DE69303246T2

DE69303246T2 - Verfahren zur Herstellung von endlosbahnformigen Verpackungsmaterial

Info

Publication number: DE69303246T2
Application number: DE69303246T
Authority: DE
Inventors: Rolf Lasson
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: ATE139479T1; JP3369270B2; EP0592920A1; US7135088B2; DK0592920T3; US20040149381A1; JPH06226851A; GR3020299T3; EP0592920B1; DE69303246D1; ES2088208T3; SE9203007D0

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungsmateriai in Form einer kontinuierlichen Laminatbahn des Typs, der eine Kernschicht aus Papier oder Pappe aufweist, deren eine Seite eine außerhalb der Kernschicht angeordnete Schicht zeigt und einerseits eine Metallfolie, bevorzugt Aluminiumfolie, und andererseits eine Kunststoffbeschichtung umfaßt, die außerhalb der Metallfolie angeordnet ist und ein oder mehrere Thermoplastmaterialien aufweist, wobei die Kernschicht über ihre gesamte Fläche von der Schicht überdeckt ist, während sich die Schicht längs ausgewählter Abschnitte über die Kanten der Kernschicht erstreckt.

Stand der Technik

Verpackungsbehälter des Wegwerftyps zur einmaligen Verwendung und insbesondere Packungen zum Speichern von Flüssigkeiten werden häufig aus einem Verpackungsmaterial hergestellt, das aus einer Kernschicht aus Papier besteht, die mit einem Thermoplastmaterial und einer Aluminiumfolie beschichtet ist. Das Verpackungsmaterial wird häufig in Form von auf Magazinrollen aufgewickelten Bahnen vorgesehen, wobei die Bahnen nach dem Abrollen von ihren Magazinrollen in automatischen Verpackungsmaschinen durch Falten zu Verpackungsbehältern umgeformt werden. Eine üblicherweise verwendete Packung dieses Typs ist die unter dem Warenzeichen TETRA BRIK vertriebene Packung, die bevorzugt für flüssige Inhaltsstoffe wie Milch, Fruchtsaft usw. benutzt wird. Diese Packung wird in automatischen Verpackungs- und Füllmaschinen derart hergestellt, daß die von der Magazinrolle ablaufende Bahn zu einem Schlauch umgeformt wird, indem die Kanten der Bahn in einer Überlappungsnaht oder -verbindung vereinigt werden, woraufhin der auf diese Weise geformte Schlauch mit den gewünschten Inhaltsstoffen gefüllt und durch wiederholte Querversiegelungen zu einzelnen Packungen abgetrennt wird, die im Abstand voneinander und rechtwinklig zum Schlauch angeordnet sind. Sind die zugeführten Inhaltsstoffe in versiegelten Bereichen des Schlauchs eingeschlossen, dann werden diese Bereiche durch Einscchnitte in die oben erwähnten Querversiegelungszonen vom Schlauch getrennt. Die abgetrennten Schlauchbereiche werden dann zur Bildung von Verpackungsbehältern, z.B. von quaderförmigen Behältern mit der gewünschten Ausgestaltung längs Faltlinien gefalzt, die in dem Verpackungsmaterial angeordnet sind.
