DE102021114949A1

DE102021114949A1 - Digitaldruckfolie

Info

Publication number: DE102021114949A1
Application number: DE102021114949.5A
Authority: DE
Inventors: Michael SCHUHMANN; Robert Koplin; Christoph Meier
Original assignee: RKW SE
Current assignee: RKW SE
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gestreckte polyolefinische Folie mit mindestens einer gefüllten Schicht und mindestens einer weiteren nicht atmungsaktiven Schicht. Die Folie weist eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger 500 g/m2in 24 h nach ASTM D6701-01 auf und umfasst einen Aufdruck, der über ein Haftmittel mit der Folie verbunden ist. Das Haftmittel ist dabei in die gefüllte Schicht integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine gestreckte, polyolefinische Folie mit mindestens einer gefüllten Schicht und mindestens einer weiteren Schicht, die nicht atmungsaktiv ist, wobei die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger 500 g/m² in 24 h nach ASTM D6701-01 aufweist und die Folie einen Aufdruck umfasst, der über ein Haftmittel mit der Folie verbunden ist.
Beispielsweise werden solche Folien für Etiketten eingesetzt. Diese werden auf zahlreichen Handelsartikeln angebracht, um Informationen über einen Hersteller und ein Produkt zu vermitteln. Zu den Handelsartikeln gehören Kunststoff-, Papier-, Metall- und Glasbehälter für eine Vielzahl von Konsum- und Industrieprodukten. Die Etikettieranforderungen im Allgemeinen umfassen eine hohe visuelle Ästhetik, Abriebfestigkeit bei der Verarbeitung und Handhabung sowie Beständigkeit gegen schädliche Auswirkungen aufgrund von Feuchtigkeit und beim Entfernen des Etiketts.
Etiketten, die derzeit für wiederverwendbare und recycelbare Behältnisse verwendet werden, umfassen Papieretiketten und gestreckte, thermisch schrumpfbare Polymeretiketten. Papieretiketten haben keine klare visuelle Ästhetik. Wünschenswert sind Etiketten, die die Anforderungen beim Aufbringen oder Entfernen der Etiketten erfüllen. Damit sich ein Etikett bei den hohen Geschwindigkeiten der Etikettiermaschine sauber vom Trennpapier löst und sauber appliziert werden kann, ist neben der Trennkraft auch eine hohe Steifigkeit der Etikettenfolie notwendig. Häufig spricht man von einer erhöhten Biegesteifigkeit, welche mit dem Elastizitätsmodul korreliert. Darüber hinaus ist auch eine hohe Zugfestigkeit bei geringen Dehnungen ein gutes Indiz für eine ausreichende Biegesteifigkeit.
Die WO 2016 178965 A1 beschreibt eine Etikettenfolie mit hoher Steifigkeit in MD, die eine gute Dosierbarkeit in der Applikation erreicht. Die Steifigkeit der coextrudierten Folie auf Basis von Polyolefinen wird mittels Verstrecken verbessert.
Weiterhin können solche Folien auch als Schrumpffolie Verwendung finden. Der Begriff Schrumpffolie bezeichnet eine Verpackung, die zwei oder mehr Objekte bündelt, indem sie mit Film umwickelt und dann den Film durch Wärme schrumpft, um einen festen Sitz um die Objekte bereitzustellen. Solche Folien müssen ausreichend schrumpfen können sowie reißfest sein, um eine haltbare Verpackung zu erhalten, die ohne Beschädigung gehandhabt werden kann.
Schrumpffolien und auch andere Verpackungsfolien müssen während des Verpackungsprozesses versiegelbar sein. Ferner wird die Folie typischerweise bedruckt. Bekannte Schrumpffolien, die mit Außenschichten aus Polyethylen hergestellt wurden, können mit Flexodruckverfahren unter Verwendung von Tinten auf Lösungsmittelbasis bedruckt werden. Die Flexodruckverfahren eignen sich jedoch nicht für kurzfristige Druckänderungen oder zum Drucken einer kleinen Anzahl von Drucken bis hin zu einzelnen Drucken.
Die Tintenhaftung auf Standard-Schrumpffolien mit einer Außenschicht auf Polyethylenbasis ist jedoch selbst bei üblichen Maßnahmen wie der Koronabehandlung unzureichend. Hierzu muss oft eine Haftvermittlerschicht auf die Folie aufgebracht werden.
Auch beim Verpacken von Hygieneprodukten können die erfindungsgemäßen Folien zum Einsatz kommen. Gerade beim Verpacken von Hygieneprodukten, die in besonders großer Stückzahl hergestellt werden, wie beispielsweise Papiertaschentücher, Slipeinlagen, Damenbinden, Tampons bevorzugt mit Applikator, oder dergleichen, ist eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und Durchsatzrate beim Verpacken der Produkte wünschenswert. Aus diesem Grund werden die Verpackungssysteme üblicherweise in der Art von Durchlaufsystemen ausgelegt, bei dem die Produkte mit einem Verpackungsbeutel mithilfe eines Folienschlauchsystems umgeben werden.
