DE10252553A1

DE10252553A1 - Kunststoffbeschichtetes Verbundmaterial für heißsiegelbare Packungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10252553A1
Application number: DE2002152553
Authority: DE
Inventors: Dirk Schibull; Michael Dr. Wolters; Johannes Linden
Original assignee: SIG Combibloc Systems GmbH; SIG Combibloc GmbH and Co KG
Current assignee: SIG Combibloc Systems GmbH; SIG Combibloc GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: DE10252553B4

Abstract

Dargestellt und beschrieben sind ein Verbundmaterial aus Papier oder Karton als Trägermaterial mit einer Kunststoffbeschichtung, insbesondere für licht-, gas- und flüssigkeitsdichte heißsiegelbare Packungen, wobei das Verbundmaterial ein aufgebrachtes Druckbild aus einer Schicht aus Druckfarbe aufweist und wobei die Kunststoffbeschichtung jeweils äußere Siegelschichten und ggf. wenigstens eine innere, von Haftvermittlerschichten umgebene Sperrschicht aus Al-Folie aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Um das Verbundmaterial so auszugestalten, dass es auch für Packungen geeignet ist, die in einem Autoklaven sterilisiert werden, ohne dass es zu Beschädigungen beim Druckbild kommen kann, ist vorgesehen, dass die Druckfarbenschicht (2) zwischen der äußeren transparenten Siegelschicht (3) und dem restlichen Verbund angeordnet ist. Dazu wird die Druckfarbenschicht (2) im Frontaldruck direkt auf die Trägerschicht (1) bzw. die darauf befindliche Barriereschicht (4) oder Druckträgerschicht (5) appliziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial aus Papier oder Karton als Trägermaterial mit einer Kunststoffbeschichtung, insbesondere für licht-, gas- und flüssigkeitsdichte heißsiegelbare Packungen, wobei das Verbundmaterial ein aufgebrachtes Druckbild aus einer Schicht aus Druckfarbe aufweist und wobei die Kunststoffbeschichtung jeweils äußere Siegelschichten und ggf. wenigstens eine innere, von Haftvermittlerschichten umgebene Sperrschicht aus Al-Folie aufweist sowie einen daraus hergestellten Zuschnitt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundmaterials.
Heißsiegelbare Verbundmaterialien zur Herstellung von Packungen, insbesondere für Getränke- oder andere Lebensmittel, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Als Trägermaterial dient hier in der Regel Papier oder Karton; eine Kaschierung aus unterschiedlichen Schichten sorgt für die für den jeweiligen Einsatzzweck benötigte Dichtigkeit und somit für die Haltbarkeit des jeweils abgefüllten Produktes. Die äußeren Siegelschichten bestehen aus PE oder einem anderen geeigneten heißsiegelfähigen thermoplastischen Polymer.
Zahlreiche abzufüllende Produkte, wie beispielsweise Milch, Saft oder Food-Produkte, behalten unter aseptischen Bedingungen und/oder nach dem Autoklavieren ihre Qualität nur bei, wenn sie auch gegen Licht, Fremdaromen und Sauerstoff ausreichend geschützt sind. Hierfür wird vorzugsweise ein Verbund aus mit Polyethylen beschichtetem Karton eingesetzt, wobei eine Schicht aus Aluminiumfolie als Gas- und Aromabarriere im allgemeinen mit PE auf das Trägermaterial Karton kaschiert wird. Solche Verpackungen haben sich in der Praxis zur Aufnahme von verderblichen Gütern, wie insbesondere H-Milch und Fruchtsäften durchgesetzt.
Beim Sterilisieren solcher Packungen in einem Autoklaven wird die außen auf der äußeren Siegelschicht befindliche Druckfarbenschicht durch die hohen Temperaturen in Verbindung mit hoher Feuchte und mechanischer Beanspruchung die besonders beeinträchtigt, und zwar in Bezug auf ihre Festigkeit, ihre Haftung und ihre optische Qualität. Insbesondere, wenn die zu sterilisierenden Packungen im Autoklaven bewegt werden oder es zu einer Relativbewegung zwischen Packung und ihrem Transportmittel kommt, treten Beschädigungen des Druckbildes auf.
Die durch den Autoklavprozess hervorgerufene Schwächung des Farbsystems kann auch in den dem eigentlichen Autoklavprozess nachgeschalteten weiteren Verarbeitungsschritten (Packungshandling, Packungstransport, Packungskühlung, Packungstrocknung oder Packungsumverpackung) zu erheblichen Beschädigungen der Druckfarbenschicht bis zur Unverkäuflichkeit einer auf diese Weise beschädigten Packung führen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbundmaterial der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welches insbesondere für Packungen geeignet ist, die in einem Autoklaven sterilisiert werden, ohne dass es zu Beschädigungen beim Druckbild kommen kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Druckfarbenschicht zwischen der äußeren transparenten Siegelschicht und dem restlichen Verbund angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird erreicht, dass an die zwischen der Trägerschicht und der Kunststoffbeschichtung angeordnete Druckfarbenschicht keine hohen Ansprüche hinsichtlich der eigentlichen Druckfarbe gestellt zu werden brauchen. Durch die Überbeschichtung können nicht nur 1ösemittelbasierte, sondern auch wasserbasierte, strahlungshärtende oder als Hybridsystem formulierte Farbsysteme zur Anwendung kommen.
Die nunmehr im Inneren des Verbundes vorhandene Druckfarbenschicht führt zu einer optimalen Unempfindlichkeit gegen die in einem Autoklaven herrschenden hohen Temperaturen in Verbindung mit hoher Feuchte. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verbundmaterial auch geschützt vor einer mechanischen Beanspruchung.
Aufgrund der Überbeschichtung der Druckfarbenschicht können weniger aufwendige und damit preiswertere Farben- und Drucksysteme eingesetzt werden. Durch die Überbeschichtung der Druckfarbenschicht wird die optische Glanzwirkung der Druckfarbenschicht sogar noch erhöht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in den verbesserten organoleptischen-, sensorischen- und Migrationseigenschaften des Verbundes. Durch die auf die Druckschicht aufgebrachte Schutzschicht wird die Migration von sensorisch kritischen Substanzen, während der Lagerung des Verbundpackstoffs, durch die Schutzschicht auf die Innenschicht des Verbundpackstoffs erheblich erschwert bzw. verhindert. Dadurch können auch Farbsysteme zum Einsatz kommen, die bei einem Standardfrontaldruck aus sensorischen Gründen und aus Migrationsgründen nicht in Frage kommen.
