EP4554789A1 - Polyolefinische verpackungsfolie - Google Patents

Polyolefinische verpackungsfolie

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Publication number
EP4554789A1
EP4554789A1 EP23744701.6A EP23744701A EP4554789A1 EP 4554789 A1 EP4554789 A1 EP 4554789A1 EP 23744701 A EP23744701 A EP 23744701A EP 4554789 A1 EP4554789 A1 EP 4554789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
packaging film
less
weight
packaging
film according
Prior art date
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Pending
Application number
EP23744701.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leonhard Maier
Christina SALOMON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RKW SE
Original Assignee
RKW SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RKW SE filed Critical RKW SE
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Pending legal-status Critical Current

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    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/70—Food packaging

Definitions

  • the invention relates to a polyolefinic packaging film for fatty foods with at least one blocking layer, a functional layer and a filled layer.
  • the classic packaging materials for food are based either on satin paper or usually an aluminum composite film that is wax-laminated on the butter side and has real parchment.
  • packaging materials There are a number of requirements placed on these packaging materials, such as good appearance, printability and impermeability to grease and light, as well as oxygen and water vapor permeability to a certain extent.
  • the packaged food should not be affected by the packaging material itself during long storage periods.
  • the packaging material is required to have high mechanical strength combined with good foldability.
  • EP 0 445 565 A2 describes a packaging material for solid, fatty filling products, such as butter.
  • the packaging material consists of an aluminum foil, which has a grease-resistant and grease-repellent protective varnish on one side and a glassine layer laminated using an ethylene copolymer on the other side.
  • EP 2 314 450 A1 discloses a packaging film for butter and cheese, consisting of a laminate which is provided on the outside with a coated aluminum foil, the aluminum foil having a thickness of 5 - 10 pm and with a paper-like HDPE film with a thickness of 8 - 50 pm is covered.
  • the packaging film continues to maintain sharp and permanent folds after folding, for example by closing a standard butter packaging.
  • DE 10 2010 053 115 A1 describes a pack consisting of paper, foil, tin foil or other formable, film-like packaging material, which completely packs pasty goods on the reverse side by initially folding the tube and later folding the end faces.
  • Aluminum-based food packaging is difficult to recycle because it is not pure aluminum, but is combined with many different substances that cannot be completely separated from each other. In addition, aluminum loses quality and purity with every recycling step and requires large amounts of energy when recycled.
  • Filled polyolefinic packaging films are a more environmentally friendly alternative to traditional packaging films with effective food protection and good printability for an attractive appearance. They have a paper-like appearance and a pleasant feel.
  • packaging films are made from recyclable polyolefins to which natural minerals are added. With up to or over 50% mineral content, the packaging films offer an effective barrier against light, oxygen and water vapor and are also grease-resistant. In addition, they have significantly improved tear and fold resistance compared to more complex laminate solutions such as PE/paper.
  • the separation of valuable plastic waste in the sink-and-float recycling process has proven to be problematic.
  • the light polyolefins should float and be skimmed off.
  • the filled polyolefinic packaging films no longer float or do not float well due to their density of greater than 1.00 g/cm 3 .
  • the object of the invention is to provide a packaging film for fatty foods based on polyolefins, which is designed to be optimized for the swim-sink process within a recycling process.
  • the packaging film should have all the advantages of known polyolefinic films for fatty foods.
  • the food packaging should be greaseproof and lightproof, it should be easy to fold, have excellent mechanical properties and be advantageously printable.
  • This object is achieved according to the invention by a polyolefinic packaging film for fatty foods, a process and a use according to the independent main claims. Preferred variants can be found in the subclaims, the description, the exemplary embodiment and the drawings.
  • the packaging film is stretched to produce a proportion of cavities to adjust the overall density of the packaging film for a recycling process to a value of less than 0.99 g/cm 3 .
  • a cavity is an empty or gas-filled space inside something solid.
  • the room is therefore surrounded by a solid boundary that separates the room from the outside.
  • the space is delimited from the outside by polymeric material.
  • the cavities do not have to be completely closed and can, for example, also be networked with one another.
  • a cavity and/or a plurality of cavities and/or all cavities of the film or individual layers of the film can be designed in the form of vacuoles.
  • the volume fraction of the cavities in or in each filled layer is preferably more than 15%, preferably more than 25%, in particular more than 30% and/or less than 60%, preferably less than 50%, in particular less than 45%. This leads to a film that, despite a high mineral content, has a total density of less than 0.99 g/cm 3 and can therefore float within a recycling process using the sink-swim process.
  • the total density of the packaging film is less than 0.97 g/cm 3 , preferably less than 0.95 g/cm 3 , in particular less than 0.93 g/cm 3 and/or more than 0.70 g/cm 3 , in particular more than 0.75 g/cm 3 , in particular more than 0.80 g/cm 3 .
  • the packaging film is preferably stretched monoaxially in the machine direction by more than a factor of 2.0, preferably by more than a factor of 3.0, in particular by more than a factor of 4.0 and/or less than a factor of 4.0 stretched by a factor of 7.0, preferably by less than a factor of 6.5, in particular by a factor of less than 6.0.
  • the fillers cause cavities to form in the filled layers when the packaging film is stretched.
  • Hard and inorganic fillers such as calcium carbonate (CaCOs) are particularly suitable as fillers for the filled layers of the packaging film.
  • a metal oxide component can be used as a filler.
  • Alkaline earth metal oxides are particularly advantageous as metal oxide components.
  • Calcium oxide (CaO) has proven to be particularly advantageous, although the use of magnesium oxide is also conceivable.
  • the filler preferably has a specific surface area of less than 12 m 2 /g, preferably less than 10 m 2 /g, in particular less than 8 m 2 /g and/or more than 2 m 2 /g, preferably more than 3 m 2 /g, in particular more than 4 m 2 /g.
  • a filler with such a specific surface is particularly suitable for creating cavities or vacuoles, which give the packaging film a total density of less than 0.99 g/cm 3 and a favorable opacity.
  • the average particle size of the filler in each filled layer is more than 0.5 pm, preferably more than 0.8 pm, in particular more than 1.2 pm and/or less than 8 pm, preferably less than 5 pm, especially less than 3 pm. Filler particles with such an average particle size do not protrude from a filled layer.
  • the filler content can be determined using known measuring methods such as ashing.
  • a sample with a known weight is heated to a temperature at which the polymer thermally decomposes, but the filler does not. For example, 560 °C has proven useful for this.
  • the sample weight is then measured again.
  • the polymer content per square meter can be calculated using the difference in weight and weight.
  • TGA measurement is possible, in which the weight of a sample is continuously measured as it is heated. This test method can also clearly differentiate between polymer and filler and allows the polymer content of the film to be determined.
  • the proportion of filler in each filled layer of the packaging film is more than 20% by weight, preferably more than 30% by weight, in particular more than 40% by weight and/or less than 80% by weight, preferably less than 70% by weight, in particular less than 60% by weight.
  • the proportion of fillers is calculated so that only by stretching Microporous cavities are created that do not have a significant network of connections with each other.
  • Mineral fillers reduce the proportion of polymer in films such as packaging film and are therefore particularly sustainable. This also reduces CC>2 emissions during the production of the packaging film.
  • Recycled polyethylenes are also suitable as a polymer component of the packaging film, which means that a particularly sustainable packaging film can be achieved.
  • Opacity is to be understood in contrast to transparency. It is a measure of the opacity or opacity and is usually given in the unit percent. In particular, the opacity of a completely opaque film is 100% and a completely or completely transparent film has an opacity of 0%.
