Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine monoaxial verstreckte, transparente Folie für ein recycelfähiges Laminat, wobei die Folie mindestens eine äußere Schicht und mindestens eine innere Schicht umfasst.

Aktuelle, handelsübliche Verpackungen aus Kunststoff sind häufig Folienlaminate aus verschiedenen Schichten, die hinsichtlich ihrer Anwendung und Funktion konfektioniert werden, wie z.B. Polyolefine wie Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), oft auch kombiniert mit Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyamid (PA), um die gewünschten physikalischen Folieneigenschaften zu erzielen.

Polyethylen hat sich zur Herstellung von Lebensmittelverpackungsfolien, Lebensmittelbeuteln, Stretchfolien, Schrumpffolien, Mülleimerauskleidungen und Versandtaschen bewährt. Herkömmliche geblasene oder gegossene Polyethylenfolien werden häufig für flexible Verpackungen als Einzelverpackung oder als Kaschierfolie verwendet.

Gleichzeitig kann die Art und Weise, wie Kunststoff und damit auch Verpackungsfolien derzeit produziert und entsorgt werden, unter Umständen auch umweltschädlich sein. Die Folgen reichen von hohen CC>2-Emissionen bis hin zur Verschmutzung der Meere. Um dem entgegenzuwirken, will die Europäische Union im Rahmen ihres „Green Deals“ die Deponierung von Kunststoffmüll reduzieren. Bis 2030 sollen 55 % des Verpackungsmülls aus Kunststoff recycelt werden Um die Herausforderungen des Recyclings bewältigen zu können, muss das Design von Verpackungen zunehmend nachhaltig gestaltet werden. Dies kann beispielsweise durch die Umsetzung und Implementierung von mehr Monomaterialkonstruktionen erfolgen. Hierbei liegt die Herausforderung im Erreichen der ganz unterschiedlichen Eigenschaften einer Verpackung, die zuvor in der Kombination verschiedener Kunststoffschichten mit unterschiedlicher Materialbasis erzielt wurde, mit nur einer recycelbaren Monomaterialkonstruktion zu realisieren.

Es hat sich gezeigt, dass biaxial orientierte Polypropylenfolien und biaxial orientierte Polyethylenfolien und gegossene Polypropylenfolien eine gute Steifigkeit und Zähigkeit bieten und dabei dünner ausgebildet werden können.

Eine Maschinenrichtungsorientierung verleiht Folien eine gute Steifigkeit und optische Eigenschaften, die zum Aufbringen eines Druckbildes vorteilhaft sind. Wenn sie jedoch stark in Maschinenrichtung orientiert sind, kann die Reißfestigkeit der Folien deutlich nachlassen, wodurch die Bedruckbarkeit in modernen Reihendruckverfahren mit hohen Bahngeschwindigkeiten problematisch wird. Darüber hinaus ist bei Folien mit hoher Verstreckung zu erwarten, dass die Folien meist eine Fibrillierung aufweisen können, welche die Wertigkeit und gegebenenfalls das Erscheinungsbild eines Aufdrucks beeinträchtigen.

Die EP 3 317 100 B1 offenbart eine einachsig ausgerichtete Folie mit einer ersten Schicht, die eine erste Zusammensetzung beinhaltet, die ein Polymer auf Ethylenbasis beinhaltet, hergestellt in Anwesenheit eines Single-site- Katalysators, wobei die erste Zusammensetzung eine Dichte von 0,935 g/cm ³ bis 0,965 g/cm ³ , einen Schmelzindex von 0,5 bis 6 g/10 min und eine Molekulargewichtsverteilung von 6,0 oder weniger aufweist und ein Ziegler- Natta-katalysiertes Polyethylen ultraniedriger Dichte, das eine Dichte von 0,880 g/cm ³ bis 0,912 g/cm ³ , einen Schmelzindex von 0,5 bis 6 g/10 min und eine MWD von 6,0 oder weniger aufweist; eine zweite Schicht, die mindestens ein Polyolefin beinhaltet; und mindestens eine innere Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, die ein Polyethylen hoher Dichte oder ein Ziegler-Natta-katalysiertes Polyethylen ultraniedriger Dichte, das eine Dichte von 0,880 g/cm ³ bis 0,912 g/cm ³ und einen Schmelzindex von 0,5 bis 6 g/10 min aufweist, wobei die Folie in der Maschinenrichtung bei einem Ziehverhältnis von zwischen 4 : 1 und 10 : 1 ausgerichtet ist und die Folie in der Maschinenrichtung einen 2-Prozent-Sekantenmodul von 590 MPa oder mehr vorweist.

