DE102009037862A1

DE102009037862A1 - Mehrschichtiges Verpackungsmaterial, Einheit eines derartigen Verpackungsmaterials, daraus hergestellte Verpackung und Rollenmateril

Info

Publication number: DE102009037862A1
Application number: DE102009037862A
Authority: DE
Inventors: Thomas Klaus; Ulf Dr. Wienböker
Original assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG DER HUHTAMAKI DEUTSCHLAND GMBH& CO KG; ZWEIGNIEDERLASSUNG DER HUHTAMAKI DEUTSCHLAND GmbH and CO KG; Huhtamaki Ronsberg Zweigniederlassung der Huhtamaki Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2011-05-19
Also published as: GB2472910A; US20110048996A1; GB201013729D0; DE102009037862A8

Abstract

Mehrschichtiges Verpackungsmaterial, insbesondere Laminat, vorzugsweise für Lebensmittel, Hygieneprodukte und Elektronikprodukte, mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht (10) und wenigstens einer Papierschicht (11, 12), sowie Rollenmaterial. Die Papierschicht (11, 12) ist zumindest abschnittsweise über ihren gesamegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verpackungsmaterial für Lebensmittel mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht und einer Papierschicht, eine Einheit aus einem derartigen Verpackungsmaterial, eine daraus hergestellte Verpackung sowie ein Rollenmaterial gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 6, 7 und 8.
Derartiges Verpackungsmaterial wird in der Regel bedruckt, wobei die Bedruckung auf der Aluminiumschicht oder vorzugsweise auf der Papierschicht erfolgt. Bei etwas aufwendigeren Verpackungen wird die bedruckte Papierschicht zusätzlich lackiert, kaschiert und/oder versiegelt, um sie weitgehend wisch- und kratzfest zu gestalten.
Wenn aus bekannten Verpackungsmaterialien hergestellte Verpackungen zum Zwecke des Transports aufeinander oder ineinander gestapelt werden, besteht die Gefahr, dass die Bedruckung von der in der Regel Außenseite der Verpackung auf die mit eifern Lebensmittel in Berührung kommende Innenseite der Verpackung abfärbt. Eine solche Abfärbung kann lebensmittelhygienisch problematisch sein und sollte möglichst verhindert werden. Dementsprechend gilt es, eine solche Abfärbung zu verhindern. Dies kann – wie bereits erwähnt – mit einer aufwendigen Versiegelung der bedruckten Fläche erfolgen, oder dadurch, dass die Verwendung von Druckfarbe möglichst vermieden wird, was jedoch den Nachteil mit sich bringt, dass solche druckfarbfreien Verpackungen nur äußerst aufwendig, beispielsweise mithilfe von Aufklebern, gekennzeichnet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verpackungsmaterial der eingangs genannten Art, insbesondere auch als Rollen- und Zuschnittmaterial, zur Verfügung zu stellen, welches ohne den Einsatz von Druckfarbe kostengünstig hergestellt und gekennzeichnet, d. h. beliebig bedruckt ist. Es ist weiterhin Aufgabe, aus einem solchen Verpackungsmaterial hergestellte Einheiten zur Herstellung von gebrauchsfertigen Verpackungen zur Verfügung zu stellen sowie entsprechende Verpackungen selbst.
Hinsichtlich des Verpackungsmaterials wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Insbesondere wird die die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein mehrschichtiges Verpackungsmaterial, insbesondere Laminat, für Lebensmittel mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht, und wenigstens einer Papierschicht gelöst, wobei die Papierschicht zumindest abschnittweise über ihren gesamten Querschnitt, und die Aluminiumschicht gegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert sind.
Ein wesentlicher Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass die Bedruckung mittels eines Laser, respektive Laserstrahls, erfolgt, wobei die Papierschicht, die bei der fertigen Verpackung die Außenschicht und/oder Innenschicht definiert, erfindungsgemäß durchgehend, d. h. zumindest abschnittweise über ihren gesamten Querschnitt, und die darunter liegende Aluminiumschicht gegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert sind.
Das Verpackungsmaterial, nämlich insbesondere primär die Papierschicht, wird hierbei mit zumindest einem, vorzugsweise fokussierten Laserstrahl mit vorbestimmter Intensität bestrahlt, so dass die Papierschicht oxidativ perforiert, insbesondere ”durchgebrannt” wird, während die darunter liegende Aluminiumschicht durch die Laserbestrahlung gegebenenfalls nach Wunsch entsprechend der Intensität des Lasers mehr oder weniger stark markiert, beispielsweise verfärbt, wird.
