DE69727969T2 - Ein mehrschichtiges verpackungsmaterial, insbesondere fur flexible verpackungen - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verpackungsmaterial für flexible Verpackungen, das – wenn von der Außenfläche zur Innenfläche einer daraus hergestellten Verpackung betrachtet – aufweist:
    • – eine im wesentlichen durchsichtige Außenfolie, die eine ein- oder mehrschichtige Folie ist und einen seitenverkehrten Druck an ihrer nach innen zeigenden Oberfläche hat;
    • – eine Zwischenschicht, die mit der bedruckten Oberfläche der Außenfolie verbunden ist und in Fluidform auf die bedruckte innere Oberfläche der Außenfolie aufgebracht ist;
    • – eine Metallisierungsschicht, die mit der Innenfläche der Zwischenschicht verbunden ist, und
    • – eine innere Siegelmediumschicht.
  • Hintergrund des Fachgebiets
  • Um gute Sauerstoffbarriereeigenschaften zu erzielen, weisen viele Verpackungsmaterialien für Lebensmittel, deren Qualität bei einer Oxidation verschlechtert wird, wie beispielsweise Kaffee, Molkereiprodukte, eine oder mehrere Barriereschichten organischer und/oder anorganischer Natur auf. Die organische Barriereschicht kann eine Folie sein, die an die anderen Schichten laminiert ist oder auf eine der anderen Schichten des Laminats in Form einer Dispersion oder einer Lösung oder durch Extrusionsbeschichtung aufgebracht ist. Die anorganische Barriereschicht, die typisch eine Metallschicht ist, kann auch in Form einer Folie bereitgestellt sein oder kann durch Aufdampfen, d. h. durch Metallisierung, auf eine der anderen Schichten des Laminats aufgebracht sein. Um die Herstellungskosten des Laminats zu minimieren, wird bevorzugt, die organische Schicht aus einer Dispersion oder einer Lösung oder durch Extrusionsbeschichtung aufzubringen und eine anorganische Schicht durch Aufdampfen zu erzeugen.
  • In Verpackungen mit aufgedruckten Informationen oder Illustrationen wird oft die Innenfläche einer durchsichtigen Außenfolie bedruckt, um den Druck gegen Beschädigung zu schützen und um einen optisch ansprechenderen Druck zu erzielen. Wenn die anorganische Barriereschicht in Form einer Metallisierung direkt auf die bedruckte Oberfläche aufgebracht wird, wird sie den Druck verfärben. Es ist bekannt, vor der Metallisierung einen Schutzlack, wie beispielsweise einen Polyurethan-Lack, auf die bedruckte Oberfläche aufzubringen, um eine Verfärbung zu verhindern. Dadurch wird bei kleinen Metalldicken eine Verfärbung des Drucks vermieden, jedoch tritt bei großen Metalldicken immer noch eine unerwünschte Verfärbung auf. Die Verfärbung tritt typisch bei Metalldicken von mehr als 2 Ohm/Quadrat (ungefähr 20 nm, 200 Angström) auf, die Sauerstoffbarriereeigenschaften von ungefähr 3 cm3/m2/24 Stunden entsprechen. Wenn eine höhere Sauerstoffbarriere gewünscht wird, ohne daß der Druck verfärbt wird, wird eine separate Folie metallisiert und anschließend an die bedruckte durchsichtige Folie laminiert, was die Herstellungskosten des Verpackungsmaterials erhöht.
  • Die EP-A-0 096 581, US-A-3.949.114, WO92/01558, WO94/23941 und EP-B1-0 281 893 offenbaren alle Laminate, die eine Barriereschicht auf der Basis eines organischen Polymers (typisch in Form einer EVOH-Folie) sowie eine anorganische Barriereschicht (typisch in Form einer Metallisierung) aufweisen, um so die Sauerstoffbarriereeigenschaften zu verbessern.
  • Ferner ist aus der US-A-5.153.074 bekannt, daß durch Beschichten einer Polymerfolie mit EVOH, zum Beispiel durch Extrusionsbeschichtung, und anschließende Metallisierung der EVOH-Schicht verbesserte O2-Barriereeigenschaften erzielt werden.
  • Überdies offenbaren sowohl die US-A-4.457.977 als auch die EP-A-2-0.340.910, daß durch Beschichten einer Polymerfolie mit einem organischen Polymer in Form einer Dispersion oder einer Lösung und anschließende Metallisierung der Schicht eine verbesserte O2-Barriere erzielt wird.