In der EP 3 481 630 B1 wird eine recyclingfähige Polyethylenfolie aus zumindest 80 % Polyethylen-Material und maximal 20 % kompatiblen Polyolefin-Material beschrieben, wobei die Polyethylen-Folie kleiner 40 pm dick ist und eine zentrale Schicht aus linearem Polyethylen niedriger Dichte und/oder linearem metallocenem Polyethylen niedriger Dichte und zwei mit der zentralen Schicht verbundenen Außenschichten aus Polyethylen hoher Dichte, die die zentrale Schicht umgeben, aufweist, wobei der HDPE-Anteil der Polyethylen-Folie mindestens 60 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 70 Vol.-%, ganz besonders vorzugsweise mindestens 80 Vol.-%, ausmacht und wobei die Polyethylen-Folie in zumindest einer Richtung gereckt ist und die beiden Außenschichten zusammen mindestens dreimal so dick sind, vorzugsweise mindestens viermal so dick sind, wie die zentrale Schicht. Bei dieser Folie muss zur Erreichung einer ausreichenden Wärmeformbeständigkeit Polypropylen oder Cyclo-Olefin- Copolymer in die Außenschichten zugemischt werden, wodurch eine Monomaterialkonstruktion nicht mehr realisiert ist.

Die EP 2 860 031 B1 offenbart eine in Maschinen-Richtung verstreckte, für Etiketten geeignete Mehrschicht-Folie, umfassend eine Kern-Schicht und zwei um die Kern-Schicht sandwichartig angeordnete äußere Schichten, wobei die Kern-Schicht ein bimodales Ethylen/1-Buten/C6-C12-alpha-Olefin-Terpolymer mit einer Dichte zwischen926 kg/m ³ bis 950 kg/m ³ umfasst und die zwei äußeren Schichten unimodales HDPE mit einer Dichte von mehr als 940 kg/m ³ bis zu 970 kg/m ³ umfassen.

Die WO 2021/076 552 A1 offenbart eine in Maschinenrichtung orientierte Polyethylenfolie mit einer Kernschicht, die ein erstes Polymer auf Ethylenbasis mit einer Dichte von 0,870 g/cm ³ bis 0,920 g/cm ³ sowie einem Spitzenschmelzpunkt von 82 bis 126 °C und einer gewichtsbezogenen Kristallinität von 15 bis 30 als auch eine Außenschicht, die ein zweites Polymer auf Ethylenbasis mit einer Dichte von 0,940 g/cm ³ bis 0,965 g/cm ³ und einem Spitzenschmelzpunkt von 130 bis 135 °C und einer gewichtsbezogenen Kristallinität von 30 bis 80 sowie eine Unterhautschicht, die sich zwischen und in Kontakt mit der Kernschicht und der Außenschicht befindet, wobei die Unterhautschicht ein drittes Polymer auf Ethylenbasis mit einer Dichte von 0,920 g/cm ³ bis 0,950 g/cm ³ und einem Spitzenschmelzpunkt von 125 bis 130 °C und eine Kristallinität in Gewichtsprozent von 40 bis 65, wobei das Verhältnis der gewichtsprozentualen Kristallinität von der Kernschicht zur Hautschicht einen Wert von 0,25 bis 0,91 hat. Insbesondere der Einsatz von Polyethylen niedriger Dichte, welches zur Ausbildung einer ausreichenden Zähigkeit der Folien eingesetzt wird, begünstigt bei hohen Verstreckungsverhältnissen in Maschinenrichtung eine Fibrillierung.

