WO2023161142A1 - Maschinenlaufrichtungorientierte folienverpackung mit hohlräumen - Google Patents

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WO2023161142A1
WO2023161142A1 PCT/EP2023/054012 EP2023054012W WO2023161142A1 WO 2023161142 A1 WO2023161142 A1 WO 2023161142A1 EP 2023054012 W EP2023054012 W EP 2023054012W WO 2023161142 A1 WO2023161142 A1 WO 2023161142A1
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packaging
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Leonhard Maier
Adrien DEMBOWSKI
Claudia SPICKER
Luc HERMANS
Juan Pablo QUIROZ
Frederic Wypelier
Konrad NONIEWICZ
Thomas Stroh
Claudia BENDER
Christoph Schweitzer
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Rkw Se
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    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/70—Food packaging

Definitions

  • the invention relates to recyclable, cold-sealing packaging with at least one first film and a cold-sealing compound and a print, the film being made from a largely unmixed polyolefin, stretched monoaxially in the machine direction and having at least two layers
  • Packaging is important for product protection and/or food shelf life.
  • the range of different packaging is large and ranges from paper packaging, glass and metal packaging and composite packaging to plastic packaging.
  • packaging based on polyethylene (PE) and polypropylene (PP) has proven to be ecologically advantageous because it can be recycled particularly well.
  • Packaging is usually understood to mean a multi-layer and one-piece arrangement of partly different films that can be produced by means of extrusion.
  • laminate refers to the joining of a film and another film to form a packaging unit.
  • a print or printed image can be arranged between the foils.
  • plastic packaging is currently produced and disposed of may also be harmful to the environment.
  • the consequences range from high CO2 emissions to ocean pollution.
  • the European Union within the framework of its Green Deals reduce the landfilling of plastic waste.
  • 55% of plastic packaging waste should be recycled.
  • mechanical recycling refers to the processing of plastic waste into secondary raw materials or products in which the chemical compounds of the plastic are not broken down.
  • the waste is mechanically crushed and melted by an extruder.
  • Plastic granulate is then produced again in the same process. This form of recycling is particularly useful for relatively clean plastic type waste streams.
  • cold sealing refers to the sealing of a plastic package at ambient temperature, typically 15-26°C, as opposed to a high temperature sealing polymer which seals when exposed to heat and pressure. Because of their ability to form seals without heat, cold seals are ideal for packaging heat-sensitive products such as ice cream, baked goods and confectionery. In addition, cold seal pressure sensitive adhesives allow for faster packaging speeds than the heat seal method.
  • Cold sealable compositions are adhesives that are not tacky to the touch after application and drying on a substrate, but which adhere when pressed together with pressure at room temperature. Because of their non-tacky properties, substrates coated therewith can be rolled up and stored until use, without adhesion to the opposite side of the carrier substrate, which is preferably provided with a release coating.
  • polymer dispersions based on natural rubber latex are used for cold seal adhesives.
  • WO 2014/154507 A1 describes the use of a polymer dispersion for cold sealing, the polymer dispersion containing a water-dispersed polymer with a glass transition temperature in the range from ⁇ 20 to +10° C., which can be prepared by emulsion polymerization of free-radically polymerizable monomers in the presence at least one polymeric protective colloid and wherein the polymer is formed from 0.05 to less than 1% by weight of a monomer M selected from the group consisting of (meth)acrylate monomers having a substituent of the formula where X is CH2, O, NH or NR is and R is a Ci to C4 alkyl group.
  • a monomer M selected from the group consisting of (meth)acrylate monomers having a substituent of the formula where X is CH2, O, NH or NR is and R is a Ci to C4 alkyl group.
  • 7,569,279 B2 discloses a packaging film with a cold seal release film comprising a cold seal release layer for releasably engaging a cold seal adhesive, the packaging film having a cold seal receptor layer opposite the cold seal release layer, the cold seal receptor layer retaining the cold seal adhesive thereon, the retained on the receptor layer Cold seal adhesive can detachably attack the cold seal release liner.
  • the cold seal release liner contains a silicone oil lubricant and is oxidatively treated.
  • DE 602 08 583 T3 describes a polyolefin multilayer film with a polyolefin core layer and a first polyolefin top layer adjoining the core layer, which provides a surface that accepts a cold seal for a cold seal adhesive, the first polyolefin top layer containing no thermoplastic or natural rubber.
  • the first polyolefin top layer comprises a blend of an ethylene-propylene random copolymer in an amount of 50-90% by weight of the top layer and a metallocene catalyzed plastomer in an amount of 10-50% by weight of the top layer.
  • WO 2020/098947 A1 discloses a recyclable, easily tearable packaging laminate with a good barrier effect and low density, with a first laminate layer and a second laminate layer.
  • the first laminate layer is a co-extruded and stretched composite of a cavated substrate layer with 5-30% by weight of cavitation agent and with a PE content of at least 60% by weight, a connecting layer and a barrier layer made of a barrier polymer.
  • the object of the present invention is to provide packaging that meets the requirements of the Plastics Pact 2025 and is fully recyclable.
  • the packaging should also be suitable for packaging foodstuffs.
  • the packaging should be designed to be very stiff and opaque.
  • the packaging should not shrink.
  • the packaging should be harmless to health and ecologically sustainable. In addition, no odors should emanate from the packaging. Furthermore, the packaging should have a pleasant feel.
  • this object is achieved by a recyclable, cold-sealing packaging, a method and two uses according to the independent main claims.
  • Preferred variants can be found in the dependent claims, the description, the exemplary embodiment and the drawings.
  • At least one layer has an inorganic filler to produce cavities in the layer.
  • a cavity in abstract terms, is an empty or gas-filled space inside something solid.
  • the room is thus surrounded by a fixed boundary that separates the room from the outside.
  • the space is delimited from the outside by polymeric material.
  • a cavity and/or a large number of cavities and/or all cavities of the layer can preferably be designed in the form of vacuoles.
  • the inorganic, solid filler serves to form these cavities or vacuoles, which leads to the formation of the same through monoaxial stretching after extrusion. This gives the film and/or the packaging an advantageous opacity.
  • Opacity is the opposite of transparency. It is a measure of opacity or opacity in percent. In particular, the Opacity of a completely opaque film at 100% and a completely or completely transparent film has an opacity of 0%.
  • the film has an opacity according to DIN 53416 of more than 80%, preferably more than 90%, in particular more than 95%.
  • the film can be printed directly and does not require an opaque layer under the print that first has to be created or applied.
  • the film for packaging products and/or foodstuffs does not contain titanium dioxide to create opacity.
  • This design variant particularly meets the demands of environmental and health protection.
  • the film which is practically free of titanium dioxide, therefore satisfies the European chemicals regulation REACH on the one hand and the regulation amending the CLP regulation on the other.
  • the film can be described as free of harmful substances.
  • the filled layer is designed as an inner layer.
  • the inner layer is preferably surrounded by two unfilled layers. This creates a three-layer film in the most minimalist version.
  • the surrounding of the filled layer by unfilled layers ensures the enclosure as well as the closure of the cavities to the outside. This ensures that no cavity has a direct and/or indirect connection to the outside.
  • the filled layer can be surrounded by several unfilled layers, preferably one symmetrical Film structure is realized. This means that the filled layer is surrounded on both sides by the same number of unfilled layers. This preferably results in a five-layer or a seven-layer or a nine-layer film.
  • Hard and inorganic fillers are particularly suitable for the film according to the invention.
  • the proportion of fillers is calculated in such a way that stretching only creates microporous cavities that do not have a network of connections to one another.
  • the filler content can be determined using known measuring methods such as incineration.
  • a sample of known weight is heated to a temperature at which the polymer thermally decomposes but the filler does not.
  • a temperature of 560 °C, for example, has proven itself for this purpose.
  • the sample weight is then measured again.
  • the polymer content per square meter can be calculated from the difference between the initial weight and the initial weight.
  • a 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.
  • calcium carbonate (CaCOs) is used as the filler, preferably with an average particle size of less than 6.5 ⁇ m.
  • the proportion of calcium carbonate is more than 40% by weight, preferably more than 50% by weight, in particular more than 60% by weight and/or less than 90% by weight, preferably less than 80% % by weight, in particular less than 70% by weight.
  • a metal oxide component can be used as a filler in addition to or as an alternative to calcium carbonate (CaCOs).
  • the alkaline earth metal oxides are particularly advantageous as metal oxide components, in order to ensure the formation of the pores in the layer both as a filler and at the same time as an adhesive to ensure the adhesion of the printed image.
  • Calcium oxide (CaO) has proven particularly advantageous, although the use of magnesium oxide is also conceivable.
  • talc and/or titanium dioxide and/or dolomite have proven particularly useful as fillers.
  • a cold sealing compound is arranged on the film. This is preferably applied to the film using a rotary printing process. As a result, the film can be sealed to form a package at the producer of, for example, ice cream, baked goods and/or sweets in a packaging plant.
  • the cold-seal compound is arranged directly on the film. As a result, no further intermediate layers and/or adhesive layers are required.
  • the cold-seal compound is applied and arranged over the surface of the film.
  • Two-dimensional can mean that the entire film has a layer of a cold-seal compound.
  • partial areas and/or geometric patterns preferably depending on the packaging shape and design, can also be applied to the film from cold-sealing compound.
  • the cold-seal compound preferably consists of a material base of natural latex.
  • synthetically produced cold-seal compounds are also included within the scope of the invention.
