DE102005017937A1 - Thermoformbares Verpackungsmaterial mit Schrumpfeigenschaften - Google Patents

Thermoformbares Verpackungsmaterial mit Schrumpfeigenschaften Download PDF

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DE102005017937A1
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Ralph Seelbach
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoformbare, wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie mit einer Wärmeschrumpffähigkeit in Längs- und in Querrichtung von jeweils wenigstens 20%, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit durch Thermoformung im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Ferner betrifft die Erfindung Vorrichtungen, mit denen die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie vorteilhaft verarbeitet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft Mehrschichtfolien, welche thermoformbar und gleichzeitig wärmeschrumpffähig sind, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit durch die Thermoformung praktisch nicht beeinflusst wird.
  • Lebensmittel werden heutzutage immer öfter in Kunststoffverpackungen angeboten, die eine Verpackungsmulde, in welche die Lebensmittel eingelegt werden, und eine Deckelfolie, mit welcher die Verpackungsmulde versiegelt wird, umfassen.
  • Die Verpackungsmulden werden üblicherweise durch Thermoformen, meist durch Tiefziehen, aus einer thermoformbaren Mehrschichtfolie unter Wärmeeinwirkung hergestellt. Nach Einbringen des Verpackungsguts erfolgt auch das Versiegeln der Verpackungsmulde mit der Deckelfolie unter Wärmeeinwirkung, d.h. durch Heißsiegelung.
  • Es sind Verpackungen dieses Typs bekannt, bei denen die Deckelfolie eine wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie ist.
  • Wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolien sind üblicherweise biaxial orientiert und werden bei der Verpackung von Lebensmitteln, insbesondere von verderblichen Lebensmitteln wie Geflügel oder Frischfleisch verwendet, wobei diese Mehrschichtfolien vorzugsweise eine gas- und/oder aromadichte Barriereschicht aufweisen. Wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolien haben die Eigenschaft, zu ihrem ursprünglichen, nicht orientierten Abmessungen zurückzuschrumpfen, wenn sie bis zu ihrem Erweichungspunkt erwärmt werden. Biaxial orientierte Mehrschichtfolien sind sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gemäß ihrem Herstellungsprozess gereckt und weisen häufig eine Wärmeschrumpffähigkeit (Schrumpfungsvermögen) von 35% sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auf.
  • Es besteht ein Bedarf an Verpackungen, bei denen nicht (nur) die Deckelfolie, sondern auch die Folienbahn, aus welcher die Verpackungsmulde hergestellt wird, eine wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie ist. Dies ist jedoch schwierig zu realisieren. So steht bei herkömmlichen Verpackungsmaterialien üblicherweise die zur Ausbildung der Verpackungsmulde erforderliche Thermoformbarkeit des Materials einer gleichzeitigen Wärmeschrumpffähigkeit entgegen. Einerseits führt die Thermoformung herkömmlicher wärmeschrumpffähiger Mehrschichtfolien häufig zur Delaminierung. Andererseits führt die Thermoformung herkömmlicher thermoformbarer Mehrschichtfolien zu Verpackungsmulden, welche in den thermogeformten Bereichen üblicherweise keine oder eine nur gering ausgeprägte Wärmeschrumpffähigkeit aufweisen.
  • Verpackungsmaterialien, welche thermoformbar (vorzugsweise tiefziehfähig) und gleichzeitig wärmeschrumpffähig sind, haben besondere Vorteile. Mit solchen Verpackungsmaterialien können die Verpackungsgüter eng umschlossen werden, insbesondere wenn sowohl die Verpackungsmulde als auch die Deckelfolie aus einem wärmeschrumpffähigen Material gebildet ist. An derartige Verpackungsmaterialien werden besondere Anforderungen hinsichtlich ihrer thermischen und mechanischen Eigenschaften gestellt. So sollte der Schrumpfprozess möglichst erst eingeleitet werden können, nachdem die Ausbildung der Verpackungsmulde durch Thermoformen und die Versiegelung mit der Deckelfolie erfolgt ist, da auf diese Weise ein kontrolliertes Umschließen des Verpackungsgutes erreicht werden kann. Demnach sollte einerseits eine Thermoformung zur Verpackungsmulde erfolgen können, ohne dass mit der damit einhergehenden Wärmeeinwirkung der Schrumpfprozess eingeleitet wird. Andererseits sollte auch eine Versiegelung, d.h. ein thermisches Verschweißen der Verpackungsmulde mit der Deckelfolie erfolgen können, ohne dass mit der damit einhergehenden Wärmeeinwirkung der Schrumpfprozess eingeleitet wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verpackungsmaterial bereitzustellen, welches Vorteile gegenüber den Verpackungsmaterialien des Standes der Technik aufweist. Insbesondere sollte das Verpackungsmaterial zu einer Verpackungsmulde thermogeformt, vorzugsweise tiefgezogen, und im Anschluss an das Einbringen des Verpackungsgutes mit der Deckelfolie versiegelt werden können, ohne dass bis zu diesem Zeitpunkt eine signifikante Schrumpfung des Verpackungsmaterials erfolgt ist. Erst dann sollte der Schrumpfprozess durch Wärmeeinwirkung eingeleitet werden können, wodurch sich die verschlossene Verpackung eng an das Verpackungsgut anlegt. Dabei sollte nach der Thermoformung und der Heißsiegelung einerseits eine ausreichende Verbundhaftung gewährleistet werden und andererseits auch noch eine ausreichende Wärmeschrumpffähigkeit vorhanden sein.
  • Diese Aufgabe kann gelöst werden durch eine thermoformbare, vorzugsweise tiefziehfähige Mehrschichtfolie mit einer Wärmeschrumpffähigkeit in Längs- und in Querrichtung von jeweils wenigstens 20%, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit durch Thermoformung im wesentlichen nicht beeinflusst wird. Bevorzugt beträgt die Wärmeschrumpffähigkeit der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien in Längs- und in Querrichtung jeweils wenigstens 25%, bevorzugter wenigstens 30%, noch bevorzugter wenigstens 35%, am bevorzugtesten wenigstens 40% und insbesondere wenigstens 45%.
  • Es wurde überraschend gefunden, dass Mehrschichtfolien hergestellt werden können, welche einerseits thermoformbar sind und auch noch nach der Thermoformung eine ausreichende Verbundhaftung aufweisen, und welche andererseits wärmeschrumpffähig sind, wobei die Wärmeeinwirkung im Zuge der Thermoformung mit geeigneten Vorrichtungen praktisch keinen Einfluss auf diese Eigenschaft hat.
  • "Im wesentlichen nicht beeinflusst" bzw. "praktisch keinen Einfluss" im Sinne der Beschreibung bedeutet bevorzugt, dass die Wärmeschrumpffähigkeit der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie vor der Thermoformung und die Wärmeschrumpffähigkeit der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie nach der Thermoformung nur geringfügig oder praktisch unverändert sind. Sollte mit der Thermoformung eine Verringerung der Wärmeschrumpffähigkeit einhergehen, so beträgt diese vorzugsweise weniger als 10%, bevorzugter weniger als 7,5% und insbesondere weniger als 5%, bezogen auf die ursprüngliche Wärmeschrumpffähigkeit der Mehrschichtfolie.
  • Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie heißsiegelbar, wobei vorzugsweise die Wärmeschrumpffähigkeit der Mehrschichtfolie auch durch Heißsiegelung im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  • In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine thermoformbare, vorzugsweise tiefziehfähige, wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie, umfassend folgende Schichten:
    • • eine Trägerschicht (T) basierend auf zumindest einem thermoplastischen Polymer;
    • • eine Haftvermittlerschicht (H1) basierend auf zumindest einem Polymer mit einer Schmelzflussindex MFI im Bereich von 0,1 bis 2,0 g/10 min, bestimmt nach DIN ISO 1133 bei 190°C und 2,16 kg, wobei ihre Schichtdicke größer ist als die Schichtdicke zumindest einer der unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H1) angrenzenden Schichten;
    • • ggf. eine sauerstoffdichte Barriereschicht (B);
    • • ggf. eine Haftvermittlerschicht (H2) basierend auf zumindest einem Polymer mit einer Schmelzflussindex MFI im Bereich von 0,1 bis 2,0 g/10 min, bestimmt nach DIN ISO 1133 bei 190°C und 2,16 kg, wobei ihre Schichtdicke größer ist als die Schichtdicke zumindest einer der unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H2) angrenzenden Schichten; und
    • • eine Siegelschicht (S), welche eine der beiden Oberflächenschichten der Mehrschichtfolie bildet und auf zumindest einem thermoplastischen Polymer basiert.
  • Die Abfolge der einzelnen Schichten innerhalb der Mehrschichtfolie entspricht bevorzugt der Reihenfolge ihrer Nennung in der vorstehenden Liste, d.h. (T)//(H1)//(B)//(H2)//(S). Dabei markiert "//" die Grenzfläche zweier benachbarter Schichten. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass zwei durch "//" getrennte Schichten unmittelbar aufeinanderfolgen, d.h. einander berühren – es ist auch möglich, dass weitere Schichten eingeschoben sind. Mehrschichtfolien der Schichtabfolgen (T)//(H1)//(S) und (T)//(H1)//(B)//(H2)//(S) sind erfindungsgemäß besonders bevorzugt.
  • Bevorzugt liegt der Schmelzflussindex MFI der Haftvermittlerschicht (H1) und der ggf. vorhandenen Haftvermittlerschicht (H2) gleich oder verschieden im Bereich von 0,2 bis 1,9 g/10 min, bevorzugter 0,3 bis 1,8 g/10 min, noch bevorzugter 0,4 bis 1,7 g/10 min, am bevorzugtesten 0,5 bis 1,6 g/10 min und insbesondere 0,6 bis 1,5 g/10 min, bestimmt nach DIN ISO 1133 bei 190°C und 2,16 kg.
  • Grundsätzlich kommen verschiedene Polymere, Copolymerisate oder deren Mischungen für die Haftvermittlerschichten (H1) und ggf. (H2) in Betracht. Bevorzugt basieren die Haftvermittlerschicht (H1) und die ggf. vorhandene Haftvermittlerschicht (H2) gleich oder verschieden auf einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei gleich oder verschieden um ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Vinylacetatgehalt im Bereich von 3 bis 18 mol.-%, bevorzugter 5 bis 17 mol.-%, am bevorzugtesten 10 bis 16 mol.-%, bestimmt nach ASTM E-168. Es ist möglich, dass das Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat weiter modifiziert ist. In diesem Zusammenhang sind zu nennen säure-/acrylatmodifiziertes Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, anhydridmodifiziertes Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat oder ein Polymerblend enthaltend mindestens eines der vorstehend genannten Polymere.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht (H1) jeweils größer als die Schichtdicke beider unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H1) angrenzenden Schichten, und/oder die Schichtdicke der ggf. vorhandenen Haftvermittlerschicht (H2) jeweils größer als die Schichtdicke beider unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H2) angrenzenden Schichten. Es wurde überraschend gefunden, dass durch geeignete Wahl der Schichtdicke der Haftvermittlerschicht (H1) und der ggf. vorhandenen Haftvermittlerschicht (H2) die Delaminierung der durch die Haftvermittlerschichten jeweils verbundenen Schichten im Zuge der Thermoformung vermieden werden kann.
  • Besonders bevorzugt weisen die Haftvermittlerschicht (H1) und die ggf. vorhandene Haftvermittlerschicht (H2) gleich oder verschieden eine Schichtdicke von wenigstens 20 μm, bevorzugter wenigstens 25 μm, noch bevorzugter wenigstens 30 μm, am bevorzugtesten wenigstens 35 μm und insbesondere wenigstens 40 μm auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie bildet die Trägerschicht (T) eine der beiden Oberflächenschichten der Mehrschichtfolie.
  • Bevorzugt basiert die Trägerschicht (T) der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie auf zumindest einem Polyolefin, Olefin-Copolymerisat, Polyester oder deren Mischung. Bevorzugt handelt es sich dabei um zumindest ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Ethylen-Copolymerisat, Polypropylen und Propylen-Copolymerisat. Bevorzugte Polyolefine sind Polyethylen, insbesondere Polyethylen mit einer Dichte von höchstens 0,92 g/cm3, Polypropylen (PP), Ethylen-Copolymerisat, insbesondere Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und/oder Propylen-Copolymerisat. Besonders bevorzugt basiert die Trägerschicht (T) auf Polypropylen, einem Propylen-Copolymerisat (insbesondere einem Propylen-Random-Copolymerisat oder einem Propylen-Block-Copolymerisat) oder deren Mischung.
  • Die Trägerschicht (T) kann übliche Additive, wie z.B. Anti-Blockmittel, Antistatika und/oder Gleitmittel enthalten.
  • Vorzugsweise ist die Schichtdicke der Trägerschicht (T) kleiner als 50%, bevorzugt kleiner als 25% der Gesamtschichtdicke der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie. Bevorzugt weist die Trägerschicht (T) eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 100 μm, bevorzugter 6 bis 75 μm, noch bevorzugter 7 bis 50 μm, am bevorzugtesten 8 bis 35 μm und insbesondere 9 bis 15 μm auf.
  • Die Siegelschicht (S) der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie basiert bevorzugt zumindest auf einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Olefin-Copolymerisaten, Polyalkylmethacrylaten, Alkylmethacrylat-Copolymerisaten, Ionomeren, oder deren Mischung.
