DE112020003984T5 - Flexibler beutel mit post-consumer-harz - Google Patents

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L. Rogers Jessica
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt einen flexiblen Beutel bereit. In einer Ausführungsform enthält der flexible Beutel eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur. Jede Schichtstruktur enthält (i) eine Innenauskleidung und (ii) eine Außenhülle. Die erste Schichtstruktur wird so über die zweite Schichtstruktur gelegt, dass die Innenauskleidungen einander gegenüberliegen. Die erste Schichtstruktur, die der zweiten Schichtstruktur überlagert ist, definiert einen gemeinsamen Umfangsrand. Jede Innenauskleidung besteht aus einer flexiblen Folie aus einem Polymermaterial. Jede Außenhülle besteht aus einem Post-Consumer-Recycling(PCR)-Polymermaterial. Das PCR-Polymermaterial hat einen G1200-Wert von über 50. Der flexible Beutel enthält eine Umfangsdichtung. Die Umfangsdichtung erstreckt sich entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands. Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Sozialer, politischer und wirtschaftlicher Druck treibt die Industrie dazu, Post-Consumer-Harz(Post Consumer Resin - PCR)-Polymermaterial zu verwenden. Die Umweltgefährdung durch Plastikabfall ist hinlänglich bekannt. Es werden große gesellschaftliche Anstrengungen unternommen, um Kunststoffmaterialien zu recyceln und wiederzuverwenden, allgemein als Post-Consumer-Harz (PCR) bekannt. Bestrebungen, PCR wieder aufzubereiten und wieder in verwendbare Verbraucherartikel einzubauen, nehmen weiter zu.
  • Bei flexiblen Folienanwendungen macht die inhärente Variabilität von PCR die Verwendung von PCR in flexiblen Hochleistungsverpackungen für Flüssigkeiten zu einer Herausforderung. Der inhärente Abfallaspekt von PCR bedeutet, dass PCR für üblen Geruch anfällig ist und bei Kontakt mit Lebensmitteln zu einem unangenehmen Geschmack beitragen kann. Diese Nachteile von PCR erschweren die Verwendung für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt.
  • Für Flüssigkeitsverpackungen erfüllt die Verpackungsstruktur zwei grundlegende Rollen. Ein flexibler Beutel zum Aufbewahren einer Flüssigkeit muss beispielsweise den flüssigen Inhalt ohne Auslaufen und mit einer Ausfallrate von weniger als einem Leck pro 100.000 flexiblen Verpackungen aufnehmen. Eine weitere Herausforderung für flexible Verpackungen besteht darin, dass der flexible Beutel neben der Aufnahme des flüssigen Inhalts eine ausreichende strukturelle Integrität aufweisen muss, um die Lieferkette zu überstehen. Mit anderen Worten, der flexible Beutel muss angemessene Struktur, Integrität und Festigkeit aufweisen, um die Strapazen und Belastungen von Verarbeitung, Befüllung, Lagerung, Vertrieb, Vermarktung und Verwendung durch den Verbraucher zu überstehen.
  • Der Stand der Technik erkennt die Notwendigkeit eines flexiblen Beutels an, der PCR enthält und die Fähigkeit aufweist, als flexibler Beutel zu funktionieren, nämlich als ein Beutel, der leckagefrei und stark genug ist, um in der Lieferkette intakt zu bleiben und zu funktionieren.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Der Anmelder hat eine Verpackungsgeometrie entdeckt, um flüssige Inhalte ohne Auslaufen zu unterstützen, die auch PCR nutzt.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt einen flexiblen Beutel bereit. In einer Ausführungsform enthält der flexible Beutel eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur. Jede Schichtstruktur enthält (i) eine Innenauskleidung und (ii) eine Außenhülle. Die erste Schichtstruktur wird so über die zweite Schichtstruktur gelegt, dass die Innenauskleidungen einander gegenüberliegen. Die erste Schichtstruktur, die der zweiten Schichtstruktur überlagert ist, definiert einen gemeinsamen Umfangsrand. Jede Innenauskleidung besteht aus einer flexiblen Folie aus einem Polymermaterial. Jede Außenhülle besteht aus einem Post-Consumer-Recycling(PCR)-Polymermaterial. Das PCR-Polymermaterial hat einen G1200-Wert von über 50. Der flexible Beutel enthält eine Umfangsdichtung. Die Umfangsdichtung erstreckt sich entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands. Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht eines flexiblen Beutels in einer zusammengelegten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • DEFINITIONEN
  • Jede Bezugnahme auf das Periodensystem der Elemente entspricht der von CRC Press, Inc. 1990-1991 veröffentlichten Fassung. Die Bezugnahme auf eine Gruppe von Elementen in dieser Tabelle erfolgt über die neue Notation für die Nummerierung von Gruppen.
  • Für die Zwecke der US-Patentpraxis wird der Inhalt jedes Patents, jeder Patentanmeldung oder Veröffentlichung, auf die Bezug genommen wird, durch Bezugnahme in vollem Umfang zu einem festen Bestandteil (oder seine äquivalente US-Version wird derart durch Bezugnahme zu einem festen Bestandteil), insbesondere im Hinblick auf die Offenbarung von Definitionen (soweit sie nicht im Widerspruch zu den in dieser Offenbarung ausdrücklich angegebenen Definitionen stehen) und allgemeinem Fachwissen.
  • Die hierin offenbaren Zahlenbereiche beinhalten alle Werte ab und einschließlich des unteren und oberen Wertes. Bei Bereichen, die explizite Werte enthalten (z. B. 1 oder 2 oder 3 bis 5 oder 6 oder 7), ist jeder Teilbereich zwischen zwei beliebigen expliziten Werten enthalten (z. B. 1 bis 2; 2 bis 6; 5 bis 7; 3 bis 7; 5 bis 6 usw.).
  • Sofern nicht anders angegeben, aus dem Kontext ersichtlich oder in der Technik üblich, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf ein Gewicht und alle Prüfverfahren sind auf dem Stand des Einreichungstages dieser Offenbarung.
  • Die Begriffe „Mischung“ oder „Polymermischung“, wie hierin verwendet, beziehen sich auf eine Mischung aus zwei oder mehr Polymeren. Eine solche Mischung kann mischbar sein oder nicht (nicht auf molekularer Ebene phasengetrennt). Eine solche Mischung kann phasengetrennt sein oder nicht. Eine solche Mischung kann eine oder mehrere Domänenkonfigurationen enthalten oder nicht, wie etwa bestimmt durch Transmissionselektronenspektroskopie, Lichtstreuung, Röntgenstreuung und andere im Stand der Technik bekannte Verfahren.
  • Der Begriff „Zusammensetzung“ bezieht sich auf ein Gemisch von Materialien, die die Zusammensetzung umfassen, sowie auf Reaktions- und Zersetzungsprodukte, die aus den Materialien der Zusammensetzung gebildet werden.
  • Die Begriffe „umfassend“, „einschließlich“, „aufweisend“ und ihre Ableitungen sollen das Vorhandensein zusätzlicher Komponenten, Schritte oder Prozeduren nicht ausschließen, unabhängig davon, ob diese ausdrücklich offenbart sind oder nicht. Um jeden Zweifel auszuschließen, können alle Zusammensetzungen, die durch die Verwendung des Begriffs „umfassend“ beansprucht werden, jedes zusätzliche Additiv, Hilfsmittel oder jede Verbindung, ob polymer oder anderweitig, beinhalten, sofern nicht anders angegeben. Im Gegensatz dazu schließt der Begriff „im Wesentlichen bestehend aus“ jede andere Komponente, jeden anderen Schritt oder jede andere Prozedur vom Anwendungsbereich der nachfolgenden Aufzählung aus, mit Ausnahme derjenigen, die für die Betriebsfähigkeit nicht wesentlich sind. Der Begriff „bestehend aus“ schließt alle Komponenten, Schritte oder Prozeduren aus, die nicht speziell beschrieben oder aufgeführt sind. Der Begriff „oder“ bezieht sich, sofern nicht anders angegeben, sowohl auf die aufgeführten Elemente einzeln als auch in beliebiger Kombination. Die Verwendung des Singulars beinhaltet die Verwendung des Plurals und umgekehrt.
