insbesondere bevorzugt bei 70° (± 5°, bevorzugt ± 2°) liegt. Dabei wurde der Knickwinkel mittels folgendem Versuchsaufbau gemessen: Die Folie wurde im Format DIN A4 bei Raumtemperatur eben auf eine Arbeitsfläche gelegt. Anschließend wurde eine Ecke um 180° nach innen gefaltet und der Rückstellwinkel gemessen. Die Größe des Winkels hängt von der Faltbarkeit der Folie ab. Je kleiner der Rückstellwinkel, desto besser ist die Falteigenschaft der Folie.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der Folie wurde in einer geringen Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) erkannt. Sowohl bei den oben genannten Produkten Milch und Butter, aber insbesondere bei wasserhaltigen oder hygroskopischen Produkten ist eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeitsrate des Verpackungsmaterials vorteilhaft, um das Produkt zu schützen oder Wasserverlust durch die Verpackung hindurch dauerhaft zu vermeiden. Dies kann bei der Verwendung einer Folie als Verpackungsmaterial gewährleistet werden, wenn die Folie bei 38°C und 90 % Feuchtigkeit eine WVTR < 6 bevorzugt < 4 besonders bevorzugt < 3 g/m³ × Tag aufweist. Die Messung der WVTR erfolgt gemäß ISO 15106-2.
Einige Produkte sind empfindlich gegenüber elektromagnetischer Strahlung bestimmter Wellenlänge, insbesondere gegenüber energiereicher Strahlung kürzerer Wellenlänge als sichtbares Licht. Für einige Produkte, insbesondere Milchprodukte wie Butter und Käse, wurde UV-Licht als besonders gefährlich bezüglich der Haltbarkeit identifiziert. Vorzugsweise enthält daher mindestens eine Schicht ein Additiv, welches als UV-Barriere wirkt. Dieses Additiv ist vorzugsweise zusätzlich zu einem Füllstoff in der Folie enthalten, wobei Füllstoff und Additiv vorzugsweise nicht in der selben Schicht sind, dies aber in einigen Ausführungsformen dennoch möglich ist. Vorzugsweise ist ein als UV-Barriere wirkendes Additiv in einer inneren Schicht der Folie angeordnet, vorzugsweise im Träger.
Weiterhin wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Verpackung gelöst, die eine wie oben beschriebene Folie umfasst.
Eine solche Verpackung, insbesondere Lebensmittelverpackung, umfasst eine Folie mit einer Dichte ≤ 1g/cm³, wobei die Folie einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist und auf jeder dieser Oberflächen eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet ist. Die Verpackung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Träger der Folie eine Steifigkeit / einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist und mindestens eine der Beschichtungen eine Steifigkeit / einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist.
Die oben bezüglich der Folie dargestellten Vorteile, die durch die bevorzugten Ausführungsformen erreicht werden können, gelten analog auch für eine derartige Verpackung.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in Zusammenhang mit bevorzugen Ausgestaltungen auch Merkmalskombinationen beschrieben sind, wobei auch einzelne Merkmale für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in Kombination beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer jeweils separat beschriebener Merkmale ergeben können.

Claims

Folie, insbesondere Einschlagfolie für Lebensmittel, wobei die Folie eine Dichte ≤ 1g/cm³ hat und einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist und auf jeder dieser Oberflächen eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist und mindestens eine der Beschichtungen einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Beschichtung, bevorzugt beide Beschichtungen, einen Füllstoff aufweist, wobei der Füllstoff bevorzugt ein Alkali- oder Erdalkalimineral, weiter bevorzugt ein Erdalkalicarbonat, -hydrogencarbonat, -sulfat, hydrogensulfat, oder ((Mono-, oder Di-) Hydrogen)-phosphat, insbesondere bevorzugt Calciumcarbonat umfasst.
Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der ersten und die auf der zweiten Oberfläche des folienartigen Trägers angeordnete Beschichtung eine identische Zusammensetzung aufweisen.
Folie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem folienartigen Träger und mindestens einer Beschichtung, bevorzugt beiden Beschichtungen, eine polymere Zwischenschicht angeordnet ist, welche bevorzugt ein Polyolefin oder ein bioabbaubaren Polyester umfasst.
Folie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht einen E-Modul ≥ 1000 mPa, bevorzugt ≥ 1500 mPa, weiter bevorzugt ≥ 1750 mPa, besonders bevorzugt ≥ 2000 mPa aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht ein transparentes Polymer umfasst, welches bevorzugt ein Cycloolefin-Copolymer (COC) oder ein Polylactid (PLA) umfasst, wobei diese bevorzugt die Hauptkomponente der Zwischenschicht bilden und bevorzugt einen Massenanteil von > 70%, bevorzugt > 80 % , weitere bevorzugt > 90 % und insbesondere bevorzugt > 95 % aufweisen, wobei das Cycloolefin-Copolymer (COC) bevorzugt aus Monomeren gebildet ist, die mindestens eines, bevorzugt zwei Monomere einer Gruppe umfassen, die Norbornen, Tetracyclododecen, Vinylnorbornen, Norbornadien, Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, Isobuten und Acrylsäure umfasst, oder das Polylactid bevorzugt aus Monomeren gebildet ist, die mindestens eines, bevorzugt zwei Monomere einer Gruppe umfassen, die _L-Milchsäure, _D-Milchsäure und ein Racemat der _L-Milchsäure und _D-Milchsäure umfasst..
Folie nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht einen Füllstoff enthält, welcher bevorzugt aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Alkalimineral, ein Erdalkalimineral, ein Erdalkalicarbonat, ein Erdalkalihydrogencarbonat, ein Erdalkalisulfat, ein Erdalkalihydrogensulfat, ein Erdalkali-((mono- oder -di-)-hydrogen-)phosphat, CaCO₃, Talkum und Silica umfasst.
Folie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der folienartige Träger und/oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche unabhängig voneinander HDPE, MDPE und/oder LLDPE umfasst, bevorzugt HDPE, MDPE und/oder LLDPE mit einem mineralischen Füllstoff ist.
Folie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der folienartige Träger und/oder die Beschichtung auf der ersten und/oder auf der zweiten Oberfläche unabhängig voneinander oder gemeinsam in mindestens einer Richtung gereckt ist, und bevorzugt einen Reckgrad im Bereich von 1:1,5 - 1:10, bevorzugt 1:2 - 1:5, insbesondere bevorzugt 1:3 - 1:4 aufweist.
Folie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer auf der ersten oder auf der zweiten Oberfläche angeordneten Beschichtung oder beider Beschichtungen verschieden von der Dicke des folienartigen Trägers ist und bevorzugt eine geringere Dicke aufweist, wobei bevorzugt der folienartige Träger einen Dickenanteil von 40 - 90 % bezogen auf die Gesamtdicke der Folie aufweist und unabhängig davon die auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche angeordnete Beschichtung einen Dickenanteil von 5 - 30 % aufweist, jeweils bezogen auf die Gesamtdicke der Folie.
Folie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen Knickwinkel aufweist, der im Bereich von 0 - 130°, bevorzugt 50 - 90° und insbesondere bevorzugt bei 70° ± 5°, bevorzugt ± 2° liegt.
Verpackung, insbesondere Lebensmittelverpackung, umfassend eine Folie mit einer Dichte ≤ 1g/cm³, wobei die Folie einen ein Polymer umfassenden folienartigen Träger aufweist, welcher eine erste und eine dieser gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist und auf jeder dieser Oberflächen eine ein Polymer umfassende Beschichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist und mindestens eine der Beschichtungen einen E-Modul ≥ 300 mPa aufweist.