Die EP 3390 049 B1 offenbart ein laminierte Polyethylenbasierte Filmstruktur mit Barriereeigenschaften, umfassend einen orientierten ersten Film, der mindestens in Maschinenrichtung orientiert ist mit mindestens eine Schicht A auf Basis von Polyethylenpolymer mit einer Dichte von 890 bis 980 kg/m ³ und optional mindestens eine Schicht B aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) mit einer Dichte von 940 bis 970 kg/m ³ oder Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) mit einer Dichte von 925 bis 940 kg/m ³ oder ein lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) mit einer Dichte von 910 bis 950 kg/m ³ , wobei der orientierte erste Film zumindest in Maschinenrichtung in einem Streckverhältnis von 1 : 1 ,5 bis 1 : 12 orientiert ist und nach der Orientierung eine Filmdicke von 10 bis 50 pm aufweist und wobei der orientierte erste Film durch eine dünne aufgedampfte Keramik- oder Metall- Barriereschicht auf einer Oberfläche des orientierten ersten Films beschichtet ist, wobei der orientierte erste Film mit der beschichteten Oberfläche auf einen zweiten Film laminiert ist. Das Polyethylenpolymer der Schicht A ist ausgewählt aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) oder einem linearen Poly-ethylen niedriger Dichte (LLDPE) oder Mischungen aus linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) mit Hochdruck-Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) oder einer Mischung eines Plastomers auf Ethylenbasis mit Hochdruck-Polyethylen niedriger Dichte (LDPE).

Hochwertige Verpackungslaminate weisen zudem meist einen Aufdruck auf, der in einem Reihendruckverfahren, z.B. im Tiefdruckverfahren oder im Flexo- Reihendruckverfahren realisiert wird. Deshalb werden in solchen Folienlaminaten als bedruckte Folienbahn häufig PET- oder PP-Folienbahnen eingesetzt. Nach heutigem Stand kommen hierfür bedruckte Folienbahnen mit Schichtdicken von nur 12 pm zum Einsatz. Die Konstruktion von Monolaminaten aus Polyethylen ruft aber das Problem der qualitativen Bedruckbarkeit bei solch geringen Schichtdicken hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Folie für ein recycelfähiges Laminat bereitzustellen, das den Anforderungen einer Monomaterialkonstruktion genügt und gute mechanische Eigenschaften gewährleisten kann. Dazu soll die Folie besonders steif ausgebildet sein und eine ausreichende Zähigkeit aufweisen, ohne dabei zu einer Fibrillierung zu neigen. Darüber hinaus soll die Folie über eine hinreichende Wärmeformbeständigkeit verfügen und einfach recycelt werden können. Zumindest eine Schicht der Folie bzw. eine Lage des Laminats soll über erforderliche Siegeleigenschaften verfügen. Die Folie soll sich günstig und in hervorragender Qualität bedrucken lassen. Die Folie soll gesundheitlich unbedenklich und ökologisch nachhaltig sein. Zudem sollen keine Gerüche von der Folie ausgehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Folie für ein recycelfähiges Laminat gemäß dem Hauptanspruch gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß weist mindestens eine äußere Schicht eine höhere Dichte als die mindestens eine innere Schicht auf. Dabei umfasst die äußere Schicht eine Mischung von mindestens zwei Polyethylenen unterschiedlicher Dichte, wobei das Polyethylen höherer Dichte eine Dichte von mehr als 0,94 g/cm ³ aufweist und das Polyethylen niederer Dichte eine Dichte von weniger als 0,94 g/cm ³ aufweist.

Vorteilhafterweise beträgt der Anteil von dem Polyethylen höherer Dichte in mindestens einer der äußeren Schichten in der Mischung mehr als 40 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, insbesondere mehr als 80 Gew.-% und/oder weniger als 95 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 90 Gew.-%, insbesondere weniger als 85 Gew.-%. Der Anteil an Polyethylen höherer Dichte verleiht der Folie eine hervorragende Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung beträgt der Anteil von dem Polyethylen niederer Dichte in mindestens einer der äußeren Schichten in der Mischung mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% und/oder weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 20 Gew.-%. Der Anteil an Polyethylen niederer Dichte sorgt für eine günstige Zähigkeit der Folie.

