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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial und ein Verfahren zur
Herstellung desselben.
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Stand der Technik
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Eine
Verpackung oder ein Behälter
wird herkömmlicherweise
dazu benutzt, Nahrungsmittel wie beispielsweise Erfrischungsgetränke, Marmeladen und
andere Fertignahrung aufzunehmen. Der Verpackungsbehälter kann
durch die Verarbeitung eines Verpackungsmaterials zu einer backsteinförmigen Gestalt
geformt werden. Das Verpackungsmaterial enthält ein Karton- oder Papiersubstrat
und eine Aluminiumfolienschicht, die auf einer inneren Fläche des Substrats
mit einer dazwischen liegenden Polymerschicht gebildet wird, die
beispielsweise aus einem klebenden Polymer besteht. Somit sorgt
die Aluminiumfolie für
eine verstärkte
Gassperreigenschaft gegenüber
dem Inhalt in der Verpackung oder dem Behälter.
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Des
Weiteren wird eine Polyethylenschicht auf einer inneren Fläche der
Aluminiumfolienschicht mit einem dazwischen liegenden klebenden
Polymer gebildet, und es wird auch eine Polyethylenschicht auf einer äußeren Fläche des
Substrats gebildet. Es sollte beachtet werden, dass die beiden klebenden Polymerschichten
vorgesehen sind, um die Haftung zwischen dem Substrat und der Aluminiumfolienschicht
und zwischen der Aluminiumfolienschicht und der Polyethylenschicht
zu verbessern.
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Herkömmlicherweise
ist ein solches Verpackungsmaterial vorgesehen, das aus einer fettabweisenden
Papierschicht (GPP) besteht, die eine Ölbeständigkeit aufweist und einen
großen
TAPPI-Wert von mehr als 900 Sekunden hat, wobei die Polymerschicht
aus einem Polyolefin wie zum Beispiel Polypropylen (PP) besteht,
das zwischen der fettabweisenden Papierschicht und einem Kartonsubstrat
(siehe
japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 139339/89 ) gebildet wird.
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In
einem solchen Fall ist die Gassperreigenschaft des Verpackungsmaterials,
die durch die fettabweisende Papierschicht und die Polymerschicht allein
geschaffen wird, nicht besonders hoch, die Gassperreigenschaft kann
jedoch durch die Bildung einer Kombination aus fettabweisender Papierschicht
und Polymerschicht in einer laminierten Struktur verstärkt werden.
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Bei
dem oben genannten Verpackungsmaterial aus dem Stand der Technik
werden jedoch die fettabweisende Papierschicht mit einem großen TAPPI-Wert
und die klebende Polymerschicht einander zugewandt laminiert, und
demzufolge kann das klebende Polymer nicht zufriedenstellend in
die fettabweisende Papierschicht eingefügt werden. Folglich ist es
unmöglich,
eine verstärkte
Gassperreigenschaft zu erreichen.
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Das
Dokument
WO-A-92/01558 offenbart ein
Verpackungsmaterial bestehend aus einem Laminat, das Schichten enthält, die
eine relativ gute Gassperreigenschaft im Vergleich zu Polyethylen
haben. Das Dokument offenbart beispielsweise ein Laminat mit (a)
einer Feuchtigkeitssperre und einer Heißsiegelungsschicht aus Polyethylen
niedriger Dichte, (b) einer Pappeversteifungsschicht, (c) einem
O
2-Sperrpolymer, (d) einer fettabweisenden
Papierschicht und (e) einer Feuchtigkeitssperr- und Heißsiegelungsschicht.
Die Flächen
der verschiedenen Schichten können
beispielsweise einer Flamm- oder Koronaentladungsbehandlung unterzogen
worden sein, um die Haftung oder Siegelfähigkeit zu steigern. Obwohl ein
derartiges Laminat gute Gassperreigenschaft aufweist, können Gerüche vom
Verpackungsmaterial selbst in den Verpackungsinhalt eindringen.
