DE69738343T2

DE69738343T2 - Kunststofflaminat

Info

Publication number: DE69738343T2
Application number: DE1997638343
Authority: DE
Inventors: Jarmo Junnila; Pentti Koivisto; Esko Saaristo
Original assignee: Wipak Oy
Current assignee: Wipak Oy
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: FI973976A0; EP0836937A2; DE836937T1; EP0836937B1; DE69738343D1; ES2297847T3; FI973976A; EP0836937A3; FI109286B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Laminate, die aus Kunststoffmaterial mit starken Barriereeigenschaften hergestellt sind und zu Verpackungszwecken eingesetzt werden, wobei die Laminate eine Schicht aus geschäumtem Polyester als Teil des Laminataufbaus aufweisen. Die erfindungsgemäßen Kunststofflaminate eignen sich besonders gut für Verpackungen von Lebensmitteln, von denen erwartet wird, dass sie gut dicht verschließen und bei Bedarf beispielsweise dadurch geöffnet werden können, dass sie abgezogen werden; ebenso, dass sie ausgeprägte Eigenschaften als Gas- und Feuchtigkeitsbarriere aufweisen. In der Praxis wird von diesen Verpackungen, die als Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre bekannt (MAP) bekannt sind, erwartet, dass sie gegenüber Sauerstoff eine Durchlässigkeit von unter 15 cm³/m², vorzugsweise von 4,0 bis 9,0 cm³/m² (24 h, 23°C, rel. Feuchtigkeit 50%) aufweisen.
Bei der Herstellung von MAP-Verpackungen werden je nach den Anforderungen, die durch die Verwendung der betreffenden Verpackung gegeben sind, Materialien aus elastischem Film entweder als solche oder in Verbindung mit halbsteifen, dicken formbaren Filmen oder Folien verwendet, die als Teil der Verpackung dienen. Ausreichende Barriereeigenschaften lassen sich zwar mit Material aus einem Stoff erzielen, doch ist der Film dann so dick, dass diese Lösung unpraktisch wird.
Werden steife Filme oder Folien als Endprodukt verwendet, lässt sich die Verpackung leicht handhaben, weist gute Eigenschaften bei Transport und Lagerung sowie ein angenehmes Aussehen auf. Starre MAP-Verpackungen werden bekanntlich unter Verwendung thermoplastischer Folien hergestellt, an welche bei Bedarf eine oder mehrere Filmschichten angeklebt werden. Haft- und/oder Klebschichten können ebenfalls zwischen diesen Schichten verwendet werden. Die Folien werden beispielsweise aus Polyester/Polyethylen, Polyvinylchlorid/Polyethylen oder Polysty rol/EVOH/Polyethylen-Folien hergestellt. Thermoplastische Polyesterkunststoffe wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), amorphes Polyethylenterephthalat (APET), Glykol-modifiziertes Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Cyclohexylenmethylenterephthalat oder -isophthalat oder Gemische daraus sind aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften, ihrer Wärmebeständigkeit in kristallisierter Form, ihrer Maßhaltigkeit und ihrer thermoplastischen Eigenschaften in der Verpackungsindustrie besonders nützlich. Folienstrukturen wie diese besitzen jedoch eine hohe Dichte und somit sind die Kosten für Ausgangsmaterial und Transport sowie Abfallbeseitigung hoch. Außerdem sind kostspielige Sonderausstattungen wie zum Beispiel Einrichtungen zur Vorerwärmung der Folie von oben und von unten sowie eine Kolbenausstattung bzw. „posiform"-Ausrüstung zum thermischen Umformen der Folien erforderlich. Des Weiteren werden zum Abtrennen der Verpackungen von einander durch Schneiden Sonderwerkzeuge wie zum Beispiel Stanzmesser erforderlich. Starre Verpackungen wie diese lassen sich von Hand nicht einfach zusammenzudrücken, so dass sie bei der Abfallverarbeitung viel Platz beanspruchen.
Zur Herstellung leichterer Verpackungen können geschäumte Kunststoffe entweder separat oder als Teil des Laminataufbaus eingesetzt werden. Bei Lebensmittelverpackungen werden typischerweise geschäumtes Polystyrol (PS) and und Polyolefin wie zum Beispiel Polypropylen (PP) eingesetzt. Der eingesetzte Grad der Aufschäumung ist sehr hoch und damit kann die Dichte auf 0,1 bis 0,3 g/m³ zurückgehen. Diese Verpackungen, die für Fleisch und verarbeitetes Fleisch für Supermärkte verwendet werden, lassen sich angenehm handhaben. Bei diesen Verpackungen mit geringer Dichte liegt darin ein Problem, dass ihre Steifigkeit und damit ihre Festigkeit erheblich beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund muss die Dicke des Verpackungsmaterials so erheblich sein, dass für eine ausreichende Steifigkeit gesorgt ist. Die erhebliche Schichtdicke und die "luftige" Struktur verursachen jedoch Probleme beim thermischen Umformen, da die Wärme nur langsam in das Material übergeht. Infolgedessen setzt thermisches Umformen speziell angefertigte Formen und Erwärmung auf beiden Seiten in mehreren Stufen voraus, und somit sind die bei der Verpackungsmaschine erforderlichen Investitionen hoch. Die erhebliche Schichtdicke führt außerdem zu einer geringeren Zahl von Quadratmetern Material pro Verkaufseinheit, so dass pro Wareneinheit mehr Verkaufseinheiten benötigt werden, wodurch sich wiederum die Transport-, Lager- und Verpackungskosten erhöhen, indem sich die Anzahl der erforderlichen Rollenwechsel erhöht und die Ausgangsleistung verringert.
