DE102011108402A1

DE102011108402A1 - Flächenförmiger verbund mit kunststoffschichten unterschiedlicher vicat-erweichungstemperaturen

Info

Publication number: DE102011108402A1
Application number: DE102011108402A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wolters Michael
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Services AG
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-31
Also published as: ES2717897T3; RU2623265C2; CN103702830A; US9902524B2; WO2013013801A1; MX2014000982A; BR112014001723B1; CN103702830B; BR112014001723A2; IN2014DN00225A; EP2736716B1; US20140312103A1; RU2014101670A; EP2736716A1; TR201905854T4; PL2736716T3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Ein flächenförmiger Verbund (3) beinhaltend einen Schichtenaufbau mit mindestens folgende Schichten: i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu (13); ii. eine Trägerschicht (4); iii. eine Barriereschicht (5); iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw (7); wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSv (35) aufweist; wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7). Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des flächenförmigen Verbundes, ein einen Innenraum umgebenden Behälter beinhaltend mindestens einen solchen flächenförmigen Verbund, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Behälters, welches die Schritte Bereitstellen des flächenförmigen Verbunds vorgenannten Schichtaufbaus, Falten, Verbinden und gegebenenfalls Befüllen und Verschließen des so erhaltenen Behälters beinhaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen flächenförmiger Verbund beinhaltend einen Schichtenaufbau mit mindestens folgenden Schichten:

i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu;
ii. eine Trägerschicht;
iii. eine Barriereschicht;
iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw.

Seit langer Zeit erfolgt die Konservierung von Nahrungsmitteln, seien es Nahrungsmittel für den menschlichen Verzehr oder auch Tiernahrungsprodukte, in dem diese entweder in einer Dose oder in einem mit einem Deckel verschlossenen Glas gelagert werden. Diese Verpackungssysteme haben jedoch einige gravierenden Nachteile, unter anderem das hohe Eigengewicht, die energieintensive Herstellung und das umständliche Öffnen.
Alternative Verpackungssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt, um Nahrungsmittel über einen langen Zeitraum möglichst ohne Beeinträchtigungen zu lagern. Hierbei handelt es sich um aus flächenförmigen Verbunden – häufig auch als Laminat bezeichnet – hergestellte Behälter. Derartige flächenförmige Verbunde sind häufig aus einer thermoplastischen Kunststoffschicht, einer meist aus Karton oder Papier bestehenden Trägerschicht, einer Haftvermittlerschicht, einer Aluminiumschicht und einer weiteren Kunststoffschicht aufgebaut. Ein derartiger flächenförmiger Verbund ist unter anderem in WO 90/09926 offenbart. Derartige Laminatbehälter weisen bereits viele Vorteile gegenüber den herkömmlichen Gläsern und Dosen auf beispielsweise die platzsparende Lagerung sowie das geringe Eigengewicht. Gleichwohl bestehen auch bei diesen Verpackungssystemen Verbesserungsmöglichkeiten.
So kommt es im Produktionsablauf, insbesondere beim Verschließen der vorgenannten Behälter immer wieder zum Anhaften der Oberfläche der zu schließenden Behälter an den Verschließwerkzeugen. Infolgedessen kann es zu Beschädigungen und Fehlern an der Verpackung kommen wodurch diese optisch beschädigt werden, oder im Inneren des flächenförmigen Verbundes beschädigt werden. Dies ist besonders unerwünscht, da dieser Schritt am Ende der Wertschöpfung steht und somit höhere Kosten durch Rücknahme beschädigter Packungen und Reklamationen durch Undichtigkeiten verursacht werden. So kann es beispielsweise zu Beschädigungen der Barriere- oder Kunststoffschichten, zu Delaminationen oder Rissen der Trägerschicht kommen.
Die beim Verschließen der schon mit einem Lebensmittel befüllten Behälter auftretenden Probleme sind unter anderem folgende: Die Behälter der vorgenannten Art werden in der Regel derart verschlossen, dass die Kunststoffschichten des Behälters erweicht, angeschmolzen oder verflüssigt werden. Diese Kunststoffschichten weisen in erweichtem, geschmolzenem oder flüssigem Zustand oftmals klebrige Eigenschaften auf, sodass der Behälter in diesem klebrigen Bereich am Verschließwerkzeug anhaftet. Dies führt neben Beschädigungen und fehlerhaften Packungen auch zu kostspieligen, verkürzten Wartungsintervallen des Verschließwerkzeugs. Die vorgenannten Schwierigkeiten beim Verschließen könnten nun dadurch vermieden werden, dass die Temperatur an der Verschlussstelle niedriger gehalten würde. Die Klebrigkeit eines Stoffes nimmt im Allgemeinen mit fallender Temperatur ab, was zu einem geringeren Anhaften der Behälter am Verschließwerkzeug führen würde. Allerdings weisen auf diese Weise hergestellte Verschlussstellen oftmals eine geringere Dichtigkeit auf, was wiederum zu einer verringerten Haltbarkeit und verminderten Qualität der im Behälter beinhalteten Lebensmittel führen kann.
Allgemein liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen.
Zudem besteht die Aufgabe darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der beim Verschließen durch ein Verschließwerkzeug möglichst wenig, bevorzugt gar nicht, an dem Verschließwerkzeug anhaftet.
Weiterhin besteht eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, einen Behälter aus einem Verbund bereitzustellen, wobei der Behälter durch leichtes Falten des Verbunds herstellbar sein und gleichzeitig eine hohe Dichtigkeit aufweisen soll. Damit soll sich der Behälter besonders gut zur Langzeitlagerung von empfindlichen Lebensmitteln eignen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der beim Verschließen durch ein Verschließwerkzeug möglichst wenig, bevorzugt gar nicht, an dem Verschließwerkzeug anhaftet und zugleich weiterhin eine hohe Dichtigkeit im Sinne einer Flüssigkeits-, Dampf- und Sauerstoffundurchlässigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen flächenförmigen Verbund zu schaffen, der ein möglichst großes Siegelfenster aufweist.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen flächenförmigen Verbund bereit zu stellen, der sich insbesondere zum Herstellen von Behältern zum Transport und Lagern von Nahrungsmitteln, Tiernahrungsmitteln, Getränken mit geringem Kohlensäuregehalt und ähnlichem eignet.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der eingangs genannten Aufgaben leisten die Gegenstände der kategoriebildenden Ansprüche. Die Gegenstände der von den kategoriebildenden Ansprüchen abhängigen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dieses Lösungsbeitrages dar.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehenden Aufgaben leistet ein flächenförmiger Verbund beinhaltend einen Schichtenaufbau mit mindestens folgenden Schichten:

i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu;
ii. eine Trägerschicht;
iii. eine Barriereschicht;
iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw; wobei es bevorzugt ist, dass die Schichten i. bis iv. in der angegebene Reihenfolge vorkommen; wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSv aufweist, welche bevorzugt zwischen der Schicht ii. und der Schicht iv. vorgesehen ist; wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu und vorzugsweise auch die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv jeweils höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw.

Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „verbunden” umfasst die über Van-der-Waals Anziehungskräfte hinausgehende Haftung zweier Gegenstande. Diese Gegenstände können sowohl unmittelbar aufeinander folgen oder über weitere Gegenstände miteinander verbunden sein. Für den flächenförmigen Verbund bedeutet dies beispielsweise, dass die Trägerschicht direkt und damit unmittelbar mit thermoplastischen Kunststoffschicht KSu oder auch indirekt über eine Haftvermittlerschicht verbunden sein kann, wobei eine unmittelbare Verbindung bevorzugt ist.
Die Formulierung „beinhaltend einen Schichtenaufbau mit mindestens 5 Schichten”, wie sie vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass in dem erfindungsgemäßen Verbund zumindest die angegebenen Schichten in der angegebenen Reihenfolge vorliegen können. Diese Formulierung besagt nicht zwingend, dass diese Schichten unmittelbar aufeinander folgen. Vielmehr schließt diese Formulierung Konstellationen ein, bei denen zwischen zwei in der obenstehenden Reihenfolge nacheinander genannten Schichten außerdem eine oder mehrere zusätzliche Schichten vorliegen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbundes enthält dieser mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSa, welche bevorzugt zwischen der Schicht ii. und der tSchicht iv., besonders bevorzugt zwischen der Schicht iii. und der Schicht iv., vorliegt.
Weiterhin können auch auf der zur Umgebung hin zugewandten Seite der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu beispielsweise noch eine weitere Schicht bzw. mehrere weitere Schichten voll- oder teilflächig vorgesehen sein. Insbesondere kann auf der zur Umgebung hin zugewandten Seite der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu noch eine Druckschicht aufgetragen sein. Mögliche weitere Schichten sind aber auch Deck- oder Schutzschichten. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, dass eine Druckschicht zwischen der Trägerschicht und der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu vorgesehen ist. In diesem Fall könnte die thermoplastische Kunststoffschicht KSu selbst auch eine Deck- oder Schutzschicht für die Druckschicht sein.
Erfindungsgemäß beinhaltet der flächenförmige Verbund mindestens eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu, wobei diese vorzugsweise ein Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m², besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 bis 40 g/m² und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30 g/m² aufweist. Bevorzugt beinhaltet die thermoplastische Kunststoffschicht KSu zu mindestens 70 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf die thermoplastische Kunststoffschicht KSu, ein thermoplastisches Polymer. Prinzipiell kommen für die thermoplastische Kunststoffschicht KSv alle bekannten und dem Fachmann als geeignet erscheinenden Als geeignete thermoplastische Kunststoffe der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu kommen insbesondere solche in Betracht, die durch ein gutes Extrusionsverhalten leicht verarbeitbar sind. Hierunter eignen sich durch Kettenpolymerisation erhaltene Polymere, insbesondere Polyester oder Polyolefine, wobei cyclische Olefin-Copolymere (COC), polycyclische Olefin-Copolymere (POC), insbesondere Polyethylen und Polypropylen, besonders bevorzugt sind und Polyethylen ganz besonders bevorzugt ist. Für die thermoplastische Kunststoffschicht KSu können auch Mischungen aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden.
Unter den Polyethylenen sind HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE und PE sowie Mischungen aus mindestens zwei davon gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Geeignete Polyethylene besitzen eine Schmelzflussrate (MFR – melt flow rate) in einem Bereich von 1 bis 25 g/10 min, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 20 g/10 min und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2,5 bis 15 g/10 min, und eine Dichte in einem Bereich von 0,890 g/cm³ bis 0,980 g/cm³, vorzugsweise in einem Bereich von 0,895 g/cm³ bis 0,975 g/cm³, und weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,900 g/cm³ bis 0,970 g/cm³. Das mindestens eine in der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu enthaltene thermoplastische Polymer, vorzugsweise alle in der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu enthaltenen Polymere, besitzt bevorzugt eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 80 bis 155°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 145°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 95 bis 135°C. In einem besonderen Ausführungsbeispiel besitzt das thermoplastische Polymer eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C. Weiterhin bevorzugt hat dieses thermoplastische Polymer einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mindestens 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieses thermoplastische Polymer eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSu als eine Mischung aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen vor. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die Kunststoffschicht KSu mindestens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die thermoplastische Kunststoffschicht KSu, einen thermoplastischen Kunststoff beinhaltet, der eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C besitzt. Weiterhin bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mehr als 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die thermoplastische Kunststoffschicht KSu eine Vicat-Erweichungstemperatur in einem Bereich von 90°C bis 150°C, bevorzugt von 95°C bis 140°C und besonders bevorzugt von 100°C bis 135°C hat.
Als Trägerschicht kann jedes dem Fachmann für diesen Zweck geeignete Material eingesetzt werden, welches eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, um den Behälter soweit Stabilität zu geben, dass der Behälter im gefüllten Zustand seine Form im Wesentlichen beibehält. Neben einer Reihe von Kunststoffen sind auf Pflanzen basierende Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe, vorzugsweise verleimte, gebleichte und/oder ungebleichte Zellstoffe bevorzugt, wobei Papier und Karton besonders bevorzugt sind. Das Flächengewicht der Trägerschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von 120 bis 450 g/m², besonders bevorzugt in einem Bereich von 130 bis 400 g/m² und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 380 g/m². Ein bevorzugter Karton weist in der Regel einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau auf und kann ein- oder beidseitig mit einer oder auch mehreren Deckschichten beschichtet sein. Weiterhin besitzt ein bevorzugter Karton eine Restfeuchtigkeit von weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt von 2 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt von 4 bis 10 Gew.-%. Ein besonders bevorzugter Karton weist einen mehrschichtigen Aufbau auf. Weiterhin bevorzugt besitzt der Karton auf der zur Umgebung hin weisenden Oberfläche mindestens eine, besonders bevorzugt jedoch mindestens zwei Lagen einer Deckschicht, die dem Fachmann als „Strich” bekannt ist. Als „Strich” werden in der Papierherstellung meist anorganische Feststoffpartikel beinhaltende flüssige Phasen, vorzugsweise Kreide-, Gips- oder Ton-haltige Lösungen, bezeichnet, welche auf die Oberfläche des Karton aufgebracht werden. Weiterhin besitzt ein bevorzugter Karton ein Scott-Bond Wert in einem Bereich von 100 bis 350 J/m², bevorzugt von 125 bis 330 J/m² und insbesondere bevorzugt von 135 bis 310 J/m². Durch die vorstehend genannten Bereiche gelingt es, einen Verbund bereit zu stellen, aus dem sich ein Behälter mit hoher Dichtigkeit, leicht und in geringen Toleranzen falten lässt.
Die thermoplastische Kunststoffschicht KSv liegt bevorzugt zwischen der Schicht ii. und der Schicht iv.. In einem ersten Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv zwischen der Schicht ii. und der Schicht iii., wobei die thermoplastische Kunststoffschicht KSv in einer besonderen Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels bevorzugt unmittelbar auf die Schicht ii. folgt und bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht, mit der Schicht iii. verbunden ist. In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv zwischen der Schicht iii. und der Schicht iv.. In einer besonderen Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die thermoplastische Kunststoffschicht KSv bevorzugt unmittelbar mit der Schicht iv. verbunden und ist bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht, mit der Schicht iii. verbunden.
Die thermoplastische Kunststoffschicht KSv weist bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 40 g/m², besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 30 g/m² und darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 10 bis 25 g/m² auf. Bevorzugt einsetzbar sind insbesondere die Kunststoffe, die zuvor schon für die thermoplastische Kunststoffschicht KSu beschrieben wurden.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel besitzt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv mindestens ein thermoplastisches Polymer, welches eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C hat. Weiterhin bevorzugt hat dieses thermoplastische Polymer einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mindestens 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieses thermoplastische Polymer eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv als eine Mischung aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen vor. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die Kunststoffschicht KSv mindestens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Kunststoffschicht KSv, einen thermoplastischen Kunststoff beinhaltet, der eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C besitzt. Weiterhin bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mindestens 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die thermoplastische Kunststoffschicht KSv eine Vicat-Erweichungstemperatur in einem Bereich von 90°C bis 150°C, bevorzugt von 95°C bis 140°C und besonders bevorzugt von 100°C bis 135°C hat.
In einer besonderen Ausgestaltung des zuvor genannten Ausführungsbeispiels liegt die Kunststoffschicht KSv als eine Mischung aus einem mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltem Polyolefin und einem weiteren Mischungspolymer vor, wobei es sich bei dem weiteren Mischungspolymer vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyolefin, vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyethylen (mPE) handelt. Insbesondere bevorzugt liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv als eine Mischung aus 25 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 85 Gew.-% und besonders bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% mPE und 5 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 65 Gew.-% und besonders bevorzugt 55 bis 25 Gew.-% PE vor, wobei das hier beschrieben mPE mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei und besonders bevorzugt alle der zuvor für die thermoplastischen Kunststoffschicht KSv genannten Parameter der Vicat-Erweichungstemperatur, der Schmelztemperatur, des MFR-Wertes und der Dichte erfüllt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv als eine Mischung aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen vor. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die Kunststoffschicht KSv mindestens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Kunststoffschicht KSv, einen thermoplastischen Kunststoff beinhaltet, der eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C besitzt. Weiterhin bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mindestens 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
Als Barriereschicht kann jedes dem Fachmann für diesen Zweck geeignete Material eingesetzt werden, welches eine ausreichende Barrierewirkung insbesondere gegenüber Sauerstoff aufweist. Die Barriereschicht ist bevorzugt ausgewählt aus