Je nach Fokussierung des oder der Laserstrahl/s/en ist es erfindungsgemäß möglich in der Papierschicht eine kanalartige Perforation mit im Wesentlichen parallelen, konischen oder gekrümmten Seitenwänden zu erzeugen, wobei die Faserstoffe der Papier Schicht vorteilhafterweise zu 100% Zellstoff mit einem Mahlgrad von 30° SR bestehen.
Vorzugsweise wird darüber hinaus Papier mit einer Flächenmasse von etwa 50 bis 140 g/m² verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Papierschicht Anteile von mikrovermahlenen und/oder faserigen Kunststoff(en), insbesondere linearen aromatischen Polyestern und/oder linearen Polyarylenen, sowie ggf. Farbpigmenten, vorzugsweise lichtsensitiven Pigmenten enthält, wobei der(en) Anteil jeweils im Bereich zwischen etwa 0,001 und 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,008 und 5,3 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich zwischen etwa 0,05 und 0,09 Gew.-% bezogen auf die Papiermasse liegt.
Sofern dem Papier der Papierschicht derartige Laserstrahlung absorbierende Kunststoffe und/oder Kohlenstoffbildner sowie gegebenenfalls Farbpigmente sowie lichtsensitive Pigmente beigemengt werden, läßt sich ein mittels Lasermarkierung erzeugtes Druckbild mit dem im Wesentlichen vollen Farbspektrum erzielen, wenn die Teilchengröße der Absorptionsmittel und Kohlenstoffbildner sowie Pigmente, wie erfindungsgemäß vorgesehen, etwa 0,005 bis 150 μ, bevorzugt etwa 0,05 bis 150 μ beträgt.
Als Kunststoffe dienen vorzugsweise Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylsulfid und/oder ein Polyarylenether.
Durch die Verwendung von Kunststoffen als Papierschichtbestandteil ist es in vorteilhafter Weise möglich abgerundete sowie, je nach Kunststoffanteil, auch verschmolzene Perforationsränder und -kanten zu erzeugen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit Normalpapier für die Papierschicht mit einem Flächengewicht von 80 g/m² sind die Papier- und Aluminiumschicht durch einen CO₂-, Festkörper- oder insbesondere YAG-Laser mit einer Energiedichte im Bereich von 0,3 mJ/cm² bis 50 J/cm², insbesondere etwa 0,05 mJ/cm² bis 15 J/cm², oder durch einen gepulsten Laser mit einer Pulsfrequenz im Bereich von 0,1 bis 10000 Hz, insbesondere von 1 bis 1000 Hz, und einer Pulslänge im Bereich von 0,1 bis 1000 ns, insbesondere 1 bis 100 ns, jeweils in atmosphärischer Umgebung lasermarkiert. Letztlich hängt die Intensität des Lasers, der in der Regel eine Leistung von etwa 0,1 W bis 100 W, vorzugsweise 1 W bis 55 W und besonders bevorzugt 5 W bis 30 W besitzt, von der gewählten Papierqualität und auch von der Qualität der Aluminiumschicht ab.
Diese Art der Bedruckung ist äußerst einfach. Sie kann in atmosphärischer Umgebung durchgeführt werden, wobei der Einsatz herkömmlicher Laser zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials ausreichend ist. Für eine Erzielung monochromer Farbeffekte sowie einer Farbpalette im Bereich von hellgelb über bräunliche Farbtöne bis hin zu annähernd schwarz kann die Papierschicht aus Normalpapier hergestellt sein.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Einheit von Verpackungsmaterial der vorgenannten Art zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere sogenannten Spitztüten zur Aufnahme von Lebensmitteln, insbesondere zur Aufnahme komplementär geformter und in einem späteren Stadium mit Speiseeis zu füllender Waffeln. Wenn die Lasermarkierung an der Außenseite der Spitztüte erfolgt, kann beim Ineinanderstapeln von Spitztüten keine Farbe von dieser lasermarkierten Außenseite auf die mit dem Lebensmittel in Berührung kommende Innenseite einer Spitztüte gelangen, da die Lasermarkierung nicht abfärbt. Selbiges gilt für den Fall einer Rückstapelung von Spitztüten in welche bereits leere, d. h. noch nicht mit Speiseeis gefüllte Waffeln eingebracht sind. Im Übrigen kann erfindungsgemäß auch eine Bedruckung an der Innenseite der Spitztüte vorgesehen sein.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf fertige Verpackungen aus einem Verpackungsmaterial der vorgenannten Art, insbesondere auf Spitztüten, sowie auf Rollenmaterial, insbesondere zur Herstellung einer Spitztüte zur Aufnahme von Lebensmitteln, vorzugsweise zur Aufnahme von mit Speiseeis zu füllenden Waffeln, sowie insbesondere ferner zur Herstellung einer Verpackung für Hygieneprodukte, Elektronikprodukte und Tierfutter, mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht, und wenigstens einer Papierschicht, wobei die Papierschicht zumindest abschnittweise über ihren gesamten Querschnitt, und die metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht gegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert sind..
Es sei noch erwähnt, dass das Verpackungsmaterial folgende Schichten umfassen kann:

