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Patent Searching and Data


Title:
MULTILAYER FILM, IN PARTICULAR SEALING FILM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/002304
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a multilayer film, in particular sealing film, which is suitable as food packaging, in particular as packaging for food containers, beverage capsules, coffee capsules or the like, characterized in that the film consists of at least a first and a second layer.

Inventors:
MEYER SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/066785
Publication Date:
January 02, 2020
Filing Date:
June 25, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SPC SUNFLOWER PLASTIC COMPOUND GMBH (DE)
International Classes:
B65D65/40; B32B23/06; B32B23/10; B65D65/46; B65D85/804
Domestic Patent References:
WO2017186743A12017-11-02
WO2017063680A12017-04-20
WO2015177591A22015-11-26
WO2017186743A12017-11-02
WO2013072146A12013-05-23
Foreign References:
DE1917365A11970-08-20
US2570478A1951-10-09
EP3398766A12018-11-07
DE102013216309A12015-02-19
DE102013208876A12014-11-20
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Mehrschichtige Folie, insbesondere Siegelfolie, geeignet als Lebensmittelverpackung, insbesondere als Verpackung für Lebensmittelbehälter, Getränkekapseln, Kaffeekapseln oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus min- destens einer ersten und einer zweiten Schicht besteht.

2. Folie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus mindestens einer ersten Schicht, einer zweiten und einer dritten Schicht bzw. Folienlage besteht.

3. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht aus Papier, vorzugsweise Filterpapier und wenigstens die zweite Schicht aus einer gasundurchlässigen Folie besteht.

4. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasundurchlässige Folie aus Celluloseacetat und/oder Celluloseregenerat enthält, oder daraus besteht.

5. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasundurchlässige Folienschicht aus Celluloseacetat und/oder Celluloseregenerat besteht und/oder dies enthält und eine Schicht bildet, welche einseitig und/oder beidseitig mit Polyvinyl idenchlorid oder dergleichen beschichtet ist.

6. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gasundurchlässige Folie aus einem gasdichten Kunststoff besteht oder diesen ent- hält.

7. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten der Folie ein Kunststoff ist, welcher biod eg radierbar und homekom postierbar ist.

8. Folie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder dritte Schicht durch ein Kunststoffvlies gebildet wird und aus einem der nachfolgenden

Materialien, oder einer Mischung hieraus besteht:

- PBS/PBSA, - PLA,

- PHA,

- S2PC-PBS,

- S2PC-PBSA, - S2PC PBS/PBSA.

Description:
Mehrschichtige Folie, insbesondere Siegelfolie

Es gibt Kunststofffolien vieler Art und diese Folien dienen häufig der Verpackung oder haben eine ganz bestimmte Funktion. Hierbei ist insbesondere Funktion einer Siegelfolie zu nennen, welche bei Lebensmittelverpackungen verwendet wird, z.B. als Abdeckung für Getränkekapseln, z.B. für Kaffee, Tee, Funktionsgetränken aller Art, bei dem einerseits Folie das gefüllte Innere der Kapsel, also Kaffee, Tee, Kräuter, etc. luftdicht versiegelt, andererseits aber auch möglich, dass die Kapsel mittels Nadeln durch die jeweilige Maschine durchstochen werden kann um dann durch die Hohlnadeln Flüssigkeit z.B. heißes Wasser unter einem vorbestimmten Druck in die Kapsel zu pressen. Schließlich ist es auch möglich, dass der Bruch der Folie statt durch mechanische Einwirkung nach Außen durch den Wasserdruck verursacht wird, der die Folie gegen eine stumpfe Pyramidenplatte drückt und so verformt, dass die Reißdehnung überschritten wird und es zum Bruch der Folie kommt.

Bei solchen Verwendungen weist das Kapselmaterial eine Kapselwand auf, einen Kapselboden und auf der gegenüberliegenden Seite des Kapselbodens eine Öffnung mit einem regelmäßig umlaufenden flangartigen Rand.

Auf dieser Kapselöffnung wird dann die Siegelfolie appliziert, nachdem die Kapsel mit dem gewünschten Getränkepulver, also z.B. Kaffee, Tee oder dergleichen befüllt wurde.

Wenn in einer Kaffeemaschine entsprechende Einfüllstutzen durch den Kapselboden dringen, um somit Wasser einer vorbestimmten Temperatur und mit einem vorbestimmten Druck in die Kapsel zu pressen, werden durch Schneidelemente oder Nadeln, etc. die Siegelfolie durchstochen, geschnitten, etc., sodass die Flüssigkeit also z.B. Kaffee, Tee, funktionaler Drink, etc. aus der Kapsel entweichen können.

