Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige, monoaxial verstreckte, recycelfähige Folie für ein Laminat, wobei die Folie Außenschichten und mindestens eine innere Barriereschicht aufweist, wobei dazwischen jeweils eine Verbindungsschicht angeordnet ist.

Aktuelle, handelsübliche Verpackungen aus Kunststoff sind häufig Folienlaminate aus verschiedenen Schichten, die hinsichtlich ihrer Anwendung und Funktion konfektioniert werden, wie z.B. Polyolefine wie Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), oft auch kombiniert mit Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyamid (PA). Zudem werden meist Laminate aus verschiedenen Kunststoffschichten mit Materialien wie Aluminium oder Papier kombiniert.

Polyethylen hat sich zur Herstellung von Lebensmittelverpackungsfolien, Lebensmittelbeuteln, Stretchfolien, Schrumpffolien, Mülleimerauskleidungen und Versandtaschen bewährt. Dabei erfordert insbesondere das Verpacken von zubereiteten und/oder rohen Lebensmitteln Schutzfolien, die eine ausreichend niedrige Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen.

Gleichzeitig kann die Art und Weise, wie Kunststoff und damit auch Lebensmittelverpackungsfolien 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 Kunststoffmüll reduzieren. Bis 2030 sollen 55 % des Verpackungsmülls aus Kunststoff recycelt werden. Um die Herausforderungen des Recyclings bewältigen zu können, muss das Design von Verpackungen zunehmend nachhaltig gestaltet werden. Dies kann beispielsweise durch die Umsetzung und Implementierung von mehr Monomaterialkonstruktionen erfolgen. Hierbei liegt die Herausforderung im Erreichen der ganz unterschiedlichen Eigenschaften einer Verpackung, die zuvor in der Kombination verschiedener Kunststoffschichten mit unterschiedlicher Materialbasis erzielt wurde, mit nur einer recycelbaren Monomaterialkonstruktion zu realisieren.

Solche typischen Eigenschaften und somit auch Anforderungen an ein Verpackungslaminat sind die Barriere hinsichtlich Wasserdampf-, Sauerstoff- und Aromadurchtritt. Polyethylenfolien können zwar aufgrund ihrer hydrophoben Beschaffenheit eine ausreichende Barriere für Wasserdampf bilden, müssen aber darüber hinaus mit zusätzlichen Schichten oder Materialien kombiniert werden, um die Sauerstoffbarriereeigenschaft zu verbessern. Diese Funktion kann in einem Verpackungslaminat mithilfe einer Barriereschicht aus Aluminium und/oder einem geeigneten Barrierepolymer, wie beispielweise Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) und/oder Polyamid (PA) erzielt werden.

Verpackungen werden an sich auch meist mit einem von außen sichtbarem Aufdruck versehen. Hierzu sind die Verpackungslaminate mindestens aus zwei Folien gefertigt, wobei eine Folie als Trägerfolie ideal für den Aufdruck angepasst ist, während die andere Folie als Siegelfolie inklusive Barriereschicht realisiert ist.

Die EP 0 673 759 B1 beschreibt bereits eine mehrschichtige Verpackungsfolie, die aus einer Heißsiegelschicht, Schichten aus LLDPE, Bindeschichten (und einer Barriereschicht aus EVOH besteht, wobei die mehrschichtige Folie biaxial in Maschinenrichtung und in Querrichtung mit einem Streckverhältnis von etwa 10 gezogen wurde. In der EP 2 106 342 B1 wird eine Mehrschichtfolie offenbart, die eine Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer- (EVOH-) Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist, einen ersten Verbindungsschichtklebstoff, der mit der ersten Oberfläche verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsschichtklebstoff, der mit der zweiten Oberfläche der EVOH-Schicht verbunden ist, zumindest eine Schicht aus einem Polyethylen hoher Dichte, die mit der ersten Verbindungsschicht verbunden ist, und zumindest eine Polyethylenschicht, die aus der Gruppe bestehend aus einem linearen Polyethylen niedriger Dichte und einem Polyethylen hoher Dichte ausgewählt ist, die mit der zweiten Verbindungsschicht verbunden ist, wobei die Mehrschichtfolie in der Bearbeitungsrichtung im Nachhinein einaxial mit einem Ausziehverhältnis von mehr als 5 ausgerichtet ist, und wobei die im Nachhinein ausgerichtete Folie eine Wasserdampfdurchlassrate von weniger als 3,5 g ■ mil/m ² ■ Tag und eine Sauerstoffdurchlassrate von weniger als 2,5 cm ³ ■ mil/m ² ■ Tag aufweist.