  • the cold seal composition may also contain functional additives such as fillers, pigments, antiblocking agents, slip agents and stabilizers. However, it is preferred to keep this surface as additive-free as possible to reduce any reduction in adhesion to cold-seal self-seals.
  • antiblocking agents are used in this layer to ensure excellent processability and roll formation. Examples of antiblocking agents are amorphous silica, crosslinked synthetic silicone particles, crosslinked polymethyl methacrylate particles, silicate-based antiblocking agents and other commercially available antiblocking agents.
  • the film is formed with a further film to form a package.
  • the further film is connected to the further film after pressure has been applied.
  • the film has at least one additional layer made of EVOH and/or PA.
  • This additional layer can be designed as an outer layer on which the print adheres better. At the same time, this additional outer layer improves the heat resistance of the film.
  • the additional layer of EVOH and/or PA is particularly thin, so that the proportion of material in the overall film is particularly low and the film is considered a mono-material construction in terms of recycling.
  • the density of the film is preferably less than 0.99 g/cm 3 is less than 0.95 g/cm 3 , in particular less than 0.90 g/cm 3 and/or more than 0.60 g/cm 3 , preferably more than 0.70 g/cm 3 , in particular more than 0, 80 g/ cm3 . This is achieved in particular by the monoaxial stretching of the film and the formation of cavities in the filled layer.
  • the formation as well as the inclusion of cavities in a middle layer leads to a density of the film which is certainly below 1.00 g/cm 3 .
  • the polyolefin is a polyethylene.
  • Polyethylene (PE) is a thermoplastic produced by chain polymerisation of petrochemically produced ethene. Polyethylene is semi-crystalline and non-polar.
  • the polyolefin is exclusively polyethylene.
  • the film meets the requirements of the Plastics Pact, is based on a mono-material construction and is recyclable.
  • the film After stretching in the monoaxial direction, the film has a thickness of less than 40 ⁇ m, preferably less than 35 ⁇ m, in particular less than 30 ⁇ m and/or more than 5 ⁇ m, preferably more than 10 ⁇ m, in particular more than 15 ⁇ m.
  • the film according to the invention differs significantly from already known filled polyolefin films (FPO), the thickness of which is usually more than 100 ⁇ m.
  • the film is particularly thin and material-saving.
  • the construction of the film thus corresponds to the construction specifications from the plastic pact. Nevertheless, due to the special manufacturing process, the film has excellent properties that make it an ideal film, especially for food.
  • the film has a gas permeability of less than 500 cm 3 /m 2 • d • bar, preferably less than 300 cm 3 /m 2 • d • bar, in particular less than 100 cm 3 /m 2 • d • bar according to DIN EN ISO 2556.
  • DIN EN ISO 2556:2000 is the German version for determining the gas permeability of foils and thin sheets under atmospheric pressure using the pressure gauge method (ISO 2556:1974).
  • Foils and panels with a thickness of up to 1 mm are tested using strip or shoulder samples.
  • the usual sample shape is the strip. This sample shape can easily be made with a cutting press or foil cutter. Shoulder samples are often used in quality control. In this case, a directly measuring extensometer is required, with which the specimen strains can be recorded directly on the specimen. Typical test results such as yield stress, yield elongation, maximum stress and nominal elongation at break are recorded.
  • the tensile properties are determined according to DIN EN ISO 527.
  • a test strip of a film is stretched at the 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 linear-elastic and the linear-viscoelastic load range usually play a role. Exactly in these slight deformation ranges, for example at 2% of the secant modulus, foils are often stressed.
  • the film has a tensile strength of 2% secant modulus according to DIN EN ISO 527-3 on more than 500 MPa, preferably more than 550 MPa, in particular more than 600 MPa.
  • the film has a tensile strength in the machine direction according to DIN EN ISO 527-3 of more than 90 MPa, preferably more than 100 MPa, in particular more than 110 MPa.
  • the film proves to be particularly stiff and tough, which means that a high-quality printed image can also be applied.
  • Shrinkage or the shrinkage of plastics means a change in the dimensional stability of test specimens at temperatures T > TG (amorphous) or T > Ts (partially crystalline), which is caused by the resetting of molecular orientations and the relaxation of internal stresses.
  • the orientations arise as a result of the processing (extrusion, injection molding or deep-drawing) and are therefore dependent on the processing parameters. These parameters are the temperature of the tool and the melt, the injection and holding pressure, the length of the flow path and the cooling gradient of the film.
  • the film has a shrinkage according to DIN 55543-4 of less than 4%, preferably less than 3%, in particular less than 2%.
  • the Dart Drop Test also known as the Falling Dart Impact Test, Falling Hammer Method or Free Falling Dart Method according to DIN EN ISO 7765-1, is a traditional method for evaluating the impact strength or toughness of a plastic film.
  • a drop hammer with a variable weight and a diameter of 28 mm falls from a height of 0.66 m onto a wrinkle-free and firmly clamped foil with a thickness of 0.04 mm, in standard climate.
  • the weight of the drop hammer is determined at which the film is punctured in 50% of the drop tests.
  • the film has a dart drop according to DIN EN ISO 7765-1 of more than 95 g, preferably more than 115 g, in particular more than 135 g.
  • the dynamic puncture energy according to DIN EN ISO 7765-2 is more than 10 J/mm, preferably more than 12 J/mm, in particular more than 14 J/mm.
  • the multi-layer structure of the film is formed symmetrically, as a result of which both outer layers can be printed.
  • the special properties of the film are achieved through the use and selection of special polymers.
  • the outer, unfilled layer of the film comprises a blend of two different density polyethylenes, with the higher density polyethylene having a density greater than 0.94 g/ cc and the lower density polyethylene having a density less than 0.94 g / cm3 .
  • the proportion of the higher density polyethylene in the mixture is more than 10% by weight, preferably more than 20% by weight, in particular more than 25% by weight and/or less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, in particular less than 35% by weight.
  • the proportion of high-density polyethylene gives the film excellent rigidity and heat resistance.
  • the proportion of low-density polyethylene in the mixture is more than 50% by weight, preferably more than 60% by weight, in particular more than 65% by weight and/or less than 90% by weight, preferably less than 80% by weight, in particular less than 75% by weight.
  • the proportion of low-density polyethylene ensures good toughness of the film.
  • the higher density polyethylene is formed from an HDPE whose density is greater than 0.942 g/cm 3 , preferably greater than 0.944 g/cm 3 and/or less than 0.96 g/cm 3 , preferably less than 0.95 g / cm3 .
  • the low-density polyethylene is preferably formed from an MDPE whose density is more than 0.91 g/cm 3 , preferably more than 0.92 g/cm 3 and/or less than 0.95 g/cm 3 , preferably less than is 0.94 g/cm 3 .
  • one or more intermediate layers is/are arranged between the filled layer and the unfilled, outermost layer.
  • These intermediate layers are preferably unfilled and consist of an MDPE whose density is more than 0.91 g/cm 3 , preferably more than 0.92 g/cm 3 and/or less than 0.95 g/cm 3 , preferably less than is 0.94 g/cm 3 .
  • melt index Ml Melt Index
  • ASTM 1238 melt index
  • 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 high throughput of the extrusion line.
  • polymers with a high molecular weight ie a low melt index, are advantageous with regard to mechanical stability, in particular tensile strength or toughness.
  • the HDPE has a melt index MI of more than 1.0 g/10 min, preferably more than 1.25 g/10 min, in particular more than 1.5 g/10 min and/or less than 3.0 g /10 min, preferably less than 2.0 g/10 min, in particular less than 1.75 g/10 min at 190° C. and 5 kg.
  • the melt index is more than 11 g/10 min, preferably more than 13 g/10 min, in particular more than 15 g/10 min and/or less than 30 g/10 min, preferably less than 20 g/10 min, in particular less than 17 g/10 min at 190°C and 21.6 kg.
  • the HDPE preferably has an average molar mass and a particularly narrow molar mass distribution, which leads to good bubble stability and processability. Furthermore, the layers with HDPE have excellent tensile strength and good elongation at break with a low tendency to fibrillate.
  • the MDPE advantageously has a melt index MI of more than 1.0 g/10 min, preferably more than 1.5 g/10 min, in particular more than 1.9 g/10 min and/or less than 4.0 g /10 min, preferably less than 3.0 g/10 min, in particular less than 2.1 g/10 min at 190°C and 5 kg. Furthermore, the melt index is more than 20 g/10 min, preferably more than 30 g/10 min, in particular more than 40 g/10 min and/or less than 65 g/10 min, preferably less than 55 g/10 min, in particular less than 45 g/10 min at 190°C and 21.6 kg. As a result, the layers with MDPE and the film achieve high toughness and at the same time high rigidity values.
  • the film comprises more than one intermediate layer, preferably more than two intermediate layers, all formed from the same MDPE.
  • This special multi-layer construction gives the film a particularly high level of toughness and rigidity, at the same time the formation of fibrils is particularly advantageously prevented.
  • the filled layer ideally has a mixture of different polymers, the mixture comprising a proportion of LDPE, a proportion of MDPE and a proportion of HDPE.
  • the proportion of LDPE in the mixture of the filled layer is more than 6% by weight, preferably more than 10% by weight, in particular more than 14% by weight and/or less than
  • the proportion of MDPE in the mixture of the filled layer is advantageously more than 7% by weight, preferably more than 12% by weight, in particular more than 17% by weight and/or less than 30% by weight, preferably less as
  • the proportion of HDPE in the mixture of the filled layer is preferably more than 4% by weight, preferably more than 7% by weight, in particular more than 10% by weight and/or less than 20% by weight, preferably less as
  • the print is placed directly on an outer layer of the film.