Idealerweise ist die Dichte des Polyethylens höherer Dichte um einen Faktor größer als das Polyethylen niederer Dichte, wobei der Wert des Faktors mehr als 1 ,002, vorzugsweise mehr als 1 ,005, insbesondere mehr als 1 ,008 und/oder weniger als 1 ,20, vorzugsweise weniger als 1 ,15, insbesondere weniger als 1 ,10 beträgt.

Das Fließverhalten von Polyolefinen wird mithilfe der Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 beschrieben, üblicherweise bei einer Temperatur von 190 °C für Polyethylen und 230 °C für Polypropylen bei einer Belastung mit 2,16 kg, 5 kg oder 21 ,6 kg. Ein höherer Schmelzindex korreliert hierbei mit einem geringeren durchschnittlichen Molekulargewicht des Polymers. Gleichzeitig gilt, je höher der Schmelzindex eines Polymers, desto niedriger die Schmelzeviskosität, was vorteilhaft für eine hohe Ausbringung der Extrusionsanlage ist. Andererseits sind Polymere mit hohem Molekulargewicht, also einem niedrigem Schmelzindex, vorteilhaft in Bezug auf die mechanische Stabilität, insbesondere die Zugfestigkeit bzw. die Zähigkeit.

Beispielsweise ist die innere bzw. eine innere Schicht aus einem Polyethylen ausgebildet, dessen Dichte nach ISO 1183-1 mehr als 0,91 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm ³ beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm ³ beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133-1 mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 1 ,0 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt.

Bei einer Variante der Erfindung ist die innere Schicht aus einem Polyethylen ausgebildet, dessen Dichte nach ISO 1183-1 0,937 g/cm ³ beträgt.

Vorteilhafterweise weist das Polyethylen der inneren Schicht eine Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 von mehr als 1 ,0 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 1 ,5 g/10 min, insbesondere von mehr als 1 ,9 g/10 min und/oder weniger als 4,0 g/10 min, vorzugsweise von weniger als 3,0 g/10 min, insbesondere von weniger als 2,1 g/10 min bei 190 °C und 5 kg. Des Weiteren beträgt der Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 des Polyethylens der inneren Schicht mehr als 20 g/10 min, vorzugsweise mehr als 30 g/10 min, insbesondere mehr als 40 g/10 min und/oder weniger als 65 g/10 min, vorzugsweise weniger als 55 g/10 min, insbesondere weniger als 45 g/10 min bei 190 °C und 21 ,6 kg. Dadurch erzielt das Polyethylen in der inneren Schicht als auch für die gesamte Folie eine hohe Zähigkeit und gleichzeitig hohe Steifigkeitswerte.

Beispielsweise weist das Polyethylen der inneren Schicht eine Zugelastizität TD von mehr als 730 MPa, eine Zugfestigkeit MD von mehr als 60 MPa und eine Schmelztemperatur von mehr als 127 °C auf. Diese besonderen physikalischen Parameter führen zu einer Folie, die die gestellte Aufgabe erfüllen kann.

Bei einer Variante der Erfindung weist das Polyethylen der inneren Schicht eine bimodale Molekulargewichtsverteilung auf.

Bei einer besonders bevorzugten Variante umfasst die Folie mehr als eine innere Schicht, vorzugsweise mehr als zwei innere Schichten, insbesondere mehr als vier innere Schichten, die alle aus dem gleichen Polyethylen ausgebildet sind. Diese besondere mehrschichtige Konstruktion realisiert der Folie eine besonders hohe Zähigkeit und Steifigkeit, wobei gleichzeitig die Bildung von Fibrillen besonders vorteilhaft unterbunden wird.

