DE102023103298A1

DE102023103298A1 - Metallized paper-based packaging material with at least two barrier layers of a vinyl alcohol polymer

Info

Publication number: DE102023103298A1
Application number: DE102023103298.4A
Authority: DE
Inventors: Bastian Bäuerlein; Markus Schäftner; Martin Schmölz; Camilla Sprenger; Michael Dorn
Original assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Huhtamaki Flexible Packaging Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2024-08-14
Also published as: WO2024165672A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verpackungslagenmaterial (10), umfassend eine Basislage (12) aus Papier, eine erste Barrierebeschichtungsanordnung (14) aus einem Vinylalkohol-Polymer und eine zweite Barrierebeschichtungsanordnung (20) aus einem Metall oder einer Metallverbindung, welche in einem Dampfabscheidungsverfahren auf eine Trägeroberfläche (18a) abgeschieden ist.Die erste Barrierebeschichtungsanordnung (14; 114) weist dabei mehr als eine Schicht (16, 18; 116, 118) aus dem Vinylalkohol-Polymer auf, wobei die Schichten (16, 18; 116, 118) der ersten Barrierebeschichtungsanordnung (14; 114) unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sind.The present invention relates to a packaging layer material (10) comprising a base layer (12) made of paper, a first barrier coating arrangement (14) made of a vinyl alcohol polymer and a second barrier coating arrangement (20) made of a metal or a metal compound, which is deposited on a carrier surface (18a) in a vapor deposition process. The first barrier coating arrangement (14; 114) has more than one layer (16, 18; 116, 118) made of the vinyl alcohol polymer, wherein the layers (16, 18; 116, 118) of the first barrier coating arrangement (14; 114) are arranged directly one after the other.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verpackungslagenmaterial, umfassend eine Basislage aus Papier, eine erste Barrierebeschichtungsanordnung aus einem Vinylalkohol-Polymer und eine zweite Barrierebeschichtungsanordnung aus einem Metall oder einer Metallverbindung, welche in einem Dampfabscheidungsverfahren auf eine Trägeroberfläche abgeschieden ist.The present invention relates to a packaging sheet material comprising a base sheet of paper, a first barrier coating arrangement of a vinyl alcohol polymer and a second barrier coating arrangement of a metal or a metal compound deposited on a carrier surface in a vapor deposition process.

Ein derartiges Verpackungslagenmaterial, sei es als Rollenware oder als Bogenware, dient zur Herstellung von Verpackungen. Die Verpackungen können Verpackungen mit durch Siegelungen oder Klebungen geschlossenen Verpackungsräumen sein, wie etwa Beutelverpackungen, beispielsweise Drei-oder Vier-Rand-Siegelbeutel oder Standbeutel, oder können durch Einschlagen des zu verpackenden Gutes gebildete Verpackungen sein.Such packaging layer material, whether in roll form or as sheet material, is used to produce packaging. The packaging can be packaging with packaging spaces closed by seals or adhesives, such as bag packaging, for example three- or four-edge sealed bags or stand-up pouches, or can be packaging formed by wrapping the goods to be packaged.

Von derartigen Verpackungslagenmaterialien wird erwartet, dass sie eine Barriere gegen eine Vielzahl von Einflüssen von außen auf das verpackte Produkt bereitstellen. Sie sollen gleichzeitig umweltverträglich bzw. rezyklierbar sein. Dabei sind vor allem Barrieren gegen die Migration von Sauerstoff wichtig, um eine Oxidation des verpackten Gutes zu verhindern oder wenigstens hinauszuzögern, sowie Barrieren gegen Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit, um ein unerwünschtes Erweichen oder gar Fäulnis des verpackten Produkts zu verhindern.Such packaging layer materials are expected to provide a barrier against a variety of external influences on the packaged product. At the same time, they should be environmentally friendly and recyclable. Barriers against the migration of oxygen are particularly important in order to prevent or at least delay oxidation of the packaged goods, as well as barriers against water vapor or moisture in order to prevent undesirable softening or even rotting of the packaged product.

Bei papierbasierten Verpackungslagenmaterialien kann außerdem ein Barriereschutz der Papierlage vor einer Migration von Feuchtigkeit, Öl oder/und Fett aus dem verpackten Produkt in die Papierlage erforderlich sein. Papier ist häufig aufgrund von Porosität saugfähig und kann Feuchtigkeit, Öl oder/und Fett dauerhaft in seiner Struktur einlagern, was allerdings die Struktur in der Regel in ihrer Festigkeit oder/und in ihrem äußeren Erscheinungsbild nachteilig verändert.In the case of paper-based packaging layer materials, barrier protection of the paper layer may also be required to prevent the migration of moisture, oil and/or grease from the packaged product into the paper layer. Paper is often absorbent due to porosity and can permanently store moisture, oil and/or grease in its structure, which, however, usually adversely changes the structure in terms of its strength and/or external appearance.

Rezyklierbarkeit und Umweltverträglichkeit wird durch die Basislage aus Papier bereitgestellt. Allerdings werden im Stand der Technik Barrieren häufig durch Metallfolien erreicht, deren Herstellung jedoch einen hohen Energie- und Ressourcenbedarf auslöst. Oder Barrieren können durch Polymerbeschichtungen aus Polyvinylidenchlorid erreicht werden, was allerdings die Rezyklierbarkeit des so hergestellten Lagenverbundes erheblich erschwert.Recyclability and environmental compatibility are provided by the base layer made of paper. However, in the current state of the art, barriers are often achieved using metal foils, the production of which requires a lot of energy and resources. Or barriers can be achieved using polymer coatings made of polyvinylidene chloride, which, however, makes the recyclability of the layer composite produced in this way considerably more difficult.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein möglichst umweltverträgliches und rezyklierbares papierbasiertes Verpackungslagenmaterial mit hoher Barrierewirkung anzugeben.The object of the present invention is to provide a paper-based packaging layer material that is as environmentally friendly and recyclable as possible and has a high barrier effect.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung an einem eingangs genannten Verpackungslagenmaterial, dessen erste Barrierebeschichtungsanordnung mehr als eine Schicht aus dem Vinylalkohol-Polymer aufweist, wobei die Schichten der ersten Barrierebeschichtungsanordnung unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sind.This object is achieved by the present invention in a packaging layer material mentioned at the outset, the first barrier coating arrangement of which has more than one layer of the vinyl alcohol polymer, wherein the layers of the first barrier coating arrangement are arranged directly one after the other.

Durch die Verwendung von Papier als Material für die Basislage ist eine Grundlage für die Rezyklierbarkeit des strukturbildenden Anteils am Verpackungslagenmaterial gewährleistet. Durch Ausbildung der ersten Barrierebeschichtungsanordnung aus einem Vinylalkohol-Polymer kann die erste Barrierebeschichtungsanordnung als wasserlösliche Trennschicht ausgebildet werden, welche durch Kontakt mit Wasser ihre Auflösung und dadurch eine Trennung der Papier-Basislage von weiteren Lagen des Verpackungslagenmaterials ermöglicht.By using paper as the material for the base layer, a basis is ensured for the recyclability of the structure-forming portion of the packaging layer material. By forming the first barrier coating arrangement from a vinyl alcohol polymer, the first barrier coating arrangement can be formed as a water-soluble separating layer, which dissolves upon contact with water and thus enables the paper base layer to be separated from other layers of the packaging layer material.

Durch die Übereinanderanordnung von wenigstens zwei Schichten aus dem Vinylalkohol-Polymer kann eine Schicht der ersten Barrierebeschichtungsanordnung etwaige Defekte einer weiteren Schicht der ersten Barrierebeschichtungsanordnung überdecken. So können etwaig auftretende Sprünge, Risse und Löcher in der einen Schicht durch Material einer weiteren Schicht überdeckt und eine Beeinträchtigung der durch die erste Barrierebeschichtungsanordnung bereitgestellten Barriere gegen Sauerstoffmigration gemindert oder sogar vollständig beseitigt werden.By arranging at least two layers of the vinyl alcohol polymer one on top of the other, a layer of the first barrier coating arrangement can cover any defects in another layer of the first barrier coating arrangement. Any cracks, tears and holes that may occur in one layer can be covered by material from another layer and any impairment of the barrier against oxygen migration provided by the first barrier coating arrangement can be reduced or even completely eliminated.

Die Papierlage weist bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 30 bis 100 g/m², besonders bevorzugt im Bereich von 45 bis 90 g/m² auf. Während die Papier-Basislage grundsätzlich aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Teil-Papierlagen gebildet sein kann, ist die Ausbildung der Papier-Basislage durch eine einzige Papierlage bevorzugt.The paper layer preferably has a basis weight in the range from 30 to 100 g/m ² , particularly preferably in the range from 45 to 90 g/m ² . While the paper base layer can basically be formed from two or more interconnected partial paper layers, the formation of the paper base layer from a single paper layer is preferred.

