DE102022122136A1 - Process for producing a barrier layer laminate, barrier layer laminate and container made from the barrier layer laminate - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Barriereschichtlaminats, insbesondere zur Herstellung von Behältern, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:- Bereitstellen eines extrudierbaren Barriereschichtmaterials;- Bereitstellen eines Polyolefins;- Bereitstellen von Partikeln, insbesondere Flocken oder Pellets, von geschichtetem Kunststoffmaterial, das durch eine Zerkleinerung von vorhandenem oder recyceltem extrudierbaren Schichtlaminat mit Barriereschicht erhalten ist;- Vermischen eines Teils des Polyolefins mit den Partikeln, um ein Recycling-Kunststoffgemisch herzustellen;- Zuführen des Barriereschichtmaterials, des Polyolefins und des Recycling-Kunststoffgemischs in jeweils einen Extruder; und- Durchführen einer Coextrusion von Barriereschichtmaterial, Polyolefin und Recycling-Kunststoffgemisch, um ein Barriereschichtlaminat mit folgender Schichtenfolge zu erzeugen:1) erste äußerste Schicht, nämlich eine Barriereaußenschicht;2) eingebettete Schicht, nämlich Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch;3) der ersten äußersten Schicht gegenüberliegend angeordnete zweite äußerste Schicht, nämlich Polyolefinaußenschicht, sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Barriereschichtlaminat und einen aus einem Barriereschichtmaterial hergestellten Behälter.The invention relates to a method for producing a barrier layer laminate, in particular for producing containers, wherein the following steps are carried out: - Providing an extrudable barrier layer material; - Providing a polyolefin; - Providing particles, in particular flakes or pellets, of layered plastic material, which by a comminution of existing or recycled extrudable barrier layer laminate is obtained; - mixing a portion of the polyolefin with the particles to produce a recycled plastic mixture; - feeding the barrier layer material, the polyolefin and the recycled plastic mixture into each extruder; and - performing a coextrusion of barrier layer material, polyolefin and recycled plastic mixture to produce a barrier layer laminate with the following layer sequence: 1) first outermost layer, namely a barrier outer layer; 2) embedded layer, namely layer of recycled plastic mixture; 3) the first outermost Layer arranged opposite the second outermost layer, namely polyolefin outer layer, as well as a barrier layer laminate produced using such a process and a container made from a barrier layer material.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barriereschichtlaminats gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Barriereschichtlaminat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14 und einen Behälter mit/aus einem solchen Barriereschichtlaminat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.The invention relates to a method for producing a barrier layer laminate according to the preamble of claim 1, a barrier layer laminate according to the preamble of claim 14 and a container with/made of such a barrier layer laminate according to the preamble of claim 15.
Barriereschichtlaminate sind aus dem Stand der Technik seit geraumer Zeit bekannt. Der Begriff Barriereschichtlaminate bezieht sich hierbei auf Laminate, die eine gegenüber Gasen undurchlässige Barriereschicht aufweisen Der Aufbau von bisherigen Barriereschichtlaminaten basiert hierbei gemäß dem bisherigen Stand der Technik darauf, dass derartige Laminate eine oder mehrere Barriereschichten aufweisen, die in den Laminataufbau, respektive den Schichtenaufbau, des übrigen Basislaminats integriert sind.Barrier layer laminates have been known from the prior art for some time. The term barrier layer laminates refers to laminates that have a barrier layer that is impermeable to gases. The structure of previous barrier layer laminates is based, according to the current state of the art, on the fact that such laminates have one or more barrier layers that are incorporated into the laminate structure or the layer structure of the remaining base laminate are integrated.