  • Schließlich offenbart die WO95/34424 eine Laminatstruktur, die in der folgenden Reihenfolge aufweist: ein äußeres orientiertes Polypropylensubstrat, eine Bindeschicht aus maleinsäureanhydrid-modifiziertem Polypropylen, eine Schicht aus Polyvinylalkohol, eine Metallisierungsschicht, eine Klebstoffschicht (LDPE) und eine bedruckbare Oberfläche, die ein Olefinpolymer, PC oder Polyester ist. Zusätzlich kann das Laminat eine heißversiegelbare Schicht oberhalb des OPP-Substrats aufweisen.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials des obigen Typs, das verbesserte Gasbarriereeigenschaften ohne Verfärbung des Drucks bereitstellt.
  • Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine O2-Barriereschicht auf der Basis eines organischen Polymers aufweist. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß außer der Verbesserung der Barriereeigenschaften des Verpackungsmaterials eine O2-Barriereschicht auf der Basis eines organischen Polymers auch verhindern kann, daß die Metallisierungsschicht den Druck verfärbt. In der Praxis sind ausgezeichnete Barriereeigenschaften, z. B. eine O2-Permeabilität von ≤ 0,1 cm3/m2/24 Stunden in vergleichsweise kleinen Metalldicken von ungefähr 3 Ohm/Quadrat (ungefähr 10 nm, 100 Angström) ohne Verfärbung des Drucks erzielt worden. Ferner ist überraschenderweise festgestellt worden, daß gute O2-Barriereeigenschaften auch nach Biegungen (Gelbo Biegungen) erzielt werden, wenn die anorganische Barriereschicht direkt auf die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht aufgebracht wird.
  • Gemäß der Erfindung kann die Zwischenschicht eine Grundierungsschicht zwischen der bedruckten Oberfläche der Außenfolie und der auf einem organischen Polymer basierenden Barriereschicht aufweisen, um die Haftung der Gasbarriereschicht an der bedruckten Oberfläche der Außenfolie zu erhöhen.
  • Überdies kann gemäß der Erfindung die organische Beschichtung selbst eine O2-Permeabilität von weniger als 10 cm3/m2/24 Stunden, vorzugsweise von weniger als 5 cm3/m2/24 Stunden, haben.
  • Ferner kann gemäß der Erfindung die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht eine Dispersion oder eine Lösung aufweisen, die mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyvinylalkohol (PVOH) und Polyvinylidenchlorid (PVDC), vorzugsweise EVOH, und vorzugsweise in einer Dicke zwischen 0,5 und 3 μm, am stärksten bevorzugt zwischen 0,7 und 1,8 μm. Was die Barriereeigenschaften betrifft, wird bevorzugt, daß die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht selbst eine O2-Permeabilität von weniger als 10 cm3/m2/24 Stunden, vorzugsweise von weniger als 5 cm3/m2/24, Stunden, hat. Die Barriereschicht kann durch irgendein bekanntes Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise Walzbeschichtung, z. B. Glattwalzbeschichtung, Gravurwalzbeschichtung, Sprühbeschichtung, Tauchbeschichtung, aufgebracht sein. In der Praxis wurden mit Glattwalzbeschichtung ausgezeichnete Ergebnisse erzielt.
  • Überdies kann gemäß der Erfindung die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen: EVOH, PVDC, vorzugsweise EVOH, das/die durch Extrusionsbeschichtung oder Co-Extrusionsbeschichtung und vorzugsweise in einer Dicke zwischen 2 und 10 μm, am stärksten bevorzugt zwischen 3 und 5 μm aufgebracht ist/sind.
  • Ferner kann gemäß der Erfindung die Außenfolie zumindest in Maschinenrichtung und vorzugsweise biaxial orientiert sein.
  • Überdies kann gemäß der Erfindung die Außenfolie mindestens ein Material, ausgewählt unter Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern und Polycarbonaten, aufweisen.
  • Ferner kann gemäß der Erfindung die Metallisierungsschicht eine aufgedampfte Aluminiumschicht mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 100 nm (50 bis 1000 Angström), vorzugsweise von 10 bis 50 nm (100 bis 500 Angström), sein. In der Pra xis ist überraschenderweise festgestellt worden, daß selbst vergleichsweise kleine Metalldicken von ungefähr 10 nm (100 Angström) eine O2-Permeabilität von weniger als 0,1 cm3/m2/24 Stunden ergeben – sowohl vor als auch nach Biegung.
  • Schließlich kann gemäß der Erfindung die Siegelmediumschicht ein Polyolefin, vorzugsweise ein Polyethylen oder ein Polypropylen oder deren Ethylen-Propylen-Copolymere, aufweisen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend detailliert mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, deren einzige Darstellung eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials ist.