Die europäische Patentanmeldung 440,713 lehrt ein elastisches Laminat, das eine geschäumte Schicht aufweist und insbesondere für Lebensmittelverpackungen vorgesehen ist, speziell für Lebensmittel, die beispielsweise hartes Material wie Knochen enthalten. Bei dem in dieser Vorveröffentlichung beschriebenen Aufbau handelt es sich bei der dem zu verpackenden Material am nächsten liegenden Schicht um eine Schaumschicht, während es sich bei der nächsten Schicht um eine ungeschäumte Schicht aus dem gleichen Material handelt. An dem Laminat ist auch über eine Haftschicht eine Außenschicht angeklebt, wobei die Außenschicht im typischen Fall aus Polyamid oder Polyester besteht. Es wird darin angegeben, dass die Schaumschicht aus geschäumtem Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen besteht. Die dem zu verpackenden Material am nächsten liegende Schaumschicht soll als "Puffer" fungieren, also die Außenschichten vor Belastungen schützen, die auf diese einwirken, beispielsweise durch Knochen.
Neben der Verwendung von Polystyrol und Polyolefinen ist auch der Einsatz von geschäumtem Polyester, zum Beispiel PET, für Verpackungsmaterial bekannt. Infolgedessen erhält man eine Folie, die sich leicht thermisch umformen lässt und die kristallisiert werden kann, wodurch die daraus gebildeten Schalen oder Näpfe eine hohe Wärmebeständigkeit aufweisen. Aus geschäumtem Polyester durch thermisches Umformen hergestellte Platten, Schalen usw. werden üblicherweise beispielsweise zur Herstellung von mikrowellenbeständigen Verpackungen für zubereitete Lebensmittel verwendet. Dabei müssen die geschäumten Folien auch ziemlich dick sein, so dass eine ausreichende Steifigkeit erzielt wird. Die Oberfläche der geschäumten Kunststoffe und damit auch die von Polyester ist unebenmäßig und somit kann mit den üblichen Laminierverfahren zu vernünftigen Kosten eine ausreichende Laminierfestigkeit nicht erreicht werden. Des Weiteren ist wegen der geringen Haftfestigkeit infolge der geringen Adhäsionskraft der Schaumoberfläche eine Heißversiegelung schwierig. Die Versiegelung setzt eine lange Versiegelungszeit oder einen hohen Versiegelungsdruck voraus, was sich häufig nachteilig auf die Festigkeit der Verpackung auswirkt. Außerdem erhöht die lange Versiegelungszeit die Verpackungskosten. Darüber hinaus sind geschäumte Filme aus einer einzigen Schicht nicht ausreichend sauerstoffdicht, zum Beispiel für leicht verderbliche Lebensmittel oder Produkte, die eine lange Lagerzeit erfordern.
Die europäischen Patentanmeldungen 372,846 , 547,032 und 547,033 (Sekisui Kasehin Kogyo) beschreiben Lebensmittelverpackungen, die durch Auflaminieren einer ungeschäumtem Kunststoffschicht, zum Beispiel eines mit EVA beschichteten ungeschäumten Polypropylenfilms, eines Polypropylen-, Polyester- oder Polystyrolfilms, auf mindestens eine Seite einer geschäumten Polyesterschaumschicht. Nach dieser Vorveröffentlichung weist die geschäumte Schicht eine Dichte von höchstens 0,7 g/cm³ auf, die vorzugsweise noch unter 0,5 g/cm³ liegt. Aufgrund der geringen Dichte beträgt auch bei diesem Dokument die Dicke der geschäumten Schicht mehr als 1,5 mm, sogar etwa 5,0 mm. Die in dieser Vorveröffentlichung beschriebenen Verpackungsmaterialien sind zur Verwendung insbesondere als wärmebeständige Verpackungen vorgesehen, speziell als mikrowellenbeständige Verpackungen. In dem Dokument wird nichts über die Barriereeigenschaften des Aufbaus erwähnt.
Die vorgenannte europäische Patentanmeldung 372,846 beschreibt außerdem die Laminierung von Schichten mittels eines Verfahrens zur thermischen Laminierung. Bei diesem Verfahren werden Polymere mit hohem Schmelzpunkt, zum Beispiel Polypropylen und Polyester, als ungeschäumte Bestandteile (als Versiegelungsseite) in der Innenschicht verwendet, während als die Schicht, die auf das geschäumte Polyester auflaminiert ist, Ethylenvinylacetat eingesetzt wird. Die Laminiertemperaturen betragen beispielsweise etwa 125°C bei Polypropylen und 155°C bei PET auf der ungeschäumten Seite, während auf der Seite des geschäumten Polesters Zimmertemperatur herrscht. Die Versiegelungstemperaturen bei PP- und PET-Laminaten sind bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren hoch; sie betragen bis zu 160 bis 200°C. Es ist allgemein bekannt, dass leicht verderbliche Lebensmittel wie Fleisch, Fisch und Käse für gewöhnlich so hohe Versiegelungstemperaturen nicht vertragen. Die in dieser Vorveröffentlichung beschriebenen Verpackungen sind für leicht verderbliche Lebensmittel nicht ausreichend sauerstoffdicht.
Die WO-A-9515257 bezieht sich auf ein Laminat, das zwei oder drei Schichten aufweist, die direkt mit einander verbunden sind. Wenn das Material drei Schichten aufweist, handelt es sich bei diesen Schichten um eine Polymer-Kernschicht (1), die aus einer geschäumten Thermoplastschicht besteht, und um Schutzschichten (2) und (3), welche aus ungeschäumtem Thermoplastmaterial bestehen, wobei die Kernschicht (1) zwischen den Schutzschichten (2) und (3) liegt. Alle drei Schichten können auf dem gleichen Thermoplastmaterial wie beispielsweise Polyester aufbauen.