a. einer Kunststoffbarriereschicht;
b. einer Metallschicht;
c. einer Metalloxidschicht; oder
d. einer Kombination von mindestens zwei aus a. bis c..

Ist die Barriereschicht gemäß Alternative a. eine Kunststoffbarriereschicht, beinhaltet diese vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-% mindestens eines Kunststoffs, der dem Fachmann für diesen Zweck insbesondere wegen für Verpackungsbehälter geeigneter Aroma- bzw. Gasbarriereeigenschaften bekannt ist. Als Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, kommen hier N oder O tragenden Kunststoffe sowohl für sich als auch in Mischungen aus zwei oder mehr in Betracht. Erfindungsgemäß kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Kunststoffbarriereschicht eine Schmelztemperatur in einem Bereich von mehr als 155 bis 300°C, vorzugsweise in einem Bereich von 160 bis 280°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 170 bis 270°C besitzt.
Weiter bevorzugt weist die Kunststoffbarriereschicht ein Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 120 g/m², vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 60 g/m², besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 40 g/m² und darüber hinaus bevorzugt von 6 bis 30 g/m² auf. Weiterhin bevorzugt ist die Kunststoffbarriereschicht aus Schmelzen, beispielsweise durch Extrusion, insbesondere Schichtextrusion, erhältlich. Darüber hinaus bevorzugt kann die Kunststoffbarriereschicht auch über Kaschierung in den flächenförmigen Verbund eingebracht werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass eine Folie in den flächenförmigen Verbund eingearbeitet wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform können auch Kunststoffbarriereschichten ausgewählt sein, die durch Abscheidung aus einer Lösung oder Dispersion von Kunststoffen erhältlich sind.
Als geeignete Polymere kommen bevorzugt solche in Frage, die ein Molekulargewicht mit einem Gewichtsmittel, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC) mittels Lichtstreuung, in einem Bereich von 3 × 10³ bis 1 × 10⁷ g/mol, vorzugsweise in einem Bereich von 5 × 10³ bis 1 × 10⁶ g/mol und besonders bevorzugt in einem Bereich von 6 × 10³ bis 1 × 10⁵ g/mol aufweisen. Als geeignete Polymere kommen insbesondere Polyamid (PA) oder Polyethylenvinylalkohol (EVOH) oder einer Mischung daraus in Betracht.
Unter den Polyamiden kommen alle dem Fachmann für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheinenden PAs in Frage. Besonders sind hier PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11 oder PA 12 oder eine Mischung aus mindestens zwei davon zu nennen, wobei PA 6 und PA 6.6 besonders bevorzugt sind und PA 6 ferner bevorzugt ist. PA 6 ist beispielsweise unter den Handelsnamen Akulon^®, Durethan^® und Ultramid^® kommerziell erhältlich. Darüber hinaus geeignet sind amorphe Polyamide wie z. B. MXD6, Grivory^® sowie Selar^® PA. Weiter bevorzugt ist es, dass das PA eine Dichte in einem Bereich von 1,01 bis 1,40 g/cm³, vorzugsweise in einem Bereich von 1,05 bis 1,30 g/cm³ und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1,08 bis 1,25 g/cm³ aufweist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das PA eine Viskositätszahl in einem Bereich von 130 bis 185 ml/g und vorzugsweise in einem Bereich von 140 bis 180 ml/g.
Als EVOH kommen alle dem Fachmann für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheinenden EVOHs in Betracht. Beispiele hierfür sind unter anderem unter den Handelsnamen EVAL^TM der EVAL Europe NV, Belgien in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen kommerziell erhältlich, beispielsweise die Sorten EVAL^TM F104B oder EVAL^TM LR171B. Bevorzugte EVOHs besitzen mindestens eine, zwei, mehrere oder alle der folgenden Eigenschaften:

– einen Ethylengehalt in einem Bereich von 20 bis 60 mol-%, bevorzugt von 25 bis 45 mol-%;
– eine Dichte in einem Bereich von 1,0 bis 1,4 g/cm³, bevorzugt von 1,1 bis 1,3 g/cm³;
– einen Schmelzpunkt in einem Bereich von mehr als 155 bis 235°C, bevorzugt von 165 bis 225°C;
– einen MFR-Wert (210°C/2,16 kg, wenn T_S(EVOH) < 230°C; 230°C/2,16 kg, wenn 210°C < T_S(EVOH) < 230°C) in einem Bereich von 1 bis 25 g/10 min, bevorzugt von 2 bis 20 g/10 min;
– eine Sauerstoffpermeationsrate in einem Bereich von 0,05 bis 3,2 cm³·20 μm/m²·day·atm, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 cm³·20 μm/m²·day·atm.