Die erste Barrierebeschichtungsanordnung weist bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 1 bis 10 g/m² auf.The first barrier coating arrangement preferably has a basis weight in the range of 1 to 10 g/m ² .

Während ein Vinylalkohol-Polymer durch Wasser angreifbar ist, jedoch eine sehr gute Barriere gegen Sauerstoffmigration bereitstellt, bildet die zweite Barrierebeschichtungsanordnung, welche mit sehr geringer Dicke im Bereich von 10 bis 80 nm als aus einer Dampfphase abgeschiedene Beschichtung ausgebildet ist, eine hervorragende Barriere gegen Migration von Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit durch das Verpackungslagenmaterial hindurch. Abhängig von der Dicke und dem Material der abgeschiedenen Beschichtung aus Metall oder einer Metallverbindung kann die zweite Barrierebeschichtungsanordnung auch eine Lichtbarriere bilden und somit lichtempfindliche verpackte Produkte schützen.While a vinyl alcohol polymer is vulnerable to water but provides a very good barrier against oxygen migration, the second barrier coating arrangement, which is formed as a vapor-deposited coating with a very low thickness in the range of 10 to 80 nm, forms an excellent barrier against migration of water vapor or moisture through the packaging layer material. Depending on the thickness and material of the deposited coating of metal or a metal compound, the second barrier coating arrangement can also form a light barrier. and thus protect light-sensitive packaged products.

Grundsätzlich kann die erste Barrierebeschichtungsanordnung eine Mehrzahl von Schichten aus Vinylalkohol-Polymer aufweisen, beispielsweise zwei oder drei oder vier Schichten. Versuche haben jedoch gezeigt, dass bereits eine Übereinanderanordnung von genau zwei Schichten aus Vinylalkohol-Polymer eine hervorragende und vor allem über ihre Erstreckungsfläche unterbrechungsfrei wirksame Barriere gegen Sauerstoffmigration durch das Verpackungslagenmaterial hindurch bereitstellt. Zur Vermeidung eines unnötigen, weil zu keiner nennenswerten Verbesserung der Sauerstoff-Barrierewirkung mehr beitragenden Aufwands weist daher bevorzugt die erste Barrierebeschichtungsanordnung genau zwei Schichten aus Vinylalkohol-Polymer auf.In principle, the first barrier coating arrangement can have a plurality of layers of vinyl alcohol polymer, for example two or three or four layers. However, tests have shown that an arrangement of exactly two layers of vinyl alcohol polymer on top of one another provides an excellent and, above all, uninterruptedly effective barrier against oxygen migration through the packaging layer material over its area of extension. In order to avoid unnecessary effort, which no longer contributes to any significant improvement in the oxygen barrier effect, the first barrier coating arrangement preferably has exactly two layers of vinyl alcohol polymer.

Jede Schicht der ersten Barrierebeschichtungsanordnung weist bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² auf. Dies bedeutet nicht, dass alle Schichten der ersten Barrierebeschichtungsanordnung jeweils ein einheitliches gleiches Flächengewicht aufweisen, wenngleich dies aus fertigungstechnischen Erwägungen bevorzugt ist.Each layer of the first barrier coating arrangement preferably has a basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² . This does not mean that all layers of the first barrier coating arrangement each have a uniform, equal basis weight, although this is preferred for manufacturing reasons.

Bevorzugt weist das Verpackungslagenmaterial über seine Gesamtdicke eine Sauerstoffdurchlässigkeit von nicht mehr als 1,0, vorzugsweise von nicht mehr als 0,85 cm³/(m²·d·bar), ermittelt gemäß DIN 53380-3 bei 23°C und 85% relativer Feuchte, und eine Wasserdampfdurchlässigkeit von nicht mehr als 1,0, vorzugsweise von nicht mehr als 0,85 g/(m²·d), ermittelt gemäß ISO 15106-2 bei 23°C und 85% relativer Feuchte auf.Preferably, the packaging layer material has an oxygen permeability of not more than 1.0, preferably not more than 0.85 cm ³ /(m ² d bar) over its entire thickness, determined according to DIN 53380-3 at 23°C and 85% relative humidity, and a water vapor permeability of not more than 1.0, preferably not more than 0.85 g/(m ² d), determined according to ISO 15106-2 at 23°C and 85% relative humidity.

Wenngleich die einzelnen Schichten der ersten Barrierebeschichtungsanordnung untereinander unterschiedliche Vinylalkohol-Polymere aufweisen können, so ist die Verwendung von Vinylalkohol-Polymeren, welche wenigstens auf demselben Monomer oder auf denselben Monomeren beruhen, bevorzugt. Besonders bevorzugt sind alle Schichten der ersten Barrierebeschichtungsanordnung aus demselben Vinylalkohol-Polymer ausgebildet. Dies sorgt für eine besonders gute Haftung der einzelnen Schichten der ersten Barrierebeschichtungsanordnung aneinander.Although the individual layers of the first barrier coating arrangement can comprise different vinyl alcohol polymers, the use of vinyl alcohol polymers which are based on at least the same monomer or monomers is preferred. It is particularly preferred that all layers of the first barrier coating arrangement are made from the same vinyl alcohol polymer. This ensures particularly good adhesion of the individual layers of the first barrier coating arrangement to one another.

Bevorzugt ist das Vinylalkohol-Polymer ein modifiziertes Vinylalkohol-Polymer, das durch den Verarbeitungsprozess mittels Temperatur- und Feuchtigkeitsregulierung während der Trocknung in dessen Eigenschaften hinsichtlich Feuchtigkeitsbeständigkeit und gleichzeitig Elastizität optimiert wird, welches insbesondere in der Fachwelt als „Pinholes“ bezeichnete Fehlstellen einer Schicht durch eine darüber liegende Schicht besonders gut kompensieren kann.Preferably, the vinyl alcohol polymer is a modified vinyl alcohol polymer which is optimized in terms of its properties with regard to moisture resistance and elasticity at the same time through the processing process by means of temperature and humidity regulation during drying, which can particularly well compensate for defects in a layer, known in the specialist world as "pinholes", by an overlying layer.

Bevorzugt sind die Vinylalkohol-Polymer-Schichten drucktechnisch, also etwa durch Walzenauftrag, aufgetragen. Somit können nacheinander drucktechnisch aufgetragen Vinylalkohol-Polymer-Schichten unterschiedlichen Einflüssen unterliegen. Folglich kann und wird in der Regel jede der Schichten Sprünge, Risse und insbesondere die oben genannten Pinholes jeweils an unterschiedlichen Stellen ausbilden, sodass, wie oben bereits dargelegt, Fehlstellen einer Schicht durch die jeweils andere Schicht überdeckt sind und umgekehrt.Preferably, the vinyl alcohol polymer layers are applied by printing, for example by roller application. Vinyl alcohol polymer layers applied one after the other by printing can therefore be subject to different influences. Consequently, each of the layers can and usually will develop cracks, fissures and in particular the above-mentioned pinholes in different places, so that, as already explained above, defects in one layer are covered by the other layer and vice versa.

Besonders bevorzugt ist die erste Barrierebeschichtungsanordnung unmittelbar auf eine Oberfläche der Papier-Basislage aufgetragen.Particularly preferably, the first barrier coating arrangement is applied directly to a surface of the paper base layer.

Das Vinylalkohol-Polymer kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung Polyvinylalkohol (PVOH) oder/und Butendiol-Vinylalkohol-Copolymer (BVOH) umfassen oder sein. Polyvinylalkohol, insbesondere in der oben genannten modifizierten Form, kann eine besonders gute Fehlstellenkompensation übereinander angeordneter Schichten bereitstellen. Darüber hinaus stellt Polyvinylalkohol über die Barriere gegen Sauerstoffmigration hinaus auch eine sehr gute Barriere gegen Migration von Mineralöl durch das Verpackungslagenmaterial hindurch bereit.According to a preferred development of the present invention, the vinyl alcohol polymer can comprise or be polyvinyl alcohol (PVOH) and/or butenediol-vinyl alcohol copolymer (BVOH). Polyvinyl alcohol, particularly in the modified form mentioned above, can provide particularly good compensation for defects in layers arranged one above the other. In addition to the barrier against oxygen migration, polyvinyl alcohol also provides a very good barrier against the migration of mineral oil through the packaging layer material.

Butendiol-Vinylalkohol-Copolymer hat den Vorteil einer hervorragenden biologischen Abbaubarkeit.Butenediol-vinyl alcohol copolymer has the advantage of excellent biodegradability.