  • Ein „Polymer auf Ethylenbasis“ ist ein Polymer, das mehr als 50 Gewichtsprozent (Gew.-%) polymerisiertes Ethylenmonomer (bezogen auf die Gesamtmenge der polymerisierbaren Monomere) enthält und wahlweise mindestens ein Comonomer enthalten kann. Polymer auf Ethylenbasis schließt Ethylenhomopolymer und Ethylencopolymer ein (womit Einheiten gemeint sind, die von Ethylen und einem oder mehreren Comonomeren abgeleitet sind). Die Begriffe „Polymer auf Ethylenbasis“ und „Polyethylen“ können austauschbar verwendet werden. Zu nicht einschränkenden Beispielen für Polymere auf Ethylenbasis (Polyethylen) zählen Polyethylen niedriger Dichte (low density polyethylene - LDPE) und lineares Polyethylen. Zu nicht einschränkenden Beispielen für lineares Polyethylen zählen lineares Polyethylen niedriger Dichte (linear low density polyethylene - LLDPE), Polyethylen ultraniedriger Dichte (ultra-low density polyethylene - ULDPE), Polyethylen sehr niedriger Dichte (very low density polyethylene - VLDPE), Mehrkomponenten-Copolymer auf Ethylenbasis (EPE), Ethylen/α-Olefin-Mehrblockcopolymere (auch bekannt als Olefin-Blockcopolymer (olefin block copolymer- OBC)), im Wesentlichen linear oder linear, Plastomere/Elastomere und Polyethylen hoher Dichte (high density polyethylene - HDPE). Im Allgemeinen kann Polyethylen in Gasphasen-Fließbettreaktoren, Flüssigphasen-Aufschlämmungs-Prozessreaktoren oder Flüssigphasen-Lösungsprozess-Reaktoren unter Verwendung eines heterogenen Katalysatorsystems, wie eines Ziegler-Natta-Katalysators, eines homogenes Katalysatorsystems, umfassend Übergangsmetalle der Gruppe 4 und Ligandenstrukturen wie Metallocen, Nicht-Metallocen mit Metallzentrum, Heteroaryl, heterovalentem Aryloxyether, Phosphinimin und anderen erzeugt werden. Kombinationen von heterogenen und/oder homogenen Katalysatoren können auch entweder in Einzelreaktor- oder Doppelreaktorkonfigurationen verwendet werden.
  • „Ethylenplastomere/Elastomere“ sind im Wesentlichen lineare oder lineare Ethylen/α-Olefin-Copolymere, umfassend homogene kurzkettige Verzweigungsverteilung, die von Ethylen abgeleitete Einheiten und von mindestens einem C3-C10-α-Olefin-Comonomer abgeleitete Einheiten umfasst. Ethylenplastomere/Elastomere haben eine Dichte von 0,860 g/cm3 bis 0,917 g/cm3. Zu nicht einschränkenden Beispielen für Ethylenplastomere/-elastomere zählen AFFINITY™ - Plastomere und Elastomere (erhältlich von The Dow Chemical Company), EXACT™ - Plastomere (erhältlich von ExxonMobil Chemical), Tafmer™ (erhältlich von Mitsui), Nexlene™ (erhältlich von SK Chemicals Co.) und Lucene™ (erhältlich von LG Chem Ltd.).
  • „Polyethylen hoher Dichte“ (HDPE) ist ein Ethylenhomopolymer oder ein Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit mindestens einem C4-C10-α-Olefin-Comonomer oder C4-C8-α-Olefin-Comonomer und einer Dichte von 0,940 g/cm3 oder 0,945 g/cm3 oder 0,950 g/cm3 oder 0,953 g/cm3 bis 0,955 g/cm3 oder 0,960 g/cm3 oder 0,965 g/cm3 oder 0,970 g/cm3 oder 0,975 g /cm3 oder 0,980 g/cm3. Das HDPE kann ein monomodales Copolymer oder ein multimodales Copolymer sein. Ein „monomodales Ethylen-Copolymer“ ist ein Ethylen/C4-C10-α-Olefin-Copolymer, das einen deutlichen Peak in einer Gelpermeationschromatographie (gelpermeation chromatography - GPC) aufweist, die die Molekulargewichtsverteilung zeigt. Ein „multimodales Ethylen-Copolymer“ ist ein Ethylen/C4-C10-α-Olefin-Copolymer, das mindestens zwei deutliche Peaks in einer GPC aufweist, die die Molekulargewichtsverteilung zeigt. Multimodal schließt Copolymer mit zwei Peaks (bimodal) sowie Copolymer mit mehr als zwei Peaks ein. Zu nicht einschränkenden Beispielen für HDPE zählen DOW™ - Harze aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) (erhältlich von The Dow Chemical Company), ELITE™ -verbesserte Polyethylenharze (erhältlich von The Dow Chemical Company), CONTINUUM™ - bimodale Polyethylenharze (erhältlich von The Dow Chemical Company), LUPOLEN™ (erhältlich von LyondellBasell) sowie HDPE-Produkte von Borealis, Ineos und ExxonMobil.
  • Ein „Interpolymer“ ist ein Polymer, das durch die Polymerisation von mindestens zwei verschiedenen Monomeren erzeugt wird. Dieser Oberbegriff schließt Copolymere ein, die üblicherweise verwendet werden, um Polymere zu bezeichnen, die aus zwei verschiedenen Monomeren erzeugt sind, sowie Polymere, die aus mehr als zwei verschiedenen Monomeren erzeugt sind, z. B. Terpolymere, Tetrapolymere usw.
  • „Lineares Polyethylen niedriger Dichte“ (LLDPE) ist ein lineares Ethylen/α-Olefin-Copolymer, das eine heterogene kurzkettige Verzweigungsverteilung enthält, die von Ethylen abgeleitete Einheiten und von mindestens einem C3-C10-α-Olefin- oder C4-C8-α-Olefin-Comonomer abgeleitete Einheiten umfasst. LLDPE ist im Gegensatz zu herkömmlichem LDPE durch wenig oder gar keine langkettigen Verzweigungen gekennzeichnet. LLDPE hat eine Dichte von 0,910 g/cm3 bis weniger als 0,940 g/cm3. Zu nicht einschränkenden Beispielen für LLDPE zählen TUFLIN™ - lineare Polyethylenharze niedriger Dichte (erhältlich von The Dow Chemical Company), DOWLEX™ - Polyethylenharze (erhältlich von Dow Chemical Company) und MARLEX™ - Polyethylen (erhältlich von Chevron Phillips).
  • „Polyethylen niedriger Dichte“ (LDPE) besteht aus Ethylenhomopolymer oder Ethylen/α-Olefin-Copolymer, umfassend mindestens ein C3-C10-α-Olefin oder C4-C8-α-Olefin, das eine Dichte von 0,915 g/cm3 bis weniger als 0,940 g/cm3 aufweist und langkettige Verzweigungen mit breiter MWD enthält. LDPE wird typischerweise durch radikalische Hochdruckpolymerisation (Rohrreaktor oder Autoklav mit Radikalstarter) erzeugt. Zu nicht einschränkenden Beispielen für LDPE zählen MarFlex™ (Chevron Phillips), LUPOLEN™ (LyondellBasell), sowie LDPE-Produkte von Borealis, Ineos, ExxonMobil und anderen.
  • „Mehrkomponenten-Copolymer auf Ethylenbasis“ (oder „EPE“) umfasst von Ethylen abgeleitete Einheiten sowie Einheiten, die von mindestens einem C3-C10-α-Olefin- oder C4-C8-α-Olefin-Comonomer abgeleitet sind, wie etwa beschrieben in den Patenten USP 6,111,023 ; USP 5,677,383 ; und USP 6,984,695 . EPE-Harze haben eine Dichte von 0,905 g/cm3 bis 0,962 g/cm3. Zu nicht einschränkenden Beispielen für EPE-Harze zählen ELITE™ - verbessertes Polyethylen (erhältlich von The Dow Chemical Company), ELITE AT™ - Harze mit fortschrittlicher Technologie (erhältlich von The Dow Chemical Company), SURPASS™ - Polyethylen(PE)-Harze (erhältlich von Nova Chemicals), und SMART™ (erhältlich von SK Chemicals Co.).
  • Ein „Polymer auf Olefinbasis“ oder „Polyolefin“ ist ein Polymer, das mehr als 50 Gew.-% polymerisiertes Olefinmonomer (bezogen auf die Gesamtmenge der polymerisierbaren Monomere) enthält und wahlweise mindestens ein Comonomer enthalten kann. Zu nicht einschränkenden Beispielen eines Polymers auf Olefinbasis zählt ein Polymer auf Ethylenbasis oder ein Polymer auf Propylenbasis.