  • In einer bevorzugten Ausführung basiert die Siegelschicht (S) auf wenigstens einem Polyethylen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mit Hilfe von Metallocenen hergestelltem Polyethylen (m-PE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE). Besonders bevorzugt basiert die Siegelschicht (S) auf m-PE, LDPE, LLDPE oder deren Mischung. Vorzugsweise basiert die Siegelschicht (S) auf wenigstens einem Polyethylen, besonders bevorzugt auf einer Mischung von m-PE (metallocen Polyethylen), besonders bevorzugt mit einer Dichte gleich oder größer 0,9 g/cm3, und einem linearen Polyethylen geringer Dichte (LLDPE), vorzugsweise mit einer Dichte gleich oder größer 0,9 g/cm3. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Mischung 70 bis 85 Gew. % m-PE, 30 bis 15 Gew. % LLDPE und ggf. bis zu 5 Gew. % üblicher Additive, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Siegelschicht (S). Die Siegelschicht (S) kann auch auf wenigstens einem Polypropylen und/oder Propylen-Copolymerisat, vorzugsweise einem Propylen-Ethylen-Copolymerisat, basieren. In einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Siegelschicht (S) auf zumindest einem Acrylsäure-Copolymerisat, insbesondere Ionomer, d.h. auf einem Ethylen-Acrylsäure-Copolymerisat oder Ethylen-Methacrylsäure-Copolymerisat, welche jeweils zumindest teilweise, vorzugsweise bis 35 %, als Salz, vorzugsweise als Na- oder Zn-Salz, vorliegen (bevorzugt Surlyn®, z.B. zumindest teilweise als Zinksalz). Die Siegeltemperaturen liegen vorzugsweise im Bereich von 100°C bis 140°C. Die Schmelztemperatur der Siegelschicht (S) beträgt vorzugsweise 90 bis 140°C, besonders bevorzugt 95°C bis 130°C. Die Siegelschicht (S) kann mit den üblichen Hilfsstoffen wie Antistatika, Gleitmitteln, Anti-Blockmitteln, Antifogmitteln, und/oder Abstandshaltern ausgerüstet werden.
  • Die Schichtdicke der Siegelschicht (S) beträgt bevorzugt höchstens 25 % der Gesamtschichtdicke der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie. Bevorzugt weist die Siegelschicht (S) eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 25 μm, bevorzugter 7,5 bis 20 μm und insbesondere 10 bis 20 μm auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie neben der Trägerschicht (T), der Haftvermittlerschicht (H1) und der Siegelschicht (S) eine sauerstoffdichte Barriereschicht (B) und/oder eine Haftvermittlerschicht (H2) auf, vorzugsweise sowohl eine sauerstoffdichte Barriereschicht (B), als auch eine Haftvermittlerschicht (H2).
  • Die Barriereschicht (B) basiert bevorzugt auf Polyvinylidenchlorid, einem Vinylidenchlorid-Copolymerisat, insbesondere einem Vinylidenchlorid-Methacrylsäure-Copolymerisat mit bis zu 10 Gew.-% Methacrylsäureeinheiten, oder deren Mischung. Auch Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerisat (EVOH) ist grundsätzlich geeignet. Dem Fachmann sind geeignete Verfahren zur Messung der Sauerstoffdichtigkeit bekannt. Die Durchlässigkeit für Sauerstoff beträgt bevorzugt höchstens 70, bevorzugter höchstens 50, noch bevorzugter höchstens 40, am bevorzugtesten höchstens 30 und insbesondere höchstens 20 [cm3 m–2 d–1 bar O2], bestimmt nach DIN 53380. Bevorzugt wird die Dicke der Barriereschicht derart gewählt, dass diese Barrierewirkung erzielt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass infolge der Thermoformung an den thermogeformten Bereichen der Mehrschichtfolie eine Verringerung der Schichtdicke erfolgt. Bevorzugt beträgt die Durchlässigkeit für Sauerstoff auch nach dem Thermoformen die vorstehend genannten Werte.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Barriereschicht (B) eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 50 μm, bevorzugter 7,5 bis 25 μm und insbesondere 9 bis 15 μm auf.
  • Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie unabhängig in einer oder mehreren Schichten zusätzlich übliche Zusatz- oder Hilfsstoffe enthalten. Zur Variation der Gleiteigenschaften der Mehrschichtfolie kann mindestens eine Schicht Gleitmittel enthalten. Die Gleitmittel sollten dabei vorzugsweise in der Trägerschicht (T) und/oder der Siegelschicht (S) enthalten sein, können jedoch zusätzlich auch in zumindest einer der dazwischenliegenden Schichten enthalten sein. Ferner kann die Mehrschichtfolie in einer oder mehreren Schichten übliche Stabilisatoren, Antioxidantien, Weichmacher, Processing-Aid, UV-Absorber, Füllmittel, Anti-Flammmittel, Antistatika, etc. enthalten. Derartige Stoffe sind dem Fachmann bekannt.
  • Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie sind in nachfolgender Tabelle zusammengefasst, wobei die Mehrschichtfolie dabei den Aufbau (T)//(H1)//(B)//(H2)//(S) aufweist:
    Figure 00090001
  • Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Mehrschichtfolie hat folgenden Aufbau:
    Figure 00090002
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann weitere Schichten enthalten, beispielsweise Schichten gleich oder verschieden basierend auf wenigstens einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Olefin-Copolymerisaten und Polyestern.
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann bedruckt werden, wobei mindestens eine Schicht der Mehrschichtfolie bedruckt und/oder durch die Zugabe von Additiven wie organischen oder anorganischen Farbstoffen und Pigmenten eingefärbt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie transparent. Der Begriff "transparent" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass ein Verpackungsgut durch die thermoformbare Mehrschichtfolie hindurch mit bloßem Auge betrachtet werden kann. Die Transparenz wird bevorzugt mit Hilfe von Densitometern quantifiziert. Derartige Methoden sind dem Fachmann geläufig. Bevorzugt kann als Maß für die Transparenz die Trübung als optischer Wert gemessen werden. Die Messung der Trübung erfolgt bevorzugt nach der ASTM-Prüfnorm D 1003-61 m, Procedure A, nach Eichung des Messgerätes mit Trübungsnormalen zwischen 0,3 und 34% Trübung. Als Messinstrument eignet sich beispielsweise ein Hazemeter der Fa. Byk-Gardner mit Ulbricht-Kugel, das in einem Raumwinkel von 8° bis 160° eine integrierte Messung der diffusen Lichtdurchlässigkeiten gestattet. Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien weisen nach der Thermoformung bevorzugt eine nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmte Trübung von weniger als 20%, bevorzugter weniger als 18%, noch bevorzugter weniger als 15%, am bevorzugtesten weniger als 10% und insbesondere weniger als 8% auf. Bevorzugt hat die Thermoformung auf die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien keinen oder nur geringen Einfluss (bezogen auf Material gleicher Stärke).
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie ist thermoformbar, vorzugsweise tiefziehfähig. Der Begriff "tiefziehfähig" im Sinne der Erfindung definiert ein Material, welches unter Wärmeeinwirkung auf einer geeigneten Vorrichtung "tiefgezogen" werden kann, d.h. unter Einwirkung von Druck (und/oder Vakuum) beispielsweise zu einem offenen Behälter, vorzugsweise zu einer Mulde ausgebildet werden kann. Es handelt sich dabei um ein Material, welches thermoplastische Eigenschaften aufweist, so dass es im erwärmten Zustand verformbar ist, bei Raumtemperatur jedoch eine ausreichende Formstabilität aufweist, so dass die durch Tiefziehen vorgegebene Form (z.B. Mulde) zunächst erhalten bleibt, ehe der Schrumpfprozess durch Wärmezufuhr eingeleitet wird.