  • the print can be designed as a print motif.
  • print motif describes the thematic design part of an imprint. If necessary, manufacturer-identifying print motifs can also be included in the scope of the imprint.
  • the print is preferably applied to an outer layer of the film using a flexographic printing process, all common printing processes being suitable in principle and expressly included in the invention.
  • the special selection of the polymers and the design in a three- to nine-layer variant produce a particularly thin film that nevertheless has convincing mechanical properties, even in the design of a mono-material construction.
  • the rigidity combined with toughness which is achieved in particular by the polyethylene mixture in at least one outer layer, leads to excellent printability.
  • the filled layer with cavities leads to an opaque film that is ideal for printing.
  • the method of manufacturing a package comprises several steps.
  • the polymer mixtures differ in terms of the filled and unfilled layers of the film, with the polymer mixture of the filled layer having an inorganic filler to create cavities.
  • the film is stretched monoaxially in the machine direction, as a result of which the favorable properties of the PE film are achieved. Among other things, this is an advantageous opacity, so that the foil can be provided with a print directly.
  • a cold-sealing compound is applied to the inside of the film using a rotary roller process.
  • the cold-seal compound can preferably be applied flatly and directly to the outer layer of the film.
  • the film is produced by monoaxial stretching with a machine direction orientation (MDO) by heating the polymeric film to a temperature slightly below its melting point and stretching it in a specific orientation. Stretching can also occur directly after extrusion, where the film is still at a temperature slightly below its melting point.
  • MDO machine direction orientation
  • the MDO stretched and oriented film enables packaging of food and/or objects that is based on a particularly thin film as well as on a uniform, single material structure.
  • M DO stretching achieves properties in the PE film that were previously only known from multi-material constructions or from PP and PET films.
  • the film is stretched by more than a factor of three, preferably more than a factor of four, in particular more than a factor of five. This gives the film an advantageous rigidity and favorable opacity.
  • the opaque, printed film is connected to a further film to form packaging, in particular to form a packaging laminate.
  • the further film is preferably also based on a mono-material construction of polyethylene.
  • the additional film is a nine-layer film, preferably based on MDPE, which is also stretched monoaxially in the machine direction.
  • At least one outer layer has a higher density than the at least one inner layer.
  • the outer layer comprises a mixture of at least two polyethylenes of different densities, the higher-density polyethylene having a density of more than 0.94 g/cm 3 and the lower-density polyethylene having a density of less than 0.94 g/cm 3 .
  • the density of the high-density polyethylene is greater than the low-density polyethylene by a factor, the value of the factor being more than 1.002, preferably more than 1.005, in particular more than 1.008 and/or less than 1.20 , preferably less than 1.15, in particular less than 1.10.
  • the inner layer is preferably made of an MDPE whose density is more than 0.91 g/cm 3 , preferably more than 0.92 g/cm 3 and/or less than 0.95 g/cm 3 , preferably less than 0 94 g/cm 3 and/or its melt flow rate (at 190° C. with 2.16 kg) according to ASTM D 1238 is more than 0.1 g/10 min, preferably more than 1.0 g/10 min and/ or less than 5.0 g/10 min, preferably less than 3.0 g/10 min.
  • the polyethylene film comprises more than one inner layer, preferably more than two inner layers, in particular more than four inner layers, all formed from the same MDPE.
  • This special multi-layer construction gives the polyethylene film a particularly high level of toughness and rigidity, while at the same time the formation of fibrils is prevented in a particularly advantageous manner.
  • the higher-density polyethylene of the further film in the outer layer is made of an HDPE, the density of which is more than 0.942 g/cm 3 , preferably more than 0.944 g/cm 3 and/or less than 0.96 g/cm 3 , is preferably less than 0.95 g/cm 3 and/or its melt flow rate (at 190°C at 2.16 kg) according to ASTM D 1238 is more than 5 g/10 min, preferably more than 10 g/10 min and/ or less than 25 g/10 min, preferably less than 20 g/10 min.
  • the low-density polyethylene of the outer layer of the further film is advantageously formed from an MDPE whose density is more than 0.91 g/cm 3 , preferably more than 0.92 g/cm 3 and/or less than 0.95 g/cm 3 . cm 3 , preferably less than 0.94 g/cm 3 and/or its melt flow rate (at 190° C. with 2.16 kg) according to ASTM D 1238 is more than 0.1 g/10 min, preferably more than 1.0 g/10 min and/or less than 5.0 g/10 min, preferably less than 3.0 g/10 min.
  • the film comprises three layers.
  • the inner layer is preferably made from an MDPE, while the two outer layers are formed from a polymer mixture of HDPE and MDPE.
  • the additional film has a nine-layer structure.
  • three equally thin inner layers of MDPE form the core of the additional film, each of which is surrounded by an inner intermediate layer.
  • the inner intermediate layers are ideally also made of MDPE and approx twice as thick as the inner layers.
  • An outer intermediate layer is arranged between the inner intermediate layer and the outer layer.
  • the outer intermediate layer is formed slightly thicker than the inner intermediate layer and preferably consists of a blend of higher and lower density polyethylene.
  • the outer layer has a thickness that is slightly thicker than the thickness of the outer intermediate layer and also consists of a mixture of polyethylene of higher and lower density, with the outer layer additionally having a small proportion of additives.
  • the thickness of the layers increases from the inner layer to the outer layer. This applies to the three-layer to the nine-layer additional film.
  • This embodiment of the additional film achieves particularly advantageous mechanical properties and thus produces a film that can be printed with high quality.
  • the further film is ideally stretched monoaxially in the machine direction by a factor of more than 2.0, preferably by a factor of more than 3.0, in particular by a factor of more than 4.0 and/or less than a factor of 7 ,0, preferably stretched by a factor of less than 6.5, in particular by a factor of less than 6.0.
  • the additional film advantageously has a thickness of less than 60 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m, in particular less than 40 ⁇ m and/or more than 5 ⁇ m, preferably more than 10 ⁇ m, in particular more than 15 ⁇ m.
  • the film according to the invention is used as recyclable and unmixed cold-seal packaging for food.
  • the film has the While offering the advantages of mono-material construction, it meets and exceeds many of the characteristics of multi-component construction and meets the requirements of the European Union's Plastics Pact.
  • the film is combined with another film to form a package.
  • the connected films are used as recyclable, unmixed packaging for food.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the film according to the invention with a cold sealing compound
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the packaging according to the invention with a cold-seal compound
  • FIG. 4 shows a further variant of the packaging according to the invention.
  • the film 1 shows a schematic representation of the packaging 13 according to the invention in the embodiment of the film 1 with a cold-sealing compound 2 and the print 4 .
  • the film 1 has a nine-layer structure.
  • the layer 6 is the filled layer, the proportion of CaCOs being approximately 55% by weight.
  • the layer 6 has an LDPE proportion of approximately 15% by weight, an MDPE proportion of approximately 18% by weight and an HDPE proportion of approximately 12% by weight.
  • the layers 5 form the outer layers of the film 1, the layers 5 having no fillers.
  • the proportion of MDPE is approximately 70% by weight and the proportion of HDPE is 30% by weight.
  • the HDPE is made, for example, from Hostalen ACP 7740 F3, the density of which is 0.946 g/cm 3 and the melt flow rate (at 190° C. at 5 kg) according to ISO 1133 is 1.6 g/10 min.
  • the layer 10 is formed entirely of an MDPE, for example a Borealis Borshape FX1002, the density of which is 0.937 g/cm 3 and the melt flow rate (at 190° C. at 5 kg) according to ISO 1133 is 2 g/10 min.
  • the film 1 After blow extrusion, the film 1 has a thickness of 119 ⁇ m. After monoaxial stretching by a factor of 4.82, the thickness of film 1 is 24.7 ⁇ m, with a density of 0.92 g/cm 3 .
  • the film 1 After blow extrusion, the film 1 has a thickness of 147 ⁇ m. After monoaxial stretching by a factor of 5.74, the thickness of the film is 140 ⁇ m, with a density of 0.86 g/cm 3 .
  • the film 1 has a tensile strength of more than 632 MPa at 2% secant modulus and a tensile strength in the machine direction according to DIN EN ISO 527-3 of more than 119.3 MPa. Furthermore, the shrinkage of film 1 according to DIN 55543-4 is less than 2.1%, while the opacity according to DIN EN ISO 2813 is more than 95%. The film 1 has a dart drop of 135.4 g according to DIN EN ISO 7765-1.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the packaging 13 according to the invention in the form of a film 1 with an additional layer 12 .
  • I essentially corresponds to the explanations from FIG. 1 , with an additional layer 12 made of EVOH being arranged between the print 4 and the layer 5 in this example.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the packaging according to the invention
  • the packaging 11 is formed from the foil 1 and the additional foil 3 .
  • a print 4 is arranged between the further film 3 and the film 1 and is printed onto the opaque film 1 before the connection.
  • the print 4 is used to identify the food to be packaged and for visual recognition as well as to support a brand image of the food brand.
  • the further film 3 is formed with nine layers in a symmetrical structure.
  • the five innermost layers 7 and 9 consist entirely of an MDPE, for example a Borealis Borshape FX1002, with the three innermost layers 9 being significantly thinner than the two surrounding layers 7.