  • Ein „Polymer“ ist eine Verbindung, die durch Polymerisieren von Monomeren desselben oder eines unterschiedlichen Typs hergestellt wird, die in polymerisierter Form die mehrfachen und/oder sich wiederholenden „Einheiten“ oder „Mer-Einheiten“ bilden, aus denen ein Polymer besteht. Der Oberbegriff Polymer umfasst somit den Begriff Homopolymer, der üblicherweise verwendet wird, um Polymere zu bezeichnen, die aus nur einem Monomertyp hergestellt werden, und den Begriff Copolymer, der üblicherweise verwendet wird, um Polymere zu bezeichnen, die aus mindestens zwei Monomertypen hergestellt werden. Er umfasst auch alle Formen von Copolymeren, z. B. statistische, Blockcopolymere usw. Die Begriffe „Ethylen/α-Olefin-Polymer“ und „Propylen/α-Olefin-Polymer“ weisen auf Copolymere wie oben beschrieben hin, die durch Polymerisieren von Ethylen bzw. Propylen und einem oder mehreren zusätzlichen, polymerisierbaren α-Olefin-Monomeren hergestellt wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl ein Polymer oft als „aus“ einem oder mehreren spezifizierten Monomeren „hergestellt“, „basierend auf“ einem spezifizierten Monomer oder Monomertyp, „enthaltend“ einen spezifizierten Monomergehalt oder ähnliches bezeichnet wird, in diesem Zusammenhang der Begriff „Monomer“ so verstanden wird, dass er sich auf den polymerisierten Rest des spezifizierten Monomers bezieht und nicht auf die unpolymerisierte Spezies. Im Allgemeinen wird hierin von Polymeren gesprochen, die auf „Einheiten“ basieren, die als polymerisierte Form eines entsprechenden Monomers vorliegen.
  • Ein „Polymer auf Propylenbasis“ ist ein Polymer, das mehr als 50 Gew.-% polymerisiertes Propylenmonomer (bezogen auf die Gesamtmenge der polymerisierbaren Monomere) enthält und optional mindestens ein Comonomer enthalten kann. Polymer auf Propylenbasis schließt Propylenhomopolymer und Propylencopolymer ein (womit Einheiten gemeint sind, die von Propylen und einem oder mehreren Comonomeren abgeleitet sind). Die Begriffe „Polymer auf Propylenbasis“ und „Polypropylen“ können austauschbar verwendet werden. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Propylencopolymere schließen schlagzähes Propylencopolymer und Random-Propylencopolymer ein.
  • „Polyethylen ultraniedriger Dichte“ (ULDPE) bzw. „Polyethylen sehr niedriger Dichte“ (VLDPE) ist jeweils ein lineares Ethylen/α-Olefin-Copolymer, das eine heterogene kurzkettige Verzweigungsverteilung enthält, umfassend von Ethylen abgeleitete Einheiten und von mindestens einem C3-C10-α-Olefin-Comonomer abgeleitete Einheiten. ULDPE und VLDPE haben jeweils eine Dichte von 0,885 g/cm3 bis 0,915 g/cm3. Zu nicht einschränkenden Beispielen von ULDPE und VLDPE zählen ATTANE™ - Polyethylenharze ultraniedriger Dichte (erhältlich von The Dow Chemical Company) und FLEXOMER™ - Polyethylenharze sehr niedriger Dichte (erhältlich von The Dow Chemical Company).
  • TESTMETHODEN
  • Die Dichte wird gemessen nach ASTM D792, Methode B. Das Ergebnis wird in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3) aufgezeichnet.
  • Dynamische Differenzkalorimetrie (Differential Scanning Calorimetry - DSC). Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) kann verwendet werden, um das Schmelz-, Kristallisations- und Glasübergangsverhalten eines Polymers über einen weiten Temperaturbereich zu messen. Zum Beispiel wird das TA Instruments Q1000 DSC, ausgestattet mit einem RCS (Refrigerated Cooling System - gekühltes Kühlsystem) und einem Autosampler, verwendet, um diese Analyse durchzuführen. Während des Tests wird ein Stickstoff-Spülgasfluss von 50 ml/min verwendet. Jede Probe wird bei etwa 175 °C zu einer dünnen Folie schmelzgepresst; die geschmolzene Probe wird dann auf Raumtemperatur (etwa 25 °C) luftgekühlt. Eine Probe von 3-10 mg, 6 mm Durchmesser, wird aus dem gekühlten Polymer extrahiert, gewogen, in eine leichte Aluminiumpfanne (ca. 50 mg) gegeben und festgeklemmt. Dann wird eine Analyse durchgeführt, um seine thermischen Eigenschaften zu bestimmen.
  • Das thermische Verhalten der Probe wird bestimmt, indem die Probentemperatur hoch- und heruntergefahren wird, um ein Profil des Wärmeflusses, aufgetragen gegen die Temperatur, zu erzeugen. Zuerst wird die Probe schnell auf 180 °C erwärmt und 3 Minuten lang isotherm gehalten, um ihren thermischen Verlauf auszugleichen. Als nächstes wird die Probe mit einer Abkühlrate von 10 °C/Minute auf -40 °C gekühlt und 3 Minuten lang bei -40 °C isotherm gehalten. Die Probe wird dann mit einer Erwärmungsrate von 10 °C/Minute auf 180 °C erwärmt (Erwärmung auf „zweite Temperatur“). Die Abkühl- und die zweite Erwärmungskurve werden aufgezeichnet. Die Abkühlkurve wird analysiert, indem Baseline-Endpunkte vom Beginn der Kristallisation bis -20 °C gesetzt werden. Die Erwärmungskurve wird analysiert, indem Baseline-Endpunkte von -20 °C bis zum Ende des Schmelzens festgelegt werden. Die ermittelten Werte sind der extrapolierte Schmelzbeginn Tm und der extrapolierte Kristallisationsbeginn Tc. Schmelzwärme (Hf) (in Joule pro Gramm) und die berechnete prozentuale Kristallinität für Polyethylenproben unter Verwendung der folgenden Gleichung: % Kristallinität = ((Hf) / 292 J/g) x 100. Die Glasübergangstemperatur Tg wird bestimmt aus der DSC-Erwärmungskurve, wobei die Hälfte der Probe die flüssige Wärmekapazität erreicht hat, wie beschrieben in Bernhard Wunderlich, The Basis of Thermal Analysis, in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92, 278-279 (Edith A. Turi Hrsg., 2. Aufl. 1997). Baselines werden unterhalb und oberhalb des Glasübergangsbereichs angesetzt und durch den Tg-Bereich extrapoliert. Die Temperatur, bei der die Wärmekapazität der Probe in der Mitte zwischen diesen Baselines liegt, ist die Tg.
  • GI200 ist definiert als die Summe der Flächen aller Gele mit einem Durchmesser von mehr als 200 Mikrometer. Zur Bestimmung von GI200 wird ein Linien-Gelzähler OCS FSA-100 eingesetzt, bestehend aus einer Beleuchtungseinheit, einem CCD-Detektor und einem Bildprozessor mit der Gelzähler-Softwareversion 5.0.4.6, erhältlich von OCS Optical Control Systems GmbH, oder aber ein gleichwertiges Produkt. 25 Pakete werden analysiert, wobei ein Paket definiert ist als 24,6 cm3 Folie, bzw. 0,324 m2 bei einer Foliendicke von 76 µm (Mikrometer).
  • Gelzahl: Die Gelzahl ist die Anzahl der von der Gelkamera erkannten Gele; die gezählten Gele werden basierend auf dem äquivalenten kreisförmigen Durchmesser der gemessenen Fläche weiter in die folgenden Kategorien eingeteilt: weniger als 100 Mikrometer, zwischen 100 und 1 50 Mikrometer, zwischen 150 und 200 Mikrometer, zwischen 200 und 400 Mikrometer, zwischen 400 und 800 Mikrometer zwischen 800 und 1600 Mikrometer und größer als 1600 Mikrometer. GI200 ist definiert als die Summe der Flächen aller Gele mit einem Durchmesser von mehr als 200 Mikrometer, gemittelt über 25 Pakete (GI200-Einheiten mm2 Gel pro 24,6 cm3 Folie). Der Durchmesser eines Gels wird als Durchmesser eines Kreises mit einer äquivalenten Fläche bestimmt. Ein Analysezyklus prüft 24,6 cm3 Folie. Die entsprechende Fläche beträgt 0,324 m2 bei einer Foliendicke von 76 µm und 0,647 m2 bei einer Foliendicke von 38 µm. Alternativ wird ein Gel-ppm unter Verwendung der oben beschriebenen Technik gemessen und GI200 ist etwa Gel-ppm geteilt durch 3.
  • Die Schmelzflussrate (melt flow rate - MFR) in g / 10 min wird gemessen gemäß ASTM D1238 (230 °C / 2,16 kg).
  • Der Schmelzindex (melt index - MI) (12) in g / 10 min wird gemessen gemäß ASTM D1238 (190 °C / 2,16 kg).
  • Der Vergilbungsindex (yellowness index - YI) für körniges und pelletisiertes Polyethylen wird ermittelt mit dem Hunter ColorFlex EZ™-Spektrometer gemäß den ASTM-Verfahren D6290 (Standard Test Method for Color Determination of Plastic Pellets) und E313 (Standard Practice for Calculating Yellowness and Whiteness Indices from Instrumentally Measured Color Coordinates).