Dies kann passieren, weil Polymere im geschmolzenen Zustand auf
das fettabweisende Polymer aufgetragen werden, wodurch das Polymer
zu einem flüchtigen
Unterprodukt abgebaut werden kann.
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Die
EP-A-0 313 356 offenbart
ein Laminat eines Basisteils und ein Polyolefin zur Verwendung für Nahrungsmittelbehälter, dadurch
gekennzeichnet, dass das Basisteil aus Pappe mit einer Gassperrschicht
in Form einer Schicht aus fettabweisendem Papier versehen ist, die
geringe Luftdurchlässigkeit zeigt
und eine Fettbeständigkeit
von über
etwa 900 Sekunden TAPPI hat, vorzugsweise im Bereich von etwa 1600
Sekunden, wobei dieses fettabweisende Papier mithilfe eines Polyolefin
an die Pappe laminiert wird.
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Die
GB-A-1 080 649 offenbart
ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines Substrats, um die
Haftung der Oberfläche
an einer anschließend aufgebrachten
Extrusionsbeschichtung eines Polyolefinkunststoffmaterials zu verbessern,
dabei schließt das
Verfahren es mit ein, die Fläche
einer Koronaentladung zu unterziehen.
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Die
WO-A-91/15410 offenbart
ein gasfestes Verpackungsmaterial zur Verwendung als Verpackung
für aroma-
oder gasabgebende Produkte, wobei das Material eine fettabstoßende Schicht
aus braunem Papier/fettdichtem Papier mit einem TAPPI-Wert von etwa
160 Sekunden aufweist, die mit einer Kunststoffschicht aus einer
Polyolefinart beschichtet ist.
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Demzufolge
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verpackungsmaterial und
ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, wobei das
Verpackungsmaterial gute Gassperreigenschaften aufweist, ohne eine
Aluminiumfolie zu benutzen und ohne dass Gerüche vom Verpackungsbehälter auf
dessen Inhalt übergehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die obige Aufgabe zu lösen
wird gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verpackungsmaterial mit einer
Laminatstruktur bereitgestellt, umfassend eine erste Schicht, die
auf einer äußeren Fläche gebildet
wird, welche bei der Herstellung eines Verpackungsbehälters aus
dem Verpackungsmaterial nach außen
zeigt, eine zweiten Schicht, die auf einer inneren Fläche gebildet
wird, welche bei der Herstellung des Verpackungsbehälters aus
dem Verpackungsmaterial nach innen zeigt, wenigstens ein Substrat
und eine fettabweisende Papierschicht, die sich zwischen der ersten
und der zweiten Schicht befindet, wobei die erste Schicht auf dem
Substrat gebildet wird, und zumindest eine, die erste oder zweite,
Schicht aus einem Polymer besteht, das aus der aus Polyolefinen
bestehenden Gruppe ausgewählt
wurde, und eine erste Polymerschicht, die sich zwischen dem Substrat
und der fettabweisenden Papierschicht befindet, wobei
- a) beide Flächen
der fettabweisenden Papierschicht einer oberflächenaktivierenden Korona- oder
einer Wärmebehandlung
vor dem Aufbringen der Schichten unterzogen werden,
- b) eine zweite Polymerschicht auf die Innenfläche der
fettabweisenden Papierschicht extrudiert wird, wobei diese in die
fettabweisende Papierschicht eingefügt wird und für eine verstärkte Gassperreigenschaft
der fettabweisenden Papierschicht sorgt, wobei die zweite Polymerschicht aus
einem klebenden Polymer besteht,
- c) die fettabweisende Papierschicht einen TAPPI-Wert im Bereich
von 100 bis 400 Sekunden hat, und
- d) die zweite Schicht aus einem Polymer besteht und auf die
zweite Polymerschicht in Form einer Folie aufgebracht wird.