Es gibt bereits eine Vielzahl von Vorschlägen zur Ausbildung der Siegelfolie. Eine besondere Herausforderung besteht aber dann, wenn die Siegelfolie nicht nur ihre Funktion als Siegelfolie erfüllen soll, sondern, wenn die gesamte Kapsel einschließlich der Siegelfolie auch homekompostierbar, also in relativ kurzer Zeit biodegradierbar sein soll.

Wenn beispielsweise die Siegelfolie aus konventionellen Standardkun ststoff , wie z.B. Po- lypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), etc. besteht, ist eine solche Homekompostierbarkeit der Folie und damit auch der gesamten Kapsel nicht gegeben.

Wenn der Kapselkörper aus einem homekompostierbaren Kunststoff besteht, wie z.B. S 2 PC-PBS und die Siegelfolie aus einem konventionellen Kunststoff besteht, wäre es zwar möglich, vor der Kompostierung die Siegelfolie vom Kapselkörper zu trenne, dies ist jedoch außerordentlich aufwendig, technisch kaum darstellbar und letztlich auch aus Kostengründen nicht wirtschaftlich.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung von einem homekompostierbaren Kunststoff vom Typ S 2 PC-PBS oder S 2 PC-PBSA oder S 2 PC-PBS/PBSA die Rede ist, ist damit das Material gemeint, welches auch in der Patentanmeldung WO 2017/186743 beschrieben und offen- bart ist. Der Inhalt dieser Anmeldung wird auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht. S 2 PC-PBS bzw. S 2 PC-PBSA oder S 2 PC-PBS/PBSA sind ein Biokomposit, bei welchem das biologische Bestandteil (S 2 PC) Schalenmaterial ein gemahlenes Schalenmaterial der Schale des Sonneblumenkerns ist und PBS ein Polybutylensuccinat (eine chemische Verbindung aus der Gruppe der liniaren aliphatischen Polyester) und PBSA ein Polyethylensuccinat-Adipat. PBS bzw. PBSA als solche sind als biologisch abbaubare Werkstoffe bekannt.

Als Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf DE 102013216309, DE 102013208876 und WO 2013/072146.

Es ist auch bekannt, Kapsel wie auch die deckende Folie, nicht aus Kunststoff, sondern aus Metall, z.B. Aluminium zu fertigen. Auch die Ausbildung von dünnen Aluminiumfolien ist bekannt aber eine solche Materialität der Kapsel, insbesondere auch der Folie, erfüllt nicht die Ansprüche an die Homekompostierbarkeit. Schließlich ist es auch bekannt, dass als Siegelfolie, soweit sie mit„bio“ oder„kompostierbar“ beworben werden, verschiedenartige Papiere zum Einsatz kommen. Der Nachteil dieser Papiere ist, dass sie keine gute Barrierewirkung gegen Sauerstoff haben und damit der Kaffee innerhalb der Kapsel schnell Qualität einbüßt, letztlich also durch Oxidation degra- diert, was sich sehr unangenehm im Geschmack niederschlägt.

Bei der vorliegenden Erfindung geht es also vornehmlich darum, eine Siegelfolie, insbesondere eine Siegelfolie für Getränkekapseln bereitzustellen, welche eine sehr gute Sauerstoffbarrierewirkung aufweist, welche homekompostierbar ist und auch eine gewünschtes Bruchverhalten aufweist, damit die bekannten Mittel in der Kaffeemaschine die Siegelfolie gut öffnen können.

Die Aufgabe wird z.B. mittels einer Folie gelöst, welche auf Basis von S 2 PC-PBS entwickelt wurde. Die Dicke der Folie kann dabei zwischen 50 pm und 1.500 pm betragen, wobei insbesondere bevorzugt die Ausführung in 300 pm zu verwenden ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner auch durch eine Folie im Mehrschichtverbund gelöst, bei dem eine Zwischenlage von circa 15 bis 50 pm, bevorzugt circa 30 pm PVOH oder„G-Polymer“ eingesetzt wird. Damit kann die Folie eine Sauerstoffbarrierewirkung von bis zu 0,4 cm 3 , m 2 x d x bar erreichen.

Das Mehrschichtverfahren kann auch auf das Kapselwandmaterial angewendet werden. Dazu stellt man die Kaffeekapsel in einem Konvektionverfahren her, bei dem die Barriere- Schicht aus PVOH oder G-Polymer besteht. Damit lassen sich ebenfalls hohe Sauerstoffbarrierewerte erzielen. Diese stellen eine bevorzugte Au sf ü h ru n g s va ria n te der Erfindung dar.