  • Each of the two outer layers 8 of the further film 3 has a proportion of HDPE in addition to the MDPE.
  • the proportion of HDPE is 85% by weight and is formed, for example, from a Hostalen ACP 7740 F3.
  • the nine-layer, additional film 3 has a thickness of 139 ⁇ m after blow extrusion. After monoaxial stretching by a factor of 5.95, the thickness of the additional film 3 is 25 ⁇ m, with a density of 0.905 g/cm 3 .
  • the film 1 After blow extrusion, the film 1 has a thickness of 147 ⁇ m. After monoaxial stretching by a factor of 5.74, the thickness of the film is 140 ⁇ m, with a density of 0.86 g/cm 3 .
  • the film 1 has a three-layer structure.
  • the layer 6 is the filled layer, the proportion of CaCOs being approximately 55% by weight. Furthermore, the layer 6 has an LDPE proportion of approximately 15% by weight, an MDPE proportion of approximately 18% by weight and an HDPE proportion of approximately 12% by weight.
  • the filled layer 6 is surrounded by a respective layer 5, with the unfilled layer 5 having no fillers.
  • the proportion of MDPE is approximately 70% by weight and the proportion of HDPE is 30% by weight.
  • the film 1 After blow extrusion, the film 1 has a thickness of 140 ⁇ m. After monoaxial stretching by a factor of 4.82, the thickness of the film 1 is 29 ⁇ m, with a density of 0.87 g/cm 3 .
  • the variant embodiment of the packaging 11 shown in FIG. 4 essentially corresponds to the variant embodiment in FIG.
  • the foil 1 has a nine-layer structure as already described in detail in FIG.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine recyclingfähige, kaltsiegelnde Verpackung (11, 13) mit mindestens einer ersten Folie (1) und einer Kaltsiegelmasse (2) und einem Druck (4). Die Folie (1) ist aus einem weitestgehend sortenreinen Polyolefin ausgebildet, monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt und weist mindestens zwei Schichten (5, 6) auf. Mindestens eine Schicht (6) weist einen anorganischen Füllstoff zur Erzeugung von Hohlräumen in der Schicht auf.

Description

MASCHINENLAUFRICHTUNGORIENTIERTE FOLIENVERPACKUNG MIT HOHLRÄUMEN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine recyclingfähige, kaltsiegelnde Verpackung mit mindestens einer ersten Folie und einer Kaltsiegelmasse und einem Druck, wobei die Folie aus einem weitestgehend sortenreinen Polyolefin ausgebildet ist, monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt ist und mindestens zwei Schichten aufweist
Verpackungen sind wichtig für den Schutz von Produkten und/oder die Haltbarkeit von Lebensmitteln. Die Bandbreite unterschiedlicher Verpackungen ist groß und reicht von Papierverpackungen, über Glas- und Metallverpackungen sowie Verbundverpackungen bis hin zu Kunststoffverpackungen.
Die Eigenschaften geringe Masse, Widerstandsfähigkeit und Langlebigkeit bevorteilen Kunststoffe als Verpackungsmaterial für Lebensmittel. Dabei erweisen sich insbesondere Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) basierte Verpackungen als ökologisch vorteilhaft, da diese besonders gut recycelt werden können.
Als Verpackung wird meist eine mehrschichtige und einstückige Anordnung teils verschiedener Folien verstanden, die mittels Extrusion hergestellt werden können. Der Begriff Laminat bezieht sich auf das Verbinden einer Folie und einer weiteren Folie zu einer Verpackungseinheit. Dabei kann ein Druck bzw. Druckbild zwischen den Folien angeordnet sein.
Gleichzeitig kann die Art und Weise, wie Kunststoffverpackungen derzeit produziert und entsorgt werden, unter Umständen auch umweltschädlich sein. Die Folgen reichen von hohen CO2-Emissionen bis hin zur Verschmutzung der Meere. Um dem entgegenzuwirken, will die Europäische Union im Rahmen ihres Green Deals die Deponierung von Plastikmüll reduzieren. Bis 2030 sollen 55 % des Verpackungsmülls aus Kunststoff recycelt werden.
Unter dem Begriff „Mechanisches Recycling“ versteht man die Verarbeitung von Kunststoffabfällen zu Sekundärrohstoffen oder Produkten, bei denen die chemischen Verbindungen der Kunststoffe nicht aufgespalten werden. Der Abfall wird mechanisch zerkleinert und durch einen Extruder aufgeschmolzen. Im gleichen Prozess wird dann wieder Kunststoffgranulat hergestellt. Diese Form des Recyclings eignet sich besonders für Abfallströme eines Typs von relativ sauberem Kunststoff.
Natürlich bestehen dabei auch Herausforderungen für das Recycling. Die Kunststoffströme bestehen aus einem „Mix“ von Materialien, oft mit einem hohen Grad an Verunreinigung. Der Aufwand für das Sammeln, Sortieren, Waschen und Recyceln verursacht hohe Kosten und führt zu einem Rohstoff von begrenzter Qualität. Dies macht es kommerziell unattraktiv, die recycelten Rohstoffe aus diesen Strömen in neuen Produkten zu verwenden.
Der Fokus wird deswegen auch auf ein nachhaltigeres Produktdesign, wie z. B. die Konstruktion von mehr Monomaterialien, eine bessere Trennung an der Quelle und weitere technische Entwicklungen rund um das automatische Sortieren und Entfärben gelegt, wodurch das mechanische Recycling dieser Abfallströme attraktiver werden wird.
Nachdem viele europäische Länder den Europäischen Plastikpakt unterzeichnet haben, könnte sich dies nun zeitnah verbessern. Laut diesem Pakt müssen bis 2025 alle Verpackungs- und Einwegkunststoffe so gestaltet sein, dass sie wiederverwendbar oder recycelbar sind. Der Begriff „Kaltsiegeln” bezieht sich auf das Versiegeln einer Kunststoffverpackung bei Umgebungstemperatur, meist bei 15 - 26 °C, im Gegensatz zu einem hochtemperatursiegelnden Polymer, das bei Einwirkung von Wärme und Druck siegelt. Aufgrund ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von Versiegelungen ohne Wärme eignen sich Kaltsiegelmassen ideal für die Verpackung von wärmeempfindlichen Produkten wie Eiscreme, Back- und Süßwaren. Außerdem ermöglichen Kaltsiegelselbsthaftmittel schnellere Verpackungsgeschwindigkeiten als bei der Heißsiegelmethode.
Kaltsiegelbare Zusammensetzungen sind Haftmittel, die sich nach dem Aufbringen und Trocknen auf einem Substrat nicht klebrig anfühlen, die aber aneinanderhaften, wenn sie bei Raumtemperatur mit Druck aneinander gepresst werden. Wegen ihrer nicht-klebrigen Eigenschaften können damit beschichtete Substrate auf Rollen gerollt und bis zur Anwendung gelagert werden, ohne Haftung an der gegenüberliegenden, vorzugsweise mit einer Releasebeschichtung versehenen anderen Seite des Trägersubstrats. Typischerweise werden für Kaltsiegelklebstoffe Polymerdispersionen basierend auf Naturkautschuklatex verwendet.
In der WO 2014/154507 A1 wird die Verwendung einer Polymerdispersion zum Kaltsiegeln beschrieben, wobei die Polymerdispersion ein in Wasser dispergiertes Polymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von - 20 bis + 10 °C enthält, welches herstellbar ist durch Emulsionspolymerisation von radikalisch polymerisierbaren Monomeren in Gegenwart mindestens eines polymeren Schutzkolloids und wobei das Polymer zu 0,05 bis kleiner 1 Gew.-% gebildet ist aus einem Monomeren M, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylatmonomeren mit einem Substituenten der Formel wobei X für CH2, 0, NH oder NR steht und R für eine Ci bis C4-Alkylgruppe steht. Die US 7 569 279 B2 offenbart eine Verpackungsfolie mit einer Kaltsiegeltrennfolie, die eine Kaltsiegeltrennschicht zum lösbaren Angreifen an einem Kaltsiegelklebstoff umfasst, wobei die Verpackungsfolie eine Kaltsiegelaufnahmeschicht aufweist, die der Kaltsiegeltrennschicht gegenüberliegt, wobei die Kaltsiegelaufnahmeschicht den Kaltsiegelklebstoff darauf zurückhält, wobei der auf der Aufnahmeschicht zurückgehaltene Kaltsiegelklebstoff lösbar an der Kaltsiegeltrennschicht angreifen kann. Die Kaltsiegelablöseschicht enthält ein Silikonöl-Gleitmittel und ist oxidativ behandelt.
Die DE 602 08 583 T3 beschreibt eine Polyolefin-Mehrschichtfolie mit einer Polyolefin-Kernschicht und einer an die Kernschicht angrenzenden ersten Polyolefin-Deckschicht, die eine kaltsiegelannehmende Oberfläche für einen Kaltsiegelkleber bereitstellt, wobei die erste Polyolefin-Deckschicht keinen thermoplastischen oder natürlichen Kautschuk enthält. Die erste Polyolefin- Deckschicht umfasst eine Mischung aus einem statistischen Ethylen-Propylen- Copolymer in einer Menge von 50 - 90 Gew.-% der Deckschicht und einem metallocenkatalysierten Plastomer in einer Menge von 10 - 50 Gew.-% der Deckschicht.