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Somit
hat das Verpackungsmaterial eine verstärkte Gassperreigenschaft. Die
Oberfläche
der fettabweisenden Papierschicht, die mit dem Polymer beschichtet
ist, wird durch eine oberflächenaktivierende Behandlung
aktiviert. Folglich wird die Haftung zwischen der fettabweisenden
Papierschicht und der Polymerschicht verbessert, so dass das Polymer
der Polymerschicht ausreichend in die fettabweisende Papierschicht
eingefügt
werden kann, um die Gassperreigenschaft des Verpackungsmaterials
zufriedenstellend zu verstärken.
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In
diesem Fall kann die oberflächenaktivierende
Behandlung durch Koronaentladung auf die Oberfläche der fettabweisenden Papierschicht
erfolgen, oder durch Brennen der Oberfläche der fettabweisenden Papierschicht.
Das Polymer, das verwendet werden kann, ist eines, das aus der aus
Polyolefinen bestehenden Gruppe ausgewählt wurde. Die zweite Schicht
kann aus einem Sperrpolymer bestehen, oder es kann zwischen der
ersten und der zweiten Schicht eine Sperrschicht vorgesehen sein,
die aus einem Polymer mit einer Sperreigenschaft besteht. In diesem
Fall kann die Gassperreigenschaft des Verpackungsmaterials nach
weiter verstärkt
werden.
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Außerdem ist
gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorgesehen
zur Herstellung eines Verpackungsmaterials mit einer Laminatstruktur,
umfassend eine erste Schicht, die auf einer äußeren Fläche gebildet wird, die bei der
Herstellung eines Verpackungsbehälters
aus dem Verpackungsmaterial nach außen zeigt, eine zweite Schicht,
die auf einer inneren Fläche
gebildet wird, die bei der Herstellung des Verpackungsbehälters aus
dem Verpackungsmaterial nach innen zeigt, und wenigstens ein Substrat
und eine fettabweisende Papierschicht, die zwischen der ersten und
der zweiten Schicht liegt, wobei die erste Schicht auf dem Substrat
gebildet wird, und wenigstens eine, die erste oder die zweite, Schicht
aus einem Polymer besteht, das aus der aus Polyolefinen bestehenden
Gruppe ausgewählt
wurde,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- – Zuführen eines
Substrats und eines fettabweisenden Papierbogens,
- – Einbringen
einer ersten Polymerschicht zwischen dem Substrat und dem fettabweisenden Papierbogen,
- – Unterziehen
beider Flächen
des fettabweisenden Papierbogens einer oberflächenaktivierenden Korona- oder
Wärmebehandlung,
um die Flächen
vor dem Aufbringen der Schichten zu aktivieren,
- – Extrudieren
einer zweiten Polymerschicht auf die Innenfläche des fettabweisenden Papierbogens,
wodurch die zweite Polymerschicht in den fettabweisenden Papierbogen
eingearbeitet wird und für
eine verstärkte
Gassperreigenschaft des fettabweisenden Papierbogens sorgt, wobei
der fettabweisende Papierbogen einen TAPPI-Wert im Bereich von 100
bis 400 Sekunden hat und die zweite Polymerschicht aus einem klebenden
Polymer besteht,
- – Aufbringen
der zweiten Schicht, die aus einem Polymer besteht, auf die Innenfläche der
zweiten Polymerschicht in Form einer Folie, und
- – Laminieren
des fettabweisenden Papierbogens mit der zweiten Polymerschicht
und der zweiten darauf gebildeten Schicht und Laminieren des Substrats
mit der ersten Polymerschicht aufeinander.
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Somit
wird das Polymer kontinuierlich gebildet. Die fettabweisende Papierschicht
und die Polymerschicht werden mit dem Substrat laminiert, um das
Verpackungsmaterial zu bilden, was zu einer verbesserten Produktivität führt.
