WO2014198761A1 - Siegelbare aluminiumfolie - Google Patents

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WO2014198761A1
WO2014198761A1 PCT/EP2014/062110 EP2014062110W WO2014198761A1 WO 2014198761 A1 WO2014198761 A1 WO 2014198761A1 EP 2014062110 W EP2014062110 W EP 2014062110W WO 2014198761 A1 WO2014198761 A1 WO 2014198761A1
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WO
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heat
aluminum
aluminum foil
foil according
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PCT/EP2014/062110
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English (en)
French (fr)
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Karoline SEIBEL
Eddy Daelmans
Manfred Marz
Arno Holzmüller
Matthias SCHRÄGLE
Manfred Wieser
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Huhtamaki Flexible Packaging Germany, Zweigniederlassung Der Huhtamaki Flexible Packaging Germany Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a sealable aluminum foil according to the preamble of patent claim 1.
  • Aluminum foils have been used for some time to produce container bodies and / or to close containers, often requiring the aluminum foil to be sealable so that it can be sealed to other surfaces.
  • a relatively thick aluminum foil is usually used, which has a thickness in the range of 40 pm to 70 ⁇ , which on a side surface with a sealing medium, e.g. a heat seal dispersion, polyethylene or polypropylene is provided to be thermally sealed with a counterpart can.
  • a sealing medium e.g. a heat seal dispersion, polyethylene or polypropylene is provided to be thermally sealed with a counterpart can.
  • the invention has for its object to provide a sealable aluminum foil, with which the aforementioned disadvantages can be avoided, wherein the aluminum foil according to the invention is not only less expensive to manufacture, but also also improved sealing properties, especially with regard to a reduced energy input and / or shorter ones Sealing times for generating a dense on the one hand and solid, but on the other hand also peelable seal allows.
  • the object is achieved by a sealable aluminum foil, in particular for producing container bodies and / or for closing containers, wherein the foil has an aluminum layer with a first side surface and a second side surface opposite the first side surface, wherein on the first side surface of the aluminum layer , optionally via an intermediate layer, in particular protective lacquer layer, a heat-sealing layer and on the second side surface of the aluminum layer, a heat storage and transfer layer is arranged.
  • An essential point of the invention is that in an aluminum foil according to the invention, an introduction of sealing energy in the form of heat does not take place directly into the aluminum layer, as is the case in the prior art, but in a heat storage and transfer layer, which in the Able to store the thermal energy introduced into them and successively deliver it to the aluminum layer, ie which in turn transfers the heat energy very quickly to the heat-sealing layer, which is then melted and is available for a sealed connection.
  • the heat storage and transfer layer has a thermal conductivity ⁇ which ranges from 1/200 to
  • the thickness of the aluminum layer is therefore compared to the thickness of previous aluminum foils, which had a layer thickness up to 70 pm, reduced and is in the range of 2 m to 40 ⁇ , preferably in the range of 3 ⁇ to 20 ⁇ and more preferably in the range of 4.5 ⁇ to 12 pm, in particular 6 ⁇ to 9 ⁇ .
  • the reduction of the layer thickness of the aluminum layer brings numerous advantages, which lie in the fact that the ratio of lateral heat output surface of the aluminum layer to the contact surface of the aluminum layer with the heat storage and transfer layer in favor of the contact surface is greatly increased and extremely reduces a lateral heat exit surface is, so that a lateral dissipation of heat from the aluminum layer is inventively minimized and at the extremely low layer thicknesses of the aluminum layer of ⁇ 20 pm such heat dissipation and thus a corresponding heat loss virtually no longer takes place, but the entire transferred to the aluminum layer heat directly into the heat-sealing layer is introduced and is there for the sealing process available.
  • a further advantage resulting from the reduction of the thickness of the aluminum layer according to the invention is further that a heat conduction through the aluminum layer takes place more quickly, the thinner the aluminum layer is. This also minimizes or completely eliminates heat loss through heat dissipation from the aluminum layer.
  • the thickness of the heat storage and transfer layer is in the range from 5 pm to 80 pm, preferably in the range from 10 pm to 60 pm and particularly preferably in the range from 15 pm to 30 ⁇ m, in particular Range from 22 ⁇ to 26 ⁇ .
  • the heat storage and transfer layer it is possible to calculate the amount of heat storage required for the seal gang is necessary to adjust, namely, depending on the particular desired to be sealed materials with which the aluminum foil according to the invention is to be connected.
  • the heat storage and transfer layer according to the invention also has the added benefit of a damping effect during the sealing process compared to the sealing jaws.
  • a balancing effect with respect to uneven sealing surfaces is given by the heat storage and transfer layer, wherein here also a respective preferred thickness of the heat storage and transfer layer in the aforementioned areas is selectable and adjustable.