– orientiertes Polypropylen (OPP)/Farbe/Aluminium/Papier; oder
– Polyethylenterephthalat (PET)/Farbe/Aluminium/Papier; oder
– orientiertes Polypropylen (OPP)/Papier/Aluminium/Papier; oder
– Lack/Farbe/Aluminium/Papier; oder
– Papier/Aluminium/Papier; oder
– Papier/Aluminium (einfachste Ausführungsform).

Vorstehend wurde darauf hingewiesen, dass die Papierschicht Absorptionsmittel und Kohlestoffbildner aufweisen kann. Als solche dienen vorzugsweise mikrovermahlene Kunststoffe bestehend aus linearen aromatischen Polyestern und/oder linearen Polyarylenen mit einer Teilchengröße wie vorstehend angegeben.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials und einer daraus hergestellten Verpackung (Spitztüte) anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 einen Schnitt durch ein lasermarkiertes Verpackungsmaterial bestehend aus Papier/Aluminium/Papier in vergrößertem Maßstab
2 einen Schnitt durch ein lasermarkiertes Verpackungsmaterial bestehend aus Papier/Aluminium in vergrößertem Maßstab; und
3 eine aus einem Verpackungsmaterial gemäß 1 hergestellte Spitztüte in perspektivischer Ansicht.
In 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verpackungsmaterials im vergrößerten Querschnitt dargestellt. Dieses Verpackungsmaterial besteht aus drei Schichten, und zwar einer äußeren und inneren Papierschicht 11, 12 sowie einer mittleren Aluminiumschicht 10. Die äußere Papierschicht 11 ist lasermarkiert, wobei diese Markierungen mit der Bezugsziffer 14 gekennzeichnet ist. Es ist erkennbar, dass durch die Lasermarkierung die äußere Papierschicht 11 ”durchgebrannt” und die mittlere Aluminiumschicht 10 nur oberflächenseitig lasermarkiert, d. h. freigelegt, ist. Abhängig von der Intensität des Lasers verfärbt sich insbesondere der Perforationsrand der Papierschicht mehr oder weniger stark von Hell-Gelb über Gold bis Dunkel-Braun und ist bei höherer Laserstrahlintensität und Fokussierungsdichte mehr, respektive bei geringerer Laserstrahlinstensität und Fokussierungsdichte weniger glatt ausgebildet. Die erscheinende Farbe der durch die Lasermarkierung erzielten ”Bedruckung” ergibt sich für den Betrachter aus einer Lichtreflektion und Lichtbrechung an den Rändern der Perforation einerseits sowie der Aluminiumfolie, bzw. -schicht andererseits und einer Überlagerung dieser Effekte.
Bei Bedarf kann, wie vorerwähnt, auch die gegenüberliegende Seite des Verpackungsmaterials lasermarkiert sein. Dann erhält man eine Lasermarkierung auf beiden Seiten des mehrschichtigen Verpackungsmaterials.