Eine weitere Variante zur Lösung der Aufgabe besteht aus einer mehrschichtigen Folie, wobei diese aus ein oder zwei Lagen Filterpapier (im Prinzip sind dies Papiere, die auch für Teefilter zum Einsatz kommen) und einer Lage (Schicht) aus Kunststofffolie bestehen. Die Schicht aus Filterpapier und die Kunststofffolie z.B. aus S 2 PC-PBS, PBS, PBS/PBSA, PLA, PHA oder dergleichen werden durch einen Kaschierprozess miteinander verbunden, z. B. laminiert. Als Kunststofffolie kommt erfindungsgemäß auch besonders eine Mischung aus PBS/PBSA in Betracht.

Der Vorteil der Papierlage besteht darin, dass sie naturgemäß porös ist, der Vorteil der Kunststofffolie besteht darin, dass sie gasundurchlässig ist. Es ist auch hinreichend dann der Fall, wenn die Kunststofffolie aus einem homekompostierbaren Kunststoff, z.B. S 2 PC- PBS, PBS PLA oder dergleichen besteht.

Die Filterpapierlage kann alternativ auch durch eine Lage/Schicht, z. B. Vliesschicht aus Kunststofffasern aus kompostierbaren Rohstoffen, insbesondere homekompostierbaren Rohstoffen, wie z. B. S 2 PC-PBS, PBS, PBSA, Mischung PBS/PBSA, PLA, PHA, oder Mi- schungen hieraus gebildet werden.

Die vorgenannten Folienlagen des Mehrschichtverbundes können dabei sämtlich so ausgestaltet werden, dass die Folie eine Gesamtdicke aufweist, die vorzugsweise unter 0,2 mm liegt.

Ein in der Zeichnung dargestelltes Beispiel für diese Folie ist in Figur 1 dargestellt. Dabei ist gut zu erkennen, dass die Siegelfolie aus einer ersten, zweiten und dritten (optional) Schicht besteht, nämlich einer ersten Schicht aus porösem Filterpapier mit einer Dicke von circa 40 - 100 pm.

Daran an schließt sich eine gasundurchlässige Folie, welche eine Dicke aufweist, die im Bereich zwischen 10 pm und 30 pm liegt, vorzugsweise im Bereich von 13 - 25 pm , be- sonders bevorzugt 14 - 19 pm.

Daran wiederum schließt sich an ein poröses Filterpapier mit einer Dicke von ca. 30 bis 100 pm an

Diese Folie aus den beschriebenen drei Schichten ist auf den flangartigen Rand der Kap- selwand aufgeklebt, auflaminiert, verschweißt, etc. Die Kapselwand bildet dabei die Seitenwand der Kapsel.

Statt der dargestellten dreischichtigen Ausbildung der Folie ist auch eine zweischichtige Ausbildung möglich, wobei dann entweder die Außenlage aus porösem Filterpapier oder die Innenlage aus porösem Filterpapier weggelassen wird. Eine gasundurchlässige Folie wird immer benötigt, um die hinreichende Sauerstoffbarrierewirkung bereitzustellen.

Ein besonders dünnes bzw. besonders poröses Filterpapier begünstigt die Versiegelung ohne zusätzliche Kunststofffasern im Papier.

Besonders dünn ist ein Papier mit einem Flächengewicht von unter 12 g/m 2 und einer Dicke von ca. 40 pm. Unter besonders porös werden Papiere mit einer Luftdurchlässigkeit von über 1500 l/m 2* s verstanden.

Die Erfindung zielt damit auch darauf ab, mit der Siegelfolie und dem entsprechenden Ge- tränkekapselmaterial nicht nur eine homekom postierbare Lösung zur Verfügung zu stellen, sondern auch eine Lösung, bei dem nur durch die Kapsel und ihrer Abdeckung durch die Folie selbst, eine ausreichenden Sauerstoffbarriere bereitgestellt wird.

Bei einer bekannten Lösung, bei welcher beispielsweise die Siegelfolie nur aus Papier besteht, muss zur Ausbildung einer hinreichenden Sauerstoffbarriere die gesamte befüllte Getränkekapsel in einer zusätzlichen Barriereverpackung untergebracht werden, wobei diese Barriereverpackung üblicherweise aus PE, Aluminium oder PE-EVOH-PE oder dergleichen besteht, bzw. dieses enthält. Vor dem Gebrauch der Getränkekapsel wird dann die Kapsel aus der Barriereverpackung entnommen, was aber wiederum zusätzlichen Müll in Form der Barriereverpackung erzeugt und diese Barriereverpackung ist eben nicht homekom postierbar, sondern muss auf den üblichen Kunststoff- oder Müllentsorgungsweg gehen.

