AT15085U1 - Bedruckte Polyethylen-Folie und Folienlaminat mit einer solchen Folie - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine in einem Reihendruckverfahren, insbesondere mit dem Tiefdruckverfahren, bedruckbare Polyethylen-Folie, mit ausreichend kleiner Schichtdicke von kleiner 40 µm, um in der Verpackungsindustrie eingesetzt werden zu können.
Description
Beschreibung
BEDRUCKTE POLYETHYLEN-FOLIE UND FOLIENLAMINAT MIT EINER SOLCHEN FOLIE
[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Polyethylen-Folie mit einer zumindest einseitigen, mit einem Reihendruckverfahren hergestellten Bedruckung.
[0002] Heute übliche Verpackungsfolien aus Kunststoff sind Folienlaminate aus verschiedenen Schichten (je nach Anwendung und Funktion), wie z.B. Polyolefine wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), oft auch kombiniert mit Polyethylenterephthalat (PET) als äußerer, bedruckter Schicht. Hierbei werden in der Regel Schichten aus verschiedenen Kunststoffen kombiniert. Auch Laminate von Kunststoffschichten mit anderen Materialien, wie Aluminium oder Papier, sind dabei denkbar. Verpackungen werden an sich auch immer mit einer außen sichtbaren Bedruckung gefertigt. Die Bedruckung wird dabei auf einer Schicht des Folienlaminats aufgebracht, die für das Bedrucken geeignet ist, z.B. eine Schicht aus biaxial gerecktem Polypropylen (BO-PP) oder Polyethylenterephthalat (BO-PET).
[0003] Als Druckverfahren für qualitativ hochwertige Verpackungen findet meistens ein Reihen-druckverfahren, wie beispielsweise das Tiefdruckverfahren, Anwendung. Dabei sind die einzelnen Druckwerke voneinander getrennt und die zu bedruckende Folienbahn durchläuft jeweils vor dem Auftrag der nächsten Farbe einen Trockner und mehrere Umlenkrollen. Bei bestimmten Folien, insbesondere PE-Folien, führt dies jedoch zu Problemen bei der Registergenauigkeit bzw. zu inakzeptablen Druckbildern. PE-Folien und PE-Folienlaminate werden deshalb meist im Flexodruckverfahren auf sogenannten Zentraldruckzylindernmaschinen bedruckt. Dort wird die zu bedruckende Folienbahn zwischen den einzelnen Druckwerken auf einem Zentralzylinder geführt und erst anschließend getrocknet. Die dabei erzielbare Registergenauigkeit ist somit selbst bei PE-Folien, z.B. für Windelfolien, ausreichend hoch.
[0004] Bei hochwertigen Verpackungslaminaten fordern die Verpackungshersteller aufgrund des erzielbaren Druckbildes meist eine Bedruckung des Folienlaminats im Tiefdruckverfahren. Deshalb werden in solchen Folienlaminaten als bedruckte Folienbahn eine PET- oder PP-Folienbahn eingesetzt, die dann mit einem bei geringen Temperaturen siegelfähigen Material, wie PE-Folien, zum Folienlaminat kaschiert werden.
[0005] Die Folienlaminate für die Verpackungsindustrie sollen dabei natürlich aus Kostengrün-den so dünn wie möglich sein. Das bedingt, dass die einzelnen Folienschichten ihrer Funktion gemäß ebenfalls so dünn wie möglich ausgeführt sein sollen. Eine äußere Schicht, die nur das Druckbild trägt, soll dabei möglichst dünn sein. Nach heutigem Stand kommen hierfür beispielsweise bedruckte PET-Folienbahnen mit Schichtdicken von nur 12 pm zum Einsatz. Solche in der Verpackungsindustrie eingesetzten Folienlaminate sind aber aufgrund der verschiedenen enthaltenen Materialien schwierig zu recyceln, da die Materialien schwer zu trennen sind. Es ist daher ein Trend auszumachen, in der Verpackungsindustrie sogenannten Monolaminate, also Folienlaminate aus nur einem Material, zu verwenden. Hier ist insbesondere ein Monolaminat aus Polyethylen (PE) interessant, weil Polyethylen in der Verpackungsindustrie das meist verwendete Siegelmedium ist.
[0006] Das Problem bei einem Monolaminat aus Polyethylen ist, dass PE-Folien technisch relevanter Dicke von kleiner 40pm normalerweise in der geforderten Qualität nur bedingt oder gar nicht auf Druckanlagen in Reihenbauweise, und insbesondere nicht im Tiefdruckverfahren, bedruckbar sind. Damit konnte man bisher solche für die Verpackungsindustrie einsetzbaren Monolaminate aus Polyethylen, die im Tiefdruckverfahren bedruckt sind, nicht hersteilen.