Vorzugsweise weist das Polyethylen hoher Dichte eine mittlere Molmasse und eine besonders enge Molmassenverteilung auf, was zu einer guten Blasenstabilität und Verarbeitbarkeit führt. Des Weiteren weist die äußere Schicht bzw. weisen die äußeren Schichten eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und eine gute Bruchdehnung bei geringer Neigung zur Fibrillierung auf. Dadurch kann die Folie besonders exakt und hochwertig bedruckt werden, da die Bahnspannung beim Bedrucken exakt auch bei hohen Bahngeschwindig-keiten bei gleichzeitig besonders dünner Ausbildung der Folienbahn erzielt werden kann.

Idealerweise ist das Polyethylen höherer Dichte in mindestens einer der äußeren Schichten aus einem HDPE ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,942 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,944 g/cm ³ beträgt und/oder weniger als 0,97 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,965 g/cm ³ beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 21 ,6 kg) gemäß ISO 1133-1 mehr als 5 g/10 min, vorzugsweise mehr als 10 g/10 min beträgt und/oder weniger als 25 g/10 min, vorzugsweise weniger als 20 g/10 min beträgt.

Idealerweise weist das HDPE in mindestens einer der äußeren Schichten eine Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 von mehr als 1 ,0 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 1 ,25 g/10 min, insbesondere von mehr als 1 ,5 g/10 min und/oder weniger als 3,0 g/10 min, vorzugsweise von weniger als 2,0 g/10 min, insbesondere von weniger als 1 ,75 g/10 min bei 190 °C und 5 kg.

Des Weiteren beträgt die Schmelzflussrate nach ISO 1133-1 des HDPEs in mindestens einer der äußeren Schichten mehr als 11 g/10 min, vorzugsweise mehr als 13 g/10 min, insbesondere mehr als 15 g/10 min und/oder weniger als 30 g/10 min, vorzugsweise weniger als 20 g/10 min, insbesondere weniger als 17 g/10 min bei 190 °C und 21 ,6 kg.

Beispielsweise weist das HDPE in mindestens einer der äußeren Schichten eine Zugelastizität von mehr als 880 MPa, eine Zugfestigkeit von mehr als 20 MPa und eine Schmelztemperatur von mehr als 129 °C auf. Diese besonderen physikalischen Parameter führen zu einer Folie, die die gestellte Aufgabe erfüllen kann. Bei einer alternativen Variante der Erfindung weist das HDPE in mindestens einer der äußeren Schichten eine Schmelzflussrate nach ASTM D1238 von mehr als 0,1 g/10 min, vorzugsweise von mehr als 0,5 g/10 min, insbesondere von mehr als 0,8 g/10 min und/oder weniger als 3,0 g/10 min, vorzugsweise von weniger als 2,0 g/10 min, insbesondere von weniger als 1 ,0 g/10 min bei 190 °C und 2,16 kg. Beispielsweise weist dieses HDPE eine Dichte von mehr als 0,961 g/cm ³ nach ASTM D792 und eine Reißfestigkeit nach Elmendorf von mehr als 40 g in MD und von mehr 165 g in TD auf.

Zur besseren Anhaftung eines qualitativ hochwertigen Aufdrucks sind die äußere Schichten der Folie aus einem hohen Anteil an HDPE ausgebildet, welches neben dem geringen Anteil an Polyethylen niederer Dichte zusätzlich einen Anteil an Additiven aufweisen kann.

Vorzugsweise weist das Polyethylen hoher Dichte eine mittlere Molmasse und eine besonders enge Molmassenverteilung auf, was zu einer guten Blasenstabilität und Verarbeitbarkeit führt. Des Weiteren weisen die äußere Schichten eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und eine gute Bruchdehnung bei geringer Neigung zur Fibrillierung auf.

Vorteilhafterweise ist das Polyethylen niederer Dichte in mindestens einer der äußeren Schichten aus einem Polyethylen ausgebildet, dessen Dichte mehr als 0,91 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,92 g/cm ³ beträgt und/oder weniger als 0,95 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,94 g/cm ³ beträgt und/oder dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133-1 mehr als 0, 1 g/10 min, vorzugsweise mehr als 1 ,0 g/10 min beträgt und/oder weniger als 5,0 g/10 min, vorzugsweise weniger als 3,0 g/10 min beträgt.