  • the packaging film has an opacity according to DIN 53416 of more than 65%, preferably more than 70%, in particular more than 80%. This means that the film can be printed directly and does not require an opaque layer under the print, which must first be created or applied.
  • the proportion of titanium dioxide in the packaging film is less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight, in particular less than 0.1% by weight.
  • the packaging film is practically free of titanium dioxide and therefore does not contain any supposedly carcinogenic substances.
  • an ideal opacity of the packaging film can be achieved, which is favorable for printing.
  • the packaging film which is practically free of titanium dioxide, satisfies the European chemicals regulation REACH on the one hand and the amendment to the CLP regulation on the other. The packaging film can therefore be described as free of harmful substances.
  • a packaging film for fatty foods, such as butter and cheese, should have stable folding or folding resistance measured according to ASTM D920-49 over time in the warehouse, in sales and at the customer.
  • the packaging film has a dead fold of more than 35%, preferably more than 45%, in particular more than 55% according to ASTM D920-49. Accordingly, the packaging film can advantageously ensure the wrapped shape over the period from packaging to consumption of the food.
  • the polyolefinic packaging film should have good grease resistance.
  • the grease resistance of paper, coated paper or plastic films is tested using colored palm kernel grease according to DIN 53116. The sample is smeared with the test grease on the test side and then placed on a glass plate and, if necessary, additional weights. After the exposure period has elapsed, the punctiform grease passages measuring up to 1 mm in size and visible to the naked eye on the display paper within the delimited test area are evaluated. If only grease passages up to 1.0 mm are observed, the test is considered passed; for grease passages larger than 1.0 mm, the test must be carried out with milder test conditions.
  • the packaging film has a fat penetration according to DIN 53116 of less than 5, preferably less than 3, in particular less than 1 per 100 mm x 100 mm. It can therefore be assumed that the packaging film is particularly suitable for packaging fatty foods. The foil keeps the food fresh, does not let any fat through and looks attractive.
  • the water vapor permeability for dry or moisture-sensitive goods is determined according to DIN 53116 using a gravimetric measuring method.
  • a test container filled with a desiccant is sealed with a sample of packaging film and exposed to a defined test climate.
  • the amount of water permeating through the sample is determined by weighing.
  • a quantity of water in a range of 1 - 200 g/(m 2 ⁇ d) can be detected. The detection limit still depends on the nature of the sample and the sample thickness.
  • the packaging film has a water vapor permeability rate of less than 20 g/(m 2 ⁇ d), preferably less than 10 g/(m 2 d), in particular less than 5 g/(m 2 ⁇ d) according to DIN 53122-1 on.
  • the packaging film thus ensures minimal water vapor permeability and therefore a particularly long storage time for fatty foods.
  • the gas permeability of plastic films is determined according to ISO 15105 using the differential pressure method.
  • a test piece made from a packaging film separates two chambers, from which the passage of gas through a plastic film is measured by the difference in partial pressure on both sides of the film. This procedure makes it possible to quantitatively determine the gas permeability of a material.
  • the packaging film has an oxygen permeability rate of less than 10,000 cm 3 /m 2 d bar, preferably less than 5,000 cm 3 /m 2 d bar, in particular less than 2,000 cm 3 /m 2 d bar according to ISO 15105 on.
  • the packaging film can therefore significantly reduce the influence of oxygen on the shelf life of fatty foods.
  • the blocking layer comprises a black pigment, the packaging film having a radiation or light transmittance according to DIN 10050-9 of less than 10%, preferably less than 7.5%, in particular less than 5%.
  • the packaging film according to the invention provides excellent protection for a fatty food from damage caused by radiation.
  • the blocking layer can also be interpreted as a barrier layer against light or radiation.
  • the packaging film has a light transmittance according to DIN 10050-9 of 1.5%.
  • the functional layer can additionally or exclusively comprise a black pigment, with the packaging film having a radiation or light transmittance according to DIN 10050-9 of less than 10%, preferably less than 7.5%, in particular less than 5 % having.
  • melt index Ml The flow behavior of polyolefins is described using the melt index Ml according to ISO 1133, usually at a temperature of 190 °C for polyethylene and 230 °C for polypropylene at a load of 2.16 or 5 kg.
  • a higher melt index correlates with a lower average molecular weight of the polymer.
  • the higher the melt index of a polymer the lower the melt viscosity, which is advantageous for good dispersion of the filler, as well as a high Output of the extrusion system is.
  • polymers with a high molecular weight, i.e. a low melt index are advantageous in terms of mechanical stability, in particular tensile strength or toughness.
  • the functional layer of the packaging film is preferably formed from at least 60% by weight of HDPE, the density of which is more than 0.940 g/cm 3 , preferably more than 0.950 g/cm 3 and/or less than 0.965 g/cm 3 , preferably less than 0.960 g/cm 3 and/or whose melt flow index (at 190 °C at 2.16 kg) according to ISO 1133 is more than 0.1 g/10 min, preferably more than 0.2 g/10 min and/or less than 5.0 g/10 min, preferably less than 3.0 g/10 min.
  • the functional layer of the packaging film is made of at least 65% by weight of HDPE, preferably of 70% by weight of HDPE, in particular of 80% by weight of HDPE.
  • the functional layer can, for example, have more than 15% by weight, preferably more than 25% by weight, in particular more than 35% by weight of a polyolefin.
  • the blocking layer of the packaging film is preferably formed from a metallocene LLDPE whose density is more than 0.86 g/cm 3 , preferably more than 0.88 g/cm 3 and/or less than 0.92 g/cm 3 , preferably less is more than 0.91 g/cm 3 and/or its melt flow index (at 190 °C at 2.16 kg) ISO 1133 is more than 0.1 g/10 min, preferably more than 0.2 g/10 min and/ or less than 5.0 g/10 min, preferably less than 3.0 g/10 min.
  • the blocking layer advantageously achieves radiation opacity and prevents this Bonding the film until the desired welding occurs, for example when laminating with another film or realized in the blocked version of the packaging film.
  • a frequently used method for printing packaging film is flexographic printing.
  • This is a direct letterpress printing process, also known as a web-fed rotary printing process.
  • the flexible printing plates which are made of photopolymer or rubber, are used in combination with low-viscosity printing inks.
  • the raised areas of the printing form carry the image.
  • the advantages lie in the cost-effectiveness through the use of a large printing width and a high printing speed, as well as the availability of inexpensive printing inks.
  • the printing tools essentially consist of photopolymer printing plates and/or laser-engraved elastomer sleeves. Large print runs can be produced economically using flexographic printing.
  • a high opacity of the film is important for a high-quality printed image on a polyolefinic film.
  • titanium dioxide is usually added to the composition before the film is extruded in order to achieve a high opacity of the film.
  • the European Commission decided in an amending regulation to the CLP regulation to classify titanium dioxide powder, among other things, as a suspected cancer substance. The use of titanium dioxide should therefore be reduced or avoided.
  • polyolefinic films should be particularly stiff for use in packaging films for fatty foods.
  • the undesirable elasticity of the film causes a problem with printability, since on the one hand the print sharpness can suffer and at the same time there is a high consumption of printing ink in order to achieve the highest possible quality print image.
  • an imprint is arranged directly on a filled layer of the packaging film.
  • the print can be designed as a print motif.
  • print motif refers to the thematic design part of a print. If necessary, manufacturer-identifying print motifs can also be included in the scope of the print.
  • the print can also be designed as a primer. This can advantageously improve adhesion for further prints.
  • the print is preferably applied to a filled layer of the packaging film using a flexographic printing process, with all common printing processes being suitable in principle and expressly included in the invention.
