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WO2007036302A1 - Verpackungsbehälter mit hoher gasdichtigkeit und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Verpackungsbehälter mit hoher gasdichtigkeit und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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WO2007036302A1
WO2007036302A1 PCT/EP2006/008942 EP2006008942W WO2007036302A1 WO 2007036302 A1 WO2007036302 A1 WO 2007036302A1 EP 2006008942 W EP2006008942 W EP 2006008942W WO 2007036302 A1 WO2007036302 A1 WO 2007036302A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
packaging container
plastic material
tightness
gas
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2006/008942
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Rothschink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abro Weidenhammer GmbH
Original Assignee
Abro Weidenhammer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abro Weidenhammer GmbH filed Critical Abro Weidenhammer GmbH
Publication of WO2007036302A1 publication Critical patent/WO2007036302A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B65D25/34—Coverings or external coatings
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65D1/00—Rigid or semi-rigid containers having bodies formed in one piece, e.g. by casting metallic material, by moulding plastics, by blowing vitreous material, by throwing ceramic material, by moulding pulped fibrous material or by deep-drawing operations performed on sheet material
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a packaging container, such as a cup, in particular for holding food, having a bottom and a casing made of a plasticizable plastic material by the plastic material is plasticized and molded by injection molding to the packaging container, wherein before injecting the plastif understanden plastic material disposed in a suitable mold at least one film in the mold and the film is back-injected in the manner of in-mold labeling with the plasticized plastic material.
  • the invention is further directed to a packaging container, in particular produced according to such a method, such as a cup, in particular for holding food, with a bottom and a shell of a plasticizable plastic material, wherein on the outside of the packaging container at least one film is applied such that it is at least partially fused with the plastic material of the packaging container.
  • a packaging container in particular produced according to such a method, such as a cup, in particular for holding food, with a bottom and a shell of a plasticizable plastic material, wherein on the outside of the packaging container at least one film is applied such that it is at least partially fused with the plastic material of the packaging container.
  • Packaging containers of this kind enjoy great popularity, in particular for storing liquid, pasty or solid foods and beverages, such as yoghurts, quark foods, creams, ce- reales, biscuits, fresh or granulated pet food, coffee, tobacco and the like.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • polyalkylene terephthalates and the like various uses.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • terephthalates polyalkylene terephthalates
  • Of particular advantage is their low price while ensuring a high level of hygiene, the low price of such packaging container or cup results from the fact that they are inexpensive to produce by injection molding. Consequently, on the one hand a cost-effective mass production is possible, on the other hand, with a required wall thickness of such packaging containers
  • a serious disadvantage of such packaging containers is that they are not entirely diffusion-tight, resulting in perishable contents, such as food, to a shortening of the generally possible shelf life.
  • food is usually bottled under vacuum and / or under inert gas atmosphere in such packaging containers, but due to the insufficient tightness of the container with time water vapor and in particular oxygen penetrates through the plastic material of the container inside and there chemically in particular can react biochemically with the contents.
  • the invention has the object of developing a generic packaging container and a generic method for producing the same to the effect that with a simple and inexpensive production by injection high gas tightness and a low diffusion coefficient, especially against atmospheric oxygen and humidity, is ensured.
  • this object is achieved in a method of the type mentioned in that the at least one film is arranged in the mold so that it is back-injected substantially on the entire bottom and shell side with the plastic material, and that a film used is, which has a relation to the plastic material of the packaging container in the solid state higher gas tightness.
  • the invention further provides for a packaging container of the type mentioned above, that the at least one film is applied substantially to the entire bottom and shell side of the packaging container, and that the film has a relation to the plastic material of the packaging container higher gas-tightness.
  • the invention makes it possible in a very simple and cost-effective manner to provide a generic packaging container, such as a cup, with excellent gas-tightness, by covering both its bottom surface and its surface over its entire surface with a film having high barrier properties in the manner of itself known in MoId labeling (IML) is applied.
  • the packaging container can continue to produce inexpensively by injection molding and can be plastic material in particular from the conventionally provided for this purpose polymers, such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate and the like, be formed without a higher wall thickness of the container would be required.
  • a film is used whose gas-tightness is at least about 10 times higher, in particular at least about 20 times higher, preferably at least about 50 times higher and most preferably at least about 100 times higher than the gas-tightness of the plastic material in solid (ie solidified) state.
  • a gas-tightness of the packaging container that is increased by more than about a thousand times can be achieved without difficulty over a packaging container that is not coated with such a film over the entire surface.
  • back-injected within the meaning of the invention, by the way, it is merely meant that the plasticized plastic material of the packaging container is sprayed onto at least one side of the film according to the in-mold labeling method. The film can be back-injected as desired on the inside or outside of the packaging container or on both sides with the plasticized plastic material.
  • film within the meaning of the invention, an at least single-layer (“monofilm”) or multilayer film is addressed, which takes into account the desired tightness values of the container.