In der EP 3 481 630 B1 wird eine recyclingfähige Polyethylenfolie aus zumindest 80 % Polyethylen-Material und maximal 20 % kompatiblen Polyolefin-Material beschrieben, wobei die Polyethylen-Folie kleiner 40 pm dick ist und eine zentrale Schicht aus linearem Polyethylen niedriger Dichte und/oder linearem metallocenem Polyethylen niedriger Dichte und zwei mit der zentralen Schicht verbundenen Außenschichten aus Polyethylen hoher Dichte, die die zentrale Schicht umgeben, aufweist, wobei der HDPE-Anteil der Polyethylen-Folie mindestens 60 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 70 Vol.-%, ganz besonders vorzugsweise mindestens 80 Vol.-%, ausmacht und wobei die Polyethylen-Folie in zumindest einer Richtung gereckt ist und die beiden Außenschichten zusammen mindestens dreimal so dick sind, vorzugsweise mindestens viermal so dick sind, wie die zentrale Schicht. Bei dieser Folie muss zur Erreichung einer ausreichenden Wärmeformbeständigkeit Polypropylen oder Cyclo-Olefin- Copolymer in die Außenschichten zugemischt werden, wodurch eine Monomaterialkonstruktion nicht mehr realisiert ist.

Die EP 2 860 031 B1 offenbart eine in Maschinen-Richtung verstreckte, für Etiketten geeignete Mehrschicht-Folie, umfassend eine Kern-Schicht und zwei um die Kern-Schicht sandwichartig angeordnete äußere Schichten, wobei die Kern-Schicht ein bimodales Ethylen/1-Buten/C6-C12-alpha-Olefin-Terpolymer mit einer Dichte zwischen926 kg/m ³ bis 950 kg/m ³ umfasst und die zwei äußeren Schichten unimodales HDPE mit einer Dichte von mehr als 940 kg/m ³ bis zu 970 kg/m ³ umfassen.

Die WO 2018/202479 A1 und die WO 2020/038579 A1 offenbaren Erfindungen von unsymmetrisch aufgebauten und recyclingfreundlichen, einfach reißbares Verpackungslaminaten mit guter Barrierewirkung. Die Verpackungslaminate umfassen eine erste Laminatschicht und eine zweite Laminatschicht, wobei die erste Laminatschicht ein co-extrudierter und in Maschinenrichtung gereckter Verbund aus einer Substratschicht mit einem HDPE-Anteil von zumindest 60 Vol%, einer Verbindungsschicht und einer Barriereschicht aus einem Barrierepolymer, vorzugsweise aus Polyamid oder Ethylen-Vinylalkohol- Copolymer, mit einer Dicke von maximal 20 % der Gesamtdicke der ersten Laminatschicht, ist. Die Verbindungsschicht ist zwischen der Substratschicht und der Barriereschicht angeordnet und die erste Laminatschicht ist an deren Barriereschicht mit der zweiten Laminatschicht verbunden. Das Verpackungslaminat weist eine hervorragende Reisfähigkeit in beide Richtungen auf, was aber nicht in allen Verpackungslösungen erwünscht ist.

Die Kombination der Barrierefunktion mit den Anforderungen des Siegelns schränkt die Auswahl an möglichen Siegelschichten deutlich ein und begründet große Herausforderungen in der Fertigung der Laminate für Verpackungen. Hochwertige Verpackungslaminate weisen zudem meist einen Aufdruck auf, der in einem Reihendruckverfahren, z.B. im Tiefdruckverfahren oder im Flexo- Reihendruckverfahren realisiert wird. Deshalb werden in solchen Folienlaminaten als bedruckte Folienbahn häufig PET- oder PP-Folienbahnen eingesetzt. Nach heutigem Stand kommen hierfür bedruckte Folienbahnen mit Schichtdicken von nur 12 pm zum Einsatz. Die Konstruktion von Monolaminaten aus Polyethylen ruft aber das Problem der qualitativen Bedruckbarkeit bei solch geringen Schichtdicken hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Folie für ein Laminat bereitzustellen, das den Anforderungen einer Monomaterialkonstruktion genügt und ausreichende Barriereeigenschaften gewährleisten kann. Die Folie soll sich günstig und in hervorragender Qualität bedrucken lassen. Dazu soll die Folie besonders steif ausgebildet sein und eine ausreichende Zähigkeit aufweisen. Darüber hinaus soll die Folie über eine hinreichende Wärmeformbeständigkeit verfügen. Zumindest eine Folie des Laminats soll über die nötigen Siegeleigenschaften verfügen. Die Folie soll gesundheitlich unbedenklich und ökologisch nachhaltig sein. Zudem sollen keine Gerüche von der Folie ausgehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Folie für ein Laminat gemäß dem Hauptanspruch gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist zwischen den Außenschichten und der Barriereschicht jeweils mindestens eine weitere, funktionelle Zwischenschicht angeordnet.