[0007] Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine mit einem Reihendruckverfahren, insbesondere mit dem Tiefdruckverfahren, bedruckbare Polyethylen-Folie anzugeben, die in der Verpackungsindustrie eingesetzt werden kann.
[0008] Diese Aufgabe wird mit einer Polyethylen-Folie mit einer Dicke von kleiner 40 pm, vorzugsweise kleiner 30 pm, ganz besonders vorteilhaft kleiner 20 pm, und einer Bahnsteifigkeit bei 70°C von zumindest 10 N/mm gelöst. Es wurde erkannt, dass eine an sich zu weiche PE-Folie mit dieser geringen Dicke trotzdem mit ausreichender Qualität mit einem Reihendruckverfahren bedruckbar ist, wenn die Bahnsteifigkeit der Folie bei 70 °C mindestens 10 N/mm beträgt. Mit einer solchen Folie kann der Registerfehler beim Drucken innerhalb der in der Verpackungsindustrie tolerierbaren Grenzen gehalten werden.
[0009] Dabei beinhaltet die Polyethylen-Folie einen Anteil von Polyethylen hoher Dichte (HDPE) von zumindest 50% und ist in zumindest einer Richtung gereckt, womit die geforderte Bahnsteifigkeit auf einfache Weise eingestellt werden. Durch das Recken der Polyethylen-Folie wird zusätzlich der Haze-Wert der Folie verringert.
[0010] Dabei ist es in einer koextrudierte Polyethylen-Folie vorteilhaft, wenn zumindest eine Schicht aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist und die Dicke der Schicht oder der Schichten aus Polyethylen hoher Dichte mindestens 50% der Gesamtdicke der Polyethylen-Folie beträgt.
[0011] Wenn die Polyethylen-Folie einen Haze-Wert von kleiner 10, vorzugsweise kleiner 8, besonders bevorzugt kleiner 5, hat, kann die hergestellte Polyethylen-Folie im Folienlaminat auch rückseitig bedruckt (also mit im Folienlaminat innenliegender Bedruckung) verwendet werden, da die Folie ausreichend transparent ist. Der Haze-Wert lässt sich ebenfalls durch Strecken der Polyethylen-Folie verbessern.
[0012] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Folienlaminat mit einer erfindungsgemäßen Polyethylen-Folie anzugeben, und insbesondere ein Monolaminat aus Polyethylen. Eine solches Folienlaminat zeichnet sich dadurch aus, dass die erfindungsgemäße bedruckte Polyethylen-Folie auf eine Trägerschicht, insbesondere aus Polyethylen, aufkaschiert wird.
[0013] Damit ist es erstmals möglich, ein Monolaminat aus Polyethylen für die in der Verpackungsindustrie benötigten geringen Dicken herzustellen, bei dem eine PE-Schicht mit einem Reihendruckverfahren bedruckt ist.
[0014] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend näher erläutert, wobei in der nachfolgenden Beschreibung auf bestimmte Eigenschaften einer Kunststofffolie Bezug genommen werden, die wie folgt gemessen werden bzw. wie folgt definiert sind. Dabei wird auf Messverfahren zurückgegriffen, die in bekannten Normen der ASTM (American Society for Testing and Materials) - kurz ASTM-Norm - definiert sind. ELASTIZITÄTSMODUL ODER E-MODUL: [0015] Wird nach ASTM D882 gemessen, wobei hier als E-Modul (in MPa) der in der genannten Norm definierte 2% Sekanten Modul in Maschinenrichtung verwendet wird. Zur Messung des E-Moduls wurde ein Materialsample der zu vermessenden Folienbahn mit einer Messlänge von 100mm und einer Breite von 25 mm verwendet und der E-Modul bei einer Prüfgeschwindigkeit von 10mm/min gemessen.
[0016] Der E-Modul bei einer bestimmten Temperatur ist dann der gemessene E-Modul bei dieser Temperatur. Dazu wird die Messung bei der gewünschten Temperatur durchgeführt.
[0017] Der E-Modul in Maschinenrichtung ist der E-Modul, der bei einer gereckten Folie gemessen wird, wobei die Maschinenrichtung der Richtung der Streckung der Folie entspricht. TRÜBUNG (HAZE): [0018] Der Haze-Wert ist ein Maß für die Trübung von transparenten Proben. Das Verfahren zur Messung des Haze-Wertes wird in der Norm ASTM D 1003 beschrieben. BAHNSTEIFIGKEIT: [0019] Unter Bahnsteifigkeit (in N/mm) wird das Produkt aus dem oben definierten E-Modul und der Dicke der gemessenen Folienbahn verstanden.