In der WO 2020/098947 A1 wird ein recyclingfreundliches, einfach reißbares Verpackungslaminat mit guter Barri erewirkung und niedriger Dichte offenbart, mit einer ersten Laminatschicht und einer zweiten Laminatschicht. Die erste Laminatschicht ist ein co-extrudierter und gereckter Verbund aus einer kavierten Substratschicht mit 5 - 30 Gew.-% Kavitierungsmittel und mit einem PE-Anteil von zumindest 60 Gew.-%, einer Verbindungsschicht und einer Barriereschicht aus einem Barrierepolymer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verpackung bereitzustellen, die den Anforderungen des Plastikpakts 2025 genügt und voll recycelbar ist. Die Verpackung soll auch zum Verpacken von Lebensmittel geeignet sein. Zudem soll die Verpackung sehr steif und opak gestaltet werden können. Die Verpackung soll keinen Schrumpf aufweisen. Die Verpackung soll gesundheitlich unbedenklich und ökologisch nachhaltig sein. Zudem sollen keine Gerüche von der Verpackung ausgehen. Weiterhin soll die Verpackung eine angenehme Haptik aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine recyclingfähige, kaltsiegelnde Verpackung, ein Verfahren und zwei Verwendungen gemäß den nebengeordneten Hauptansprüchen gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß weist mindestens eine Schicht einen anorganischen Füllstoff zur Erzeugung von Hohlräumen in der Schicht auf.
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 Polymerfolie wird der Raum von polymerem Material nach außen abgegrenzt.
Vorzugsweise kann ein Hohlraum und/oder eine Vielzahl von Hohlräumen und/oder alle Hohlräume der Schicht in Form von Vakuolen ausgeführt sein.
Zur Ausbildung dieser Hohlräume bzw. Vakuolen dient der anorganische, feste Füllstoff, der durch eine monoaxiale Verstreckung nach der Extrusion zur Bildung eben jener führt. Dadurch erhält die Folie und/oder die Verpackung eine vorteilhafte Opazität.
Opazität ist gegensätzlich zur Transparenz. Sie ist ein Maß für die Lichtundurchlässigkeit bzw. Blickdichtigkeit in Prozent. Insbesondere liegt die Opazität einer vollkommen lichtundurchlässigen Folie bei 100 % und eine vollständig bzw. vollkommen transparente Folie weist eine Opazität von 0 % auf.
Bei einer besonders günstigen Variante weist die Folie eine Opazität nach DIN 53416 von mehr als 80 %, vorzugsweise mehr als 90 %, insbesondere mehr als 95 % 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 äußerst vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die Folie zum Verpacken von Produkten und/oder Lebensmittel kein Titandioxid zur Erzeugung einer Opazität auf. Diese Ausführungsvariante wird den Ansprüchen des Umwelt- und des Gesundheitsschutzes in besonderem Maße gerecht.
Die Folie, 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 Folie als frei von Schadstoffen bezeichnen.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die gefüllte Schicht als innere Schicht ausgebildet. Dabei wird die innere Schicht vorzugsweise von zwei ungefüllten Schichten umgeben. Dadurch entsteht in der minimalistischsten Variante eine Dreischichtfolie.
Das Umgeben der gefüllten Schicht durch ungefüllte Schichten stellt den Einschluss als auch den Abschluss der Hohlräume nach außen sicher. Dadurch wird sicher gewährleistet, dass kein Hohlraum eine direkte und/oder indirekte Verbindung nach außen aufweist.
Bei weiteren Varianten der Erfindung kann die gefüllte Schicht von mehreren ungefüllten Schichten umgeben sein, wobei vorzugsweise ein symmetrischer Folienaufbau realisiert wird. Das bedeutet, dass die gefüllte Schicht auf beiden Seiten von der gleichen Anzahl an ungefüllten Schichten umgeben ist. Dabei entstehen bevorzugt eine fünfschichte oder eine siebenschichtige oder eine neunschichtige Folie.
Besonders eignen sich harte und anorganische Füllstoffe für die erfindungsgemäße Folie. Der Anteil der Füllstoffe wird so bemessen, dass durch ein Verstrecken nur mikroporöse Hohlräume entstehen, die kein Netzwerk von Verbindungen untereinander aufweisen.
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.
Bei einer Variante der Erfindung kommt als Füllstoff Calciumcarbonat (CaCOs) zum Einsatz, vorzugsweise mit einer mittleren Partikelgröße kleiner als 6,5 pm. Beim Reckprozess werden die elastischen polymeren Anteile der gefüllten Schicht gedehnt und es entstehen Hohlräume in der Schicht. Bei einer Variante der Erfindung beträgt der Anteil an Calciumcarbonat mehr als 40 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, insbesondere mehr als 60 Gew.-% und/oder weniger als 90 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 80 Gew.-%, insbesondere weniger als 70 Gew.-%. Ergänzend oder alternativ zu Calciumcarbonat (CaCOs) kann als Füllstoff eine Metalloxid-Komponente eingesetzt werden. Als Metalloxid-Komponenten zeichnen sich besonders die Erdalkalioxide als vorteilhaft aus, um sowohl als Füllstoff die Ausbildung der Poren in der Schicht als auch gleichzeitig als Haftmittel das Anhaften des Druckbildes zu gewährleisten. 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 Titandioxid und/oder Dolomit bewährt.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist auf der Folie eine Kaltsiegelmasse angeordnet. Diese wird vorzugweise mit einem Rollrotationsdruckverfahren auf die Folie aufgebracht. Dadurch kann die Folie beim Erzeuger von beispielsweise Eiscreme, Backwaren und/oder Süßigkeiten in einer Verpackungsanlage zu einer Verpackung gesiegelt werden.
Idealerweise ist die Kaltsiegelmasse unmittelbar auf der Folie angeordnet. Dadurch werden keine weiteren Zwischenschichten und/oder Adhäsivschichten benötigt.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung wird die Kaltsiegelmasse flächig auf die Folie aufgebracht und angeordnet. Flächig kann bedeuten, dass die komplette Folie eine Schicht aus einer Kaltsiegelmasse aufweist. Darüber hinaus können auch Teilflächen und/oder geometrische Muster, vorzugsweise in Abhängigkeit der Verpackungsform und -gestaltung, aus Kaltsiegelmasse auf die Folie aufgebracht werden. Bevorzugt besteht die Kaltsiegelmasse aus einer Stoffbasis von Naturlatex. Darüber hinaus sind auch synthetisch erzeugte Kaltsiegelmassen im Rahmen der Erfindung miteingeschlossen.
Die Kaltsiegelmasse kann auch funktionelle Additive enthalten, wie Füllstoffe, Pigmente, Antiblockmittel, Slipmittel und Stabilisatoren. Es ist jedoch bevorzugt, diese Oberfläche so additivfrei wie möglich zu halten, um jegliche Verringerung der Haftung gegenüber Kalstsiegelselbsthaftmassen zu verringern. In der Regel verwendet man in dieser Schicht Antiblockmittel zur Gewährleistung von hervorragender Verarbeitbarkeit und Rollenbildung. Beispiele für Antiblockmittel sind amorphes Siliciumoxid, Teilchen aus vernetztem synthetischem Silikon, Teilchen aus vernetztem Polymethylmethacrylat, Antiblockmittel aus Silicatbasis und andere handelsübliche Antiblockmittel.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist die Folie mit einer weiteren Folie zu einer Verpackung ausgebildet. Dabei wird die weitere Folie nach dem Aufbringen eines Drucks mit der weiteren Folie verbunden.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung weist die Folie mindestens eine zusätzliche Schicht aus EVOH und/oder PA auf. Diese zusätzliche Schicht kann als eine Außenschicht ausgebildet sein, worauf der Druck besser haftet. Gleichzeitig verbessert diese zusätzlich Außenschicht die Warmformbeständigkeit der Folie. Dazu ist die zusätzliche Schicht aus EVOH und/oder PA besonders dünn ausgebildet, so dass der Stoffanteil an der Gesamtfolie besonders gering ausfällt und die Folie im Sinne des Recyclings als Monomaterialkonstruktion gilt.
Zur Realisierung der Recyclingfähigkeit und damit auch der Sortierung in modernen Abfalltrennanlagen, wie beispielsweise dem Schwimm-Sink- Verfahren, beträgt die Dichte der Folie weniger als 0,99 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3, insbesondere weniger als 0,90 g/cm3 beträgt und/oder mehr als 0,60 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,70 g/cm3, insbesondere mehr als 0,80 g/cm3. Dies wird insbesondere durch die monoaxiale Verstreckung der Folie sowie der Ausbildung von Hohlräumen in der gefüllten Schicht erzielt.
Vorteilhafterweise führt die Bildung als auch der Einschluss von Hohlräumen in einer mittleren Schicht zu einer Dichte der Folie, die sicher unter 1 ,00 g/cm3 liegt.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist das Polyolefin 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 Folie die Anforderungen des Plastikpakts, basiert auf einer Monomaterialkonstruktion und ist recycelfähig.
Die Messung der Dicke der Folie wurde nach DIN 53370 ermittelt und als Mittelwert angegeben. Nach dem Verstrecken in monoaxialer Richtung weist die Folie eine Dicke von weniger als 40 pm, vorzugsweise weniger als 35 pm, insbesondere weniger als 30 pm auf und/oder mehr als 5 pm, vorzugsweise mehr als 10 pm, insbesondere mehr als 15 pm auf. Dadurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Folie deutlich von bereits bekannten gefüllten Polyolefinfolien (FPO), deren Dicke meist mehr als 100 pm beträgt.