Die Zwischenschicht hat eine Reihe von Funktionen zu erfüllen. Idealerweise gewährleistet sie eine günstige Zähigkeit bei gleichzeitig sehr steifer Ausbildung der Folie. Nur dadurch kann ein qualitatives und hochwertiges Druckbild des Aufdrucks auf der sehr dünnen Folie des Laminats aufgebracht werden. Bei einer besonders günstigen Variante sind zwei funktionelle Zwischenschichten übereinander angeordnet, wodurch die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften nochmals verstärkt werden.

Zur besseren Anhaftung eines qualitativ hochwertigen Aufdrucks sind die Außenschichten der Folie aus einem HDPE ausgebildet, welches zusätzlich einen Anteil an Additiven aufweisen kann. Die Dichte des HDPEs der Außenschichten weist idealerweise einen Wert von mehr als 0,941 g/cm ³ , vorzugsweise von mehr als 0,943 g/cm ³ , insbesondere von mehr als 0,945 g/cm ³ auf.

Beispielsweise beträgt die Dichte des HDPEs der Außenschichten weniger als 0,97 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,965 g/cm ³ und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 21 ,6 kg) gemäß ISO 1133-1 beträgt mehr als 5 g/10 min, vorzugsweise mehr als 10 g/10 min und/oder weniger als 25 g/10 min, vorzugsweise weniger als 20 g/10 min.

Bei einer Variante der Erfindung kann eine der Außenschichten oder beide Außenschichten einen kleinen Anteil an Additiven aufweisen. Beispielsweise beträgt der Anteil an Additiven in einer Außenschicht mehr als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 1 ,0 Gew.-%, insbesondere mehr als 1 ,5 Gew.-% und/oder weniger als 3,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3,0 Gew.-%, insbesondere weniger als 2,5 Gew.-%.

Beispielsweise können die Additive ein hochtransparentes Anti-Block- und IR- Filter-Masterbatch auf Kieselsäurebasis in PE-Trägerharz und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel zu Nivellierung der Fließfähigkeit der Schmelze umfassen. Bei einer Variante der Erfindung beträgt der D97,5 eines Additivs weniger als 12 pm, vorzugsweise weniger als 9 pm, insbesondere weniger als 6 pm. Dadurch ist beispielsweise immer noch eine hervorragende Antiblockwirkung realisiert und gleichzeitig wird die Barriereeigenschaft der Folie besonders unterstützt und/oder geschützt.

Vorteilhafterweise weisen die Außenschichten eine um einen Faktor höhere Dichte als die funktionellen Zwischenschichten auf, 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.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung weisen die funktionellen Zwischenschichten eine Dichte mit einem Wert von mehr als 0,91 g/cm ³ , vorzugsweise von mehr als 0,92 g/cm ³ , insbesondere von mehr als 0,93 g/cm ³ auf und/oder von weniger als 0,940 g/cm ³ , vorzugsweise von weniger als 0,939 g/cm ³ , insbesondere von weniger als 0,938 g/cm ³ auf.

Das Fließverhalten von Polyolefinen wird mithilfe des Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 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 Schmelze-viskosität, 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 der Außenschichten eine Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 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 Schmelzflussrate 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 Polyethylen hoher Dichte eine mittlere Molmasse und eine besonders enge Molmassenverteilung auf, was zu einer guten Blasenstabilität und Verarbeitbarkeit führt. Des Weiteren weisen die Außenschichten eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und eine gute Bruchdehnung bei geringer Neigung zur Fibrillierung auf.

Beispielsweise weist das Polyethylen hoher Dichte eine Zugelastizität von mehr als 880 MPa, eine Zugfestigkeit von mehr als 20 MPa und eine Schmelztemperatur von mehr als 129 °C auf. Diese besonderen physikalischen Parameter führen zu einer Folie, die die gestellte Aufgabe erfüllen kann.

Bei einer alternativen Variante der Erfindung weist das HDPE hoher Dichte eine Schmelzflussrate nach ASTM D1238 von mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 0,5 g/10 min, insbesondere von mehr als 0,8 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 ,0 g/10 min bei 190 °C und 2,16 kg. Beispielsweise weist dieses HDPE hoher Dichte eine Dichte von mehr als 0,961 g/cm ³ nach ASTM D792 und eine Reißfestigkeit nach Elmendorf von mehr als 40 g in MD und von mehr 165 g in TD auf. Vorteilhafterweise weist das Polyethylen der funktionellen Zwischenschichten einen Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 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 die Schmelzflussrate des Polyethylens der funktionellen Zwischenschichten 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 erzielt das Polyethylen in den Zwischenschichten als auch in der Folie eine hohe Zähigkeit und gleichzeitig hohe Steifigkeitswerte.