  • a film which has an oxygen permeability rate of at most about 50 cm 3 / m 2 'd * bar, in particular of at most about 10 cm 3 / m 2 ' d 'bar, preferably of at most about 5 cm 3 / m 2 "d" bar and most preferably of at most about 1 cm 3 / m 2 * d * bar.
  • oxygen permeability rates of about 0.1 cm 3 / m 2 "d" bar or less possible, ie by an area of the film used for the packaging container according to the invention of 1 m 2 diffused per day 1 bar pressure an oxygen volume of 0.1 cm 3 or less.
  • polypropylene as the common plastic material of the packaging container has an oxygen permeability rate of about 3,000 cm 3 / m 2 * d "bar to about 4,000 cm 3 / m 2 * d 'bar.
  • a film which has a water vapor transmission rate of at most about 50 g / m 2 * d, in particular of at most about 10 g / m 2 "d, preferably of at most about 5 g / m 2 "d, and most preferably at most about 1 g / m 2 " d.
  • water vapor transmission rates of about 0.1 g / m 2 • d or less are possible, ie by a surface of the film used for the packaging container according to the invention of 1 m 2 per day diffused water vapor amount of 0.1 g or less.
  • a multilayer film which has at least one outer-side cover layer, an inner-side adhesion-promoting layer and a barrier layer arranged between them.
  • the adhesion-promoting layer provides an intimate fusion bond with the plastic material of the actual packaging container and can be formed from the same or a plastic material compatible with the plastic material of the packaging container, for example polypropylene (PP), eg oriented polypropylene (oPP), polyethylene (PE ), Polyethylene terephthalate (PET), thermoplastic paints (TP paints) or the like.
  • PP polypropylene
  • oPP eg oriented polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET Polyethylene terephthalate
  • TP paints thermoplastic paints
  • the melting range of this primer layer may preferably be higher than that of the plastic material of the container, with which the film is back-injected, so that it is not fully plasticized.
  • adhesion-promoting layer of the same material as that of the container for example, by adding the adhesion-promoting layer with suitable additives and / or the respective polymer of the adhesion-promoting layer having longer and / or branched polymer chains.
  • the outer-side cover layer which can also be formed, for example, from a polymer such as PP, PET, polyamide (PA), etc., from a lacquer or the like, serves to protect the barrier layer. It can also - provided that applied by in-mold labeling film with imprints is to provide optical effects, such as gloss, as known in conventional IML labels with proper finish.
  • the multilayer film of the packaging container with at least one outer side cover layer, an inside adhesion promoting layer and a barrier layer arranged therebetween further layers, such as additional barrier layers, adhesive or bonding layers applied between individual layers, decorative, eg printed, layers etc .. . exhibit.
  • a film is used whose barrier layer comprises at least one metal or metal oxide, in particular from the group of silicon oxide, aluminum oxide and aluminum.
  • a barrier layer for example, by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (chemical vapor deposition, CVD), sputtering, metallizing, etc. directly on the outside cover layer, the inside
  • Adhesive layer and / or applied to other adhesive or primer layers Adhesive layer and / or applied to other adhesive or primer layers.
  • silicon dioxide (SiO x ) has the additional advantage that it is not only highly gas-tight, but also easily printable in order to simultaneously serve as a carrier matrix of an imprint.
  • barrier layers of metal (oxide) can achieve perfect gas tightness even at a layer thickness of only a few atomic layers, ie in a range from about 1 nm to about 100 nm.
  • Another advantage of such metallic barrier layers, such as SiO x is that. they are perfectly sterilizable and have no so-called retort shock, as for example - as mentioned above - is the case with EVOH.
  • a film whose barrier layer comprises at least one polymer from the group ethylene vinyl alcohol (EVOH), polyvinyl alcohol (PVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), polyamide (PA) and blends thereof.
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PVH polyvinyl alcohol
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • PA polyamide
  • Such a barrier layer can be laminated, for example, to the outer-side cover layer, the inner-side adhesion-promoting layer and / or further adhesive or adhesion-promoting layers, or applied in the form of a lacquer.
  • the film should preferably have a total thickness of between about 30 microns and about 150 microns, in particular between about 50 microns and about 100 microns, on the one hand for a sufficient rigidity when inserted into the mold or when injecting the film with the plasticized plastic material of the packaging container so that the film does not collapse or slip in the mold.
  • the film should not be too stiff for processing reasons and should not exceed a certain thickness for optical reasons.
  • the film may also be significantly thinner, e.g. have a thickness of standard films of about 10 ⁇ m to 12 ⁇ m, provided that they have the required barrier properties and are sufficiently easy to handle in in-mold labeling (for example by sucking the film onto the molding space of the molding tool or the like)
  • a substantially transparent film In many cases it may be desirable to use a substantially transparent film.
  • a packaging container which is fully coated with a substantially transparent film, the color of the plastic material as well as one in most Falls desired printing through the film or through at least one (outer) layer of the film visible.
  • the packaging container according to the invention is expediently closed on its open, side facing away from the bottom after filling, in particular by sealing a sealing membrane.