Packungen dieses Typs sind oft mit Öffnungsanordnungen in Form von Löchern, Öffnungen oder Schlitzen versehen, die in dem Verpackungsmaterial vorgesehen und von Abreißstreifen überdeckt sind, die normalerweise "Pull-Tabs" genannt werden. Falls die Inhaltsstoffe aus einem sterilen Produkt wie sterilisierter Milch oder einem sauren Produkt wie beispielsweise Orangensaft bestehen, dann wird die Packung häufig aus einem Verpackungslaminat hergestellt, das eine Aluminiumfolie umfaßt und damit die Packung äußerst dicht gegen Durchdringung durch Gase wie beispielsweise Sauerstoffgas wird, das den Inhalt der Packung oxidieren und damit die Qualität des Produkts beeinträchtigen könnte. Um die gewünschte Dichtigkeit zu erreichen, ist es besonders wichtig, daß die Alufolienschicht bei der Packungsformoperation oder beim Herstellen des Verpackungsmaterials nicht reißt oder anders beschädigt wird. Für die Funktion der Pull-Tab-Öffnung ist es ferner wesentlich, daß die Aluminiumfolienschicht eine extrem gute Haftung im Gebiet um das Öffnungsloch besitzt, über dem die Pull-Tabs (auf eine im einzelnen unten beschriebene Weise) aufgebracht werden sollen, da ansonsten die Gefahr besteht, daß die Packung nicht geöffnet werden kann, weil der über der beabsichtigten Öffnung aufgebrachte Abdeckstreifen abgerissen werden kann, ohne daß die Innenbeschichtung aus Kunststoff und Aluminiumfolie ordentlich geöffnet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einfach und wirkungsvoll eine Verpackungsmaterialbahn des oben erläuterten Typs derart zu behandeln und vorzubereiten, daß die Kante der Verpackungsmaterialbahn wirksam abgedichtet ist, wobei ein oberer Kunststoffilm um die Kantenzone angeordnet ist. Im Stand der Technik ist es bekannt, Flüssigkeit absorbierende Materialkanten, die der Innenseite eines Verpackungsbehälters ausgesetzt sind, mit Thermoplaststreifen abzudichten, die diese Kanten überbrücken oder um diese Kanten gefaltet sind. Ebenso ist es zum gleichen Zweck im Stand der Technik bekannt, die Verpakkungsmaterialbahn mit einem sogenannten Festkantenstreifen aus Kunststoff zu versehen, d.h. mit einem Kunststoffstreifen, der aus der Bahnkante einer Pappebahn hervorragt und um die Kante gefaltet und mit der entgegengesetzten Seite versiegelt werden kann. Ein solcher "Festkantenstreifen" wird erhalten, indem Pappebahnen nebeneinander derart angeordnet werden, daß zwischen den Bahnen ein Schlitz oder Spalt gebildet wird, wonach die Bahnen und diese Schlitze zusammen mit einer Kunststoffolie oder in bestimmten Fällen mit einer Kunststoffolie und einer Aluminiumfolie abgedeckt werden; dann werden die abgedeckten Bahnen mittels eines Einschnitts im Bereich des Schlitzes abgetrennt, um einen vorstehenden festen Streifen zu bilden. Bis jetzt bestand ein Nachteil darin, daß man im Bereich solcher Schlitze keine Haftung - oder jedenfalls nur eine schlechte Haftung - zwischen z.B. einer Aluminiumfolienschicht und einer Kunststoff schicht erreichen konnte, da die Aluminiumfolie und die Kunststoffschicht im Bereich des Schlitzes oder des Einschnitts und insbesondere angrenzend an die Hauptkanten der Schlitze nicht zusammengedrückt werden können, weil die Materialien nicht gleich dick sind und es folglich für die Andruckwalzen schwierig ist, das Material im Bereich des Schlitzes zusammenzudrücken. Durch Verwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil dadurch überwunden, daß zunächst eine Kunststoff-/Aluminiumfolienschicht hergestellt wird, bei der die Komponenten in dem Laminat eine gute Haftung aneinander zeigen, und diese Kunststoff-/Aluminiumschicht dann mit den Seite an Seite angeordneten Bahnen der Kernmaterialschicht laminiert wird, die aus Papier oder Pappe besteht.