Um zu viel Müll dieser Art zu vermeiden, werden daher auch häufig eine Vielzahl von Kapseln, z.B. 10 Stück in einer gemeinsamen Umverpackung verpackt. Reißt man allerdings diese Verpackung auf, um die erste Kapsel zu entnehmen, beginnt bereits für die anderen Produkte die Haltbarkeit zu sinken, weil die Luft, die in die Umverpackung dringt, auch das Innere der Getränkekapselbefüllung degradiert und altert.

Wenn man eine reine Papierfolie als Siegelfolie bereitstellen würde, wäre der Inhalt der Kapsel, also z.B. Kaffee eines Tages verdorben bzw. geschmacklich so degradiert, dass er kein attraktives Produkt mehr darstellt. Es wäre auch möglich, wenn man nur eine Kunststofffolie als Deckel für die Getränkekapsel verwendet. Diese sind jedoch, wie erwähnt, in der Regel zu flexibel, als dass sie im geforderten Moment reißen würden. Selbst spröde Folien, die im richtigen Moment reißen, verstopfen anschließend, bedingt durch das heiße Wasser unter Druck und die damit ein- hergehende Erweichung des Folienmaterials, die Löcher des Auslasssiebes des Extraktionsautomaten.

Es ist auch möglich, statt Celluloseacetat ein Celluloseregenerat einzusetzen, oder eine Mischung aus einem Celluloseacetat und einem Celluloseregenerat. Als Celluloseregenerat können alle bekannten Celluloseregenerat-Werkstoffe/Materialien eingesetzt werden, bevorzugt ist Viskose (Zellwolle) und/oder Cellulosehydrat (Cellophan).

In dem in der Figur dargestellten Beispiel besteht die gasundurchlässige Folie bevorzugt aus einem Celluloseacetat bzw. enthält dieses. Eine solche Celluloseacetatfolie mit einer Dicke von 10 bis 50 pm gewährleistet eine hervorragende Sauerstoffbarriere von bis zu 1 cm 3 /m 2 x 24 Stunden und eine Wasserdampfbarriere von bis zu 20 g/m 2 x 24 Stunden. Dies wird gewährleistet, indem man den Celluloseacetatfilm mit Polyvinyl idenchlorid (PVDC) beschichtet. Wird diese beschichtete Folie als Siegelfolie für Lebensmittelbehälter eingesetzt, führt dies jedoch bei der Verwendung auf einer Nespresso-kompatiblen Getränkekapsel zum Verstopfen der Maschine während des Brühvorgangs. Um dies zu verhindern, sollte der Druck, der während des Brühens auf die Folie wirkt, reduziert werden. Dies darf aber nicht dazu führen, dass der Druck so stark sinkt, dass kein zufriedenstellendes Brühergebnis mehr erzielt wird. Denn es muss stets ausreichend Wasserdruck in der Siegelfolie vorhanden sein, um ein durch diesen Druck verursachtes Reißen der Folie und damit Freigeben des Getränks gewährleisten. Die erfindungsgemäße Aufgabe lässt sich z. B. auch mit einem Papier (Filterpapier) lösen, bei welchem die Porosität über 1.600 l/m 2 s für die untere Papierlage aufweist.

Als Druckminderer für diesen Zweck wurde herausgefunden, dass sich zellulosereiche Papiere bei einer Grammatur von 10 bis 30 g/m 2 geeignet sind. Die Porosität dieser Papiere variiert zwischen etwa 80 und 1.600 l/m 2 s nach EN ISO 9237.

Der bis hierhin als mehrschichtig, z.B. auch zweischichtig beschriebene Aufbau der Sie- gelfolie hat u.U. den Nachteil, dass beim Reißen des Papiers und der Folie kein Getränke- pulver, z.B. Kaffeepulver, austreten, und mit in die Tasse gelangen darf. Um dies zu verhindern, wurde eine dritte Schicht eingeführt, die ebenfalls aus den zuvor schon beschriebenen Papieren besteht und die sich auf der noch freien Seite der Folien aufbringen lässt. Damit kann das Problem austretenden Kaffees aus der Kapsel während des Brühvorgangs und einer damit einhergehenden Verstopfung der Kapselautomaten verhindert werden.

Um die 2- bzw. 3-Schicht-Folie in eine Kapselabfüllanlage einführen zu können, müssen die Folienschichten miteinander permanent verbunden werden. Dazu werden die drei einzelnen Komponenten-Folien, also Papier-Celluloseacetatfilm(-Papier) auf einer Kaschieranlage über diverse Walzen zusammengeführt und bei 120 bis 200° Celsius miteinander verbunden, z.B. verklebt.