  • a cover such as a screw or slip lid or even such may be provided in the form of a tamper-evident closure in order to protect such a membrane from mechanical damage from the outside or even to provide the required tightness.
  • the lid may e.g. in turn be provided with a barrier layer.
  • a packaging container in the form of a cup made of polypropylene with a wall thickness of 450 ⁇ m is produced by injection molding by plasticizing the polypropylene and injecting it by means of an injection molding machine into a suitable mold.
  • both the bottom and the outer surface of the cup completely covering films are arranged in the Formwerk- and these injected behind the type of in-mold labeling (IML) with the plasticized polypropylene.
  • IML films are used according to the following structure (viewed from outside to inside each): a) Slide 1:
  • PET Topcoat
  • SiO x silicon dioxide
  • - Bonding layer (PP), about 50 microns.
  • - Covering layer PET
  • - barrier layer SiO x , printed
  • - Bonding layer in the form of TP paint (PP), about 15 to 20 microns.
  • film 3 - topcoat (paint), about 1 to 5 microns;
  • PP - Interlayer
  • SiO x silicon dioxide
  • - Bonding layer (PP), about 20 to 50 microns.
  • PET Topcoat
  • - barrier layer Al, metallized, about 10 to 1000 nm;
  • - adhesive layer about 1 to 5 microns
  • - Bonding layer (PP) about 50 microns.
  • - Cover layer (PP), about 5 to 50 microns;
  • - barrier layer (EVOH), approx. 5 to 20 ⁇ m; - Bonding layer (PP), about 5 to 50 microns.
  • the packaging containers coated over the entire surface with the above-mentioned films have oxygen transmission rates or water vapor transmission rates, which in all cases are less than 10 cmVm 2 'd' bar and 10 g / m 2 * d, respectively.
  • An uncoated, otherwise identical cup of the same polypropylene with a wall thickness of 450 microns in contrast, has an oxygen transmission rate of about 3,200 cm 3 / m 2 'd' bar.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters, wie eines Bechers zur Aufnahme von Lebensmitteln, vorgeschlagen, wobei der Verpackungsbehälter einen Boden und einen Mantel aus einem plastifizierbaren Kunststoffmaterial aufweist. Dabei wird das Kunststoffmaterial plastifiziert und durch Spritzgießen zu dem Verpackungsbehälter geformt. Vor Injizieren des plastifizierten Kunststoffmaterials in ein geeignetes Formwerkzeug wird wenigstens eine Folie in dem Formwerkzeug angeordnet und die Folie nach Art des In-Mold-Labelings mit dem plastifizierten Kunststoffmaterial hinterspritzt. Um auf einfache und kostengünstige Weise für eine hohe Gasbarriere des Verpackungsbehälters zu sorgen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die wenigstens eine Folie derart in dem Formwerkzeug angeordnet wird, daß sie im wesentlichen auf der gesamten Boden- und Mantelseite mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, und daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters im festen Zustand höhere Gasdichtigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Verpackungsbehälter der vorgenannten Art.

Description

Verpackungsbehälter mit hoher Gasdichtigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters, wie eines Bechers, insbesondere zur Aufnahme von Lebensmitteln, mit einem Boden und einem Man- tel aus einem plastifizierbaren Kunststoffmaterial, indem das Kunststoffmaterial plastifiziert und durch Spritzgießen zu dem Verpackungsbehälter geformt wird, wobei vor Injizieren des plastifzierten Kunststoffmaterials in ein geeignetes Formwerkzeug wenigstens eine Folie in dem Formwerkzeug angeordnet und die Folie nach Art des In-MoId-Labelings mit dem plastifzierten Kunststoffmaterial hinterspritzt wird. Die Erfindung ist ferner auf einen insbesondere gemäß einem solchen Verfahren hergestellten Verpackungsbehälter, wie einen Becher, insbesondere zur Aufnahme von Lebensmitteln, mit einem Boden und einem Mantel aus einem plastifizierbaren Kunststoffmaterial gerichtet, wobei auf die Außenseite des Verpackungsbehälters wenigstens eine Folie derart aufgebracht ist, daß sie mit dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters zumindest teilweise verschmolzen ist.
Derartige Verpackungsbehälter erfreuen sich insbesondere zur Bevorratung von flüssigen, pastösen oder festen Lebensund Genußmitteln, wie Joghurts, Quarkspeisen, Cremes, Ce- realien, Keksen, frischer oder granulierter Tiernahrung, Kaffee, Tabak und dergleichen, großer Beliebtheit. Sie fin- den z.B. in Form von im wesentlichen zylindrischen oder konischen Bechern aus Kunststoffmaterialien, vornehmlich in Form von Polypropylen (PP) , aber auch Polyethylen (PE) , Po- lyalkylenterephthalaten und dergleichen, vielfältig Verwen- düng. Von Vorteil ist insbesondere ihr geringer Preis bei Gewährleistung einer hohen Hygiene, wobei der geringe Preis solcher Verpackungsbehälter bzw. Becher daraus resultiert, daß sie auf preiswerte Weise durch Spritzgießen herstellbar sind. Folglich ist einerseits eine kostengünstige Massen- Produktion möglich, andererseits wird bei einer erforderlichen Wandstärke solcher Verpackungsbehälter von in der Regel etwa 400 μm bis 500 μm nur einer verhältnismäßig geringe Menge an Kunststoffmaterial pro Verpackungsbehälter benötigt.