In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist die Druckfarbenschicht entweder unmittelbar auf der Trägerschicht angeordnet, oder ist zwischen der Druckfarbenschicht und der Trägerschicht wenigstens eine weitere Schicht angeordnet. Diese weitere Schicht kann nach einer weiteren Lehre der Erfindung entweder eine gegen Wasser bzw. Wasserdampf wirkende Barriereschicht sein, oder aber eine Druckträgerschicht. Dabei kann dann zwischen der Barriereschicht bzw. der Druckträgerschicht und der Trägerschicht auch eine oder mehrere Haftvermittlerschichten angeordnet sein. Auf diese Weise wird zuverlässig ein sicherer Zusammenhang des gesamten Verbundmaterials gewährleistet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die äußere Siegelschicht aus einem thermoplastischen Polymer, einem gefüllten thermoplastischen Polymer oder aus einem Compound aus thermoplastischen Polymeren, wobei als thermoplastische Polymere Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylenterephtalat (PET), Ethylen/Vinylalkohol (EVOH), und/oder flüssigkristalline Polymere (LCP) verwendet werden können. Dabei kann die äußere Siegelschicht auch aus mehreren Einzelschichten bestehen.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung besteht die Barriereschicht aus einer Folie bzw. einer weiteren Polymerschicht. Bei der Folie kann es sich um eine Metallfolie, eine metallbedampfte Folie, eine siliziumoxidbedampfte Folie oder eine kohlenstoffbedampfte Folie handeln.
Auch die Haftvermittlerschicht besteht bevorzugt aus einer Polymerschicht. Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung kann die Haftvermittlerschicht auch mehrschichtig ausgebildet sein.
Wie bereits erwähnt, sind die Anforderungen an die verwendete Druckfarbe beim erfindungsgemäßen Verbundmaterial gegenüber dem Verbundmaterial mit Außendruck aufgrund der Überbeschichtung deutlich reduziert. Die Druckfarbenschicht kann in ihrer Rezeptur strahlungshärtend (ESH oder UV; radikalisch oder kationisch), lösemittelbasiert (NC oder PVB), wasserbasisert oder als Hybridsystem formuliert sein.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen Zuschnitt für eine Verbundpackung aus einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, das sich dadurch auszeichnet, dass die Druckfarbenschicht im Frontaldruck direkt auf die Trägerschicht bzw. die darauf befindliche Barriereschicht oder Druckträgerschicht appliziert wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die Druckfarbenschicht im Konterdruck spiegelverkehrt auf die äußere transparente Siegelschicht appliziert wird, bevor diese auf das Trägermaterial oder eine entsprechende Haftvermittlerschicht aufgetragen wird. Schließlich können die Druckfarbenschichten sowohl im konventiellen als auch nach den digitalen Druckverfahren aufgebracht werden.
Im Ergebnis ist das erfindungsgemäße Verbundmaterial in der Lage, ohne spezielle Farbformulierungen mit zum Teil noch erforderlichen Schutzlacken auszukommen. Während beim Stand der Technik alle vorbekannten Farbsysteme für Kartonverbundmaterial nicht die erforderlichen Echtheiten bzw. Widerstandsfähigkeit in Bezug auf den Autoklavierprozess im flächigen oder lokalen Kontakt zu sich selbst oder zu anderen Materialien aufweisen und daher mit Qualitätsverlusten des Druckbildes beim Autoklavprozess zu rechnen ist, sind beim erfindungsgemäßen Verbundmaterial ein Verlust der Farbhaftung oder auch Glanzverluste zuverlässig ausgeschlossen. Packungen aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial unterliegen daher keinerlei optischen Mängeln.
Der Autoklavprozess kann ohne Rücksicht auf eventuelle Beschädigungen der Druckfarbe effizienter und wirtschaftlicher gestaltet werden. Insbesondere sind höhere Autoklavtemperaturen möglich. Des weiteren dürfen sich die Packungen im Autoklaven berühren und damit ist eine dichtere Packung (bzw. ein kleineres Autoklawolumen) möglich. Auch können Transportbewegungen im Autoklaven realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterials,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterials und
3 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterials.
In 1 ist der einfachste Aufbau eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials dargestellt. Auf der Basis einer Trägerschicht 1 aus Papier oder Karton ist eine Druckfarbenschicht 2 aufgebracht, auf die wiederum eine äußere transparente Siegelschicht 3 zum Schutz des erfindungsgemäßen Verbundmaterials insbesondere beim Autoklavprozess aufgebracht ist.
Die Trägerschicht 1 wird zum Packungsinneren hin im dargestellten und insoweit bevorzugten Fall aller drei Ausführungsbeispiele von einer Barriereschicht 4 und einer inneren Siegelschicht 3' beschichtet, wobei die Barriereschicht 4 zur besseren Haftung beidseitig mit einer Haftvermittlungsschicht 6 versehen ist.
Die beiden alternativen Verbundmaterialien gemäß den 2 und 3 weisen zwischen der Druckfarbenschicht 2 und der Trägerschicht 1 jeweils zwei weitere Schichten auf, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind dies eine weitere (äußere) Barriereschicht 4, welche zur Trägerschicht 1 hin mit einer Haftvermittlerschicht 6 versehen ist. Bei der alternativen Ausgestaltung gemäß
3 ist die Druckfarbenschicht 2 auf eine Druckträgerschicht 5 aufgebracht, welche wiederum mittels einer Haftvermittlerschicht 6 auf die eigentlichen Trägerschicht 1 aufgebracht wird.
Die Barriereschicht 4 kann dabei aus einer Metallfolie, einer metall-, siliziumoxid- oder kohlenstoffbedampften Folie oder einer Polymerschicht bestehen.
Bei den genannten Haftvermittlerschichten 6 kann es sich um solche auf Polymerbasis oder auf Klebstoffbasis handeln. Darüber hinaus können diese Schichten wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, auch in sich mehrschichtig ausgebildet sein.