  • the material of the heat storage and transfer layer according to the invention is selected from the following materials, namely a mineral, for example glass and / or quartz, a metal, in particular a metal alloy, a plastic, for example a resin, such as epoxy resin, polyester, in particular polyethylene terephthalate, Polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyhalogenated hydrocarbon, such as polytetrafluoroethylene and / or polyvinyl chloride, polyamide, or a polyolefin, in particular
  • a mineral for example glass and / or quartz
  • a metal in particular a metal alloy
  • a plastic for example a resin, such as epoxy resin, polyester, in particular polyethylene terephthalate, Polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyhalogenated hydrocarbon, such as polytetrafluoroethylene and / or polyvinyl chloride, polyamide, or a polyolefin, in particular
  • the heat-sealing layer is optionally connected to the first side surface of the aluminum layer via an intermediate layer, such as a protective lacquer layer.
  • an intermediate layer such as a protective lacquer layer.
  • the heat-sealing layer and / or the heat storage and transfer layer directly adjoin the respective side surfaces of the aluminum layer.
  • the respective adhesiveness of the selected heat-sealing layer and / or the respectively selected heat storage and transfer layer can be adapted to the respective side surfaces of the aluminum layer, depending on whether the material of the heat-sealing layer and / or the material of the heat storage and transfer layer already by itself or better with the aid of an intermediate layer adheres to the respective side surfaces of the aluminum layer and a good heat transfer between the respective layers is ensured.
  • a heat-conducting choireinbring Mrs good heat conducting which preferably consists of metal and / or a metal alloy, respectively, a metal and / or a metal alloy and which has a thermal conductivity ⁇ 80 W / mK, preferably of> 200 W / mK, and which is preferably thermally conductively connected directly or by means of an adhesive or via a heat-conducting medium to the heat storage and transfer layer.
  • Suitable metals here are highly thermally conductive metals, such as silver, copper, gold, aluminum, magnesium or tungsten, to name but a few examples. Also suitable are also highly thermally conductive oxides or nitrides and alloys of the aforementioned materials.
  • the aluminum layer and the heat introduction layer in this case have a thickness which lies in a comparable range, wherein the thickness of the two
  • the thickness of the heat introduction layer is also in the range of 2 pm to 40 m, preferably in the range of 3 m to 20 ⁇ and particularly preferably in the range of 4.5 ⁇ to 12 ⁇ , in particular 6 pm to 9 ⁇ .
  • the coefficients of thermal expansion of the aluminum layer and the heat introduction layer are of comparable magnitude and differ from each other by 10% to a maximum of 20% of the thermal expansion coefficient of the aluminum layer.
  • the heat-sealing layer which is used according to the invention advantageously comprises polyethylene or polypropylene or a copolymer of polyethylene and polypropylene or a methacrylate copolymer or a sealing lacquer. These materials are inexpensive, readily available and easy to process. The training of on the one hand solid and on the other hand peelable seals is well possible with these materials.
  • the heat-sealing layer can either be applied over the entire surface of the first side surface of the aluminum layer, optionally via an aforementioned intermediate layer.
  • the heat-sealing layer may be applied to these regions in a pattern, for example with a line and / or point pattern can.
  • the heat-sealing layer may have corresponding aforementioned patterns. In this way, it is possible to reduce the cost of the heat-sealing layer and to make the aluminum foil according to the invention lighter in weight.
  • the sealable aluminum foil according to the invention may also be formed as a sealable aluminum laminate, for example when the heat introduction layer constitutes an outer layer of the film according to the invention or of the laminate according to the invention.
  • the sealable aluminum foil of the present invention can be used in its
  • the heat introduction layer if it consists of a metal, and / or the aluminum layer embossed and / or matted and / or shiny, in particular high gloss, is / are formed.
  • the external appearance of the sealable aluminum foil according to the invention can be adapted to individual wishes and / or possible needs.
  • the sealable aluminum foil according to the invention can be punched, so that respective blanks for producing container bodies or closure elements for containers can be manufactured in a simple manner from the sealable aluminum foil according to the invention.
  • the sealable aluminum foil according to the invention that, contrary to the opinion that a material with poorer thermal conductivities, as with respect to the heat storage and transfer layer used according to the invention with respect to the aluminum layer, to achieve the same seal quality, a higher temperature or longer time or a combination of both compared to a pure aluminum foil, this is not true, but due to the combination of an aluminum layer with a heat storage and transfer layer even a reduction in temperature and / or sealing time or both is possible, in particular the sealing time can be reduced to the aluminum foil according to the invention in terms of the duration of the actually necessary exposure time of the sealing jaws, since the taking place through the sealing jaws Energy input is stored in the composite as residual heat in the heat storage and - transfer layer and this heat is the melting of the heat-sealing layer then a longer time available, namely after removing the energy-giving sealing jaw, as a heat sink as in previously used thick aluminum foils according to the invention can be avoided.
  • Fig. 1 is a comparative illustration of the seal or peel strength in
  • Fig. 2 corresponding values to the diagram shown in Fig. 1.
  • FIG. 1 shows a comparison of sealing or peel strengths as a function of the sealing temperature for an aluminum foil according to the invention compared with a conventional aluminum strip.
  • Both the aluminum foil according to the invention and the conventional aluminum strip each have a total thickness of 40 .mu.m, which in terms of the aluminum foil according to the invention consists of a thickness of 9 m for the heat introduction layer, a thickness of 22 .mu.m for the heat storage and transfer layer and a thickness of 9 pm for the aluminum layer.