Grundsätzlich kann daran gedacht sein, die zweite Barrierebeschichtungsanordnung unmittelbar auf eine Oberfläche der Papier-Basislage abzuscheiden. Dies erfordert jedoch in der Regel eine Vorbehandlung der durch die Papier-Basislage gebildeten Trägerfläche, um Poren in dem üblicherweise porösen Papier zu schließen. Andernfalls könnten aufgrund der geringen Dicke der abgeschiedenen zweiten Barrierebeschichtungsanordnung Fasern der Papier-Basislage mit dem Metall oder der Metallverbindung beschichtet werden, jedoch ohne die oder alle Poren im Material zu verschließen, sodass die durch die zweite Barrierebeschichtungsanordnung gewünschte Barrierewirkung verfehlt werden könnte. Zur Vermeidung des Aufwands einer Vorbehandlung des Papiers ist bevorzugt die erste Barrierebeschichtungsanordnung zwischen der Papier-Basislage und der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung angeordnet. Besonders bevorzugt bildet eine Oberfläche der ersten Barrierebeschichtungsanordnung die Trägerfläche der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung. Erforderlichenfalls kann zwischen der ersten und der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung eine Primerschicht vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch die unmittelbare Abscheidung der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung auf der ersten Barrierebeschichtungsanordnung.In principle, it can be considered to deposit the second barrier coating arrangement directly onto a surface of the paper base layer. However, this generally requires pretreatment of the carrier surface formed by the paper base layer in order to close pores in the usually porous paper. Otherwise, due to the small thickness of the deposited second barrier coating arrangement, fibers of the paper base layer could be coated with the metal or metal compound, but without closing the or all of the pores in the material, so that the barrier effect desired by the second barrier coating arrangement could be missed. To avoid the expense of pretreating the paper, the first barrier coating arrangement is preferably arranged between the paper base layer and the second barrier coating arrangement. Particularly preferably, a surface of the first barrier coating arrangement forms the carrier surface of the second barrier coating arrangement. If necessary, a primer layer can be provided between the first and second barrier coating arrangements. Preferably however, the direct deposition of the second barrier coating arrangement on the first barrier coating arrangement.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung der ersten Barrierebeschichtungsanordnung zwischen der Papier-Basislage und der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung liegt in dem Schutz der ersten Barrierebeschichtungsanordnung vor Feuchtigkeitsangriff durch die zweite Barrierebeschichtungsanordnung, welche die erste Barrierebeschichtungsanordnung abschirmt.A further advantage of arranging the first barrier coating arrangement between the paper base layer and the second barrier coating arrangement is the protection of the first barrier coating arrangement from moisture attack by the second barrier coating arrangement, which shields the first barrier coating arrangement.

Die zweite Barrierebeschichtungsanordnung umfasst eine abgeschiedene Lage aus Metall oder aus einem Metalloxid als der oben genannten Metallverbindung. Das Metall kann ein beliebiges Metall sein, wie etwa Gold, Silber, Platin, Kupfer oder Aluminium. Bevorzugt ist eine abgeschiedene Metalllage eine Aluminiumlage bzw. eine Lage aus einer Aluminiumlegierung. Eine solche Metalllage kann lichtdicht bereitgestellt werden.The second barrier coating arrangement comprises a deposited layer of metal or of a metal oxide as the above-mentioned metal compound. The metal can be any metal, such as gold, silver, platinum, copper or aluminum. Preferably, a deposited metal layer is an aluminum layer or a layer of an aluminum alloy. Such a metal layer can be provided in a light-tight manner.

Dann, wenn als abgeschiedene zweite Barrierebeschichtungsanordnung ein Metalloxid gewünscht ist, welches häufig in einer noch dünneren Schicht abgeschieden werden kann als Metall, umfasst oder ist das Material der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung Siliziumoxid oder Aluminiumoxid.If a metal oxide is desired as the deposited second barrier coating arrangement, which can often be deposited in an even thinner layer than metal, the material of the second barrier coating arrangement comprises or is silicon oxide or aluminum oxide.

Zum Schutz der abgeschiedenen, also in der Regel aufgedampften, zweiten Barrierebeschichtungsanordnung ist in einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung auf der von der Papier-Basislage wegweisenden Seite der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung eine Polymerbeschichtung angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass dann, wenn die aus der Dampfphase abgeschiedene zweite Barrierebeschichtungsanordnung zwischen zwei flexiblen Lagen, insbesondere Polymerlagen, angeordnet ist, diese mechanisch besonders strapazierfähig ist und gebogen oder sogar geknickt werden kann, ohne dass dadurch Sprünge oder Risse in der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung zu befürchten sind.To protect the deposited, i.e. usually vapor-deposited, second barrier coating arrangement, in a preferred development of the present invention a polymer coating is arranged on the side of the second barrier coating arrangement facing away from the paper base layer. It has been found that when the second barrier coating arrangement deposited from the vapor phase is arranged between two flexible layers, in particular polymer layers, it is mechanically particularly durable and can be bent or even kinked without fear of cracks or tears in the second barrier coating arrangement.

Die Polymerbeschichtung kann bei geeigneter Materialwahl unmittelbar auf eine Oberfläche der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung aufgetragen sein. Erforderlichenfalls kann auf die zweite Barrierebeschichtungsanordnung eine Primerschicht aufgetragen sein, welche die Haftung der Polymerbeschichtung an der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung erhöht.With a suitable choice of material, the polymer coating can be applied directly to a surface of the second barrier coating arrangement. If necessary, a primer layer can be applied to the second barrier coating arrangement, which increases the adhesion of the polymer coating to the second barrier coating arrangement.

Die Polymerbeschichtung kann ein Vinylalkohol-Polymer umfassen oder sein, wenn eine noch weiter erhöhte Barrierewirkung gegen eine Migration von Sauerstoff durch das Verpackungslagenmaterial hindurch gewünscht ist. Bei der Verwendung von PVOH als dem Vinylalkohol-Polymer der Polymerbeschichtung kann überdies die Barrierewirkung gegen eine Migration von Mineralöl durch das Verpackungslagenmaterial erhöht werden. Als das Vinylalkohol-Polymer kommt in besonderem Maße jedes oben bereits genannte Vinylalkohol-Polymer infrage. Besonders bevorzugt ist das Vinylalkohol-Polymer ein modifiziertes Vinylalkohol-Polymer, besonders bevorzugt ein modifizierter PVOH, wenngleich für den modifizierten PVOH der Polymerbeschichtung eine vom modifizierten PVOH der ersten Barrierebeschichtungsanordnung abweichende Rezeptur bevorzugt ist. Zur Modifikation des PVOH wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.The polymer coating can comprise or be a vinyl alcohol polymer if an even greater barrier effect against the migration of oxygen through the packaging layer material is desired. When using PVOH as the vinyl alcohol polymer of the polymer coating, the barrier effect against the migration of mineral oil through the packaging layer material can also be increased. Any of the vinyl alcohol polymers already mentioned above can be used as the vinyl alcohol polymer. The vinyl alcohol polymer is particularly preferably a modified vinyl alcohol polymer, particularly preferably a modified PVOH, although a formulation different from the modified PVOH of the first barrier coating arrangement is preferred for the modified PVOH of the polymer coating. For the modification of the PVOH, reference is made to the above description.

Bevorzugt weist das PVOH der Polymerbeschichtung einen höheren Vernetzungsgrad auf als PVOH, bevorzugt als das gesamte PVOH der ersten Barrierebeschichtungsanordnung, um die Haftung eines weiteren Polymers, insbesondere der unten erläuterten Biopolymerbeschichtung, daran zu verbessern. Bevorzugt weist das PVOH der ersten Barrierebeschichtungsanordnung einen höheren Kristallisationsgrad auf als das PVOH der Polymerbeschichtung, um die Feuchtigkeitsstabilität der ersten Barrierebeschichtungsanordnung zu verbessern. Auch die Einstellung eines relativen oder absoluten Vernetzungsgrads oder/und eines relativen oder absoluten Kristallisationsgrads ist bzw. sind eine Modifikation des PVOH im Sinne der vorliegenden Anmeldung.Preferably, the PVOH of the polymer coating has a higher degree of crosslinking than PVOH, preferably than the entire PVOH of the first barrier coating arrangement, in order to improve the adhesion of a further polymer, in particular the biopolymer coating explained below, thereto. Preferably, the PVOH of the first barrier coating arrangement has a higher degree of crystallization than the PVOH of the polymer coating in order to improve the moisture stability of the first barrier coating arrangement. The setting of a relative or absolute degree of crosslinking and/or a relative or absolute degree of crystallization is/are a modification of the PVOH within the meaning of the present application.