Beispielsweise ist das Polyethylen niederer Dichte in mindestens einer der äußeren Schichten aus einem bimodalen Polyethylen, vorzugsweise aus einem bimodalen Terpolymer, insbesondere aus einem bimodalen Ethylen/1-Buten/Ce- Ci2-alpha-Olefin-Terpolymer ausgebildet. Die Kombination von Polymerketten mit niedrigem Molekulargewicht und hoher Dichte sowie solchen mit hohem Molekulargewicht und niedriger Dichte führt zu einer Kombination aus Steifigkeit und Flexibilität in dem Polyethylen in mindestens einer der äußeren Schichten. Dies ermöglicht eine optimale Balance zwischen Festigkeit, Schlagzähigkeit, Steifigkeit und Verarbeitbarkeit des resultierenden Polyethylens in mindestens einer der äußeren Schichten.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Erfindung umfasst die Folie drei Schichten. Dabei ist die innere Schicht vorzugsweise aus einem Polyethylen mit einer Dichte von beispielsweise 0,937 g/cm ³ ausgeführt, während die beiden äußeren Schichten aus einer Polymermischung aus HDPE und dem Polyethylen mit einer Dichte von beispielsweise 0,937 g/cm ³ gebildet sind.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Folie einen neunschichtigen Aufbau. Dabei bilden vorzugsweise drei gleich dünn ausgebildete innere Schichten aus einem Polyethylen mit einer Dichte von beispielsweise 0,937 g/cm ³ den Kern der Folie, wobei diese von jeweils einer inneren Zwischenschicht umgeben sind. Die inneren Zwischenschichten sind idealerweise ebenfalls aus einem Polyethylen mit einer Dichte von beispielsweise 0,937 g/cm ³ gebildet und etwa doppelt so dick als die inneren Schichten ausgeführt. Zwischen der inneren Zwischenschicht und der äußeren Schicht ist jeweils eine äußere Zwischenschicht angeordnet. Die äußere Zwischenschicht ist etwas dicker als die innere Zwischenschicht ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einer Mischung von Polyethylen höherer und niederer Dichte. Die äußere Schicht weist eine Dicke auf, die nochmals etwas stärker ausgebildet ist als die Dicke der äußeren Zwischenschicht und besteht ebenfalls aus einer Mischung von Polyethylen höherer und niederer Dichte, wobei die äußere Schicht zusätzlich einen geringen Anteil an Additiven aufweist.

Beim neunschichtigen Aufbau beträgt die Dicke der inneren Schichten beispielsweise jeweils mehr als 5 pm und/oder weniger als 7 pm vor dem Verstrecken.

Beim neunschichtigen Aufbau beträgt die Dicke der inneren Zwischenschichten beispielsweise jeweils mehr als 10 pm und/oder weniger als 15 pm vor dem Verstrecken.

Beim neunschichtigen Aufbau beträgt die Dicke der äußeren Zwischenschichten beispielsweise jeweils mehr als 15 pm und/oder weniger als 20 pm vor dem Verstrecken. Dabei ist beispielsweise die äußere Zwischenschicht, die zum Druck hin angeordnet ist, mit ca. 19 pm etwas dicker ausgebildet als die äußere Zwischenschicht, die auf der Druck abgewandten Seite angeordnet ist, mit ca. 16 pm.

Beim neunschichtigen Aufbau beträgt die Dicke der äußeren Schichten beispielsweise jeweils mehr als 15 pm und/oder weniger als 22 pm vor dem Verstrecken. Dabei ist beispielsweise die äußere Schicht, die zum Druck hin angeordnet ist, mit ca. 20 pm etwas dicker ausgebildet als die äußere Schicht, die auf der Druck abgewandten Seite angeordnet ist, mit ca. 17 pm.