Bei einer Variante der Erfindung sind die funktionellen Zwischenschichten aus einem bimodalen Polyethylen, vorzugsweise aus einem bimodalen Terpolymer, insbesondere aus einem bimodalen Ethylen/1-Buten/Ce-Ci2-alpha-Olefin- Terpolymer ausgebildet. Die Kombination von Polymerketten mit niedrigem Molekulargewicht und hoher Dichte sowie solchen mit hohem Molekulargewicht und niedriger Dichte führt zu einer Kombination aus Steifigkeit und Flexibilität in dem Polyethylen der funktionalen Zwischenschichten. Dies ermöglicht eine optimale Balance zwischen Festigkeit, Schlagzähigkeit, Steifigkeit und Verarbeitbarkeit des resultierenden Polyethylens der funktionalen Zwischenschicht.

Idealerweise ist die Barriereschicht als eine Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer- Schicht (EVOH) ausgebildet. Da die Barriereeigenschaften von EVOH höher sind als die von Polyamid und PVDC, ist es möglich, die Dicke der Barriereschicht gering und gestreckt auszubilden. Dadurch ist es möglich ein recycelfähiges Laminat zu erzeugen, indem die Barriereschicht maximal 5 % der Gesamtmasse des Verpackungslaminats beträgt, wodurch das Laminat mit Barriereeigenschaften als Monomaterialienkonstruktion gelten kann.

Vorteilhafterweise weist die Dichte der Verbindungsschichten einen Wert von weniger als 0,915 g/cm ³ , vorzugsweise von weniger als 0,910 g/cm ³ , insbesondere von weniger als 0,905 g/cm ³ auf. Die Verbindungsschichten basieren auf einem LLDPE, das mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ausgeführt ist und verbessern die Adhäsion zwischen den PE-Schichten und der EVOH-Schicht in der Blasfolienherstellung.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die Verbindungsschicht aus einem Polyethylen ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,880 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,900 g/cm ³ beträgt und/oder weniger als 0,940 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,920 g/cm ³ 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.

Idealerweise ist die Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM D 1238 der Verbindungsschicht ähnlich wie die Schmelzflussrate der funktionellen Zwischenschicht ausgeführt. Dabei unterscheiden sich die Schmelzflussraten der Verbindungsschicht und der funktionellen Zwischenschicht um einen Faktor von weniger als 1 ,5, vorzugsweise weniger als 1 ,4, insbesondere weniger als 1 ,3. Dies verbessert insbesondere die Haftung und Einbettung der Barriere in den Polyethylenschichtenverbund und stellt ein wesentliches erfinderisches Merkmal der Laminatkonstruktion dar.

Der Haze-Wert ist ein Maß für die Trübung bzw. den Glanz von transparenten Folien. Das Verfahren zur Messung des Haze-Wertes wird in der Norm ASTM D 1003 und der DIN EN ISO 2813 beschrieben. Günstigerweise weist die Folie einen Glanz nach DIN EN ISO 2813 von weniger als 7 %, vorzugsweise von weniger als 6 %, insbesondere von weniger als 5 % auf. Dadurch weisen das Laminat und die Folie eine besonders hochwertige Optik auf.

Die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Folien erfolgt nach DIN EN ISO 2556 unter atmosphärischem Druck. Dabei trennt ein Probekörper aus einer Folie zwei Kammern, von denen die eine das Prüfgas bei atmosphärischem Druck enthält, aus der anderen mit bekanntem Anfangsvolumen wird die Luft evakuiert, bis nahezu Vakuum erreicht ist. Die Gasmenge, die durch den Probekörper von einer Kammer in die andere strömt, wird in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt, indem der Druckanstieg in der zweiten Kammer mit einem Manometer gemessen wird.

Vorteilhafterweise weist die Folie eine Sauerstoffdurchlassrate von weniger als 10 cm ³ /m ³ ■ Tag ■ bar, vorzugsweise von weniger als 6 cm ³ /m ³ ■ Tag ■ bar, insbesondere von weniger als 2 cm ³ /m ³ ■ Tag ■ bar auf, gemessen bei 23 °C und 0 % rH. Somit verfügt die Folie sowie das Verpackungslaminat über hervorragende Barriereeigenschaften zum Aufbewahren von empfindlichen Lebensmitteln.