Alternativ kann die Polymerbeschichtung ein Polyolefin umfassen oder sein. Dadurch kann die von der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung bereitgestellte Wasserdampfbarriere in ihrer Wirkung noch verbessert werden, insbesondere bei der Verwendung von Polyethylen als dem Polyolefin der Polymerbeschichtung. So kann die Polymerbeschichtung aus Polyolefinen, insbesondere aus Polyethylen, etwaig in der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung vorhandene Risse, Sprünge oder Löcher überdecken und so Barrierelücken schließen oder wenigstens ihre Wirkung mindern. Alternatively, the polymer coating can comprise or be a polyolefin. This can further improve the effect of the water vapor barrier provided by the second barrier coating arrangement, particularly when polyethylene is used as the polyolefin of the polymer coating. The polymer coating made of polyolefins, particularly polyethylene, can cover any cracks, breaks or holes present in the second barrier coating arrangement and thus close barrier gaps or at least reduce their effect.

Bevorzugt ist die Polymerbeschichtung als wasserbasierte Dispersion im Druckauftrag aufgetragen, etwa im Walzenauftrag.Preferably, the polymer coating is applied as a water-based dispersion during printing, for example by roller application.

Die Polymerbeschichtung weist ein bevorzugtes Flächengewichte im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² auf, wobei ein Auftrag im Bereich von 1 bis 2,5 g/m² bevorzugt und ein Flächengewicht von 1,5 g/m² besonders bevorzugt ist.The polymer coating has a preferred basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² , with an application in the range of 1 to 2.5 g/m ² being preferred and a basis weight of 1.5 g/m ² being particularly preferred.

Alle in der vorliegenden Anmeldung genannten Flächengewichte beziehen sich auf die jeweilige Lage im trockenen Zustand.All basis weights mentioned in the present application refer to the respective layer in the dry state.

Auf der von der Papier-Basislage wegweisenden Seite der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung kann weiter eine Biopolymerbeschichtung angeordnet sein. Als Biopolymer im Sinne der vorliegenden Anmeldung gilt jedes biologisch abbaubare Polymer, welches die europäische Norm EN 13432 erfüllt. Ein biologisch abbaubares Polymer ist dabei in der Regel ein Polymer, welches durch Mikroorganismen wie Pilze oder Bakterien, mittels Enzymen unter bestimmten Bedingungen in weniger als einem Jahr zersetzt werden kann. Der Abbau erfolgt im Wesentlichen durch Oxidations- und Hydrolyseprozesse zu den Spaltprodukten Wasser, Kohlendioxid oder Methan und Biomasse.A biopolymer coating can also be arranged on the side of the second barrier coating arrangement facing away from the paper base layer. A biopolymer in the sense of the present application is any biodegradable polymer that meets the European standard EN 13432. A biodegradable polymer is generally a polymer that can be decomposed by microorganisms such as fungi or bacteria using enzymes under certain conditions in less than a year. The decomposition takes place essentially through oxidation and hydrolysis processes to the decomposition products water, carbon dioxide or methane and biomass.

Bevorzugt ist die oben genannte Polymerbeschichtung zwischen der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung und der Biopolymerbeschichtung angeordnet. Dann, wenn ein Vinylalkohol-Polymer, insbesondere PVOH, als ein oder als das Material der Polymerbeschichtung gewählt ist, kann das Vinylalkohol-Polymer zusätzlich als Haftvermittlerlage zur Erhöhung der Haftung der Biopolymerbeschichtung an dem bereits oben beschriebenen Lagenverbund wirken.Preferably, the above-mentioned polymer coating is arranged between the second barrier coating arrangement and the biopolymer coating. If a vinyl alcohol polymer, in particular PVOH, is selected as one or as the material of the polymer coating, the vinyl alcohol polymer can additionally act as an adhesion promoter layer to increase the adhesion of the biopolymer coating to the layer composite already described above.

Die Biopolymerbeschichtung kann gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung auf einem natürlichen Protein beruhen oder aus einem Protein-Polymer beruhend auf natürlichen Protein aufgebaut sein, etwa umfassend oder bestehend aus Casein, oder kann einen biologisch abbaubaren Polyester umfassen oder aus einem solchen gebildet ist. Ein besonders bevorzugter Polyester aus Biopolymer ist Polybutylen-Succinat-Adipat oder kurz PBSA.According to a particularly preferred development of the present invention, the biopolymer coating can be based on a natural protein or can be composed of a protein polymer based on natural protein, for example comprising or consisting of casein, or can comprise a biodegradable polyester or be formed from such a polyester. A particularly preferred polyester made of biopolymer is polybutylene succinate adipate, or PBSA for short.

Dann, wenn ein Polyolefin als Polymerbeschichtung gewählt ist, ist bevorzugt zur Erhöhung der Haftung der Biopolymerbeschichtung an der Polymerbeschichtung ein Primer angeordnet, vorzugsweise durch Extrusion. Besonders bevorzugt ist der Primer mit dem Biopolymer koextrudiert.When a polyolefin is selected as the polymer coating, a primer is preferably arranged to increase the adhesion of the biopolymer coating to the polymer coating, preferably by extrusion. The primer is particularly preferably coextruded with the biopolymer.

Die Biopolymerbeschichtung weist bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 50 g/m² auf. Dabei sind die verwendeten Flächengewichte für die unterschiedlichen Biopolymere vorzugsweise unterschiedlich. Ein Biopolymer, welches auf natürlichem Protein beruht, weist bevorzugt ein Flächengewicht in einem Bereich von 0, 5 bis 5 g/m² auf, wobei ein besonders bevorzugte Flächengewichtsbereich von 2,8 bis 4,2 g/m² reicht und eine besonders bevorzugte Biopolymerbeschichtung aus einem Protein-Polymer auf Basis eines natürlichen Proteins ein Flächengewicht von 3,5 g/m² aufweist. Das auf natürlichem Protein beruhende Biopolymer ist bevorzugt in wässriger Dispersion drucktechnisch, etwa durch Walzenauftrag, auf die bevorzugt unmittelbar darunter liegende Polymerbeschichtung, insbesondere aus modifiziertem PVOH, aufgetragen.The biopolymer coating preferably has a basis weight in the range of 0.5 to 50 g/m ² . The basis weights used for the different biopolymers are preferably different. A biopolymer based on natural protein preferably has a basis weight in a range of 0.5 to 5 g/m ² , with a particularly preferred basis weight range ranging from 2.8 to 4.2 g/m ² and a particularly preferred biopolymer coating made of a protein polymer based on a natural protein having a basis weight of 3.5 g/m ² . The biopolymer based on natural protein is preferably applied in an aqueous dispersion by printing, for example by roller application, to the polymer coating preferably located directly underneath, in particular made of modified PVOH.

Ein Polyester als das Biopolymer der Biopolymerbeschichtung, insbesondere das oben genannte PBSA, weist ein bevorzugtes Flächengewicht von 5 bis 50 g/m² auf, wobei ein stärker bevorzugter Flächengewichtsbereich von 10 bis 30 g/m² reicht und eine Biopolymerbeschichtung aus PBSA in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Flächengewicht von 20 g/m² aufweist.A polyester as the biopolymer of the biopolymer coating, in particular the above-mentioned PBSA, has a preferred basis weight of 5 to 50 g/m ² , with a more preferred basis weight range being from 10 to 30 g/m ² and a biopolymer coating made of PBSA having a basis weight of 20 g/m ² in a preferred embodiment.

Die Verwendung von Biopolymeren, insbesondere aus Polyester, schützt die aus dem Verpackungslagenmaterial gebildete Verpackung vor Knickbrüchen und schützt außerdem die darunterliegenden Barrierebeschichtungsanordnungen vor mechanischen Verletzungen durch Einreißen und Durchstoßen.The use of biopolymers, particularly polyester, protects the packaging formed from the packaging layer material from buckling and also protects the underlying barrier coating arrangements from mechanical damage caused by tearing and punctures.

Die Biopolymerbeschichtung, dann, wenn sie ausreichend dick aufgetragen ist, kann außerdem dazu verwendet werden, Verschlussmittel, wie sogenannte „Zipper“ im Verpackungslagenmaterial auf der Seite der Polymerbeschichtung zu verankern. The biopolymer coating, when applied thick enough, can also be used to anchor closure devices such as so-called “zippers” in the packaging layer material on the side of the polymer coating.