Das Verpackungsmaterial des hier betrachteten Typs kann unter Verwendung der vorbekannten Technik hergestellt werden, indem bei einer Vielzahl von getrennten Laminierungsvorgängen die verschiedenen Schichten, d.h. die Aluminiumfolienschicht, die innere Kunststoffschicht usw. auf die Kernschicht aus Papier oder Pappe aufgebracht werden, und ein solcher Laminierungsvorgang funktioniert dann hervorragend, wenn die Kernschicht nicht mit Löchern, Öffnungen oder Schlitzen, also Bereichen versehen ist, in denen sich die Beschichtungen über und jenseits von Kantenzonen der Kernschicht erstrecken. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei der Beschichtung einer Kernschicht aus Papier oder Pappe mit einer Aluminiumfolie dahingehend Schwierigkeiten ergeben, daß die Aluminiumfolie in Verbindung mit der Laminierung (wobei die Bindelaminierungsschicht häufig aus einem dünnen extrudierten Thermoplastfilm bestet) mit Hilfe einer Quetschwalze oder einer weichen Andruckwalze gegen das Kernschichtsubstrat gepreßt wird, so daß eine zufriedenstellende Haftung zwischen der Aluminiumfolienschicht und der Kernschicht erreicht werden kann. Da die Aluminiumfolienschicht im allgemeinen extrem dünn ist (in der Größenordnung von etwa 5 bis 10 µm), wird sie durch die Quetschwalze gegen die Kanten um die Öffnungen oder Schlitze in der Kernschicht gedrückt und teilweise in diese Löcher oder Öffnungen gepreßt. Da die gestanzten Löcher, Öffnungen oder ähnliches eine relativ scharfe Kante besitzen, besteht die Gefahr, daß die Aluminiumfolie reißt oder auf jeden Fall um die Kanten der Öffnungen oder Schlitze faltig wird ünd dadurch entweder abgeschwächt wird oder in eben diesen Kantenzonen der Löcher oder Öffnungen an schlechter Haftung zwischen der Aluminiumfolie und der Kernschicht leidet. Außerdem wird die Haftung zwischen der Kunststoffschicht und der Aluminiumfolienschicht im Bereich dieser Löcher oder Schlitze unzureichend, weil die Materialdicke in den Löchern oder Schlitzen reduziert ist.
Diese Umstände stellten ein ernstes Problem dar, das erstens zu Rissen in der Aluminiumfolienschicht und damit zu unzureichender Gasdichtigkeit bei den fertigen Packungen, zweitens zu einer fehlerhaften Öffnungsanordnung führen kann, da die Aluminiumfolienschicht und die Kernschicht in den Kantenzonen um die Öffnungen schlecht haften, und drittens zu unzureichender Haftung zwischen der Aluminiumfolienschicht und der Kunststoffschicht längs derjenigen Teile führt, wo die Aluminiumfolienschicht und die Kunststoffschicht über die Kernschicht hinausragen und damit während der Kompressionsoperation nicht von der Kernschicht gestützt werden.