Idealerweise ist die Folie besonders dünn und materialsparend ausgebildet. Die Konstruktion der Folie entspricht damit den Konstruktionsvorgaben aus dem Plastikpakt. Dennoch weist die Folie aufgrund des besonderen Herstellungsverfahrens hervorragende Eigenschaften auf, die zu einer idealen Folie, insbesondere auch für Lebensmittel, führen. Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Folie eine Gasdurchlässigkeit von weniger als 500 cm3/m2 • d • bar, vorzugsweise von weniger als 300 cm3/m2 • d • bar, insbesondere von weniger als 100 cm3/m2 • d • bar nach DIN EN ISO 2556 auf. Die DIN EN ISO 2556:2000 ist die deutsche Fassung zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Folien und dünnen Tafeln unter atmosphärischem Druck nach dem Druckmessgerät- Verfahren (ISO 2556:1974).
Folien und Tafeln mit einer Stärke bis 1 mm werden anhand von Streifen- oder Schulterproben geprüft. Nach ISO 527-3 und ASTM D 882 ist die übliche Probenform der Streifen. Diese Probenform kann auf einfache Weise mit einer Schneidpresse oder einem Folienschneidgerät hergestellt werden. In der Qualitätskontrolle werden häufig Schulterproben verwendet. In diesem Fall wird ein direkt messender Längenänderungsaufnehmer benötigt, mit dem die Probendehnungen direkt an der Probe erfasst werden können. Dabei werden typische Prüfergebnisse wie die Streckspannung, die Streckdehnung, die Maximalspannung und die nominelle Bruchdehnung erfasst.
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.
Bei Folienverpackungsanwendungen spielen meist der linear-elastische sowie der linear-viskoelastische Belastungsbereich eine Rolle. Exakt in diesen leichten Verformungsbereichen, beispielsweise bei 2 % des Sekantenmoduls werden Folien häufig belastet. Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Folie eine Zugsteifigkeit bei 2 % Sekantenmodul nach DIN EN ISO 527-3 on mehr als 500 MPa, vorzugsweise von mehr als 550 MPa, insbesondere von mehr als 600 MPa auf.
Idealerweise weist die Folie eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 90 MPa, vorzugsweise von mehr als 100 MPa, insbesondere von mehr als 110 MPa auf. Dadurch erweist sich die Folie als besonders steif und zäh, wodurch auch das Aufbringen eines hochwertigen Druckbildes realisiert werden kann.
Unter Schrumpfung oder dem Schrumpfen von Kunststoffen versteht man eine Änderung der Maßhaltigkeit von Prüfkörpern bei Temperaturen T > TG (amorph) bzw. T > Ts (teilkristallin), die durch die Rückstellung von Molekülorientierungen und die Relaxation von Eigenspannungen verursacht wird. Die Orientierungen entstehen infolge des Verarbeitungsprozesses (Extrusion, Spritzgießen oder Tiefziehen) und sind deshalb von verarbeitungstechnischen Prozessparametern abhängig. Diese Parameter sind die Temperatur des Werkzeugs und der Schmelze, der Spritz- und Nachdruck, die Fließweglänge sowie der Abkühlgradient der Folie.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung weist die Folie einen Schrumpf nach DIN 55543-4 von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als 3 %, insbesondere von weniger als 2 % auf.
Der Dart Drop Test, auch Falling Dart Impact Test, Fallhammerverfahren oder Free Falling Dart Method genannt nach DIN EN ISO 7765-1 , ist eine traditionelle Methode, um die Schlagfestigkeit oder Zähigkeit einer Kunststofffolie zu bewerten. Ein Fallhammer mit variablem Gewicht und einem Durchmesser von 28 mm fällt aus einer Höhe von 0,66 m auf eine faltenfrei und fest eingespannte Folie mit 0,04 mm Folienstärke, bei Normklima. Es wird das Gewicht des Fallhammers ermittelt, bei dem bei 50 % der Falltests die Folie durchstoßen wird. Beispielsweise weist die Folie einen Dart-Drop nach DIN EN ISO 7765-1 von mehr als 95 g, vorzugsweise von mehr als 115 g, insbesondere von mehr als 135 g aufweist.
Optional beträgt die dynamische Durchstoßenergie nach DIN EN ISO 7765-2 mehr als 10 J/mm, vorzugsweise mehr als 12 J/mm, insbesondere mehr als 14 J/mm.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist der mehrschichtige Aufbau der Folie symmetrisch ausgebildet, wodurch die Bedruckbarkeit beider Außenschichten realisiert werden kann.
Die besonderen Eigenschaften der Folie werden durch den Einsatz und der Auswahl spezieller Polymere erzielt.
Idealerweise weist die äußere, ungefüllte Schicht der Folie eine Mischung aus zwei Polyethylenen unterschiedlicher Dichte auf, wobei das Polyethylen höherer Dichte eine Dichte von mehr als 0,94 g/cm3 aufweist und das Polyethylen niederer Dichte eine Dichte von weniger als 0,94 g/cm3 aufweist.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil von dem Polyethylen höherer Dichte in der Mischung mehr als 10 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 20 Gew.-%, insbesondere mehr als 25 Gew.-% und/oder weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 35 Gew.-%. Der Anteil an Polyethylen höherer Dichte verleiht der Folie eine hervorragende Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung beträgt der Anteil von dem Polyethylen niederer Dichte in der Mischung mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, insbesondere mehr als 65 Gew.-% und/oder weniger als 90 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 80 Gew.-%, insbesondere weniger als 75 Gew.-%. Der Anteil an Polyethylen niederer Dichte sorgt für eine günstige Zähigkeit der Folie.
Idealerweise ist das Polyethylen höherer Dichte aus einem HDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,942 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,944 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,96 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3 beträgt.
Bevorzugt ist das Polyethylen niederer Dichte aus einem MDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,91 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm3 beträgt.
Bei Varianten der Erfindungen, die mehr als drei Schichten aufweisen, ist/sind zwischen der gefüllten Schicht und der ungefüllten, äußersten Schicht eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet. Diese Zwischenschichten sind vorzugsweise ungefüllt und bestehen aus einem MDPE, dessen Dichte mehr als 0,91 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm3 beträgt.
Das Fließverhalten von Polyolefinen wird mithilfe des Schmelzindex Ml (Melt Index) nach ASTM 1238 beschrieben, üblicherweise bei einer Temperatur von 190 °C für Polyethylen und 230 °C für Polypropylen bei einer Belastung mit 2,16 kg, 5 kg oder 21 , 6 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 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. Idealerweise weist das HDPE einen Schmelzindex Ml von mehr als 1 ,0 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 1 ,25 g/10 min, insbesondere von mehr als 1 ,5 g/10 min und/oder weniger als 3,0 g/10 min, vorzugsweise von weniger als 2,0 g/10 min, insbesondere von weniger als 1 ,75 g/10 min bei 190 °C und 5 kg. Des Weiteren beträgt der Schmelzindex mehr als 11 g/10 min, vorzugsweise mehr als 13 g/10 min, insbesondere mehr als 15 g/10 min und/oder weniger als 30 g/10 min, vorzugsweise weniger als 20 g/10 min, insbesondere weniger als 17 g/10 min bei 190 °C und 21 ,6 kg.
Vorzugsweise weist das HDPE eine mittlere Molmasse und eine besonders enge Molmassenverteilung auf, was zu einer guten Blasenstabilität und Verarbeitbarkeit führt. Des Weiteren weisen die Schichten mit HDPE eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und eine gute Bruchdehnung bei geringer Neigung zur Fibrillierung auf.
Vorteilhafterweise weist das MDPE einen Schmelzindex Ml von mehr als 1 ,0 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 1 ,5 g/10 min, insbesondere von mehr als 1 ,9 g/10 min und/oder weniger als 4,0 g/10 min, vorzugsweise von weniger als 3,0 g/10 min, insbesondere von weniger als 2,1 g/10 min bei 190 °C und 5 kg. Des Weiteren beträgt der Schmelzindex mehr als 20 g/10 min, vorzugsweise mehr als 30 g/10 min, insbesondere mehr als 40 g/10 min und/oder weniger als 65 g/10 min, vorzugsweise weniger als 55 g/10 min, insbesondere weniger als 45 g/10 min bei 190 °C und 21 ,6 kg. Dadurch erzielen die Schichten mit MDPE als auch die Folie eine hohe Zähigkeit und gleichzeitig hohe Steifigkeitswerte.
Bei einer besonders bevorzugten Variante umfasst die Folie mehr als eine Zwischenschicht, vorzugsweise mehr als zwei Zwischenschichten, die alle aus dem gleichen MDPE ausgebildet sind. Diese besondere mehrschichtige Konstruktion realisiert der Folie eine besonders hohe Zähigkeit und Steifigkeit, wobei gleichzeitig die Bildung von Fibrillen besonders vorteilhaft unterbunden wird.