Solche Folienschlauchsysteme laufen bei hohen
Bearbeitungsgeschwindigkeiten und Durchsatzraten, was hohe Anforderungen an die Folie speziell im Bereich der Faltkante stellt. Eine solche Verpackungsfolie sollte eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitiger Elastizität aufweisen, um den Anforderungen der Folienschlauchsystemen gerecht zu werden.
Darüber hinaus können die Folien gemäß der vorliegenden Erfindung auch für Einweghygieneartikel, insbesondere als nicht atmungsaktive Backsheetfolie genutzt werden. Einweghygieneartikel für Erwachsene sind insbesondere als Inkontinenzhilfe üblich. Herkömmliche Einweghygieneartikel dieser Art besitzen einen flächigen, längserstreckten Saugkörper, der beim Anlegen des Einweghygieneartikels durch den Schritt des Trägers läuft. Der Saugkörper ist auf einem polyolefinischen und/oder textilen Backsheet angeordnet. Das Backsheet ist bei Erwachsenen-Inkontinenzprodukten oft nicht atmungsaktiv, aber bedruckt ausgebildet. Es sollte den mechanischen Anforderungen beim Anlegen und Tragen der Inkontinenzprodukte standhalten, wodurch eine hohe Zugfestigkeit des dünnen Backsheets erforderlich ist.
Die erwähnten Beispiele haben alle gemeinsam, dass eine polyolefinische Folie äußerst hohe mechanische und thermisch stabile Eigenschaften ausweisen sollte. Eine solche Folie wird oftmals für ihre Anwendungsbereiche zur Kennzeichnung der Hersteller sowie zur Angabe wichtiger Hinweise bedruckt.
Ein häufig eingesetztes Verfahren zum Bedrucken einer solchen mechanisch stabilen Folie ist der Flexodruck. Dabei handelt es sich um ein direktes Hochdruckverfahren, das auch als ein Rollenrotationsdruckverfahren bezeichnet wird. Die flexiblen Druckplatten, die aus Fotopolymer oder Gummi bestehen, werden in Kombination mit niedrigviskosen Druckfarben verwendet. Dabei sind die erhabenen Stellen der Druckform bildtragend. Die Vorteile liegen in der Wirtschaftlichkeit durch die Ausnutzung einer großen Druckbreite und einer hohen Druckgeschwindigkeit, sowie die Disponibilität kostengünstiger Druckfarben. Die Druckwerkzeuge, Photopolymer-Druckplatten und/oder lasergravierte Elastomerhüllen sind gut verfügbar. Großauflagen lassen sich mit dem Flexodruck wirtschaftlich gut darstellen. Die Nachteile sind die Kosten sowie der Zeitaufwand für die drucktechnische Ausarbeitung der Motive, die Herstellung und dem Versand der Motive sowie für die Einrichtung des Werkzeugs in der Flexodruck-Anlage. Dadurch ist dieses Verfahren erst bei einer großen Druckauflage wirtschaftlich. Somit ist die Variationsvielfalt eingeschränkt.
Der Einsatz von Etiketten, von Schrumpffolie, von Verpackungsbeuteln und Erwachsenen-Inkontinenzprodukten erfordert zunehmend eine größere Motivvielfalt bis hin zur Verwendung von personalisierten Motiven. Gerade die personalisierten Motive greifen den Wunsch nach stärkerer Individualisierung auf, der in den letzten Jahren sich als branchenübergreifender Trend etabliert hat.
Zur Steigerung der Variationsvielfalt, bei gleichzeitiger Wirtschaftlichkeit von kleinen Druckserien, eignet sich der Digitaldruck. Der Begriff umfasst eine Gruppe von Druckverfahren, bei denen das Druckbild als digitale Daten an eine Druckmaschine übermittelt wird. Am meisten verbreitet sind dabei der Laser- und der Tintenstrahldruck. Der große Vorteil des Digitaldrucks besteht darin, dass keine statische, unveränderliche Druckform erforderlich ist. Stattdessen wird dynamisch für jeden einzelnen Druckvorgang eine Bildpunktadressierung innerhalb des Druckformats generiert, so dass bei Bedarf jedes Druckexemplar ein anderes Druckbild aufweisen kann.
Die Bedruckbarkeit eines Mediums hängt beim Digitaldruck von seinen Oberflächeneigenschaften und den verwendeten Farbenart ab. Maßgeblich für ein gelungenes Druckbild ist, dass die Druckfarbe möglichst eine optimale Verbindung mit der Oberfläche des zu bedruckenden Materials bildet. Dabei erweist es sich häufig als vorteilhaft, wenn die Farbe an der Oberfläche so haftet, dass sie weder abgestoßen noch komplett aufgesogen wird.