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie ist wärmeschrumpffähig. Dazu ist sie bevorzugt biaxial orientiert, wobei sie vorzugsweise ein Reckverhältnis in Längsrichtung (d.h. in Maschinenrichtung) von 1:5 bis 1:3, bevorzugt von 1:3,5 bis 1:4,5 und in Querrichtung von 1:5 bis 1:3, bevorzugt von 1:3,5 bis 1:4,5 aufweist. Die Schichtdickenangaben in der Beschreibung verstehen sich als die Schichtdicke der jeweiligen Schicht der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie nach der Längs- und Querorientierung.
  • Bei der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie können zur Verbesserung ihrer Abnutzung – und/oder Durchstoßfestigkeit eine oder alle Schichten miteinander vernetzt werden. Diese Vernetzung kann beispielsweise unter Verwendung von β-Strahlung (hochenergetischer Elektronen) erreicht werden. Die Bestrahlungsquelle kann ein beliebiger Elektronenstrahlgenerator sein, welcher in einem Bereich von ungefähr 150 kV bis ungefähr 300 kV arbeitet. Die Bestrahlung wird üblich bei einer Dosis bis zu 60 kGy vorgenommen, wobei eine bevorzugte Dosis im Bereich von 2 bis 15 Mrad liegt.
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie weist bevorzugt eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 50 bis 250 μm, bevorzugter 60 bis 200 μm, noch bevorzugter 70 bis 170 μm, am bevorzugtesten 80 bis 150 und insbesondere 90 bis 130 μm auf.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie kann als Teilschritt ein Blas-, Flachfolien-, Beschichtungs-, Extrusions-, Coextrusions- oder entsprechendes Beschichtungs- oder Kaschierverfahren umfassen. Auch Kombinationen dieser Verfahren sind möglich. Derartige Verfahren sind dem Fachmann bekannt. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auf A.L. Brody, K.S. Marsh, The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, Wiley-Interscience, 2 edition (1997); W. Soroka, Fumdamentals of Packaging Technology, Institute of Packaging Professionals (1995); J. Nentwig, Kunststoff-Folien, Hanser Fachbuch (2000); und S.E.M. Selke, Understanding Plastics Packaging Technology (Hanser Understanding Books), Hanser Gardner Publications (1997) verwiesen werden. Es kommen bekannte, nach dem Stand der Technik übliche Herstellungsanlagen in Betracht. Im Fall der Flachfolien-Coextrusion werden bevorzugt Anlagen mit rascher Abkühlungsmöglichkeit, wie große Kühlwalzen, eingesetzt.
  • Die zum Schichtaufbau der Mehrschichtfolie eingesetzten Polymere sind kommerziell erhältlich und im Stand der Technik ausreichend beschrieben. Sie werden üblicherweise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien als Pellets oder Granulate, soweit notwendig in üblichen Mischapparaturen gemischt, und durch Schmelzen vorzugsweise mit Hilfe von Extrudern weiterverarbeitet. Ist die Mehrschichtfolie zur Verpackung von Lebensmitteln bestimmt, so sind alle eingesetzten Polymere für die Verwendung in Lebensmittelverpackungen zugelassen.
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie eignet sich hervorragend zum Verpacken von Gütern, vorzugsweise von Lebensmitteln, besonders bevorzugt von verderblichen Lebensmitteln. Die Mehrschichtfolie ist beispielsweise geeignet für die Verpackung von Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Gemüse, Obst, Milchprodukten, Räucherwaren, Fertiggerichten, Getreide, Cerealien, Brot- und Backwaren, aber auch von anderen Gütern, wie z.B. medizinischen Produkten.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen, vorzugsweise der erfindungsgemäßen, Mehrschichtfolie zur Herstellung einer Verpackung bzw. einer Verpackungsmulde, vorzugsweise für ein Lebensmittel. Bei der Herstellung einer Verpackung wird bevorzugt aus der Mehrschichtfolie zunächst durch Thermoformung eine wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde hergestellt. Wegen der besonderen Eigenschaften der Mehrschichtfolie wird vorzugsweise die Wärmeschrumpffähigkeit, insbesondere auch im thermogeformten Bereich der Mehrschichtfolie, durch die Thermoformung im wesentlichen nicht beeinflusst.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde umfassend die Thermoformung einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen, insbesondere der erfindungsgemäßen, Mehrschichtfolie unter Bedingungen, bei denen die Wärmeschrumpffähigkeit im thermogeformten Bereich im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  • Die Thermoformung erfolgt bevorzugt als Tiefziehen. Dabei können verschiedene Tiefziehverhältnisse verwirklicht werden, beispielsweise von 1:2 bis 1:5, vorzugsweise 1:4,5. Dem Fachmann ist bekannt, dass die individuelle Schichtdicke der Mehrschichtfolie an das beabsichtigte Tiefziehverhältnis angepasst werden kann, damit auch in den tiefgezogenen Bereichen nachher eine noch ausreichende Materialstärke vorhanden ist.
  • Die Erfindung betrifft auch eine thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde, welche nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
  • Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie kann auf herkömmlichen Apparaturen thermogeformt bzw. tiefgezogen werden. Bevorzugt wird jedoch zur Thermoformung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie, d.h. zur Ausbildung einer thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde, die nachfolgend beschriebene Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Verpackungsmulden verwendet. In diesem Sinne ist die Eigenschaft der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie, dass ihre Wärmeschrumpffähigkeit durch die Thermoformung im wesentlichen nicht beeinflusst wird, bevorzugt auch auf eine Thermoformung mit Hilfe dieser nachfolgend beschriebenen Vorrichtung bezogen.
  • Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Verpackungsmulden:
  • Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Herstellen von tiefgezogenen Verpackungsmulden aus einer Folienbahn mit einem Tiefziehwerkzeug, wobei das Tiefziehwerkzeug beim Tiefziehen gekühlt ist. Vorzugsweise weist das Tiefziehwerkzeug für das Kühlen beim Tiefziehen Kühlmittel auf. Derartige Kühlmittel können beispielsweise Kühlleitungen sein, die im Bereich des Tiefziehwerkzeugs angeordnet sind und durch die ein Kühlmedium, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas, zirkuliert.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung Haltemittel auf, so dass die Folie zwischen dem Haltemittel und dem Tiefziehwerkzeug einspannbar ist. Vorzugsweise wird die Folienbahn mit dem Haltemittel fixiert bevor das Tiefziehen erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Haltemittel ebenfalls mit einem Kühlmittel versehen, das an denselben Kühlmittelkreislauf wie das Tiefziehwerkzeug oder an einen anderen Kühlkreislauf angeschlossen sein kann. Als Kühlmittel eignet sich insbesondere ein Kühlmittel, das beispielsweise auch in Kühlschränken und dergleichen Anwendung findet.
  • Vorzugsweise ist mindestens ein Kühlmittelkreislauf geregelt, beispielsweise temperaturgeregelt, so dass das Tiefziehwerkzeug und/oder das Haltemittel immer eine nahezu konstante Temperatur aufweist.