Ein Nachteil dieser bisher bekannten Barriereschichtlaminate liegt darin, dass eine Verbindung zwischen der einen oder den mehreren Barriereschicht(en) mit den jeweils angrenzend an die Barriereschicht angeordneten Schichten einerseits sehr fest und stabil sein muss, um eine Delaminierung der Schichten zu vermeiden, was aber andererseits dazu führt, dass die Barriereschichten und die übrigen Schichten des Laminats in nachteiliger Weise praktisch nicht mehr voneinander trennbar sind. Letzteres wirkt sich insbesondere bei einer Wiederverwertung oder einem Recycling der mit einem solchen Barriereschichtlaminat hergestellten Produkte, wie beispielsweise Verpackungen oder Behälter, respektive deren Materialien, äußerst nachteilig aus und verhindert ein effektives Recycling in den meisten Fällen. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass die strukturgebenden Basismaterialien, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, aus welchen derartige Barriereschichtlaminate hergestellt sind, in der Regel unpolar sind, während die Barriereschichtmaterialien selbst, wie beispielsweise Polyamid oder Ethylenvinylalkoholcopolymer, polare Gruppen aufweisen.A disadvantage of these previously known barrier layer laminates is that a connection between the one or more barrier layers and the layers arranged adjacent to the barrier layer must, on the one hand, be very strong and stable in order to avoid delamination of the layers, but on the other hand This results in the barrier layers and the other layers of the laminate being practically impossible to separate from one another in a disadvantageous manner. The latter has an extremely disadvantageous effect, particularly when reusing or recycling products manufactured with such a barrier layer laminate, such as packaging or containers or their materials, and prevents effective recycling in most cases. This is essentially because the structuring base materials, such as polyethylene or polypropylene, from which such barrier layer laminates are made, are generally non-polar, while the barrier layer materials themselves, such as polyamide or ethylene vinyl alcohol copolymer, have polar groups.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren sowie ein Barriereschichtlaminat und einen mit einem solchen Barriereschichtlaminat hergestellten Behälter zur Verfügung zu stellen, durch welche die vorgenannten Probleme vermieden werden und eine Wiederverwertbarkeit und Recycelbarkeit derartiger Barriereschichtlaminate aufweisender Produkte gegenüber dem bisherigen Stand der Technik verbessert wird.The invention is based on the object of providing a method as well as a barrier layer laminate and a container produced with such a barrier layer laminate, through which the aforementioned problems are avoided and the reusability and recyclability of products containing such barrier layer laminates is improved compared to the previous state of the art.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Barriereschichtlaminat gemäß Anspruch 12 und durch einen aus einem solchen Barriereschichtlaminat hergestellten Behälter gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1, by a barrier layer laminate according to claim 12 and by a container made from such a barrier layer laminate according to claim 13.
Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Barriereschichtlaminats, insbesondere zur Herstellung von Behältern gelöst, bei welchem die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- - Bereitstellen eines extrudierbaren Barriereschichtmaterials;
- - Bereitstellen eines Polyolefins;
- - Bereitstellen von Partikeln, insbesondere Flocken oder Pellets, von geschichtetem Kunststoffmaterial, das durch eine Zerkleinerung von vorhandenem oder recyceltem extrudierbaren Schichtlaminat mit Barriereschicht erhalten ist;
- - Vermischen eines Teils des Polyolefins mit den Partikeln, um ein Recycling-Kunststoffgemisch herzustellen;
- - Zuführen des Barriereschichtmaterials, des Polyolefins und des Recycling-Kunststoffgemischs in jeweils einen Extruder; und
- - Durchführen einer Coextrusion von Barriereschichtmaterial, Polyolefin und Recycling-Kunststoffgemisch, um ein Barriereschichtlaminat mit folgender Schichtenfolge zu erzeugen:
- 1) erste äußerste Schicht, nämlich eine Barriereaußenschicht;
- 2) eingebettete Schicht, nämlich Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch;
- 3) der ersten äußersten Schicht gegenüberliegend angeordnete zweite äußerste Schicht, nämlich Polyolefinaußenschicht.
- - Providing an extrudable barrier layer material;
- - Providing a polyolefin;
- - Providing particles, in particular flakes or pellets, of layered plastic material obtained by comminution of existing or recycled extrudable layered laminate with a barrier layer;
- - Mixing a portion of the polyolefin with the particles to produce a recycled plastic blend;
- - Feeding the barrier layer material, the polyolefin and the recycled plastic mixture into an extruder; and
- - Carrying out a coextrusion of barrier layer material, polyolefin and recycled plastic mixture to produce a barrier layer laminate with the following layer sequence:
- 1) first outermost layer, namely a barrier outer layer;
- 2) embedded layer, namely layer made of recycled plastic mixture;
- 3) second outermost layer arranged opposite the first outermost layer, namely polyolefin outer layer.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines neuartigen Barriereschichtlaminats Partikel verwendet werden, die durch ein Zerkleinern von vorhandenem oder auch bereits recyceltem Schichtlaminat mit einer Barriereschicht, wie beispielsweise einem Barriereschichtlaminat, erhalten werden. Ein wichtiger Punkt der Erfindung besteht hierbei darin, dass diese Partikel, wie beispielsweise Flocken oder Pellets, aus einem geschichtetem Kunststoffmaterial bestehen, das selbst bereits eine Barriereschicht enthalten hat, respektive enthält.An essential point of the invention is that in the method according to the invention for producing a novel barrier layer laminate, particles are used which are obtained by shredding existing or already recycled layer laminate with a barrier layer, such as a barrier layer laminate. An important point of the invention is that these particles, such as flakes or pellets, consist of a layered plastic material that itself already contains or contains a barrier layer.