  • the proportion of fillers in the filled layers in combination with the monoaxial stretching in the machine direction creates a film that is particularly stiff in the xy direction, which at the same time also has elasticity in the z direction due to the fillers. This means that the printed image can be applied better and at the same time adheres better with less printing ink consumption, especially in comparison to printed papers. This results in a high-resolution and sharp print image.
  • the filled layers of the packaging film can each have different proportions of filler.
  • different volume proportions of cavities are formed in the filled layers due to different filler proportions.
  • the outermost, filled layer, on which a print is directly arranged would have a higher proportion of filler and thus a higher opacity.
  • the polyolefinic film is used as packaging for butter and cheese.
  • the thickness of the packaging film is less than 100 pm, preferably less than 85 pm, in particular less than 70 pm and/or more than 20 pm, preferably more than 35 pm, in particular more than 50 pm.
  • the packaging film has a bending stiffness according to ISO 2493 of more than 100 mN/m, preferably more than 200 mN/m, in particular more than 300 mN/m. This means that the packaging film is particularly dimensionally stable and rigid.
  • the tensile properties are determined in accordance with DIN EN ISO 527.
  • DIN EN ISO 527 In the tensile test, a test strip of a film is stretched at a constant speed specified in the test standard and the force F is recorded with the change in length AL of the measuring section Lo.
  • the packaging film has a tensile strength in the machine direction according to DIN EN ISO 527-3 of more than 30 MPa, preferably more than 60 MPa, in particular more than 100 MPa.
  • the packaging film has an elastic modulus according to DIN EN ISO 527-3 in the machine direction and/or across the machine direction of more than 500 MPa, preferably more than 800 MPa, in particular more than 1100 MPa and/or less than 2000 MPa , preferably less than 1900 MPa, in particular less than 1800 MPa.
  • the polyolefin on which the entire packaging film is based is a polyethylene.
  • Polyethylene (PE) is a thermoplastic produced by chain polymerization of petrochemically produced ethene. Polyethylene is semi-crystalline and non-polar.
  • the polyolefin is designed exclusively as polyethylene. This means that the food packaging meets the requirements of the European Union's Plastic Pact, is based on a mono-material construction and is recyclable.
  • the method for producing a packaging film comprises several steps. First, various compositions of the polymeric components are prepared, which are then extruded into a film web with at least three layers.
  • the polymer mixtures differ in terms of the filled layer and the unfilled functional layer as well as the blocking layer, with the polymer mixture of the filled layer having a filler to create cavities.
  • the film web is stretched monoaxially in the machine direction, whereby the favorable properties with regard to the overall density below 0.99 g/cm 3 , opacity and printability, and grease and gas impermeability of the packaging film are achieved.
  • the film web can then be directly printed.
  • the properties of the blocking layer also functionalize this layer as a barrier layer, in particular as a barrier to light or radiation.
  • the packaging film is produced by monoaxial stretching with a machine direction orientation (MDO) by heating the packaging film to a temperature slightly below its melting point and in a stretched in a specific orientation.
  • MDO machine direction orientation
  • the stretching can also take place directly after extrusion, where the film web is still at a temperature slightly below its melting point.
  • the extrusion is carried out as a blown extrusion, which promotes the formation of advantageous film features, such as stiffness.
  • the packaging film is stretched monoaxially in the machine direction by more than a factor of 2.0, preferably by more than a factor of 3.0, in particular by more than a factor of 4.0 and/or less than a factor of 7 .0, preferably stretched by less than a factor of 6.5, in particular by less than a factor of 6.0.
  • the packaging film is preferably also based on a monomaterial construction made of polyethylene.
  • the packaging film according to the invention can be used as recyclable and pure printed packaging for fatty foods which, despite a high mineral content, has a total density of less than 0.99 g/cm 3 and can therefore float within a recycling process using the swim-sink process.
  • the packaging film meets the requirements of the European Union's Plastic Pact and is free of harmful substances in accordance with the amending regulation to the CLP regulation.
  • the packaging film according to the invention is characterized as being significantly more sustainable and ecological than satin paper and/or an aluminum composite film.
  • the packaging film is also recyclable.
  • the production of packaging films also saves (environmental) costs due to lower energy use in the manufacturing process.
  • the packaging film has a significantly lower CC>2 footprint compared to satin paper or aluminum composite film.
  • the packaging film can also be laminated with other films in order, for example, to achieve grease resistance, opacity and flexural rigidity in a laminate.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of the packaging film according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic structure of the packaging film in a blocked embodiment variant.
  • FIG. 1 A schematic structure of the packaging film 1 is shown in FIG.
  • An imprint 7 is arranged on the packaging film 1.
  • the print 7 includes motifs that, for example, contain fatty foods.
  • identifying and informative prints 7 are also conceivable.
  • the visual recognition and the imaging support of a brand image can also be incorporated into the imprint 7.
  • the packaging film 1 has a five-layer structure.
  • Layers 2, 4 and 6 are designed as mineral-filled PE layers, with the proportion of CaCOs being approximately 50% by weight.
  • the unfilled functional layer 5 is arranged between the filled layers 4 and 6.
  • the unfilled functional layer 5 is made from 60% by weight HDPE and 40% by weight COC polyethylene.
  • the density of the HDPE is 0.953 g/cm 3 and its melt flow index (at 190 °C at 2.16 kg) according to ISO 1133 is 0.3 g/10 min.
  • the unfilled functional layer 5 realizes the tough, tear-resistant and rigid properties of the packaging film 1. In addition, the functional layer 5 prevents fat from passing through.
  • the packaging film 1 After blow extrusion, the packaging film 1 has a thickness of 300 ⁇ m. After monoaxial stretching by a factor of 5.0, the thickness of the packaging film is 60 pm.
  • the blocking layer 3 is made of a metallocene LLDPE whose density is 0.902 g/cm 3 and whose melt flow index (at 190 ° C at 2.16 kg) according to ISO 1133 is 1.0 g/10 min.
  • the blocking layer 3 realizes the radiation resistance of the packaging film 1.
  • the embodiment variant of the packaging film 1, which is shown in FIG. 2, essentially corresponds to the embodiment variant in FIG .
  • the blocking layer 3 functions here to block two identical films.
  • the filled layer is 2 swapped in order with the blocking layer 3 and thus arranged between the blocking layer 3 and the filled layer 4.
  • the packaging film is monoaxially stretched by a factor of 6.0 and has a thickness of 85 pm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Polyolefinische Verpackungsfolie (1) für fetthaltige Lebensmittel mit mindestens einer Blockungsschicht (3), einer Funktionsschicht (5) und einer gefüllten Schicht (2, 4, 6). Die Verpackungsfolie (1) ist zur Erzeugung eines Anteils an Kavitäten gestreckt, zur Einstellung der Gesamtdichte der Verpackungsfolie (1) für einen Recyclingprozess auf einen Wert von weniger als 0,99 g/cm3.

Description

Polyolefinische Verpackungsfolie
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein polyolefinische Verpackungsfolie für fetthaltige Lebensmittel mit mindestens einer Blockungsschicht, einer Funktionsschicht und einer gefüllten Schicht.
Die klassischen Verpackungsmaterialien für Lebensmittel, insbesondere für Butter und Käse, basieren entweder auf satiniertem Papier oder meist einer Aluminiumverbundfolie, die auf der Butterseite wachskaschiert ist und Echtpergament trägt.