Prinzipiell sind daneben auch fünfschichtige und siebenschichtige Folien im Rahmen der Erfindung miteingeschlossen, wobei die mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Schichtenzahl verbessert realisiert werden können. Bei einer Variante der Erfindung ist die Dicke der Schichten von der inneren Schicht zur äußeren Schicht zunehmend ausgebildet. Dies gilt für die dreischichtige bis zur neunschichtigen Folie. Diese Ausführung der Folie erzielt besonders vorteilhafte, mechanische Eigenschaften und realisiert somit eine Folie, die hochwertig bedruckt werden kann.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist die innere Schicht dicker als eine der äußeren Schichten ausgebildet, wobei die innere Schicht um mehr als den Faktor 1 ,3, vorzugsweise um mehr als den Faktor 1 ,6, insbesondere um mehr als den Faktor 1 ,9 dicker ausgebildet ist als eine der äußeren Schichten. Dies kann beispielsweise bei einer dreischichtigen Variante der Folie der Fall sein.

Die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften sind bisher nur von Folien bekannt, die auf einem Materialmix verschiedener Thermoplaste basieren. Die erfindungsgemäße Monomaterialkonstruktion zeichnet sich durch eine vollständige und einfache Recycelbarkeit aus.

Um die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften zu erzielen, ist die Folie idealerweise monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt ausgebildet ist und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt ausgebildet ist.

Die Messung der Dicke der Folie wurde nach DIN 53370 ermittelt und als Mittelwert angegeben. Vorteilhafterweise weist die Folie eine Dicke von weniger als 60 pm, vorzugsweise weniger als 50 pm, insbesondere weniger als 40 pm auf und/oder mehr als 5 pm, vorzugsweise mehr als 10 pm, insbesondere mehr als 15 pm auf. Somit ist die Folie so dünn und materialsparend wie möglich ausgestaltet, so dass sie dennoch für das Aufbringen eines hochwertigen Aufdrucks geeignet ist.

Ein häufig eingesetztes Verfahren zum Bedrucken einer Folie ist der Flexodruck. Dabei handelt es sich um ein direktes Hochdruckverfahren, das auch als ein Rollenrotationsdruckverfahren bezeichnet wird. Die flexiblen Druckplatten, die aus Fotopolymer oder Gummi bestehen, werden in Kombination mit niedrigviskosen Druckfarben verwendet. Dabei sind die erhabenen Stellen der Druckform bildtragend. Die Vorteile liegen in der Wirtschaftlichkeit durch die Ausnutzung einer großen Druckbreite und einer hohen Druckgeschwindigkeit, sowie die Disponibilität kostengünstiger Druckfarben. Die Druckwerkzeuge bestehen im Wesentlichen aus Photopolymer-Druckplatten und/oder lasergravierten Elastomerhüllen. Großauflagen lassen sich mit dem Flexodruck wirtschaftlich gut darstellen.

Vorzugsweise ist der Druck unmittelbar auf einer äußeren Schicht der Folie angeordnet ist. Dabei kann der Druck bzw. Aufdruck auf der vom verpackten Gut abgewandten Seite oder im Sinne eines Konterdrucks zwischen der Folie und der Lage angeordnet sein. Dabei kann der Aufdruck als Druckmotiv ausgeführt sein. Der Begriff Druckmotiv bezeichnet im Bereich Folie den thematischen Gestaltungsteil eines Aufdrucks. Gegebenenfalls können auch herstellerkennzeichnende Druckmotive im Umfang des Aufdrucks erfasst sein.

Bevorzugt wird der Aufdruck mit einem Flexodruck-Verfahren auf eine äußere Schicht der Folie aufgebracht, wobei alle gängigen Druckverfahren prinzipiell dafür geeignet und ausdrücklich in die Erfindung mit eingeschlossen sind.