Gemäß Alternative b. ist die Barriereschicht eine Metallschicht. Als Metallschicht eignen sich prinzipiell alle Schichten mit Metallen, die dem Fachmann bekannt sind und eine hohe Licht-, und Sauerstoffundurchlässigkeit schaffen können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Metallschicht als Folie oder als abgeschiedene Schicht vorliegen, z. B. nach einer physikalischen Gasphasenabscheidung. Die Metallschicht ist vorzugsweise eine ununterbrochene Schicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Metallschicht eine Dicke in einem Bereich von 3 bis 20 μm, bevorzugt in einem Bereich von 3,5 bis 12 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 bis 10 μm auf.
Bevorzugt ausgewählte Metalle sind Aluminium, Eisen oder Kupfer. Als Eisenschicht kann eine Stahlschicht, z. B. in Form einer Folie bevorzugt sein. Weiterhin bevorzugt stellt die Metallschicht eine Schicht mit Aluminium dar. Die Aluminiumschicht kann zweckmäßig aus einer Aluminiumlegierung wie beispielsweise AlFeMn, AlFe1,5Mn, AlFeSi oder AlFeSiMn bestehen. Die Reinheit liegt üblicherweise bei 97,5% und höher, vorzugsweise bei 98,5% und höher, jeweils bezogen auf die gesamte Aluminiumschicht. In einer besonderen Ausgestaltung, besteht die Metallschicht aus einer Aluminiumfolie. Geeignete Aluminiumfolien besitzen eine Dehnbarkeit von mehr als 1%, bevorzugt von mehr als 1,3% und besonders bevorzugt von mehr als 1,5%, und eine Zugfestigkeit von mehr als 30 N/mm², bevorzugt mehr als 40 N/mm² und besonders bevorzugt mehr als 50 N/mm². Geeignete Aluminiumfolien zeigen im Pipettentest eine Tropfengröße von mehr als 3 mm, bevorzugt mehr als 4 mm und besonders bevorzugt von mehr als 5 mm. Geeignete Legierungen zum Erstellen von Aluminiumschichten oder -folien sind unter den Bezeichnungen EN AW 1200, EN AW 8079 oder EN AW 8111 von Hydra Aluminium Deutschland GmbH oder Amcor Flexibles Singen GmbH kommerziell erhältlich.
Im Falle einer Metallfolie als Barriereschicht kann ein- und/oder beidseitig der Metallfolie eine Haftvermittlerschicht zwischen der Metallfolie und der nächstgelegenen thermoplastischen Kunststoffschicht vorgesehen sein. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behälters ist jedoch auf keiner Seite der Metallfolie, zwischen der Metallfolie und der nächstgelegenen thermoplastischen Kunststoffschicht, eine Haftvermittlerschicht vorgesehen.
Weiterhin bevorzugt kann als Barriereschicht gemäß Alternative c. eine Metalloxidschicht ausgewählt sein. Als Metalloxidschichten kommen alle Metalloxidschichten in Betracht, die dem Fachmann geläufig sind und geeignet erscheinen, um eine Barrierewirkung gegenüber Licht, Dampf und/oder Gas zu erzielen. Insbesondere bevorzugt sind Metalloxidschichten basierend auf den schon zuvor genannten Metallen Aluminium, Eisen oder Kupfer, sowie solche Metalloxidschichten, die auf Titan- oder Siliziumoxidverbindungen basieren. Eine Metalloxidschicht wird beispielhaft durch Bedampfen einer Kunststoffschicht, beispielsweise eine orientierte Polypropylenfolie mit Metalloxid erzeugt. Ein bevorzugtes Verfahren hierfür ist die physikalische Gasphasenabscheidung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Metallschicht der die Metalloxidschicht als Schichtenverbund aus einer oder mehrerer Kunststoffschichten mit einer Metallschicht vorliegen. Eine solche Schicht ist zum Beispiel erhältlich durch Bedampfen einer Kunststoffschicht, beispielsweise eine orientierte Polypropylenfolie, mit Metall. Ein bevorzugtes Verfahren hierfür ist die physikalische Gasphasenabscheidung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds weist der erfindungsgemäße flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschichten KSa auf, wobei die thermoplastische Kunststoffschichten KSa bevorzugt zwischen der Schicht iii. und der Schicht iv. liegt. In einer besonderen Ausgestaltung folgt die thermoplastische Kunststoffschichten KSa auf die Barriereschicht und folgt bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht. In einer anderen Ausgestaltung ist zwischen der Barriereschicht und der thermoplastischen Kunststoffschicht KSa keine weitere Schicht, insbesondere keine Haftvermittlerschicht, vorgesehen. Die thermoplastische Kunststoffschicht KSw folgt bevorzugt auf die thermoplastische Kunststoffschicht KSa, und folgt besonders bevorzugt unmittelbar. Weist der erfindungsgemäße Verbund keine thermoplastische Kunststoffschicht KSa auf, folgt die thermoplastische Kunststoffschicht KSw auf die Barriereschicht, bevorzugt mittelbar, beispielsweise über eine Haftvermittlerschicht. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist beim Fehlen der thermoplastischen Kunststoffschicht KSa auch zwischen der thermoplastische Kunststoffschicht KSw und der Barriereschicht keine weitere Schicht, insbesondere keine Haftvermittlerschicht, vorgesehen.
Die thermoplastische Kunststoffschicht KSa weist bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m², besonders bevorzugt von 8 bis 40 g/m² und darüber hinaus bevorzugt von 10 bis 30 g/m² auf. Bevorzugt einsetzbar sind insbesondere wiederum die Kunststoffe, die zuvor schon für die thermoplastischen Kunststoffschicht KSu beschrieben wurden. Weiterhin liegt die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSa in einem Bereich von 90°C bis 150°C, bevorzugt von 95°C bis 140°C und besonders bevorzugt von 100°C bis 135°C.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSa als eine Mischung aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen vor. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die thermoplastische Kunststoffschicht KSa mindestens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die thermoplastische Kunststoffschicht KSa, einen thermoplastischen Kunststoff beinhaltet, der eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C und besonders bevorzugt mindestens 100°C besitzt. Weiterhin bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff einen Schmelzpunkt von mindestens 110°C, bevorzugt mindestens 115°C und besonders bevorzugt mindestens 120°C. Darüber hinaus bevorzugt hat dieser thermoplastische Kunststoff eine Dichte von mindestens 0,918 g/cm², bevorzugt mindestens 0,922 g/cm³, besonders bevorzugt mindestens 0,925 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt mindestens 0,930 g/cm³.
In einer besonderen Ausgestaltung des zuvor genannten Ausführungsbeispiels liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSa als eine Mischung aus einem mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltem Polyolefin und einem weiteren Mischungspolymer ist, wobei es sich bei dem weiteren Mischungspolymer vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyolefin, vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyethylen handelt. Insbesondere bevorzugt liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSa als eine Mischung aus 25 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 85 Gew.-% und besonders bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% mPE und 5 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 65 Gew.-% und besonders bevorzugt 55 bis 25 Gew.-% PE vor, wobei das hier beschrieben mPE mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei und besonders bevorzugt alle der zuvor für die thermoplastischen Kunststoffschicht KSv genannten Parameter der Vicat-Erweichungstemperatur, der Schmelztemperatur, des MFR-Wertes und der Dichte erfüllt.
Für die thermoplastische Kunststoffschicht KSw, welche bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 60 g/m², besonders bevorzugt von 5 bis 50 g/m² und darüber hinaus bevorzugt von 7 bis 40 g/m² aufweist. Bevorzugt einsetzbar sind insbesondere die Kunststoffe, die schon für die thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv oder KSa beschrieben wurden. Weiter bevorzugt kommt die thermoplastische Kunststoffschicht KSw als eine Mischung aus mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffen vor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Kunststoffschicht KSw auf einer Mischung von mindestens zwei Polymeren, wobei ein Polymer bevorzugt eine Dichte in einem Bereich von 0,910 bis 0,930 g/cm³, vorzugsweise von 0,915 bis 0,925 g/cm³. Weiterhin bevorzugt besitzt dieses Polymer eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 100°C bis 115°C. Ein zweites Polymer weist bevorzugt eine Dichte in einem Bereich von 0,880 bis 0,915 g/cm³, vorzugsweise 0,890 bis 0,910 g/cm³ und besonders bevorzugt zusätzlich eine Schmelztemperatur in einem Bereich von 90°C bis 115°C auf. Die Schicht KSw weist eine Vicat Erweichungstempertur in einem Bereich von 60 bis 105°C, bevorzugt von 65 bis 100°C und besonders bevorzugt von 70 bis 95°C auf.
In einer besonderen Ausgestaltung des zuvor genannten Ausführungsbeispiels liegt die Kunststoffschicht KSw als eine Mischung aus einem mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltem Polyolefin und einem weiteren Mischungspolymer ist, wobei es sich bei dem weiteren Mischungspolymer vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyolefin, vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyethylen handelt. Insbesondere bevorzugt liegt die Kunststoffschicht KSw als eine Mischung aus 65 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 90 Gew.-% und besonders bevorzugt 75 bis 85 Gew.-% mPE und 5 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-% PE vor. In einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSw als eine Mischung aus 15 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-% mPE und 55 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 65 bis 75 Gew.-% PE vor.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante kann eine oder mehrere bzw. können alle thermoplastischen Kunststoffschichten des Verbundes KSu, KSv, KSw und ggf. KSa neben einem thermoplastischen Polymer auch einen anorganischen Feststoff als Füllstoff beinhalten. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die jeweilige thermoplastische Kunststoffschicht zu mindestens 60 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf die entsprechende thermoplastische Kunststoffschicht, ein thermoplastisches Polymer oder Polymergemisch beinhaltet. Als anorganischer Feststoff kommen alle dem Fachmann geeignet erscheinenden Feststoffe, vorzugsweise teilchenförmige Feststoffe, vorzugsweise Metallsalze oder Oxide von zwei- bis vierwertigen Metallen, in Betracht,. Beispielsweise sind hier die Sulfate oder Carbonate des Calciums, Bariums oder Magnesiums oder Titandioxid, vorzugsweise Calciumcarbonat, zu nennen. Die durch Siebanalyse bestimmten mittlere Teilchengrößen (d50%) der anorganischen Feststoffe liegen bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10 μm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 3 μm.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei und weiterhin bevorzugt mindestens drei der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa eine Kunststoffmischung aus mindestens zwei Kunststoffen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa aus einem Polyethylen oder einem Polypropylen oder eine Mischung aus mindestens zwei davon.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbundes liegt mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSa, KSw und ggf. KSa als eine Mischung aus einem mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltem Polyolefin und einem weiteren Mischungspolymer vor, wobei es sich bei dem weiteren Mischungspolymer vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyolefin, vorzugsweise um nicht mittels eines Metallocen-Katalysators hergestelltes Polyethylen (mPE) handelt. Insbesondere bevorzugt liegt die thermoplastische Kunststoffschicht KSv als eine Mischung aus 25 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 85 Gew.-% und besonders bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% mPE und 5 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 65 Gew.-% und besonders bevorzugt 55 bis 25 Gew.-% PE vor, wobei das hier beschrieben mPE mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei und besonders bevorzugt alle der zuvor genannten Parameter erfüllt.
Vorzugsweise weist mindestens eine der Kunststoffschicht KSu, KSv, KSw und ggf. KSa in einem Bereich von 20 Gew.-% bis 100 Gew.-%, bevorzugt von 45 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt von 65 bis 85 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Kunststoffschicht, mindestens ein Polyolefin mit einer Massendichte in einem Bereich von 0,918 g/cm³ bis 0,980 g/cm³, bevorzugt von 0,922 bis 0,970 g/cm³, besonders bevorzugt von 0,925 bis 0,965 g/cm³ und darüber hinaus bevorzugt von 0,930 bis 0,960 g/cm³ auf. Besonders bevorzugt weisen insbesondere die Kunststoffschichten KSu, KSv und ggf. KSa die zuvor angegebene Massendichte auf. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen beide Kunststoffschichten KSv und KSu und darüber hinaus bevorzugt die Kunststoffschichten KSu, KSv und ggf. KSa, eine Massendichte in dem zuvor genannten Bereich auf. Besonders bevorzugt liegt die Massendichte der Kunststoffschicht KSw nicht in dem genannten Bereich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa jeweils eine Schmelztemperatur im Bereich von 80 bis 155°C.
Erfindungsgemäß ist die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu höher, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw. In einer anderen Ausgestaltung ist auch die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv höher, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw. Häufig werden maximale Unterschiede der Vicat-Erweichungstemperaturen von 60 K beobachtet.
Weiter bevorzugt liegt die Vicat-Erweichungstemperatur der mindestens einen thermoplastischen Kunststoffschicht KSu, und insbesondere bevorzugt auch der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv, jeweils in einem Bereich von 85 bis 140°C, oder von 90 bis 135°C oder von 95 bis 130°C. Die Vicat-Erweichungstemperatur der mindestens einen Kunststoffschicht KSw liegt bevorzugt in einem Bereich von 60°C bis 105°C, oder von 65°C bis 100°C oder von 70°C bis 95°C.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu höher, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 3 K, oder 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw. In einem anderen Ausführungsbeispiel liegt ebenfalls die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv höher, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 3 K, oder 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw. Häufig werden maximale Unterschiede der Schmelztemperaturen von 60 K beobachtet.
Weiter bevorzugt liegt die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu, und ggf. der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv, jeweils in einem Bereich von 100 bis 150°C, oder von 105 bis 140°C. Die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw liegt bevorzugt in einem Bereich von 80°C bis 120°C, oder von 85°C bis 115°C, oder von 90°C bis 110°C.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die jeweils von der Trägerschicht am weitesten entfernte thermoplastische Kunststoffschicht – häufig als thermoplastische Kunststoffschicht KSw bezeichnet – als Mischung aus mindestens zwei Kunststoffen vorliegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Trägerschicht und der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw keine Metallfolie vorgesehen.
Als Haftvermittler in der Haftvermittlerschicht kommen alle Kunststoffe in Betracht, die durch Funktionalisierung mittels geeigneter funktioneller Gruppen geeignet sind, durch das Ausbilden von Ionenbindungen oder kovalenten Bindungen zu der Oberfläche der jeweils anderen Schicht eine feste Verbindung zu erzeugen. Vorzugsweise handelt es sich um funktionalisierte Polyolefine, die durch Co-Polymerisation von Ethylen mit Acrylsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Acrylaten, Acrylatderivaten oder Doppelbindungen tragenden Carbonsäureanhydriden, beispielsweise Maleinsäureanhydrid, oder mindestens zwei davon, erhalten wurden. Hierunter sind Polyethylen-maleinsäureanhydrid-Pfropfpolymere (EMAH), Ethylen-Acrylsäure-Copolymere (EAA) oder Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere (EMAA) bevorzugt, welche beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Bynel^® und Nucrel^® 0609HSA durch DuPont oder Escor^® 6000ExCo von ExxonMobile Chemicals vertrieben werden.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der Trägerschicht, der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu oder KSv, vorzugsweise mindestens zwei davon, zu der jeweils nächsten Schicht mindestens 0,5 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 0,7 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,8 N/15 mm, beträgt. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu und der Trägerschicht mindestens 0,3 N/15 mm, bevorzugt mindestens 0,5 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 0,7 N/15 mm beträgt. Weiterhin ist es bevorzugt, das die Haftung zwischen der Barriereschicht und der an die Barriereschicht anliegenden Schichten im Falle der unmittelbar folgenden thermoplastischen Kunststoffschichten KSv und/oder KSa mindestens 0,8 N/15 mm, bevorzugt mindestens 1,0 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 1,4 N/15 mm beträgt. Für den Fall das die Barriereschicht über Haftvermittlerschichten mittelbar auf die nächstgelegenen Schichten des flächenförmigen Verbundes folgt ist es bevorzugt, dass die Haftung zwischen der Barriereschicht und der Haftvermittlerschicht mindestens 1,8 N/15 mm, bevorzugt mindestens 2,2 N/15 mm und besonders bevorzugt mindestens 2,8 N/15 mm beträgt. In einer besonderen Ausgestaltung des flächenförmigen Verbundes ist die Haftung zwischen den einzelnen Schichten so stark ausgebildet, dass es beim Haftungstest zu einem Zerreißen der Trägerschicht, im Falle eines Kartons als Trägerschicht zu einem so genannten Kartonfaserriß kommt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass zur weiteren Verbesserung der Haftung zweier benachbarter Schichten zueinander, diese beispielsweise während der Beschichtung einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Als geeignete Verfahren zur Oberflächenbehandlung sind dem Fachmann unter anderem eine Flammenbehandlung, eine Behandlung mit Plasma, eine Coronabehandlung oder eine Behandlung mit Ozon bekannt. Es sind jedoch auch andere Verfahren denkbar, die die Bildung von funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der behandelten Schicht bewirkt. In einer besonderen Ausgestaltung wird mindestens eines dieser diese Verfahren bei der Kaschierung von Metallschichten, insbesondere von Metallfolien verwendet.
Um die Öffenbarkeit des erfindungsgemäßen Behälters zu erleichtern, kann die Trägerschicht mindestens ein Loch aufweisen. In einer besonderen Ausgestaltung ist das Loch mindestens mit der Barriereschicht und mindestens der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw als Lochdeckschicht überdeckt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht des Verbunds ein Loch auf, das mindestens mit der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv, der Barriereschicht und der thermoplastischen Kunststoffschichten KSw und ggf. der thermoplastischen Kunststoffschicht KSa als Lochdeckschichten überdeckt ist. Besonders bevorzugt ist es, dass das Loch zusätzlich mit der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu überdeckt ist. Ferner können zwischen den bereits genannten Schichten eine oder mehrere weitere Schichten, insbesondere Haftvermittlerschichten, vorgesehen sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Lochdeckschichten mindestens teilweise, vorzugsweise zu mindestens 30%, bevorzugt mindestens 70% und besonders bevorzugt zu mindestens 90% der durch das Loch gebildeten Fläche miteinander verbunden sind. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das Loch den gesamten Verbund durchdringt und durch einen das Loch verschließenden Verschluss bzw. Öffnungsvorrichtung überdeckt wird.
Im Zusammenhang mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann das in der Trägerschicht vorgesehene Loch jede dem Fachmann bekannte und für verschiedene Verschlüsse, Trinkhalme oder Öffnungshilfen geeignete Form haben.
Meist wird die Öffnung eines solchen Behälters durch mindestens teilweises Zerstören der das Loch überdeckenden Lochdeckschichten erzeugt. Dieses Zerstören kann durch Schneiden, Eindrücken in den Behälter oder Herausziehen aus dem Behälter erfolgen. Das Zerstören kann durch ein mit dem Behälter verbundenen und im Bereich des Lochs, meist oberhalb des Lochs angeordneten, öffenbaren Verschluss oder einen Trinkhalm, der durch die das Loch bedeckenden Lochdeckschichten gestoßen wird, erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht des Verbunds eine Vielzahl von Löchern in Form einer Perforation auf, wobei die einzelnen Löcher mindestens mit der Barriereschicht und einer der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw als Lochdeckschicht überdeckt sind. Ein aus einem solchen Verbund hergestellter Behälter kann dann durch Aufreißen entlang der Perforation geöffnet werden. Derartige Löcher für Perforationen werden bevorzugt mittels eines Lasers erzeugt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Laserstrahlen, wenn eine Metallfolie oder eine metallisieret Folie als Barriereschicht eingesetzt wird. Es ist ferner möglich, dass die Perforation durch mechanische, meist Klingen aufweisende, Perforationswerkzeuge eingebracht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der flächenförmige Verbund mindestens im Bereich des mindestens einen Lochs einer thermischen Behandlung unterzogen, Im Fall von mehreren in Form einer Perforation vorliegenden Löchern in der Trägerschicht ist es insbesondere bevorzugt, diese thermische Behandlung auch um den Randbereich des Loches herum durchzuführen.
Die thermische Behandlung kann durch Strahlung, durch Heißgas, durch einen Feststoffwärmekontakt, durch mechanische Schwingungen oder durch eine Kombination von mindestens zwei dieser Maßnahmen erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die thermische Behandlung durch Bestrahlung, bevorzugt elektromagnetische Strahlung und insbesondere bevorzugt elektromagnetische Induktion oder auch durch Heißgas. Die jeweils zu wählenden, optimalen Betriebsparameter sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kunststoffe der thermoplastischen Kunststoffschichten des flächenförmigen Verbundes, insbesondere der thermoplastischen Kunststoffschichten KSv und ggf. KSa keine Co-Monomere auf, die dem Fachmann dafür bekannt sind eine Haftungsverbesserung, meist durch das Ausbilden von chemischen Bindungen, zu bewirken. Derartige Co-Monomere sind unter anderem in den zuvor genannten Haftvermittlerschichten aufgeführt. Insbesondere die thermoplastischen Kunststoffschichten KSv und ggf. KSa eignen sich somit in der Regel nicht als Haftvermittler oder als Haftschichten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbunds. Hierfür kommen alle dem Fachmann bekannten und zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbunds geeignet erscheinenden Verfahren in Betracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße flächenförmige Verbund durch ein Verfahren hergestellt werden, das unter anderem folgende Verfahrensschritte beinhaltet:

A. Bereitstellen eines mindestens die Trägerschicht beinhaltenden Verbundvorläufers;
B. Aufbringen mindestens einer thermoplastischen Kunststoffschicht auf einer Seite des Verbundvorläufers,
C. Aufbringen mindestens einer weiteren thermoplastischen Kunststoffschicht auf der gegenüberliegenden Seite des Verbundvorläufers.

Im Verfahrensschritt A. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein mindestens die Trägerschicht beinhaltenden Verbundvorläufer hergestellt. Der Verbundvorläufer beinhaltet vorzugsweise die Trägerschicht, welche bereits ein oder mehrere Löcher aufweisen kann und auf die ggf. mindestens eine Druckschicht aufgebracht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Verbundvorläufer jedoch um eine unbedruckte Trägerschicht.
In Schritt B. wird auf den bereitgestellten Verbundvorläufer mindestens eine thermoplastische Kunststoffschicht aufgebracht. Das Aufbringen dieser mindestens einen Schicht erfolgt bevorzugt durch Schmelzbeschichtung, vorzugsweise durch Extrusionsbeschichtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass in Schritt B. mehrere Schichten, beispielsweise thermoplastische Kunststoffschichten, Barriereschichten und/oder Haftvermittlerschichten sequenziell oder durch Co-Extrusion gleichzeitig, aufgebracht werden.
In Schritt C. wird anschließend auf der gegenüberliegenden Seite des Verbundvorläufers mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht aufgebracht. Das Aufbringen dieser mindestens einen weiteren thermoplastischen Kunststoffschicht erfolgt bevorzugt durch Schmelzbeschichtung, vorzugsweise durch Extrusionsbeschichtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass in Schritt C. mehrere Schichten, beispielsweise thermoplastische Kunststoffschichten, Barriereschichten und/oder Haftvermittlerschichten sequenziell oder durch Co-Extrusion gleichzeitig, aufgebracht werden.
Beim Aufbringen der einzelnen Schichten entspricht es einer bevorzugten Ausgestaltung, dass mindestens eine Folie oder ein mehrschichtiger Folienverbund in Form einer Rolle bereitgestellt werden, und über weitere Schichten, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffschichten oder Haftvermittlerschichten, auf den Verbund aufkaschiert werden. Dies ist insbesondere auch beim Einbringen von Metallschichten, insbesondere von Metallfolien der Fall.
Sofern der flächenförmige Verbund zur Erleichterung der Öffenbarkeit ein oder mehrere Löcher aufweist, können diese entweder vor Schritt A., nach Schritt B. oder nach Schritt C. in den flächenförmigen Verbund eingebracht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird in Schritt A. eine unbedruckte Trägerschicht als Verbundvorläufer bereitgestellt, die bereits Löcher aufweist. In Schritt B. wird anschließend zunächst die thermoplastische Kunststoffschicht KSu auf den Verbundvorläufer aufgebracht. Im weiteren Verfahrensschritt C. werden dann die thermoplastische Kunststoffschicht KSv, die Barriereschicht, die thermoplastische Kunststoffschicht KSw und ggf. die thermoplastische Kunststoffschicht KSa aufgebracht. Hierbei können jeweils auch eine oder mehrere Haftvermittlerschichten mit aufgebracht werden. In einer anderen Ausgestaltung ist es jedoch auch vorstellbar, dass in Schritt B. zunächst die thermoplastische Kunststoffschicht KSv, die Barriereschicht, die thermoplastische Kunststoffschicht KSw und ggf. die thermoplastische Kunststoffschicht KSa aufgebracht werden. In Schritt C. wird sodann die thermoplastische Kunststoffschicht KSu aufgebracht. Auch hier können jeweils weitere Schichten, beispielsweise Haftvermittlerschichten, mit aufgebracht werden. Die Extrusion kann durch eine Reihe aufeinander folgender einzelner Extruder in Einzelschichten oder auch durch Co-Extrusion in Mehrfachschichten erfolgen, wobei stets die zuvor genannte Reihenfolge der einzelnen Schichten beibehalten wird. Auch kann im erfindungsgemäßen Verfahren eine Kombination aus Extrusions- und Kaschierbeschichtung stattfinden.
Im Zusammenhang mit dem flächenförmigen Verbund aber auch im Zusammenhang mit dem Verbundvorläufer ist es bevorzugt, dass mindestens einer der beiden mindestens eine oder zwei und mehr Rillungen aufweist, entlang derer bei der Herstellung des Behälters Kanten ausgebildet werden. Dieses erleichtert das Falten und das Ausbilden eines entlang der durch die Rillung vorbereiteten Line verlaufenden Knicks, um so eine möglichst gleichmäßige und positionsgenaue Faltung zu erzielen. Die Rillungen können bereits vor Schritt A, nach Schritt B oder aber auch nach Schritt C eingebracht werden, wobei es bevorzugt ist, dass die Rillungen nach Schritt C, also nach dem beidseitigen Beschichten der Trägerschicht vorgenommen werden.
In der Regel wird der flächenförmige Verbund durch Co-Extrusion der einzelnen Schichten des flächenförmigen Verbunds meist als Rollware hergestellt. Auf dieser Rollware werden die Rillungen vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Rillungen in der Trägerschicht bereits vor dem Beschichten erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines flächenförmigen Verbundes ist es insbesondere dann, wenn die Trägerschicht, wie vorstehend beschrieben, ein Loch oder mehrere Löcher umfasst, bevorzugt, dass mindestens einer der Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw oder ggf. KSa während des Aufbringens gestreckt wird, wobei dieses Strecken vorzugsweise durch Schmelzstrecken, ganz besonders bevorzugt durch monoaxiales Schmelzstrecken erfolgt. Dazu wird die Schicht mittels eines Schmelzextruders in geschmolzenem Zustand auf den Verbundvorläufer aufgebracht und die aufgetragene, sich noch in geschmolzenem Zustand befindliche Schicht wird anschließend in vorzugsweise monoaxialer Richtung gestreckt, um eine Orientierung des Polymers in dieser Richtung zu erzielen. Anschließend lässt man die aufgetragene Schicht zum Zwecke der Thermofixierung abkühlen.
In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass das Strecken durch mindestens folgende Aufbringschritte erfolgt:

b1. Austreten der mindestens einen thermoplastischen Kunststoffschicht als mindestens einen Schmelzefilm über mindestens einen Extruderdüsenschlitz mit einer Austrittsgeschwindigkeit V_aus;
b2. Auftragen des mindestens einen Schmelzefilms auf den sich relativ zu dem mindestens einen Extruderdüsenschlitz mit einer Bewegungsgeschwindigkeit V_vor bewegenden Verbundvorläufer;