Durch ein intensives Vermischen der Partikel mit einem strukturgebenden Basismaterial, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, das zur Herstellung der späteren gewünschten Produkte, die beispielsweise Kunststoffbehälter mit Barriereschicht sein können, verwendet wird, und einem anschließenden Zuführen dieser Mischung in einen Extruder, der Teil einer Coextrusionsanlage zur Herstellung des gewünschten Barriereschichtlaminats ist, werden die unterschiedlichen Materialien, d. h. die strukturgebenden Basismaterialien und das oder die Barriereschichtmaterial(ien), so innig miteinander verschmolzen und verbunden, dass dem strukturgebenden Basismaterial einerseits selbst bereits eine gewisse Barriereschichtwirkung verliehen wird und andererseits eine polare/unpolare Phasentrennung effektiv vermieden wird.By intensively mixing the particles with a structuring base material, such as polyethylene or polypropylene, which is used to produce the later desired products, which can be, for example, plastic containers with a barrier layer, and then feeding this mixture into an extruder, which is part of a coextrusion system To produce the desired barrier layer laminate, the different materials, i.e. H. the structuring base materials and the barrier layer material(s) are fused and connected to one another so intimately that, on the one hand, the structuring base material itself is already given a certain barrier layer effect and, on the other hand, polar/non-polar phase separation is effectively avoided.
Ein weiterer wichtiger Punkt der Erfindung besteht hierbei darin, dass das durch das innige Vermischen der Partikel aus bereits vorhandenem Barriereschichtkunststoffmaterial mit originärem strukturgebenden Basispolymermaterial erhaltene Recycling-Kunststoffgemisch zwischen eine erste äußerste Schicht aus einem Barriereschichtmaterial und eine der ersten äußersten Schicht gegenüberliegend angeordneten zweiten äußersten Schicht, die eine Polyolefinaußenschicht aus dem strukturgebenden Basismaterial ist, einextrudiert wird.Another important point of the invention is that the recycled plastic mixture obtained by intimately mixing the particles of existing barrier layer plastic material with original structuring base polymer material is sandwiched between a first outermost layer made of a barrier layer material and a second outermost layer arranged opposite the first outermost layer, which is a polyolefin outer layer made of the structuring base material, is extruded.
Die Recycling-Kunststoffschicht erfüllt somit erfindungsgemäß mehrere äußerst vorteilhafte Aufgaben. So stellt die zwischen die erste äußerste Barriereaußenschicht und die der ersten Außenschicht gegenüberliegende zweite Außenschicht aus Polyolefinmaterial einextrudierte Recycling-Kunststoffschicht eine Art Kompatibilitätsvermittler zwischen der polaren ersten Außenschicht und der polaren zweiten Außenschicht dar, wobei die innenliegende Recycling-Kunststoffschicht aufgrund ihrer Barriereschichtmaterialkomponenten gleichzeitig die Barriereschichtwirkung der ersten außen liegenden Barriereaußenschicht verstärkt.According to the invention, the recycled plastic layer thus fulfills several extremely advantageous tasks. The recycled plastic layer extruded between the first outermost barrier outer layer and the second outer layer made of polyolefin material opposite the first outer layer represents a type of compatibility agent between the polar first outer layer and the polar second outer layer, the inner recycled plastic layer simultaneously having the barrier layer effect due to its barrier layer material components first external barrier outer layer reinforced.
Ein weiterer äußerst vorteilhafter Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des damit hergestellten Barriereschichtlaminats liegt ferner darin, dass sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch das damit hergestellte Barriereschichtlaminat und in diesem Kontext selbstverständlich auch die aus diesem Barriereschichtlaminat hergestellten Behälter eine einfache, sehr kostengünstige und darüber hinaus auch äußerst effektive Wiederverwertung von Barriereschichtlaminaten und insbesondere dem erfindungsgemäß hergestellten Barriereschichtlaminat ermöglichen.Another extremely advantageous effect of the method according to the invention and of the barrier layer laminate produced with it is that both the method according to the invention and the barrier layer laminate produced with it and, of course, in this context also the containers produced from this barrier layer laminate, are simple, very cost-effective and, moreover, extremely enable effective recycling of barrier layer laminates and in particular the barrier layer laminate produced according to the invention.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der damit hergestellten Produkte besteht ferner darin, dass die Recycling-Kunststoffschicht zwischen zwei reine Schichtmaterialien, nämlich die Barriereaußenschicht und die Polyolefinaußenschicht eingebettet ist, so dass das erfindungsgemäß hergestellte Barriereschichtlaminat jeweils außenseitig genau definierte Eigenschaften, nämlich die des verwendeten Barriereaußenschichtmaterials einerseits sowie andererseits die des verwendeten Polyolefinaußenschichtmaterials, aufweist und etwaige Inhomogenitäten oder etwaige Unreinheiten, die möglicherweise in der Recycling-Kunststoffschicht vorliegen können, für das hergestellte Produkt irrelevant sind und nicht in Erscheinung treten.A further advantage of the method according to the invention and the products produced with it is that the recycled plastic layer is embedded between two pure layer materials, namely the barrier outer layer and the polyolefin outer layer, so that the barrier layer laminate produced according to the invention has precisely defined properties on the outside, namely those of the one used Barrier outer layer material on the one hand and on the other hand that of the polyolefin outer layer material used, and any inhomogeneities or possible impurities that may possibly be present in the recycled plastic layer are irrelevant to the manufactured product and do not appear.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im Rahmen der Coextrusion zwischen die Barriereaußenschicht und die Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch eine Haftvermittlerschicht einextrudiert, um ein 4-Schichtbarrierelaminat, d.h ein Barriereschichtlaminat mit vier Schichten, zu erzeugen.According to one embodiment of the invention, as part of the coextrusion, an adhesion promoter layer is extruded between the barrier outer layer and the layer of recycled plastic mixture in order to produce a 4-layer barrier laminate, i.e. a barrier layer laminate with four layers.