  • the conventional aluminum strip has a thickness of 40 ⁇ m, which results solely from the thickness of the aluminum layer there.
  • the thickness of the heat-sealing layer is identical for the aluminum foil and the conventional aluminum strip according to the invention.
  • the seal itself can be found both for the aluminum foil according to the invention and the conventional aluminum foil. Miniumband at 5 bar for a period of 0.5 seconds instead.
  • a seal, both the aluminum foil according to the invention and the conventional aluminum strip, was carried out in each case against amorphous polyethylene terephthalate (A-PET) and against polystyrene (PS).
  • A-PET amorphous polyethylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • the respective sealing or peel strengths are shown in FIG. 1 as a diagram.
  • an aluminum foil according to the invention exhibits a seal strength of 6.9 N / 15 mm when sealed against amorphous polyethylene terephthalate.
  • the sealing of an aluminum foil according to the invention against polystyrene led at a sealing temperature of 90 ° C. to a seal strength of 9 N / 15 mm.
  • FIG. 1 further shows that a good seal strength starting at 9 N / 15 mm and optimally above 12.5 N / 15 mm when using an aluminum foil according to the invention already at a sealing temperature of 90 can be reached to 100 ° C, while to achieve a similar seal strength when using a conventional aluminum strip against amorphous polyethylene at least 120 ° C are necessary.
  • optimum seal strength at a temperature of 120 ° C. is already exceeded.
  • the seal strength is already at 19.8 N / 15 mm.
  • such a high seal strength is no longer peelable without destroying a container.
  • Such a good peelability is in the range of 12.5 N / 15 mm to a maximum of 15.2 N / 15 mm. These values can only be achieved at high temperatures, namely 140 ° C., when using a conventional aluminum strip against amorphous polyethylene terephthalate. With a seal of a conventional aluminum strip against polystyrene, the corresponding seal strengths are already so great from a temperature of 120 ° C that the corresponding seals no longer are practicably peelable. Only at a sealing temperature of 110 ° C, the sealing strength of a conventional aluminum strip against polystyrene in an acceptable range. However, in this temperature range, the graph indicating the seal strength of a conventional aluminum tape to polystyrene is very steep, so that to achieve a meaningful seal strength for a conventional aluminum tape, very exact conditions must be maintained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine siegelbare Aluminiumfolie, insbesondere zum Herstellen von Behälterkörpern und/oder Verschließen von Behältern, wobei die Folie eine Aluminiumschicht mit einer ersten Seitenfläche und einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche aufweist, wobei an der ersten Seitenfläche der Aluminiumschicht, gegebenenfalls über eine Zwischenschicht, insbesondere Schutzlackschicht, eine Heißsiegelschicht und an der zweiten Seitenfläche der Aluminiumschicht eine Wärmespeicher- und -transferschicht angeordnet ist.

Description

„Siegelbare Aluminiumfolie"
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine siegelbare Aluminiumfolie nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aluminiumfolien werden seit geraumer Zeit zum Herstellen von Behälterkörpern und/oder zum Verschließen von Behältern verwendet, wobei hierbei häufig die Notwendigkeit besteht, die Aluminiumfolie siegelfähig zu gestalten, damit diese durch Siegeln mit anderen Oberflächen verbunden werden kann. Zu diesem Zweck wird üblicherweise eine relativ dicke Aluminiumfolie verwendet, die eine Dicke im Bereich von 40 pm bis 70 μπι hat, die auf einer Seitenfläche mit einem Siegelmedium, z.B. einer Heißsiegeldispersion, Polyethylen oder Polypropylen versehen ist, um mit einem Gegenstück thermisch versiegelt werden zu können.
Die Verwendung derartiger Aluminiumfolien ist jedoch aus mehreren Gründen nachteilig. Zum einen sind diese bisher verwendeten Aluminiumfolien aufgrund ihrer notwendigen Dicke, um eine ausreichende Durchstoßfestigkeit zu erreichen, teuer, da zur Herstellung derartiger Aluminiumfolien ein hoher Aluminiumbedarf besteht. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der Energiebedarf zum Siegeln derartiger dicker Aluminiumfolien, die mit einem Siegelmedium beschichtet sind, sehr hoch ist, da Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 236 W/mK hat, was wiederum zur Folge hat, dass im Zuge einer Energieeintragung in Form von Wärme auf die Aluminiumfolie, die notwendig ist, um das zu siegelnde Medium, das auf der, bezüglich der Siegelbacke, anderen Seite der Aluminiumfolie befindlich ist, aufzuschmelzen, um die Aluminiumfolie thermisch mit einem Gegenstück durch Versiegeln zu verbinden, eine hohe Wärmeableitung durch die sehr gut wärmeleitende Aluminiumfolie zu den Seiten hin erfolgt, so dass nur ein Bruchteil der auf die Aluminiumfolie applizierten Wärmeenergie tatsächlich zum Aufschmelzen des Siegelmediums zur Verfügung steht. Somit ist bei Verwendung derartiger bislang verwendeter Aluminiumfolien entweder die Verwendung einer höheren Siegeltemperatur an der Siegelbacke oder eine Verlängerung der Wärmeeinbringzeit mit der Siegelbacke oder beides notwendig, um eine gute Siegel-Festigkeit zu erreichen. Ein weiterer Nachteil, der sich hieraus ergibt, besteht ferner darin, dass, sollte die