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellt einen flexiblen Beutel bereit. In einer Ausführungsform enthält der flexible Beutel eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur. Jede Schichtstruktur enthält (i) eine Innenauskleidung und (ii) eine Außenhülle. Die erste Schichtstruktur wird so über die zweite Schichtstruktur gelegt, dass die Innenauskleidungen einander gegenüberliegen. Die erste Schichtstruktur, die der zweiten Schichtstruktur überlagert ist, definiert einen gemeinsamen Umfangsrand. Jede Innenauskleidung besteht aus einer flexiblen Folie aus einem Polymermaterial. Jede Außenhülle besteht aus einem Post-Consumer-Recycling(PCR)-Polymermaterial. Das PCR-Polymermaterial hat einen G1200-Wert von über 50. Der flexible Beutel enthält eine Umfangsdichtung. Die Umfangsdichtung erstreckt sich entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands. Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab.
  • Der vorliegende flexible Beutel umfasst eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur. Der Begriff „Schichtstruktur“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Struktur, die aus mindestens zwei diskreten Strukturen zusammengesetzt ist, nämlich (i) einer Innenauskleidung und (ii) einer Außenhülle. Die Innenauskleidung und die Außenhülle sind jeweils ein diskreter blattartiger Artikel, der flexibel und flach ist und aus einem extrudierten thermoplastischen Material oder einem gegossenen Thermoplastmaterial besteht, wobei die Innenauskleidung und die Außenhülle jeweils eine konsistente und gleichmäßige Dicke von 0,25 Millimeter (mm) bis 6,35 mm (250 mil) aufweisen.
  • Die Komponenten jeder Schichtstruktur (d. h. die Innenauskleidung und die Außenhülle) können aus einem einzigen Polymermaterial oder aus einer Mischung aus zwei oder mehr Polymermaterialien zusammengesetzt sein; wobei die Komponenten jeder Schichtstruktur entweder eine einschichtige Konfiguration oder eine mehrschichtige Konfiguration (koextrudiert mehrschichtig und/oder laminiert mehrschichtig) aufweisen.
  • Die erste Schichtstruktur wird so über die zweite Schichtstruktur gelegt, dass die Innenauskleidungen einander gegenüberliegen. Die erste Schichtstruktur, die der zweiten Schichtstruktur überlagert ist, definiert einen gemeinsamen Umfangsrand. Der gemeinsame Umfangsrand definiert eine Umfangsform für den flexiblen Beutel. Die Umfangsform für den flexiblen Beutel kann ein Polygon (wie etwa ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute, ein Fünfeck, ein Sechseck, ein Siebeneck, ein Achteck usw.) oder eine Ellipse (wie etwa ein Ovoid, ein Oval oder ein Kreis) sein.
  • Die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur enthalten jeweils eine Innenauskleidung. Die erste Schichtstruktur enthält eine erste Innenauskleidung. Die zweite Schichtstruktur enthält eine zweite Innenauskleidung. Jede Innenauskleidung besteht aus einer flexiblen Folie, die aus einem Polymermaterial besteht. Jede Innenauskleidung ist elastisch, flexibel, verformbar und biegsam.
  • In einer Ausführungsform ist jede Innenauskleidung eine flexible Mehrschichtfolie mit mindestens drei Schichten. Die flexible Mehrschichtfolie weist eine A/B/A-Schichtstruktur. Schicht A ist eine Dichtungsschicht, die aus einem LLDPE zusammengesetzt ist. Schicht B ist eine Schutzschicht, die aus einem Polymer auf Ethylenbasis besteht. Die flexible Mehrschichtfolie A/B/A hat ein Schichtvolumen von 20/60/20 und die flexible Mehrschichtfolie hat eine Dicke von 10 Mikrometer oder 20 Mikrometer bis 40 Mikrometer oder 80 Mikrometer.
  • In einer Ausführungsform hat die flexible Mehrschichtfolie für jede Innenauskleidung die Schichtstruktur A/B/C/B/A. Schicht A ist eine Dichtungsschicht, die aus einem LLDPE zusammengesetzt ist. Schicht B ist eine Verbindungsschicht, die aus einem mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Polymer oder einer Polymermischung auf Ethylenbasis besteht. Schicht C ist eine Barriereschicht, wie etwa Polyamid oder Ethylen-Vinylalkohol (EVOH). Die flexible Mehrschichtfolie A/B/C/B/A hat ein Schichtvolumen von 15/5/60/5/15 und die flexible Mehrschichtfolie hat eine Dicke von 10 Mikrometer oder 20 Mikrometer bis 40 Mikrometer oder 80 Mikrometer. Die Barriereschicht kann dazu dienen, eine Sauerstoff- und/oder Aromaübertragung zu verhindern.
  • Die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur enthalten jeweils eine Außenhülle. Die erste Schichtstruktur enthält eine erste Außenhülle. Die zweite Schichtstruktur enthält eine zweite Außenhülle. Jede Außenhülle besteht aus einem Post-Consumer-Recycling(PCR)-Polymermaterial. Das zur Herstellung der Außenhülle verwendete PCR hat einen GI200-Wertvon über 50.
  • Der Begriff „Post-Consumer-Harz“ (PCR) ist ein Polymermaterial, das zuvor als Verbraucherverpackung oder Industrieverpackung verwendet wurde. Mit anderen Worten, PCR ist Plastikabfall. PCR wird typischerweise von Recyclingprogrammen und Recyclinganlagen gesammelt. PCR erfordert typischerweise eine zusätzliche Reinigung und Verarbeitung, bevor es wieder in eine Fertigungslinie eingeführt werden kann. Das PCR kann ein Polymer auf Ethylenbasis, ein Polymer auf Propylenbasis, ein Polyester, ein Poly(vinylchlorid), ein Polystyrol, ein Acrylnitril-Butadien-Styrol, ein Polyamid, ein Ethylenvinylalkohol, ein Ethylenvinylacetat und/oder ein Polyvinylchlorid enthalten. Das PCR kann eine oder mehrere Verunreinigungen enthalten. Die Verunreinigungen können das Ergebnis der Verwendung des Polymermaterials sein, bevor es zur Wiederverwendung wiederverwendet wird. In einigen Ausführungsformen können Verunreinigungen zusätzlich zu dem Polymer Papier, Tinte, Lebensmittelreste oder andere recycelte Materialien enthalten, die aus dem Recyclingprozess resultieren können. Es versteht sich, dass PCR postindustrielles Recycling(post industrial recycle - PIR)-Harz umfasst.
  • PCR unterscheidet sich von reinem Polymermaterial. Da PCR einen anfänglichen Wärme- und Formprozess durchlaufen hat; ist PCR ikein „reines“ Polymermaterial. Ein „reines Polymermaterial“ ist ein Polymermaterial, das keinem Wärmeprozess oder Formungsprozess unterzogen oder anderweitig ausgesetzt wurde. Die physischen, chemischen und Fließeigenschaften von PCR-Harz unterscheiden sich von denen von reinem Polymerharz.
  • In einer Ausführungsform ist PCR ein Polyethylen-PCR. Zu nicht einschränkenden Beispielen von Quellen für Polyethylen-PCR zählen HDPE-Verpackungen, wie etwa Flaschen (Milchkannen, Saftbehälter) und LDPE/LLDPE-Verpackungen, wie etwa Folien. Polyethylen-PCR umfasst ferner Rückstände aus der ursprünglichen Verwendung, Rückstände, wie etwa Papier, Klebstoff, Tinte, Nylon, Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET) und andere geruchsverursachende Mittel.
  • Zu nicht einschränkenden Beispielen für geeignetes Polyethylen-PCR zählt PCR, vertrieben von Envision Plastics, North Carolina, USA, unter den Handelsnamen EcoPrime™, PRISMA™, Natural HDPE PCR Resins, Mixed Color and Black HDPE PCR Resins; PCR, vertrieben von KW Plastics, Alabama, USA unter den Handelsnamen KWR101-150, KWR101-150-M5-BLK, KWR101-150-M10 BLK, KWR102-8812 BLK, KWR102, KWR102LVW, KWR105, KW620, KWR102-M4, KWR-105M2, KWR105M4, KWR621 FDA, KWR621-20-FDA, KW308A, KW621, KW621-T10, KW621-T20, KW622-20, KW622-35, KW627C, KW1250G und KWBK10-NB.
  • In einer Ausführungsform besteht die Außenhülle zu 100 Gew.-% aus PCR, wobei Gewichtsprozentangaben auf das Gesamtgewicht der Außenhülle bezogen sind.