  • Beste Art der Ausführung der Erfindung
  • Wenn von der Außenfläche zur Innenfläche einer Verpackung betrachtet, weist das gezeigte Verpackungsmaterial auf: eine im wesentlichen durchsichtige Außenfolie 1, die eine einschichtige Folie oder ein aus mehreren Folien gebildetes Laminat sein kann und vorzugsweise ein Polyolefin, ein Polyamid oder einen Polyester aufweist. Die Außenfolie 1 ist an ihrer nach innen zeigenden Oberfläche seitenverkehrt bedruckt. Eine Grundierung 3 ist auf dem Druck 2 aufgetragen, um eine gute Haftung an eine auf einem organischen Polymer basierende Gasbarriereschicht 4 bereitzustellen, die auf die Grundierung entweder durch Extrusionsbeschichtung oder in Form einer Lösung oder Dispersion aufgebracht ist, die nach dem Aufbringen getrocknet ist. Die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht 4 weist mindestens eines der Barrierematerialien EVOH, PVOH und PVDC, vorzugsweise EVOH, auf. Eine Metallisierungsschicht 5, vorzugsweise eine im Vakuum aufgebrachte Aluminiumschicht, ist auf die Gasbarriereschicht 4 aufgedampft. Eine innere Heißsiegelschicht 7 ist mittels eines Klebstoffs 6 an die anorganische Barriereschicht 5 geklebt. Die innere Siegelmediumschicht 7 ist typisch ein Polyolefin, vorzugsweise ein Polyethylen oder dessen Copolymere.
  • Die Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele weiter dargestellt.
  • Beispiel 1
  • Eine biaxial orientierte Polyesterfolie (PETP-Folie) 1 einer Dicke von 12 μm wurde an ihrer nach innen zeigenden Seite mit Drucktinten auf Nitrocellulosebasis bedruckt. Der Druck 2 wurde mit einer Grundierung 3 auf Polyurethanbasis überzogen. Durch Walzbeschichtung wurde die Grundierung 3 mit einer EVOH-Beschichtung in Form einer Alkohol/Wasser-Lösung eines EVOH-Granulats beschichtet. Eine Menge von ungefähr 1,2 g/m2 (Trockengewicht) wurde aufgebracht, was einer Dicke von ungefähr 1 μm (getrocknet) entsprach. Die EVOH-Beschichtung selbst hatte eine O2-Permeabilität von ungefähr 3 cm3/m2/24 Stunden. Die EVOH-Beschichtung wurde in einem Trockentunnel bei einer Temperatur zwischen 100 und 130°C getrocknet. Die getrocknete EVOH-Beschichtung wurde durch Aufdampfen von Aluminium im Vakuum metallisiert. Die Metalldicke war 3 Ohm/Quadrat (ungefähr 10 nm, 100 Angström). Eine PE-Folie wurde mittels eines zweikomponentigen Polyurethan-Klebstoffs 6 auf die Metallisierungsschicht 5 laminiert.
  • Das hergestellte Laminat zeigte keine Anzeichen einer Verfärbung des Drucks.
  • Das Laminat hatte eine O2-Permeabilität von ≤ 0,1 cm3/m2/24 Stunden.
  • Ein Gelbo-Biegeversuch zeigte, daß die O2-Barriere nach zwanzig Gelbo-Biegungen, die gemäß MIL-B-131G, FED-STD-101, Verfahren Nr. 2017 ausgeführt wurden, unverändert blieb.
  • Beispiel 2
  • Ein Laminat wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde die PETP-Folie durch eine orientierte Polypropylenfolie einer Dicke von 30 μm ersetzt und wurden Drucktinten auf der Basis von Polyvinylbutyral (PVB) verwendet.
  • Keine Verfärbung des Drucks wurde festgestellt.
  • Das Laminat hatte eine O2-Permeabilität von ≤ 0,1 cm3/m2/24 Stunden. Nach zwanzig Gelbo-Biegungen hatte das Laminat eine O2-Permeabilität von < 0,5 cm3/m2/24 Stunden.
  • Beispiel 3
  • Ein Laminat wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde die PETP-Folie durch eine 15 μm dicke, orientierte Polyamidfolie ersetzt und wurden Drucktinten auf der Basis von Polyvinylbutyral (PVB) verwendet.
  • Keine Verfärbung des Drucks wurde festgestellt.
  • Das Laminat hatte eine O2-Permeabilität von ≤ 0,1 cm3/m2/24 Stunden sowohl vor als auch nach zwanzig Gelbo-Biegungen.
  • Schließlich wurden Laminate hergestellt, die denjenigen der obigen drei Beispielen entsprachen, jedoch Metalldicken von 2 Ohm/Quadrat (ungefähr 20 nm, 200 Angström), 1,5 Ohm/Quadrat (ungefähr 27,5 nm, 275 Angström) bzw. 1,2 Ohm/Quadrat (ungefähr 35 nm, 350 Angström) hatten. Die Laminate zeigten O2-Barrieren, die den oben erwähnten entsprachen.