Aluminiumfolie als Verschlusselement verwendet werden, das unter Umständen zum Öffnen einer Verpackung peelbar sein soll, die Siegelfestigkeit nur innerhalb sehr geringer Grenzen so eingestellt werden kann, dass ein Behälter mit der Aluminiumfolie einerseits sicher verschlossen und andererseits aufpeelbar ist. Das Problem der Verwendung bisher üblicher dicker Aluminiumfolien besteht somit darin, dass eine Siegelung bei einer niedrigen Temperatur im Bereich von bis zu ca. 100 °C nicht ausreicht, um eine zum Verschließen eines Behälters ausreichende Siegelfestigkeit zu gewährleisten, wobei eine Temperaturerhöhung jedoch sehr schnell zu einer sehr starken Siegelung führt, die ohne eine Zerstörung des Behälters praktisch nicht mehr peelbar ist. Somit ist eine praktisch brauchbare Siegelung nur unter Einhaltung sehr spezieller Parameter möglich, die eine relativ hohe Siegeltemperatur und Siegelzeit und damit einen sehr hohen Energieeintrag erfordern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine siegelbare Aluminiumfolie bereit zu stellen, mit welcher die vorgenannten Nachteile vermieden werden können, wobei die erfindungsgemäße Aluminiumfolie nicht nur kostengünstiger in der Herstellung ist, sondern darüber hinaus auch verbesserte Siegeleigenschaften, insbesondere im Hinblick auf einen reduzierten Energieeintrag und/oder kürzere Siegelzeiten zur Erzeugung einer einerseits dichten sowie festen, jedoch andererseits auch peelbaren Siegelung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine siegelbare Aluminiumfolie gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine siegelbare Aluminiumfolie, insbesondere zum Herstellen von Behälterkörpern und/oder zum Verschließen von Behältern, gelöst, wobei die Folie eine Aluminiumschicht mit einer ersten Seitenfläche und einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche aufweist, wobei an der ersten Seitenfläche der Aluminiumschicht, gegebenenfalls über eine Zwischenschicht, insbesondere Schutzlackschicht, eine Heißsiegelschicht und an der zweiten Seitenfläche der Aluminiumschicht eine Wärmespeicher- und -transferschicht angeordnet ist.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einer erfindungsgemäßen Aluminiumfolie ein Einbringen von Siegelenergie in Form von Wärme nicht unmittelbar in die Aluminiumschicht erfolgt, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, sondern in eine Wärmespeicher- und -transferschicht, die in der Lage ist, die in sie eingebrachte thermische Energie zu speichern und sukzessive an die Aluminiumschicht abzugeben, d.h. zu transferieren, welche die Wärmeenergie wiederum sehr schnell an die Heißsiegelschicht weiterleitet, die sodann aufgeschmolzen wird und für eine Siegelverbindung zur Verfügung steht. Ein wichtiger Punkt der Erfindung besteht hierbei darin, dass die Wärmespeicher- und -trans- ferschicht eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die im Bereich von 1/200 bis
1/1600 der Wärmeleitfähigkeit λ von Aluminium und vorzugsweise im Bereich von 0, 15 W/mK bis 1 W/mK, besonders bevorzugt im Bereich von 0,22 W/mK bis 0,58 W/mK, und insbesondere im Bereich von 0,33 W/mK bis 0,45 W/mK liegt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß gewährleistet, dass die von der Siegelbacke auf die erfindungsgemäße Aluminiumfolie aufgebrachte Wärmeenergie nicht, wie bei herkömmlichen dicken Aluminiumfolien unmittelbar zur Seite hin abgeleitet wird, sondern in der Wärmespeicher- und -transferschicht verbleibt und über deren große Kontaktfläche an die Aluminiumschicht abgegeben wird, die sich angrenzend an die Wärmespeicher- und -transferschicht befindet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Dicke der Alu- miniumschicht deshalb gegenüber der Dicke bisheriger Aluminiumfolien, die eine Schichtdicke bis zu 70 pm aufwiesen, reduziert und liegt im Bereich von 2 m bis 40 πΊ, bevorzugt im Bereich von 3 μιη bis 20 μιη und besonders bevorzugt im Bereich von 4,5 μιη bis 12 pm, insbesondere 6 μιτι bis 9 μιτι. Die Reduzierung der Schichtdicke der Aluminiumschicht bringt zahlreiche Vorteile mit sich, die zum einen darin liegen, dass das Verhältnis von seitlicher Wärmeaustrittsfläche der Aluminiumschicht zur Kontaktfläche der Aluminiumschicht mit der Wärmespeicher- und -transferschicht zu Gunsten der Kontaktfläche stark vergrößert ist und eine seitliche Wärmeaustrittsfläche extrem reduziert ist, so dass eine seitliche Ableitung von Wärme aus der Aluminiumschicht erfindungsgemäß minimiert ist und bei den äußerst geringen Schichtdicken der Aluminiumschicht von < 20 pm eine solche Wärmeableitung und damit ein entsprechender Wärmeverlust praktisch nicht mehr stattfindet, sondern die gesamte auf die Aluminiumschicht übertragene Wärme unmittelbar in die Heißsiegelschicht eingeleitet wird und dort für den Siegelvorgang zur Verfügung steht.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Reduzierung der Dicke der Aluminiumschicht erfindungsgemäß ergibt, besteht ferner darin, dass eine Wärmeleitung durch die Aluminiumschicht umso schneller erfolgt, je dünner die Aluminiumschicht ist. Auch hierdurch wird ein Wärmeverlust durch eine Wärmeableitung aus der Aluminiumschicht minimiert bzw. ganz vermieden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Dicke der Wärmespeicher- und -transferschicht im Bereich von 5 pm bis 80 pm, bevor- zugt im Bereich von 10 pm bis 60 pm und besonders bevorzugt im Bereich von 15 pm bis 30 μηι, insbesondere im Bereich von 22 μιτι bis 26 μιτι.