  • In einer Ausführungsform kann die Außenhülle zusätzlich zu dem PCR optional ein Polymer auf Olefinbasis enthalten. Das Polymer auf Olefinbasis kann ein Polymer auf Propylenbasis oder ein Polymer auf Ethylenbasis sein. Nicht einschränkende Beispiele für Polymere auf Propylenbasis schließen Propylencopolymer, Propylenhomopolymer und Kombinationen daraus ein. In einer Ausführungsform ist das Polymer auf Propylenbasis ein Propylen/α-Olefin-Copolymer. Zu nicht einschränkenden Beispielen geeigneter α-Olefine zählen C2- und C4-C20-α-Olefine oder C4-C10-α-Olefine oder C4-C8-α-Olefine. Repräsentative α-Olefine sind Ethylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten und 1-Octen. In einer Ausführungsform ist das Polymer auf Olefinbasis ein reines Polymer auf Olefinbasis.
  • In einer Ausführungsform ist das Propylen/α-Olefin-Copolymer ein Propylen/Ethylen-Copolymer, das zu mehr als 50 Gew.-% Einheiten enthält, die von Propylen abgeleitet sind, oder zu 51 Gew.-% oder 55 Gew.-% oder 60 Gew.-% bis 70 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 90 Gew.-% oder 95 Gew.-% oder 99 Gew.-% Einheiten, die von Propylen abgeleitet sind, bezogen auf das Gewicht des Propylen/Ethylen-Copolymers. Das Propylen/Ethylen-Copolymer enthält eine reziproke Menge an Einheiten, die von Ethylen abgeleitet sind, oder zu weniger als 50 Gew.-% oder 49 Gew.-% oder 45 Gew.-% oder 40 Gew.-% bis 30 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 10 Gew.-% oder 5 Gew.-% oder 1 Gew.-% oder 0 Gew.-% Einheiten, die von Ethylen abgeleitet sind, basierend auf dem Gewicht des Propylen/Ethylen-Copolymers.
  • In einer Ausführungsform ist das Polymer auf Olefinbasis ein Polymer auf Ethylenbasis. Das Polymer auf Ethylenbasis kann ein Ethylenhomopolymer oder ein Ethylen/α-Olefin-Copolymer sein.
  • In einer Ausführungsform ist das Polymer auf Ethylenbasis ein Ethylen/α-Olefin-Copolymer. Zu nicht einschränkenden Beispielen geeigneter α-Olefine zählen C3-C20-α-Olefine oder C4-C10-α-Olefine oder C4-C8-a-Olefine. Repräsentative α-Olefine sind Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten und 1-Octen.
  • In einer Ausführungsform enthält die Außenhülle von 5 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 30 Gew.-% oder 40 Gew.-% oder 50 Gew.-% bis 60 Gew.-% oder 70 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 95 Gew.-% PCR und eine reziproke Menge an reinem Polymer auf Olefinbasis oder von 95 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 70 Gew.-% oder 60 Gew.-% oder 50 Gew.-% bis 40 Gew.-% oder 30 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 5 Gew.-% reines Polymer auf Olefinbasis. Gewichtsprozentangaben sind auf das Gesamtgewicht der Außenhülle bezogen.
  • Die aus dem PCR zusammengesetzte Außenhülle hat einen G1200-Wert von über 50. In einer Ausführungsform hat das PCR in der Außenhülle einen G1200-Wert von 100 oder 200 oder 500 bis 1000 oder 5000 oder 10.000. In einer weiteren Ausführungsform weist das PCR einen G1200-Wert von 100 bis 10.000 oder von 200 bis 5.000 oder von 300 bis 1.600 oder von 300 bis 1.000 auf.
  • In einer Ausführungsform ist die Außenhülle oberflächenbedruckt und/oder mit einem Hochtemperaturlack beschichtet, um die Tinte zu schützen oder einen Wärmeschutz auf der Oberfläche während des Heißversiegelungsprozesses bereitzustellen.
  • In einer Ausführungsform enthält jede Schichtstruktur von 10 Volumenprozent (Vol.-%) bis 90 Vol.-% der Außenhülle und einen reziproken Volumenprozentsatz für die Innenauskleidung oder von 90 Vol.-% bis 10 Vol.-% für die Innenauskleidung. Die Volumenprozentangabe basiert auf dem Gesamtvolumen der Schichtstruktur.
  • In einer Ausführungsform enthält jede Schichtstruktur über 50 Vol.-% bis 95 Vol.-% der Außenhülle und einen reziproken Volumenprozentsatz für die Innenauskleidung oder weniger als 50 Vol.-% bis 5 Vol.-% Innenauskleidung.
  • Der vorliegende flexible Beutel enthält eine Umfangsdichtung. Die Umfangsdichtung erstreckt sich entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Umfangsdichtung entlang des gesamten gemeinsamen Umfangsrands. Die Umfangsdichtung bildet ein Aufbewahrungsfach innerhalb des flexiblen Beutels.
  • In einer Ausführungsform enthält der flexible Beutel ein zwischen der ersten Schichtstruktur und der zweiten Schichtstruktur entlang der Umfangsdichtung angeordnetes Befestigungselement. Die Umfangsdichtung dichtet das Befestigungselement hermetisch zwischen der ersten Schichtstruktur und der zweiten Schichtstruktur ab.
  • Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab oder haftet auf andere Weise daran. Die Umfangsdichtung wird mittels Ultraschallversiegelung, Heißversiegelung, Klebeversiegelung und Kombinationen daraus ausgebildet. Die Umfangsdichtung enthält einander gegenüberliegende Dichtungsschichten jeder Innenauskleidung in direktem Kontakt miteinander.
  • In einer Ausführungsform wird die Umfangsdichtung mittels eines Heißversiegelungsverfahrens ausgebildet. Der Begriff „Heißversiegeln“, wie er hier verwendet wird, ist der Vorgang des Platzierens der zwei Schichtstrukturen zwischen einander gegenüberliegenden Heißversiegelungsstäben, wobei die Heißversiegelungsstäbe sich aufeinander zubewegen, die Schichtstrukturen sandwichartig einschließen und Wärme und Druck auf die Schichtstrukturen anlegen, sodass einander gegenüberliegende Innenflächen (Dichtungsschichten) der Schichtstrukturen einander berühren, schmelzen und eine Heißversiegelung oder eine Schweißnaht ausbilden, um die Schichtstrukturen aneinander zu befestigen. Das Heißversiegeln schließt eine geeignete Struktur und einen geeigneten Mechanismus ein, um die Siegelstäbe aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen, um das Heißversiegelungsverfahren durchzuführen. Folglich ist der Begriff „Heißversiegelung“, wie er hier verwendet wird, eine Schweißnaht, die zwischen zwei Schichtstrukturen ausgebildet wird, welche dem Heißversiegelungsprozess unterzogen werden, wobei die Schweißnaht aus geschmolzenem Polymermaterial von der ersten heißversiegelten Schichtstruktur und auch aus geschmolzenem Polymermaterial von der zweiten heißversiegelten Schichtstruktur zusammengesetzt ist, wobei die geschmolzenen Polymermaterialien anschließend verfestigt werden.
  • In einer Ausführungsform enthält die Umfangsdichtung eine Heißversiegelung zwischen den einander gegenüberliegenden Innenauskleidungen. In einer weiteren Ausführungsform ist jede Innenauskleidung die flexible Mehrschichtfolie mit A/B/A-Struktur. Die Heißversiegelung ist eine Schweißnaht, die aus dem A-Schicht-Material der ersten Innenauskleidung und dem A-Schicht-Material der zweiten Innenauskleidung ausgebildet ist.
  • In einer Ausführungsform enthält die Umfangsdichtung eine Heißversiegelung zwischen der Außenhülle und ihrer jeweiligen Innenauskleidung. Die Heißversiegelung enthält eine Schweißnaht zwischen der ersten Innenauskleidung und der ersten Außenhülle. Die Heißversiegelung enthält ferner eine Schweißnaht zwischen der zweiten Innenauskleidung und der zweiten Außenhülle.
  • In einer Ausführungsform weist die Umfangsdichtung, wenn aus einer Querschnittsansicht betrachtet, die folgende Schichtstruktur auf: erste Außenhülle / erste Innenauskleidung / zweite Innenauskleidung / zweite Außenhülle, wobei „/“ eine Schichtgrenzfläche bezeichnet. Es versteht sich, dass an jeder Schichtgrenzfläche „/“ eine Schweißnaht vorhanden ist.
  • In einer Ausführungsform enthält die Umfangsdichtung die erste Außenhülle, die an die erste Innenauskleidung heißversiegelt ist; die erste Innenauskleidung, die an die zweite Innenauskleidung heißversiegelt ist; und die zweite Innenauskleidung, die an die zweite Außenhülle heißversiegelt ist.