  • Weiterhin bevorzugt weist die Vorrichtung ein Heizmittel, besonders bevorzugt eine Heizplatte auf, mit der die Folienbahn insbesondere vor dem Tiefziehen aufheizbar ist. Nachdem die Foliebahn erwärmt worden ist und besonders bevorzugt vor dem Tiefziehen wird das Heizmittel wieder von der Folienbahn entfernt und/oder abgeschaltet, um eine Überhitzung der Folienbahn zu vermeiden und um zu verhindern, dass bei der Kühlung des Tiefziehwerkzeuges beziehungsweise des Haltemittels zu viel Wärme abgeführt werden muss. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung lokal sehr gezielt, so dass nur die gewünschten Bereiche und insbesondere nicht die Bereiche, die später gekühlt werden sollen, erhitzt werden. Der Fachmann erkennt, dass die Erwärmung und Kühlung auch gleichzeitig erfolgen kann, um zu vermeiden, dass sich gewisse Bereiche der Folienbahn während deren Erwärmung miterwärmen und/oder um eine unerwünschte Aufwärmung dieser Bereiche zu vermindern.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung Vakuum- und/oder Druckmittel auf, mit der die Folienbahn in das Tiefziehwerkzeug hineingedrückt bzw. hineingezogen wird und dabei seine abschließende Form erhält.
  • Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Herstellen von Verpackungsmulden für Verpackungen. Sie kann Bestandteil einer Verpackungsmaschine sein, vorzugsweise einer sogenannten Form-Fill-Seal-Verpackungsmaschine oder eines sogenannten Trayformers.
  • Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird die Folienbahn beim Tiefziehen gekühlt und dadurch eine tiefgezogene Verpackungsmulde aus einer Folienbahn hergestellt. Vorzugsweise wird die Folienbahn dabei vor dem Tiefziehen eingespannt. Weiterhin bevorzugt wird die Folienbahn vor dem Tiefziehen aufgewärmt. Vorzugsweise erfolgt das Aufwärmen und Kühlen zeitlich versetzt, wobei das Aufwärmen vorzugsweise vor dem Kühlen erfolgt. Vorzugsweise wird eine Oberfläche der Folienbahn aufgewärmt und die gegenüberliegende Oberfläche gekühlt. Das Tiefziehen kann auf jede dem Fachmann geläufige Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Tiefziehen jedoch durch Über- und/oder Unterdruck (Vakuum).
    •
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung werden im Zusammenhang mit 1 bis 5 näher erläutert. 1 zeigt die Vorrichtung vor dem Tiefziehen. 2 zeigt das Erwärmen der Folienbahn. 3 zeigt das Tiefziehen der Verpackungsmulde. 4 zeigt das Lösen der Halterung. 5 zeigt die resultierende Verpackungsmulde. Die im Zusammenhang mit den 1 bis 5 verwendeten Bezugszeichen gelten nicht für die 6 und 7.
  • In 1 ist die Vorrichtung dargestellt, die ein Tiefziehwerkzeug 3 mit mehreren Tiefziehkammern 10 aufweist. Dieses Tiefziehwerkzeug ist gekühlt, wobei die Kühlung in dem vorliegenden Fall durch Bohrung 2 erfolgt, durch die ein Kühlmedium geführt wird. Oberhalb des Tiefziehwerkzeuges 3 befindet sich die zu verformende Folienbahn 1, die zwischen dem Tiefziehwerkzeug 3 und einem Klemmrahmen 4 eingespannt ist. Der Klemmrahmen 4 ist in dem vorliegenden Fall mittels der Bohrung 5, durch die ein Kühlmittel geführt wird, ebenfalls kühlbar. Oberhalb der Folienbahn 1 befinden sich Heizplatten 7, die wie durch die Doppelpfeile 6 dargestellt, anhebbar bzw. absenkbar sind. Der Fachmann weiß, dass das Tiefziehwerkzeug 3 ebenfalls vertikal bewegbar ist.
  • 2 zeigt das Erwärmen der zwischen dem Klemmrahmen 4 und dem Tiefziehwerkzeug 3 eingespannten Folienbahn 1. Dafür wurden die Heizplatten 7 abgesenkt, so dass sie vorzugsweise in Kontakt mit der Folienbahn stehen. Die Folienbahn wird solange aufgewärmt, bis sie im Bereich der Wärmeplatte die gewünschte Temperatur aufweist. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung zeitgesteuert.
  • Sobald die Folie hinreichend erwärmt wurde, werden die Heizplatten wieder angehoben und das Tiefziehen der Folienbahn 1 zur Herstellung der Verpackungsmulden 8 erfolgt (3). In dem vorliegenden Fall sind die Tiefziehkammern 10 mit Vakuum beaufschlagbar, mit dem die Folienbahn wie dargestellt verformt wird. Während des gesamten Aufheiz- und Tiefziehprozesses werden das Tiefziehwerkzeug und der Klemmrahmen gekühlt.
  • Ein Fachmann erkennt, dass das Tiefziehen auch durch einen Stempel oder durch Kombination von Stempel und Vakuum erfolgen kann.
  • Sobald die Verpackungsmulden 8 tiefgezogen sind (4), wird das Tiefziehwerkzeug 3 abgesenkt, so dass sich die Verpackungsmulden 8 aus dem Tiefziehwerkzeug 3 entformen. Das Tiefziehwerkzeug wird soweit abgesenkt, dass die hergestellten Verpackungsmulden aus dem Tiefziehbereich heraustransportiert werden können und eine neuerliche Verformung der Folienbahn 1 erfolgen kann.
  • In 5 sind die fertiggestellten Verpackungsmulden dargestellt. Durch die Kühlung der Tiefziehform sind die Packungsränder 9 und/oder der Boden der Verpackung gerade, weil die Folienbahn nach dem Tiefziehen gar nicht oder nur sehr geringfügig nach oder beim Tiefziehen schrumpft. Die erhaltenen tiefgezogenen Verpackungsmulden sind daher wärmeschrumpffähig, wobei ihre Wärmeschrumpffähigkeit durch das Thermoformen im wesentlichen nicht beeinflusst ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde, vorzugsweise umfassend eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie bzw. aus einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie geformt, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit im thermogeformten Bereich in Längs- und in Querrichtung jeweils wenigstens 20%, bevorzugt wenigstens 25%, bevorzugter wenigstens 30%, noch bevorzugter wenigstens 35%, am bevorzugtesten wenigstens 40% und insbesondere wenigstens 45% beträgt.
  • Die erfindungsgemäße thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde kann vorteilhaft zur Herstellung einer Verpackung, vorzugsweise für ein Lebensmittel, verwendet werden. Dazu wird bevorzugt das Verpackungsgut in die thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde eingebracht und eine vorzugsweise wärmeschrumpffähige Deckelfolie über die Öffnung der Verpackungsmulde gebracht. Anschließend erfolgt die Heißsiegelung der wärmeschrumpffähigen Deckelfolie auf die thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde unter Bedingungen, bei denen sowohl die Wärmeschrumpffähigkeit der Verpackungsmulde im thermogeformten Bereich als auch die Wärmeschrumpffähigkeit der Deckelfolie im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  • Die Erfindung betrifft auch eine versiegelte, wärmeschrumpffähige Verpackung, welche durch die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte erhältlich ist.