Ein schwerwiegender Nachteil solcher Verpackungsbehälter besteht indes darin, daß sie nicht gänzlich diffusionsdicht sind, was bei verderblichem Füllgut, wie beispielsweise Lebensmittel, zu einer Verkürzung der grundsätzlich möglichen Haltbarkeitsdauer führt. Hierzu sei angemerkt, daß Lebensmittel in der Regel unter Unterdruck und/oder unter Schutzgasatmosphäre in solchen Verpackungsbehältern abgefüllt werden, wobei aufgrund der unzureichenden Dichtigkeit der Behälter jedoch mit der Zeit Wasserdampf und insbesondere Sauerstoff durch das Kunststoffmaterial des Behälters hindurch ins Innere eindringt und dort chemisch oder insbesondere biochemisch mit dem Inhalt reagieren kann.
Zwar sind hoch diffusionsdichte Verpackungsbehälter aus Kunststoff bekannt, welche mehrlagig ausgebildet sind und eine zwischen zwei äußeren Lagen aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polypropylen, angeordnete Barriereschicht aus einem ebenfalls thermoplastischen Kunststoff, z.B. aus Ethylenvinylalkohol (EVOH), aufweisen. Solche Be- hälter finden beispielsweise für Fertigmahlzeiten Verwen- dung, wobei der Behälter selbst mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme von verschiedenen Speisen, z.B. einerseits Fleisch, andererseits Gemüse und/oder Teigwaren, aufweist und an seiner offenen Oberseite von einer abziehbaren Folie verschlossen ist. Indes ist die Herstellung solcher Verpak- kungsbehälter verhältnismäßig aufwendig und teuer, da der mehrlagige Kunststoffverbünd zunächst extrudiert und anschließend zur Form des Verpackungsbehälters, insbesondere zur Bildung der Aufnahmen desselben, tiefgezogen werden muß. Bei der gebräuchlichen Verwendung von EVOH als Barrie- reschicht kommt hinzu, daß dieser Kunststoff außerordentlich hygroskopisch ist, wobei seine Dichtigkeit mit steigender Aufnahme von Wasser (dampf) stark abnimmt, was insbesondere bei einer Sterilisierung, z.B. unter Verwendung von Autoklaven, einen weiteren Nachteil darstellt. Diese Phänomen wird auch als "Retort Shock" von EVOH bezeichnet. Nach Abgabe des Wasser (dampf)s über mehrere Tage oder Wochen erreicht EVOH wieder seine guten Barriereeigenschaften, weshalb häufig weitere Barrierematerialien, wie z.B. Metall- partikel, eingesetzt werden, welche anfänglich, so lange das EVOH nach Sterilisierung des Verpackungsbehälters noch keine hinreichende Gasbarriere zu bilden vermag, eindringenden Luftsauerstoff binden. Wie ohne weiteres ersichtliche verteuert eine solche Maßnahme den bekannten Verpak- kungsbehälter zusätzlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Verpackungsbehälter sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung desselben dahingehend weiterzubilden, daß bei einer einfachen und kostengünstigen Herstellung durch Spritzgießen eine hohe Gasdichtigkeit bzw. ein geringer Diffusionskoeffizient, insbesondere gegenüber Luftsauerstoff und Luftfeuchtigkeit, sichergestellt ist. In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die wenigstens eine Folie derart in dem Formwerkzeug angeordnet wird, daß sie im wesentlichen auf der gesamten Boden- und Mantelseite mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, und daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters im festen Zustand höhere Gasdichtigkeit aufweist.
In erzeugnistechnischer Hinsicht sieht die Erfindung bei einem Verpackungsbehälter der eingangs genannten Art ferner vor, daß die wenigstens eine Folie im wesentlichen auf die gesamte Boden- und Mantelseite des Verpackungsbehälters aufgebracht ist, und daß die Folie eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters höhere Gasdichtigkeit aufweist.