  • In einer Ausführungsform ist die Umfangsdichtung die einzige Dichtung oder auch die alleinige Dichtung zwischen der Innenauskleidung und ihrer jeweiligen Außenhülle. Im Gegensatz zu der Umfangsdichtung ist die Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung frei von Klebstoffkontakt. Im Gegensatz zu der Umfangsdichtung berührt die Innenfläche der Außenhülle die Außenfläche ihrer jeweiligen Innenauskleidung oder berührt diese direkt, wobei bei direktem Kontakt der Klebstoffkontakt ausbleibt oder dieser anderweitig nicht vorliegt. Der Ausdruck „Klebstoffkontakt“, wie er hier verwendet wird, ist ein Kontakt, der die Bewegung zwischen den Folien relativ zueinander immobilisiert. Der Begriff „direkt kontaktieren“ oder „in direktem Kontakt mit“ oder ähnliche Begriffe, wie sie hier verwendet werden, bezieht sich auf eine Folienschichtkonfiguration, bei der eine erste Folienschicht unmittelbar benachbart zu einer zweiten Folienschicht angeordnet ist, wobei die erste Folienschicht die zweite Folienschicht berührt, und keine Zwischenschichten und/oder keine Zwischenstrukturen zwischen der ersten Folienschicht und der zweiten Folienschicht vorliegen. Auf diese Weise existiert ein Spalt oder ein Hohlraum zwischen der Innenauskleidung und ihrer jeweiligen Außenhülle, außer an der Umfangsdichtung.
  • Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab und der Spalt zwischen jeder Außenhülle und ihrer jeweiligen Innenauskleidung ist an Bereichen des flexiblen Beutels vorhanden, an denen sich die Umfangsdichtung nicht erstreckt. Anders ausgedrückt, außer an der Umfangsdichtung ist der Spalt an der Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung vorhanden. Der Spalt oder der Hohlraum, der an der Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung vorhanden ist, ist ein Luftleerraum und ermöglicht eine Bewegung und/oder Trennung zwischen der Außenhülle und der Innenauskleidung an anderen Bereichen des flexiblen Beutels als an der Umfangsdichtung.
  • Der vorliegende flexible Beutel weist eine Haftung (gegenüber den Schweißnähten) zwischen den Schichtstrukturen, an der Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung und an der Grenzfläche zwischen Auskleidung und Auskleidung nur an der Umfangsdichtung auf. Für den vorliegenden flexiblen Beutel bedeutet jede Schichtgrenzfläche, die sich nicht an der Umfangsdichtung befindet, dass keine Haftung besteht. An der Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung ist ein Spalt oder ein Hohlraum vorhanden. Außer an der Umfangsdichtung ist an der Grenzfläche zwischen Innenauskleidung und Innenauskleidung ein Spalt oder ein Hohlraum vorhanden. Der Anmelder entdeckte, dass der Spalt vorteilhafterweise (i) eine Barriere zwischen der Außenhülle und ihrer jeweiligen Innenauskleidung bereitstellt und (ii) auch zur Fallfestigkeit des flexiblen Beutels beiträgt.
  • In einer Ausführungsform enthält jede Schichtstruktur eine Druckfolie. Die Druckfolie kontaktiert die äußere Oberfläche der PCR-Hülle direkt. Die Druckfolie deckt die PCR-Hülle ab. Folglich ist die Druckfolie die äußerste Schicht für jede Schichtstruktur und für den flexiblen Beutel. Durch die Bereitstellung der Druckfolie ist die PCR-Hülle nicht sichtbar, wenn ein Betrachter den flexiblen Beutel ansieht oder anderweitig beobachtet. Zu nicht einschränkenden Beispielen geeigneter Materialien für die Druckfolie zählen Polyethylenterephthalat (PET), biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP) und Polymer auf Ethylenbasis, wie etwa HDPE.
  • Mit Bereitstellung der Druckfolie umfasst die Umfangsdichtung des flexiblen Beutels eine Heißversiegelung zwischen der Druckfolie und ihrer jeweiligen PCR-Hülle zusätzlich zu der Heißversiegelung zwischen der PCR-Hülle und ihrer jeweiligen Innenauskleidung. Die Heißversiegelung enthält eine Schweißnaht zwischen der ersten Innenauskleidung und der ersten PCR-Hülle und eine Schweißnaht zwischen der PCR-Hülle und der ersten Druckfolie. Die Heißversiegelung enthält ferner eine Schweißnaht zwischen der zweiten Innenauskleidung und der zweiten PCR-Hülle und eine Schweißnaht zwischen der zweiten PCR-Hülle und der zweiten Druckfolie.
  • Mit Bereitstellung der Druckfolie weist die Umfangsdichtung in einer Querschnittsansicht betrachtet folgende Schichtkonfiguration auf: erste Druckfolie / erste PCR-Hülle / erste Innenauskleidung / zweite Innenauskleidung / zweite PCR-Hülle / zweite Druckfolie, wobei „/“ eine Schichtgrenzfläche bezeichnet. Es versteht sich, dass an jeder Schichtgrenzfläche „/“ eine Schweißnaht vorhanden ist.
  • In einer Ausführungsform schließt der flexible Beutel ein Lebensmittel in dem Aufbewahrungsfach ein. Das Lebensmittel steht in direktem Kontakt mit einer oder mit beiden Innenauskleidungen. Das Lebensmittel kommt nicht mit der Außenhülle in Kontakt. Der Luftspalt an der Grenzfläche zwischen Außenhülle und Innenauskleidung stellt eine zusätzliche Barriere zwischen dem PCR in der Außenhülle und dem Lebensmittel in dem Aufbewahrungsfach bereit. Das Lebensmittel kann eine feste Substanz und/oder eine flüssige Substanz sein. Zu nicht einschränkenden Beispielen geeigneter flüssiger Lebensmittel zählen industrielle Reinigungschemikalien, industrielle Zusatzstoffe, Lösungsmittel, Flüssigseife oder Lebensmittelinhaltsstoffe wie Getränke, Saucen, Gewürze (Ketchup, Senf, Mayonnaise), Butter und Babynahrung. Zu nicht einschränkenden Beispielen geeigneter fester Lebensmittel zählen industrielle Granulate, Seifenpulver, Salzkristalle oder Lebensmittelprodukte wie Puderzucker, Körner, Fleischstücke, körnige Feststoffe, Tierfutter und Haustierfutter.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt einen weiteren flexiblen Beutel bereit. In einer Ausführungsform enthält der flexible Beutel eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur. Jede Schichtstruktur schließt eine PCR-Schicht, eine Schaumschicht und eine Dichtungsschicht ein. Die Schaumschicht befindet sich zwischen der PCR-Schicht und der Dichtungsschicht. Die PCR-Schicht ist die äußerste Schicht. Die Dichtungsschicht ist die innerste Schicht. Die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur werden so übereinander gelegt, dass die Dichtungsschichten einander gegenüberliegen. Die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur, die einander überlagert sind, definieren einen gemeinsamen Umfangsrand. Das PCR hat einen G1200-Wert von über 50. Der flexible Beutel enthält eine Umfangsdichtung. Die Umfangsdichtung erstreckt sich entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands. Die Umfangsdichtung dichtet die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur ab.
  • Die Schaumschicht kann eine diskrete Schicht sein. Alternativ dazu kann die Schaumschicht einstückig mit der PCR-Schicht ausgeführt sein.
  • In einer Ausführungsform besteht die Schaumschicht aus einem geschäumten PCR. Das PCR der Schaumschicht kann dem PCR der äußersten Schicht entsprechen oder davon verschieden sein.
  • In einer Ausführungsform ist jede Schichtstruktur eine koextrudierte Struktur, wobei das PCR, der Schaum und die innere Schicht gemeinsam koextrudiert werden. Wenn die Schichtstruktur eine koextrudierte Struktur mit einer Schaumschicht ist, hat jede Schichtstruktur die folgende Schichtkonfiguration: äußeres PCR / Schaum / Innenauskleidung, wobei „/“ eine Schichtgrenzfläche bezeichnet.
  • In einer Ausführungsform wird die Schaumschicht in situ erzeugt, indem ein Treibmittel in ein Polymermaterial verwendet oder anderweitig eingebracht wird, das zwischen der äußeren PCR-Schicht und der Innenauskleidung während des Koextrusionsverfahrens koextrudiert wird. Jede Schichtstruktur hat die folgende Schichtkonfiguration: äußeres PCR / Schaum (in situ) / Innenauskleidung, wobei „/“ eine Schichtgrenzfläche bezeichnet.
  • Beispielhaft und nicht einschränkend werden nun einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in den folgenden Beispielen ausführlich beschrieben.