Anhand der Einhaltung dieser Schichtdicken für die Wärmespeicher- und
-transferschicht, ist es möglich, die Wärmespeichermenge, die für den Siegelvor- gang notwendig ist, einzustellen, nämlich in Abhängigkeit der jeweils gewünschten zu siegelnden Materialien, mit welchen die erfindungsgemäße Aluminiumfolie verbunden werden soll. Darüber hinaus ist es mittels der Wärmespeicher- und - transferschicht möglich, einen gewissen Dickenausgleich zu schaffen, so dass die erfindungsgemäß sehr dünne Aluminiumschicht gut handhabbar ist. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Wärmespeicher- und -transferschicht auch den Zusatznutzen einer Dämpfungswirkung während des Siegelvorgangs gegenüber den Siegelbacken. Auch eine Ausgleichswirkung in Bezug auf unebene Siegelflächen ist durch die Wärmespeicher- und -transferschicht gegeben, wobei auch hier eine jeweils bevorzugte Dicke der Wärmespeicher- und -transferschicht in den vorgenannten Bereichen wählbar und einstellbar ist.
Das Material der Wärmespeicher- und -transferschicht ist erfindungsgemäß ausgewählt aus den folgenden Materialien, nämlich einem Mineral, beispielsweise Glas und/oder Quarz, einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, einem Kunststoff, beispielsweise einem Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyurethan, Polyimid, Polyetherimid, polyhalogeniertem Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen und/oder Polyvinylchlorid, Polyamid, oder einem Polyolefin, insbesondere
Polyethylen oder Polypropylen, Polymethylmethacrylat oder natürlichem oder künstlichem Gummi oder einem Schaum aus den vorgenannten Materialien, wie beispielsweise einem Kunststoffschaum. Die tatsächliche Wahl des Materials der Wärmespeicher- und -transferschicht hängt hierbei von dem jeweiligen Verwendungszweck der erfindungsgemäßen siegelbaren Aluminiumfolie ab, so dass etwaigen Reinheits-, Material- oder sonstigen Anforderungen Rechnung getragen werden kann. Ein wesentlicher Punkt bei der Materialauswahl spielt hierbei auch die vorgenannte erforderliche Wärmeleitfähigkeit λ, aus der sich wiederum der Grad der Wärmespeicherfähigkeit sowie des Wärmerückhalts und der Wärmeabgabe an die Aluminiumschicht ergibt.
Wie vorerwähnt, ist die Heißsiegelschicht ggf. über eine Zwischenschicht, wie beispielsweise eine Schutzlackschicht mit der ersten Seitenfläche der Aluminiumschicht verbunden. Selbiges gilt nach Bedarf auch für die Wärmespeicher- und -transferschicht, die ebenfalls über ein sehr gut wärmeleitendes Medium mit der zweiten Seitenfläche der Aluminiumschicht verbunden sein kann .
Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, dass die Heißsiegelschicht und/oder die Wärmespeicher- und -transferschicht unmittelbar an die jeweiligen Seitenflächen der Aluminiumschicht angrenzen. Auf diese Weise kann die jeweilige Haftfähigkeit der gewählten Heißsiegelschicht und/oder der jeweils gewählten Wärmespeicherund -transferschicht an den jeweiligen Seitenflächen der Aluminiumschicht ange- passt werden, je nachdem, ob das Material der Heißsiegelschicht und/oder das Material der Wärmespeicher- und -transferschicht bereits von selbst oder besser unter Zuhilfenahme einer Zwischenschicht an den jeweiligen Seitenflächen der Aluminiumschicht haftet und ein guter Wärmetransfer zwischen den jeweiligen Schichten gewährleistet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, zum Einbringen von Wärme in die Wärmespeicher- und -transferschicht eine gut wärmeleitende Wärmeeinbringschicht zur Verfügung zu stellen, die vorzugsweise aus Metall und/oder einer Metalllegierung besteht, respektive ein Metall und/oder eine Metalllegierung aufweist und die eine Wärmeleitfähigkeit λ 80 W/mK, vorzugsweise von > 200 W/mK hat und die vorzugsweise unmittelbar oder mittels eines Klebstoffs oder über ein Wärmeleitmedium mit der Wärmespeicher- und -transferschicht wärmeleitend verbunden ist. Als Metalle kommen hierbei gut wärmeleitende Metalle, wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Magnesium oder Wolfram in Frage, um einige Beispiele zu nennen. Ebenfalls in Frage kommen auch gut wärmeleitende Oxide oder Nitride sowie Legierungen der vorgenannten Materialien.