Sofern eine Primer-Anordnung zur Erhöhung der Haftung der Biopolymerbeschichtung an der Polymerbeschichtung notwendig ist, weist die dann vorgesehene Primerlage einen bevorzugtes Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² auf, wobei ein Flächengewicht im Bereich von 0,7 bis 1,7 g/m² besonders bevorzugt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine zwischen der Polymerbeschichtung und der Biopolymerbeschichtung angeordnete Primerlage ein Flächengewicht von 0,9 g/m² auf.If a primer arrangement is necessary to increase the adhesion of the biopolymer coating to the polymer coating, the primer layer then provided has a preferred basis weight in the range from 0.5 to 5 g/m ² , with a basis weight in the range from 0.7 to 1.7 g/m ² being particularly preferred. In a preferred embodiment, a primer layer arranged between the polymer coating and the biopolymer coating has a basis weight of 0.9 g/m ² .

Für eine einfache Bildung von Verpackungen ist die Biopolymerbeschichtung bevorzugt siegelfähig bzw. weist eine siegelfähige freiliegende Oberfläche auf.For easy packaging formation, the biopolymer coating is preferably sealable or has a sealable exposed surface.

Biopolymere stellen außerdem eine weitere Barriere gegen Migration von Mineralöl, Fett und Feuchtigkeit durch das Verpackungslagenmaterial hindurch bereit.Biopolymers also provide an additional barrier against migration of mineral oil, grease and moisture through the packaging layer material.

Zur Bereitstellung von Verbraucherinformationen weist das Verpackungsmaterial bevorzugt einen Druckauftrag auf. Der Druckauftrag ist bevorzugt unmittelbar auf die Papier-Basislage aufgetragen. Bevorzugt befinden sich daher der Druckauftrag einerseits und die erste und die zweite Barrierebeschichtungsanordnung, sowie gegebenenfalls weitere Polymerlagen, vorzugsweise alle Polymerlagen, auf unterschiedlichen Seiten der Papier-Basislage.To provide consumer information, the packaging material preferably has a print job. The print job is preferably applied directly to the paper base layer. Preferably, therefore, the print job on the one hand and the first and second barrier coating arrangement, as well as optionally further polymer layers, preferably all polymer layers, are located on different sides of the paper base layer.

Die Farben des Druckauftrags sind bevorzugt lösemittelhaltige Farben. Es können jedoch auch wasserbasierte Farben sein. Wenngleich Wasser in diesem Sinne ebenfalls abstrakt ein Lösemittel darstellt, ist mit „lösemittelhaltig“ in der vorliegenden Anmeldung die Verwendung von von Wasser verschiedenen Lösemitteln gemeint.The colours of the print job are preferably solvent-based colours. However, can also be water-based paints. Although water in this sense also represents a solvent in the abstract, “solvent-containing” in the present application means the use of solvents other than water.

Zur Verhinderung eines Abklatschens von Druckfarben bei Berührung kann der Druckauftrag vorzugsweise einen Überdrucklack über einem Druckfarbenauftrag umfassen. Der Überdrucklack kann ein lösemittelhaltiger Überdrucklack auf Nitrozellulose-Basis sein oder kann ein Polyolefin sein, welches bevorzugt als wässrige Dispersion aufgetragen ist.To prevent printing inks from smearing when touching, the print job can preferably comprise an overprint varnish over a printing ink application. The overprint varnish can be a solvent-based nitrocellulose-based overprint varnish or can be a polyolefin, which is preferably applied as an aqueous dispersion.

Der gesamte Druckauftrag, einschließlich eines Überdrucklacks, weist bevorzugt im trockenen Zustand ein Flächengewicht von weniger als 3,2 g/m² auf.The entire print job, including any overprint varnish, preferably has a basis weight of less than 3.2 g/ ^m2 when dry.

Die Papier-Basislage ist bevorzugt frei von einem Druckstrich. Dadurch kann ein ohnehin nicht vorhandener Druckstrich nicht brechen und somit mit dem Brechen des Druckstrichs ein Brechen angrenzender Beschichtungen induzieren. Bevorzugt ist die Papier-Basislage vollständig ungestrichen.The paper base layer is preferably free of a printing line. This means that a printing line that is not present anyway cannot break and thus induce a break in adjacent coatings when the printing line breaks. The paper base layer is preferably completely uncoated.

Bevorzugt weisen Ausführungsformen des vorliegend vorgestellten Verpackungslagenmaterials nur die oben genannten Lagen auf.Preferably, embodiments of the packaging layer material presented here only have the above-mentioned layers.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1 eine grobschematische Querschnittansicht durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verpackungslagenmaterials, und
2 eine grobschematische Querschnittansicht durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verpackungslagenmaterials.

The present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 a roughly schematic cross-sectional view through a first embodiment of a packaging layer material according to the invention, and
2 a roughly schematic cross-sectional view through a second embodiment of a packaging layer material according to the invention.

Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht.The figures are not to scale.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verpackungslagenmaterials grobschematisch im Querschnitt dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.In 1 a first embodiment of a packaging layer material according to the invention is shown roughly schematically in cross section and generally designated 10.

Eine innere Oberfläche 10a des Verpackungslagenmaterials 10 weist an einer aus dem Verpackungslagenmaterial 10 gebildeten Verpackung zu deren Verpackungsraum V hin. Eine entgegengesetzte äußere Oberfläche 10b des Verpackungslagenmaterials 10 weist dagegen an einer aus dem Verpackungslagenmaterial 10 gebildeten Verpackung zur Außenumgebung U und damit zu den Verbrauchern der Verpackung hin.An inner surface 10a of the packaging layer material 10 of a package formed from the packaging layer material 10 faces the packaging space V thereof. In contrast, an opposite outer surface 10b of the packaging layer material 10 of a package formed from the packaging layer material 10 faces the external environment U and thus the consumers of the packaging.

Das Verpackungslagenmaterial 10 weist als strukturbildende Lage eine Papierlage 12 aus ungestrichenem Papier mit einem Flächengewicht im Bereich von 30 bis 100 g/m², bevorzugt von 45 bis 90 g/m² auf. Alle übrigen Lagen werden von der Papierlage 12 getragen bzw. unmittelbar oder mittelbar auf diese aufgetragen. Das Papier der Papierlage 12 ist rezyklierbar und ist bevorzugt zur Verpackung auch von Lebensmitteln zugelassen.The packaging layer material 10 has, as a structure-forming layer, a paper layer 12 made of uncoated paper with a basis weight in the range of 30 to 100 g/m ² , preferably 45 to 90 g/m ² . All other layers are carried by the paper layer 12 or are applied directly or indirectly to it. The paper of the paper layer 12 is recyclable and is preferably approved for packaging foodstuffs.

Auf der zum späteren Verpackungsraum V hinweisenden Oberfläche 12a der Papierlage 12 ist eine erste Barrierebeschichtungsanordnung 14 aufgetragen, bevorzugt im Druckauftragsverfahren, etwa in einem Walzenauftragsverfahren, als wässrige Dispersion. Die Barrierebeschichtungsanordnung 14 ist unter Vernachlässigung von in der weiteren Verarbeitung Verschnitt bildenden Randbereichen des Verpackungslagenmaterials 10 vollflächig auf die Oberfläche 12a der Papierlage 12 aufgetragen.A first barrier coating arrangement 14 is applied to the surface 12a of the paper layer 12 facing the later packaging space V, preferably in a printing application process, such as a roller application process, as an aqueous dispersion. The barrier coating arrangement 14 is applied over the entire surface 12a of the paper layer 12, ignoring edge regions of the packaging layer material 10 that form waste during further processing.

Die erste Barrierebeschichtungsanordnung 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei nacheinander aufgetragenen Schichten 16 und 18 aus wie vorstehend beschrieben modifiziertem Polyvinylalkohol gebildet. Die Schichten 16 und 18 weisen jeweils ein Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² auf und weisen im bevorzugten Ausführungsbeispiel jeweils ein Flächengewicht von 1,5 g/m² auf. Die beiden Schichten 16 und 18 der ersten Barrierebeschichtungsanordnung 14 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel hinsichtlich Materialzusammensetzung und Flächengewicht identisch ausgebildet, müssen dies jedoch nicht sein.In the present embodiment, the first barrier coating arrangement 14 is formed from two successively applied layers 16 and 18 made of polyvinyl alcohol modified as described above. The layers 16 and 18 each have a basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² and in the preferred embodiment each have a basis weight of 1.5 g/m ² . The two layers 16 and 18 of the first barrier coating arrangement 14 are identical in terms of material composition and basis weight in the present embodiment, but do not have to be.