  • Bevorzugt wird zur Heißsiegelung der thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde und der vorzugsweise wärmeschrumpffähigen Deckelfolie die nachfolgend beschriebene Siegelvorrichtung verwendet. In diesem Sinne ist die Eigenschaft, dass die Wärmeschrumpffähigkeit der Mehrschichtfolie bzw. thermogeformten Verpackungsmulde und die Wärmeschrumpffähigkeit der Deckelfolie durch die Heißsiegelung im wesentlichen nicht beeinflusst wird, bevorzugt auf eine Heißsiegelung mit Hilfe dieser nachfolgend beschriebenen Siegelvorrichtung bezogen.
  • Siegelvorrichtung
  • Es handelt sich um eine Siegelvorrichtung mit einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug, wobei nur das Unterwerkzeug beheizbar ist.
  • Das Werkzeug, das sich unterhalb der im Wesentlichen horizontal verlaufenden Folienbahnen befindet, wird beheizt. Dieses Werkzeug weist deshalb vorzugsweise ein Heizmittel auf, das die zum Siegeln notwendige Temperatur zur Verfügung stellt. Das Unterwerkzeug der Siegelvorrichtung kann insgesamt jedoch aber auch nur teilweise beheizt sein.
  • Vorzugsweise ist das Unterwerkzeug vertikal verschiebbar.
  • Weiterhin bevorzugt weist das Unterwerkzeug Siegelbacken auf, die besonders bevorzugt entweder eigene Heizmittel aufweisen oder von dem Unterwerkzeug mitbeheizt werden. Im letzteren Fall ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Heizvorrichtung zumindest in der Nähe der Siegelbacken angeordnet ist.
  • Das Oberwerkzeug ist vorzugsweise vertikal verschieblich angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist das Oberwerkzeug gekühlt, um zu vermeiden, dass es sich mit der Zeit aufheizt und dadurch eine ungewollte Schrumpfung der wärmeschrumpffähigen Deckelfolie bewirkt.
  • Die Siegelvorrichtung eignet sich insbesondere zum Herstellen von Verpackungen. Sie kann daher Bestandteil einer Verpackungsmaschine sein, vorzugsweise eine sogenannte Form-Fill-Seal-Verpackungsmaschine oder ein sogenannter Traysealer.
  • Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Siegelvorrichtung wird die wärmeschrumpffähige Deckelfolie vor der Siegelung fixiert. Fixiert in diesem Sinne bedeutet, dass sich die jeweilige Folienbahn zumindest in einer Richtung, vorzugsweise quer zur Transportrichtung der Folie nicht zusammenziehen kann. Das Fixieren der jeweiligen Folienbahn kann beispielsweise durch die Siegelwerkzeuge selbst, aber auch durch andere Teile einer Verpackungsmaschine, wie beispielsweise die Transportketten, erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Wärmeeintrag für die Siegelung von der der wärmeschrumpffähigen Deckelfolie abgewandten Seite der Verpackung. Vorzugsweise erfolgt der Wärmeeintrag der Siegelung bei diesem Verfahren von unten.
  • Es wird verhindert, dass eine ungewolltes, von dem Siegelwerkzeug initiiertes Schrumpfen der wärmeschrumpffähigen Deckelfolie erfolgt. Vorzugsweise wird das der Deckelfolie zugewandte Siegelwerkzeug gekühlt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das der Deckelfolie zugewandte Werkzeug ein Schrumpfen der Deckelfolie nicht ungewollt aktiviert. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Deckelfolie ihrerseits vor dem Siegeln tiefgezogen worden ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Siegelvorrichtung werden im Zusammenhang mit 6 und 7 näher erläutert. 6 zeigt das Siegeln einer Schrumpffolie auf eine tiefgezogene Folienbahn. 7 zeigt das Siegeln einer tiefgezogenen Schrumpffolie an eine nicht schrumpffähige Deckelfolie. Die im Zusammenhang mit den 6 und 7 verwendeten Bezugszeichen gelten nicht für die 1 bis 5.
  • 6 zeigt die Siegelvorrichtung 9, die aus einem Oberwerkzeug 3 und einem Unterwerkzeug 6 besteht. Die Siegelvorrichtung ist Teil einer Verpackungsmaschine. Zwischen dem Ober- und dem Unterwerkzeug sind die schrumpffähige Deckelfolie 2 sowie die nicht schrumpffähige Folienbahn 1, in welche Verpackungsmulden 7 durch Tiefziehen eingearbeitet worden sind, angeordnet. Die Folienbahn 1 wird durch zwei Ketten (nicht dargestellt) in einer Verpackungsmaschine (nicht dargestellt) fixiert und transportiert. Die Deckelfolie 2 wird an die Folienbahn 1 gesiegelt, um die Verpackungsmulden 7 zu verschließen. Die Deckelfolie 2 ist nicht durch Ketten oder dergleichen fixiert und wird bekanntermaßen durch ihre Verbindung mit der Unterfolie 1 transportiert. Das Unterwerkzeug 6 weist Siegelbacken 4 auf, mit denen die Siegelung der beiden Folien 1, 2 erfolgt. Des weiteren weist das Unterwerkzeug Heizelemente 5 auf, mit denen die zur Siegelung benötigte Wärme entwickelt wird. Der Fachmann erkennt, dass diese Heizmittel nicht auf den schraffiert dargestellten Bereich beschränkt sein müssen, sondern dass sie das Unterwerkzeug ganz oder teilweise beheizen können. Wie durch den Doppelpfeil 8 dargestellt, ist das Unterwerkzeug vertikal verschiebbar. Das Oberwerkzeug ist in dem vorliegenden Fall nicht beheizt und wird gegebenenfalls sogar gekühlt, um zu vermeiden, dass es sich aufheizt. Das Oberwerkzeug ist vertikal verschieblich angeordnet und wirkt als Widerlager für das Unterwerkzeug. Dadurch dass in dem vorliegenden Beispiel das Unterwerkzeug beheizt ist und sich zwischen dem beheizten Siegelwerkzeug und der Schrumpffolie noch eine Folienbahn befindet bzw. der Wärmeeintrag der Siegelung von der der Schrumpffolie abgewandten Seite der herzustellenden Verpackung erfolgt, besteht kein Gefahr, dass das Siegelwerkzeug die Schrumpfung der Deckelfolie 1 aktiviert.