_aus

_vor

_aus

_vor

Nachdem die Schmelzeschicht auf den Verbundvorläufer mittels des vorstehend beschriebenen Streckverfahrens aufgebracht wurde, lässt man die Schmelzeschicht zum Zwecke der Thermofixierung abkühlen, wobei dieses Abkühlen vorzugsweise durch Abschrecken über den Kontakt mit einer Fläche erfolgt, die auf eine Temperatur in einem Bereich von 5 bis 50°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 30°C gehalten wird.
Wie bereits zuvor beschrieben kann es sich nach der Thermofixierung als besonders vorteilhaft erweisen, wenn der flächenförmige Verbund mindestens im Bereich des mindestens einen Lochs thermisch behandelt wird, um dort eine zumindest teilweise Aufhebung der Orientierung der Polymere zu bewirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine, bevorzugt zwei oder sogar alle der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw oder ggf. KSa durch Extrusion bzw. Co-Extrusion von mindestens einem Polymer P1 durch eine Schlitzdüse unter Erhalt einer austretenden Fläche hergestellt, wobei an den Flanken der aus der Schlitzdüse austretenden Fläche des mindestens einen Polymers P1 mindestens ein von Polymer P1 verschiedenes Polymer P2 vorgesehen ist. Als Polymer P2 sind bevorzugt thermoplastische Polymere ausgewählt. Bevorzugte thermoplastische Polymere besitzen eine hohe Verzweigungsrate, eine breite Molekulargewichtsverteilung und besitzen bei der Extrusionsbeschichtung nach Austritt aus der Düse eine geringe Neigung zum ,neck-in' und ,edge-waving' bzw Filmschlagen.
Die bevorzugten Ausführungsformen betreffend die Herstellung des flächenförmigen Verbundes, unter Einsatz von mindestens einer oder mehrerer bis zu sogar allen durch Extrusion bzw. Co-Extrusion herstellbaren thermoplastischen Kunststoffschichten aus thermoplastischen Kunststoffen, wurde bereits zuvor beschrieben. Die Auswahl des einzusetzenden thermoplastischen Kunststoffes hängt davon ab, welche der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw oder ggf. KSa durch Extrusion bzw. Co-Extrusion hergestellt werden soll. Bezüglich der geeigneten und bevorzugten thermoplastischen Kunststoffe wird auf die Beschreibung zu den Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa verwiesen. Der ausgewählte thermoplastische Kunststoff oder die ausgewählte thermoplastische Kunststoffmischung bildet dann P1 der jeweiligen thermoplastischen Kunststoffschicht. Bei einer Co-Extrusion verschiedener Schichten, bildet sich die Fläche F aus mehreren unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen oder Kunststoffmischungen P1 aus.
Im Hinblick auf einen effizienten Materialeinsatz entspricht es einer bevorzugten Ausgestaltung, dass das Polymer P2 ebenfalls auch ein Bestandteil der Fläche F sein kann. Insbesondere eignen sich als Polymer P2 ein oder mehrere thermoplastische Kunststoffe, bevorzugt Polyethelene, besonders bevorzugt LDPE und darüber hinaus bevorzugt in einem Autoklavreaktor hergestelltes LDPE. Beispielhaft sind geeignete Polymere 23L430 oder 19N430 von Ineos. Es ist auch denkbar, dass eine Mischung aus mindestens zwei geeigneten Polymeren als Randschicht P2 eingesetzt wird.
Das Polymer P1 und das Polymer P2 werden bevorzugt co-extrudiert. Sie bilden also innig verbundene Bereiche der austretenden Fläche. Hierbei gibt es im Wesentlichen zwei Varianten, wie der Polymerstrom P2 der Extruderdüse zugeführt werden kann. Sofern das P2 auch ein Bestandteil des Films F ist, kann dieses im Feedblock in einen separaten Polymerstrom abgezweigt und zum Randbereich der Extruderdüse geleitet werden. Alternativ kann auch ein zusätzlicher Extruder vorgesehen werden, der das P2 bereitstellt und zur Extruderdüse führt.
Bei der Extrusion werden die thermoplastischen Kunststoffe üblicherweise auf Temperaturen von 210 bis 330°C, gemessen an dem aufgeschmolzenen Polymerfilm unterhalb des Austritts an der Extruderdüse, erwärmt. Die Extrusion kann mittels dem Fachmann bekannten und kommerziell erhältlichen Extrusionswerkzeugen wie bsp. Extrudern, Extruderschnecken, Feedblock etc. erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die ausgetretene Fläche auf eine Temperatur unter der niedrigsten Schmelztemperatur der in dieser Fläche oder ihren Flanken vorgesehenen Polymere P1 und P2 abgekühlt, und anschließend zumindest die Flanken der Fläche von dieser Fläche abgetrennt. Das Abkühlen kann auf jede dem Fachmann geläufige und geeignet erscheinende Weise durchgeführt werden. Bevorzugt wird auch hier die schon zuvor beschriebene Thermofixierung. Anschließend werden zumindest die Flanken, von der Fläche F abgetrennt. Das Abtrennen kann auf jede dem Fachmann geläufige und geeignet erscheinende Weise durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt das Abtrennen durch Messer, Laserstrahl oder Wasserstrahl, oder eine Kombination von zwei oder mehr davon, wobei der Einsatz von Messern, insbesondere Messern zum Scherenschnitt besonders bevorzugt ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein einen Innenraum umgebender Behälter beinhaltend mindestens den zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbund. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund beschriebenen und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen sind auch für den erfindungsgemäßen Behälter bevorzugt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein einen Innenraum umgebender Behälter beinhaltend mindestens den zuvor beschriebenen flächenförmigen Verbund. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund beschriebenen und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen sind auch für den erfindungsgemäßen Behälter bevorzugt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines einen Innenraum umgebenden Behälters, umfassend mindestens die Schritte