Die Erfindung ermöglicht es auf äußerst einfache und kostengünstige Weise, einem gattungsgemäßen Verpackungsbehäl- ter, wie z.B. einem Becher, eine hervorragende Gasdichtigkeit zu verleihen, indem sowohl auf seine Boden- als auch auf seine Mantelfläche vollflächig eine Folie mit hohen Barriereeigenschaften nach Art des an sich bekannten In- MoId-Labelings (IML) aufgebracht wird. Auf diese Weise läßt sich der Verpackungsbehälter weiterhin preiswert durch Spritzgießen herstellen und kann sein Kunststoffmaterial insbesondere aus den herkömmlich hierfür vorgesehenen Polymeren, wie Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenterephtha- lat und dergleichen, gebildet sein, ohne daß eine höhere Wandstärke des Behälters erforderlich wäre. Des weiteren sind zum erfindungsgemäßen Verleihen der hohen Diffusionsbarriere keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich, da in aller Regel ohnehin wenigstens ein - z.B. den Inhalt und/oder den Hersteller identifizierendes - Etikett auf den Verpackungsbehälter aufgebracht wird, was auch ge- genwärtig häufig nach dem IML-Verfahren geschieht, indem eine Folie in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und die Folie mit dem schmelzflüssigen Kunststoffmaterial unter Eingehen einer innigen Schmelzverbindung hinterspritzt wird. Erfindungsgemäß wird/werden nun lediglich die Folie (n) so ausgewählt, daß sie eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Behälters erheblich höhere Gasdichtigkeit besitzen und werden die Folien vollflächig auf den Behälter aufgebracht, um zusätzlich für die gewünschte Gasdichtigkeit und somit für eine längere Haltbarkeit des Behälterinhaltes zu sorgen. Sie kann je nach Wunsch selbstverständlich ebenso wie bislang für Etiketten vorgesehene Folien zumindest bereichsweise mit Aufdrucken, Färbungen, Pigmentierungen etc. versehen sein.
Je nach eingesetzter Folie bzw. je nach Art der Barriereschicht (en) derselben ist es problemlos möglich, dem Verpackungsbehälter eine um mehr als das hundertfache höhere Gasdichtigkeit zu verleihen als es bei einem herkömmlichen - als solchem identischen - Verpackungsbehälter, aber ohne Folienbeschichtung oder mit einer nur teilweisen Folienbe- schichtung unter Verwendung von herkömmlichen Folien ohne Barriereeigenschaften der Fall ist. Eine vorteilhafte Ausführung sieht daher vor, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Gasdichtigkeit wenigstens etwa 10 mal höher, insbesondere wenigstens etwa 20 mal höher, vorzugsweise wenigstens etwa 50 mal höher und höchst vorzugsweise wenigstens etwa 100 mal höher, ist als die Gasdichtigkeit des Kunststoffmaterials im festen (d.h. im erstarrten) Zustand. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß einsetzbaren Folien näher erläutert, läßt sich gar problemlos eine um mehr als etwa tausendfach erhöhte Gasdichtigkeit des Verpackungsbehälters gegenüber einem nicht vollflächig mit einer solchen Folie beschichteten Verpackungsbehälter erzielen. Mit "hinterspritzt" im Sinne der Erfindung ist im übrigen lediglich gemeint, daß das plastifizierte Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters auf wenigstens eine Seite der Folie gemäß dem Verfahren des In-Mold-Labelings aufgespritzt wird. Dabei kann die Folie je nach Wunsch an der Innen- oder Außenseite des Verpackungsbehälters oder auch beidseitig mit dem plastifizierten Kunststoffmaterial hinterspritzt werden. Mit "Folie" im Sinne der Erfindung ist eine wenigstens einlagige ( "Monofolie") oder mehrlagige Folie angesprochen, welche den gewünschten Dichtigkeitswerten des Behälters Rechnung trägt.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von höchstens etwa 50 cm3/m2 ' d * bar, insbesondere von höchstens etwa 10 cm3/m2 ' d ' bar, vorzugsweise von höchstens etwa 5 cm3/m2 " d " bar und höchst vorzugsweise von höchstens etwa 1 cm3/m2 * d * bar, aufweist. Wie ebenfalls weiter unten näher erläutert, sind ferner auch Sauerstoff- durchlässigkeitsraten von etwa 0,1 cm3/m2 " d " bar oder weniger möglich, d.h. durch eine Fläche der für den erfindungsgemäßen Verpackungsbehälter eingesetzten Folie von 1 m2 diffundiert pro Tag bei 1 bar Druck ein Sauerstoffvo- lumen von 0,1 cm3 oder weniger. Zum Vergleich hierzu weist beispielsweise Polypropylen als gängiges Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von ca. 3.000 cm3/m2 * d " bar bis etwa 4.000 cm3/m2 * d ' bar auf.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von höchstens etwa 50 g/m2 * d, insbesondere von höchstens etwa 10 g/m2 " d, vorzugsweise von höchstens etwa 5 g/m2 " d und höchst vorzugsweise von höchstens etwa 1 g/m2 " d, aufweist. Wie gleichfalls weiter unten näher erläutert, sind ferner auch Wasserdampfdurchlässigkeitsraten von etwa 0,1 g/m2 • d oder weniger möglich, d.h. durch eine Fläche der für den erfindungsgemäßen Verpackungsbehälter eingesetzten Folie von 1 m2 diffundiert pro Tag eine Wasserdampfmenge von 0,1 g oder weniger.