  • 7 zeigt die Siegelvorrichtung gemäß 6. In dem vorliegenden Fall ist die schrumpffähige Folie jedoch die Folienbahn 1, in die Verpackungsmulden 7 eingeformt worden sind. Diese Folienbahn 1 wird durch zwei Ketten (nicht dargestellt) fixiert und entlang einer nichtdargestellten Verpackungsmaschine transportiert. Die Deckelfolie 2, mit der die Verpackungsmulden 7 verschlossen werden, ist in dem vorliegenden Fall eine nicht schrumpffähige vergleichsweise starre und dicke Folienbahn, die von der Verpackungsmaschine nicht fixiert wird. Obwohl bei diesem Beispiel die schrumpffähige Folienbahn 1 im unmittelbaren Kontakt zu dem beheizten Unterwerkzeug 6 steht, erfolgt kein unkontrolliertes durch das Siegelwerkzeug aktiviertes Schrumpfen der Folienbahn 1, weil die Folienbahn 1 durch die Ketten der Verpackungsmaschine fixiert ist und damit eine Schrumpfung wirksam unterdrückt, zumindest vermindert wird. Die Eintragung der Wärme für die Siegelung durch die schrumpffähige vergleichsweise dünne Folienbahn 1 hindurch hat den Vorteil, dass die Siegelung schneller erfolgt und dass die Temperatur des Siegelwerkzeuges vergleichsweise gering gewählt werden kann. Das warme Siegelwerkzeug auf dieselbe Seite wie die schrumpffähige Folienbahn anzuordnen ist möglich, weil die schrumpffähige Folienbahn 1 vor dem Siegeln fixiert worden ist.
  • Es ist ersichtlich, dass bei Kombination der in 6 und 7 beschriebenen Fälle, d.h. bei Siegelung einer wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde und einer wärmeschrumpffähigen Deckelfolie, die vorstehend beschriebene Siegelvorrichtung ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden kann.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zur Verarbeitung einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen, vorzugsweise der erfindungsgemäßen, Mehrschichtfolie umfassend
    • (a) eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden aus einer Folienbahn mit einem Tiefziehwerkzeug, wobei das Tiefziehwerkzeug beim Tiefziehen gekühlt ist; und
    • (b) eine vorstehend beschriebene Siegelvorrichtung mit einem Unterwerkzeug und Oberwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug beheizbar ist.
  • Die vorstehend separat im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden bzw. mit der Siegelvorrichtung beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich auch auf die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung aus einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen, insbesondere der erfindungsgemäßen, Mehrschichtfolie, umfassend die Schritte
    • (i) Herstellen einer tiefgezogenen, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde wie vorstehend beschrieben durch Tiefziehen einer Folienbahn aus einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen, vorzugsweise der erfindungsgemäßen, Mehrschichtfolie, wobei die Folienbahn beim Tiefziehen gekühlt wird; und
    • (ii) Herstellen einer versiegelten, wärmeschrumpffähigen Verpackung wie vorstehend beschrieben durch Siegeln einer wärmeschrumpffähigen Deckelfolie auf die in Schritt (i) erhaltene tiefgezogene, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde, wobei die Deckelfolie und vorzugsweise auch die Verpackungsmulde vor der Siegelung fixiert werden.
  • Die vorstehend separat im Zusammenhang mit der Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden bzw. mit der Siegelvorrichtung beschriebenen, bevorzugten Verfahrensvarianten beziehen sich auch auf dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Verpackung.
  • Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Verpackungsmaschine bzw. durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird eine versiegelte, wärmeschrumpffähige Verpackung erhalten bzw. ist eine versiegelte, wärmeschrumpffähige Verpackung erhältlich, welche als ein Verpackungselement die erfindungsgemäße thermogeformte Verpackungsmulde und als ein anderes Verpackungselement eine wärmeschrumpffähige Deckelfolie umfasst, wobei die beiden Verpackungselemente randseitig miteinander versiegelt sind. Da weder durch die Thermoformung noch durch die Heißsiegelung der Schrumpfprozess eingeleitet wird, sind die Wärmeschrumpfeigenschaften der Verpackungsmulde und der Deckelfolie auch nach dem Heißsiegeln im wesentlichen nicht beeinflusst. Bevorzugt beträgt sowohl die Wärmeschrumpffähigkeit der Verpackungsmulde im thermogeformten Bereich als auch die Wärmeschrumpffähigkeit der Deckelfolie jeweils in Längs- und in Querrichtung wenigstens 20%, bevorzugt wenigstens 25%, bevorzugter wenigstens 30%, noch bevorzugter wenigstens 35%, am bevorzugtesten wenigstens 40% und insbesondere wenigstens 45%.
  • Die so erhaltene erfindungsgemäße versiegelte, wärmeschrumpffähige Verpackung wird abschließend geschrumpft, so dass sich sowohl die thermogeformte Verpackungsmulde, als auch die Deckelfolie zusammenziehen und eng an das Verpackungsgut anlegen. Der Schrumpfprozess wird durch Wärmezufuhr eingeleitet, beispielsweise in einer Thermokammer.
  • Die Erfindung betrifft auch eine geschrumpfte Verpackung, welche durch die vorstehend beschriebene Schrumpfung der versiegelten, wärmeschrumpffähigen Verpackung erhältlich ist.
  • Die durch den Schrumpfprozess verdrängte Atmosphäre kann beispielsweise durch eine kleine Öffnung in der Verpackung entweichen, wobei die Öffnung abschließend verschlossen wird. Alternativ kann die Verpackung während oder nach der Versiegelung evakuiert werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verpackungssystem umfassend die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie und die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine.
  • Methode zur Prüfung der Schrumpffähigkeit
  • Zur Messung der Schrumpffähigkeit einer erfindungsgemäßen Folie wird auf dem zu prüfenden Folienmuster ein Fadenkreuz 10 × 10 cm mit einem Folienstift aufgezeichnet, wobei ein Balken in die Maschinenrichtung (md), d. h. Extrusionsrichtung und der zweite Balken des Fadenkreuzes quer zur Maschinenrichtung (cma) gezeichnet wird. Das Wasserbad, in welches das Folienmuster für 6 sec eingetaucht wird, hat eine Temperatur von 93°C.
  • Nach 6 sec wird das Muster entnommen und durch Ausmessen der Verkürzung des Fadenkreuzes für die jeweilige Richtung in % angegeben.

Claims (46)

  1. Thermoformbare, wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie mit einer Wärmeschrumpffähigkeit in Längs- und in Querrichtung von jeweils wenigstens 20%, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit durch Thermoformung im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  2. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie heißsiegelbar ist.
  3. Thermoformbare, wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie, umfassend folgende Schichten: • eine Trägerschicht (T) basierend auf zumindest einem thermoplastischen Polymer; • eine Haftvermittlerschicht (H1) basierend auf zumindest einem Polymer mit einer Schmelzflussindex MFI im Bereich von 0,1 bis 2,0 g/10 min, bestimmt nach DIN ISO 1133 bei 190°C und 2,16 kg, wobei ihre Schichtdicke größer ist als die Schichtdicke zumindest einer der unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H1) angrenzenden Schichten; • ggf. eine sauerstoffdichte Barriereschicht (B); • ggf. eine Haftvermittlerschicht (H2) basierend auf zumindest einem Polymer mit einer Schmelzflussindex MFI im Bereich von 0,1 bis 2,0 g/10 min, bestimmt nach DIN ISO 1133 bei 190°C und 2,16 kg, wobei ihre Schichtdicke größer ist als die Schichtdicke zumindest einer der unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H2) angrenzenden Schichten; und • eine Siegelschicht (S), welche eine der beiden Oberflächenschichten der Mehrschichtfolie bildet und auf zumindest einem thermoplastischen Polymer basiert.