Die meisten aktuell verfügbaren Tintenaufnahmefolien, die für Lösungsmittel-Tintenstrahldrucker entwickelt wurden, verwenden lösungsmittelquellbare Polymere und einen absorbierenden Füllstoff, um die Flüssigkeit während des Druckens an die Folienoberfläche zu binden. Die Auswahl der Polymere basiert auf Löslichkeitsparametern zwischen Polymer und Lösungsmittel. Typische Polymere, die in herkömmlichen Tintenaufnahmeschichten verwendet werden, umfassen Vinyl, Acryl, Polyacrylat, Polyurethan, amorphen Polyester, Polyether, Polyvinylalkohol.
Polyolefine sind deutlich günstiger als die zuvor genannten quellbaren Polymermaterialien und weisen meist bessere mechanische Eigenschaften auf. Die durchschnittlichen Kosten für Polyethylen und Polypropylen betragen ungefähr 25% der Kosten für Polymere wie Polyurethan, Polyvinylalkohol, amorphen Polyester.
Jedoch haften die marktüblichen, überwiegend polaren Druckfarben für den Digitaldruck schlecht auf polyolefinischen Folien. Polyolefinischen Folien weisen eine hydrophobe und unpolare Oberfläche auf. Üblicherweise muss zum Bedrucken von Polyolefinfolien ein Haftvermittler auf die Folie aufgetragen werden, beispielsweise mit einem Druckwerkzeug, auf der die Digitaldruckfarbe gut haftet. Dies stellt einen weiteren Bearbeitungsschritt dar, der mit entsprechenden zusätzlichen Kosten behaftet ist.
Die WO 2017 155676 A1 beschreibt eine coextrudierte Folie mit mindestens einer Außenschicht, welche CaCO₃ enthält und über Verstrecken eine mikroporöse Außenschicht bildet. Diese Außenschicht lässt sich gut mit einer wasserbasierten Druckfarbe bedrucken.
Die WO 2019/206769 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Vlies-Folien-Laminates, bei der die Druckfarbe einen Haftvermittler enthält oder ein Haftvermittler mit einem Druckwerk vollflächig vor dem Bedrucken aufgetragen wird. Bei dem Haftvermittler handelt es sich beispielsweise um ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA).
Die zuvor genannten Anwendungsgebiete Etiketten, Hygieneverpackungen und Schrumpffolien stellen gemeinsam hohe mechanische Anforderungen an die eingesetzten polyolefinischen Folien, die zukünftig auch als Trägerfolie für digitale Druckmotive dienen sollen, um der zunehmenden Individualisierung und Personalisierung von Druckmotiven gerecht werden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanisch und thermisch stabile Folie bereitzustellen, die flexibel bedruckbar ist, ohne dass ein Haftvermittler vollflächig aufgebracht werden muss. Weiterhin soll die Folie für das Aufbringen einer Vielzahl unterschiedlicher Druckdesigns geeignet sein. Die Folie soll auch im bedruckten Zustand besonders flüssigkeitsdicht sein und optimale mechanische Eigenschaften aufweisen. Weiterhin soll die Folie für ihre Anwendung haptisch ansprechend sein und ein möglichst geringes spezifisches Flächengewicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gestreckte, polyolefinische Folie, ein Verfahren sowie eine Verwendung gemäß den nebengeordneten Hauptansprüchen, gelöst. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Erfindungsgemäß weist die gestreckte, polyolefinische Folie eine gefüllte Schicht auf, in der das Haftmittel integriert ist. Dadurch kann ein Aufdruck, vorzugsweise eine digital erzeugte Druckschicht, unmittelbar auf der Schicht aufgebracht werden. Vorteilhafterweise kann dadurch auf das Auftragen einer Haftvermittlerschicht und somit auf diesen zusätzlichen Bearbeitungsschritt verzichtet werden.
Zur Herstellung der Folie werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen der gefüllten Schicht und mindestens einer weiteren nicht atmungsaktiven Schicht coextrudiert, vorzugsweise mittels Blasextrusion. Hier umfasst die Zusammensetzung der gefüllten Schicht bereits das Haftmittel. Anschließend wird in einem nachgeschalteten Reckprozess speziell in der gefüllten Schicht der Folie eine Mikroporosität erzeugt. Durch die Kombination der Coextrusion mit dem Reckprozess und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird eine bisher nicht bekannte Haftmittelstruktur in der gefüllten Schicht der Folie ausgebildet.
Die erfindungsmäße Einbettung eines Haftmittel als Struktur in die Polymermatrix der gefüllten Folienschicht erlaubt es, eine digitale Druckeinheit in den Folienproduktionsprozess zu integrieren. Dabei schließt sich nach dem Reckprozess vorzugsweise eine digitale Druckeinheit an, die das Druckbild unmittelbar auf die Schicht aufbringt.