Die europäische Patentschrift EP-A-626255 offenbart eine abtrennbare Laminatfolie aus geschäumtem Thermoplastkunststoff, welche eine Folie aus geschäumtem Thermoplastmaterial und einen Film aus Thermoplastkunststoff aufweist, wobei die Abziehfestigkeit zwischen der Folie aus geschäumtem Thermoplastkunststoff und dem Film aus Thermoplastkunststoff 5 bis 400 g/25 mm Breite beträgt. Bei dem Film aus Thermoplastkunststoff kann es sich um eine Gasbarrierefolie handeln, welche beispielsweise Polyamid oder Polyester enthält. Zwischen der Folie aus geschäumtem Thermoplastkunststoff und dem Film aus Thermoplastkunststoff kann eine Haftschicht vorgesehen sein.
Des Weiteren arbeiten Maschinen zum thermischen Umformen, d. h. Maschinen zum Formen, Füllen und Verschließen (so genannte "Form Fill and Seal"-Maschinen; FFS), mit denen Verpackungen aus formgewalzter halbsteifer Folie hergestellt werden, im typischen Fall mit einer Versiegelungstemperatur von 100 bis 150°C beim Verpacken von frischen Nahrungsmitteln, und somit können Homopolypropylen und Polyester nicht als Versiegelungsschichten verwendet werden. Andererseits bilden bei den Schichtdicken, wie sie beispielsweise bei MAP-Verpackungen im typischen Fall eingesetzt werden, diese Polymere keine ausreichende Gasbarriere.
Nach dem Stand der Technik werden steife MAP-Verpackungen somit aus einem halbsteifen ungeschäumten Material hergestellt. Zu Problemen, wie man sie bei Verpackungen wie dieser antrifft, gehören die Menge des benötigten Materials, das Gewicht der Verpackungen und deren Platzbedarf in nicht zusammengedrückter Form bei der Abfallverarbeitung. Die Verwendung geschäumter Materialien als Teil des Laminats macht zwar die Verpackung leichter, doch werden dicke Schaumschichten benötigt, um die Verpackung ausreichend steif zu gestalten. Außerdem ist es problematisch, die Verpackung mit ausreichenden Barriereeigenschaften so zu versehen, dass das zu verpackende Material nicht durch Wärmeeinfluss beschädigt wird, z. B. während der Versiegelung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verpackungsmaterial zu schaffen, das sich leicht thermisch umformen lässt und gute Eigenschaften als Gas- und Feuchtigkeitsbarriere aufweist.
Eine wertere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines leichten Verpackungsmaterials mit dünnen Schichten und dennoch guter Steifigkeit und guten anderen mechanischen Eigenschaften.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verpackungsmaterial vorzusehen, das sich leicht versiegeln lässt, d. h. das man in kurzer Versiegelungszeit bei niedrigen Temperaturen versiegeln kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Materials, das sich nach Gebrauch unter Kraftaufwand in einem kleinen Raum unterbringen lässt, das sich als Abfall problemlos handhaben lässt und nur wenig Platz beansprucht.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die verwendete Menge an Polyester zu verringern und damit ein wirtschaftlicheres Verpackungsmaterial zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Verfahren zur Herstellung der vorstehend dargestellten Verpackungsmaterialien.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur Verwendung eines Materials mit den vorgenannten Eigenschaften als Verpackung mit ausgeprägten Barriereeigenschaften, insbesondere für leicht verderbliche Lebensmittel oder Produkte, die eine lange Lagerzeit erfordern. Die vorliegende Erfindung lässt sich auch beispielsweise bei Verpackungen für medizinische Produkte einsetzen, wo sie andere halbsteife Verpackungsmittel ersetzt.
In der Praxis hat es sich gezeigt, dass bei einer MAP-Verpackung die Durchlässigkeit des Laminats gegenüber Sauerstoff unter 15 cm³/m² betragen muss und vorzugsweise 4,0 bis 9,0 cm³/m² (24 h, 23°C, rel. Feuchtigkeit 50%) beträgt. Außerdem muss insbesondere dann, wenn frische Lebensmittel verpackt werden, die Verpackung hermetisch abdichtbar sein, was bedeutet, dass sie bei niedrigen Temperaturen, d. h. bei 100 bis 140°C, vor zugsweise bei 110 bis 125°C, innerhalb einer kurzen Versiegelungszeit, d. h. in etwa 0,5 bis 1,5 s, versiegelt werden können muss, und die Verbindungsnaht ausreichend fest sein muss.
Es wurde überraschenderweise nun entdeckt, dass sie vorstehenden Eigenschaften mit einer Laminatstruktur erzielt werden können, die sich durch die in Anspruch 1 angegebenen Eigenschaften auszeichnet.
Das erfindungsgemäße Laminat wird anhand der beiliegenden Figuren ausführlicher beschrieben. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die in den Figuren dargestellten Lösungen, sondern diese Lösungen sollten rein illustrativ typische oder bevorzugte Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Laminat aufzeigen.
1 zeigt eine schematische Ansicht des Grundaufbaus eines erfindungsgemäßen Laminats.
2 ist eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Laminats.