[0020] Eine erfindungsgemäße Polyethylen-Folie mit einer Schichtdicke von kleiner 40 pm weist eine Bahnsteifigkeit bei 70°C von zumindest 10 N/mm auf. Für die Verpackungsindustrie werden Schichtdicken der Polyethylen-Folie im Bereich von 15 - 40 pm angestrebt. Aufgrund dieser Bahnsteifigkeit ist die Polyethylen-Folie bei einer Temperatur von 70 °C ausreichend steif, um mit einem Reihendruckverfahren, wie beispielsweise dem Tiefdruckverfahren, bedruckt werden zu können. Dabei kann beim Bedrucken eine Registergenauigkeit von zumindest +/-0,2mm sichergestellt werden, was für ein gutes Druckergebnis ausreichend ist. Wäre die Bahnsteifigkeit niedriger, wäre der erreichbare Registerfehler beim Drucken erheblich größer, was zu ungenügenden Druckergebnissen beim Bedrucken mit dem Tiefdruckverfahren führen würde.
[0021] Der Registerfehler ergibt sich insbesondere deshalb, weil in einem Reihendruckverfahren (wie das Tiefdruckverfahren) mit zumindest zwei getrennten Druckwerken jede Druckfarbe einzeln aufgedruckt wird und nach dem Aufbringen jeder Druckfarbe jeweils ein Trocknungsschritt bei Temperaturen um die 70 °C erfolgt. Die Polyethylen-Folie wird beim Drucken somit erwärmt. Ist die Bahnsteifigkeit bei dieser Temperatur zu gering, dehnt sich die Polyethylen-Folie beim Drucken, wodurch sich das Druckbild in aufeinanderfolgenden Farbaufträgen verschieben kann. Das führt zum Registerfehler.
[0022] Die erfindungsgemäße Polyethylen-Folie kann einen HDPE (Polyethylen mit hoher Dichte) Anteil von zumindest 50 Vol% aufweisen, um die Bahnsteifigkeit der Polyethylen-Folie zu erhöhen. Hierbei ist der Gesamt-HDPE-Anteil der Polyethylen-Folie entscheidend. Die Polyethylen-Folie kann aus einer Mischung aus HDPE und einem anderen Polyethylen, z.B. LDPE (low-density Polyethylen) oder LLDPE (Linear low-density Polyethylen), hergestellt sein. Die Polyethylen-Folie kann aber auch mehrschichtig ausgeführt sein, mit zumindest einer Schicht aus HDPE und zumindest einer weiteren Schicht aus einem anderen Polyethylen, wie z.B. LLDPE. Die mehrschichtige Polyethylen-Folie kann beispielsweise durch Koextrusion der einzelnen Schichten hergestellt sein. Im Falle einer mehrschichtigen Polyethylen-Folie mit einer einzigen HDPE-Schicht ist es vorteilhaft, wenn die HDPE-Schicht mindestens 50% der Gesamtdicke der Polyethylen-Folie ausmacht, da ansonsten die Forderung von zumindest 50 Vol% HDPE nicht eingehalten werden kann.
[0023] Um die geforderte Bahnsteifigkeit bei den angestrebten geringen Schichtdicken von kleiner 40 pm zu erreichen, ist Polyethylen-Folie zusätzlich in zumindest einer Richtung gereckt.
[0024] Das Recken der Polyethylen-Folie hat den zusätzlichen vorteilhaften Effekt, dass damit der Haze-Wert der Polyethylen-Folie verringert wird. Das Streckverhältnis der gereckten Polyethylen-Folie ist dabei vorzugsweise größer 1:2, insbesondere größer 1:3 und ganz besonders vorteilhaft größer 1:4.
[0025] Besonders vorteilhaft ist damit eine gereckte Polyethylen-Folie mit einem HDPE Anteil von zumindest 50 Vol%.
[0026] Die Bedruckbarkeit einer erfindungsgemäßen Polyethylen-Folie für die Verpackungsin-dustrie wird im nachfolgenden Vergleichsbeispiel bestätigt:
[0027] In den obigen Beispielen ist die Schichtdicke der HDPE-Schicht in der Polyethylen-Folie der Folien 2 und 3 50% der Gesamtdicke der Polyethylen-Folie. Im Falle der gereckten Folien 2, 3 und 4 bezieht sich der E-Modul auf die Maschinenrichtung.