Die in der Schicht integrierte Haftmittelstruktur sorgt dafür, dass das Druckbild fest mit der Folie verbunden ist und dabei zugleich kontrastreich zur Geltung kommt. Es treten keine Koaleszenzerscheinungen auf, wie dies sonst bei herkömmlichen Folien nach dem Stand der Technik bei polaren Druckfarben auf unpolaren Folienschichten der Fall ist.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Aufdruck als Druckmotiv ausgeführt. Der Begriff Druckmotiv bezeichnet in den Bereichen Etiketten, Hygieneverpackung, Erwachsenen-Inkontinenzhygieneartikel und Schrumpffolie den herstellerkennzeichnenden und thematischen Gestaltungsteil eines Aufdrucks.
Der Aufdruck kann prinzipiell auch als nicht vollflächige, farblose und/oder weiße Kontrastschicht bzw. Druckfarbe ausgeführt sein, auf der anschließend ein Druckbild bzw. Druckmotiv aufgebracht wird.
Die für den Aufdruck einzusetzenden Inkjet-Druckfarben sind vorzugsweise Druckfarben mit einer geringen Viskosität und somit nahezu wasserdünn. Prinzipiell eignen sich wässrige, UV-härtbare und lösemittelhaltige Farbsysteme. Diese Druckfarben sind speziell an die jeweiligen Druckköpfe angepasst und werden daher individuell an die jeweilige Druckmaschine angepasst.
Vorzugsweise wird der Aufdruck des Druckmotivs mit einer wasserbasierten und/oder glykolhaltigen Zusammensetzung ausgeführt, in der die geeigneten Pigmente dispergiert sind. Weiterhin kann die Druckfarbe auch lösemittelbasiert ausgestaltet sein, wofür ein langsam trocknendes Lösemittel am ehesten geeignet ist. Darüber hinaus kann die Farbe Bindemittel und Additive aufweisen.
Im Folgenden wird hinsichtlich des Druckens immer auf den Digitaldruck Bezug genommen, wobei die alternativen, bisher bekannten Druckverfahren mit eingeschlossen sind.
Die gefüllte Schicht der erfindungsgemäßen Folie weist eine besonders vorteilhafte Hygroskopizität auf, wodurch eine unmittelbare Bedruckbarkeit der Folie ermöglicht wird, ohne dass eine zusätzliche Haftvermittelschicht aufgebracht werden muss.
Durch den Reckprozess wird die Mikroporosität der gefüllten Schicht der Folie ausgebildet, wodurch spezielle hygroskopische Materialien, die in der zu bedruckenden Schicht integriert sind, über die Mikroporen zugänglich werden. Die Druckfarben des Digitaldrucks sind meist in polarem Lösemittel gelöste Pigmente. Nach dem Aufbringen der Druckfarbe haften die Pigmente an der gefüllten Schicht, während die hygroskopischen Füllstoffe zumindest einen Teil des polaren Lösemittels chemisch binden. Dadurch wird insbesondere für digitale Druckverfahren ein optimales Druckbild gewährleistet.
Erfindungsgemäß ermöglicht die in der gefüllten Schicht integrierte Haftmittelsstruktur einen unmittelbar anhaftenden Aufdruck auf der Folie, ohne ein Auftragen einer zusätzlichen Haftvermittlerschicht.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung weist das Haftmittel ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) auf. Dabei beträgt der Anteil an EVA in der Schicht mehr als 5 Gew.-%, vorzugweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% und/oder weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-%.
Vorteilhafterweise weist das EVA einen Anteil an Vinylacetat von mehr als 10 Gew.-%, vorzugweise mehr als 15 Gew.-%, insbesondere mehr als 20 Gew.-% und/oder weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 40 Gew.-% auf. Es hat sich herausgestellt, dass die gezielte Einbettung von EVA-Strukturen in einer gereckten Polymermatrix besonders gut geeignete Ankerpunkte für Farbpigmente digitaler Druckschichten bildet.
Die Erfindung betrifft eine gefüllte Schicht der gestreckten, polyolefinischen Folie. Vorzugsweise weist dabei die gefüllte Schicht einen hohen Füllstoffanteil auf, der zur Erzeugung von Vakuolen im Reckprozess dient, welche Voraussetzung für die Bedruckbarkeit ohne zusätzliche Haftvermittlerschicht ist.
Besonders eignen sich harte Füllstoffe, wobei vorzugsweise anorganische Füllstoffe bei der erfindungsmäßen Folie zum Einsatz kommen. Der Anteil der Füllstoffe wird so bemessen, dass durch ein Verstrecken nicht nur mikroporöse Poren entstehen, sondern zusätzlich zwischen den Poren Verbindungen vorhanden sind.