  • BEISPIELE
  • Die in den Beispielen verwendeten Materialien sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 - Materialien
    Komponente Abkürzung des Strukturmaterials Materialeigenschaften (Einheiten: d - g/cm3, MI - g / 10 min: Tm °C; YI; Quelle
    GI200 -
    Innenauskleidung A/B/A 20/60/20 Schicht A (Dichtung) AFFINITY 1146G (Ethylen/Octen-Copolymer) d = 0,899, Tm = 95, MI = 1,0 The Dow Chemical Company
    Dicke, 25 Mikrometer (1 mil) B-Schicht (Schutzschicht) ist INNATE ST50 LLDPE (Ethylen/Octen-Copolymer) d = 0,918, Tm = 124. MI = 0,85
    Außenhülle PCR 1 Einzelschicht 150 Mikrometer (6 mil) Envision Ecoprime Post-Consumer-Harz (PCR) HDPE Envision Ecoprime
    d = 0,958-0,965; MI = 0,55-0,85; YI 11,5; GI200 307
    Außenhülle PCR 2 Einzelschicht 150 Mikrometer (6 mil) Avantgarde 100 Avangard Innovative
    LLDPE/LDPE
    d = 0,935; MI = 0,73; Yl 19; GI200: 500
    Außenhülle PCR3 Einzelschicht 150 Mikrometer (6 mil) EFS HDPE EFS-Kunststoffe
    LLDPE/LDPE
    d = 0,952; MI = 0,58; Yl = 19; GI200 1571
    Außenhülle PCR 4 Einzelschicht 150 Mikrometer (6 mil) EFS Grey EFS-Kunststoffe
    LLDPE/LDPE
    d = 0,94; MI = 0,8; Yl = -9; GI200 1234
    Außenhülle PCR 5 Einzelschicht 150 Mikrometer (6 mil) EFS Translucent EFS-Kunststoffe
    LLDPE/LDPE
    d = 0,932; MI = 1,0; Yl = 11; GI200 852
  • A. Vorbereitung von Innenauskleidung/Außenhülle
    • 1.Innenauskleidung
      • a. Innenauskleidungsstruktur - Dreischichtige Mehrschichtfolie, bei der die Außenschichten jeweils Dichtungsschichten sind und die Kernschicht aus einem hochdurchstoßfesten Polymer besteht. Die dreischichtige Folie mit der Schichtstruktur A/B/A wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Blasfolienanlage mit einem Schichtverhältnis von 20/60/20 hergestellt, wobei jede A-Schicht eine aus AFFINITY 1146G zusammengesetzte Dichtungsschicht ist und die B-Schicht aus LLDPE INNATE ST50 zusammengesetzt ist. Die Gesamtfoliendicke für die Innenauskleidung beträgt 25 Mikrometer (1 mil).
      • b.Verfahren zur Herstellung der Innenauskleidung - Es wurde eine Siebenschicht-Extrusionsvorrichtung von Alpine verwendet, wobei die Schichten 1 und 2 jeweils 10 % Schichten mit AFFINITY 1146G waren, die Schichten 3, 4 und 5 20 % Schichten mit INNATE ST50 waren und die Schichten 6 und 7 jeweils 10 % Schichten mit AFFINITY 1146G waren.
    • 2.Außenhülle
      • a. PCR-Außenhülle - Einschichtfolie wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Blasfolienverfahrens hergestellt, wobei das Polymer ohne Compoundierung zur Herstellung der Zielfolie eingesetzt wurde. In den meisten Fällen wurden die PCR-Pellets mit einem Trockner getrocknet.
      • b. PCR-Pellet-Trocknung - Etwa 50 Pfund jedes der PCR-Harze wurden über 12 Stunden lang in einen Umluftofentrockner, einen Conair Franklin „Closed Loop“-Entfeuchtungstrockner, gegeben, um jegliche Feuchtigkeit zu entfernen. Die Trockenlufttemperatur wurde auf 60 °C (140 °F) eingestellt. Die getrockneten PCR-Pellets wurden bis zur Verwendung in feuchtigkeitsdichten Tüten gelagert.
      • c. Verfahren zur Herstellung der Außenhülle - Es wurde eine Fünfschicht-Blasfolien-Extrusionsvorrichtung von LabTech verwendet, bei der alle Extruderzuführungen mit den unmodifizierten PCR-Pellets gefüllt wurden. Das Aufblasverhältnis betrug 2,5 bei einer abschließenden Foliendicke von 150 Mikrometer (6 mil) für jede einschichtige Außenhülle.
  • B. Beutelproduktion
  • Die Innenauskleidung wurde auf eine rechteckige Form von 28 cm (11 Zoll) mal 51 cm (20 Zoll) geschnitten. Die Außenhülle wurde auf eine rechteckige Form von 28 cm (11 Zoll) mal 51 cm (20 Zoll) geschnitten. Zwei Innenauskleidungen und zwei Außenhüllen wurden direkt aufeinander gestapelt und derart ausgerichtet, dass die Dichtungsschichten A der Innenauskleidungen einander gegenüberliegen. Die Innenauskleidungen/Außenhüllen werden gestapelt und angeordnet, um einen gemeinsamen Umfangsrand gemäß der folgenden Reihenfolge zu definieren, die nachfolgend in Struktur A gezeigt ist.
  • Struktur A
    1. i. Schicht 1 (untere Schicht) -Außenhülle
    2. ii. Schicht 2 - Innenauskleidungsschicht
    3. iii. Schicht 3 - Innenauskleidungsschicht
    4. iv. Schicht 4 (obere Schicht) - Außenhülle
  • Die Innenauskleidungen und Außenhüllen von Struktur A wurden miteinander versiegelt, um eine Umfangsdichtung entlang des gemeinsamen Umfangsrands unter Verwendung eines Impulse Heat Sealers auszubilden. Der Grad der Dichtung wurde auf der Skala eingestellt, bis die Innenauskleidung/Außenhülle ohne Durchbrennen an der Versiegelungsstelle miteinander versiegeln wurden. Mit Ausbildung der Umfangsdichtung wird die Struktur A zu einem flexiblen Beutel mit einem Aufbewahrungsfach und einem unversiegelten Bereich entlang des gemeinsamen Umfangsrands geformt. Der unversiegelte Bereich entlang des gemeinsamen Umfangsrands ist eine Öffnung zum Einführen von Inhalt in das Aufbewahrungsfach.
  • C. Befüllen des flexiblen Beutels
  • Der flexible Beutel wurde durch die in gezeigte Öffnung mit Wasser gefüllt. 5,5 kg Wasser wurden in den flexiblen Beutel gegeben, sodass das Wasser zwischen die beiden inneren Dichtungsschichten gegeben wurde. Das Wasser kommt an keiner Stelle des flexiblen Beuteldesigns mit den Außenhüllen in Berührung. Nachdem das Füllen abgeschlossen war, wurde die Öffnung des flexiblen Beutels unter Verwendung eines Haftklebers abgedichtet. Der flexible Beutel hat außer an der Umfangsdichtung und an der Öffnungsdichtung keinen Klebekontakt zwischen Innenauskleidungen und Außenhüllen.
  • Vor dem Testen wurde der flexible Beutel auf Lecks untersucht. Nur Beutel ohne Lecks wurden weiter ausgewertet.
  • D. Falltest für flexible Beutel
  • Ein Lansmont Bottle Drop Tester wird für den Falltest verwendet. Der Lansmont Bottle Drop Tester ist mit einer horizontalen Platte ausgestattet, auf der der flexible Beutel positioniert wird. Der flexible Beutel verbleibt in einer horizontalen Position ohne jegliche Beschränkungen, um seine Position beizubehalten.
  • Die Falloberfläche ist eine glatte Metalloberfläche. Nach jedem Test wird das gesamte Wasser von der Metalloberfläche entfernt. Der Betätigungsarm fällt schneller als die Beschleunigungsgeschwindigkeit unter dem flexiblen Beutel aus dem Weg, sodass der Beutel auf die Metalloberfläche fällt. Nach jedem Falltest wurde der flexible Beutel untersucht. Der flexible Beutel wurde als Ausfall angesehen, wenn ein Riss in der Struktur auftrat, der zu einem Wasserauslauf führte.
  • E. Datenanalyse
  • Um die Nützlichkeit des flexiblen Beutels mit Struktur A zu bestimmen, wurde eine Tüte mit nur aneinander abgedichteten Innenauskleidungen ausgebildet und allein für sich getestet. Die Tüte weist die folgende Struktur B auf.
  • Struktur B
    1. i. Schicht 1 - Innenauskleidungsschicht
    2. ii. Schicht 2 - Innenauskleidungsschicht
  • Vergleichsrohling ID 1 und Vergleichsrohling ID ist jeweils eine abgedichtete flexible Tüte mit Struktur B, gefüllt mit Wasser. Bei Vergleichsrohling ID 1 und Vergleichsrohling ID 2 bestand jede Tüte den Falltest aus einer Fallhöhe von 0,91 m. Als sie jedoch aus 1,22 Metern fallen gelassen wurden, versagten Vergleichsrohling ID 1 und Vergleichsrohling ID 2 jeweils beide Male.