In zweckmäßiger Ausgestaltung wird eine mehrlagige Folie eingesetzt, welche zumindest eine außenseitige Deckschicht, eine innenseitige Haftvermittlungsschicht und eine zwischen diesen angeordnete Barriereschicht aufweist. Dabei sorgt die Haftvermittlungsschicht für eine innige Schmelzverbindung mit dem Kunststoffmaterial des eigentlichen Verpak- kungsbehälters und kann aus demselben oder einem mit dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters verträglichen Kunststoffmaterial gebildet sein, beispielsweise aus Polypropylen (PP), z.B. aus orientiertem Polypropylen (oPP) , Polyethylen (PE) , Polyethylenterephthalat (PET) , thermopla- stischen Lacken (TP-Lacken) oder dergleichen. Der Schmelzbereich dieser Haftvermittlungsschicht kann vorzugsweise höher sein als der des Kunststoffmaterials des Behälters, mit welchem die Folie hinterspritzt wird, so daß diese nicht gänzlich plastifiziert wird. Dies ist auch im Falle einer HaftvermittlungsSchicht aus demselben Material wie das des Behälters z.B. dadurch möglich, indem die Haftvermittlungsschicht mit geeigneten Additiven versetzt wird und/oder das jeweilige Polymer der Haftvermittlungsschicht längere und/oder verzweigte Polymerketten aufweist. Die au- ßenseitige Deckschicht, welche z.B. ebenfalls aus einem Polymer, wie PP, PET, Polyamid (PA) etc., aus einem Lack oder dergleichen gebildet sein kann, dient zum Schutz der Barwlriereschicht. Sie kann ferner - sofern die durch In- Mold-Labeling aufgebrachte Folie mit Aufdrucken versehen ist - zum Erzielen optischer Effekte, wie Glanz, sorgen, wie es bei herkömmlichen IML-Etiketten mit geeigneter Lackierung bekannt ist. Selbstverständlich kann die mehrlagige Folie des Verpackungsbehälters mit zumindest einer au- ßenseitigen Deckschicht, einer innenseitigen Haftvermittlungsschicht und einer zwischen diesen angeordneten Barriereschicht weitere Schichten, wie zusätzliche Barriereschichten, zwischen einzelnen Schichten aufgebrachte Kleber- bzw. Haftvermittlungsschichten, dekorative, z.B. be- druckte, Schichten etc. aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Barriereschicht wenigstens ein Metall oder Metalloxid, insbesondere aus der Gruppe Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Aluminium, aufweist. Eine solche Barriereschicht kann beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapour Deposition, PVD) , chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition, CVD) , Sputtering, Metallisieren etc. unmittel- bar auf die außenseitige Deckschicht, die innenseitige
Haftvermittlungsschicht und/oder auf weitere Kleber- bzw. Haftvermittlungsschichten aufgebracht werden. Insbesondere Siliciumdioxid (SiOx) weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß es nicht nur hoch gasdicht, sondern auch problemlos be- druckbar ist, um zugleich als Trägermatrix eines Aufdrucks dienen zu können. Grundsätzlich läßt sich mit solchen Barriereschichten aus Metall (oxid) en bereits bei einer Schichtdicke von nur wenigen Atomlagen, d.h. in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm. eine einwandfreie Gas- dichtigkeit erzielen. Ein weiterer Vorteil solcher metallischer Barriereschichten, wie aus SiOx, besteht darin, daß . sie einwandfrei sterilisierbar sind und keinen sogenannten Retort Shock besitzen, wie es z.B. - wie eingangs erwähnt - bei EVOH der Fall ist. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Barriereschicht wenigstens ein Polymer aus der Gruppe Ethylenvinylalkohol (EVOH) , Polyvinylalkohol (PVOH) , Polyvinylidenchlorid (PVDC) , Polyamid (PA) und Blends hiervon aufweist. Eine solche Barriereschicht läßt sich beispielsweise auf die außenseitige Deckschicht, die innenseitige Haftvermittlungsschicht und/oder auf weitere Kleber- bzw. Haftvermittlungsschichten auflaminieren oder in Form eines Lackes aufbringen.
Die Folie sollte vorzugsweise eine Gesamtdicke zwischen etwa 30 μm und etwa 150 μm, insbesondere zwischen etwa 50 μm und etwa 100 μm, aufweisen, um einerseits für eine hinreichende Steifigkeit beim Einlegen in das Formwerkzeug bzw. beim Hinterspritzen der Folie mit dem plastifizierten Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters zu sorgen, so daß die Folie nicht kollabiert oder im Formwerkzeug ver- rutscht. Andererseits sollte die Folie aus verarbeitungs- technischen Gründen nicht zu steif sein und auch aus optischen Gründen eine gewisse Dicke nicht überschreiten. Selbstverständlich kann die Folie auch demgegenüber deutlich dünner sein und z.B. eine Dicke von Standardfolien von etwa 10 μm bis 12 μm aufweisen, sofern sie die erforderlichen Barriereeigenschaften besitzt und für eine hinreichende Handhabbarkeit derselben beim In-HoId-Labeling gesorgt wird (z.B. durch Ansaugen der Folie an den Formraum des Formwerkzeugs o.a.)