An diese Verpackungsmaterialien werden einige Anforderungen gestellt, wie beispielsweise ein gutes Aussehen, Bedruckbarkeit sowie Dichtheit gegenüber Fett und Licht als auch eine Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit in einem bestimmten Umfang. Darüber hinaus soll das verpackte Lebensmittel bei langer Lagerzeit durch das Verpackungsmaterial selbst nicht beeinträchtigt werden. Schließlich wird von dem Verpackungsmaterial eine hohe mechanische Festigkeit verbunden mit einer guten Faltfähigkeit verlangt.
Die EP 0 445 565 A2 beschreibt ein Verpackungsmaterial für feste, fetthaltige Füllgüter, wie Butter. Das Verpackungsmaterial besteht aus einer Aluminiumfolie, die auf der einen Seite einen fettbeständigen sowie fettabweisenden Schutzlack und auf der anderen Seite eine mittels eines Ethylen-Copolymerisates aufkaschierte Pergaminschicht trägt.
In der EP 2 314 450 A1 ist eine Verpackungsfolie für Butter und Käse offenbart, bestehend aus einem Laminat, das an einer Außenseite mit einer beschichteten Aluminiumfolie versehen ist, wobei die Aluminiumfolie eine Dicke von 5 - 10 pm aufweist und mit einer papierähnlichen HDPE-Folie mit einer Dicke von 20 - 50 pm kaschiert ist. Die Verpackungsfolie behält nach dem Falten, beispielsweise durch Schließen einer üblichen Butterverpackung, weiterhin scharfe und dauerhafte Falten bei.
In der DE 10 2010 053 115 A1 wird eine Packung bestehend aus Papier, Folie, Stanniol oder anderem formbarem, folienartigem Verpackungsmaterial beschrieben, die durch eine anfängliche Schlauchfaltung und späterer Faltung der Stirnseiten pastöses Gut umseitig komplett verpackt.
Aluminiumbasierte Lebensmittelverpackungen sind ungünstig zu recyceln, da es sich nicht um reines Aluminium handelt, sondern mit vielen unterschiedlichen Stoffen kombiniert ist, die man jedoch nicht vollständig voneinander trennen kann. Zudem verliert Aluminium mit jedem Recyclingschritt an der Qualität sowie an der Reinheit und benötigt beim Recyceln große Energiemengen.
Gefüllte polyolefinische Verpackungsfolien, insbesondere Polyethylen-basierte Folien, sind eine umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Verpackungsfolien mit wirksamem Schutz der Lebensmittel und einer guten Bedruckbarkeit für ein ansprechendes Erscheinungsbild. Dabei weisen sie ein papierartiges Aussehen und eine angenehme Haptik auf.
Diese Verpackungsfolien bestehen aus recycelbaren Polyolefinen, denen natürliche Mineralien beigefügt werden. Mit bis zu oder über 50 % Mineralgehalt bieten die Verpackungsfolien eine wirksame Barriere gegen Licht, Sauerstoff sowie Wasserdampf und sind zudem fettbeständig. Darüber hinaus weisen sie eine erheblich verbesserte Reiß- und Faltwiderstandsfestigkeit im Vergleich zu komplexeren Laminatlösungen wie PE/Papier auf.
Sortenreine polyolefinische Abfallprodukte auf Basis Polyethylen und/oder Polypropylen können direkt zu neuen Produkten umgeschmolzen oder zu Regranulat verarbeitet werden. Dieser Recyclingkunststoff entwickelt sich zunehmend zu einer technisch und wirtschaftlich überzeugenden Alternative gegenüber Neuware, wodurch fossile Rohstoffe eingespart werden können.
Problematisch hat sich jedoch die Trennung der wertvollen Kunststoffabfälle im Recyclingsprozess des Schwimm-Sink-Verfahrens erwiesen. Durch die Zugabe von Wasser sollen die leichten Polyolefine aufschwimmen und abgeschöpft werden. Durch den Einsatz von mineralischen Füllstoffen, um den Anteil fossiler Rohstoffe zu reduzieren als auch die erwünschten, mechanischen Eigenschaften sowie die Bedruckbarkeit zu erzielen, schwimmen die gefüllten, polyolefinischen Verpackungsfolien aufgrund ihrer Dichte größer 1 ,00 g/cm3 nicht mehr oder nicht gut auf.
Die mechanische Recyclingfähigkeit wird aktuell so definiert, dass die polyolefinischen Produkte materialspezifisch recycelbar sowie mit modernsten Verfahren sortierbar sein müssen, um sie als „recycelbar“ bezeichnen zu dürfen. Mineral gefüllte, polyolefinische Verpackungsfolien können somit nicht wie erwünscht dem Recyclingkreislauf zugeführt werden. Viele Konsumenten von fetthaltigen Lebensmittel erwarten jedoch das Recyceln der Verpackungsfolien. Hierzu gibt es mittlerweile auch gesetzliche Randbedingungen, die ein Mindestmaß an Recycling von Verpackungen vorschreibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verpackungsfolie für fetthaltige Lebensmittel auf polyolefinischer Basis zur Verfügung zu stellen, die für das Schwimm-Sink- Verfahren innerhalb eines Recyclingverfahrens optimiert ausgebildet ist. Dabei soll die Verpackungsfolie alle Vorteile bekannter polyolefinischer Folien für fetthaltige Lebensmittel aufweisen. Die Lebensmittelverpackung soll fettdicht und lichtdicht sein, sie soll sich gut falten lassen, hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen und vorteilhaft bedruckbar sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine polyolefinische Verpackungsfolie für fetthaltige Lebensmittel, ein Verfahren und eine Verwendung gemäß den nebengeordneten Hauptansprüchen gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist die Verpackungsfolie gestreckt zur Erzeugung eines Anteils an Kavitäten zur Einstellung der Gesamtdichte der Verpackungsfolie für einen Recyclingprozess auf einen Wert von weniger als 0,99 g/cm3.
Eine Kavität bzw. ein Hohlraum ist abstrakt gesehen, ein leerer oder mit Gas gefüllter Raum im Inneren von etwas Festem. Der Raum ist somit von einer festen Begrenzung umgeben, die den Raum gegen außen abgrenzt. Im Falle einer polyolefinischen Folie wird der Raum von polymerem Material nach außen abgegrenzt.
Dabei müssen die Kavitäten nicht vollständig geschlossen sein und können beispielsweise auch untereinander vernetzt sein.
Vorzugsweise kann ein Hohlraum und/oder eine Vielzahl von Hohlräumen und/oder alle Hohlräume der Folie bzw. einzelner Schichten der Folie in Form von Vakuolen ausgeführt sein.
Vorzugsweise beträgt der Volumenanteil der Kavitäten in der oder in jeder gefüllten Schicht mehr als 15 %, vorzugsweise mehr als 25 %, insbesondere mehr als 30 % und/oder weniger als 60 %, vorzugsweise weniger als 50 %, insbesondere weniger als 45 %. Dies führt zu einer Folie, die trotz einem hohen Mineralgehalt, eine Gesamtdichte von weniger als 0,99 g/cm3 aufweist und somit mittels Schwimm-Sink-Verfahren innerhalb eines Recyclingprozesses aufschwimmen kann. Idealerweise beträgt die Gesamtdichte der Verpackungsfolie weniger als 0,97 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3, insbesondere weniger als 0,93 g/cm3 und/oder mehr als 0,70 g/cm3, insbesondere mehr als 0,75 g/cm3, insbesondere mehr als 0,80 g/cm3. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Aufschwimmens im Schwimm-Sink-Verfahren deutlich gesteigert, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Recyclingprozesses optimiert werden kann.