Gemäß dieser Ausführungsform stellt die Haftvermittlerschicht selbst eine Schicht des 4-Schichtbarrierelaminats dar, die aus einer separaten Extruderdüse zwischen die Barriereaußenschicht und die Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch einextrudiert wird. Diese Haftvermittlerschicht dient in vorteilhafter Weise dazu, eine Haftung zwischen der Barriereaußenschicht und der Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch zu verbessern.According to this embodiment, the adhesion promoter layer itself represents a layer of the 4-layer barrier laminate, which is extruded from a separate extruder nozzle between the barrier outer layer and the layer of recycled plastic mixture. This adhesion promoter layer advantageously serves to improve adhesion between the outer barrier layer and the layer made of recycled plastic mixture.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im Rahmen der Coextrusion ferner zwischen die Haftvermittlerschicht und die Schicht aus Recycling-Kunststoffgemisch eine weitere Schicht aus Polyolefin, nämlich eine Polyolefinzwischenschicht, einextrudiert, um ein 5-Schichtbarrierelaminat, d.h ein Barriereschichtlaminat mit fünf Schichten, zu erzeugen.According to a further embodiment of the invention, as part of the coextrusion, a further layer of polyolefin, namely a polyolefin intermediate layer, is extruded between the adhesion promoter layer and the layer of recycled plastic mixture in order to produce a 5-layer barrier laminate, i.e. a barrier layer laminate with five layers.
Diese Polyolefinzwischenschicht dient erfindungsgemäß einer strukturellen Verstärkung des herzustellenden Barriereschichtlaminats.According to the invention, this polyolefin intermediate layer serves to structurally reinforce the barrier layer laminate to be produced.
Erfindungsgemäß weist das Recycling-Kunststoffgemisch einen Partikelanteil im Bereich von 30 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 45 Gew.-% bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 55 Gew.-% bis 75 Gew.-% auf.According to the invention, the recycled plastic mixture has a particle content in the range from 30% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 45% by weight to 80% by weight and particularly preferably in the range from 55% by weight to 75% by weight.
Da diese Partikel, die insbesondere in Form von Flocken oder Pellets vorliegen, selbst bereits recyceltes Kunststoffmaterial darstellen, das Barriereschichtkomponenten, wie beispielsweise Ethylenvinylalkoholcopolymer und/oder Polyamid aufweist, spiegelt ein Partikelanteil im Bereich von 30 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 45 Gew.-% bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 55 Gew.-% bis 75 Gew.-% die sehr hohe Recyclingkapazität des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder, da das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, ein Barriereschichtmaterial herzustellen, das zu über der Hälfte bis hin zu einem dreiviertel Anteil aus recyceltem Material besteht. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, ein neuwertiges Barriereschichtmaterial zu erzeugen, das zu einem Hauptteil aus wiederverwerteten Komponenten besteht.Since these particles, which are present in particular in the form of flakes or pellets, themselves already represent recycled plastic material that has barrier layer components, such as ethylene vinyl alcohol copolymer and/or polyamide, a particle proportion in the range of 30% by weight to 95% by weight reflects, preferably in the range from 45% by weight to 80% by weight and particularly preferably in the range from 55% by weight to 75% by weight, the very high recycling capacity of the method according to the invention, since the method according to the invention is suitable for a barrier layer material to produce a product that consists of over half to three quarters of recycled material. By means of the method according to the invention, it is therefore possible to produce a barrier layer material as good as new, which consists mainly of recycled components.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Polyolefinaußenschicht ein Additiv und/oder einen Farbstoff mit folgenden Gewichtsanteilen vom Gesamtgewicht aufweisen:
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Farbstoffanteil der Polyolefinaußenschicht sowohl bei dem 4-Schichtbarrierelaminat als auch bei dem 5-Schichtbarrierelaminat auch in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 9 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 8 Gew.-% liegen, wobei ein Gewichtsprozentanteil von 0 Gew.-% für eine farbstofffreie Polyolefinaußenschicht und/oder ein farbstofffreies Barriereschichtlaminat besonders vorteilhaft ist. Als „farbstofffrei“ ist hierbei eine farbstofffreie Polyolefinaußenschicht oder die sich aus der Schichtenfolge des Barriereschichtlaminats und dessen Bestandteilen ergebende „natürliche“ Farbe des Barriereschichtlaminats zu verstehen, das keinen explizit zugesetzten Farbstoff enthält.According to a further embodiment of the invention, the dye content of the polyolefin outer layer can also be in a range from 0 to 10% by weight, preferably in a range from 0.1 to 9% by weight, both in the 4-layer barrier laminate and in the 5-layer barrier laminate. % and particularly preferably in a range from 0.01 to 8% by weight, with a weight percentage of 0% by weight being particularly advantageous for a dye-free polyolefin outer layer and / or a dye-free barrier layer laminate. “Dye-free” is understood to mean a dye-free polyolefin outer layer or the “natural” color of the barrier layer laminate resulting from the layer sequence of the barrier layer laminate and its components, which does not contain any explicitly added dye.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Additiv ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyethylen verwendet, wobei die Verwendung eines solchen Additivs eine Durchmischung und Homogenisierung des unpolaren Basispolymers, d. h. Polyethylen und/oder Polypropylen, mit dem polaren Barriereschichtmaterial, d. h. Polyamid und/oder Ethylenvinylalkoholcopolymer, fördert, so dass, beispielsweise bei der Verwendung von HDPE als Basispolymer und Polyamid oder Ethylenvinylalkoholcopolymer als Barriereschichtmaterial, nach einer zunächst mechanischen Vermischung und einem anschließenden Erwärmen im Extruder eine einzigartige Materialmischung entsteht, die homogen durchmischt ist, keine Phasentrennung zeigt, so dass daraus hergestellte Produkte ähnliche Charakteristiken, insbesondere hinsichtlich ihrer physikalischen, mechanischen und sonstigen Eigenschaften, haben als wäre reines HDPE zur Herstellung dieser Produkte verwendet worden, so dass diese HDPE-Barriereschichtmaterial-Mischung als Ersatz und/oder wie HDPE verwendet werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, a polyethylene modified with maleic anhydride is used as an additive, the use of such an additive allowing mixing and homogenization of the non-polar base polymer, i.e. H. Polyethylene and/or polypropylene, with the polar barrier layer material, i.e. H. Polyamide and / or ethylene vinyl alcohol copolymer, so that, for example when using HDPE as the base polymer and polyamide or ethylene vinyl alcohol copolymer as the barrier layer material, after an initial mechanical mixing and subsequent heating in the extruder, a unique material mixture is created that is homogeneously mixed and shows no phase separation , so that products made from it have similar characteristics, in particular in terms of their physical, mechanical and other properties, as if pure HDPE had been used to make these products, so that this HDPE barrier layer material mixture can be used as a replacement and/or like HDPE.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Polyolefinzwischenschicht ein Additiv und/oder einen Farbstoff mit Gewichtsanteilen am Gesamtgewicht auf, die in folgendem Bereich liegen: 8,6 ± 5 Gew.-%, bevorzugt 6 ± 4 Gew.-% und besonders bevorzugt 2,3 ± 2 Gew.-%.According to a further embodiment of the invention, the polyolefin intermediate layer has an additive and/or a dye with proportions by weight of the total weight that are in the following range: 8.6 ± 5% by weight, preferably 6 ± 4% by weight and particularly preferably 2 .3 ± 2% by weight.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Farbstoffanteil der Polyolefinzwischenschicht sowohl bei dem 4-Schichtbarrierelaminat als auch bei dem 5-Schichtbarrierelaminat auch in einem Bereich von 0 bis 9 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 6 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 2 Gew.-% liegen, wobei ein Gewichtsprozentanteil von 0 Gew.-% für eine farbstofffreie Polyolefinzwischenschicht und/oder ein farbstofffreies Barriereschichtlaminat besonders vorteilhaft ist. Als „farbstofffrei“ ist hierbei eine farbstofffreie Polyolefinzwischenschicht oder die sich aus der Schichtenfolge des Barriereschichtlaminats und dessen Bestandteilen ergebende „natürliche“ Farbe des Barriereschichtlaminats zu verstehen, das keinen explizit zugesetzten Farbstoff enthält.According to a further embodiment of the invention, the dye content of the polyolefin intermediate layer can also be in a range from 0 to 9% by weight, preferably in a range from 0.1 to 6% by weight, both in the 4-layer barrier laminate and in the 5-layer barrier laminate. % and particularly preferably in a range from 0.01 to 2% by weight, with a weight percentage of 0% by weight for one dye-free polyolefin intermediate layer and/or a dye-free barrier layer laminate is particularly advantageous. “Dye-free” is understood to mean a dye-free polyolefin intermediate layer or the “natural” color of the barrier layer laminate resulting from the layer sequence of the barrier layer laminate and its components, which does not contain any explicitly added dye.