3 stellt eine schematische Ansicht eines Laminats dar, das nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung erfasst ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Laminats, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt.
5a und 5b zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht bzw. Draufsicht auf eine aus dem erfindungsgemäßen Laminat gefertigte Verpackung.
1 stellt einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Laminats dar. Das Laminat weist eine Innenschicht 2 auf, die eine oder mehrere koextrudierte Filmschichten umfasst, die in 1 die Schichten 2.1 bis 2.7 sind, wobei die Innenschicht dem zu verpackenden Material am nächsten liegt, sowie eine Außenschicht 1, welche einen Aufbau aufweist, der aus einer geschäumten Polyesterschicht 1.1 und einer nicht geschäumten Polyesterschicht 1.2 durch Koextrusion gebildet 1 wird. Zwischen der Innenschicht 2 und der Außenschicht 1 kann eine Zwischenschicht 3 angeordnet sein, welche als Verbindungsschicht oder Haftschicht dient.
Die Innenschicht 2 weist mehrere Schichten bzw. Lagen auf, je nachdem, was von dem Laminat gefordert wird, d. h. ob es in erster Linie eine hervorragende Gasbarriere, eine niedrige Versiegelungstemperatur, eine leicht zu öffnende "Abzieh"-Verbindung, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Perforierung oder möglicherweise alle diese Eigenschaften gleichzeitig aufweisen soll. Die gewünschten Eigenschaften lassen sich dadurch erzielen, dass die zu versiegelnde Oberfläche und die Zwischenschichten modifiziert werden. Die Dicke der Innenschicht variiert dabei normalerweise zwischen 0,05 und 0,1 mm.
Die Funktion der Schicht 2.4 bei der Lösung nach 1 besteht darin, dem Laminat eine ausreichende Dichtigkeit gegenüber Gasen zu verleihen. Die erwünschten Schutzeigenschaften werden dadurch herbeigeführt, dass das Polymer in geeigneter Weise ausgewählt wird. Zu den Polymeren, die im typischen Fall die Verpackung ausreichend gasdicht machen, gehören Polyamid (PA) und ein Kopolymer aus Ethylen und Vinylalkohol (EVOH). Die Schichten 2.3 und 2.5 haben dabei die Aufgabe einer Haftschicht zwischen der Schutzschicht 2.4 und den anderen Schichten der Innenschicht 2. Die Funktion der am weitesten außen liegenden Schicht 2.7 der Innenschicht 2 besteht darin, den anderen Schichten des Aufbaus die gewünschten Hafteigenschaften zu verleihen. Beispielsweise handelt es sich bei den Schichten 2.2 und 2.6 um Polyolefinschichten.
Die Außenschicht 1 des erfindungsgemäßen Laminats weist eine Schicht 1.2 aus nicht geschäumtem Polyester mit glatter Oberfläche auf. Die Schicht aus nicht geschäumtem Polyester liegt immer am nächsten an der Innenschicht 2 und ist direkt oder über die Zwischenschicht 3 an dieser befestigt. Wegen der glatten Schicht 1.2 ist die Anhaftung zwischen der geschäumten Schicht und der Innenschicht bzw. der Zwischenschicht gut.
2 stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laminataufbaus dar, bei dem sich auch außerhalb der Schicht 1.1 aus geschäumtem Polyester eine Schicht 1.3 aus ungeschäumtem Polyester befindet. Die stellt eine bevorzugte Lösung dar, wenn eine glatte und glänzende Außenfläche vorgesehen werden soll, beispielsweise zum Bedrucken oder zur Bildung einer Kennungsmarkierung oder eines Kodes. Die Außenschicht 1, welche eine geschäumte und eine ungeschäumte Schicht umfasst, erfüllt dabei in erster Linie die Aufgabe, der fertigen Verpackung ihre Form zu geben und für mechanische Festigkeit zu sorgen.
3 und 4 sind zu rein illustrativen Zwecken beigefügt und stellen nur einige Aspekte der Erfindung dar. Der Gegenstand der 3 und 4 wird nicht vom Umfang der vorliegenden Ansprüche umfasst.
3 stellt ein Laminat dar, bei dem die Innenschicht keine separate Schutzschicht aufweist, welche eine Gasbarriere bildet, sondern die Innenschicht umfasst eine zu versiegelnde Schicht 2.1 und/oder mehrere koextrudierte Polyolefinschichten wie zum Beispiel die Schicht 2.2.
4 zeigt ein Laminat, bei dem die Außenschicht nur aus der Schicht 1.1 aus geschäumtem Polyester besteht, an welcher die Innenschicht über die Zwischenschicht 3 angebracht ist, welche als Verbindungs- oder Haftschicht dient. Dieses Laminat wird unter Einsatz eines Koextrudierverfahrens hergestellt.
5 stellt einen Behälter 4 dar, der aus einem erfindungsgemäßen Filmlaminat durch thermische Umformung hergestellt wird, wobei der Behälter durch Versiegelung an einer darüber liegenden Abdeckung befestigt ist und die Abdeckung beispielsweise aus einem geeigneten Filmlaminat besteht.