Die gefüllte Schicht weist vorzugsweise einen Anteil an Füllstoffen, insbesondere harten anorganische Füllstoffen, von mehr als 45 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, insbesondere mehr als 55 Gew.-% auf. Der Feststoffanteil beträgt vorzugsweise weniger als 75 Gew.-%, insbesondere weniger als 70 Gew.-%, bevorzugt weniger als 65 Gew.-%.
Der Füllstoffgehalt kann über bekannte Messverfahren wie Veraschung ermittelt werden. Eine Probe mit bekannter Einwaage wird bis zu einer Temperatur erhitzt, bei der sich das Polymer thermisch zersetzt, der Füllstoff aber nicht. Bewährt haben sich hierfür beispielsweise 560°C. Anschließend wird erneut das Probengewicht gemessen. Über die Differenz Aus- und Einwaage lässt sich der Polymergehalt pro Quadratmeter berechnen.
Als Alternative zur Veraschung ist eine TGA-Messung möglich, bei der das Gewicht einer Probe kontinuierlich bei der Erhitzung gemessen wird. Diese Prüfmethode kann ebenfalls klar zwischen Polymer und Füllstoff differenzieren und erlaubt den Polymeranteil der Folie zu ermitteln.
Bei einer Variante der Erfindung kommt als Füllstoff Calciumcarbonat (CaCO₃) zum Einsatz, vorzugsweise mit einer mittleren Partikelgröße von 0,8 bis 2 µm. Beim Reckprozess werden die elastischen polymeren Anteile der gefüllten Schicht gedehnt und es entstehen Poren am Rand der Kreidekörner hin zur Polymermatrix. Bei einer Variante der Erfindung beträgt der Anteil an Calciumcarbonat mehr als 45 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, insbesondere mehr als 55 Gew.-% und/oder weniger als 75 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 65 Gew.-%.
Ergänzend oder alternativ zu Calciumcarbonat (CaCO₃) kann als Füllstoff eine Metalloxid-Komponente eingesetzt werden.
Bei einer Variante der Erfindung werden Metalloxid-Komponenten derart in die Polymermatrix der gefüllten Schicht integriert, dass diese sowohl als Füllstoff zur Erzeugung der Mikroporosität als auch als Haftmittel für den Aufdruck wirken. Diese Doppelfunktion wird durch das erfindungsmäße Einbringen der Metalloxid-Komponente in die Zusammensetzung des Masterbatches, die speziell ausgeführte Blasextrusion und die exakt eingestellte Verstreckung erzielt. Auf diese Weise lässt sich gleichzeitig sowohl die hervorragende Mikroporosität als auch die Struktur des Haftmittels zum Anhaften des Druckmotivs in der gefüllten Schicht erzeugen.
Als Metalloxid-Komponenten zeichnen sich besonders die Erdalkalioxide als vorteilhaft aus, um sowohl als Füllstoff die Ausbildung der Poren in der Schicht als auch gleichzeitig als Haftmittel das Anhaften des Druckbildes zu gewährleisten. Besonders vorteilhaft hat sich Calciumoxid (CaO) erwiesen, wobei auch der Einsatz von Magnesiumoxid denkbar ist.
Somit gibt es Varianten der Erfindung die als Füllstoff fast ausschließlich Calciumcarbonat (CaCO₃) enthalten, andere Varianten die als Füllstoff fast ausschließlich Calciumoxid (CaO) aufweisen und Varianten bei denen beide Stoffe in unterschiedlichen Verhältnissen zum Einsatz kommen.
Bei einer Variante der Erfindung beträgt der Anteil an Calciumoxid (CaO) in der gefüllten Schicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere mehr als 40 Gew.-% und/oder weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-%.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung kommen CaO-Komponenten zum Einsatz, die sowohl als Füllstoff wirken als auch als Haftmittel, das als Struktur in der zu bedruckenden Schicht integriert ist, um ein optimales direktes Aufdrucken auf der Folie zu ermöglichen.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um stark hygroskopisch Komponenten, die geeignet sind, einen Teil des Lösemittels der Druckfarbe zu binden, das über die mikroporösen Poren an die CaO-Partikel gelangt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass diese Komponenten ein besonders gutes Abbinden des Lösemittels bewirken. Dadurch haftet die Druckfarbe gut auf der Schicht und unterstützt somit eine hohe Produktionsgeschwindigkeit. Anderseits bilden diese CaO-Komponenten eine in die Polymermatrix integrierte Haftmittelstruktur. Dadurch haften polare Druckfarben besser an der Folie und erweisen sich als besonders abriebbeständig.
Vorzugsweise werden CaO-Komponenten mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner als 8 µm, vorzugsweise kleiner als 5 µm, insbesondere kleiner als 3 µm eingesetzt.
Bei einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Folie kommen Mischungen zum Einsatz, die sowohl Calciumcarbonat-Komponenten als auch Calciumoxid-Komponenten enthalten.
Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Folie als Trägerschicht für Digitaldruckmotive ist ein abriebsbeständiges Anhaften der Druckfarbe essentiell. Abgeriebene Farbpartikel sind in jedem Anwendungsfall unerwünscht und würden das Image des Inverkehrbringers nachhaltig beschädigen. Die Abriebsbeständigkeit der Druckschicht auf der Folie kann über unterschiedliche Prüfverfahren bewertet werden.
Der Sutherland-Rub-Test ist eine Testmethode nach ASTM F 2497. Dabei wird ein Bondpapier als Abriebmittel mit der Masse von vier Pfund belastet und für zehn Zyklen über die bedruckte Folie gerieben. Die bedruckte Schicht wird nach den Kategorien gut, in Ordnung oder schlecht klassifiziert.
Die erfindungsgemäße, digital bedruckte Folie zeigt in den Untersuchungen eine gute Beständigkeit der Farbe und eine herausragende Abriebsbeständigkeit. Somit kann die erfindungsgemäße Folie als Trägerschicht für Digitaldruckmotive eingesetzt werden, ohne dass ein Farbabtrag bei der angedachten Verwendung bei Kunden auftreten wird.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße, polyolefinische, gestreckte Folie eine hohe mechanische sowie thermische Stabilität auf, die bisher von digital bedruckbaren, polyolefinischen Folien nicht bekannt ist.
Gemäß der Erfindung weist die Folie eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung von wenigstens 3 N bei 5 %-Dehnung und/oder quer zur Maschinenrichtung von wenigstens 3 N bei 5 %-Dehnung nach DIN EN ISO 527-3 auf.
Vorteilhafterweise weist die Folie einen Elastizitätsmodul nach DIN EN ISO 527-3 in Maschinenrichtung und/oder quer zur Maschinenrichtung von mindestens 1000 MPa auf.
Durch diese erfindungsgemäße Kombination an Merkmalen wird eine polyolefinische, gestreckte Folie bereitgestellt, die ohne das Auftragen eines Haftvermittler digital unmittelbar bedruckt werden kann und alle Anforderungen erfüllt, um zur Herstellung von Etiketten, Hygieneverpackungen, Erwachsenen-Inkontinenzhygieneartikel und Schrumpffolien eingesetzt werden zu können. Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Folie durch eine enorme Steifigkeit bei gleichzeitiger Elastizität aus.
Die erfindungsgemäße Folie ist eine coextrudierte Folie, bei der die gefüllte Schicht gemeinsam mit einer ungefüllten Schicht, die nicht atmungsaktiv ist, extrudiert wird. Die enorme Steifigkeit bei gleichzeitiger Elastizität wird maßgeblich durch die Eigenschaften der ungefüllten Schicht erzielt.
Gerade die Faltkante der Folien für Hygieneverpackungen, die in Folienschlauchsystemen eingesetzt werden, bedürfen einer besonders hohen Festigkeit in sowie quer zur Maschinenrichtung, um im Faltprozess unbeschadet zu bleiben. Idealerweise weist die Folie eine Zugfestigkeit in und/oder quer zur Maschinenrichtung nach DIN EN ISO 527-3 von mehr als 5 N/cm², vorzugsweise mehr als 10 N/cm² insbesondere mehr als 15 N/cm² bei 5 %-Dehnung auf.
Beispielsweise für Etiketten ist eine erhöhte Steifigkeit für die Applikation notwendig, damit sich das Etikett bei hohen Geschwindigkeiten sauber vom Trennpapier löst und sauber appliziert werden kann. Häufig spricht man von der Erhöhung der Biegesteifigkeit, die anhand des Elastizitätsmoduls bestimmt werden kann. Eine hohe Zugfestigkeit bei geringen Dehnungen erweist sich als ein gutes Indiz für eine hohe Biegesteifigkeit.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Folie einen Elastizitätsmodul nach DIN EN ISO 527-3 in Maschinenrichtung und/oder quer zur Maschinenrichtung von mehr als 1050 MPa, vorzugsweise mehr als 1100 MPA, insbesondere mehr als 1150 MPA auf.
Dabei zeigt die erfindungsgemäße Folie auch mit dem unmittelbaren, digitalen Aufdruck auf der mikroporösen Schicht eine Wasserdampfundurchlässigkeit.
Diese wird maßgeblich durch die ungefüllte, nicht atmungsaktive Schicht erzielt. Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird dabei definiert nach der ASTM D6701-01 und beträgt weniger als 500 g/m² in 24 Stunden.
Dies wird durch die weitere, nicht atmungsaktive Schicht der erfindungsgemäßen Folie erreicht, die nahezu flüssigkeitsdicht und wasserdampfundurchlässig ausgebildet ist. Dabei weist die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach ASTM D6701-01 von weniger als 50 g/m², vorzugsweise von weniger als 35 g/m², insbesondere von weniger als 20 g/m² in 24 Stunden auf.