Die Aluminiumschicht und die Wärmeeinbringschicht weisen hierbei eine Dicke auf, die in einem vergleichbaren Bereich liegt, wobei die Dicke der beiden
Schichten bezüglich zueinander zwischen 65 % bis 100 %, bevorzugt im Bereich von 75 % bis 100 % und besonders bevorzugt im Bereich von 85 % bis 100 % liegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Vorteile der sehr dünnen Aluminiumschicht auch auf die, ebenfalls sehr dünne, Wärmeeinbringschicht anzuwenden, d.h. eine seitliche Wärmeableitung zu minimieren und gleichzeitig eine schnelle Wärmeleitung von der Siegelbacke durch die Wärmeeinbringschicht in die Wärmespeicher- und -transferschicht zu gewährleisten. Darüber hinaus können auch die Kosten durch die Vorsehung einer sehr dünnen Wärmeeinbringschicht, wie auch Aluminiumschicht, reduziert werden.
Explizit liegt somit die Dicke der Wärmeeinbringschicht ebenfalls im Bereich von 2 pm bis 40 m, bevorzugt im Bereich von 3 m bis 20 μπι und besonders bevorzugt im Bereich von 4,5 μσι bis 12 μηι, insbesondere 6 pm bis 9 μπι . Des Weiteren hat es sich erfindungsgemäß als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn die Folie bezüglich der Wärmespeicher- und -transferschicht im Hinblick auf die Aluminiumschicht und die Wärmeeinbringschicht symmetrisch aufgebaut ist, d.h. beide seitlichen Schichten im Wesentlichen dieselbe Dicke aufweisen, wobei es ebenfalls von Vorteil ist, wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Alumini- umschicht und der Wärmeeinbringschicht in einer vergleichbaren Größenordnung liegen und voneinander um 10 % bis maximal 20 % des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Aluminiumschicht abweichen.
Die Heißsiegelschicht, die erfindungsgemäß Verwendung findet, weist vorteilhaf- terweise Polyethylen oder Polypropylen oder ein Copolymer aus Polyethylen und Polypropylen oder ein Methacrylat-Copolymer oder einen Siegellack auf. Diese Materialien sind zum einen kostengünstig, gut verfügbar und ferner einfach zu verarbeiten. Die Ausbildung von einerseits festen und andererseits peelbaren Siegelungen ist mit diesen Materialien gut möglich.
Des Weiteren kann die Heißsiegelschicht erfindungsgemäß entweder vollflächig auf der ersten Seitenfläche der Aluminiumschicht, ggf. über eine vorerwähnte Zwischenschicht, aufgebracht sein. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Heißsiegelschicht nur in den Bereichen der ersten Seitenfläche der Aluminium- schicht vorzusehen, die tatsächlich zu siegeln sind, wobei die Heißsiegelschicht ggf. musterförmig, beispielsweise mit einem linien- und/oder punktförmigen Muster auf diese Bereiche aufgebracht sein kann. Auch bei einer vollflächigen Aufbringung kann die Heißsiegelschicht entsprechende vorgenannte Muster aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, die Kosten für die Heißsiegelschicht zu reduzieren und die erfindungsgemäße Aluminiumfolie hinsichtlich ihres Gewichts leichter auszubilden.
Im Übrigen kann die erfindungsgemäße siegelbare Aluminiumfolie auch als siegelbares Aluminiumlaminat ausgebildet sein, beispielsweise dann, wenn die Wärmeeinbringschicht eine Außenschicht der erfindungsgemäßen Folie, respektive des erfindungsgemäßen Laminats darstellt.
Im Übrigen kann die erfindungsgemäße siegelbare Aluminiumfolie in ihrer
Gesamtheit geprägt sein. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Wärmeeinbringschicht, sofern diese aus einem Metall besteht, und/oder die Aluminiumschicht geprägt und/oder mattiert und/oder glänzend, insbesondere hochglänzend, ausgebildet ist/sind. Auf diese Weise kann das äußere Erscheinungsbild der erfindungsgemäßen siegelbaren Aluminiumfolie an individuelle Wünsche und/oder etwaige Notwendigkeiten angepasst werden. Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäße siegelbare Aluminiumfolie stanzbar ist, so dass jeweilige Zuschnitte zum Herstellen von Behälterkörpern oder Verschlusselementen für Behälter auf einfache Weise aus der erfindungsgemäßen siegelbaren Aluminiumfolie fertigbar sind.