Der Polyvinylalkohol der ersten Barrierebeschichtungsanordnung stellt eine Barriere gegen die Migration von Sauerstoff sowie von Mineralöl durch das Verpackungslagenmaterial 10 hindurch bereit. Durch einen vorteilhaft hohen Kristallinitätsgrad des Polyvinylalkohols ist die erste Barrierebeschichtungsanordnung 14 trotz der grundsätzlichen Feuchtigkeitssensibilität von Polyvinylalkohol stabiler gegen Feuchtigkeitsangriff als herkömmliche Polyvinylalkohol mit einem niedrigeren Kristallinitätsgrad.The polyvinyl alcohol of the first barrier coating arrangement provides a barrier against the migration of oxygen and mineral oil through the packaging layer material 10. Due to an advantageously high degree of crystallinity of the polyvinyl alcohol, the first barrier coating arrangement 14 is more stable against moisture attack than conventional polyvinyl alcohol with a lower degree of crystallinity, despite the fundamental moisture sensitivity of polyvinyl alcohol.

Die Schichten 16 und 18 werden bevorzugt nacheinander aufgetragen, sodass sich beim Trocknen der zuerst aufgetragenen Schicht 16 in ihr bildende Fehlstellen, wie etwa Sprünge Risse und Löcher, welche die Barriereeigenschaften der Schicht 16 mindern könnten, durch Material der später unmittelbar auf die Schicht 16 aufgetragenen Schicht 18 abgedeckt werden können. Ebenso werden Sprünge, Risse und Löcher der Schicht 18 durch die darunterliegende Schicht 16 überbrückt und abgedeckt. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass sich in zwei aufeinander folgenden PVOHhaltigen Barriereschichten 16 und 18 der ersten Barrierebeschichtungsanordnung 14 Fehlstellen an exakt der gleichen Stelle bilden.The layers 16 and 18 are preferably applied one after the other, so that when the first layer 16 is dried, defects that form in it, such as cracks, fissures and holes, which could reduce the barrier properties of the layer 16, can be covered by material from the layer 18 that is later applied directly onto the layer 16. Likewise, cracks, fissures and holes in the layer 18 are bridged and covered by the underlying layer 16. It is very unlikely that defects will form in two consecutive PVOH-containing barrier layers 16 and 18 of the first barrier layer. arrangement 14 defects form in exactly the same place.

Auf die von der Papierlage 12 wegweisende und zum späteren Verpackungsraum V hin weisende freie Oberfläche 18a der Schicht 18, welche auch freie Oberfläche 14a der ersten Barrierebeschichtungsanordnung 14 ist, ist als Trägerfläche in einem physikalischen oder chemischen Dampfabscheidungsverfahren, bevorzugt in einem physikalischen Dampfabscheidungsverfahren, eine Aluminiumlegierung als Metallisierung niedergeschlagen. Die Metallisierung bildet eine zweite Barrierebeschichtungsanordnung 20, welche 10 bis 80 nm dick ist und im vorliegenden Beispiel eine Barriere gegen Licht und gegen Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit bereitstellt.An aluminum alloy is deposited as a metallization in a physical or chemical vapor deposition process, preferably in a physical vapor deposition process, on the free surface 18a of the layer 18, which faces away from the paper layer 12 and faces the later packaging space V and which is also the free surface 14a of the first barrier coating arrangement 14. The metallization forms a second barrier coating arrangement 20, which is 10 to 80 nm thick and in the present example provides a barrier against light and against water vapor or moisture.

Die erste Barrierebeschichtungsanordnung 14 aus modifiziertem PVOH bildet eine vorteilhaft glatte Oberfläche 14a aus, welche eine durchgehende möglichst fehlerfreie Metallisierung ermöglicht.The first barrier coating arrangement 14 made of modified PVOH forms an advantageously smooth surface 14a, which enables a continuous metallization that is as defect-free as possible.

Auf die Metallisierung ist, vorzugsweise wiederum im Druckauftragsverfahren als wässrige Dispersion, eine Polymerbeschichtung 22 aufgetragen, sodass die erste Barrierebeschichtungsanordnung 20 mit ihrer sehr dünnen Metallisierung zwischen zwei flexiblen Polymerlagen 22 und 18 bzw. 14 angeordnet und dadurch mechanisch besonders gut vor Beschädigung geschützt ist.A polymer coating 22 is applied to the metallization, preferably again in the print application process as an aqueous dispersion, so that the first barrier coating arrangement 20 with its very thin metallization is arranged between two flexible polymer layers 22 and 18 or 14 and is thus mechanically particularly well protected against damage.

Die Polymerbeschichtung 22 im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt aus einem modifizierten Polyvinylalkohol gebildet, wobei die Rezeptur des modifizierten Polyvinylalkohol der Polymerbeschichtung 22 bevorzugt eine andere ist als jene der ersten Barrierebeschichtungsanordnung 14.The polymer coating 22 in the present first embodiment is preferably formed from a modified polyvinyl alcohol, wherein the formulation of the modified polyvinyl alcohol of the polymer coating 22 is preferably different from that of the first barrier coating arrangement 14.

Das modifizierte Polyvinylalkohol der Polymerbeschichtung 22 weist einen höheren Vernetzungsgrad auf als die PVOH-Barriereschichten 16 und 18 der ersten Barrierebeschichtungsanordnung 14, um so Haftungseigenschaften zur Verbindung mit der nachfolgend beschriebenen Biopolymerbeschichtung 24 ist aus einem natürlichen Protein zu schaffen oder eine bestehende Haftungseigenschaft zu verbessern. Mit steigendem Vernetzungsgrad des PVOH der Polymerbeschichtung 22 steigt die Bindungskraft zwischen der Polymerbeschichtung 22 und der darauf aufgetragenen Biopolymerbeschichtung 24 aus natürlichem Protein.The modified polyvinyl alcohol of the polymer coating 22 has a higher degree of crosslinking than the PVOH barrier layers 16 and 18 of the first barrier coating arrangement 14 in order to create adhesion properties for connection to the biopolymer coating 24 made of a natural protein described below or to improve an existing adhesion property. As the degree of crosslinking of the PVOH of the polymer coating 22 increases, the bonding force between the polymer coating 22 and the biopolymer coating 24 made of natural protein applied thereto increases.

Auf die Polymerbeschichtung 22, welche bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² und im vorliegenden Beispiel ein konkretes Flächengewicht von 1,5 g/m² aufweist, ist eine siegelfähige Biopolymerbeschichtung 24 aufgetragen, welche eine Verbindung mit kompatiblen oder gleichen siegelfähigen Biopolymerbeschichtungen ermöglicht. So können aus Zuschnitten des Verpackungslagenmaterials 10 hermetisch geschlossene Beutelverpackungen, wie Drei- oder Vier-Rand-Siegelbeutel oder Standbeutel, gebildet werden.A sealable biopolymer coating 24 is applied to the polymer coating 22, which preferably has a basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² and in the present example a specific basis weight of 1.5 g/m ² , which enables a connection with compatible or identical sealable biopolymer coatings. In this way, hermetically sealed bag packaging, such as three- or four-edge sealed bags or stand-up bags, can be formed from cut pieces of the packaging layer material 10.

Die Biopolymerbeschichtung 24, welche ein bevorzugtes Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² und im Ausführungsbeispiel von 1 ein Flächengewicht von 3,5 g/m² aufweist, ist bevorzugt aus einer wasserbasierten Dispersion im Druckauftragsverfahren, insbesondere im Walzenauftragsverfahren, im Wesentlichen vollflächig auf die Polymerbeschichtung 22 aufgetragen. Die Biopolymerbeschichtung ist aus einem natürlichen Protein gebildet, beispielsweise aus Casein.The biopolymer coating 24, which has a preferred basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² and in the embodiment of 1 has a basis weight of 3.5 g/m ² , is preferably applied from a water-based dispersion in the print application process, in particular in the roller application process, essentially over the entire surface of the polymer coating 22. The biopolymer coating is formed from a natural protein, for example from casein.

Die Polymerbeschichtung 22 bildet vorliegend eine Haftvermittlerschicht zwischen der Metallisierung der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 20 und der Biopolymerbeschichtung 24 und liefert außerdem eine weitere Sauerstoff- und Mineralölbarriere.The polymer coating 22 in the present case forms an adhesion promoter layer between the metallization of the second barrier coating arrangement 20 and the biopolymer coating 24 and also provides a further oxygen and mineral oil barrier.

Auch die Biopolymerbeschichtung 24 ist im Vergleich zu gleich dicken Lagen von Polyolefinen überdurchschnittlich fettbeständig und weist eine überdurchschnittlich hohe Knickbruchbeständigkeit auf und trägt somit außerdem zum Schutz der zwischen zwei flexible Polymerlagen eingebetteten zweiten Barrierebeschichtungsanordnung bei.The biopolymer coating 24 also has above-average grease resistance compared to polyolefin layers of the same thickness and has above-average resistance to buckling and thus also contributes to the protection of the second barrier coating arrangement embedded between two flexible polymer layers.