Zur Erzeugung von Kavitäten bzw. Hohlräumen ist die Verpackungsfolie bevorzugt monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt ausgebildet und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt ausgebildet. Die Füllstoffe bewirken die Ausbildung von Kavitäten in den gefüllten Schichten beim Verstrecken der Verpackungsfolie.
Besonders eignen sich harte und anorganische Füllstoffe wie Calciumcarbonat (CaCOs) als Füllstoff für die gefüllten Schichten der Verpackungsfolie.
Ergänzend oder alternativ zu CaCOs kann als Füllstoff eine Metalloxid- Komponente eingesetzt werden. Als Metalloxid-Komponenten zeichnen sich besonders die Erdalkalioxide als vorteilhaft aus. Besonders vorteilhaft hat sich Calciumoxid (CaO) erwiesen, wobei auch der Einsatz von Magnesiumoxid denkbar ist.
Als Füllstoffe haben sich darüber hinaus besonders Tale und/oder Calciumcarbonat-Magnesiumcarbonat bewährt.
Vorzugsweise weist der Füllstoff eine spezifische Oberfläche von weniger als 12 m2/g, vorzugsweise von weniger als 10 m2/g, insbesondere von weniger als 8 m2/g auf und/oder mehr als 2 m2/g, vorzugsweise von mehr als 3 m2/g, insbesondere von mehr als 4 m2/g auf. Ein Füllstoff mit einer solchen spezifischen Oberfläche ist besonders gut geeignet zur Erzeugung von Hohlräumen bzw. Vakuolen, die der Verpackungsfolie eine Gesamtdichte von weniger als 0,99 g/cm3 sowie eine günstige Opazität verleihen.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung beträgt die mittlere Partikelgröße des Füllstoffs in jeder gefüllten Schicht mehr als 0,5 pm, vorzugsweise von mehr als 0,8 pm, insbesondere von mehr als 1 ,2 pm und/oder weniger als 8 pm, vorzugsweise von weniger als 5 pm, insbesondere von weniger als 3 pm. Füllstoffpartikel mit einer solchen mittleren Partikelgröße ragen nicht aus einer gefüllten Schicht hervor.
Der Füllstoffgehalt kann über bekannte Messverfahren wie Veraschung ermittelt werden. Eine Probe mit bekannter Einwaage wird bis zu einer Temperatur erhitzt, bei der sich das Polymer thermisch zersetzt, der Füllstoff aber nicht. Bewährt haben sich hierfür beispielsweise 560 °C. Anschließend wird erneut das Probengewicht gemessen. Über die Differenz Aus- und Einwaage lässt sich der Polymergehalt pro Quadratmeter berechnen.
Als Alternative zur Veraschung ist eine TGA-Messung möglich, bei der das Gewicht einer Probe kontinuierlich bei der Erhitzung gemessen wird. Diese Prüfmethode kann ebenfalls klar zwischen Polymer und Füllstoff differenzieren und erlaubt den Polymeranteil der Folie zu ermitteln.
Idealerweise beträgt der Anteil an Füllstoff in jeder gefüllten Schicht der Verpackungsfolie mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere mehr als 40 Gew.-% und/oder weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-%. Der Anteil der Füllstoffe wird so bemessen, dass durch ein Verstrecken nur mikroporöse Hohlräume entstehen, die kein signifikantes Netzwerk von Verbindungen untereinander aufweisen.
Mineralische Füllstoffe reduzieren den Anteil an Polymer in Folien wie der Verpackungsfolie und zeichnen sich dadurch durch eine besondere Nachhaltigkeit aus. Dies reduziert auch CC>2-Emissionen bei der Erzeugung der Verpackungsfolie. Weiterhin eignen sich recycelte Polyethylene als Polymerkomponente der Verpackungsfolie, wodurch eine besonders nachhaltige Verpackungsfolie realisiert werden kann.
Die Opazität ist gegensätzlich zur Transparenz zu verstehen. Sie ist ein Maß für die Lichtundurchlässigkeit bzw. Blickdichtigkeit und wird üblicherweise in der Einheit Prozent angegeben. Insbesondere liegt die Opazität einer vollkommen lichtundurchlässigen Folie bei 100 % und eine vollständig bzw. vollkommen transparente Folie weist eine Opazität von 0 % auf.
Idealerweise weist die Verpackungsfolie eine Opazität nach DIN 53416 von mehr als 65 %, vorzugsweise mehr als 70 %, insbesondere mehr als 80 % auf. Dadurch kann die Folie direkt bedruckt werden und benötigt keine opake Schicht unter dem Druck, die erst erzeugt oder aufgebracht werden muss.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung beträgt der Anteil an Titandioxid in der Verpackungsfolie weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-%. Das bedeutet, dass die Verpackungsfolie praktisch frei von Titandioxid ist und somit keinen vermeintlich krebserregenden Stoff aufweist. Gleichzeitig kann durch den Einsatz mindestens einer gefüllten Schicht und durch das monoaxial, in Maschinenrichtung Verstrecken, eine ideale Opazität der Verpackungsfolie erzielt werden, der für einen Aufdruck günstig ist. Die Verpackungsfolie, die praktisch frei von Titandioxid ausgebildet ist, genügt dadurch zum einen der europäischen Chemikalienverordnung REACH und zum anderen der Änderungsverordnung zur CLP-Verordnung. Somit kann man die Verpackungsfolie als frei von Schadstoffen bezeichnen.
Eine Verpackungsfolie für fetthaltige Lebensmittel, wie beispielsweise Butter und Käse, soll über die Zeit im Lager, im Verkauf und beim Kunden eine stabile Faltung bzw. Falzbeständigkeit gemessen nach ASTM D920-49 aufweisen.
Idealerweise weist die Verpackungsfolie eine Totfaltung von mehr als 35 %, vorzugsweise mehr als 45 %, insbesondere mehr als 55 % gemäß ASTM D920- 49 auf. Dementsprechend kann die Verpackungsfolie die eingeschlagene Form über den Zeitraum vom Einpacken bis zum Verzehr der Lebensmittel vorteilhaft gewährleisten.
Um Butter und Käse über lange Zeit frisch zu halten und dabei auch die Verpackungsfolie optisch ansprechend aussehen zu lassen, sollte die polyolefinische Verpackungsfolie eine gute Fettbeständigkeit aufweisen. Die Prüfung der Fettbeständigkeit von Papier, beschichtetem Papier oder Kunststofffolien erfolgt mit eingefärbtem Palmkernfett nach DIN 53116. Die Probe wird auf der Prüfseite mit dem Prüffett eingestrichen und dann auf eine Glasplatte und ggfs. Zusatzgewichte aufgelegt. Nach Ablauf der Einwirkungsdauer werden die auf dem Anzeigepapier innerhalb der umgrenzten Prüffläche mit bloßem Auge erkennbaren, punktförmigen Fettdurchgänge mit einer Größe bis 1 mm Größe ausgewertet. Werden nur Fettdurchgänge bis 1 ,0 mm beobachtet, gilt die Prüfung als bestanden, bei Fettdurchgängen mit einer Größe oberhalb von 1 ,0 mm ist die Prüfung mit einer milderen Prüfbedingung durchzuführen.
Vorteilhafterweise weist die Verpackungsfolie eine Fettpenetration nach DIN 53116 von weniger als 5, vorzugsweise von weniger als 3, insbesondere von weniger als 1 pro 100 mm x 100 mm auf. Somit ist davon auszugehen, dass die Verpackungsfolie besonders geeignet ist als Verpackung von fetthaltigen Lebensmitteln. Die Folie hält die Lebensmittel frisch, lässt kein Fett durch und sieht dabei ansprechend aus.