  • Keine Verfärbung des Drucks trat bei diesen erhöhten Metalldicken auf.
  • Beispiel 4
  • Eine biaxial orientierte Polyester-Folie (PETP-Folie) 1 einer Dicke von 12 μm wurde an ihrer nach innen zeigenden Seite mit Drucktinten auf Nitrocellulose-Basis bedruckt. Der Druck 2 wurde mit einer Grundierung 3 auf Polyurethan-Basis überzogen. Die Grundierung 3 wurde mit einer PVOH-Beschichtung in Form einer wäßrigen PVOH-Lösung beschichtet. Eine Menge von ungefähr 1,4 g/m2 (Trockengewicht) wurde aufgebracht, was einer Dicke von ungefähr 1,2 μm (getrocknet) entsprach. Die PVOH-Beschichtung wurde getrocknet und die getrocknete PVOH-Beschichtung wurde durch Aufdampfen von Aluminium im Vakuum metallisiert. Die Metalldicke war 3 Ohm/Quadrat (ungefähr 10 nm, 100 Angström). Eine PE-Folie wurde mittels eines zweikomponentigen Polyurethan-Klebstoffs 6 auf die Metallisierungsschicht 5 laminiert.
  • Das hergestellte Laminat zeigte keine Anzeichen einer Verfärbung des Drucks.
  • Das Laminat hatte eine O2-Permeabilität von ≤ 0,1 cm3/m2/24 Stunden sowohl vor als auch nach zwanzig Gelbo-Biegungen.
  • Ein Laminat, das dem oben beschriebenen entsprach, jedoch eine Metalldicke von 1,5 Ohm/Quadrat (ungefähr 27,5 nm, 275 Angström) hatte, wurde hergestellt. Keine Verfärbung des Drucks trat bei dieser erhöhten Metalldicke auf.
  • Die Barriereeigenschaften waren so, wie oben angegeben, sowohl vor als auch nach zwanzig Gelbo-Biegungen.

Claims (10)

  1. Mehrschichtiges Verpackungsmaterial für flexible Verpackungen, das – wenn von der Außenfläche zur Innenfläche einer daraus hergestellten Verpackung betrachtet – aufweist: – eine im wesentlichen durchsichtige Außenfolie (1), die eine ein- oder mehrschichtige Folie ist und einen seitenverkehrten Druck (2) an ihrer nach innen zeigenden Oberfläche hat; – eine Zwischenschicht (3, 4), die mit der bedruckten Oberfläche der Außenfolie (1) verbunden ist und in Fluidform auf die bedruckte innere Oberfläche der Außenfolie (1) aufgebracht ist; – eine Metallisierungsschicht (5), die mit der Innenfläche der Zwischenschicht (3, 4) verbunden ist, und – eine innere Siegelmediumschicht (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3, 4) eine O2-Barriereschicht (4) auf der Basis eines organischen Polymers aufweist.
  2. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3, 4) eine Grundierungsschicht (3) zwischen der bedruckten Oberfläche der Außenfolie (1) und der O2-Barriereschicht (4) aufweist.
  3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem organischen Polymer basierende O2-Barriereschicht selbst eine O2-Permeabilität von weniger als 10 cm3/m2/24 Stunden, vorzugsweise von weniger als 5 cm3/m2/24 Stunden, hat.
  4. Verpackungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht (4) eine Dispersion oder eine Lösung aufweist, die mindestens eines der Materialien EVOH, PVOH und PVDC, vorzugsweise EVOH, und eine Dicke von vorzugsweise 0,5 bis 3 μm, besonders bevorzugt zwischen 0,7 bis 1,8 μm, aufweist.
  5. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem organischen Polymer basierende Barriereschicht (4) mindestens eines der Materialien EVOH und PVDC, vorzugsweise EVOH, aufweist, das oder die durch Extrusionsbeschichtung oder Co-Extrusionsbeschichtung und in einer Dicke vorzugsweise zwischen 2 bis 10 μm, besonders bevorzugt zwischen 3 bis 5 μm, aufgebracht ist bzw. sind.
  6. Verpackungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfolie (1) zumindest in Maschinenrichtung und vorzugsweise biaxial orientiert ist.
  7. Verpackungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfolie (1) mindestens ein Material, ausgewählt unter Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern und Polycarbonaten, aufweist.
  8. Verpackungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht (5) eine aufgedampfte Aluminiumschicht ist.
  9. Verpackungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht eine Dicke zwischen 5 bis 100 nm (50 bis 1000 Angström), vorzugsweise 10 bis 50 nm (100 bis 500 Angström), hat.
  10. Verpackungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Siegelmediumschicht (7) ein Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen oder Polypropylen oder deren Ethylen-Propylen-Copolymere, aufweist.
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