EP0703009A1 - Metallisierter mehrschichtige Beschichtung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Abstract

Eine metallisierte mehrschichtige Beschichtung besteht aus einem Basismaterial (10), einer darauf aufgebrachten ersten Grundierung (12) und einer auf der ersten Grundierung (12) aufgebrachten ersten Metallisierung (14). Auf der ersten Metallisierung (14) ist eine zweite Grundierung (16) aufgebracht, auf der wiederum eine zweite Metallisierung (18) aufgebracht ist. Auf der zweiten Metallisierung (18) befindet sich eine Deckschicht (20). Hierdurch weist der Verbundstoff eine äußerst geringe Wasserdampfdurchlässigkeit von < 2 g/m²·d auf. <IMAGE>

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallisierten Verbundstoffes sowie einen metallisierten Verbundstoff.
• Um einen Verlust von Aroma (Gasen) und Feuchtigkeit zu vermeiden, werden bestimmte Waren, wie beispielsweise Zigaretten, Kaffee oder ähnliches üblicherweise in einem Verbundstoff verpackt, der Aluminium- und Kunststoffolien oder auch Papier umfaßt. Hierbei wirkt die Aluminiumfolie, die eine Wasserdampfdurchlässigkeit von ungefähr 0 g/m²·d aufweist, als Barriere für Gase und Feuchtigkeit.
• Da eine derartige Aluminiumfolie relativ hohe Kosten verursacht, wird auch ersatzweise auf metallisiertes Papier zurückgegriffen. Ein derartiges metallisiertes Papier besitzt eine aufgedampfte Metallschicht, wobei üblicherweise folgender Aufbau vorgesehen ist:

40-120 g/m²

gestrichenes Papier

0,5-2,5 g/m²

Grundierlack

200-500 Å

Metallisierung

0,5-2,5 g/m²

Decklack.