2 zeigt einen Schnitt durch ein lasermarkiertes Verpackungsmaterial entsprechend 1 mit dem Unterschied, dass gemäß 2 nur eine Papierschicht 11 an der Aluminiumschicht 10 vorgesehen ist, in welcher Lasermarkierungen 14 in Form von durchgehenden oder unterbrochenen Perforationen eingebracht sind. Das Verpackungsmaterial gemäß 2 ist somit im Gegensatz zu dem Verpackungsmaterial gemäß 1 nicht für eine zweiseitige, sondern für eine einseitige Kennzeichnung, d. h. ”Bedruckung” geeignet.
Aus einem erfindungsgemäßen Verpackungsmaterial gemäß 1 ist in 3 eine sogenannte Spitztüte 13 hergestellt. Diese ist sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite lasermarkiert (siehe Bezugsziffer 14). Das Verpackungsmaterial besteht aus drei Schichten, mit der Schichtenfolge Papier/Aluminium/Papier, wie dem Abschnitt 15 des Spitztüten-Materials in 3 entnommen werden kann. Bezüglich der Dicke des Verpackungsmaterials sei vermerkt, dass die einzelnen Schichten in 3 überhöht dargestellt ist. Die Gesamtdicke des Drei-Schichten-Materials für die Spitztüte 13 beträgt maximal etwa 0,08 bis 0,5 mm. Die Dicke jeder Einzelschicht 10, 11, 12 beträgt zwischen 0,005 bis maximal 0,3 mm.
Im Bereich von sich überlappenden Längsrändern 16 der Verpackungsmaterial-Einheit, aus der die Spitztüte gemäß 2 geformt ist, ist außenseitig eine Grifflasche 17 vorgesehen, mit der die Spitztüte auftrenn- und vom Verpackungsinhalt entfernbar ist.
Wenn Spitztüten 13 der in 3 dargestellten Art ineinander gestapelt werden, insbesondere zum Zwecke des Transports oder auch zum Zwecke der Bereitstellung für die Befüllung, besteht nicht mehr die Gefahr, dass Druckfarbe von der Außenseite der Spitztüte auf die Innenseite der nächsten darübergestülpten oder eingesetzten Spitztüte abfärbt.
Zur Herstellung einer Spitztüte entsprechend 3 ist die Einheit von Verpackungsmaterial etwa dreieckförmig, wobei die den Umfangsrand der Spitztüte definierende Seite einen sich nach außen erstreckenden Kreisbogen definiert.
Am unteren Ende der Grifflasche 17 ist noch eine Kerbe 18 ausgebildet, die den Anfang einer sich über den Umfang erstreckenden Sollreißlinie definiert. Beim Greifen der Grifflasche 17 und Ziehen derselben über den Umfang der Spitztüte hinweg, läßt sich der obere Teil der Spitztüte, d. h. der sich oberhalb der Kerbe 18 erstreckende Teil vom unteren Teil abtrennen.
Grundsätzlich sei noch erwähnt, dass bei einem Verpackungsmaterial aus (Überdruck)-Lack/Farbe/Aluminium/Papier die Lasermarkierung auch an der Farbseite erfolgen kann, um auf diese Art und Weise die Farbe zu verändern oder eine zusätzliche durch Lasermarkierung erzeugte ”Bedruckung” zu ergänzen. Vorzugsweise wird jedoch die Papierseite lasermarkiert, die in der Regel frei ist von herkömmlichen Druckfarben.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