Als Kleber dient dabei das bereits schon auf dem Celluloseacetatfilm befindliche PVdC (Polyvinyldenchlorid) die so miteinander kaschierte fertige Siegelfolie lässt sich dann auf beliebige Breiten schneiden und verschicken und auf die gefüllte Kapsel applizieren.

Wie beschrieben, hat die Folie die Aufgabe, einen Lebensmittelbehälter, wie beispiels- weise eine Getränkekapsel/Kaffeekapsel oder dergleichen zu verschließen und zwar sauerstoffdicht und feuchtigkeitsdicht zu verschließen, damit das darin enthaltene Lebensmittel also Getränkepulver, Kaffeepulver, etc. lange frisch zu halten. Dies ist insbesondere bei Kaffee eine besondere Herausforderung, da Kaffee bereits auf kleine Mengen Sauerstoff mit geschmacklichen Veränderungen/Degradierungen reagiert. Da die Lagerdauer in der Kapsel ein Jahr oder länger betragen kann, ist bei der Herstellung der Kapsel das Verbrauchsdatum nicht bestimmbar. Die Kapsel und die Folie muss also über einen sehr langen Zeitraum den Sauerstoff aus dem Kapselinneren und damit dem dort vorhandenen Getränkepulver, Kaffee, etc. fernhalten, was am besten mit einer möglichst geringen Sauerstofftransmissionsrate der Folie und natürlich der Kapsel der Fall ist. Darüber hinaus soll die Folie ein optimales Brühergebnis für verschiedene Lebensmittel gewährleisten. So ist z.B. für einen Kaffee Lungo (1 10ml Kaffee) z.B. erforderlich, dass das Zusammenspiel aus Kaffee, Kapsel und Folie zu einer Brühdauer von circa 40 Sekunden führt. Ist der Wert deutlich darunter ist der Kaffee deutlich unterextrahiert und schmeckt dünn (wässrig) und zeigt eine nur schwach ausgeprägte Crema mit wenig Farbe und Vo- lumen. Liegt der Wert deutlich darüber, wird der Kaffee überextrahiert und schmeckt unan- genehm kräftig (Robusta-ähnlich) und die Crema wird sehr dunkel. Da es aber sehr verschiedene Geschmäcker, Kaffeesorten und Zubereitungsarten gibt, kann man dem Anspruch nach einem optimalen Kaffee nicht mit einer einzigen Folie gerecht werden, daher ist Aufgabe dieser Erfindung, ein Portfolio an Mehrschichtfolien aufzuzeigen, die je nach Kaffee (Sorte, Röstgrad, Mahlgrad, Produktionszeit der Maschine, etc.) ein zufriedenstellendes Ergebnis liefert.

Gleichzeitig soll erfindungsgemäß die Folie kompostierbar sein, was wie beschrieben mit Celluloseacetat und Papier gegeben ist.

Wie ausgeführt, wird die wenigstens eine Schicht aus Filterpapier und die wasserundurch- lässige Folie durch einen Kaschierprozess miteinander verbunden.

Zur Verbesserung der Siegelfähigkeit dieser Anordnung kann im Kaschierprozess auch Kunststoffpulver zwischen die Papierlage und Folie gestreut werden, sodass dieses Kunststoffpulver nach dem Kaschierprozess zwischen der Papierlage und der Kunststofffolie liegt. Das dabei eingesetzte Kunststoffpulver besteht vorzugsweise aus kompostierbarem, besonders bevorzugt homekompostierbarem Material, wie z. B. S 2 PC, PBS, PBSA, PBS/PBSA, PLA, PHA oder dergleichen.

Das Pulver weist hierbei bevorzugt eine Korngröße im Bereich von 50 bis 500 pm auf, besonders bevorzugt 200 bis 400 pm.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung die Eigenschaft der Homekompostierbarkeit ange- sprachen wird, wird darunter verstanden, die Erfüllung der entsprechenden Normen hierzu, nämlich: EN13432. Die Homekompostierbarkeit unterscheidet sich von der industriellen Kompostierbarkeit.

Letztere setzt voraus, dass zur Kompostierung das zu kompostierende Material in einer Fabrik, in einem Behälter einer künstlichen Atmosphäre ausgesetzt wird und somit eine Kompostierbarkeit zu bewerkstelligen. Unter der Homekompostierbarkeit hingegen wird das Kompostieren, wie es auf einem Komposthaufen, z. B. im Garten abläuft, verstanden.