a. Bereitstellen eines flächenförmigen Verbunds beinhaltend einen Schichtenaufbau mit den mindestens folgenden 5 Schichten:
i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu aus einer Kunststoffmasse KSum;
ii. eine Trägerschicht;
iii. eine Barriereschicht;
iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw aus einer Kunststoffmasse KSwm; wobei die Schichten i. bis iv. bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge vorkommen; wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSv aus einer Kunststoffmasse KSvm aufweist, wobei vorzugsweise die thermoplastische Kunststoffschicht KSv zwischen der Schicht ii. und iv. liegt; wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSum höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm.
b. Falten des flächenförmigen Verbunds zum Ausbilden einer Faltung mit mindestens zwei aneinander grenzenden Faltflächen, wobei die Schicht iv. dem Innenraum des Behälters zugewandt ist;
c. Verbinden jeweils mindestens eines Teilbereichs der mindestens zwei Faltflächen zum Ausbilden eines Behälterbereiches;
d. Schließen des gefalteten, flächenförmigen Verbunds mit einem Verschließwerkzeug, wobei dieses vorzugsweise zum Ausbilden eines geschlossenen, gefüllten Behälters führt.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Kunststoffmassen können aus einem einzigen thermoplastischen Kunststoff oder aus zwei oder mehr thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Daher gelten die vorstehenden Ausführungen zu den thermoplastischen Kunststoffen und den thermoplastischen Kunststoffschichten hier entsprechend. Allgemein können die Kunststoffmassen in jeder dem Fachmann zum Extrudieren geeigneten Form einem Extruder zugeführt werden. Bevorzugt werden die Kunststoffmassen als Pulver oder Granulate, vorzugsweise als Granulat, eingesetzt.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbund beschriebenen und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen sind auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des einen Innenraum umgebenden Behälters bevorzugt. Insbesondere bevorzugt ist es, dass auch die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSum höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass auch die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSvm höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm.
Weiterhin ist im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSum, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm. In einer anderen Ausgestaltung ist auch die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSvm, besonders bevorzugt um jeweils mindestens 4 K, mindestens 6 K, mindestens 8 K, mindestens 10 K, mindestens 12 K, mindestens 14 K, mindestens 16 K oder mindestens 18 K höher als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm. Häufig werden maximale Unterschiede der Vicat-Erweichungstemperaturen von 60 K beobachtet.
Sofern die mit Rillungen versehene Rollware nicht direkt in Schritt a. eingesetzt wird, werden Behälterrohlinge für einen einzelnen Behälter aus der Rollware erhalten und in Schritt a. als flächenförmiger Verbund bereitgestellt.
Der erfindungsgemäße Behälter kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen aufweisen, bevorzugt ist jedoch eine im Wesentlichen quaderförmige Struktur. Weiterhin kann der Behälter vollflächig aus dem flächenförmigen Verbund gebildet sein, oder einen 2- oder mehrteiligen Aufbau aufweisen. Bei einem mehrteiligen Aufbau ist es denkbar, dass neben dem flächenförmigen Verbund auch andere Materialien zum Einsatz kommen, beispielsweise Plastik, welches insbesondere in den Kopf oder Bodenbereichen des Behälters zum Einsatz kommen können. Hierbei ist es jedoch bevorzugt, dass der Behälter zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 70% und darüber hinaus bevorzugt zu mindestens 90% der Fläche aus dem flächenförmigen Verbund aufgebaut ist. Weiterhin kann der Behälter eine Vorrichtung zum Entleeren des Inhalts aufweisen. Diese kann beispielsweise aus Plastik geformt und an der Behälteraußenseite aufgebracht werden. Denkbar ist auch, dass diese Vorrichtung durch „direct injection molding” in den Behälter integriert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Behälter mindestens eine, bevorzugt von 4 bis 22 oder auch mehr Kanten, besonders bevorzugt von 7 bis 12 Kanten auf. Als Kante werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Bereiche verstanden, die beim Falten einer Fläche entstehen. Als beispielhafte Kanten seien die länglichen Berührungsbereiche von jeweils zwei Wandflächen des Behälters genannt. In dem Behälter stellen die Behälterwände vorzugsweise die von den Kanten eingerahmten Flächen des Behälters dar.
Im Verfahrensschritt a. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Verbunds erhaltener flächenförmiger Verbund bereitgestellt, aus dem dann im Verfahrensschritt b. durch Faltformen ein Behältervorläufer gebildet wird.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa, weiter bevorzugt zumindest die Kunststoffschicht KSw, und besonders bevorzugt jede der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa in Schritt b. eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der jeweiligen Schicht.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa, weiter bevorzugt zumindest die thermoplastische Kunststoffschicht KSw, und besonders bevorzugt jede der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa in Schritt b. eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der jeweiligen Schicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht es, dass mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa, weiter bevorzugt zumindest die thermoplastische Kunststoffschichten KSw und ggf. KSa, oder auch alle der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa eine Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Barriereschicht hat bzw. haben.
Hierbei unterscheiden sich die Schmelztemperaturen der mindestens einen, vorzugsweise der mindestens zwei der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa, weiter bevorzugt zumindest der thermoplastischen Kunststoffschichten KSw und ggf. KSa oder auch aller thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa und die Schmelztemperatur der Barriereschicht vorzugsweise um mindestens 1 K, besonders bevorzugt um mindestens 10 K, noch mehr bevorzugt um mindestens 50 K darüber hinaus bevorzugt mindestens 100 K. Der Temperaturunterschied sollte bevorzugt nur so hoch gewählt werden, dass es so nicht zu einem Schmelzen der Barriereschicht, insbesondere nicht zu einem Schmelzen der Kunststoffbarriereschicht, während des Falten kommt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht es einer weiteren Ausgestaltung, dass auf Schritt d. als Schritt e. ein weiteres Falten folgt, wobei bei dem weiteren Falten mindestens eine, vorzugsweise jede, der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu, KSv, KSw und ggf. KSa eine Temperatur hat, die unterhalb der Schmelztemperatur dieser thermoplastischen Kunststoffschicht liegt.
Unter „Falten” wird dabei erfindungsgemäß ein Vorgang verstanden, bei dem vorzugsweise mittels einer Faltkante eines Faltwerkzeugs ein länglicher, einen Winkel bildender Knick in dem gefalteten flächenförmigen Verbund erzeugt wird. Hierzu werden häufig zwei aneinandergrenzende Flächen eines flächenförmigen Verbunds immer mehr auf einander zu gebogen. Durch die Faltung entstehen mindestens zwei aneinandergrenzende Faltflächen, die dann zumindest in Teilbereichen zum Ausbilden eines Behälterbereiches verbunden werden können. Erfindungsgemäß kann das Verbinden durch jede dem Fachmann geeignet erscheinende Maßnahme erfolgen, die eine möglichst gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung ermöglicht. Das Verbinden kann durch Siegeln oder Kleben oder einer Kombination beider Maßnahmen erfolgen. Im Fall des Siegelns wird die Verbindung mittels einer Flüssigkeit und deren Erstarren geschaffen. Im Fall des Klebens bilden sich zwischen den Grenzflächen oder Oberflächen der beiden zu verbindenden Gegenstände chemische Bindungen aus, die die Verbindung schaffen. Häufig ist es beim Siegeln oder Kleben vorteilhaft, die zu siegelnden bzw. klebenden Flächen miteinander zu verpressen.
Die Siegeltemperatur wird vorzugsweise so ausgewählt, dass der oder die am Siegeln beteiligten thermoplastischen Kunststoffe, vorzugsweise die Polymere der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu und/oder der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw, als Schmelze vorliegen. Die Siegeltemperaturen liegen daher mindestens 1 K, vorzugsweise mindestens 5 K und besonders bevorzugt mindestens 10 K oberhalb der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs. Zudem sollte die Siegeltemperatur nicht zu hoch gewählt werden, um den oder die Kunststoffe nicht unnötig stark thermisch zu belasten, so dass diese ihre vorgesehen Materialeigenschaften nicht einbüßen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Behälter vor Schritt b. oder nach Schritt c. mit einem Nahrungsmittel befüllt wird. Als Nahrungsmittel kommen alle dem Fachmann bekannten Lebensmittel für den menschlichen Verzehr und auch Tierfutter in Betracht. Bevorzugte Nahrungsmittel sind oberhalb 5°C flüssig, beispielsweise Milchprodukte, Suppen, Saucen, nichtkohlensäurehaltige Getränke. Das Füllen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen können das Nahrungsmittel und der Behälter getrennt vor dem Füllen durch geeignete Maßnahmen wie der Behandlung des Behälters mit H₂O₂, UV-Strahlung oder anderer geeigneter energiereicher Strahlung, Plasmabehandlung oder einer Kombination aus mindestens zwei davon, sowie dem Erhitzen des Nahrungsmittels möglichst weitestgehend entkeimt werden und anschließend in den Behälter gefüllt werden. Diese Art des Füllens wird häufig als „aseptisches Füllen” bezeichnet und ist erfindungsgemäß bevorzugt. Ist ferner zusätzlich oder auch anstelle der aseptischen Füllung weit verbreitet, dass der mit Nahrungsmittel gefüllte Behälter zum Verringern der Keimzahl erhitzt wird. Dieses erfolgt vorzugsweise durch Pasteurisieren oder Autoklavieren. Bei dieser Vorgehensweise können auch weniger sterile Nahrungsmittel und Behälter eingesetzt werden.
In der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem vor Schritt b. der Behälter mit Nahrungsmittel gefüllt wird, ist es bevorzugt, dass aus dem flächenförmigen Verbund zunächst durch Siegeln bzw. Kleben der überlappenden Stosskanten ein schlauchförmiges Gebilde mit einer fixierten Längsnaht geformt wird. Dieses schlauchartige Gebilde wird lateral zusammengedrückt, fixiert und getrennt und zu einem offenen Behälter durch Faltformen und Siegeln bzw. Kleben gebildet. Hierbei kann das Nahrungsmittel bereits vor dem Fixieren und vor dem Trennen und Faltformen des Bodens im Sinne des Schrittes b. eingefüllt werden.
In der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem der Behälter nach Schritt c. mit Nahrungsmittel gefüllt wird, ist es bevorzugt, dass ein durch Formen des flächenförmigen Verbunds erhaltener, einseitig geöffneter Behälter eingesetzt wird. Das Formen des flächenförmigen Verbunds und der Erhalt eines derartigen geöffneten Behälters kann durch jeden dem Fachmann hierfür geeignet erscheinende Arbeitsweise durch die Schritte b. und c. erfolgen. Insbesondere kann das Formen dadurch erfolgen, in dem, in ihrem Zuschnitt bereits die Form des Behälters berücksichtigende, blattförmige Behälterrohlinge so gefaltet werden, dass ein geöffneter Behältervorläufer entsteht. Dieses erfolgt in der Regel dadurch, dass nach dem Falten dieses Behälterrohlings dessen Längskanten unter Ausbildung einer Seitenwand versiegelt bzw. verklebt und die eine Seite des Behältervorläufers durch Falten und weiteres Fixieren, insbesondere Versiegeln oder Kleben, geschlossen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Faltflächen einen Winkel μ von kleiner 90°, vorzugsweise von kleiner 45° und besonders bevorzugt von kleiner 20° bilden. Häufig werden die Faltflächen soweit gefaltet, dass diese am Ende des Faltens aufeinander zu hegen kommen. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die aufeinander liegenden Faltflächen im Anschluss miteinander verbunden werden, um den Behälterboden und den häufig giebelartig oder auch eben ausgestalteten Behälterkopf zu bilden. Zur Giebelausgestaltung sei beispielhaft auf WO 90/09926 A2 verwiesen.
Ferner entspricht es einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass mindestens eine der mindestens zwei thermoplastischen Kunststoffschichten KSu und KSw, oder auch beide vor Schritt c. oberhalb der Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschichten erwärmt ist bzw. sind. Vorzugsweise wird vor dem Schritt c., besonders bevorzugt unmittelbar vor dem Schritt c., auf Temperaturen, die mindestens 1 K, vorzugsweise mindestens 5 K und besonders bevorzugt mindestens 10 K oberhalb der Schmelztemperatur dieser Schichten liegen, erwärmt. Die Temperatur sollte möglichst soweit über der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs liegen, dass durch die Abkühlung, bedingt durch das Falten, Bewegen und Verpressen, der Kunststoff nicht soweit abkühlt, dieser wieder fest wird.
Vorzugsweise erfolgt das Erwärmen auf diese Temperaturen durch Bestrahlen, durch mechanische Schwingungen, durch Kontakt mit einem heißen Feststoff oder Heißgas, vorzugsweise Heißluft, oder einer Kombination dieser Maßnahmen. Im Fall des Bestrahlens kommt jede dem Fachmann zum Erweichen der Kunststoffe geeignete Strahlenart in Betracht. Bevorzugte Strahlenarten sind IR-, UV-Strahlen, Mikrowellen oder auch elektromagnetische Strahlung, insbesondere elektromagnetische Induktion. Bevorzugte Schwingungsarten sind Ultraschall.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin bevorzugt, dass sich die maximalen Transmissionsintensität mindestens einer der ein gestrecktes Polymer beinhaltenden Lochdeckschichten vor und nach der thermischen Behandlung unterscheiden. Dieses lässt sich üblicherweise durch unterschiedliche Darstellungen des durch einen Polarisationsfilter betrachteten Bereichs feststellen. So unterscheiden die thermisch behandelten Bereiche sich von den an diesen angrenzenden thermisch nicht behandelten Bereiche auf einer Oberfläche durch Hell-Dunkel-Kontraste. Zudem ist allgemein durch die von der thermischen Behandlung herrührende Veränderung der Struktur der Polymerinnenschicht im Vergleich zu den nicht thermisch behandelten Bereichen ein Glanzunterschied zu erkennen. Gleiches gilt für Bereiche vor und nach der thermischen Behandlung.
Neben den Lochdeckschichten können auch noch weitere Bereiche des flächenförmigen Verbunds thermisch behandelt werden. Auch diese zeigen eine gegenüber den unbehandelten Bereichen verschiedene maximale Transmissionsintensität. Hierunter fallen alle Bereiche, in denen ein Verbinden durch Siegeln erfolgt und/oder Rillungen zum Falten vorgesehen sind. Unter diesen Bereichen sind die Längsnähte, an denen der flächenförmige Verbund zu einem schlauch- oder mantelartigen Gebilde geformt wird, besonders bevorzugt. Im Anschluss an die vorstehende thermische Behandlung kann man die thermisch behandelten Bereiche wieder abkühlen lassen.
Gemäß der vorstehenden Ausführungen betrifft ein weiterer Gegenstand die Verwendung des erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbunds, eines daraus hergestellten oder diesen Verbund beinhaltenden Behälters zum Lagern von Lebensmitteln, insbesondere von entkeimten Lebensmitteln.
Testmethoden:
Sofern nicht anders hierin bestimmt, werden die hierin aufgeführten Größen durch ISO Vorschriften gemessen. Diese sind für die Bestimmung