Die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit für trockene bzw. feuchteempfindliche Güter erfolgt nach DIN 53116 mithilfe eines gravimetrischen Messverfahrens. Ein mit einem Trockenmittel gefüllter Prüfbehälter wird durch die Probe einer Verpackungsfolie verschlossen und einem definierten Prüfklima ausgesetzt. Die durch die Probe permeierende Wassermenge wird durch Wiegen bestimmt. Dabei kann eine Wassermenge in einem Bereich von 1 - 200 g/(m2 ■ d) nachgewiesen werden. Die Nachweisgrenze ist weiterhin abhängig von Musterbeschaffenheit und der Musterdicke.
Idealerweise weist die Verpackungsfolie eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von kleiner als 20 g/(m2 ■ d), vorzugsweise von kleiner als 10 g/(m2 d), insbesondere von kleiner als 5 g/(m2 ■ d) nach DIN 53122-1 auf. Die Verpackungsfolie gewährleistet damit eine minimale Wasserdampfdurchlässigkeit und damit eine besonders lange Lagerzeit der fetthaltigen Lebensmittel.
Die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Kunststofffolien erfolgt nach ISO 15105 nach der Differentialdruckmethode. Dabei trennt ein Probekörper aus einer Verpackungsfolie zwei Kammern, von denen der Gasdurchtritt durch eine Kunststofffolie durch den Unterschied des Partialdrucks auf beiden Seiten der Folie gemessen wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Gasdurchlässigkeit eines Materials quantitativ zu bestimmen.
Vorteilhafterweise weist die Verpackungsfolie eine Sauerstofflässigkeitsrate von weniger als 10.000 cm3/m2 d bar, vorzugsweise von weniger als 5.000 cm3/m2 d bar, insbesondere von weniger als 2.000 cm3/m2 d bar nach ISO 15105 auf. Die Verpackungsfolie kann somit den Einfluss von Sauerstoff auf die Haltbarkeit fetthaltiger Lebensmittel deutlich reduzieren.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Blockungsschicht ein schwarzes Pigment, wobei die Verpackungsfolie eine Strahlungs- bzw. Lichtdurchlässigkeit gemäß DIN 10050-9 von kleiner als 10 %, vorzugsweise kleiner als 7,5 %, insbesondere von kleiner als 5 % aufweist. Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie schützt ein fetthaltiges Lebensmittel von einer Beeinträchtigung durch Strahlung hervorragend.
Durch das Einbringen des schwarzen Pigments in die Blockungsschicht kann die Blockungsschicht auch als Barriereschicht gegenüber Licht- bzw. Strahlung gedeutet werden.
Beispielsweise weist die Verpackungsfolie eine Lichtdurchlässigkeit nach DIN 10050-9 von 1 ,5 % auf.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann zusätzlich oder ausschließlich die Funktionsschicht ein schwarzes Pigment umfassen, wobei die Verpackungsfolie eine Strahlungs- bzw. Lichtdurchlässigkeit gemäß DIN 10050- 9 von kleiner als 10 %, vorzugsweise kleiner als 7,5 %, insbesondere von kleiner als 5 % aufweist.
Das Fließverhalten von Polyolefinen wird mithilfe des Schmelzindex Ml (Melt Index) nach ISO 1133 beschrieben, üblicherweise bei einer Temperatur von 190 °C für Polyethylen und 230 °C für Polypropylen bei einer Belastung mit 2,16 oder 5 kg. Ein höherer Schmelzindex korreliert hierbei mit einem geringeren durchschnittlichen Molekulargewicht des Polymers. Gleichzeitig gilt, je höher der Schmelzindex eines Polymers, desto niedriger die Schmelzeviskosität, was vorteilhaft für eine gute Dispergierung des Füllstoffs, sowie eine hohe Ausbringung der Extrusionsanlage ist. Andererseits sind Polymere mit hohem Molekulargewicht, also einem niedrigem Schmelzindex, vorteilhaft in Bezug auf die mechanische Stabilität, insbesondere die Zugfestigkeit bzw. die Zähigkeit.
Die Funktionsschicht der Verpackungsfolie ist vorzugsweise zumindest aus 60 Gew.-% HDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,940 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,950 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,965 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,960 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussindex (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ISO 1133 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 0,2 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt. Dies führt zu einer Verpackungsfolie, die biegesteif ausgebildet ist und dabei eine ausgezeichnete Barriere gegen Fett und eine hervorragende Faltbarkeit aufweist.
Beispielsweise ist die Funktionsschicht der Verpackungsfolie zumindest aus 65 Gew.-% HDPE, vorzugsweise aus 70 Gew.-& HDPE, insbesondere aus 80 Gew.-% HDPE ausgebildet.
Zusätzlich kann die Funktionsschicht beispielhaft mehr als 15 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 25 Gew.-%, insbesondere mehr als 35 Gew.-% eines Polyolefins aufweisen.
Die Blockungsschicht der Verpackungsfolie ist vorzugsweise aus einem metallocenen LLDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,86 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,88 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,92 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,91 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussindex (bei 190 °C bei 2,16 kg) ISO 1133 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 0,2 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt. Die Blockungsschicht realisiert auf vorteilhafte Weise eine Strahlungsundurchlässigkeit und verhindert das Verkleben der Folie bis zum erwünschten Verschweißen, beispielsweise beim Kaschieren mit einer anderen Folie oder realisiert in der geblockten Ausführung der Verpackungsfolie.
Ein häufig eingesetztes Verfahren zum Bedrucken einer Verpackungsfolie ist der Flexodruck. Dabei handelt es sich um ein direktes Hochdruckverfahren, das auch als ein Rollenrotationsdruckverfahren bezeichnet wird. Die flexiblen Druckplatten, die aus Fotopolymer oder Gummi bestehen, werden in Kombination mit niedrigviskosen Druckfarben verwendet. Dabei sind die erhabenen Stellen der Druckform bildtragend. Die Vorteile liegen in der Wirtschaftlichkeit durch die Ausnutzung einer großen Druckbreite und einer hohen Druckgeschwindigkeit, sowie die Disponibilität kostengünstiger Druckfarben. Die Druckwerkzeuge bestehen im Wesentlichen aus Photopolymer-Druckplatten und/oder lasergravierten Elastomerhüllen. Großauflagen lassen sich mit dem Flexodruck wirtschaftlich gut darstellen.
Wichtig für ein qualitativ hochwertiges Druckbild auf einer polyolefinischen Folie ist eine hohe Opazität der Folie. Dazu wird meist Titandioxid in die Zusammensetzung vor der Folienextrusion gegeben, um eine hohe Opazität der Folie zu erzielen. Die Europäische Kommission hat 2019 in einer Änderungsverordnung zur CLP-Verordnung beschlossen, unter anderem Titandioxid-Pulver als Krebsverdachtsstoff einzustufen. Die Verwendung von Titandioxid sollte demnach reduziert oder besser vermieden werden.
Zudem sollten polyolefinische Folien für die Anwendung in Verpackungsfolien für fetthaltige Lebensmittel besonders steif ausgebildet sein. Die unerwünschte Elastizität der Folie bedingt jedoch ein Problem der Bedruckbarkeit, da zum einen die Druckschärfe leiden kann und gleichzeitig ein hoher Verbrauch an Druckfarbe entsteht, um ein möglichst hochwertiges Druckbild zu erzielen. Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist ein Aufdruck unmittelbar auf einer gefüllten Schicht der Verpackungsfolie angeordnet. Dabei kann der Aufdruck als Druckmotiv ausgeführt sein. Der Begriff Druckmotiv bezeichnet im Bereich Verpackungsfolie den thematischen Gestaltungsteil eines Aufdrucks. Gegebenenfalls können auch herstellerkennzeichnende Druckmotive im Umfang des Aufdrucks erfasst sein.