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Bei
diesem Verfahren erfolgt die oberflächenaktivierende Behandlung
durch Koronaentladung auf die Oberfläche der fettabweisenden Papierschicht
oder durch Brennen einer solchen Oberfläche. Das Polymer, das verwendet
werden kann, ist eines der Polyolefine.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Schnittdarstellung eines Verpackungsmaterials, das durch das
Herstellungsverfahren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
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Die beste Art, die Erfindung auszuführen
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Die
beste Art, die vorliegende Erfindung auszuführen, wird nun im Detail in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist eine
Schnittdarstellung eines Verpackungsmaterials, das durch das Herstellungsverfahren
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird ein klebendes Polymer auf einer inneren Fläche einer fettabweisenden Papierschicht 23 eines
Laminats 34 der oben beschriebenen Art aufgebracht, um
eine Polymerschicht 36 zu bilden, und ein Polymer oder
ein Sperrpolymer wird auf eine Polymerschicht 36 in Form
eines Films, der eine niedrige Temperatur aufweist, aufgebracht,
um eine zweite Schicht 37 zu bilden, wodurch verhindert
wird, dass ein Geruch von der Polymerschicht 36 ausgeht.
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In 1 wird
eine als Substrat dienende Rolle aus Pappe 12 mit 11 bezeichnet,
und die Pappe 12 wird von der Rolle 11 durch den
Förderer 13 zugeführt und
transportiert. Ein Polymer wie beispielsweise ein Polyethylen niedriger
Dichte oder ein klebendes Polymer wie beispielsweise ein Ethylen-/Acrylsäurecopolymer
wird auf die Außenfläche der
Pappe 12 aufgebracht, um eine erste Schicht zu bilden. Hierzu
ist die erste Pressstempelvorrichtung 18 gegenüber der
Außenfläche der
Pappe 12 angeordnet.
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Die
Pappe 12 mit der auf ihr gebildeten ersten Schicht 16 wird
in Form eines Laminats 20 transportiert und eine Polymerschicht 24 wird
einander zugewandt auf die Innenfläche der Pappe 12 des
Laminats 20 laminiert.
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Zu
diesem Zweck sind eine zweite Pressstempelvorrichtung 25 und
eine Rolle aus fettabweisendem Papier 26 gegenüber der
Innenseite des Pappe 12 der ersten Strangprägevorrichtung 18 nachgelagert
angeordnet. Somit ist ein klebendes Polymer wie beispielsweise ein
Ethylen-/Acrylsäurecopolymer,
das aus der zweiten Pressstempelvorrichtung 25 extrudiert
wurde, oder ein Polymer wie beispielsweise ein Polyethylen niedriger
Dichte und ein lineares Polyethylen niedriger Dichte auf die Innenfläche der
Pappe 12 aufgebracht, um eine Polymerschicht 24 zu
bilden, und eine von dem Förderer zugeführte fettabweisende
Papierschicht 23 wird auf das Laminat 20 laminiert,
wobei die Polymerschicht 24 dazwischen liegt.
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Ein
Papierbogen mit einer hohen Ölbeständigkeit
und einem TRPPI-Wert im Bereich von 100 bis 400 Sekunden wird für den fettabweisenden
Papierbogen verwendet. Die Außenfläche der
fettabweisenden Papierschicht 23 wird, bevor sie mit dem von
der zweiten Extrusionsvorrichtung 25 extrudierten Polymer
in Kontakt gebracht wird, einer oberflächenaktivierenden Behandlung
unterzogen. Hierzu wird eine oberflächenaktivierende Vorrichtung 30 gegenüber der
Außenfläche des
fettabweisenden Papierbogens 23, der durch den Förderer 28 zugeführt wird,
angeordnet.
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Die
oberflächenaktivierende
Vorrichtung 30 kann entweder aus einer Koronabehandlungsvorrichtung
(nicht dargestellt) bestehen, um eine Koronaentladung zu bewirken,
oder aus einer Wärmebehandlungsvorrichtung
(nicht gezeigt) bestehen, die einen Gasbrenner verwendet, oder aus
beiden. Somit wird die Außenfläche des
fettabweisenden Papierbogens 23 der Koronaentladung, die
durch die Koronabehandlungsvorrichtung erfolgt, unterzogen und/oder sie
wird durch die Wärmebehandlungsvorrichtung ausgeheizt.