Die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit für trockene bzw. feuchteempfindliche Güter erfolgt nach DIN 53116 mithilfe eines gravimetrischen Messverfahrens. Ein mit einem Trockenmittel gefüllter Prüfbehälter wird durch die Probe einer Folie verschlossen und einem definierten Prüfklima ausgesetzt. Die durch die Probe permeierende Wassermenge wird durch Wiegen bestimmt. Dabei kann eine Wassermenge in einem Bereich von 1 - 200 g/(m ² ■ d) nachgewiesen werden. Die Nachweisgrenze ist weiterhin abhängig von Musterbeschaffenheit und der Musterdicke. Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 50 g/m ² , vorzugsweise von weniger als 25 g/m ² , insbesondere von weniger als 5 g/m ² in 24 h nach ASTM D6701-01 auf. Dadurch eignet sich die Folie sowie das Laminat besonders vorteilhaft für das Verpacken verderblicher Lebensmittel.

Vorteilhafterweise ist die Folie monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt ausgebildet und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt ausgebildet. Unter Anderem verleiht die Streckung der Folie die besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften.

Die erfindungsgemäße Folie ist idealerweise als Trägerfolie für Aufdrucke kombiniert mit hervorragenden Barriereeigenschaften ausgeführt. Die besondere Auswahl der Polymere als auch die Ausgestaltung in einer sieben- oder 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 funktionalen Zwischenschichten realisiert werden, zu einer hervorragenden Bedruckbarkeit. Zusätzlich ist die Barrierefunktion, die üblicherweise meist in die Siegellage integriert ist, bereits in der Trägerfolie realisiert, wodurch die Auswahl besonders dünner Siegelschichten, die bei niedrigen Temperaturen gesiegelt werden können, ermöglicht wird.

Eine wie in DE 10 2005 003922A 1 beschriebene Folie aus reinem HDPE wäre als Druckträger zwar gerade ausreichend steif für die Bedruckung und wärmeformbeständig, jedoch für die Anwendung als Laminat nicht zäh genug und würde zum Spleißen in Richtung der Verstreckung tendieren. Durch den erfindungsgemäßen Folienaufbau mit den funktionalen Zwischenschichten lassen sich diese durchaus widersprüchlichen Eigenschaften vereinen.

Ein häufig eingesetztes Verfahren zum Bedrucken einer Folie ist der Flexodruck. Dabei handelt es sich um ein direktes Hochdruckverfahren, das auch als ein Rollenrotationsdruckverfahren bezeichnet wird. Die flexiblen Druckplatten, die aus Fotopolymer oder Gummi bestehen, werden in Kombination mit niedrigviskosen Druckfarben verwendet. Dabei sind die erhabenen Stellen der Druckform bildtragend. Die Vorteile liegen in der Wirtschaftlichkeit durch die Ausnutzung einer großen Druckbreite und einer hohen Druckgeschwindigkeit, sowie die Disponibilität kostengünstiger Druckfarben. Die Druckwerkzeuge bestehen im Wesentlichen aus Photopolymer-Druckplatten und/oder lasergravierten Elastomerhüllen. Großauflagen lassen sich mit dem Flexodruck wirtschaftlich gut darstellen.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist ein Aufdruck unmittelbar auf einer Außenschicht der Folie angeordnet. Dabei kann der Aufdruck auf der vom verpackten Gut abgewandten Seite oder im Sinne eines Konterdrucks zwischen Folie und Lage angeordnet sein. Dabei kann der Aufdruck 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 Aufdruck mit einem Flexodruck-Verfahren auf eine Außenschicht der Folie aufgebracht, wobei alle gängigen Druckverfahren prinzipiell dafür geeignet und ausdrücklich in die Erfindung mit eingeschlossen sind.

Die Messung der Dicke der Folie wurde nach DIN 53370 ermittelt und als Mittelwert angegeben. Vorteilhafterweise weist die Folie eine Dicke von weniger als 60 pm, vorzugsweise weniger als 50 pm, insbesondere weniger als 40 in auf und/oder mehr als 5 pm, vorzugsweise mehr als 10 pm, insbesondere mehr als 15 pm auf. Somit ist die Folie so dünn und materialsparend wie möglich ausgestaltet, so dass sie dennoch für das Aufbringen eines hochwertigen Aufdrucks geeignet ist.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist der mehrschichtige Aufbau der Folie symmetrisch ausgebildet, wodurch die Bedruckbarkeit beider Außenschichten realisiert werden kann und somit flexibel zwischen der Druckanordnung außen oder dem Konterdruck variiert werden kann.