Beispielsweise kann der Aufdruck auch als Primer ausgeführt sein. Die kann vorteilhafterweise eine Haftverbesserung für weitere Aufdrucke bewirken.
Bevorzugt wird der Aufdruck mit einem Flexodruck-Verfahren auf eine gefüllte Schicht der Verpackungsfolie aufgebracht, wobei alle gängigen Druckverfahren prinzipiell dafür geeignet und ausdrücklich in die Erfindung mit eingeschlossen sind.
Der Anteil an Füllstoffen in den gefüllten Schichten in Kombination mit dem monoaxialen Verstrecken in Maschinenrichtung realisiert eine in xy-Richtung besonders steife Folie, die gleichzeitig aufgrund der Füllstoffe auch eine Elastizität in z-Richtung aufweist. Dadurch lässt sich das Druckbild besser Aufträgen und haftet gleichzeitig besser bei einem geringeren Verbrauch an Druckfarbe, insbesondere im Vergleich zu bedruckten Papieren. Dies führt zu einem hochauflösenden sowie scharfen Druckbild.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung können die gefüllten Schichten der Verpackungsfolie jeweils unterschiedliche Anteile an Füllstoff aufweisen. Dadurch sind in den gefüllten Schichten aufgrund unterschiedlicher Füllstoffanteile unterschiedliche Volumenanteile an Kavitäten ausgebildet. Vorzugsweise würde die äußerste, gefüllte Schicht, auf der unmittelbar ein Aufdruck angeordnet ist, einen höheren Anteil an Füllstoff und somit eine höhere Opazität aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird die polyolefinische Folie als Verpackung für Butter und Käse verwendet. Hierfür beträgt die Dicke der Verpackungsfolie weniger als 100 pm, vorzugsweise weniger als 85 pm, insbesondere weniger als 70 pm aufweist und/oder mehr als 20 pm, vorzugsweise mehr als 35 pm, insbesondere mehr als 50 pm.
Idealerweise weist die Verpackungsfolie eine Biegesteifigkeit nach ISO 2493 von mehr als 100 mN/m, vorzugsweise von mehr als 200 mN/m, insbesondere von mehr als 300 mN/m auf. Dadurch verhält sich die Verpackungsfolie besonders formbeständig und biegesteif.
Die Bestimmung der Zugeigenschaften erfolgt nach DIN EN ISO 527. Dabei wird im Zugversuch ein Probestreifen einer Folie mit konstanter, in der Prüfnorm vorgeschriebener Geschwindigkeit gedehnt und dabei die Kraft F mit der Längenänderung AL der Messstrecke Lo aufgezeichnet.
Vorteilhafterweise weist die Verpackungsfolie eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 30 MPa, vorzugsweise von mehr als 60 MPa, insbesondere von mehr als 100 MPa auf.
Beispielsweise weist die Verpackungsfolie einen E-Modul nach DIN EN ISO 527- 3 in Maschinenrichtung und/oder quer zur Maschinenrichtung von mehr als 500 MPa, vorzugsweise von mehr als 800 MPa, insbesondere von mehr als 1100 MPa auf und/oder weniger als 2000 MPa, vorzugsweise weniger als 1900 MPa, insbesondere weniger als 1800 MPa auf. Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist das Polyolefin, auf dem die gesamte Verpackungsfolie basiert, ein Polyethylen ist. Polyethylen (PE) ist ein durch Kettenpolymerisation vom petrochemisch erzeugten Ethen hergestellter thermoplastischer Kunststoff. Polyethylen ist teilkristallin und unpolar.
Idealerweise ist das Polyolefin ausschließlich als Polyethylen ausgebildet. Dadurch erfüllt die Lebensmittelverpackung die Anforderungen des Plastikpakts der Europäischen Union, basiert auf einer Monomaterialkonstruktion und ist recycelfähig.
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsfolie mehrere Schritte. Zunächst werden verschiedene Zusammensetzungen der polymeren Bestandteile hergestellt, die dann zu einer Folienbahn mit mindestens drei Schichten extrudiert werden. Dabei unterscheiden sich die Polymermischungen hinsichtlich der gefüllten Schicht und der ungefüllten Funktionsschicht sowie der Blockungsschicht, wobei die Polymermischung der gefüllten Schicht einen Füllstoff zur Erzeugung von Kavitäten aufweist. Vorteilhafterweise wird die Folienbahn monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, wodurch die günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Gesamtdichte unter 0,99 g/cm3, Opazität und Bedruckbarkeit, Fett- und Gasundurchlässigkeit der Verpackungsfolie erzielt werden. Die Folienbahn kann anschließend direkt mit einem Aufdruck versehen werden.
Die Eigenschaften der Blockungsschicht funktionalisieren diese Schicht auch als Barriereschicht, insbesondere als Barriere gegenüber Licht- bzw. Strahlung.
Die Verpackungsfolie wird durch die monoaxiale Verstreckung mit einer Maschinenrichtungsorientierung (MDO) hergestellt, indem die Verpackungsfolie auf eine Temperatur leicht unter ihrem Schmelzpunkt erhitzt und in einer bestimmten Ausrichtung gestreckt wird. Die Streckung kann auch direkt nach der Extrusion erfolgen, wo die Folienbahn noch eine Temperatur etwas unter ihrem Schmelzpunkt aufweist.
Idealerweise wird die Extrusion als Blasextrusion ausgeführt, wodurch die Ausbildung vorteilhafter Folienmerkmale, wie zum Beispiel die Steifigkeit begünstigt werden.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Verpackungsfolie monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt. Dadurch erhält die Verpackungsfolie eine vorteilhafte Falzbeständigkeit sowie eine günstige Opazität und gleichzeitig weist die Dichte der Verpackungsfolie einen Wert von weniger als 0,99 g/cm3.
Die Verpackungsfolie basiert vorzugsweise auch auf einer Monomaterialkonstruktion aus Polyethylen. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verpackungsfolie als recycelfähige und sortenreine bedruckte Verpackung fetthaltiger Lebensmittel verwendet werden, die trotz einem hohen Mineralgehalt eine Gesamtdichte von weniger als 0,99 g/cm3 aufweist und somit mittels Schwimm-Sink-Verfahren innerhalb eines Recyclingprozesses aufschwimmen kann. Dabei erfüllt die Verpackungsfolie die Anforderungen des Plastikpakts der Europäischen Union und ist frei von Schadstoffen gemäß der Änderungsverordnung zur CLP-Verordnung.
Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie zeichnet sich gegenüber satiniertem Papier und/oder einer Aluminiumverbundfolie als deutlich nachhaltiger und ökologischer aus. Darüber hinaus ist die Verpackungsfolie auch recycelbar. Im Vergleich zu satiniertem Papier oder einer Aluminiumverbundfolie werden bei der Produktion von Verpackungsfolien auch (Umwelt-) Kosten aufgrund von geringerem Energieeinsatz im Herstellungsprozess eingespart. Dabei weist die Verpackungsfolie im Vergleich zu satiniertem Papier oder einer Aluminiumverbundfolie einen deutlich geringeren CC>2-Footprint auf.
Bei einer Anwendung kann die Verpackungsfolie auch mit anderen Folien kaschiert werden, um beispielsweise die Fettbeständigkeit, Lichtundurchlässigkeit sowie die Biegesteifigkeit in einem Kaschierlaminat zu realiseren.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie,
Fig. 2 einen schematischen Aufbau der Verpackungsfolie in einer geblockten Ausführungsvariante.