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Dies
sichert die Bildung einer Carbonylgruppe auf der Außenfläche des
fettabweisenden Papierbogens 23, wobei eine Polarität geschaffen
wird, um für
einen Feuchtigkeitsindex von etwa 42 bis 50 Dyn zu sorgen, so dass
die Außenfläche aktiviert
wird. Infolgedessen sind der fettabweisende Papierbogen 23 und
die Polymerschicht 24 zufriedenstellend gebunden, und das
klebende Polymer oder das Polymer sind zufriedenstellend in den
fettabweisenden Papierbogen 23 eingefügt, wobei eine verstärkte Gassperreigenschaft
erzielt wird.
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Die
Innenfläche
des fettabweisenden Papierbogens 23 wird ebenfalls der
oberflächenaktivierenden
Behandlung unterzogen. Hierzu wird eine oberflächenaktivierende Vorrichtung 31 solchermaßen angeordnet,
dass sie der Innenfläche
des fettabweisenden Papierbogens 23, der vom Förderer 28 zugeführt wird,
gegenüberliegt.
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Wie
die oberflächenaktivierende
Vorrichtung 30, so kann auch die oberflächenaktivierende Vorrichtung 31 entweder
aus einer Koronabehandlungsvorrichtung (nicht dargestellt) bestehen,
um eine Koronaentladung zu bewirken, oder aus einer Wärmebehandlungsvorrichtung
(nicht gezeigt) bestehen, die einen Gasbrenner verwendet, oder aus
beiden. Somit kann die Innenfläche
des fettabweisenden Papierbogens 23 der Koronaentladung,
die durch die Koronabehandlungsvorrichtung erfolgt, unterzogen werden
und/oder sie kann durch die Wärmebehandlungsvorrichtung
ausgeheizt werden. Es sollte beachtet werden, dass die oberflächenaktivierende
Vorrichtung 31 der oberflächenaktivierenden Vorrichtung 30 bei
der Ausführungsform
gegenüberliegt,
alternativ kann jedoch die oberflächenaktivierende Vorrichtung 31 an
einer Stelle angeordnet sein, an der sie der Innenfläche eines
Laminats 34 gegenüberliegt, das
die Pappe 12, die erste Schicht 16, die Polymerschicht 24 und
den fettabweisenden Papierbogen 23 umfasst, und der zweiten
Pressstempelvorrichtung 25 nachgelagert ist.
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Dies
gewährleistet,
dass eine Carbonylgruppe auf der Außenfläche des fettabweisenden Papierbogens 23 gebildet
werden kann, wobei eine Polarität geschaffen
wird, um für
einen Feuchtigkeitsindex von etwa 42 bis 50 Dyn zu sorgen, so dass
die Außenfläche aktiviert
wird.
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Dann
wird ein klebendes Polymer auf die Innenfläche des Laminats 34 aufgebracht,
die der oberflächenaktivierenden
Behandlung unterzogen wurde, wodurch eine Polymerschicht 36 gebildet
wird, und ein Polymer oder ein Sperrpolymer wird des Weiteren auf
die Innenfläche
der Polymerschicht 36 aufgebracht, um eine zweite Schicht 37 zu
bilden. In diesem Fall kann entweder nur das Polymer oder das Sperrpolymer
oder beide auf die Innenfläche
der Polymerschicht 36 aufgebracht werden, um die zweite Schicht 37 zu
bilden.
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Hierzu
sind eine dritte Pressstempelvorrichtung 55 und eine Filmrolle 56 gegenüber der
Innenfläche
des fettabweisenden Papierbogens des Laminats 34, der zweiten
Pressstempelvorrichtung 25 nachgelagert, angeordnet. Somit
wird ein klebendes Polymer von der dritten Pressstempelvorrichtung 55 extrudiert,
und ein filmähnliches
Material zur Bildung einer dritten Schicht 37 wird von
einem nicht dargestellten Förderer
zugeführt.