[0028] Aus der obigen Tabelle ist erkennbar, dass die Polyethylen-Folie ab einem HDPE-Anteil von 50% und einer genügenden Streckung (Folie 3) ausreichend steif ist, um in einem Reihendruckverfahren (z.B. Tiefdruckverfahren) mit benötigter Registergenauigkeit bedruckt werden zu können.
[0029] Ein erfindungsgemäßes Folienlaminat mit einer oben beschriebenen Polyethylen-Folie wird beispielsweise wie folgt hergestellt: [0030] Zuerst wird eine erfindungsgemäße Polyethylen-Folie mit einer Dicke kleiner 40 pm, vorzugsweise kleiner 30 pm, insbesondere vorzugsweise kleiner 20 pm, mit einer Bahnsteifigkeit bei 70°C von zumindest 10 N/mm hergestellt. Diese Polyethylen-Folie wird mittels Tiefdruckverfahren oder in einem anderen Reihendruckverfahren zumindest einseitig bedruckt.
[0031] Die derart bedruckte Polyethylen-Folie wird dann auf eine Träger-Polyethylen-Folie aufkaschiert, um das Folienlaminat, in diesem Fall ein Monolaminat, herzustellen. Dabei kann die bedruckte Seite der bedruckten Polyethylen-Folie auch innenliegend, also der Träger- Polyethylen-Folie zugewandt, sein, wenn die Trübung der bedruckten Polyethylen-Folie ausreichend niedrig ist. Davon kann ausgegangen werden, wenn der Haze-Wert der bedruckten Polyethylen-Folie kleiner 10, vorzugsweise kleiner 8, besonders bevorzugt kleiner 5, ist.
[0032] Solche Haze-Werte, und auch hohe Steifigkeitswerte bei dünnen Verpackungsfolien, können in Polyethylen-Folien mit FIDPE Anteil beispielsweise erzielt werden, wenn als bedruckte Polyethylen-Folie eine in zumindest einer Richtung gereckte Polyethylen-Folie verwendet wird. Dann wird selbst das ansonsten eher trübe HDPE weitgehend transparent.
[0033] Die erfindungsgemäße bedruckte Polyethylen-Folie kann natürlich auch mit anderen oder zusätzlichen Schichten kaschiert werden. Beispielsweise kann im Folienlaminat eine zwischenliegende Aluminiumschicht als Aromabarriere vorgesehen sein. Gleichfalls könnte die bedruckte Polyethylen-Folie oder die Träger-Polyethylen-Folie auch metallisiert werden. Die erfindungsgemäße bedruckte Polyethylen-Folie könnte je nach Anwendung auch auf eine beliebige andere Trägerschicht aufkaschiert werden, wobei die Trägerschicht selbst mehrschichtig ausgeführt sein kann. Aufgrund der Bedruckung ist die erfindungsgemäße Polyethylen-Folie aber vorzugsweise eine äußere Schicht des hergestellten Folienlaminats.
[0034] Die typische Gesamtdicke des erfindungsgemäßen Folienlaminats für die Verpackungsindustrie beträgt 40-120 pm. Im Falle eines Monolaminats werden Gesamtdicken im Bereich von 30-150 pm angestrebt.
Claims (7)
- Ansprüche1. Polyethylen-Folie mit einer Dicke von kleiner 40 μη und einer Bahnsteifigkeit bei 70°C von zumindest 10 N/mm und einer zumindest einseitigen, mit einem Reihendruckverfahren hergestellten Bedruckung, wobei die Polyethylen-Folie einen Anteil von Polyethylen hoher Dichte (FIDPE) von zumindest 50 Vol% beinhaltet und in zumindest einer Richtung gereckt ist.
- 2. Polyethylen-Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke kleiner 30pm, vorzugsweise kleiner 20pm, ist.
- 3. Polyethylen-Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckverhältnis der Polyethylen-Folie größer 1:2, vorzugsweise größer 1:3, insbesondere größer 1:4, ist.
- 4. Polyethylen-Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylen-Folie als koextrudierte Folie mit mehreren Polyethylen-Schichten ausgeführt ist, wobei zumindest eine Schicht aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist und die Dicke der Schicht oder der Schichten aus Polyethylen hoher Dichte mindestens 50% der Gesamtdicke der Polyethylen-Folie beträgt.
- 5. Polyethylen-Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylen-Folie einen Haze-Wert von kleiner 10, vorzugsweise kleiner 8, besonders bevorzugt kleiner 5, hat.
- 6. Folienlaminat mit zumindest einer Trägerschicht und einer damit verbundenen Polyethylen-Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
- 7. Folienlaminat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht aus Polyethylen hergestellt ist. Hierzu keine Zeichnungen
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