In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau der Verpackungsfolie 1 dargestellt. Auf der Verpackungsfolie 1 ist ein Aufdruck 7 angeordnet. Der Aufdruck 7 umfasst Motive, die beispielsweise fetthaltige Lebensmittel aufweisen. Darüber hinaus sind auch kennzeichnende und informative Aufdrucke 7 denkbar. Zudem können auch die optische Wiedererkennung und die bildgebende Unterstützung eines Markenimages in den Aufdruck 7 einfließen. Die Verpackungsfolie 1 weist in der Ausführungsform von Fig. 1 einen fünfschichtigen Aufbau auf. Die Schichten 2, 4 und 6 sind dabei als mineralgefüllte PE-Schichten ausgeführt, wobei der Anteil an CaCOs ca. 50 Gew.-% beträgt.
Die ungefüllte Funktionsschicht 5 ist zwischen der gefüllten Schicht 4 und 6 angeordnet. Die ungefüllte Funktionsschicht 5 ist aus 60 Gew.-% HDPE und 40 Gew.-% COC-Polyethylen ausgebildet.
Die Dichte des HDPEs beträgt 0,953 g/cm3 und dessen Schmelzflussindex (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ISO 1133 beträgt 0,3 g/10 min. Die ungefüllte Funktionsschicht 5 realisiert die zähen, reißfesten und biegesteifen Eigenschaften der Verpackungsfolie 1. Zusätzlich verhindert die Funktionsschicht 5 den Durchtritt von Fett.
Die Verpackungsfolie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 300 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 5,0 beträgt die Dicke der Verpackungsfolie 60 pm.
Die Blockungsschicht 3 ist aus einem metallocenen LLDPE ausgebildet, dessen Dichte 0,902 g/cm3 beträgt und dessen Schmelzflussindex (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ISO 1133 1 ,0 g/10 min beträgt. Die Blockungsschicht 3 realisiert die Strahlungsbeständigkeit der Verpackungsfolie 1.
Die Ausführungsvariante des Verpackungsfolie 1 , die in Fig. 2 dargestellt ist, entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante in Fig. 1. Die Verpackungsfolie 1 ist in dieser Ausführungsvariante verblockt in einem zehnschichtigen Aufbau aus zwei Folienbahnen 8 ausgeführt, die spiegelbildlich an der Blockungsschicht 3 zusammengeführt sind. Die Blockungsschicht 3 fungiert hier zum Blocken zweier gleicher Folien. Hierzu ist die gefüllte Schicht 2 in der Reihenfolge mit der Blockungsschicht 3 vertauscht und somit zwischen der Blockungsschicht 3 sowie der gefüllten Schicht 4 angeordnet. Die Verpackungsfolie ist um den Faktor 6,0 monoaxial verstreckt und weist eine Dicke von 85 pm auf.

Claims

Patentansprüche
1 . Polyolefinische Verpackungsfolie (1 ) für fetthaltige Lebensmittel mit mindestens einer Blockungsschicht (3), einer Funktionsschicht (5) und einer gefüllten Schicht (2, 4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) gestreckt ist zur Erzeugung eines Anteils an Kavitäten zur Einstellung der Gesamtdichte der Verpackungsfolie (1) für einen Recyclingprozess auf einen Wert von weniger als 0,99 g/cm3.
2. Verpackungsfolie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdichte der Verpackungsfolie (1 ) weniger als 0,97 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3, insbesondere weniger als 0,93 g/cm3 und/oder mehr als 0,70 g/cm3, insbesondere mehr als 0,75 g/cm3, insbesondere mehr als 0,80 g/cm3 beträgt.
3. Verpackungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Kavitäten in der gefüllten Schicht (2, 4, 6) mehr als 15 %, vorzugsweise mehr als 25 %, insbesondere mehr als 30 % beträgt und/oder weniger als 60 %, vorzugsweise weniger als 50 %, insbesondere weniger als 45 % beträgt. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Totfaltung von mehr als 35 %, vorzugsweise mehr als 45 %, insbesondere mehr als 55 % gemäß ASTM D920-49 aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Fettpenetration nach DIN 53116 von weniger als 5, vorzugsweise von weniger als 3, insbesondere von weniger als 1 pro 100 mm x 100 mm aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Opazität nach DIN 53416 von mehr als 65 %, vorzugsweise mehr als 70 %, insbesondere mehr als 80 % aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Titandioxid in der Verpackungsfolie (1 ) weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% beträgt. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1) eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von kleiner als 20 g/(m2 ■ d), vorzugsweise von kleiner als 10 g/(m2 ■ d), insbesondere von kleiner als 5 g/(m2 ■ d) nach DIN 53122-1 aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1) eine Sauerstofflässigkeitsrate von weniger als 10.000 cm3/m2d bar, vorzugsweise von weniger als 5.000 cm3/m2 d bar, insbesondere von weniger als 2.000 cm3/m2 d bar nach ISO 15105 aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockungsschicht (3) und/oder die Funktionsschicht (5) ein schwarzes Pigment umfasst, wobei die Verpackungsfolie (1) eine Lichtdurchlässigkeit gemäß DIN 10050-9 von kleiner als 10 %, vorzugsweise kleiner als 7,5 %, insbesondere von kleiner als 5 % aufweist.
11. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (5) aus mindestens 60 Gew.- % HDPE ausgebildet ist, dessen Dichte mehr als 0,945 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,950 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,965 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,960 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ISO 1133 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 0,2 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt. 12. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blockungsschicht (3) ein metallocenes LLDPE aufweist, dessen Dichte mehr als 0,86 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,88 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,92 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,91 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ISO 1133 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als
0,2 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt.
Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllte Schicht (2, 4, 6) als Füllstoff ein anorganisches Carbonat umfasst, wobei der Füllstoff eine spezifische Oberfläche von weniger als 10 m2/g, vorzugsweise von weniger als 8 m2/g, insbesondere von weniger als 6 m2/g aufweist und/oder mehr als 2 m2/g, vorzugsweise von mehr als 3 m2/g, insbesondere von mehr als 4 m2/g aufweist. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoff in der gefüllten Schicht (2, 4, 6) mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere mehr als 40 Gew.-% und/oder weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-% beträgt. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 3,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,5, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt ausgebildet ist und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt ausgebildet ist. 16. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aufdruck (7) unmittelbar auf der gefüllten Schicht (2, 6) der Verpackungsfolie (1 ) angeordnet ist.
17. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Dicke von weniger als 100 pm, vorzugsweise weniger als 85 pm, insbesondere weniger als 70 pm aufweist und/oder mehr als 20 pm, vorzugsweise mehr als 35 pm, insbesondere mehr als 50 pm aufweist.
18. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Biegesteifigkeit nach ISO 2493 von mehr als 100 mN/m, vorzugsweise von mehr als 200 mN/m, insbesondere von mehr als 300 mN/m aufweist.
19. Verpackungsfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungsfolie (1 ) eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 30 MPa, vorzugsweise von mehr als 60 MPa, insbesondere von mehr als 100 MPa aufweist. Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsfolie (1 ) mit folgenden Schritten:
- Herstellung verschiedener Zusammensetzungen,
- Extrusion der Zusammensetzungen zu einer Folienbahn, - Verstrecken der Folienbahn in Maschinenrichtung zu einer
Verpackungsfolie (1),
- Bedrucken der Verpackungsfolie (1 ). Verwendung Verpackungsfolie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als recycelfähige Verpackung für fetthaltige Lebensmittel.
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