Zusammenfassend kann somit im Hinblick auf die erfindungsgemäße siegelbare Aluminiumfolie festgehalten werden, dass entgegen der Meinung, dass ein Material mit schlechteren Wärmeleitfähigkeiten, wie dies im Hinblick auf die erfindungsgemäß verwendete Wärmespeicher- und -transferschicht bezüglich der Aluminiumschicht vorliegt, zur Erreichung derselben Siegelgüte eine höhere Temperatur oder längere Zeit oder eine Kombination aus beidem gegenüber einer reinen Aluminiumfolie benötigt, dies nicht zutreffend ist, sondern aufgrund der Kombination einer Aluminiumschicht mit einer Wärmespeicher- und -transferschicht sogar eine Reduzierung der Temperatur und/oder Siegelzeit oder beidem möglich ist, wobei insbesondere die Siegelzeit hinsichtlich der Dauer der tatsächlich notwendigen Einwirkungszeit der Siegelbacken auf die erfindungsgemäße Aluminiumfolie reduziert werden kann, da der durch die Siegelbacken erfolgende Energieeintrag in den Verbund als Restwärme in der Wärmespeicher- und - transferschicht gespeichert wird und diese Wärme dem Aufschmelzen der Heißsiegelschicht dann eine längere Zeit zur Verfügung steht, nämlich auch nach dem Entfernen der Energie gebenden Siegelbacke, da ein Wärmeabfluss wie bei bislang verwendeten dicken Aluminiumfolien erfindungsgemäß vermieden werden kann.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der Zeichnung näher erläutert.
Hierbei zeigen
Fig. 1 eine vergleichende Darstellung der Siegel- bzw. Peelfestigkeit in
Abhängigkeit der Siegeltemperatur für eine erfindungsgemäße Aluminiumfolie im Vergleich zu einem herkömmlichen Aluminiumband; und
Fig. 2 entsprechende Werte zu dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm.
In Fig. 1 ist ein Vergleich von Siegel- bzw. Peelfestigkeiten in Abhängigkeit von der Siegeltemperatur für eine erfindungsgemäße Aluminiumfolie gegenüber einem herkömmlichen Aluminiumband dargestellt. Sowohl die erfindungsgemäße Aluminiumfolie als auch das herkömmliche Aluminiumband haben jeweils eine Gesamtdicke von 40 pm, die sich hinsichtlich der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie aus einer Dicke von 9 m für die Wärmeeinbringschicht, einer Dicke von 22 pm für die Wärmespeicher- und -transferschicht und einer Dicke von 9 pm für die Aluminiumschicht zusammensetzt. Das herkömmliche Aluminiumband hat eine Dicke von 40 pm, die sich alleinig aus der Dicke der dortigen Aluminiumschicht ergeben. Die Dicke der Heißsiegelschicht ist für die erfindungsgemäße Aluminiumfolie und das herkömmliche Aluminiumband identisch. Die Siegelung selbst findet sowohl für die erfindungsgemäße Aluminiumfolie als auch das herkömmliche Alu- miniumband bei 5 bar für eine Zeitdauer von 0,5 Sekunden statt. Eine Siegelung, sowohl der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie als auch des herkömmlichen Aluminiumbandes, erfolgte jeweils gegen amorphes Polyethylenterephthalat (A-PET) sowie gegen Polystyrol (PS). Die jeweiligen Siegel- bzw. Peelfestigkeiten sind in Fig. 1 als Diagramm dargestellt.
Wie deutlich zu erkennen ist, wurde eine Siegelung bei einer Temperatur von 90 °C vorgenommen. Hierbei zeigte sich, dass bei einer Siegelungstemperatur von 90 °C bei einem herkömmlichen Aluminiumband gegen amorphes
Polyethylenterephthalat bzw. gegen Polystyrol keine Siegelfestigkeit erzeugt werden konnte. Dem gegenüber zeigt eine erfindungsgemäße Aluminiumfolie bei einer Siegelung gegen amorphes Polyethylenterephthalat eine Siegelfestigkeit von 6,9 N/15 mm. Die Siegelung einer erfindungsgemäßen Aluminiumfolie gegen Polystyrol führte bei einer Siegeltemperatur von 90 °C zu einer Siegelfestigkeit von 9 N/15 mm. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie bereits bei einer Temperatur von 90 °C eine gute Siegelwirkung erzielt werden, während dies mit einem herkömmlichen Aluminiumband nicht möglich ist. Der Verlauf der in Fig. 1 dargestellten Kurven zeigt ferner, dass eine gute Siegelfestigkeit, die bei 9 N/15 mm beginnt und optimal oberhalb von 12,5 N/15 mm liegt, bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumfolie bereits bei einer Siegeltemperatur von 90 bis 100 °C erreicht werden kann, während zur Erreichung einer ähnlichen Siegelstärke bei der Verwendung eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen amorphes Polyethylen mindestens 120 °C notwendig sind. Bei einer Siegelung eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen Polystyrol wird eine optimale Siegelfestigkeit bei einer Temperatur von 120 °C jedoch bereits überschritten. Hier liegt die Siegelfestigkeit bereits bei 19,8 N/15 mm. Eine derart hohe Siegelfestigkeit ist jedoch nicht mehr ohne Zerstörung eines Behälters peelbar. Eine solche gute Peelbarkeit, wie diese gewünscht ist, liegt im Bereich von 12,5 N/15 mm bis maximal 15,2 N/15 mm. Diese Werte können bei der Verwen- dung eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen amorphes Polyethylenterephthalat erst bei hohen Temperaturen, nämlich 140 °C aufwärts erreicht werden. Bei einer Siegelung eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen Polystyrol sind die entsprechenden Siegelfestigkeiten ab einer Temperatur von 120 °C bereits so groß, dass die entsprechenden Siegelungen nicht mehr praktikabel peelbar sind . Lediglich bei einer Siegeltemperatur von 110 °C ist die Siegelstärke eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen Polystyrol in einem akzeptablen Bereich . In diesem Temperaturbereich verläuft der Graph, der die Siegelfestigkeit eines herkömmlichen Aluminiumbandes gegen Polystyrol angibt, jedoch sehr steil, so dass zur Erreichung einer sinnvollen Siegelfestigkeit für ein herkömmliches Aluminiumband hier sehr exakte Bedingungen eingehalten werden müssen .