  4. Mehrschichtfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht (H1) jeweils größer ist als die Schichtdicke beider unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H1) angrenzenden Schichten und/oder dass die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht (H2) jeweils größer ist als die Schichtdicke beider unmittelbar an die Haftvermittlerschicht (H2) angrenzenden Schichten.
  5. Mehrschichtfolie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (H1) und die ggf. vorhandene Haftvermittlerschicht (H2) gleich oder verschieden eine Schichtdicke von wenigstens 20 μm aufweist.
  6. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat basiert.
  7. Mehrschichtfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat gleich oder verschieden einen Vinylacetatgehalt im Bereich von 3 bis 18 mol.-% aufweist.
  8. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (T) auf zumindest einem Polyolefin, Olefin-Copolymerisat, Polyester oder deren Mischung basiert.
  9. Mehrschichtfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (T) auf zumindest einem Polymer basiert ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Ethylen-Copolymerisat, Polypropylen und Propylen-Copolymerisat.
  10. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (T) eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 100 μm aufweist.
  11. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht (S) auf zumindest einem Polymer basiert ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Olefin-Copolymerisaten, Polyalkylmethacrylaten, Alkylmethacrylat-Copolymerisaten, Ionomeren, oder deren Mischung.
  12. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelschicht (S) eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 25 μm aufweist.
  13. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Barriereschicht (B) umfasst, welche auf Polyvinylidenchlorid, einem Vinylidenchlorid-Copolymerisat oder deren Mischung basiert.
  14. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Barriereschicht (B) umfasst, welche eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 50 μm aufweist.
  15. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (T) die andere der beiden Oberflächenschichten bildet.
  16. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wärmeschrumpffähigkeit in Längs- und in Querrichtung von jeweils wenigstens 20% aufweist, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit durch Thermoformung im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  17. Mehrschichtfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Reckverhältnis von 1:5 bis 1:3 in Längsrichtung und von 1:5 bis 1:3 in Querrichtung aufweist.
  18. Mehrschichtfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar aneinander angrenzenden Schichten untereinander quervernetzt sind.
  19. Mehrschichtfolie nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 50 bis 250 μm aufweist.
  20. Verwendung einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Herstellung einer thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde.
  21. Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde umfassend die Thermoformung einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 19 unter Bedingungen, bei denen die Wärmeschrumpffähigkeit im thermogeformten Bereich im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  22. Thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde umfassend eine wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Wärmeschrumpffähigkeit im thermogeformten Bereich in Längs- und in Querrichtung jeweils wenigstens 20% beträgt.
  23. Verwendung einer thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde nach Anspruch 22 zur Herstellung einer Verpackung.
  24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung für ein Lebensmittel ist.
  25. Verfahren zur Herstellung einer Verpackung umfassend – das Verfahren nach Anspruch 21 und – die Heißsiegelung der so erhaltenen thermogeformten, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde mit einer wärmeschrumpffähigen Deckelfolie unter Bedingungen, bei denen sowohl die Wärmeschrumpffähigkeit der Verpackungsmulde im thermogeformten Bereich als auch die Wärmeschrumpffähigkeit der Deckelfolie im wesentlichen nicht beeinflusst wird.
  26. Verpackung umfassend eine thermogeformte, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde nach Anspruch 22 und eine wärmeschrumpffähige Deckelfolie, wobei sowohl die Wärmeschrumpffähigkeit der Verpackungsmulde im thermogeformten Bereich als auch die Wärmeschrumpffähigkeit der Deckelfolie jeweils in Längs- und in Querrichtung wenigstens 20% beträgt.
  27. Verfahren zur Wärmeschrumpfung einer Verpackung nach Anspruch 26 umfassend das Zuführen von Wärme.
  28. Verpackungsmaschine zur Verarbeitung einer Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfassend (a) eine Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden aus einer Folienbahn mit einem Tiefziehwerkzeug, wobei das Tiefziehwerkzeug beim Tiefziehen gekühlt ist; und (b) eine Siegelvorrichtung mit einem Unterwerkzeug und Oberwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug beheizbar ist.
  29. Verpackungsmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden Kühlmittel aufweist.
  30. Verpackungsmaschine nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden die Folienbahn zwischen einem Haltemittel und dem Tiefziehwerkzeug einspannbar ist, wobei das Haltemittel vorzugsweise mit Kühlmitteln kühlbar ist.
  31. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden ein Heizmittel, vorzugsweise eine Heizplatte, aufweist, mit der die Folienbahn aufheizbar ist, wobei die Heizplatte vorzugsweise als Tiefziehstempel ausgeführt ist.
  32. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung von tiefgezogenen Kunststoffverpackungsmulden Vakuum- und/oder Druckmittel zum Tiefziehen der Folie aufweist.
  33. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Siegelvorrichtung das Unterwerkzeug Heizmittel aufweist.
  34. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Siegelvorrichtung das Unterwerkzeug vertikal verschiebbar ist.
  35. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelvorrichtung Siegelbacken aufweist, die vorzugsweise beheizbar sind.
  36. Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Siegelvorrichtung das Oberwerkzeug gekühlt und/oder vertikal verschiebbar angeordnet ist.
  37. Verpackungssystem umfassend eine thermoformbare, wärmeschrumpffähige Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und eine Verpackungsmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 36.
  38. Verfahren zur Herstellung einer Verpackung aus einer thermoformbaren, wärmeschrumpffähigen Mehrschichtfolie, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend die Schritte (i) Herstellen einer tiefgezogenen, wärmeschrumpffähigen Verpackungsmulde durch Tiefziehen einer Folienbahn der Mehrschichtfolie, wobei die Folienbahn beim Tiefziehen gekühlt wird; und (ii) Herstellen einer versiegelten, wärmeschrumpffähigen Verpackung durch Siegeln einer wärmeschrumpffähigen Deckelfolie auf die in Schritt (i) erhaltene tiefgezogene, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde, wobei die Deckelfolie vor der Siegelung fixiert wird.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (i) die Folienbahn vor dem Tiefziehen eingespannt wird.
  40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (i) die Folienbahn vor dem Tiefziehen aufgewärmt wird.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (i) ein Teilbereich der Foliebahn aufgewärmt und ein Teilbereich der Folienbahn gekühlt wird.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (i) die Folienbahn durch Über- und/oder Unterdruck verformt wird.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (ii) die Deckelfolie von Siegelwerkzeugen fixiert wird.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (ii) die tiefgezogene, wärmeschrumpffähige Verpackungsmulde von Transportketten fixiert wird.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (ii) das der Deckelfolie zugewandte Siegelwerkzeug gekühlt wird.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt umfasst (iii) Schrumpfen der in Schritt (ii) erhaltenen versiegelten, wärmeschrumpffähigen Verpackung durch Wärmezufuhr.
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