Idealerweise weist die gefüllte Schicht neben dem Füllstoff eine Mischung verschiedener Polymere auf, wobei die Mischung einen Anteil an LDPE, einen Anteil an MDPE und einen Anteil von HDPE umfasst.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung beträgt der Anteil des LDPE in der Mischung der gefüllten Schicht mehr als 6 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 14 Gew.-% und/oder weniger als
24 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 20 Gew.-%, insbesondere weniger als
16 Gew.-%.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil des MDPE in der Mischung der gefüllten Schicht mehr als 7 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 12 Gew.-%, insbesondere mehr als 17 Gew.-% und/oder weniger als 30 Gew.-%, vorzugsweise weniger als
25 Gew.-%, insbesondere weniger als 20 Gew.-%.
Bevorzugt beträgt der Anteil des HDPE in der Mischung der gefüllten Schicht mehr als 4 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 7 Gew.-%, insbesondere mehr als 10 Gew.-% und/oder weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als
17 Gew.-%, insbesondere weniger als 14 Gew.-%.
Prinzipiell sind auch fünfschichtige und siebenschichtige Folien im Rahmen der Erfindung miteingeschlossen, wobei die mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Schichtenzahl verbessert realisiert werden können.
Vorzugsweise ist der Druck unmittelbar auf einer äußeren Schicht der Folie angeordnet ist. Dabei kann der Druck bzw. Aufdruck auf der vom verpackten Gut abgewandten Seite oder im Sinne eines Konterdrucks zwischen der Folie und gegebenenfalls einer weiteren Folie angeordnet sein. Zudem kann der Druck als Druckmotiv ausgeführt sein. Der Begriff Druckmotiv bezeichnet im Bereich Folie den thematischen Gestaltungsteil eines Aufdrucks. Gegebenenfalls können auch herstellerkennzeichnende Druckmotive im Umfang des Aufdrucks erfasst sein.
Bevorzugt wird der Druck mit einem Flexodruck-Verfahren auf eine äußere Schicht der Folie aufgebracht, wobei alle gängigen Druckverfahren prinzipiell dafür geeignet und ausdrücklich in die Erfindung mit eingeschlossen sind.
Die besondere Auswahl der Polymere als auch die Ausgestaltung in einer drei- bis neunschichtigen Variante realisieren eine besonders dünne Folie, die dennoch überzeugende mechanische Eigenschaften, auch in der Ausgestaltung einer Monomaterialkonstruktion, aufweist. Trotz der dünnen Ausführung führen die Steifigkeit bei gleichzeitiger Zähigkeit, die insbesondere durch die Polyethylenmischung in mindestens einer äußeren Schicht realisiert werden, zu einer hervorragenden Bedruckbarkeit. Besonders die gefüllte Schicht mit Hohlräumen führt zu einer opaken Folie, die ideal bedruckt werden kann.
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Verpackung mehrere Schritte. Zunächst wird eine Mischung der polymeren Bestandteile vorgenommen, die dann zu einer Folie mit mindestens zwei Schichten extrudiert wird. Dabei unterscheiden sich die Polymermischungen hinsichtlich der gefüllten und der ungefüllten Schichten der Folie, wobei die Polymermischung der gefüllten Schicht einen anorganischen Füllstoff zur Erzeugung von Hohlräumen aufweist. Vorteilhafterweise wird die Folie monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, wodurch die günstigen Eigenschaften der PE-Folie erzielt werden. Dies ist unter anderem eine vorteilhafte Opazität, so dass die Folie direkt mit einem Druck versehen werden kann. Vorzugsweise wird nach und/oder vor und/oder gleichzeitig mit dem Druckvorgang mit einem Rollenrotationsverfahren eine Kaltsiegelmasse auf die Innenseite der Folie aufgebracht. Dazu kann die Kaltsiegelmasse vorzugsweise flächig und unmittelbar auf die äußere Schicht der Folie aufgetragen werden.
Die Folie wird durch die monoaxiale Verstreckung mit einer Maschinenrichtungsorientierung (MDO) hergestellt, indem die Polymerfolie 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 Folie noch eine Temperatur etwas unter ihrem Schmelzpunkt aufweist.
Die MDO verstreckte und orientierte Folie ermöglicht eine Verpackung von Lebensmittel und oder Gegenständen, die auf einer besonders dünn ausgebildeten Folie als auch auf einer einheitlichen, einzelnen Materialstruktur basiert. Die M DO-Verstreckung erzielt Eigenschaften der PE-Folie, die bisher nur von Mehrmaterial-konstruktionen oder von PP- als auch PET-Folien bekannt waren.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Folie um mehr als den Faktor drei, vorzugsweise mehr als den Faktor vier, insbesondere mehr als den Faktor fünf verstreckt. Dadurch erhält die Folie eine vorteilhafte Steifheit und eine günstige Opazität.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante wird die opake, bedruckte Folie mit einer weiteren Folie zu einer Verpackung, insbesondere zu einem Verpackungslaminat verbunden. Dazu sind prinzipiell alle gängigen und bekannten Verbindungsmethoden geeignet. Die weitere Folie basiert vorzugsweise ebenfalls auf einer Monomaterialkonstruktion aus Polyethylen.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist die weitere Folie eine neunschichtige Folie, bevorzugt auf MDPE-Basis, die ebenfalls monoaxial in Maschinenrichtung gereckt ist.
Bei einer günstigen Ausführungsvariante der weiteren Folie weist mindestens eine äußere Schicht eine höhere Dichte als die mindestens eine innere Schicht auf. Dabei umfasst die äußere Schicht eine Mischung von mindestens zwei Polyethylenen unterschiedlicher Dichte, wobei das Polyethylen höherer Dichte eine Dichte von mehr als 0,94 g/cm3 aufweist und das Polyethylen niederer Dichte eine Dichte von weniger als 0,94 g/cm3 auf.
Idealerweise ist die Dichte des Polyethylens höherer Dichte um einen Faktor größer als das Polyethylen niederer Dichte, wobei der Wert des Faktors mehr als 1 ,002, vorzugsweise mehr als 1 ,005, insbesondere mehr als 1 ,008 und/oder weniger als 1 ,20, vorzugsweise weniger als 1 ,15, insbesondere weniger als 1 ,10 beträgt.
Bevorzugt ist die innere Schicht aus einem MDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,91 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM D 1238 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 1 ,0 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt.
Bei einer besonders bevorzugten Variante umfasst die Polyethylenfolie mehr als eine innere Schicht, vorzugsweise mehr als zwei innere Schichten, insbesondere mehr als vier innere Schichten, die alle aus dem gleichen MDPE ausgebildet sind. Diese besondere mehrschichtige Konstruktion realisiert der Polyethylenfolie eine besonders hohe Zähigkeit und Steifigkeit, wobei gleichzeitig die Bildung von Fibrillen besonders vorteilhaft unterbunden wird.
Idealerweise ist das Polyethylen höherer Dichte der weiteren Folie in der äußeren Schicht aus einem HDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,942 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,944 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,96 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM D 1238 mehr als 5 g/10 min, vorzugsweise mehr als 10 g/10 min beträgt und/oder weniger als 25 g/10 min, vorzugsweise weniger als 20 g/10 min beträgt.
Vorteilhafterweise ist das Polyethylen niederer Dichte der äußeren Schicht der weiteren Folie aus einem MDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,91 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm3 beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm3 beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM D 1238 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 1 ,0 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsvariante der weiteren Folie umfasst die Folie drei Schichten. Dabei ist die innere Schicht vorzugsweise aus einem MDPE ausgeführt, während die beiden äußeren Schichten aus einer Polymermischung aus HDPE und MDPE gebildet sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die weitere Folie einen neunschichtigen Aufbau. Dabei bilden vorzugsweise drei gleich dünn ausgebildete innere Schichten aus MDPE den Kern der weiteren Folie, wobei diese von jeweils einer inneren Zwischenschicht umgeben sind. Die inneren Zwischenschichten sind idealerweise ebenfalls aus MDPE gebildet und etwa doppelt so dick als die inneren Schichten ausgeführt. Zwischen der inneren Zwischenschicht und der äußeren Schicht ist jeweils eine äußere Zwischenschicht angeordnet. Die äußere Zwischenschicht ist etwas dicker als die innere Zwischenschicht ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einer Mischung von Polyethylen höherer und niederer Dichte. Die äußere Schicht weist eine Dicke auf, die nochmals etwas stärker ausgebildet ist als die Dicke der äußeren Zwischenschicht und besteht ebenfalls aus einer Mischung von Polyethylen höherer und niederer Dichte, wobei die äußere Schicht zusätzlich einen geringen Anteil an Additiven aufweist.
Bei einer besonders günstigen Variante der weiteren Folie ist die Dicke der Schichten von der inneren Schicht zur äußeren Schicht zunehmend ausgebildet. Dies gilt für die dreischichtige bis zur neunschichtigen weiteren Folie. Diese Ausführung der weiteren Folie erzielt besonders vorteilhafte, mechanische Eigenschaften und realisiert somit eine Folie, die hochwertig bedruckt werden kann.
Darüber hinaus ist die weitere Folie idealerweise 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 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.
Vorteilhafterweise weist die weitere Folie eine Dicke von weniger als 60 pm, vorzugsweise weniger als 50 pm, insbesondere weniger als 40 pm auf und/oder mehr als 5 pm, vorzugsweise mehr als 10 pm, insbesondere mehr als 15 pm auf.
Die erfindungsgemäße Folie wird als recycelfähige und sortenreine Kaltsiegelverpackung für Lebensmittel verwendet. Dabei weist die Folie die Vorteile einer Monomaterialkonstruktion auf, erreicht und übertrefft dabei viele Merkmale von Mehrkomponentenkonstruktionen und erfüllt die Anforderungen des Plastikpakts der Europäischen Union.
Gemäß der Erfindung wird die Folie mit einerweiteren Folie zu einer Verpackung kombiniert. Die verbundenen Folien werden als recycelfähige, sortenreine Verpackung für Lebensmittel verwendet.