10: Aluminiumschicht
11: Papierschicht
12: Papierschicht
13: Spitztüte
14: Verpackungsmaterialabschnitt der Spitztüte 13
16: Längskanten
17: Grifflasche
18: Kerbe

Claims

Mehrschichtiges Verpackungsmaterial, insbesondere Laminat, vorzugsweise für Lebensmittel, Hygieneprodukte und Elektronikprodukte, mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht (10), und wenigstens einer Papierschicht (11, 12), dadurch gekennzeichnet, daß die Papierschicht (11, 12) zumindest abschnittweise über ihren gesamten Querschnitt, und die metallische Schicht (10) gegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert sind.
Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier der Papierschicht (11, 12) eine Flächenmasse von ca. 50 bis 140 g/m² aufweist.
Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier (11, 12)- und metallische Schicht (10) durch einen CO₂- oder Festkörper-, insbesondere YAG-Laser mit einer Energiedichte im Bereich von 0,3 mJ/cm² bis 50 J/cm², insbesondere etwa 0,5 mJ/cm² bis 15 J/cm², oder durch einen gepulsten Laser mit einer Pulsfrequenz im Bereich von 0,1 bis 10000 Hz, insbesondere von 1 bis 1000 Hz, und einer Pulslänge im Bereich von 0,1 bis 1000 ns, insbesondere 1 bis 100 ns, jeweils in atmosphärischer Umgebung lasermarkiert ist bzw. sind.
Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine der nachfolgenden Schichtfolgen umfaßt: a) orientiertes Polypropylen (OPP)/Farbe/Aluminium/Papier; b) Polyethylenterephthalat (PET)/Farbe/Aluminium/Papier; c) orientiertes Polypropylen (OPP)/Papier/Aluminium/Papier; d) Lack/Farbe/Aluminium/Papier; e) Papier/Aluminium/Papier; f) Papier/Aluminium.
Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierschicht (11, 12) Anteile von mikrovermahlenen und/oder faserigen Kunststoff(en), insbesondere linearen aromatischen Polyestern und/oder linearen Polyarylenen, sowie ggf. Farbpigmenten, vorzugsweise lichtsensitiven Pigmenten enthält, wobei der(en) Anteil jeweils im Bereich zwischen etwa 0,001 und 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,008 und 5,3 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich zwischen etwa 0,05 und 0,09 Gew.-% bezogen auf die Papiermasse liegt.
Einheit (Nutzen) von Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere Spitztüten (13) zur Aufnahme von Lebensmitteln, insbesondere zur Aufnahme von mit Speiseeis zu füllenden Waffeln, wobei die Innen- und/oder Außenseite der Spitztüte lasermarkiert ist.
Verpackung, insbesondere Spitztüte, aus einem Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, bzw. hergestellt aus einer Einheit von Verpackungsmaterial nach Anspruch 6.
Rollenmaterial, insbesondere zur Herstellung einer Spitztüte (13) zur Aufnahme von Lebensmitteln, vorzugsweise zur Aufnahme von mit Speiseeis zu füllenden Waffeln, mit wenigstens einer metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht (10), und wenigstens einer Papierschicht (11, 12), dadurch gekennzeichnet, daß die Papierschicht (11, 12) zumindest abschnittweise über ihren gesamten Querschnitt, und die metallischen Barriere-, insbesondere Aluminiumschicht (10) gegebenenfalls oberflächenseitig mit vorbestimmter Intensität lasermarkiert sind.