Claims

Verbundmaterial aus Papier oder Karton als Trägermaterial mit einer Kunststoffbeschichtung, insbesondere für licht-, gas- und flüssigkeitsdichte heißsiegelbare Packungen, wobei das Verbundmaterial ein aufgebrachtes Druckbild aus einer Schicht aus Druckfarbe aufweist und wobei die Kunststoffbeschichtung jeweils äußere Siegelschichten und ggf. wenigstens eine innere, von Haftvermittlerschichten umgebene Sperrschicht aus Al-Folie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) zwischen der äußeren transparenten Siegelschicht (3) und dem restlichen Verbund angeordnet ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) unmittelbar auf der Trägerschicht (1) angeordnet ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckfarbenschicht (2) und der Trägerschicht (1) wenigstens eine weitere Schicht angeordnet ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine gegen Wasser/Wasserdampf wirkende Barriereschicht (4) ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine Druckträgerschicht (5) ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Barriereschicht (4) bzw. der Druckträgerschicht (5) und der Trägerschicht (1) wenigstens eine Haftvermittlerschicht (6) angeordnet ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Siegelschicht (3) aus einem thermoplastischen Polymer, einem gefüllten thermoplastischen Polymer oder aus einem Compound aus thermoplastischen Polymeren besteht.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Siegelschicht (3) aus mehreren Einzelschichten aus thermoplastischen Polymeren bzw. einem Compound daraus besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Polymere Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylenterephtalat (PET), Ethylen/Vinylalkohol (EVOH), und/oder flüssigkristalline Polymere (LCP) verwendet werden.
Verbundmaterial nach Anspruch 4 und ggf. einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (4) aus einer Metallfolie oder einer Polymerschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 4 und ggf. einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (4) aus einer metallbedampften Folie oder einer Polymerschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 4 und ggf. einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (4) aus einer siliziumoxidbedampften Folie oder einer Polymerschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 4 und ggf. einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (4) aus einer kohlenstoffbedampften Folie oder einer Polymerschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 6 und ggf. einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (6) aus einer Polymerschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 6 und ggf. einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (6) aus einer Klebstoffschicht besteht.
Verbundmaterial nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (6) mehrschichtig ausgebildet ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) in ihrer Rezeptur strahlungshärtend formuliert ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) in ihrer Rezeptur lösemittelbasiert formuliert ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) in ihrer Rezeptur wasserbasiert formuliert ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht (2) in ihrer Rezeptur als Hybridsystem formuliert ist.
Zuschnitt für eine Verbundpackung, hergestellt aus einem Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht im Frontaldruck direkt auf die Trägerschicht bzw. die darauf befindliche Barriereschicht oder Druckträgerschicht appliziert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht im Konterdruck spiegelverkehrt auf die äußere transparente Siegelschicht appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht im konventionellen Druckverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbenschicht im digitalen Druckverfahren aufgebracht wird.