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/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,98 g/cm ³ , insbesondere weniger als 0,97 g/cm ³ und/oder mehr als 0,60 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,70 g/cm ³ , insbesondere mehr als 0,80 g/cm ³ .

Heißsiegeln ist eine übliche Methode zur Herstellung von Siegeln und Nähten bei flexiblen Verpackungen. Gelegentlich werden auch Klebesysteme verwendet. Es gibt eine Vielzahl von Arten von Heißsiegeln. Die gebräuchlichsten, insbesondere bei Folien, sind das Thermosiegeln, das Balkensiegeln und das Impulssiegelung.

Geeignete Folienschichten für das Heißsiegeln sind LDPE und LLDPE, die dann mit der Folie zu einem Laminat gesiegelt werden können. Dabei weist LDPE bessere Heißsiegeleigenschaften als LLDPE auf. Es dichtet bei niedrigeren Temperaturen, dichtet über einen größeren Temperaturbereich und weist eine bessere Heißklebrigkeit auf, was zu einem großen Teil auf die langkettigen Verzweigung. Metallocen-LLDPE mit höheren Alpha-Olefinen wurde entwickelt, um diesen Nachteil von LLDPE zu beheben. Ein anderer Ansatz, um die beste Mischung von Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung zu erzielen, ist die Mischung von LLDPE und LDPE.

Bei der thermischen Versiegelung werden zwei beheizte Stangen verwendet, die Druck auf die zu versiegelnden Folien ausüben und gleichzeitig Wärme an die Schnittstelle leiten, wodurch die Folien an diesen Stellen schmelzen. Der Druck sorgt für einen guten Kontakt zwischen den Folien und unterstützt die Durchdringung der geschmolzenen zähflüssigen Materialien an der Grenzfläche. Nach ausreichender Siegelzeit wird der Druck der Stangen abgelassen und die Folien freigegeben. Daher ist die Heißklebrigkeit des Folienmaterials entscheidend für die Bildung einer angemessenen Versiegelung. Die volle Festigkeit der Versiegelung bildet sich aus, wenn das Folienmaterial abkühlt, aber die anfängliche Festigkeit muss jedoch ausreichen, um die Integrität der Versiegelung während des Abkühlens aufrechtzuerhalten.

Die Siegelschienen haben in der Regel abgerundete Kanten, um ein Durchstechen des Materials zu vermeiden, und häufig ist eine Leiste mit einer elastischen Oberfläche versehen, um einen gleichmäßigen Druck während des Siegelung. Die Schweißbacken sind in der Regel nicht flach, sondern gezahnt und erzeugen eine gemusterte Siegel. Bei Varianten des thermischen Siegelns wird nur eine Leiste erwärmt und die andere nicht. Eine andere Variante verwendet beheizte Walzen anstelle von Stäben, dabei wird beispielsweise ein Beutel versiegelt, während er durch die Walzen läuft.

Zur Ausgestaltung einer Folie mit besonders vorteilhaften Siegeleigenschaften weist mindestens eine äußere Schicht und/oder Außenschicht einen Anteil an Polypropylen auf, wobei der Anteil mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% beträgt und/oder weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-% beträgt. Durch den Anteil an Polypropylen erhöht sich die Hitzebeständigkeit und somit auch die Temperatur, bei der die Folie gesiegelt werden kann, ohne die Recycelfähigkeit der Folie zu unterlaufen.

Idealerweise weist die Lage eine Dicke von mehr als 10 pm, vorzugsweise mehr als 15 pm, insbesondere mehr als 20 pm und/oder weniger als 100 pm, vorzugsweise weniger als 80 pm, insbesondere weniger als 60 pm auf. Somit kann je nach Verwendung der Polyethylenfolie eine dünne Lage oder beispielsweise beim Einschließen von Flüssigkeiten eine dicke Lage realisiert werden.

Vorteilhafterweise ist die Lage, die zum Siegeln der Folie zu einem Laminat verwendet wird, aus einem LDPE oder einem LLDPE. Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der aus dem Monomer Ethylen hergestellt wird. LDPE hat mehr Verzweigungen (an etwa 2 % der Kohlenstoffatome) als HDPE, so dass seine intermolekularen Kräfte schwächer sind, seine Zugfestigkeit geringer und seine Elastizität höher ist. Die Seitenverzweigungen bedeuten, dass die Moleküle weniger dicht gepackt und weniger kristallin sind, weshalb die Dichte geringer ist.