In vielen Fällen kann es erwünscht sein, wenn eine im wesentlichen transparente Folie eingesetzt wird. Bei einem Verpackungsbehälter, welcher vollflächig mit einer im wesentlichen transparenten Folie beschichtet ist, ist die Farbe des Kunststoffmaterials wie auch ein in den meisten Fällen erwünschter Aufdruck durch die Folie bzw. durch zumindest eine (äußere) Schicht der Folie hindurch sichtbar.
Der erfindungsgemäße Verpackungsbehälter wird zweckmäßig an seiner dem Boden abgewandten, offenen Seite nach dem Befül- len, insbesondere durch Aufsiegeln einer Dichtmembran, verschlossen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Deckel, wie ein Schraub- oder Stülpdeckel oder auch ein solcher in Form eines Originalitätsverschlusses vorgesehen sein, um eine solche Membran vor mechanischer Beeinträchtigung von außen zu schützen bzw. selbst für die erforderliche Dichtigkeit zu sorgen. In letztgenanntem Fall kann der Deckel z.B. seinerseits mit einer Barriereschicht versehen sein.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ausführungsbeispiel
Ein Verpackungsbehälter in Form eines Bechers aus Polypro- pylen mit einer Wandstärke von 450 μm wird durch Spritzgießen hergestellt, indem das Polypropylen plastifiziert und mittels eines Spritzgießmaschine in ein geeignetes Formwerkzeug injiziert wird. Um für eine hohe Gasdichtigkeit des Verpackungsbehälters zu sorgen, werden in dem Formwerk- zeug sowohl den Boden als auch die Mantelfläche des Bechers gänzlich abdeckende Folien angeordnet und diese nach Art des In-Mold-Labelings (IML) mit dem plastifizierten Polypropylen hinterspritzt. Es werden IML-Folien gemäß dem folgenden Aufbau (jeweils von außen nach innen betrachtet) verwendet : a) Folie 1:
- Deckschicht (PET), ca. 5 bis 20 μm;
- Barriereschicht (SiOx, bedruckt), ca. 10 bis 1000 nm;
- Kleberschicht, ca. 1 bis 5 μm;
- Haftvermittlungsschicht (PP) , ca. 50 μm.
b) Folie 2:
- Deckschicht (PET) , ca. 30 bis 70 μm; - Barriereschicht (SiOx, bedruckt), ca. 10 bis 1000 nm;
- Haftvermittlungsschicht in Form von TP-Lack (PP) , ca. 15 bis 20 μm.
c) Folie 3: - Deckschicht (Lack), ca. 1 bis 5 μm;
- Zwischenschicht (PP) , ca. 5 bis 20 μm;
- Kleberschicht, ca. 1 bis 5 μm;
- Barriereschicht (SiOx) , ca. 10 bis 1000 nm;
- Haftvermittlungsschicht (PP), ca. 20 bis 50 μm.
d) Folie 4:
- Deckschicht (PET) , ca. 5 bis 20 μm;
- Barriereschicht (Al, metallisiert), ca. 10 bis 1000 nm;
- Kleberschicht, ca. 1 bis 5 μm; - Haftvermittlungsschicht (PP) , ca. 50 μm.
e) Folie 5:
- Deckschicht (PP) , ca. 5 bis 50 μm;
- Barriereschicht (EVOH) , ca. 5 bis 20 μm; - Haftvermittlungsschicht (PP) , ca. 5 bis 50 μm.