  • Zum Bestimmen der Nützlichkeit des flexiblen Beutels mit Struktur A, wurde eine Tüte nur mit aneinander abgedichteten Außenhüllen ausgebildet und allein für sich getestet. Die Tüte nur mit Außenhüllen weist die nachfolgende Struktur C auf.
  • Struktur C
    1. i. Schicht 1 - Außenhüllenschicht
    2. ii. Schicht 2 - Außenhüllenschicht
  • Bei den Vergleichsproben (comparative sample - CS) 1, 2, 3, 4 wurde die Außenhülle zur Herstellung einer Tüte mit den gleichen Abmessungen wie der flexible Beutel verwendet. Die Falltestergebnisse für alle Vergleichsproben sind nachfolgend in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 - Falltestergebnisse für Vergleichstüten
    Fallhöhe (Fuß) + Anzahl bis zum Ausfall
    3 Fuß 4 Fuß 5 Fuß 7 Fuß 9 Fuß
    Probentüten ID Beschreibung der Probe 0,91 Meter 1,22 Meter 1,52 Meter 2,13 Meter 2,74 Meter
    Vergleichsrohling 1 1-Schichtstruktur - Dichtfolie (1 mil, ABA) 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    2 1-Schichtstruktur - Dichtfolie (1 mil, ABA) 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    3 1-Schichtstruktur-Dichtfolie (1 mil, ABA) --> 1 - nicht bestanden
    4 1-Schichtstruktur - Dichtfolie (1 mil, ABA) --> 1 - nicht bestanden
    Vergleich 1 Envision Ecoprime 1 1-Schichtstruktur - PCR 1 1 - nicht bestanden
    2 1-Schichtstruktur - PCR 1 1 - nicht bestanden
    Vergleich 2 Avantgarde 100 1-Schichtstruktur - PCR 2 1 - bestanden 1 - bestanden 1 - bestanden 1 - bestanden
    1-Schichtstruktur - PCR 2 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    Vergleich 3 EFS HDPE 1 1-Schichtstruktur - PCR 3 1 - nicht bestanden
    2 1-Schichtstruktur - PCR 3 1 - nicht bestanden
    Vergleich 4 EFS Grev 1 1-Schichtstruktur - PCR 4 2 - bestanden 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    2 1-Schichtstruktur - PCR 4 2 - bestanden 1 - nicht bestanden
    3 1-Schichtstruktur - PCR 4 --> 1 - nicht bestanden
    4 1-Schichtstruktur - PCR 4 --> 1 - nicht bestanden
  • Die Vergleichsrohlingproben 1-4 in Tabelle 2 oben zeigten eine 100 %ige Ausfallrate bei einem Fall von 1,22 m, wobei die Vergleichsrohlingproben 3 und 4 einen 100 %igen Ausfall bei einem Fall von 0,91 m zeigten. Die Vergleichsproben (CS) 1-4 zeigten eine Ausfallrate von mindestens 50 % bei 1,22 m.
  • Für die flexiblen Beutel der erfindungsgemäßen Beispiele (inventive examples - IE) 1, 2, 3, 4, 5 ist die Innenauskleidung dieselbe und es handelt sich um die in Tabelle 1 gezeigte Innenauskleidung. Das PCR-Harz für die Außenhülle wird in jedem von IE 1-5 variiert. Falltestergebnisse für die erfindungsgemäßen Beispiele 1, 2, 3, 4, 5 sind in Tabelle 3 unten angegeben. Tabelle 3 - Falltestergebnisse für erfindungsgemäße flexible Beutel
    Fallhöhe (Fuß) + Anzahl bis zum Ausfall
    3 Fuß 4 Fuß 5 Fuß 7 Fuß 9 Fuß
    Probentüten ID Beschreibung der Probe 0,91 Meter 1,22 Meter 1,52 Meter 2,13 Meter 2,74 Meter
    Vergleichsrohling 1 1-Schichtstruktur - Innenauskleidung (1 mil, ABA) 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    2 1-Schichtstruktur - Innenauskleidung (1 mil, ABA) 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    Erfindungsgemäß 1 Envision Ecoprime 1 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 1 --> 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    2 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 1 --> 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    Erfindungsgemäß 2 Avantgarde 100 1 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 2 --> 1 - bestanden 3-bestanden, 4 - nicht bestanden
    2 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 2 --> 1 - bestanden 3-bestanden 1 - bestanden 1 - bestanden
    Erfindungsgemäß 3 EFS HDPE 1 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 3 --> 1 - bestanden 1 - nicht bestanden
    2 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 3 --> 1 - bestanden 1 - bestanden, 2 - nicht bestanden
    Erfindungsgemäß 4 EFS Grev 1 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 4 --> 1 - bestanden 1 - bestanden, 2 - nicht bestanden
    2 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 4 --> 1 - bestanden 1 - bestanden, 2 - nicht bestanden
    Erfindungsgemäß 5 EFS Translucent 1 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 5 --> 1 - bestanden 1 - bestanden, 2 - nicht bestanden
    2 2-Schichtstruktur - Innenauskleidung + PCR 5 --> 1 - bestanden 3-bestanden 1 - bestanden 1 - bestanden
  • Aus Tabelle 2 zeigte jeder flexible Beutel CS1-4 eine Ausfallrate von 50 % bei einem Falltest aus 1,22 Metern. In Tabelle 3 bestanden die erfindungsgemäßen Beispiele (IE), IE 1-5, jeweils zu 100 % bei einem Falltest aus 1,22 Metern. IE 4-5 bestehen jeweils den Falltest aus 1,22 Metern Höhe und bestehen ferner einen anschließenden Falltest aus 1,52 Metern ohne Ausfall/Leckage.
  • Es ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin enthaltenen Ausführungsformen und Abbildungen beschränkt ist, sondern modifizierte Formen dieser Ausführungsformen beinhaltet, einschließlich Abschnitte der Ausführungsformen und Kombinationen von Elementen unterschiedlicher Ausführungsformen, wie sie im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche enthalten sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6111023 P [0020]
    • US 5677383 P [0020]
    • US 6984695 P [0020]

Claims (11)

  1. Flexibler Beutel, umfassend: eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur, wobei jede Schichtstruktur Folgendes umfasst: (i) eine Innenauskleidung und (ii) eine Außenhülle, wobei die erste Schichtstruktur so über die zweite Schichtstruktur gelegt ist, dass die Innenauskleidungen einander gegenüberliegen, die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur einen gemeinsamen Umfangsrand definieren; jede Innenauskleidung (i) aus einer flexiblen Folie aus einem Polymermaterial besteht; jede Außenhülle (ii) aus einem Post-Consumer-Harz(PCR)-Polymermaterial besteht, das PCR-Polymermaterial einen G1200-Wert von über 50 hat; und eine Umfangsdichtung entlang mindestens eines Abschnitts des gemeinsamen Umfangsrands, wobei die Umfangsdichtung die erste Schichtstruktur an der zweiten Schichtstruktur abdichtet.
  2. Flexibler Beutel nach Anspruch 1, wobei das PCR einen G1200-Wert von 100 bis 10.000 aufweist.
  3. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Umfangsdichtung eine Heißversiegelung zwischen den einander gegenüberliegenden Innenauskleidungen umfasst.
  4. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-3, wobei jede Schichtstruktur zu 10 Vol.-% bis 90 Vol.-% Außenhülle und zu 90 Vol.-% bis 10 Vol.-% Innenauskleidung umfasst.
  5. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Umfangsdichtung eine Heißversiegelung zwischen der Außenhülle und ihrer jeweiligen Innenauskleidung umfasst.
  6. Flexibler Beutel nach Anspruch 5, wobei die Umfangsdichtung in einer Querschnittsansicht eine Schichtkonfiguration aus einer ersten Außenhülle, einer ersten Auskleidung, einer zweiten Auskleidung und einer zweiten Außenhülle umfasst.
  7. Flexibler Beutel nach Anspruch 6, wobei die Umfangsdichtung umfasst, dass die erste Außenhülle an die erste Auskleidung heißversiegelt ist; dass die erste Auskleidung, an die zweite Auskleidung heißversiegelt ist; und dass die zweite Auskleidung an die zweite Hülle heißversiegelt ist.
  8. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-7, wobei jede Innenauskleidung eine flexible Mehrschichtfolie ist, die mindestens drei Schichten umfasst.
  9. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-8, wobei jede Schichtstruktur eine Druckfolie umfasst.
  10. Flexibler Beutel nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Umfangsdichtung die einzige Dichtung zwischen der Innenauskleidung und ihrer jeweiligen Außenhülle ist.
  11. Flexibler Beutel nach Anspruch 10, umfassend eine Grenzfläche zwischen der Innenauskleidung und ihrer jeweiligen Außenhülle; und wobei an der Grenzfläche, mit Ausnahme der Umfangsdichtung, ein Spalt vorhanden ist.
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