Zusamenfassung der Erfindung

Die oben angedeuteten Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung wirksam umgangen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schicht aus einer kunststoffbeschichteten, gegen die Kernschicht aufgebrachten Aluminiumfolie dadurch gebildet wird, daß die Metailfohe und wenigstens ein Thermoplastmaterial miteinander laminiert werden, indem sie zwischen zwei Walzen flächig zusammengebracht werden, wobei eine Walze eine gekühlte Walze und die andere ein Walze ist, die auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Thermoplast erwärmt ist, und daß die derart gebildete Schicht zwischen den beiden Walzen mit der Kernschicht vereinigt wird, und daß ein Bindemittel oder ein Haftthermoplast wie Polyethylen zwischen die Schicht und die Kernschicht extrudiert wird.

Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnung

Nun wird ein Beispiel der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter speziellem Bezug auf die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Laminiervorrichtung zur Herstellung des Verpackungsmaterials; und
Fig. 2 in stark vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Laminat nach der vorliegenden Erfindung, das mit einem sogenannten Feststreifen versehen ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Vorrichtung zur Herstellung des Laminats nach der vorliegenden Erfindung weist im wesentlichen eine Magazinrolle 1 mit einer Bahn 2 aus bevorzugt faserigem Material, z.B. Papier oder Pappe auf, die an einer Seite eine dünne Beschichtung 21 aus einem Thermoplastmaterial wie z.B. Polyethylen aufweisen kann.
Eine Magazinrolle mit einer dünnen Aluminiumfolienbahn 4 (5 - 20 µm) ist mit 3 bezeichnet, und eine Magazinrolle mit einem vorgefertigten Laminatfilm 6 ist mit 5 bezeichnet.
Die beiden zusammenwirkenden Walzen erhielten die Bezugsziffern 10 bzw. 12, wobei die Walze 10 eine heizbare Metallwalze (bevorzugt aus Stahl) ist, während die Walze 12 eine gekühlte Walze (bevorzugt eine Gummiwalze) ist. Eine Biegewalze, über die die Bahn 7 aus den kolaminierten Bahnen 4 und 6 geführt ist, trägt die Bezugsziffer 11. Ferner ist ein Extruder, mittels dessen ein geschmolzener Thermoplastfilm 9 (bevorzugt Polyethylen) extrudiert werden kann, mit 8 bezeichnet, eine Quetschwalze ist mit 14 und eine weitere gekühlte Walze ist mit 13 bezeichnet. Das fertige Laminat ist mit 17 bezeichnet, eine weitere Biegewalze ist mit 15 und eine Magazinrolle zur Aufnahme des fertigen Verpackungsmaterials ist mit 16 bezeichnet.
In Fig. 2, die einen stark vergrößerten Querschnitt durch ein Verpackungsmaterial nach der vorliegenden Erfindung zeigt, erhielt die Basisschicht des Laminats die Bezugsziffer 2, und eine dünne Außenbeschichtung aus Thermoplast erhielt die Bezugsziffer 21. Die Basisschicht 2, die einen gestanzten Abschnitt 18 und eine Endkante 20 zeigt, wurde mit einem Laminat 7 vereinigt, das aus wenigstens einer Schicht 4 aus Aluminiumfolie und einer Schicht aus einem vorgefertigten, bevorzugt koextrudierten Film 6 mit einer Innenseite 19 (die der Aluminiumfolie zugewandt ist) aus EAA (Ethylenacrylsäureester) sowie einer Schicht 22 aus Polyethylen (bevorzugt PE weich; LDPE) besteht. Eine Laminierungsschicht, die bevorzugt aus Polyethylen besteht, trägt die Bezugsziffer 9.
Wie oben erwähnt, kann die Basisschicht 2 des Verpackungslaminats Löcher oder Ausnehmungen enthalten, die Öffnungslöcher oder ähnliches bilden, und die Verpackungsmaterialbahnen des hier betrachteten Typs sind ebenfalls häufig mit einer Kantenzone aus einem Kunststoffmaterial versehen, die sich über die Kante 20 der Basisschicht erstreckt, um die Einschnittkante 20 der Basisschicht 2 abzudecken und sie gegen Flüssigkeitsabsorption zu schützen. Die technischen Probleme, die sich beim Aufbringen der Innenschicht 7 der Verpackungsbahn ergeben, wurden in der Einführung behandelt und erörtert; die folgende Beschreibung beschränkt sich demnach nur auf die Art der Herstellung des die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Materials. Die Basisschicht 2 des Verpackungsmaterials wird von der Magazinrolle 1 abgerollt und in den Spalt zwischen einer Quetschwalze 14 und einer gekühlten Walze 13 geführt.