Auf der zur späteren Außenumgebung und damit zu den Verbrauchern hinweisenden Oberfläche 12b der Papierlage 12 ist ein Druckauftrag 26 drucktechnisch aufgetragen. Der Druckauftrag 26 umfasst eine unmittelbar auf das bevorzugt ohne Druckstrich ausgebildete Papier der Papierlage 12 vorgesehene Druckfarbenschicht 28 und eine die Druckfarbenschicht 28 überdeckende transparente Schutzlackschicht 30 aus Überdrucklack. Die Schutzlackschicht 30 und die Druckfarbenschicht 28 sind im Ausführungsbeispiel aus nitrozellulosebasierten Lacken und Farben gebildet. Die Anzahl an unterschiedlichen Farben in der Druckfarbenschicht 28 hängt vom gewählten Druckverfahren ab, mit welchem die Druckfarbenschicht 28 auf das Papier aufgetragen wird.A print job 26 is applied by printing to the surface 12b of the paper layer 12, which faces the later external environment and thus the consumer. The print job 26 comprises a printing ink layer 28 provided directly on the paper of the paper layer 12, which is preferably formed without a printing line, and a transparent protective varnish layer 30 made of overprint varnish covering the printing ink layer 28. In the exemplary embodiment, the protective varnish layer 30 and the printing ink layer 28 are formed from nitrocellulose-based varnishes and paints. The number of different colors in the printing ink layer 28 depends on the selected printing process with which the printing ink layer 28 is applied to the paper.

Die Schutzlackschicht 30 bietet zudem eine Wasserdampfbarriere der äußersten Papierlage um Feuchtigkeitspermeation durch die Papierlage zu reduzieren. Die Wasserdampfpermeation beläuft sich auf weniger als 30 g/(m².d), er¬mit¬telt gemäß ISO 15106-2 bei 23°C und 85% rela¬tiver Feuchte.The protective lacquer layer 30 also provides a water vapor barrier to the outermost paper layer to reduce moisture permeation through the paper layer. The water vapor permeation amounts to less than 30 g/(m ² .d), determined according to ISO 15106-2 at 23°C and 85% relative humidity.

Durch den Druckauftrag 26, welche ein bevorzugtes Flächengewicht von weniger als 3 g/m² aufweist, können Verbraucherinformationen auf der späteren Außenseite 10b des Verpackungslagenmaterials 10 aufgebracht werden.Through the print job 26, which has a preferred basis weight of less than 3 g/m ² , consumer information on the later outer side 10b of the packaging layer material 10.

Das Verpackungslagenmaterial 10 ist problemlos rezyklierbar. Die aus modifizierten PVOH gebildete erste Barrierebeschichtungsanordnung 14 kann unter dem Einfluss von ausreichend Wasser verflüssigt werden, sodass alle auf der Oberfläche 12a gelegenen Auftragsschichten des Verpackungslagenmaterials 10 von der Papierlage 12 abgenommen werden können und die Papierlage 12 als bedrucktes Papier einer Wiederverwertung zugeführt werden kann.The packaging layer material 10 is easily recyclable. The first barrier coating arrangement 14 formed from modified PVOH can be liquefied under the influence of sufficient water so that all application layers of the packaging layer material 10 located on the surface 12a can be removed from the paper layer 12 and the paper layer 12 can be recycled as printed paper.

Das Verpackungslagenmaterial 10 der ersten Ausführungsform weist außerdem eine hervorragende Barriere gegen Migration von Sauerstoff, Feuchtigkeit und Fett, insbesondere Mineralöl, sowie gegen das Durchscheinen von Licht auf.The packaging layer material 10 of the first embodiment also has an excellent barrier against migration of oxygen, moisture and fat, in particular mineral oil, as well as against the transmission of light.

Das Verpackungslagenmaterial 10 des dargestellten Beispiels weist über seine Gesamtdicke eine Sauerstoffdurchlässigkeit von nicht mehr als 0,85 cm³/(m²·d·bar), ermittelt gemäß DIN 53380-3 bei 23°C und 85% relativer Feuchte, und eine Wasserdampfdurchlässigkeit von nicht mehr als 0,85 g/(m²·d), ermittelt gemäß ISO 15106-2 bei 23°C und 85% relativer Feuchte auf.The packaging layer material 10 of the example shown has an oxygen permeability of not more than 0.85 cm ³ /(m ² d bar) over its entire thickness, determined according to DIN 53380-3 at 23°C and 85% relative humidity, and a water vapor permeability of not more than 0.85 g/(m ² d), determined according to ISO 15106-2 at 23°C and 85% relative humidity.

Das Wasseraufnahmevermögen des Verpackungslagenmaterials 10 des dargestellten Beispiels beträgt weniger als 0,5 %, ermittelt gemäß Methode PA154 zur COBB-Wert-Bestimmung bei einer Prüfdauer von 60 Sekunden und weniger als 1 %, ermittelt gemäß Methode PA154 zur COBB-Wert-Bestimmung bei einer Prüfdauer von 1800 Sekunden.The water absorption capacity of the packaging layer material 10 of the example shown is less than 0.5%, determined according to method PA154 for determining the COBB value with a test duration of 60 seconds and less than 1%, determined according to method PA154 for determining the COBB value with a test duration of 1800 seconds.

Die Mineralölpermeation durch das Verpackungslagenmaterial 10 des dargestellten Beispiels beträgt weniger als 1 %, ermittelt gemäß SVI-Richtlinie 2015-01 bei einer Prüfdauer von 12,2 Tagen und einer Prüftemperatur von 60 °C.The mineral oil permeation through the packaging layer material 10 of the example shown is less than 1%, determined according to SVI guideline 2015-01 with a test duration of 12.2 days and a test temperature of 60 °C.

Das Verpackungslagenmaterial 10 des dargestellten Beispiels weist über seine Gesamtdicke eine Fettbarriere mit einem KIT-Wert von 12 auf, ermittelt gemäß dem in der Fachwelt bekannten KIT-Test.The packaging layer material 10 of the example shown has a grease barrier with a KIT value of 12 over its entire thickness, determined according to the KIT test known in the professional world.

Das Verpackungslagenmaterial 10 des dargestellten Beispiels weist über seine Gesamtdicke eine Licht-Transmission bei einer Wellenzahl von 600 nm-190 nm von weniger als 0,1% auf.The packaging layer material 10 of the example shown has a light transmission at a wave number of 600 nm-190 nm of less than 0.1% over its entire thickness.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verpackungslagenmaterials grobschematisch im Querschnitt dargestellt und allgemein mit 110 bezeichnet.In 2 a second embodiment of a packaging layer material according to the invention is shown roughly schematically in cross section and generally designated 110.

Gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte sind in der zweiten Ausführungsform von 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der ersten Ausführungsform von 1, jedoch erhöht um die Zahl 100. Die zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden, als sie sich von der zuvor erläuterten ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten auch zur Beschreibung der zweiten Ausführungsform verwiesen wird.Identical and functionally equivalent components and component sections are in the second embodiment of 2 provided with the same reference numerals as in the first embodiment of 1 , but increased by the number 100. The second embodiment will be described below only insofar as it differs from the previously explained first embodiment, to whose description reference is otherwise also made for the description of the second embodiment.

Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen betrifft im Wesentlichen die auf der zum späteren Verpackungsraum V hinweisenden Oberfläche 20a bzw. 120a der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 20 bzw. 120 angeordneten weiteren Schichten.The difference between the two embodiments essentially concerns the further layers arranged on the surface 20a or 120a of the second barrier coating arrangement 20 or 120 facing the later packaging space V.

Zwar ist auch in der zweiten Ausführungsform auf die zweite Barrierebeschichtungsanordnung 120 eine Polymerbeschichtung drucktechnisch aufgetragen. Deren Flächengewicht im Ausführungsbeispiel beträgt ebenfalls 1,5 g/m², wobei das Flächengewicht auch der Polymerbeschichtung 122 in einem Bereich von 0,5 bis 5 g/m² ausgewählt werden kann. Jedoch ist das als wässrige Dispersion auf die zweite Barrierebeschichtungsanordnung 120 aufgetragene Polymer in der zweiten Ausführungsform ein Polyolefin, insbesondere Polyethylen. Zwischen der Polymerbeschichtung 122 aus Polyolefinen und der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 120 kann ein Primer angeordnet sein, welcher die Haftung der Polymerbeschichtung 122 an der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 120 erhöht.In the second embodiment, a polymer coating is also applied to the second barrier coating arrangement 120 by printing. Its basis weight in the exemplary embodiment is also 1.5 g/m ² , whereby the basis weight of the polymer coating 122 can also be selected in a range from 0.5 to 5 g/m ² . However, the polymer applied as an aqueous dispersion to the second barrier coating arrangement 120 in the second embodiment is a polyolefin, in particular polyethylene. A primer can be arranged between the polymer coating 122 made of polyolefins and the second barrier coating arrangement 120, which increases the adhesion of the polymer coating 122 to the second barrier coating arrangement 120.