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 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Folie mit einer Kaltsiegelmasse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Folie mit zusätzliche Schicht,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verpackung mit einer Kaltsiegelmasse,
Fig. 4 eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Verpackung.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verpackung 13 in der Ausführung der Folie 1 mit einer Kaltsiegelmasse 2 und dem Druck 4 dargestellt. Die Folie 1 weist in der dargestellten Ausführungsform einen neunschichtigen Aufbau auf. Die Schicht 6 ist dabei die gefüllte Schicht, wobei der Anteil an CaCOs ca. 55 Gew.-% beträgt. Des Weiteren weist die Schicht 6 einen Anteil an LDPE von ca. 15 Gew.-%, einen Anteil an MDPE von ca. 18 Gew.-% und einen Anteil von HDPE von ca. 12 Gew.-% auf.
Die Schichten 5 bilden die äußeren Schichten der Folie 1, wobei die Schichten 5 keine Füllstoffe aufweisen. In der Schicht 5 beträgt der Anteil an MDPE ca. 70 Gew.-% und der Anteil an HDPE 30 Gew.-%. Das HDPE ist beispielsweise aus einem Hostalen ACP 7740 F3 ausgeführt, dessen Dichte 0,946 g/cm3 und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 1 ,6 g/10 min beträgt.
Dabei sind jeweils zwischen der gefüllten Schicht 6 und den ungefüllten Schichten 5 drei weitere, dünne Schichten 10 angeordnet. Die Schicht 10 ist vollständig aus einem MDPE gebildet, beispielsweise einem ein Borealis Borshape FX1002, dessen Dichte 0,937 g/cm3 und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 2 g/10 min beträgt.
Erstes Beispiel:
Die Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 119 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 4,82 beträgt die Dicke der Folie 1 24,7 pm, bei einer Dichte von 0,92 g/cm3.
Zweites Beispiel:
Die Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 147 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 5,74 beträgt die Dicke der Folie 1 40 pm, bei einer Dichte von 0,86 g/cm3.
Die Folie 1 weist eine Zugsteifigkeit von mehr als 632 MPa bei 2 % Sekantenmodul und eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 119,3 MPa auf. Weiterhin beträgt der Schrumpf der Folie 1 nach DIN 55543-4 weniger als 2,1 %, während die Opazität nach DIN EN ISO 2813 mehr als 95 % beträgt. Die Folie 1 weist einen Dart-Drop nach DIN EN ISO 7765-1 von 135,4 g auf.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verpackung 13 in der Ausführung als Folie 1 mit zusätzliche Schicht 12 dargestellt. Die Folie
I entspricht im Wesentlichen den Ausführungen aus Fig. 1 , wobei in dieser Ausführung eine zusätzliche Schicht 12 aus EVOH zwischen dem Druck 4 und der Schicht 5 angeordnet ist.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verpackung
I I mit einer Kaltsiegelmasse 2 dargestellt. Die Verpackung 11 wird aus der Folie 1 und der weiteren Folie 3 gebildet.
Zwischen der weiteren Folie 3 und der Folie 1 ist ein Druck 4 angeordnet, der vor dem Verbinden auf die opake Folie 1 aufgedruckt wird. Der Druck 4 dient zur Kennzeichnung des zu verpackenden Lebensmittels sowie zur optischen Wiedererkennung als auch Unterstützung eines Markenimages der Lebensmittelmarke.
Die weitere Folie 3 ist in dieser Ausführungsvariante mit neun Schichten in einem symmetrischen Aufbau ausgebildet. Dabei bestehen die fünf innersten Schichten 7 und 9 vollständig aus einem MDPE, beispielsweise ein Borealis Borshape FX1002, wobei die drei innersten Schichten 9 deutlich dünner ausgebildet sind als die zwei umgebenden Schichten 7.
Jeweils die zwei äußeren Schichten 8 der weiteren Folie 3 weisen zusätzlich zum MDPE einen Anteil an HDPE auf. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt der Anteil an HDPE 85 Gew.-% und ist beispielsweise aus einem Hostalen ACP 7740 F3 ausgebildet.
Erstes Beispiel
Die neunschichtige, weitere Folie 3 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 139 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 5,95 beträgt die Dicke der Weitere Folie 3 25 pm, bei einer Dichte von 0,905 g/cm3.
Zweites Beispiel:
Die Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 147 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 5,74 beträgt die Dicke der Folie 1 40 pm, bei einer Dichte von 0,86 g/cm3.
Die Folie 1 weist in der Ausführungsform von Fig. 3 einen drei schichtigen Aufbau auf. Die Schicht 6 ist dabei die gefüllte Schicht, wobei der Anteil an CaCOs ca. 55 Gew.-% beträgt. Des Weiteren weist die Schicht 6 einen Anteil an LDPE von ca. 15 Gew.-%, einen Anteil an MDPE von ca. 18 Gew.-% und einen Anteil von HDPE von ca. 12 Gew.-% auf.
Die gefüllte Schicht 6 wird von jeweils einer Schicht 5 umschlossen, wobei die ungefüllte Schicht 5 keine Füllstoffe aufweist. In der Schicht 5 beträgt der Anteil an MDPE ca. 70 Gew.-% und der Anteil an HDPE 30 Gew.-%.
Die Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 140 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 4,82 beträgt die Dicke der Folie 1 29 pm, bei einer Dichte von 0,87 g/cm3.
Die Ausführungsvariante der Verpackung 11 , die in Fig. 4 dargestellt ist, entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante in Fig.3. Lediglich die Folie 1 weist einen neunschichtigen Aufbau wie bereits in Fig. 1 ausführlich beschrieben.

Claims

Patentansprüche Recyclingfähige, kaltsiegelnde Verpackung (11 , 13) mit mindestens einer ersten Folie (1) und einer Kaltsiegelmasse (2) und einem Druck (4), wobei die Folie (1) aus einem weitestgehend sortenreinen Polyolefin ausgebildet ist, monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt ist und mindestens zwei Schichten (5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht (6) einen anorganischen Füllstoff zur Erzeugung von Hohlräumen in der Schicht aufweist. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltsiegelmasse (2) unmittelbar auf der Folie (1) angeordnet ist. Verpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltsiegelmasse (2) flächig auf der Folie (1) angeordnet ist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllte Schicht (6) als innere Schicht ausgebildet ist, wobei die innere Schicht von zwei ungefüllten Schichten (5) umgeben ist.
5. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Folie (1 ) weniger als 0,99 g/cm3, vorzugsweise weniger als 0,95 g/cm3, insbesondere weniger als 0,90 g/cm3 beträgt und/oder mehr als 0,60 g/cm3, vorzugsweise mehr als 0,70 g/cm3, insbesondere mehr als 0,80 g/cm3 beträgt.
6. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin ein Polyethylen ist. 7. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein CaCOs ist, wobei der Füllstoff eine Partikelgröße von kleiner als 6,5 pm aufweist.
8. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoff in der Schicht (6) mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% und/oder weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 40 Gew.-% beträgt. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Dicke von weniger als 40 pm, vorzugsweise weniger als 35 pm, insbesondere weniger als 30 pm aufweist und/oder mehr als 5 pm, vorzugsweise mehr als 10 pm, insbesondere mehr als 15 pm aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Gasdurchlässigkeit von weniger als 500 cm3/m2 d bar, vorzugsweise von weniger als 300 cm3/m2 d bar, insbesondere von weniger als 100 cm3/m2 d bar nach DIN EN ISO 2556 aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Opazität nach DIN 53416 von mehr als 80 %, vorzugsweise mehr als 90 %, insbesondere mehr als 95 % aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Zugsteifigkeit bei 2 % Sekantenmodul nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 500 MPa, vorzugsweise von mehr als 550 MPa, insbesondere von mehr als 600 MPa aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 90 MPa, vorzugsweise von mehr als 100 MPa, insbesondere von mehr als 110 MPa aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) einen Schrumpf nach DIN 55543-4 von weniger als 4 %, vorzugsweise von weniger als 3 %, insbesondere von weniger als 2 % aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) eine Schicht (12) aus Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer-Schicht (EVOH) oder Polyamid (PA) aufweist. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (11) mindestens eine weitere Folie (3) aufweist, wobei die Folie (3) mindestens zwei Schichten aus Polyethylen unterschiedlicher Dichte aufweist und in Maschinenrichtung verstreckt ausgebildet ist. 17. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) einen Dart-Drop nach DIN EN ISO 7765-1 von mehr als 95 g, vorzugsweise von mehr als 115 g, insbesondere von mehr als 135 g aufweist.
18. Verfahren zur Herstellung einer Verpackung (11 , 13) mit folgenden Schritten:
Erzeugung verschiedener Zusammensetzungen,
Extrusion zu einer Folie (1) mit mindestens zwei Schichten (5, 6),
Bedrucken der Folie (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1 ) monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion als Blasextrusion ausgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) um mehr als den Faktor 3, vorzugsweise mehr als den Faktor 4, insbesondere mehr als den Faktor 5 verstreckt wird.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) mit mindestens einer weiteren Folie (3) zu einer Verpackung (11) verbunden wird. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass auf die Folie (1) eine Kaltsiegelmasse (2) aufgebracht wird.
23. Verwendung einer Folie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als recycelfähige, sortenreine Kaltsiegelverpackung (13).
24. Verwendung einer Folie (1) als Laminat mit einer weiteren Folie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als recycelfähige, sortenreine Verpackung (11)-
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