Die mit den vorgenannten Folien vollflächig beschichteten Verpackungsbehälter weisen Sauerstoffdurchlässigkeitsraten bzw. Wasserdampfdurchlässigkeitsraten auf, welche in allen Fällen kleiner sind als 10 cmVm2 ' d ' bar bzw. 10 g/m2 * d. Ein unbeschichteter, ansonsten identischer Becher aus demselben Polypropylen mit einer Wandstärke von 450 μm weist demgegenüber eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von etwa 3.200 cm3/m2 ' d ' bar auf. Das Beispiel zeigt folglich, daß die Erfindung auf einfache und kostengünstige Weise eine äußerst wirksame Erhöhung der Gasdichtigkeit eines gattungsgemäßen Verpackungsbehälters um einen Faktor von mehreren Zehnerpotenzen ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters, wie eines Bechers, insbesondere zur Aufnahme von Lebensmitteln, mit einem Boden und einem Mantel aus einem plastifizierbaren Kunststoffmaterial, indem das Kunststoffmaterial plastifiziert und durch Spritzgießen zu dem Verpackungsbehälter geformt wird, wobei vor Injizieren des plastifzierten Kunststoffmaterials in ein geeignetes Formwerkzeug wenigstens eine Folie in dem Formwerkzeug angeordnet und die Folie nach Art des In- MoId-Labelings mit dem plastifzierten Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Folie derart in dem Formwerkzeug angeordnet wird, daß sie im wesentlichen auf der gesamten Boden- und Mantelseite mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, und daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters im festen Zustand höhere Gasdichtigkeit aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Gasdichtigkeit wenigstens 10 mal höher, insbesondere wenigstens 20 mal höher, ist als die Gasdichtigkeit des Kunststoffmaterials im festen Zustand.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Gasdichtig- keit wenigstens 50 mal höher, insbesondere wenigstens 100 mal höher, ist als die Gasdichtigkeit des Kunststoffmaterials im festen Zustand.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch ge- kennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von höchstens 50 crnVrn2 * d ' bar, insbesondere von höchstens 10 cm3/m2 • d * bar, aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Sauerstoffdurchlässigkeitsrate von höchstens 5 cm3/m2 ' d " bar, insbesondere von höchstens 1 cm3/m2 * d " bar, aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von höchstens
50 g/m2 ' d, insbesondere von höchstens 10 g/m2 ' d, auf- weist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, welche eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von höchstens 5 g/m2 " d, insbesondere von höchstens 1 g/m2 * d, aufweist .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrlagige Folie eingesetzt wird, welche zumindest eine außenseitige Deckschicht, eine innenseitige Haftvermittlungsschicht und eine zwischen diesen angeordnete Barriereschicht aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Barriereschicht wenigstens ein Metall oder Metalloxid, insbesondere aus der Gruppe Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Aluminium, aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie eingesetzt wird, deren Barriereschicht wenigstens ein Polymer aus der Gruppe Ethylenvinylalkohol (EVOH) , Polyvinylalkohol (PVOH) , Polyvinylidenchlorid (PVDC) , Polyamid (PA) und Blends hiervon aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie mit einer Gesamtdicke zwischen 30 μm und 150 μm, insbesondere zwischen 50 μm und 100 μm, eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen transparente Folie eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, daß der Verpackungsbehälter an seiner dem Boden abgewandten, offenen Seite nach dem Befüllen, insbesondere durch Aufsiegeln einer Dichtmembran, verschlossen wird.
14. Verpackungsbehälter, wie Becher, insbesondere zur Aufnahme von Lebensmitteln, mit einem Boden und einem Man- tel aus einem plastifizierbaren Kunststoffmaterial, wo- bei auf die Außenseite des Verpackungsbehälters wenigstens eine Folie derart aufgebracht ist, daß sie mit dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters zumindest teilweise verschmolzen ist, insbesondere herge- stellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Folie im wesentlichen auf die gesamte Boden- und Mantelseite des Verpackungsbehälters aufgebracht ist, und daß die Folie eine gegenüber dem Kunststoffmaterial des Verpackungsbehälters höhere Gasdichtigkeit aufweist.
15. Verpackungsbehälter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdichtigkeit der Folie wenigstens 10 mal höher, insbesondere wenigstens 20 mal höher, ist als die Gasdichtigkeit des Kunststoffmaterials im festen Zustand.
16. Verpackungsbehälter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdichtigkeit der Folie wenig- stens 50 mal höher, insbesondere wenigstens 100 mal höher, ist als die Gasdichtigkeit des Kunststoffmaterials im festen Zustand.
17. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffdurchlässig- keitsrate der Folie höchstens 50 cm3/m2 * d " bar, insbesondere höchstens 10 cm3/m2 ' d ' bar, beträgt.
18. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffdurchlässig- keitsrate der Folie höchstens 5 cm3/m2 ' d * bar, insbesondere höchstens 1 cm3/m2 * d * bar, beträgt.
19. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfdurchlässig- keitsrate der Folie höchstens 50 g/m2 * d, insbesondere höchstens 10 g/m2 * d, beträgt.
20. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfdurchlässig- keitsrate der Folie höchstens 5 g/m2 ' d, insbesondere höchstens 1 g/m2 • d, beträgt.
21. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mehrlagig ausgebildet ist und zumindest eine außenseitige Deckschicht, eine innenseitige Haftvermittlungsschicht und eine zwi- sehen diesen angeordnete Barriereschicht aufweist.
22. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Barriereschicht mit wenigstens einem Metall oder Metalloxid, insbesondere aus der Gruppe Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Aluminium, aufweist.
23. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Barriere- schicht mit wenigstens einem Polymer aus der Gruppe
Ethylenvinylalkohol (EVOH) , Polyvinylalkohol (PVOH) Po- lyvinylidenchlorid (PVDC) , Polyamid (PA) und Blends hiervon aufweist.
24. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Gesamtdicke zwischen 30 μm und 150 μm, insbesondere zwischen 50 μm und 100 μm, aufweist.
25. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie im wesentlichen transparent ist.
26. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß er an seiner dem Boden abgewandten, offenen Seite, insbesondere von einer Dichtmembran, verschlossen ist.
27. Verpackungsbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß er an einer dem Boden abgewandten Seite von einem Deckel verschlossen ist.
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