• Die Wasserdampfdurchlässigkeit eines solchen Verbundstoffes liegt bei etwa 40-100 g/m²·d (gemessen nach DIN 53122), was jedoch für viele Anwendungen nicht ausreichend ist, da beispielsweise für Aromaverpackungen von Zigaretten und Kaffee eine Wasserdampfdurchlässigkeit von < 2 g/m²·d gefordert wird.
• Um diese Anforderungen zu erfüllen, weisen andere bislang bekannten Lösungen ein Basispapier auf, das bereits in der Papierfabrik mehrschichtig mit Barrierebeschichtungen versehen worden ist. Derartige Barrierebeschichtungen umfassen beispielsweise Latexdispersionen mit Zusätzen von Pigmenten und Polymeren mit einem Flächengewicht von ca. 18-20 g/m². Auf dieses Basispapier sind dann eine oder mehrere weitere Barrierebeschichtungen sowie eine Grundierschicht, eine Metallisierungsschicht und ein Decklack aufgebracht, wodurch die erforderliche Wasserdampfdurchlässigkeit von < 2 g/m²·d gewährleistet sein soll.
• Andere bekannte Lösungen erreichen die geforderte Dichtigkeit durch Lackierungen mit Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid mit einem Flächengewicht von 18-20 g/m². Derartige Lackierungen sind aber aus ökologischen Gründen äußerst bedenklich.
• Durch die Vielzahl der Arbeitsgänge, den hohen Preis und die großen ökologischen Nachteile der Barrierebeschichtungen sind die mit Barrierebeschichtungen versehenen Verbundstoffe gegenüber den Verbundstoffen mit Aluminiumfolie sehr teuer.
• Es ist daher das der Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), einen metallisierten Verbundstoff zu schaffen, der zum Verpacken von aroma- und feuchtigkeitshaltigen Produkten geeignet ist, wobei die Wasserdampfdurchlässigkeit des Verbundstoffes, d.h. dessen Sperrwirkung gegen Aroma-, Gas- und Feuchtigkeitsverlust gleich oder annähernd gleich einem aluminiumfolienhaltigen Verbundstoff ist. Dabei soll der erfindungsgemäße Verbundstoff einfach herstellbar und ökologisch wenig bedenklich sein.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 3.
• Erfindungsgemäß wird die geforderte niedrige Wasserdampfdurchlässigkeit von nahezu 0 g/m²·d dadurch erreicht, daß die an sich bekannten Beschichtungsvorgänge Grundierung und Metallisierung zweifach ausgeführt werden. Wie sich herausgestellt hat, wird durch Aufbringen einer zweiten Grundierung und einer zweiten Metallisierung auf die erste Grundierungsschicht eine hervorragende Sperrwirkung erzielt.
• Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Verbundstoffes können in vorteilhafter Weise übliche, preiswerte gestrichene Papiere oder Papiere mit einer vergleichbaren Oberflächenbeschaffenheit verwendet werden, die nicht mit einer speziellen Barrierebeschichtung versehen sind. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Verbundstoff ökologisch unbedenklich und nicht kostenintensiv.
• Aus der DE-OS 30 17 713 ist zwar ein Verfahren zur Beschichtung von Kunststoffolien mit Metallschichten bekannt, bei dem eine Haftschicht und eine Metallschicht nacheinander aufgebracht werden, wobei nach Aufbringen der Haftschicht zumindest eine Metallschicht aufgedampft wird. Jedoch werden die gegebenenfalls mehreren Metallschichten nicht nach zusätzlich vorgesehenen Grundier- oder Haftgrundaufträgen aufgebracht, sondern unmittelbar aufeinander. Zudem dient dieses bekannte Verfahren zum Herstellen von Leiterbahnen auf Kunststoffolien. Folglich soll die bekannte Metallschicht aus Stoffen hergestellt sein, die kein Eindifundieren von fremdartigen Ionen in die Metallschicht hervorrufen.
• Aus der DE-AS 12 25 939 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Lagen zusammengesetzten dünnen Schicht durch wiederholte Vakuumbedampfung bekannt. Hierbei liegt diesem bekannten Verfahren das Problem zugrunde, eine zusammengesetzte dünne Schicht zu schaffen, die gleichmäßig und porenfrei sein soll. Dieses bekannte Verfahren dient zur Herstellung von elektrisch isolierenden Kondensatorschichten, dient jedoch nicht zur Erstellung eines Verbundstoffes mit geringer Wasserdampfdurchlässigkeit.
• Schließlich ist aus der JP-52012311 ein Papier bekannt, das mit einer Aluminiummetallisierung versehen ist. Hierbei ist das Basispapier mit einem 15 µm dicken Polyethylenfilm beschichtet, der gewalzt wird. Durch eine Koronaentladung wird die Oberflächenenergie des Polyethylenfilms erhöht und anschließend wird der Film mit Aluminium metallisiert.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
• So kann das Basismaterial nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung Papier oder Kunststoffolie sein. Da aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus das Basismaterial keine besonderen Barrierebeschichtungen benötigt, kann übliches, preiswertes Papier oder übliche Kunststoffolie verwendet werden.
• Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die im Anspruch 5 angegebenen Flächengewichte, beziehungsweise Schichtdicken, vorgesehen sein. Durch einen derartigen Verbundstoff ergibt sich eine Wasserdampfdurchlässigkeit < 2 g/m²·d. Hierbei beträgt die Gesamtauftragsmenge von Grundierung und Deckschicht weniger als 5 g/m². Dies ist gegenüber der Gesamtauftragsmenge von 20-25 g/m² bei den herkömmlichen Lösungen ein bedeutender Vorteil, da das Material hierdurch einfacher zu recyclieren ist.
• Aufgrund der äußerst geringen Wasserdampfdurchlässigkeit des erfindungsgemäßen Verbundstoffes läßt sich dieser zur Verpackung von aroma-, gas- oder feuchtigkeitshaltigen Produkten besonders gut einsetzen.
• Nachfolgend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundstoffes rein beispielhaft anhand der beigefügten Figur beschrieben.
• Die Figur zeigt einen teilgeschnittenen Querschnitt durch einen Verbundstoff gemäß der Erfindung.
• Der in der Figur dargestellte Verbundstoff besteht aus einem Basismaterial 10 in Form von herkömmlichem gestrichenen Papier mit einem Flächengewicht von 50 g/m². Auf das Basismaterial 10 ist eine erste Grundierung 12 in Form einer Beschichtung aus Grundierlack mit einem Flächengewicht von 1,8 g/m² aufgebracht.
• Auf die erste Grundierung 12 ist eine erste Metallisierung 14 mit einer Schichtdicke von 300 Å aufgedampft. Auf diese erste Metallisierung 14 ist eine zweite Grundierung 16 aus einem Grundierlack mit einem Flächengewicht von 1,8 g/m² aufgebracht.
• Auf die zweite Grundierung 16 ist wiederum eine zweite Metallisierung 18 mit einer Schichtdicke von 300 Å aufgedampft.
• Schließlich ist auf der zweiten Metallisierung 18 eine Deckschicht 20 in Form von Decklack mit einem Flächengewicht von 1,0 g/m² aufgebracht. Die Wasserdampfdurchlässigkeit dieses Verbundstoffes ist < 2 g/m²·d. Das Material des Grundierlackes und das des Decklackes ist ein Nitrozelluloselack. Die Metallisierung besteht aus Aluminium.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines metallisierten Verbundstoffes, umfassend die folgenden Schritte:

   a) Aufbringen einer ersten Grundierungsschicht auf ein Basismaterial;

   b) Aufbringen einer ersten Metallisierung auf die erste Grundierungsschicht;

   c) Aufbringen einer zweiten Grundierungsschicht auf die erste Metallisierung;

   d) Aufbringen einer zweiten Metallisierung auf die zweite Grundierungsschicht; und

   e) Aufbringen einer Deckschicht auf die zweite Metallisierung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   in den Verfahrensschritten a) bis e) im wesentlichen folgende Flächengewichte bzw. Schichtdicken aufgebracht werden:

   a) 0,5-2,5 g/m²   erste Grundierung

   b) 200-500 Å   erste Metallisierung

   c) 0,5-2,5 g/m²   zweite Grundierung

   d) 200-500 Å   zweite Metallisierung

   e) 0,5-2,5 g/m²   Deckschicht.
3. Metallisierter Verbundstoff, mit:

   - einem Basismaterial (10);

   - einer darauf aufgebrachten ersten Grundierung (12);

   - einer auf der ersten Grundierung (12) aufgebrachten ersten Metallisierung (14);

   - einer auf der ersten Metallisierung (14) aufgebrachten zweiten Grundierung (16);

   - einer auf der zweiten Grundierung (16) aufgebrachten zweiten Metallisierung (18); und

   - einer auf der zweiten Metallisierung (18) aufgebrachten Deckschicht (20).
4. Verbundstoff nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   das Basismaterial (10) Papier oder Kunststoffolie ist.
5. Verbundstoff nach Anspruch 3 oder 4,
   dadurch gekennzeichnet, daß im
   wesentlichen folgende Flächengewichte bzw. Schichtdicken vorgesehen sind:

   40-120 g/m²   Basismaterial (10)

   0,5-2,5 g/m²   erste Grundierung (12)

   200-500 Å   erste Metallisierung (14)

   0,5-2,5 g/m²   zweite Grundierung (16)

   200-500 Å   zweite Metallisierung (18)

   0,5-2,5 g/m²   Deckschicht (20).
6. Verbundstoff nach Anspruch 3, 4 oder 5,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   das Basismaterial (10) aus herkömmlichem gestrichenen Papier besteht.
7. Verbundstoff nach Anspruch 3, 4 oder 5,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   das Basismaterial (10) aus einem ungestrichenen Papier besteht, das durch Kalandrieren oder Lackieren eine Oberflächenglätte wie ein gestrichenes Papier aufweist.
8. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   die Grundierung (12, 16) ein Grundierlack ist.
9. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   die Deckschicht (20) ein Decklack ist.
10. Verwendung eines Verbundstoffes nach einem der Ansprüche 3 bis 9 zur Verpackung von aroma-, gas- oder feuchtigkeitshaltigen Produkten.

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