Die Außenschicht 1 des erfindungsgemäßen Laminats mit ihren ausgeprägten Barriereeigenschaften, das zu Verpackungszwecken verwendet wird, umfasst somit eine Schicht aus geschäumtem Polyester und eine Schicht aus ungeschäumtem Polyester. Bei dem verwendeten Polyester kann es sich beispielsweise um Polyethylenterephthalat (PET), amorphes Polyethylenterephthalat (APET), Glykol-modifiziertes Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Cyclohexylenmethylenterephthalat oder -isophtalate oder Gemische daraus handeln. Zur Herstellung eines geschäumten Polyesters werden handelsübliche Schaumbildner eingesetzt, vorzugsweise Schaumbildner, die während der Verarbeitung endotherm reagieren. Durch die Einwirkung von Wärme verdampfen die aufschäumenden Partikel und bilden dabei Poren in dem Material. Typische handelsübliche Schaumbildner wie zum Beispiel Safoam RPC 40 (Reedy International, U.S.A.), Supercell EN-3 (Americhem, U.K.), 100209 MB (Ampacet Corporation, U.S.A.) und Hydrocerol HK40B (Boehringer Ingelheim KG, Deutschland) werden in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, des aufzuschäumenden Polyesters eingesetzt. Bei diesen Mengen wird eine geschäumte Folie hergestellt, die wegen der mikroskopisch feinen Poren in der Schaumstruktur eine ausreichend hohe Steifigkeit besitzt. Wenn eine zu große Menge an Schaumbildner verwendet wird, bricht die Zellstruktur auf und wird die Aufschäumung ungleichmäßig. Eine zu kleine Menge an Schaumbildner schäumt andererseits das Kunststoffmaterial nicht ausreichend auf. Die Dichte der Außenschicht 1 des erfindungsgemäßen Laminats, d. h. die Dichte der in dem schließlich vorliegenden geschäumten Polyester und dem nicht geschäumten Polyester enthaltenen Schicht liegt über 0,7 g/cm³, jedoch unter 1,0 g/cm³, weshalb die Dicke der Außenschicht gering sein kann, d. h. 0,15 bis 1,5 mm betragen kann, wobei die Dicke der Schicht vorzugsweise 0,20 bis 1,0 mm beträgt. Der Anteil er Schicht aus ungeschäumtem Polyester an der Gesamtdicke der Außenschicht beträgt 5 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 25%. Die eine geschäumte Schicht und eine nicht geschäumte Schicht umfassende Außenschicht kann auch andere übliche Zusätze wie Färbemittel, adhäsionshemmende Mittel, keimbildende Mittel, Gleitmittel und/oder Füllstoffe, etc. enthalten.
Das erfindungsgemäße dünne leichte Laminat mit ausgeprägten Barriereeigenschaften ersetzt die steifen oder halbsteifen, ungeschäumten MAP-Verpackungen, die beispielsweise aus Polyester hergestellt sind und bisher auf diesem Gebiet verwendet wurden. Mit der Lösung gemäß dieser Erfindung wird eine erhebliche Menge an Material eingespart. Beispielsweise weist das üblicherweise verwendete nicht geschäumte, amorphe PET-Material eine Dichte von 1,34 g/cm³ auf, wohingegen die Dichte der Außenschicht (1) in dem erfindungsgemäßen Laminat 0,7 bis 1,0 g/cm³ beträgt; wodurch das Ausgangsmaterial bei dem erfindungsgemäßen Laminat mit einer geschäumten Schicht viel effizienter eingesetzt werden kann. Da eine fertige Verpackung durch Verwendung einer Schicht, die viel dünner als die bisher bekannten geschäumten Produkte ist, d. h. die eine Schichtdicke von 0,15 bis 1,5 mm aufweist, mit ausreichender Festigkeit ausgeführt werden kann, ist das erfindungsgemäße Laminat hinsichtlich der Menge des benötigten Materials vorteilhaft, wodurch wiederum die Kosten gesenkt werden, die für Verlust, Transport, Lagerung, Abfall, etc. entstehen. Selbstverständlich ist eine Verpackung, für die weniger Rohmaterial verwendet wird, auch aus ökologischen Gründen vorzuziehen. Ein weiteres, besonders wichtiges Merkmal besteht darin, dass das erfindungsgemäße dünne und leichte Laminat mit einer Struktur aus geschäumtem Polyester sich leicht versiegeln und problemlos zu einer Verpackung mit den gewünschten Eigenschaften einer Gas- und Feuchtigkeitsbarriere formen lässt, ohne dass dabei das zu verpackende Produkt beschädigt wird. Außerdem sind die mechanischen Eigenschaften des Laminats so günstig, dass das Laminat auch den anderen Anforderungen entspricht, die durch die unterschiedlichen Verwendungszwecke definiert werden.
Das erfindungsgemäße halbsteife Laminat lässt sich bei den an sich bekannten Verpackungsmaschinen problemlos und einfach verwenden. Sonderausrüstungen wie Stationen zur Vorerwärmung auf beiden Seiten, Systeme mit Kolben oder so genannte "Posiform"-Formsysteme oder besondere Stanzmesser zum Abtrennen der Verpackungen von einander durch Schneiden werden bei den Verpackungsmaschinen nicht benötigt. Da sich das Material leicht formen, versiegeln und schneiden lässt, erhöht sich die Produktionsleistung der Packerei.
Die erfindungsgemäße Verpackung lässt sich nach ihrer Verwendung leicht von Hand zusammendrücken und behält auch die zusammengedrückte Form, Außerdem lässt sich die Verpackung auch leicht in Stücke reißen, was bedeutet, dass sie in einen kleineren Raum gepresst werden kann als übliche geschäumte oder nicht geschäumte Materialien, zum Beispiel in Abfallbehälter.
Laminierverfahren
A) Herstellung einer Außenschicht, die eine Schicht aus geschäumtem Polyester und eine Schicht aus nicht geschäumtem Polyester umfasst:
Ein Polyester, das als Grundausgangsmaterial verwendet wird, vorzugsweise Polyethylenterephthalat (PET), amorphes Polyethylenterephthalat (APET), Glykol-modifiziertes Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Cyclohexylenmethylenterephthalat oder -isophthalat, oder Gemische daraus, wird einem Trockner zugeführt, in dem der Taupunkt der Trocknungsluft unter –30°C liegt. Die Temperatur der Trocknungsluft beträgt mindestens 165°C, und das Polyestermaterial wird 5 bis 7 Stunden lang in dem Trockner getrocknet, d. h. bis der Feuchtigkeitsbehalt in dem getrockneten Polyester unter 0,005%, vorzugsweise unter 0,002%, liegt. Das getrocknete Polyester wird mit beliebigen nötigen Zusätzen einem Extruder zugeführt. Neben dem Polyester werden dem Einlauf des Extruders für die aufzuschäumende Schicht 1.1 0,5 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, eines Schaumbildners und alle anderen benötigten Zusatzstoffe wie Färbemittel, adhäsionshemmende Mittel, Gleitmittel, Füllstoffe, keimbildende Mittel, etc. zugeführt. Unter der Einwirkung der Schwerkraft fließen die Ausgangsmaterialien zum Extruder, wo sie unter der Einwirkung von Druck und Wärme, d. h. einer Temperatur von etwa 230 bis 300°C, vorzugsweise etwa 250 bis 290°C, schmelzen und sich vermischen. Die nicht geschäumte Schmelzenschicht und die geschäumte Schmelzenschicht werden mit einander kombiniert und entlang Schmelzenleitungen einem flachen Extrusionswerkzeug zugeführt. Zur Erzeugung eines gleichmäßigen Zuführdrucks und zur Minimierung der Schwankungen in der Dicke des Endprodukts sind hinter den Extrudern vorzugsweise Massepumpen angeordnet. Hinter einer Massepumpe wird der Druck auf einem Wert über 5000 kPa (50 bar), vorzugsweise über etwa 6000 kPa (60 bar), gehalten, um ein vorzeitiges Aufschäumen im Extrusionswerkzeug zu verhindern. Die Temperatur wird in dem Extrusionswerkzeug auf einem Wert zwischen 230 und 300°C, vorzugsweise zwischen 250 und 290°C, gehalten. Die Schmelzenmasse wird mittels eines Walzensystems, das gekühlt werden kann, abgekühlt und dann aufgewickelt. Die Dicke des Endprodukts lässt sich durch Einstellen des Pumpdrucks, der Öffnung der Austrittsöffnung des Extrusionswerkzeugs, der Aufwickelgeschwindigkeit und der Kühlleistung so regeln, dass die Dicke der fertigen Folie 0,15 bis 1,5 mm beträgt und die Dichte über 0,7 g/cm³, jedoch unter 1,0 g/cm³ liegt. Die Dicke der ungeschäumten Schicht beträgt etwa 5 bis 40%, vorzugsweise etwa 10 bis 25%, der Gesamtdicke der Folie.
B) Verbinden der Innenschicht 2 mit der Außenschicht 1
Aus der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Außenschicht 1 und der aus einer oder mehreren koextrudierten Filmschichten her gestellten Innenschicht wird durch Adhäsionslaminierung ein Laminat hergestellt: dabei wird entweder auf die Außenschicht oder auf die Innenschicht eine Haftschicht aufgetragen, die als Zwischenschicht 3 fungiert, woraufhin die Schichten zwischen Presswalzen in einem kontinuierlichen Verfahren mit einander verbunden werden. Sobald das Haftmittel ausgehärtet ist, kann das Laminat in Teile geschnitten werden, welche die benötigte Breite aufweisen, beispielsweise mit Hilfe der eingesetzten Verpackungsmaschine. Es ist auch möglich, die Schichten durch Wärmeenergie und Zusammendrücken oder mit anderen bekannten Verfahren zur Befestigung an einander anzubringen.
Koextrusionsverfahren
Das erfindungsgemäße Laminat kann auch mittels eines Koextrudierverfahrens hergestellt werden. Bei diesem Verfahren kann die Innenschicht 2 direkt an der ungeschäumten Polyester-Schicht 1.2 der Außenschicht 1 über die Zwischenschicht 3 angebracht werden, die als Verbindungsschicht oder Haftschicht dient. Die Außenschicht kann, falls gewünscht, eine Schicht 1.3 aus nicht geschäumtem Polyester als am weitesten außen liegende Schicht aufweisen. Die Schicht 1.1 aus geschäumtem Polyester und die Schicht 1.2 aus nicht geschäumtem Polyester werden in der vorstehend beschriebenen Weise extrudiert, während die Zwischenschicht 3 zusammen mit der Innenschicht 2 auf die Außenschicht extrudiert wird. Die am weitesten innen liegende Schicht der Innenschicht ist vorzugsweise aus Polyolefin hergestellt, vorzugsweise aus einem Ethylenhomopolymer oder -Kopolymer, einem Kopolymer aus Ethylen und Vinylacetat oder Ethylen und Methacrylsäure oder einem mit Metallionen modifizierten Polymer. Wenn Polyethylen verwendet wird, ist es möglich, als Haftpolymerschicht beispielsweise Polymere einzusetzen, die typischerweise zwischen Polyester und Polyethylen verwendet werden, wie zum Beispiel ein Kopolymer aus Ethylen und Methacrylsäure, modifiziert mit Anhydrid. Bei der Erfindung kann die Innenschicht 2 eine mehrfache Anzahl von Schichten umfassen, um so die gewünschten Barriereeigenschaften für das fertige Laminat zu bieten.
In den nachfolgenden Beispielen wird die vorliegende Erfindung in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Beispiel 1
Aus amorphem Polyethylenterephthalat wurde zusammen mit einer nicht geschäumten Schicht in der vorstehend beschriebenen Weise (Punkt A) eine geschäumte Folie koextrudiert. Die Gesamtdicke der koextrudierten Folie betrug 0,45 mm und die Dichte betrug 0,82 g/cm³, während die Dicke des nicht geschäumten Teils etwa 0,08 mm betrug. Die Folie wurde durch Adhäsions-Laminierung mit einem 0,05 mm dicken Polyethylenfilm laminiert, der eine Schutzschicht enthielt. Die Gesamtdicke des Laminats betrug 0,5 mm.
Durch thermisches Umformen wurde unter Verwendung einer Thermo-Umformmaschine vom Typ Tiromat 3000 mit den folgenden Einstellwerten aus dem Laminat eine Verpackung hergestellt:

Formtiefe 50 mm

Anfängliche Formtemperatur

Oberseite 105°C

Unterseite 105°C

Erwärmungsdauer 3,5 s

Versiegelungstemperatur 125°C

Versiegelungsdauer 1,5 s
Der Formvorgang wurde unter der Einwirkung von Unterdruck ohne jegliche mechanische Unterstützung von dem Kolben vorgenommen. Das so erzeugte Laminat war ausreichend thermoplastisch und dichtete hermetisch ab.
Beispiel 2
Aus amorphem Polyethylenterephthalat wurde eine Folie mit einer Gesamtdicke von 0,26 mm und einer Dichte von 0,86 g/cm³ in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Dabei betrug die Dicke des nicht geschäumten Teils 0,04 mm. Gemäß Beispiel 1 wurde auch ein 0,3 mm dickes Laminat hergestellt. Mittels einer Maschine zur thermischen Umformung wurde dann eine 20 mm tiefe Schale geformt, auf der durch Versiegelung unter Einsatz der in Beispiel 1 angegebenen Einstellwerte ein oberer Film angebracht wurde.
Beispiel 3
Aus amorphem Polyethylenterephthalat wurde eine Folie mit einer Gesamtdicke von 0,8 mm und einer Dichte von 0,81 g/cm³ in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Die Dicke des nicht geschäumten Teils betrug dabei 0,13 mm. Ebenso wurde gemäß Beispiel 1 auch ein 0,85 mm dickes Laminat hergestellt. Dann wurde mittels einer Maschine zur thermischen Umformung eine 60 mm tiefe Schale geformt, auf der durch Versiegelung unter Einsatz der in Beispiel 1 angegebenen Einstellwerte ein oberer Film angebracht wurde.
Beispiel 4 (das nicht in den Rahmen der Ansprüche fällt)
Aus amorphem Polyethylenterephthalat wurde eine geschäumte Schicht zusammen mit einer Polyethylenschicht koextrudiert. Ein Anhydridmodifiziertes Kopolymer aus Ethylen und Methacrylsäure wurde zwischen der geschäumten Schicht und der Polyethylenschicht als Haftschicht verwendet. Die Gesamtdicke der koextrudierten Folie betrug 0,5 mm und ihre Dichte 0,82 g/cm³. Mittels einer Maschine zur thermischen Umformung wurde eine 50 mm tiefe Schale, auf der durch Versiegelung unter Einsatz der in Beispiel 1 angegebenen Einstellwerte ein oberer Film angebracht wurde.
Die erfindungsgemäßen Laminate, die eine Schicht aus geschäumtem Polyester enthalten, wurden mit entsprechenden durchsichtigen (nicht ge schäumten) Laminaten und mit geschäumten Laminaten verglichen, bei denen das geschäumte Material Polypropylen war. Die mechanischen Werte, spezifische Festigkeit, spezifische Dehnung und Reißfestigkeit, die an den Laminaten gemessen wurden, sind in Tabelle 1 angegeben.
Aus den Laminaten wurden auch Schalen mit identischer Tiefe in einer Größe von 114 × 223 mm und einer Tiefe von 25 mm geformt. Die Kraft, die zum Zusammendrücken einer Schale wie dieser erforderlich ist, wurde dadurch bestimmt, dass eine geformte Schale in Formungsrichtung über einen vordefinierten Zeitraum zwischen zwei Folien zusammengedrückt wurde, die sich über die Kanten der Schale hinaus erstreckten. Die Kompressionsgeschwindigkeit betrug 50 mm/min und die erreichte maximale Kraft wurde mit einer Zugprüfmaschine vom Typ INSTRON bei einem Kompressionsabstand von 1 cm bestimmt. Das Ergebnis zeigt die Kraft an, die zum Zusammendrücken eines geformten Produkts erforderlich ist, wobei die Kraft die Steifigkeit und die mechanische Festigkeit des Produkts beschreibt.
Die geprüften Prüfstücke waren wie folgt:

1. ein Laminat gemäß Beispiel 1
2. ein durchsichtiges, nicht geschäumtes PET/PE-Laminat
3. ein durchsichtiges, nicht geschäumtes PET/PE-Llaminat
4. ein Laminat gemäß Beispiel 2
5. ein geschäumtes PP/PE-Laminat
6. ein Laminat gemäß Beispiel 3.

Anhand der Ergebnisse kann festgestellt werden, dass der erfindungsgemäße geschäumte Behälter mindestens gleich steif oder sogar noch steifer ist als ein Laminat aus nicht geschäumtem PET/PE mit der gleichen oder nahezu der gleichen Dicke und sogar noch steifer als ein Laminat aus geschäumtem PP/PE ist.
Die spezifische Dehnung und die Reißfestigkeit beschreiben die Härte und Empfindlichkeit des Materials. Werden die Ergebnisse mit einander verglichen, so stellt man fest, dass das erfindungsgemäße geschäumte Material eine geringere spezifische Dehnung aufweist, d. h. dass das Material bei geringerer Belastung bricht und sich somit leichter in einer Verpackungsmaschine schneiden lässt. Andererseits ist eine geringere Reißfestigkeit ein Hinweis darauf, dass das Material sich leicht beispielsweise von Hand zerreißen und dadurch leichter entsorgen lässt.
Die Laminat-Prüfstücke wurden auch nach dem Oxtran-Verfahren zur Bestimmung ihrer Sauerstoffdurchlässigkeit (cm³/m²/24 h 50% rel. Feuchtigkeit) gemessen. Bei den erfindungsgemäßen Laminaten (Prüfenstücke Nr. 1, 4 und 6) wurde die Messung in der in dem Laminat verwendeten Innenschicht 2 vorgenommen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 ausgewiesen. Tabelle 2