Somit geht aus der in Fig. 1 dargestellten Gegenüberstellung in eindeutiger Weise hervor, dass durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumfolie optimierte Siegelungen mit guten Siegel- bzw. Peelfestigkeiten erreichbar sind, die den Siegel- bzw. Peelfestigkeiten, die mit einem herkömmlichen Aluminiumband erreichbar sind, deutlich überlegen sind. In Fig . 2 sind die entsprechenden Werte zu dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm wiedergegeben.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeich- nungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden .
Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Siegelbare Aluminiumfolie, insbesondere zum Herstellen von Behälterkörpern und/oder Verschließen von Behältern, wobei die Folie eine Aluminiumschicht mit einer ersten Seitenfläche und einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der ersten Seitenfläche der Aluminiumschicht, gegebenenfalls über eine Zwischenschicht, insbesondere Schutzlackschicht, eine Heißsiegelschicht und an der zweiten Seitenfläche der Aluminiumschicht eine Wärmespeicher- und -transferschicht angeordnet ist.
Aluminiumfolie nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heißsiegelschicht und/oder die Wärmespeicher- und -transferschicht unmittelbar an die jeweiligen Seitenflächen der Aluminiumschicht angrenzen.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmespeicher- und -transferschicht eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die im Bereich von 1/200 bis 1/1600 der Wärmeleitfähigkeit λ von Aluminium und vorzugsweise im Bereich von 0,15 W/mK bis 1 W/mK, besonders bevorzugt im Bereich von 0,22 W/mK bis 0,58 W/mK, und insbesondere im Bereich von 0,33 W/mK bis 0,45 W/mK liegt.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Wärmespeicher- und -transferschicht ausgewählt ist aus einem Mineral, beispielsweise Glas und/oder Quarz, einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, einem Kunststoff, beispielsweise einem Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Po- lyurethan, Polyimid, Polyetherimid, polyhalogeniertem Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen und/oder Polyvinylchlorid, Polyamid, oder einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, Polymethylme- thacrylat oder natürlichem oder künstlichem Gummi oder einem Kunststoffschaum.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Einbringen von Wärme in die Wärmespeicher- und -transferschicht eine gut wärmeleitende Wärmeeinbringschicht, vorzugsweise aus Metall und/oder einer Metalllegierung, vorgesehen ist, die eine Wärmeleitfähigkeit λ > 80 W/mK, vorzugsweise > 200 W/mK hat und die vorzugsweise unmittelbar oder mittels eines Klebstoffs oder über ein Wärmeleitmedium mit der Wärmespeicher- und -transferschicht wärmeleitend verbunden ist.
Aluminiumfolie nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumschicht und die Wärmeeinbringschicht eine Dicke aufweisen, die bezüglich zueinander im Bereich von 65 % bis 100 %, bevorzugt im Bereich von 75 % bis 100 % und besonders bevorzugt im Bereich von 85 % bis 100 % liegen.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Folie bezüglich der der Wärmespeicher- und -transferschicht im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumschicht und/oder die Wärmeeinbringschicht jeweils eine
Schichtdicke im Bereich von 2 ym bis 40 pm, bevorzugt im Bereich von 3 pm bis 20 μιτι und besonders bevorzugt im Bereich von 4,5 pm bis 12 μηι, insbesondere 6 μιη bis 9 μιτι, aufweisen.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmespeicher- und -transferschicht eine Schichtdicke im Bereich von 5 μηι bis 80 pm, bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 60 pm und besonders bevorzugt im Bereich von 15 pm bis 30 μηι, insbesondere 22 pm bis 26 pm, aufweisen.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Heißsiegelschicht Polyethylen oder Polypropylen oder ein Copolymer aus Polyethylen und Polypropylen oder ein Methacrylat-Copolymer oder einen Heißsiegellack aufweist.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heißsiegelschicht nur in den Bereichen der ersten Seitenfläche der Alumi niumschicht aufgebracht ist, die tatsächlich zu siegeln sind und gegebenenfalls ein linien- und/oder punktförmiges Muster aufweist.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heißsiegelschicht vollflächig aufgebracht ist.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmeeinbringschicht eine Außenschicht der Folie ist.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinbringschicht und/oder die Aluminiumschicht geprägt und/od mattiert und/oder glänzend, insbesondere hochglänzend, ausgebildet, ist/sind.
Aluminiumfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Folie stanzbar ist.
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