– des MFR-Wertes: ISO 1133 (sofern nicht anders genannt bei 190°C und 2,16 kg);
– der Dichte: ISO 1183-1;
– der Schmelztemperatur anhand der DSC Methode: ISO 11357-1, -5; Falls die Probe auf einer Mischung mehrerer Kunststoffe basiert, und die Bestimmung der Schmelztemperatur nach der vorgenannten Methode mehrere Peaktemperaturen T_p ergibt, so wird als Schmelztemperatur die höchste der Peaktemperaturen T_p,m, die einem Kunststoff der Kunststoffstoffmischung zuzuordnen ist, definiert. Die Gerätekalibrierung erfolgt gemäß den Herstellerangaben anhand folgender Messungen:
– Temperatur Indium – Onset Temperatur
– Schmelzwärme Indium
– Temperatur Zink – Onset Temperatur
– der Molekulargewichtsverteilung nach der Gelpermeationschromatographie mittels Lichtstreuung: ISO 16014-3/-5;
– der Viskositätszahl von PA: ISO 307 in 95% Schwefelsäure;
– der Sauerstoffpermeationsrate: ISO 14663-2 Anhang C bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchte
– der Vicat-Erweichungstemperatur: ISO 306:2004, Methode VST-A50 (Load = 10 N, Temperaturerhöhung = 50 K/h) unter Verwendung eines Ölheizbades
– des Feuchtegehalts des Karton: ISO 287:2009
– des Scott-Bond Wertes: Tappi T403um
– Zur Bestimmung der Haftung zweier benachbarter Schichten werden diese auf ein 90° Peel Test Gerät, beispielsweise der Firma Instron „German rotating wheel fixture”, auf einer drehbaren Walze fixiert, die sich während der Messung mit 40 mm/min dreht. Die Proben wurden zuvor in 15 mm breite Streifen zugeschnitten. An einer Seite der Probe werden die Lagen voneinander gelöst und das abgelöste Ende in eine senkrecht nach oben gerichtete Zugvorrichtung eingespannt. An der Zugvorrichtung ist ein Messgerät zum Bestimmen der Zugkraft angebracht. Die beim Drehen der Walze wird die Kraft gemessen die nötig ist, um die Lagen voneinander zu trennen. Diese Kraft entspricht der Haftung der Schichten zueinander und wird in N/15 mm angegeben. Die Trennung der einzelnen Schichten kann beispielsweise mechanisch, oder durch eine gezielte Vorbehandlung, beispielsweise durch Einweichen der Probe für 3 min in 60°C warmer, 30% Essigsäure erfolgen.
– Pipettentest: Hierbei werden mindestens 10 Tropfen von je 5 μl destillierten Wassers auf die zu prüfende Oberfläche aufgetragen und die Tropfengröße bestimmt.
– Zur Bestimmung der Vicat-Erweichungstemperatur an einzelnen Verbundschichten, wird die zu untersuchende Schicht mechanisch oder chemisch von den restlichen Schichten separiert. Hier ist unbedingt darauf zu achten, dass keine Verunreinigung der Proben durch benachbarte Schichten auftritt. Aus dem so gesammelten Probenmaterial kann anschließend ein Probenkörper gemäß den in der ISO 306:2004 genannten Abmessungen erstellt und die Vicat-Erweichungstemperatur gemäß der angegebenen Norm bestimmt werden. Sollte das zu untersuchende Kunststoffmaterial als Flocken oder Krümel vorliegen, werden diese zu einem homogenen Probenkörper verarbeitet. Dieses kann durch Pressen, vorsichtiges Erwärmen oder beide Maßnahmen erfolgen.

Beispiele:
Die flächenförmigen Verbunde wurden hergestellt anhand des zuvor beschriebenen Beschichtungsverfahren gemäß der Verfahrensschritte A–C. Zunächst wird für den flächenförmigen Verbund gemäß Beispiel 1 eine ggf. Löcher für Verschlüsse oder Trinkhalme aufweisende Trägerschicht vorgelegt. Diese wird gemäß Verfahrenssachritt A zunächst mit der Kunststoffschicht KSu beschichtet, sodann in Verfahrensschritt C wird auf der der Kunststoffschicht KSu abgewandten Seite der Trägerschicht zunächst die Kunststoffschicht KSv, die Haftvermittlerschicht und dann die Barriereschicht, gefolgt von einer Haftvermittlerschicht der Kunststoffschicht KSa und schließlich die Kunststoffschicht KSw aufgetragen. Dieses erfolgt in einer handelsüblichen Beschichtungsanlage durchgeführt.

Im Fall von Beispiel 2 wird wie in Beispiel 1 verfahren. Lediglich mit dem Unterschied, dass die Trägerschicht auf der der Kunststoffschicht KSu gegenüber liegenden Seite zunächsts die Barriereschicht, die Haftvermittlerschicht und Kunststoffschicht KSv aufgebracht werden und dann die Kunststoffschicht KSw aufgebracht wird.

Beispiel 1	Flächengewicht
KSu	20 g/m²	100 Gew.-% (9)
Träger	210 g/cm²	(2)
KSv	22 g/m²	70 Gew.-% (5)/30 Gew.-% (4)
Haftvermittler	3 g/m²	100 Gew.-% (8)
Barriere	6 μm	(1)
Haftvermittler	4 g/m²	100 Gew.-% (7)
KSa	22 g/m²	100 Gew.-% (3)
KSw	10 g/m²	70 Gew.-% (3)/30 Gew.-% (6)

Beispiel 2	Flächengewicht
KSu	20 g/m²	100 Gew.-% (9)
Träger	210 g/cm²	(2)
Barriere	6 g/m²	100 Gew.-% (10)
Haftvermittler	4 g/m²	100 Gew.-% (11)
KSv	22 g/m²	70 Gew.-% (5)/30 Gew.-% (4)
KSw	10 g/m²	70 Gew.-% (3)/30 Gew.-% (6)

(1) Aluminium, EN AW 8079, Dicke =6 μm von Hydro Aluminium Deutschland GmbH
(2) Karton: Stora Enso Natura T Duplex Doppelstrich, Scott-Bond 200 J/m², Restfeuchte 7,5%
(3) 19N430 von Ineos
(4) 23L430 von Ineos
(5) Lumicene^® mPE M 4040 von Total Petrochemical
(6) Affinity^® PT 1451G1 von Dow Chemicals
(7) Escor 6000 HSC Exxonmobile
(8) Novex M21N430 von Ineos
(9) Dow LDPE 421E von Dow Chemicals
(10) Durethan B 31 F 000000 Lanxess
(11) Yparex 9207 DSM

Figuren:
Die vorliegende Erfindung wird nun durch diese nicht einschränkende, beispielhafte Zeichnungen näher erläutert, wobei Figur
1 eine schematische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Behälters,
2 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Ansicht eines Bereichs eines durch das erfindungsgemäße Verfahren herzustellenden Behälters,
4a eine schematische Darstellung eines Falten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
4b eine schematische Darstellung einer Faltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
5a eine schematische Darstellung entlang eines Schnittes A-A im ungefalteten Zustand,
5b eine schematische Darstellung entlang eines Schnittes A-A im gefalteten Zustand,
6 eine schematische Darstellung eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren flächenförmigen Verbunds,
7 eine schematische Darstellung eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren flächenförmigen Verbunds,
8a eine schematische Darstellung einer Sonotrode-Ambos-Anordnung vor dem Siegeln,
8b eine schematische Darstellung einer Sonotrode-Ambos-Anordnung während und am Ende des Siegelns
9a Extrusionsverfahren (Aufsicht)
9b extrusionsverfahren (seitlich)
zeigt.
1 zeigt einen einen Innenraum 1 umschießenden Behälter 2 aus einem flächenförmigen Verbund 3. Der Behälter 2 ist mit der Behälteroberseite 12 nach oben weisend dargstellt. Der Behälter 2 besteht aus dem flächenförmigen Verbund 3 der mindestens die Trägerschicht 4 umfasst. Weiterhin kann der Behälter 2 ein Loch 36 umfassen.
2 zeigt einen schematischen Ablauf von Vorrichtungen und Herstellungsschritten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. So wird in einer Verbundherstellung 20 der flächenförmige Verbund 3 aus einer Trägerschicht 4, einer Barriereschicht 5 und den thermoplastischen Kunststoffschichten KSv 35, KSu 13 und KSw 7 sowie ggf. einer weiteren thermoplastischen Kunststoffschicht KSa 6 und – sofern erforderlich – mindestens einer Haftvermittlerschicht 19 durch ein Extrusionsverfahren hergestellt und meist als Rollware bereitgestellt. In einer auf die Verbundherstellung 20 mittelbar oder unmittelbar folgenden Verbundkonfektionierung 21 wird die Rillung 14 in der Rollware erzeugt, die zuvor mit einem Aufdruck oder Dekor versehen worden sein kann. Ferner werden, sofern die mit Rillungen 14 versehene Rollware nicht als solche in zur Herstellung von Behältern eingesetzt wird, Behälterrohlinge in der Verbundkonfektionierung 21 erzeugt. An die Verbundkonfektionierung 21 schließt sich eine Behälterherstellung 22 an, in der insbesondere das Falten und Verbinden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt. Hier kann auch das Befüllen mit einem Nahrungsmittel erfolgen.
In 3 ist ein während des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehender Behälter 2 gezeigt, der – der besseren Ansicht halber – mit einem für einen Boden 12 vorgesehenen Behälterbereich 23 nach oben dargestellt ist. Der für den Boden 12 vorgesehene Behälterbereich 23 weist eine Vielzahl von Rillungen 14 auf.
4a zeigt den Querschnitt durch einen flächenförmigen Verbund 3 mit einer Rillung 14, gebildet durch eine Ausnehmung 24 und eine Wölbung 25. Eine Kante 17 eines Faltwerkzeugs 18 ist oberhalb der Ausnehmung 24 vorgesehen, um in die Ausnehmung 24 einzugreifen, damit das Falten um die Kante 17 entlang der Rillung 14 vorgenommen werden kann, um eine in 4b als Querschnitt dargestellte Faltung 8 zu erhalten. Diese Faltung 8 weist zwei Faltflächen 9 und 10 auf, die einen Winkel μ einschließen und als großflächiger Teil 15 und kleinflächiger Teil 16 vorliegen. In einem Teilbereich 11 des kleinflächigen Teils 16 ist mindestens eine thermoplastische Kunststoffschicht 6, 7 oder 13 aufgeschmolzen. Durch Zusammenpressen der Faltflächen 9, 10 unter Verkleinern des Winkels μ gegen 0 werden die beiden Faltflächen 9, 10 durch Siegeln miteinander verbunden.
In 5a ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in 3 vor dem Falten aus einem flächenförmigen Verbund 3 mit Rillungen 14 dargestellt. Durch in die auf den Stirnseiten mittig gelegenen Rillungen 14 eingreifende Kanten 17 von Faltwerkzeugen 18 werden die Rillungen 14 in Richtung der beiden Pfeile bewegt, wodurch die in 5b dargestellten Faltungen 8 mit den Winkeln μ entstehen. Der hier dargestellte Schnitt durch den äußersten zu faltenden Teil des für den Boden 12 des Behälters 2 vorgesehenen Behälterbereichs weist zum Innenraum 1 hin ein Teilbereich 11 auf, in dem mindestens eine thermoplastische Kunststoffschicht 6, 7 oder 13 aufgeschmolzen ist. Durch Zusammenpressen der Längsseiten 26 unter Verkleinern der sechs Winkel μ gegen 0° werden die beiden dem Innenraum 1 zugewandten Innenflächen 27 der Längsseiten 26 durch Siegeln miteinander verbunden, um so den Boden 12 zu schaffen.
6 zeigt einen flächenförmigen Verbund 3, wobei die Oberseite in dem daraus hergestellten Behälter 2 außen und die Unterseite innen liegt. Von außen nach innen ergibt sich folgender Aufbau: thermoplastische Kunststoffschicht KSu 13 (meist PE ggf. gefüllt mit einem anorganischen Salz) mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 8 bis 60 g/m², gefolgt von einer Trägerschicht 4 aus Karton mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 120 bis 400 g/m², gefolgt von einer thermoplastischen Kunststoffschicht KSv 35 meist mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m², gefolgt von einer Barriereschicht 5 beispielsweise einer Kunststoffbarriere mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 120 g/m², gefolgt von einer Schicht aus Haftvermittler 19 mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 30 g/m², gegebenenfalls gefolgt von einer thermoplastischen Kunststoffschicht KSa 6 meist aus PE mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 5 bis 50 g/m² (hier mit abgebildet), gefolgt von einer weiteren thermoplastischen Kunststoffschicht KSw 7 meist aus einem Blend aus PE und mPE mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 60 g/m².
In 7 ist der flächenförmige Verbund aus 6 um eine weitere, zwischen der Barriereschicht 5, beispielsweise aus einer Metallschicht mit einer Dicke von 3–12 μm, und der Trägerschicht 4 vorgesehene weitere Schicht 19 aus Haftvermittler mit einem Flächengewicht in einem Bereich von 2 bis 30 g/m² ergänzt.
8a zeigt einen gefalteten Verbundbereich 30 des flächenförmigen Verbunds 3 zwischen einer Sonotrode 28 und einem Ambos 34, die beide jeweils ein Oberflächenrelief 29 aufweisen. Der gefaltete Verbundbereich ist durch das weitere Verringern der Winkel μ im Rahmen des in 5b dargestellten Faltens entstanden und weist häufig in den Bereichen mit weniger Lagen einen Zwischenraum 33 auf. Das Oberflächenrelief 29 ist so ausgestaltet, dass dem beim Falten entstehenden Mehrlagenbereiche 31 mit größere Stärke Ausnehmungen 33 im Oberflächenrelief 29 gegenüberstehen, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung von Druck und mechanischer Schwingung über die Sonotrode 28 zu erlauben. Zudem wird so die Fixierung des zu verbindenden gefalteten Verbundbereichs 30 bis zum Verschwinden des Zwischenraumes 33 verbessert. Die Sonotrode 28 bewegt sich auf Ambos 34 in Pfeilrichtung zu, wobei ein Druck auf den zwischen den Oberflächen Relieffen 29 gehaltenen zu verbindenden, gefalteten Verbundbereich 30 wirkt. Hierdurch wird der gefaltete Verbundbereich, wie in 8b gezeigt, dem Oberflächenrelief entsprechend, zusammengepresst und gehalten, so dass die durch die Sonotrode 28 erzeugte mechanischen Ultraschallschwingung auf den gefalteten Verbund 30 übertragen und die ein Verbinden durch versiegeln erfolgt, indem die aufgeschmolzenen Kunststoffschichten durch Pressdruck mindestens zum Teil ineinander verfließen und durch Abkühlen, meist in einer Haltezeit, bevor die Sonotrode 28 den so behandelten, gefalteten Verbundbereich 30 freigegeben haben, wieder erstarren.
9 zeigt das erfindungsgemäß bevorzugte Beschichtungsverfahren schematisch a. in der Frontalansicht und b. in der Seitenansicht. Aus einem Extruderdüsenschlitz 38 einer Extruderdüse 37 tritt der Beschichtungsfilm in aufgeschmolzenem Zustand 39 aus und wird über die Kühl- und Anpresswalzen 41 auf die Trägerschicht 4 aufgebracht. Der Beschichtungsfilm bildet die Fläche F die aus den Polymeren P1 42 und P2 43 besteht, wobei das Polymer P2 43 die Randbereiche der Fläche F bilden. Die Randflächen P2 43 der Fläche F werden von Schneidewerkzeugen 44, bevorzugt Schermessern von der Fläche F abgetrennt. Der aufgeschmolzene Beschichtungsfilm 39 tritt mit der Geschwindigkeit V_aus aus der Extruderdüse 37 aus und wird durch die Kühl- und Anpresswalzen auf die Geschwindigkeit V_vor beschleunigt und somit monoaxial gestreckt.
Bezugszeichenliste