Von einer anderen Magazinrolle läuft eine dünne Bahn aus gewalzter Aluminiumfolie ab, wobei diese Bahn mit einer Bahn 6 aus einem vorgefertigten, koextrudierten Laminat aus EAA und PE weich vereinigt wird, die von einer anderen Magazinrolle 5 abläuft. Die beiden Bahnen 4 und 6 werden miteinander vereinigt und zwischen einer erwärmten Stahlwalze 10, deren Oberflächentemperatur zwischen 150º und 200ºC (bevorzugt etwa 150ºC) liegen muß, und einer gekühlten Walze 12 aufgenommen, deren Oberfläche mit einem elastisch nachgebenden Material (z.B. Gummi) verkleidet ist. Das Laminat aus EAA und LDPE kann zwischen der Kühlwalze und der Metallfolie koextrudiert werden. Die beiden Bahnen 4 und 6, die mit der erwärmten Walze 10 bzw. der gekühlten Walze 12 in Kontakt gebracht sind, werden zwischen den Walzen zusammengedrückt, wobei die Aluminiumfolie (aufgrund des Kontakts mit der erwärmten Walze 10) Wärme zu der EAA-Schicht der Bahn 6 überträgt und diese so stark erwärmt wird, daß sie an der Aluminiumfolie 4 haftet, während die LDPE-Schicht der Bahn 6, die sich in direktem Kontakt mit der gekühlten Walze 12 befindet, nicht ebenso stark wie die EAA-Schicht erwärmt wird; außerdem besitzt die LDPE-Schicht eine Schmelz- und Plastifizierungstemperatur, die über der Schmelz- und Plastifizierungstemperatur der EAA-Schicht liegt. Im Ergebnis sind die Bahnen 4 und 6 zur Bildung einer kontinuierlichen vereinigten Bahn 7 kombiniert, die eine gute Haftung zwischen der Aluminiumfolienschicht 4 und der Bahn 6 zeigt. Bei dem veranschaulichten Beispiel läuft die Bahn 7 über eine Biegewalze 11 und dann über die Kühlwalze 13 in den Spalt zwischen der Kühlwalze 13 und der oben erwähnten Quetschwalze 14.
Mit Hilfe des Extruders 8 wird ein geschmolzener Kunststoffilm 9, der bevorzugt aus Polyethylen besteht, zwischen die Basisschicht 2 und das fertige Laminat 7 extrudiert, wobei die Aluminiumfolie des Laminats 7 so gedreht wird, daß sie dem Extruder 8 zugewandt ist. Im Spalt zwischen der Quetschwalze 14 und der Kühlwalze 13 werden die Bahnen 2 und 7 zur Bildung der Verpackungsmaterialbahn 17 zusammengebracht, die über eine Biegerolle 15 geführt und schließlich auf eine Magazinrolle 16 aufgewickelt wird.
Das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, daß die Haftung zwischen der Aluminiumfolienbahn 4 und den anderen Schichten des Laminats gut ist und die Aluminiumfolienschicht auch um Kantenzonen und Öffnungen unterschiedlicher Typen an der Basisschicht 2 befestigt werden kann, ohne daß sich um die Kantenzonen Falten bilden oder die Aluminiumfolie um die Kantenzonen schlecht an der Basisschicht 2 haftet.
Das Verfahren nach der Erfindung stellt eine Lösung für ein technisches Problem dar, das im Stand der Technik seit langem bekannt war, und verbessert den Qualitätsstandard der aus dem hergestellten Laminat produzierten Packungen, da eine Ablösung der Aluminiumfolie von dem Kunststoffmaterial vermieden wird, die Haftung entlang der Kantenabschnitte der beteiligten Materialschichten verbessert ist und Risse und Faltenbildung vor allem in der Aluminiumfolienschicht vermieden werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Verpackungsmaterial in Form einer kontinuierlichen Laminatbahn des Typs, der eine Kernschicht aus Papier oder Pappe aufweist, deren eine Seite eine außerhalb der Kernschicht angeordnete Schicht zeigt und einerseits eine Metallfolie, bevorzugt Aluminiumfolie, und andererseits eine Kunststoffbeschichtung umfaßt, die außerhalb der Metallfolie angeordnet ist und ein oder mehrere Thermoplastmaterialien aufweist, wobei die Kernschicht über ihre gesamte Fläche von der Schicht überdeckt ist, während sich die Schicht längs ausgewählter Abschnitte über die Kanten der Kernschicht erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einer Metallfolie und wenigstens einem Thermoplastmaterial gebildet ist, die miteinander laminiert werden, indem sie zwischen zwei Walzen flächig zusammengebracht werden, wobei eine Walze eine gekühlte Walze und die andere ein Walze ist, die auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des Thermoplast erwärmt ist, daß die derart gebildete Schicht zwischen den beiden Walzen mit der Kernschicht vereinigt wird, und daß ein Bindemittel oder ein Haftthermoplast wie Polyethylen zwischen die Schicht und die Kernschicht extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung der Schicht aus Thermoplastmaterial aus einem Laminat besteht, das eine Schicht aus EAA und eine Schicht aus PE weich aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat aus EAA und PE weich zwischen der Kühlwalze und der Metallfolie koextrudiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwalze eine gekühlte Gummiwalze ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Walze eine Stahlwalze ist, deren Oberflächentemperatur zwischen 150º und 200ºC liegt.