Gleichzeitig verfügt die Folie über eine hohe Dichtheit, so dass ein Flüssigkeitsaustritt bzw. -eintritt zuverlässig verhindert wird. Dabei weist die erfindungsgemäße Folie eine Wassersäule von mehr als 300 mm, vorzugsweise mehr als 400 mm, insbesondere mehr als 500 mm auf. Die Methode der Messung der Wassersäule erfolgt gemäß EDANA WSP 80.6. Der Druckanstieg beträgt 10 mbar pro Minute. Als Prüfflüssigkeit kommt destilliertes Wasser zum Einsatz. Die Prüffläche beträgt 100 cm² ohne Stützsieb.
Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Folie für den Einsatz in Hygieneverpackungen und als Backsheetfolie für Erwachsenen-Inkontinenzprodukte auf ganz vorteilhafte Weise. Die eingepackten Hygieneartikel werden durch die Folie somit besonders vor dem Kontakt mit Flüssigkeiten geschützt. Ebenso verhindert die Folie im Einsatz als Backsheet den unerwünschten Flüssigkeitsaustritt von Inkontinenzprodukten besonders sicher.
Die erfindungsgemäße Folie weist die äußerst günstigen Eigenschaften bei einer sehr geringen Dicke auf. Die Dicke der gefüllten Schicht beträgt weniger als 20 µm, vorzugsweise weniger als 15 µm, insbesondere weniger als 10 µm und/oder mehr als 0,5 µm, vorzugsweise mehr als 1,5 µm, insbesondere mehr als 2,5 µm.
Vorteilhafterweise beträgt die Dicke der weiteren Schicht weniger als 200 µm, vorzugsweise weniger als 150 µm, insbesondere weniger als 100 µm und/oder mehr als 5 µm, insbesondere mehr als 8 µm, vorzugsweise mehr als 14 µm.
Gemäß der Erfindung wird die polyolefinische, gestreckte Folie in einem Verfahren hergestellt, in dem zunächst die Zusammensetzungen der gefüllten Schicht mit einer nicht atmungsaktiven Schicht in sogenannten Masterbatchs eingestellt werden. Diese Zusammensetzungen werden anschließend mittels Blasextrusion zu einer Folie coextrudiert. Dafür ist prinzipiell auch eine Castextrusion denkbar. Die Folie wird dann vorzugsweise in Maschinenrichtung und/oder quer zur Maschinenrichtung gereckt. Innerhalb dieses komplexen und erfindungsgemäßen Inline-Verfahrens schließt sich das Aufbringen des Aufdrucks mittels Digitaldruck-Verfahren oder Inkjet-Verfahren an.
Bei einer Variante der Erfindung werden die Eigenschaften der Folie durch den gezielten Einsatz einer Blasextrusion verwirklicht. Gleichzeitig ist auch eine Cast-Extrusion vorstellbar. Die vor der Verstreckung vorgeschaltete Blasextrusion ermöglicht es auf Basis der spezifischen Zusammensetzung die erfindungsgemäßen Folieneigenschaften zu schaffen.
Zur Erzeugung der Mikroporosität in der gefüllten Schicht wird die Folienbahn einem Reckprozess unterzogen. Dabei erfolgt vorzugsweise zumindest ein Recken in Maschinenrichtung (MD). Ergänzend kann auch ein Recken in Querrichtung (CD) erfolgen. Prinzipiell wäre auch ein Ringrolling möglich.
Erfindungsgemäß wird die Folie vorzugsweise um mehr als 200 %, vorzugsweise insbesondere mehr als 280 %, bevorzugt mehr als 300 %, insbesondere mehr als 320 %, verstreckt. Die Verstreckung der Folie nach der Blasextrusion in Maschinenrichtung beträgt beispielsweise weniger als 500 %, vorzugsweise weniger als 465 % und insbesondere weniger als 450 %. Bei der Verstreckung kommt vorzugsweise eine Temperatur von mehr als 70 °C, bevorzugt mehr als 80 °C, insbesondere mehr als 90 °C zum Einsatz. Die Temperatur bei der Verstreckung in Maschinenrichtung beträgt vorzugsweise weniger als 120 °C, bevorzugt weniger als 110 °C, insbesondere weniger als 100 °C.
Bei vorteilhaften Varianten der Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Folien deutlich bessere mechanischen Eigenschaften auf, als herkömmliche direkt bedruckbare Folien. Vorzugsweise werden diese Eigenschaften trotz eines geringen Polymergehalts gewährleistet.
Mit der erfindungsgemäßen Folie ist zum ersten Mal gelungen, eine äußerst dünne, gefüllte Schicht mit einem geringen Flächengewicht herzustellen, die bei einem geringen Polymereinsatz optimal zur Herstellung von Etiketten, Hygieneverpackungen, Erwachsenen-Inkontinenzhygieneartikel und Schrumpffolien geeignet ist und auch mit modernen digitalen Druckmaschinen bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten optimal bedruckt werden kann.