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Eine
solche Konstruktion gewährleistet,
dass der fettabweisende Papierbogen 23 mit seiner aktivierten
Innenfläche
und die Polymerschicht 36 zufriedenstellend gebunden sind,
und dass das klebende Polymer oder das Polymer zufriedenstellend
in den fettabweisenden Papierbogen 23 aufgenommen ist, wodurch
eine verstärkte
Gassperreigenschaft geschaffen wird.
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Auf
diese Weise werden die Polymerschicht 36 und die zweite
Schicht 37 auf dem Laminat 34 gebildet, wodurch
ein Verpackungsmaterial vervollständigt wird. Dieses Verpackungsmaterial
wird von einem nicht dargestellten Wickler um eine Wickelrolle 42 gewickelt.
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Da
das klebende Polymer für
die Polymerschicht 36 verwendet wird, ist in diesem Fall
die Haftung zwischen dem fettabweisenden Papierbogen 23 und
der zweiten Schicht 37 gut, und ein Polymer oder ein Sperrpolymer
kann für
die zweite Schicht 37, nachdem es von einer Pressstempelvorrichtung (nicht
dargestellt) extrudiert und ausreichend gekühlt wurde, in Form eines Films
mit niedriger Temperatur auf die Innenfläche des fettabweisenden Papierbogens 23 aufgebracht
werden. Somit kann verhindert werden, dass das klebende Polymer
einen Geruch ausscheidet.
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Zur
Bildung der Polymerschicht 36 kann ein Ethylen-/Acrylsäurecopolymer
als klebendes Polymer verwendet werden. Ein Polymer wie beispielsweise
ein Polyethylen niedriger Dichte (weich), ein lineares Polyethylen
niedriger Dichte und ähnliches können als
Polymer zur Bildung der zweiten Schicht 37 verwendet werden,
und ein Polymer wie zum Beispiel Polyester, ein amorphes Polyester,
ein Ethylen-/Vinylalkoholcopolymer, ein Polyvinylidenchlorid und ähnliches
können
als Sperrpolymer zur Bildung der zweiten Schicht 37 verwendet
werden.
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Die
laminierte Struktur des Verpackungsmaterials 41 gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben.
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Selbst
in diesem Fall wird ein Material mit einer ersten Schicht 16 gezeigt,
einer Pappe 12, einer Polymerschicht 24, einer
fettabweisenden Papierschicht 23, einer Polymerschicht 36 und
einer zweiten Schicht 37 vom linken Ende zum rechten Ende.
LDPE/Papier/LDPE/GPP/Kleb.
Polymer/LDPE
LDPE/Papier/LDPE/GPP/EAA/LDPE
LDPE/Papier/Kleb.
Polymer/GPP/Kleb. Polymer/L-LDPE
LDPE/Papier/Kleb. Polymer/GPP/Kleb.
Polymer/Sperrpolymer
LDPE/Papier/Kleb. Polymer/GPP/Kleb. Polymer/APET
LDPE/Papier/Kleb.
Polymer/GPP/Kleb. Polymer/APA
LDPE/Papier/Kleb. Polymer/GPP/Kleb.
Polymer/APET
LDPE/Papier/Kleb. Polymer/GPP/Kleb. Polymer/PVDC
LDPE/Papier/L-LDPE/GPP/Kleb.
Polymer/L-LDPE
Kleb. Polymer/Papier/L-LDPE/GPP/Kleb. Polymer/L-LDPE
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Obwohl
die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurden, versteht
es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist, und verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne
dabei vom Geist und Schutzumfang der in den Ansprüchen definierten
Erfindung abzuweichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
oben besprochen sind das Verpackungsmaterial und das Verfahren und
die Vorrichtung zur Herstellung desselben gemäß der vorliegenden Erfindung
bei der Herstellung einer Verpackung oder eines Behälters mit
einer Gassperreigenschaft aus dem Verpackungsmaterial sinnvoll.