1 2 3 4 5 6

Sauerstoffdurchlässigkeit 4,5 10 16 4,5 5 4,5

Cm³/m²

Claims

Kunststofflaminat, welches eine geschäumte Schicht aufweist und zu Verpackungszwecken eingesetzt wird, und welches eine Außenschicht (1) aus einem Kunststoffmaterial, eine Innenschicht (2), die aus mehr als einer Kunststofffilmschicht besteht, und gegebenenfalls eine Zwischenschicht (3) zwischen der Innenschicht (2) und der Außenschicht (1) aufweist, welche als Verbindungsschicht oder Haftschicht dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (1) eine außen liegende Schicht (1.1) aus geschäumtem Polyester und eine innen liegende Schicht (1.2) aus nicht geschäumtem Polyester und gegebenenfalls eine zweite, am weitesten außen liegende Schicht (1.3) aus nicht geschäumtem Polyester auf der gegenüber liegenden Seite der außen liegenden Schicht (1.1) umfasst, und die Innenschicht (2) eine Kunststofffilmschicht aufweist, welche eine Gasbarriere bildet, wobei die nicht geschäumte Polyesterschicht (1.2) der Innenschicht (2) am nächsten liegt und an dieser entweder direkt oder über die Zwischenschicht (3) befestigt ist, und dass die Dichte der Außenschicht (1) in dem Laminat über 0,7 g/cm³, jedoch unter 1,0 g/cm³ beträgt, die Dicke der Außenschicht (1) in dem Laminat 0,15 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1,0 mm beträgt, und das Laminat eine Durchlässigkeit gegenüber Sauerstoff von weniger als 15 cm³/m², vorzugsweise von 4,0 bis 9,0 cm³/m², besitzt.
Kunststofflaminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (2) an der Außenschicht (1) über die Zwischenschicht (3) befestigt ist.
Kunststofflaminat nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Innenschicht (2) enthaltene Filmschicht, die eine Gasbarriere bildet, aus Polyamid oder aus einem Kopolymer aus Ethylen und Vinylalkohol besteht.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht der Innenschicht, die eine Gasbarriere bildet, an jeglicher anderer Schicht der Innenschicht (2) mittels Haftschichten befestigt ist.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (2) eine Versiegelungsschicht (2.1) als am weitesten innen liegende Schicht aufweist.
Kunststofflaminat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (2.1) eine so genannte Abziehfilmschicht ist, die sich auf einfache Weise öffnen lässt.
Kunststofflaminat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (2.1) aus Polyolefin besteht, vorzugsweise aus einem Ethylen-Homopolymer oder einem Ethylen-Kopolymer.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem in der Außenschicht (1) verwendeten Polyester um Polyethylenterephthalat (PET), amorphes Polyethylenterephthalat (APET), Glykol-modifiziertes Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Cyclohexylenmethylenterephthalat oder -isophthalat oder um ein Gemisch daraus, vorzugsweise um Polyethylenterephthalat oder um amorphes Polyethylenterephthalat, handelt.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (1) einen Schaumbildner und gegebenenfalls auch andere Zusatzstoffe wie Färbemittel, adhäsionshemmende Mittel, Gleitmittel, keimbildende Mittel und/oder Füllstoffe enthält.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Laminats 0,2 bis 1,6 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1,1 mm, beträgt.
Kunststofflaminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der nicht geschäumten Schichten (1.2 oder 1.2 und 1.3) der Außenschicht 5 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 25%, der Gesamtdicke der Außenschicht (1) beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststofflaminats nach Anspruch 1, welches eine geschäumte Schicht aufweist und zu Verpackungszwecken eingesetzt wird, und welches eine Außenschicht (1) aus einem Kunststoffmaterial, eine Innenschicht (2), die aus mehr als einer Kunststofffilmschicht besteht, und gegebenenfalls eine Zwischenschicht (3) zwischen der Innenschicht (2) und der Außenschicht (1) aufweist, welche als Verbindungsschicht oder Haftschicht dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (1) gebildet wird, indem eine außen liegenden Schicht (1.1) aus geschäumtem Polyester und eine innen liegenden Schicht (1.2) aus nicht geschäumtem Polyester und gegebenenfalls eine zweite, am weitesten außen liegende Schicht (1.3) aus nicht geschäumtem Polyester auf der gegenüber liegenden Seite der außen liegenden Schicht (1.1) als Außenschicht (1) durch ein flaches Extrusionswerkzeug koextrudiert wird, und dass die Innenschicht (2) an der innen liegenden, nicht geschäumtem Schicht (1.2) der Außenschicht entweder direkt oder über die Zwischenschicht (3) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (1) durch Verwendung von Adhäsions-Laminierung an der Innenschicht (2) angebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststofflaminats nach Anspruch 2, das zum Verpacken verwendet wird, wobei das Laminat eine Außenschicht (1) aus einem Kunststoffmaterial, eine Innenschicht (2), die aus mehr als einer Kunststofffilmschicht besteht, und zwischen der Innenschicht (2) und der Außenschicht (1) eine Zwischenschicht (3) aufweist, welche als Verbindungsschicht oder Haftschicht dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (1) zusammen mit der Innenschicht (2) und der Zwischenschicht (3) koextrudiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die am weitesten innen liegende Filmschicht (2.1) in der Innenschicht eine Versiegelungsschicht ist, die aus einem Ethylen-Homopolymer oder Ethylen–Kopolymer hergestellt ist, und dass die Zwischenschicht (3) aus einem Kopolymer aus Ethylen und Methacrylsäuremodifiziert mit Anhydrid, hergestellt ist
Verwendung eines Kunststofflaminats nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Verpackungsmaterial für Nahrungsmittel, insbesondere für leicht verderbliche Nahrungsmittel.
Verwendung eines Kunststofflaminats nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Verpackungsmaterial für medizinische Erzeugnisse.
Verpackung, insbesondere zum Verpacken von Lebensmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (4) von gewünschter Form aus einem Kunststofflaminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durch thermisches Umformen gebildet wurde und dass der Behälter durch Versiegelung an einer oberen Abdeckung (5) befestigt wurde.