Des weiteren besteht das Barriereschichtlaminat aus Schichten mit folgenden Gewichtsanteilen vom Gesamtgewicht:
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Polyolefin ein Polyethylen mit einer Dichte im Bereich von 0,94 g/cm3 bis 0,97 g/cm3, bevorzugt im Bereich von 0,95 g/cm3 bis 0,97 g/cm3 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,951 g/cm3 bis 0,961 g/cm3, und vorzugsweise HDPE, verwendet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the polyolefin is a polyethylene with a density in the range from 0.94 g/cm 3 to 0.97 g/cm 3 , preferably in the range from 0.95 g/cm 3 to 0.97 g /cm 3 and particularly preferably in the range from 0.951 g/cm 3 to 0.961 g/cm 3 , and preferably HDPE.
Des Weiteren wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Barriereschichtmaterial bevorzugt Polyamid und/oder Ethylenvinylalkoholcopolymer (EVOH) verwendet.Furthermore, according to one embodiment of the invention, polyamide and/or ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH) is preferably used as the barrier layer material.
Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Additiv ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyethylen mit einer Dichte von größer 0,800 g/cm3, bevorzugt mit einer Dichte im Bereich von 0,800 g/cm3 bis 0,935 g/cm3 sowie gegebenenfalls als Haftvermittler ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyethylen mit einer Dichte von größer 0,800 g/cm3, bevorzugt mit einer Dichte im Bereich von 0,800 g/cm3 bis 0,935 g/cm3, besonders bevorzugt mit einer Dichte im Bereich von 0,921 ± 0,015 g/cm3 verwendet.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, a maleic anhydride-modified polyethylene with a density of greater than 0.800 g/cm 3 , preferably with a density in the range from 0.800 g/cm 3 to 0.935 g/cm 3 and optionally as an adhesion promoter is used as an additive Maleic anhydride-modified polyethylene with a density of greater than 0.800 g/cm 3 , preferably with a density in the range of 0.800 g/cm 3 to 0.935 g/cm 3 , particularly preferably with a density in the range of 0.921 ± 0.015 g/cm 3 is used.
Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein Barriereschichtlaminat gelöst, das mit einem Verfahren gemäß vorstehenden Ausführungen hergestellt ist.Furthermore, the object according to the invention is also achieved by a barrier layer laminate which is produced using a method according to the above statements.
Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch einen Behälter gelöst, der aus einem Barriereschichtmaterial gemäß vorstehenden Ausführungen hergestellt ist.Furthermore, the object according to the invention is also achieved by a container which is made from a barrier layer material according to the above statements.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bestandteile einer jeweils eigenen Schicht des zu fertigenden Barriereschichtmaterials in einen jeweils eigenen Extruder gegeben und gehen dort durch Erwärmung, Reibung und den Transport in dem Extruder in einen geschmolzenen pastösen Zustand über, so dass innerhalb eines jeden Extruders eine homogene Masse entsteht, die zu gut verteilten und definierten Schichten verarbeitet werden kann. Die Vereinigung der jeweiligen Schichten erfolgt in einer Coextrusionsmaschine, die, je nachdem ob 4-Schichtbarrierelaminate oder 5-Schichtbarrierelaminate hergestellt werden sollen, vier oder fünf Extruder aufweist, die in einem gemeinsamen Coextrusionskopf münden, an welchem ein Vorformling mit zusammenhängenden Schichten definierter Dicke gebildet wird.As part of the method according to the invention, the components of a separate layer of the barrier layer material to be produced are placed in a separate extruder and change into a molten pasty state due to heating, friction and transport in the extruder, so that a homogeneous one is formed within each extruder Mass is created that can be processed into well-distributed and defined layers. The respective layers are combined in a coextrusion machine, which, depending on whether 4-layer barrier laminates or 5-layer barrier laminates are to be produced, has four or five extruders that open into a common coextrusion head, on which a preform with coherent layers of a defined thickness is formed .