Die Herstellung von LLDPE wird durch Übergangsmetallkatalysatoren eingeleitet, insbesondere durch Katalysatoren vom Typ Ziegler oder Philips. Der eigentliche Polymerisationsprozess kann entweder in der Lösungsphase oder in Gasphasenreaktoren durchgeführt werden. In der Regel ist Octen das Comonomer in der Lösungsphase, während Buten und Hexen mit Ethylen in einem Gasphasenreaktor copolymerisiert werden. LLDPE hat eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Schlag- und Durchstoßfestigkeit als LDPE. Es ist sehr flexibel und dehnt sich unter Belastung aus. Es kann zur Herstellung dünnerer Folien verwendet werden, die eine bessere Beständigkeit gegen Spannungsrisse aufweisen. Es hat eine gute Beständigkeit gegen Chemikalien. Es hat gute elektrische Eigenschaften. Es ist jedoch nicht so leicht zu verarbeiten wie LDPE, hat einen geringeren Glanz und einen engeren Bereich für die Heißsiegelung.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die Polyethylenfolie inklusive Lage vollständig aus Polyethylenen gebildet. Polyethylen (PE) ist ein durch Kettenpolymerisation vom petrochemisch erzeugten Ethen hergestellter thermoplastischer Kunststoff. Polyethylen ist teilkristallin und unpolar. Dadurch erfüllt die Folie die Anforderungen des Plastikpakts, basiert auf einer Monomaterialkonstruktion und ist recycelfähig.

Bei einer alternativen Variante der Erfindung weist die Folie mindestens eine zusätzliche äußere Schicht aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer-Schicht (EVOH) und/oder Polyamid (PA) auf. Diese zusätzliche Schicht kann als eine äußere Schicht ausgebildet sein, worauf der Druck aufgrund der höheren Polarität der Außenschicht besser haftet. Gleichzeitig verbessert diese zusätzliche äußere Schicht die Warmformbeständigkeit und die Steifigkeit 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.

Bei einer Variante der Erfindung umfasst die Folie mindestens eine weitere äußere Schicht zur Erzeugung einer Mattheit der Folienoberfläche.

Beispielsweise weist die weitere äußere Schicht keine Füllstoffe auf, wobei die Folie durch die weitere äußere Schicht einen Haze-Wert nach ASTM D1003von mehr als 65 %, vorzugweise von mehr als 75 %, insbesondere von mehr als 85 % aufweist. Die weitere äußere Schicht weist beispielsweise eine Dicke von mehr als 4 pm auf und/oder von weniger als 10 pm auf.

Beispielhaft kann die weitere äußere Schicht auf der vom Druck abgewandten und/oder von außen sichtbaren Seite der Folie angeordnet sein. Die matte Oberfläche verleiht der Folie eine vorteilhafte Optik.

Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann mindestens eine der Schichten einen Anteil an LLDPE aufweisen, um die Elastizität und somit auch die Elmendorf Reißfestigkeit der Folie zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Laminats mehrere Schritte. Zunächst werden verschiedene Zusammensetzungen der polymeren Bestandteile hergestellt, die dann zu einer Folienbahn mit mindestens sieben, idealerweise neun Schichten extrudiert werden. Dabei unterscheiden sich die Polymermischungen hinsichtlich der jeweiligen Schichten sowie der Barriereschicht. Erfindungsgemäß wird zwischen den Außenschichten und der Barriereschicht jeweils mindestens eine weitere, funktionale Zwischenschicht angeordnet. Vorteilhafterweise wird die Folienbahn monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, wodurch die günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Gesamtdichte unter 0,99 g/cm ³ , Transparenz und Bedruckbarkeit, die Steifigkeit und Zähigkeit als auch der Barriereeigenschaften der Folie erzielt werden. Die Folienbahn kann anschließend direkt mit einem Aufdruck versehen und mit einer Siegellage laminiert werden.

Idealerweise wird die Extrusion als Blasextrusion ausgeführt, wodurch die Ausbildung vorteilhafter Folienmerkmale, wie zum Beispiel die Steifigkeit begünstigt werden. Die Folie wird durch die monoaxiale Verstreckung mit einer Maschinenrichtungsorientierung (MDO) hergestellt, indem die Folie auf eine Temperatur leicht unter ihrem Schmelzpunkt erhitzt und in einer bestimmten Ausrichtung gestreckt wird. Die Streckung kann auch direkt nach der Extrusion erfolgen, wo die Folienbahn noch eine Temperatur etwas unter ihrem Schmelzpunkt aufweist.

Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Folie monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt. Dadurch erhält die Folie eine vorteilhafte Steifigkeit sowie eine günstige Transparenz und gleichzeitig weist die Dichte der Folie einen Wert von weniger als 0,99 g/cm ³ .