1: Innenraum
2: Behälter
3: Flächenförmiger Verbund
4: Trägerschicht
5: Barriereschicht
6: Thermoplastische Kunststoffschicht KSa
7: Thermoplastische Kunststoffschicht KSw
8: Faltung
9: Faltfläche
10: Weitere Faltfläche
11: Teilbereich
12: Behälteroberseite
13: Thermoplastische Kunststoffschicht KSu
14: Rillung
15: Großflächiger Teil
16: Kleinflächiger Teil
17: Kante
18: Faltwerkzeug
19: Haftvermittler
20: Verbundherstellung
21: Verbundkonfektion
22: Behälterherstellung
23: Behälterbereich
24: Ausnehmung
25: Wölbung
26: Längsseiten
27: Innenfläche
28: Sonotrode
29: Oberflächenrelief
30: Gefalteter Verbundbereich
31: Mehrlagenbereich
32: Zwischenraum
33: Ausnehmungen
34: Ambos
35: Thermoplastische Kunststoffschicht KSv
36: Öffnung/Perforation
37: Extruderdüse
38: Extruderdüsenschlitz
39: Beschichtungsfilm (aufgeschmolzen
40: Beschichtungsfilm (thermofixiert)
41: Kühlwalze, Anpresswalze
42: Polymer P1
43: Polymer P2
44: Schneidevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 90/09926 [0003]
WO 90/09926 A2 [0109]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN AW 1200 [0036]
EN AW 8079 [0036]
EN AW 8111 [0036]
ISO 1133 [0115]
ISO 1183-1 [0115]
ISO 11357-1, -5 [0115]
ISO 16014-3/-5 [0115]
ISO 307 [0115]
ISO 14663-2 Anhang C [0115]
ISO 306:2004, Methode VST-A50 [0115]
ISO 287:2009 [0115]
ISO 306:2004 [0115]

Claims

Ein flächenförmiger Verbund (3) beinhaltend einen Schichtenaufbau mit mindestens folgenden Schichten: i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu (13); ii. eine Trägerschicht (4); iii. eine Barriereschicht (5); iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw (7); wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSv (35) aufweist; wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach Anspruch 1, wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv (35) höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (4) einen Karton mit einem Wassergehalt in einem Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kartons, beinhaltet.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (4) einen Karton mit einem Scott-Bond Wert von 120 bis 350 J/m² aufweist.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) um mindestens 4 K höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv (35) um mindestens 4 K höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) höher ist als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv (35) höher ist als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) um mindestens 3 K höher ist als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSv (35) um mindestens 3 K höher ist als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Kunststoffschicht KSw (7).
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSa (6) beinhaltet.
Der flächenförmige Verbund (3) gemäß Anspruch 11, wobei die mindestens eine weitere Schicht KSa (6) zwischen der Schicht iii. und Schicht iv. vorgesehen ist.
Der flächenförmige Verbund (3) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schicht KSv (35) zwischen Schicht ii. und Schicht iii. vorgesehen ist.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Haftung zwischen der Trägerschicht, der thermoplastischen Kunststoffschicht KSu (13) oder KSv (35) zu der jeweils nächsten Schicht mindestens 0,5 N/15 mm beträgt.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten eine Kunststoffmischung aus mindestens zwei Kunststoffen ist.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten aus einem Polyethylen oder einem Polypropylen oder eine Mischung aus mindestens zwei davon besteht.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 oder 16, wobei die Kunststoffmischung mindestens einer thermoplastischen Kunststoffschicht als eine von mindestens zwei Mischungskomponenten ein mittels eines Metallocens hergestelltes Polyolefin aufweist.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine der Kunststoffschichten in einem Bereich von 50 Gew.-% bis 100 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Kunststoffschicht, mindestens ein Polyolefin mit einer Massendichte in einem Bereich von 0,921 g/cm³ bis 0,980 g/cm³, beinhalten.
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Barriereschicht (5) ausgewählt ist aus a. einer Kunststoffbarriereschicht, b. einer Metallschicht, c. einer Metalloxidschicht oder d. einer Kombination von mindestens zwei aus a. bis c..
Der flächenförmige Verbund (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (4) mindestens ein Loch (36) aufweist, das mindestens mit der Barriereschicht (5) und mindestens mit einer der thermoplastischen Kunststoffschichten KSv (35), oder KSw (7) als Lochdeckschichten (36) überdeckt ist.
Ein einen Innenraum (1) umgebender Behälter (2) beinhaltend mindestens einen flächenförmigen Verbund (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.
Ein Verfahren zur Herstellung eines einen Innenraum (1) umgebenden Behälters (2), umfassend mindestens die Schritte a. Bereitstellen eines flächenförmigen Verbunds (3) beinhaltend einen Schichtenaufbau mit den mindestens folgenden 5 Schichten: i. eine erste thermoplastische Kunststoffschicht KSu (13) aus einer Kunststoffmasse KSum; ii. eine Trägerschicht (4); iii. eine Barriereschicht (5); iv. eine zweite thermoplastische Kunststoffschicht KSw (7) aus einer Kunststoffmasse KSwm; wobei der flächenförmige Verbund mindestens eine weitere thermoplastische Kunststoffschicht KSv (35) aus einer Kunststoffmasse KSvm aufweist; wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSum höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm. b. Falten des flächenförmigen Verbunds (3) zum Ausbilden einer Faltung (8) mit mindestens zwei aneinander grenzenden Faltflächen (9, 10), wobei die Schicht iv. dem Innenraum (1) des Behälters (2) zugewandt ist; c. Verbinden jeweils mindestens eines Teilbereichs (11) der mindestens zwei Faltflächen (9, 10) zum Ausbilden eines Behälterbereiches (12); d. Schließen des gefalteten, flächenförmigen Verbunds mit einem Verschließwerkzeug.
Das Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSvm höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse KSwm.
Das Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13), KSv (35) oder KSw (7) in Schritt b. oberhalb der Schmelztemperatur dieser Kunststoffschicht erwärmt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 22 wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13), KSv (35) oder KSw (7) in Schritt b. eine Temperatur hat, die unterhalb der Schmelztemperatur dieser Kunststoffschicht liegt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13), KSv (35) oder KSw (7) eine Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Barriereschicht (5) hat.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13), KSv (35) oder KSw (7) durch Extrusion von mindestens einem Polymer P1 (42) durch eine Schlitzdüse (38) unter Erhalt einer austretenden Fläche (F) hergestellt ist, wobei an den Flanken der aus der Schlitzdüse (38) austretenden Fläche (F) des mindestens einen Polymers P1 (42) mindestens ein von Polymer P1 (42) verschiedenes Polymer P2 (43) vorgesehen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei die ausgetretene Fläche (F) auf eine Temperatur unter die niedrigste Schmelztemperatur der in dieser Fläche oder ihren Flanken vorgesehenen Polymere abgekühlt, und anschließend zumindest die Flanken der Fläche (F) von dieser Fläche (F) abgetrennt werden.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die Faltflächen (9, 10) einen Winkel μ von kleiner 90° bilden.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, wobei das Verbinden gemäß Schritt c. durch Versiegeln mittels mindestens einer der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13) oder KSw (7) erfolgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, wobei mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13) oder KSw (7) unmittelbar vor Schritt c. oberhalb der Schmelztemperatur erwärmt ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, wobei das Erwärmen durch Bestrahlen, Kontakt mit einem heißen Feststoff, durch mechanischer Schwingung oder Heißgas oder einer Kombination daraus erfolgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, wobei das Erwärmen durch mechanische Schwingung erfolgt.
Das Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erwärmen durch Ultraschall erfolgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 34, wobei der Behälter (2) vor Schritt b. oder nach Schritt c. mit einem Nahrungsmittel befüllt wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 35, wobei der flächenförmige Verbund (3) mindestens eine Rillung (14) aufweist und die Faltung (8) entlang der Rillung (14) erfolgt.
Das Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Rillung (14) den flächenförmigen Verbund (3) in einen großflächigen Teil (15) und einen im Vergleich zu dem großflächigen Teil (15) kleinflächigen Teil (16) abgrenzt.
Das Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, wobei die Faltung (8) durch eine in die Rillung (14) drückende Kante (17) eines Faltwerkszeuges (18) ausgebildet wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38, wobei auf Schritt d. als Schritt e. ein weiteres Falten folgt, wobei bei dem weiteren Falten in Schritt e. mindestens eine der thermoplastischen Kunststoffschichten KSu (13), KSv (3) oder KSw (7) eine Temperatur hat, die unterhalb der Schmelztemperatur dieser Kunststoffschicht liegt.
Ein Behälter (2) erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 39.
Eine Verwendung eines Verbunds nach einem der Ansprüche 1 bis 20, oder eines Behälters nach Anspruch 21 oder 40 zum Lagern von Lebensmitteln.