Zur Herstellung eines Behälters aus einem solchen Barriereschichtmaterial wird der Vorformling aus dem vorangegangenen Prozess in nicht geschmolzenem Zustand in eine Stahl-/Aluminiumform gegeben, die mit kaltem Wasser bei Temperaturen zwischen 8°C und 15°C gekühlt wird, um den Vorformling mit einem vorgegebenen Design zu formen und abzukühlen, wobei der geformte Behälter vom pastösen Zustand in einen festen Zustand übergeht. Die Formgebung erfolgt durch ein Einblasen von Druckluft mit einem Druck im Bereich von 7 bis 10 bar während einer bestimmten Zeit in den Vorformling, so dass das hergestellte Produkt die richtige Formgebung und Verfestigung erfährt und so die Gestalt der Form annimmt.To produce a container made of such a barrier layer material, the preform from the previous process is placed in an unmolten state in a steel/aluminum mold, which is cooled with cold water at temperatures between 8 ° C and 15 ° C in order to form the preform with a predetermined Design to form and cool, with the formed container changing from a pasty state to a solid state. The shaping is carried out by blowing compressed air at a pressure in the range of 7 to 10 bar into the preform for a certain time so that the manufactured product undergoes the correct shaping and solidification and thus takes on the shape of the mold.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Barriereschichtlaminate sowie daraus hergestellte Produkte, wie beispielsweise Behälter, können nach ihrer Verwendung zerkleinert und zu Flocken oder Pellets vermahlen werden, die für eine Neuherstellung eines Barriereschichtlaminats mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig wiederverwendet werden können, so dass praktisch kein Materialverlust oder Abfall anfällt. Diese Flocken oder Pellets können anschließend unmittelbar und direkt wieder dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zugeführt oder für eine zukünftige Verwendung gelagert werden, so dass wiederum weder Materialverlust noch Abfall anfällt und das Material des hergestellten Barriereschichtlaminats in einem geschlossenen Kreislauf wiederverwendet werden kann.Barrier layer laminates produced with the method according to the invention and products made therefrom, such as containers, can be crushed after use and ground into flakes or pellets, which can be completely reused for a new production of a barrier layer laminate using the method according to the invention, so that practically no material loss or waste occurs. These flakes or pellets can then be fed directly back into the manufacturing process according to the invention or stored for future use, so that again there is no loss of material or waste and the material of the barrier layer laminate produced can be reused in a closed circuit.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt ein wichtiger Punkt darin, dass die im vorherigen Verfahren erzeugten Flocken gut definierte, getrennte und mit Additiv versehene Schichten aufweisen. Damit eine Homogenisierung und Kompatibilisierung stattfinden kann, müssen die Materialien gemischt werden. Bei der jeweils richtigen Erwärmung und dem jeweils richtigem Druck reagiert der Zusatzstoff Maleinsäureanhydrid (MA) mit dem unpolaren Rest im Polyethylen und dem polaren Teil im EVOH und/oder Polyamid, wodurch die Mischbarkeit verbessert und die Oberflächenspannung reduziert wird, wodurch eine Dispersion der Materialien miteinander erleichtert und verbessert wird und die Mischung ähnliche Eigenschaften wie ein HDPE mit dispergierten Molekülen der Amingruppe erhält, wodurch die guten Recyclingeigenschaften des erfindungsgemäßen Barriereschichtlaminats erreicht werden.An important point in the process according to the invention is that the flakes produced in the previous process have well-defined, separated and additive-provided layers. In order for homogenization and compatibilization to take place, the materials must be mixed. With the correct heating and pressure, the additive maleic anhydride (MA) reacts with the non-polar residue in polyethylene and the polar part in EVOH and/or polyamide, thereby improving miscibility and reducing surface tension, thereby dispersing the materials together is facilitated and improved and the mixture acquires properties similar to those of an HDPE with dispersed molecules of the amine group, whereby the good recycling properties of the barrier layer laminate according to the invention are achieved.
Mit Hilfe eines Extruders wird das Material, d.h die Flocken oder Pellets, über einen Trichter aufgenommen, so dass durch den Extrusionsprozess mit der richtigen Temperatur, dem richtigen LD-Verhältnis und der richtigen Kompression das Repelletisierungsmaterial erzeugt werden kann, das für den nächsten Prozess, d.h Recyclingkreislauf, bereit ist.With the help of an extruder, the material, i.e. the flakes or pellets, is picked up through a hopper so that the extrusion process with the right temperature, the right LD ratio and the right compression can produce the repelletizing material that is used for the next process, i.e. recycling cycle, is ready.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die Aufgabe gelöst, die im vorherigen Verfahren erzeugten Pellets als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines neuen Barriereschichtmaterials, respektive einer neuen Verpackung, zu verwenden. In diesem Fall wird das aus dem Barriereschichtlaminat gewonnene Granulat einem Gebläse in einem Anteil von beispielsweise 70 Gew.-% der Gesamtverpackung zugeführt, während in diesem Beispiel die restlichen 30 Gew.% virgin HDPE sind. Da in dem Granulat aus Barriereschichtlaminat Amingruppen von Polyamidketten und/oder Hydroxyreste von EVOH dispergiert vorliegen, ist es möglich, das Granulat mit neuem HDPE zu vermischen oder zu homogenisieren, wodurch es zu einer einzigartigen Mischung ohne Phasentrennung kommt, die ähnliche Eigenschaften wie HDPE aufweist und somit für die Herstellung neuer Verpackungen mit den gleichen physikalischen, mechanischen und leistungsbezogenen Eigenschaften wie eine Verpackung aus neuem Rohmaterial oder sogar PCR-HDPE (Post Consumer Recycled HDPE) verwendet werden kann.The method according to the invention thus solves the problem of using the pellets produced in the previous method as starting material for the production of a new barrier layer material, or a new packaging. In this case, the granules obtained from the barrier layer laminate are fed to a blower in a proportion of, for example, 70% by weight of the total packaging, while in this example the remaining 30% by weight is virgin HDPE. Since amine groups of polyamide chains and/or hydroxy residues of EVOH are present dispersed in the barrier layer laminate granules, it is possible to mix or homogenize the granules with new HDPE, resulting in a unique mixture without phase separation, which has similar properties to HDPE and thus can be used to produce new packaging with the same physical, mechanical and performance properties as packaging made from new raw material or even PCR-HDPE (Post Consumer Recycled HDPE).