Erfindungsgemäß wird das Laminat als recycelfähige und sauerstoffundurchlässige Verpackung, insbesondere als Verpackung für empfindliche als auch verderbliche 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 einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Laminats,

Fig. 2 einen schematischen Aufbau des Laminats mit einem Aufdruck in Konterdruckausführung. In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau des Laminats 7 dargestellt, das aus der Folie 1 und der Lage 8 gebildet wird. Ein Aufdruck 2 ist unmittelbar auf einer Außenschicht 3 der Folie 1 angeordnet. Der Aufdruck 2 dient zur Kennzeichnung des zu verpackenden Gegenstandes sowie zur optischen Wiedererkennung als auch zur Unterstützung eines Markenimages der Gegenstandsmarke.

Die Folie 1 ist in dieser Ausführungsvariante mit neun Schichten in einem symmetrischen Aufbau ausgestaltet. Die innerste Schicht ist als Barriereschicht 6 ausgebildet und besteht aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer. Die Eigenschaften der inneren Barriereschicht 6 realisieren eine Folie 1 mit einer Sauerstoffdurchlassrate von weniger als 2 cm ³ /m ³ ■ Tag ■ bar, gemessen bei 23 °C und 0% rH. Darüber hinaus ist die Folie 1 aufgrund der inneren Barriereschicht 6 nahezu wasserdampfundurchlässig mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 5 g/m ² in 24 h nach ASTM D6701-01 . Die Dicke der Barriereschicht 6 beträgt in dieser Ausführungsvariante ca. 14 pm vor dem Verstrecken.

Die Barriereschicht 6 ist umgeben von je einer Verbindungsschicht 5, die aus einem LLDPE besteht, dessen Dichte 0,910 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM D 1238 2,5 g/10 min beträgt. In dieser Ausführungsvariante ist die Verbindungsschicht 5 mit einem Maleinsäureanhydrid gepfropftem Polyethylen ausgebildet, um eine Verklebung zwischen den weiteren polyethylenbasierten Schichten und der Barriereschicht 6 auf Basis von EVOH zu realisieren. Die Dicke der Verbindungsschicht 5 beträgt in dieser Ausführungsvariante ca. 8,5 pm vor dem Verstrecken.

Zwischen den Außenschichten 3 und den Verbindungsschichten 5 sind jeweils zwei funktionelle Zwischenschichten 4 angeordnet, die die Zähigkeit trotz der enormen Steifigkeit der Folie 1 realisieren. Dabei bestehen die Zwischenschichten 4 vollständig aus einem Polyethylen, dessen Dichte 0,937 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 2 g/10 min beträgt. Die Dicke einer funktionellen Zwischenschicht 4 beträgt in dieser Ausführungsvariante ca. 14 pm vor dem Verstrecken.

Die zwei Außenschichten 3 der Folie 1 bestehen neben einem Anteil an Additiven und aus einem HDPE. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt der Anteil an HDPE 98 Gew.-% und dessen Dichte 0,946 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 1 ,6 g/10 min beträgt.

Die Schichtdicke der Außenschichten 3 vor dem Verstrecken beträgt in dieser Ausführungsvariante 15 - 17pm, wobei die Außenschicht 3, die zum Aufdruck 2 angeordnet ist, etwas dicker ausgebildet ist.

Die neunschichtige Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 120,5 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 4,82 beträgt die Dicke 25 pm, bei einer Dichte von 0,95 g/cm ³ . Die Lage 8 ist aus einem LDPE gebildet.

In Fig. 2 ist ein weiterer, schematischer Aufbau des Laminats 7 dargestellt, das aus der Folie 1 und der Lage 8 gebildet wird. Die Folie 1 und die Lage 8 entsprechen der Darstellung und der Beschreibung von Fig. 1. Der Aufdruck 2 ist unmittelbar auf einer Außenschicht 3 zwischen der Folie 1 und der Lage 8 angeordnet und wird mittels Konterdruckverfahren aufgebracht.

In der Ausführungsvariante der Fig. 2 ist das Polyethylen höherer Dichte der Außenschichten 3 und der äußeren Zwischenschichten 4 als ein HDPE ausgeführt, dessen Dichte 0,962 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM 1238 0,85 g/10 min beträgt.

Zusätzlich weist die Folie 1 eine optionale äußere Schicht 9 auf, die aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer-Schicht (EVOH) ausgebildet ist. Auf der zusätzlichen, äußeren Schicht 9 haftet der Aufdruck 2 aufgrund der höheren Polarität besser. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt die Dicke der äußeren Schicht 9 nach der Verstreckung 4 .m und ist aus einem SoarnoL™ von Mitsubishi Chemicals gebildet.