Das Polyolefin, insbesondere Polyethylen, der Polymerbeschichtung 122 weist bezogen auf seine Dicke eine überdurchschnittlich hohe Barrierewirkung gegen die Migration von Feuchtigkeit/Wasserdampf auf. Die Polymerbeschichtung 122 kann daher nicht nur die Metallisierung der zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 120 mechanisch schützend zwischen zwei flexiblen Polymerlagen einbetten, sondern kann überdies etwaige Fehlstellen in der ebenfalls eine Wasserdampfbarriere bildenden zweiten Barrierebeschichtungsanordnung 120 überdecken und in ihrer Wirkung abmildern bzw. beseitigen.The polyolefin, in particular polyethylene, of the polymer coating 122 has an above-average barrier effect against the migration of moisture/water vapor in relation to its thickness. The polymer coating 122 can therefore not only embed the metallization of the second barrier coating arrangement 120 between two flexible polymer layers in a mechanically protective manner, but can also cover any defects in the second barrier coating arrangement 120, which also forms a water vapor barrier, and mitigate or eliminate their effect.

Die Biopolymerbeschichtung 124 ist in der zweiten Ausführungsform erheblich dicker ausgebildet als in der ersten Ausführungsform. Dies liegt unter anderem an der abweichenden Materialwahl. Die Polymerbeschichtung 124 ist aus einem Biopolymer-Polyester, insbesondere aus PBSA, gebildet und weist ein Flächengewicht im Bereich von 5 bis 50 g/m² auf. Im konkreten Ausführungsbeispiel der 2 beträgt das Flächengewicht der Polymerbeschichtung 124 20 g/m².The biopolymer coating 124 is considerably thicker in the second embodiment than in the first embodiment. This is due, among other things, to the different choice of material. The polymer coating 124 is made of a biopolymer polyester, in particular PBSA, and has a basis weight in the range of 5 to 50 g/m ^2. In the specific embodiment of the 2 The basis weight of the polymer coating is 124 20 g/m ² .

Das Biopolymer der Biopolymerbeschichtung 124 ist nicht drucktechnisch aufgetragen, sondern ist durch Extrusion aufgetragen, genauer durch Coextrusion mit einer Primerlage 123, welche unmittelbar die Polymerbeschichtung 122 kontaktiert. Die mit der Polymerbeschichtung 124 koextrudierte Primerlage 123 weist ein Flächengewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m² auf und weist im dargestellten zweiten Ausflührungsbeispiel ein konkretes Flächengewicht von 0,9 g/m² auf. Durch die Primerlage 123 wird die Haftung der Biopolymerbeschichtung 124 an der Polyolefinbeschichtung 122 erhöht.The biopolymer of the biopolymer coating 124 is not applied by printing, but is applied by extrusion, more precisely by coextrusion with a primer layer 123, which directly contacts the polymer coating 122. The primer layer 123 coextruded with the polymer coating 124 has a basis weight in the range of 0.5 to 5 g/m ² and, in the second embodiment shown, has a specific basis weight of 0.9 g/m ² . The primer layer 123 increases the adhesion of the biopolymer coating 124 to the polyolefin coating 122.

Biopolymere liefern in der Regel eine höhere Flexibilität als Dispersionsbeschichtungen und schützen daher vor allem die erste und die zweite Barrierebeschichtungsanordnung 114 bzw. 120 vor Verletzung durch Einreißen oder Durchstoßen. Außerdem schützt die Biopolymerbeschichtung 124 das Verpackungslagenmaterial 110 vor Knickbrüchen.Biopolymers generally provide greater flexibility than dispersion coatings and therefore primarily protect the first and second barrier coating arrangements 114 and 120 from damage by tearing or puncturing. In addition, the biopolymer coating 124 protects the packaging layer material 110 from kinking fractures.

Auch das PBSA der Biopolymerbeschichtung 124 gestattet eine Siegelverbindung der Biopolymerbeschichtung 124 mit anderen kompatiblen oder identischen Lagen. Das höhere Auftragsgewicht bzw. die höhere Dicke der Biopolymerbeschichtung 124, verglichen mit jener der Biopolymerbeschichtung 24 der ersten Ausführungsform, gestattet außerdem das Einbetten bzw. Verankern von Wiederverschlussmitteln, wie beispielsweise sogenannte „Zipper“, in die Biopolymerbeschichtung 124. Dadurch können mechanisch wiederverschließbare Verpackungen mit dem papierbasierten Verpackungslagenmaterial 110 gebildet werden. Die Wiederverschlussmittel können aus einem kompatiblen oder demselben Biopolymer wie jenem der Biopolymerbeschichtung 124 im Extrusionsverfahren hergestellt und besonders fest und sicher durch thermisches Siegeln in der Biopolymerbeschichtung 124 verankert werden.The PBSA of the biopolymer coating 124 also allows a sealing connection of the biopolymer coating 124 with other compatible or identical layers. The higher application weight or the higher thickness of the biopolymer coating 124, compared to that of the biopolymer coating 24 of the first embodiment, also allows the embedding or anchoring of reclosure means, such as so-called "zippers", in the biopolymer coating 124. This makes it possible to form mechanically reclosable packages with the paper-based packaging layer material 110. The reclosure means can be produced from a compatible or the same biopolymer as that of the biopolymer coating 124 using an extrusion process and can be anchored particularly firmly and securely in the biopolymer coating 124 by thermal sealing.

Die Barrierewerte der zweiten Ausführungsform entsprechen den für die erste Ausführungsform angegebenen Barrierewerten.The barrier values of the second embodiment correspond to the barrier values specified for the first embodiment.

Claims

A packaging sheet material (10; 110) comprising a base sheet (12; 112) of paper, a first barrier coating arrangement (14; 114) of a vinyl alcohol polymer and a second barrier coating arrangement (20; 120) of a metal or a metal compound deposited on a carrier surface (18a; 118a) in a vapor deposition process, wherein the first barrier coating arrangement (14; 114) has more than one layer (16, 18; 116, 118) of the vinyl alcohol polymer, wherein the layers (16, 18; 116, 118) of the first barrier coating arrangement (14; 114) are arranged directly following one another.

Packaging layer material (10; 110) according to Claim 1 , characterized in that the first barrier coating arrangement (14; 114) has exactly two layers (16, 18; 116, 118).

Packaging layer material (10; 110) according to Claim 1 or 2 , characterized in that vinyl alcohol polymer is a modified vinyl alcohol polymer.

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that vinyl alcohol polymer comprises or is polyvinyl alcohol and/or butenediol-vinyl alcohol copolymer.

Packaging sheet material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that the first barrier coating arrangement (14; 114) is arranged between the paper base layer (12; 112) and the second barrier coating arrangement (20; 120).

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that the second barrier coating arrangement (20; 120) comprises or is a deposited layer of metal or of a metal oxide.

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that a polymer coating (22; 122) is arranged on the side of the second barrier coating arrangement (20; 120) facing away from the paper base layer (12; 112).

Packaging layer material (10; 110) according to Claim 7 , characterized in that the polymer coating (22; 122) comprises or is a vinyl alcohol polymer or a polyolefin.

Packaging layer material (10; 110) according to Claim 7 or 8 , characterized in that the polymer coating (22; 122) is applied as a water-based dispersion in the print job.

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that a biopolymer coating (24; 124) is arranged on the side of the second barrier coating arrangement (20; 120) facing away from the paper base layer (12; 112).

Packaging layer material (10; 110) according to Claim 10 , including the Claim 7 , characterized in that the polymer layer (22; 122) is arranged between the second barrier coating arrangement (20; 120) and the biopolymer coating (24; 124).

Packaging layer material (10; 110) according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the biopolymer coating (24; 124) is based on a natural protein or comprises or is formed from a biodegradable polyester.

Packaging layer material (10; 110) according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that the biopolymer coating (24; 124) is sealable.

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that the packaging layer material (10; 110) has a print job (126).

Packaging layer material (10; 110) according to one of the preceding claims, characterized in that the paper base layer (12; 112) is free of a printing line.