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention result from the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention is described in more detail below using exemplary embodiments.
Nachfolgend werden erfindungsgemäße Barriereschichtlaminate beschrieben, die in Form von 4-Schichtbarrierelaminaten und 5-Schichtbarrierelaminaten zur Herstellung von Behältern, beispielsweise mit einem Fassungsvermögen von vier Litern, 10 Litern oder auch 20 Litern, aber auch für alle anderen gewünschten Volumina verwendet werden können.Barrier layer laminates according to the invention are described below, which can be used in the form of 4-layer barrier laminates and 5-layer barrier laminates for the production of containers, for example with a capacity of four liters, 10 liters or even 20 liters, but also for all other desired volumes.
Erfindungsgemäß wird in den beschrieben Ausführungsbeispielen als
- • strukturgebendes Basispolymer HDPE (High density Polyethylen) mit einer Dichte im Bereich von 0,951 g/cm3 bis 0,961 g/cm3,
- • Barriereschichtmaterial EVOH (Ethylenvinylalkoholcopolymer) mit einer Dichte von 1,19 g/cm3 oder ein Polyamid mit einer Dichte im Bereich von 1,05 g/cm3 bis 1,06 g/cm3,
- • Haftvermittler ein mit 0,2% modifiziertes LDPE (Low density Polyethylen) mit einer Dichte von 0,921 g/cm3,
- • Additiv ein mit 0,9% modifiziertes VLDPE (Very low density Polyethylen) mit einer Dichte von 0,875 g/cm3,
- • structural base polymer HDPE (high density polyethylene) with a density in the range of 0.951 g/cm 3 to 0.961 g/cm 3 ,
- • Barrier layer material EVOH (ethylene vinyl alcohol copolymer) with a density of 1.19 g/cm 3 or a polyamide with a density in the range of 1.05 g/cm 3 to 1.06 g/cm 3 ,
- • Adhesion promoter: 0.2% modified LDPE (low density polyethylene) with a density of 0.921 g/cm 3 ,
- • Additive a 0.9% modified VLDPE (very low density polyethylene) with a density of 0.875 g/cm 3 ,
Diese Substanzen werden erfindungsgemäß jeweils in die gemäß den unten genannten Ausführungsbeispielen ihnen jeweils zugeordneten Extruder gegeben und bei Temperaturen im Bereich von 170°C bis 250°C, bevorzugt 190°C bis 230°C, im Rahmen einer Coextrusion zu dem jeweils gewünschten Barriereschichtlaminat extrudiert.According to the invention, these substances are added to the extruders assigned to them according to the exemplary embodiments mentioned below and extruded at temperatures in the range from 170 ° C to 250 ° C, preferably 190 ° C to 230 ° C, as part of a coextrusion to form the desired barrier layer laminate .
Im Rahmen dieser Corextrusion können dreidimensionale Vorformlinge erzeugt werden, die nach ihrer Abkühlung auf eine Temperatur im Bereich von 8°C bis 15°C in einem weiteren Schritt in einer die Vorformlinge umschließenden Blasform mit Druckluft und einem Druck im Bereich von sieben bis zehn bar zu einem jeweils gewünschten Behälter mit einer jeweils gewünschten Geometrie aufgeblasen werden.As part of this core extrusion, three-dimensional preforms can be produced, which, after cooling to a temperature in the range of 8 ° C to 15 ° C, are blown in a further step in a blow mold surrounding the preforms with compressed air and a pressure in the range of seven to ten bar be inflated into a desired container with a desired geometry.
Die Gewichtsanteile in den untenstehenden Tabellen sind in Gramm angegeben.The weight proportions in the tables below are given in grams.
Ausführunasbeispiel 1Example 1
Ausführunasbeispiel 2Example 2
Ausführunasbeispiel 3Example 3
Ausführungsbeispiel 4Example 4
Ausführunasbeispiel 5Example 5
Ausführungsbeispiel 6Example 6
Ausführunasbeispiel 7Example 7
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.At this point it should be noted that all parts described above are viewed on their own and in any combination, especially the details shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention. Modifications to this are familiar to those skilled in the art.
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