Diese bisher nicht bekannte unmittelbare Bedruckbarkeit einer polyolefinischen Folie wird durch eine spezifische Zusammensetzung der Folie, insbesondere der gefüllten und der nicht gefüllten Schicht, einer gezielten Auswahl an Polymeren in Kombination mit einem spezifischen Herstellungsprozess erreicht.
Der Polymergehalt der gefüllten Schicht ist trotz dieser erstaunlich stabilen Eigenschaften der Folie verhältnismäßig gering. Die Folie weist vorzugsweise einen Anteil an polymeren Komponenten von weniger als 60 Gew.-%., vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%., insbesondere weniger als 45 Gew.-%. auf. Um dennoch eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten, beträgt allerdings der Polymeranteil mehr als 25 Gew.-%., vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%., insbesondere mehr als 35 Gew.-%.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Folie beträgt der Anteil an Polyolefinen am Polymer mehr als 60 Gew.-%., vorzugsweise mehr als 70 Gew.-%., insbesondere mehr als 80 Gew.-%.
Erfindungsgemäß wird die Folie vorzugsweise zur Herstellung von Etiketten, Hygieneverpackungen, Erwachsenen-Inkontinenzhygieneartikel und Schrumpffolie zum Auftragen digitaler Druckmotive eingesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016178965 A1 [0004]
WO 2017155676 A1 [0018]
WO 2019206769 A1 [0019]

Claims

Gestreckte polyolefinische Folie - mit mindestens einer gefüllten Schicht und - mindestens einer weiteren Schicht, die nicht atmungsaktiv ist, - wobei die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger 500 g/m² in 24 h nach ASTM D6701-01 aufweist - und die Folie einen Aufdruck umfasst, der über ein Haftmittel mit der Folie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel in die gefüllte Schicht integriert ist.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Zugfestigkeit in Maschinenrichtung von wenigstens 3 N bei 5 %-Dehnung nach DIN EN ISO 527-3 aufweist.
Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Zugfestigkeit quer zur Maschinenrichtung von wenigstens 3 N bei 5 %-Dehnung nach DIN EN ISO 527-3 aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck unmittelbar auf der gefüllten Schicht angeordnet ist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck auf einer wasserbasierten und/oder einer glykolhaltigen Zusammensetzung basiert.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit nach ASTM D6701-01 von weniger als 50 g/m², vorzugsweise von weniger als 35 g/m², insbesondere von weniger als 20 g/m² in 24 h aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht ungefüllt ist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie ein Elastizitätsmodul in Maschinenrichtung und/oder ein Elastizitätsmodul quer zur Maschinenrichtung von mindestens 1000 MPa nach DIN EN ISO 527-3 aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllte Schicht eine Dicke von weniger als 20 µm, vorzugsweise weniger als 15 µm, insbesondere weniger als 10 µm und/oder mehr als 0,5 µm, vorzugsweise mehr als 1,5 µm, insbesondere mehr als 2,5 µm aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine Dicke von weniger als 200 µm, vorzugsweise weniger als 150 µm, insbesondere weniger als 100 µm und/oder mehr als 5 µm, insbesondere mehr als 8 µm, vorzugsweise mehr als 14 µm aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) aufweist, wobei der Anteil an EVA in der Schicht mehr als 5 Gew.-%, vorzugweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% und/oder weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-% beträgt.
Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das EVA einen Anteil an Vinylacetat von mehr als 10 Gew.-%, vorzugweise mehr als 15 Gew.-%, insbesondere mehr als 20 Gew.-% und/oder weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 40 Gew.-% aufweist.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel eine Metalloxid-Komponente, insbesondere eine Erdalkalioxid-Komponente aufweist, wobei der Anteil an der Erdalkalioxid-Komponente in der gefüllten Schicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere mehr als 40 Gew.-% und/oder weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-% beträgt.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel Calciumoxid (CaO) aufweist, wobei der Anteil am Calciumoxid (CaO) in der gefüllten Schicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere mehr als 40 Gew.-% und/oder weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Digitaldruckfolie mit folgenden Schritten, - Coextrusion einer gefüllten mit einer nicht atmungsaktiven Schicht zu einer Folienbahn, - Strecken der Foliebahn, - Aufbringen eines Drucks auf die gefüllte Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck unmittelbar auf der gefüllten Schicht aufgebracht wird.
Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Motivträger für Digitaldrucke, vorzugsweise für Etiketten, Schrumpffolien, Hygieneartikelverpackungen, nicht atmungsaktive Backsheets, Applikationsfolie für Damenbinden, Erwachsenen-Inkontinenzprodukte und Klebebänder.