Die besondere Auswahl der Polymere als auch die Ausgestaltung in einer drei- bis neunschichtigen Variante realisieren eine besonders dünne Folie, die dennoch überzeugende mechanische Eigenschaften, auch in der Ausgestaltung einer Monomaterialkonstruktion, aufweist. Trotz der dünnen Ausführung führen die Steifigkeit bei gleichzeitiger Zähigkeit, die insbesondere durch die Polyethylenmischung in mindestens einer äußeren Schicht realisiert werden, zu einer hervorragenden Bedruckbarkeit. Zusätzlich wird die Folie mit mindestens einer Lage zu einem Verpackungslaminat verbunden, wobei eine große Auswahl an Siegellagen, die bei niedrigen Temperaturen gesiegelt werden können, möglich ist.

Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist der mehrschichtige Aufbau der Folie symmetrisch ausgebildet, wodurch die Bedruckbarkeit beider äußeren Schichten realisiert werden kann und somit flexibel zwischen der Druckanordnung außen oder dem Konterdruck variiert werden kann.

Zur Realisierung der Recyclingfähigkeit und damit auch der Sortierung in modernen Abfalltrennanlagen, wie beispielsweise dem Schwimm-Sink- Verfahren, beträgt die Dichte der Folie weniger als 0,99 g/cm ³ , vorzugsweise weniger als 0,98 g/cm ³ , insbesondere weniger als 0,97 g/cm ³ und/oder mehr als 0,60 g/cm ³ , vorzugsweise mehr als 0,70 g/cm ³ , insbesondere mehr als 0,80 g/cm ³ .

Der Haze-Wert ist ein Maß für die Trübung bzw. den Glanz von transparenten Folien. Das Verfahren zur Messung des Haze-Wertes wird in der Norm ASTM D 1003 und der DIN EN ISO 2813 beschrieben. Günstigerweise weist die Folie einen Glanz nach DIN EN ISO 2813 von weniger als 7 %, vorzugsweise von weniger als 6 %, insbesondere von weniger als 5 % auf. Dadurch weisen das Laminat und die Folie eine besonders hochwertige Optik auf.

Heißsiegeln ist eine übliche Methode zur Herstellung von Siegeln und Nähten bei flexiblen Verpackungen. Gelegentlich werden auch Klebesysteme verwendet. Es gibt eine Vielzahl von Arten von Heißsiegeln. Die gebräuchlichsten, insbesondere bei Folien, sind das Thermosiegeln, das Balkensiegeln und das Impulssiegelung.

Geeignete Folienschichten für das Heißsiegeln sind LDPE und LLDPE, die dann mit der Folie zu einem Laminat gesiegelt werden können. Dabei weist LDPE bessere Heißsiegeleigenschaften als LLDPE auf. Es dichtet bei niedrigeren Temperaturen, dichtet über einen größeren Temperaturbereich und weist eine bessere Heißklebrigkeit auf, was zu einem großen Teil auf die langkettigen Verzweigung. Metallocen-LLDPE mit höheren Alpha-Olefinen wurde entwickelt, um diesen Nachteil von LLDPE zu beheben. Ein anderer Ansatz, um die beste Mischung von Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung zu erzielen, ist die Mischung von LLDPE und LDPE.

Bei der thermischen Versiegelung werden zwei beheizte Stangen verwendet, die Druck auf die zu versiegelnden Folien ausüben und gleichzeitig Wärme an die Schnittstelle leiten, wodurch die Folien an diesen Stellen schmelzen. Der Druck sorgt für einen guten Kontakt zwischen den Folien und unterstützt die Durchdringung der geschmolzenen zähflüssigen Materialien an der Grenzfläche. Nach ausreichender Siegelzeit wird der Druck der Stangen abgelassen und die Folien freigegeben. Daher ist die Heißklebrigkeit des Folienmaterials entscheidend für die Bildung einer angemessenen Versiegelung. Die volle Festigkeit der Versiegelung bildet sich aus, wenn das Folienmaterial abkühlt, aber die anfängliche Festigkeit muss jedoch ausreichen, um die Integrität der Versiegelung während des Abkühlens aufrechtzuerhalten.

Die Siegelschienen haben in der Regel abgerundete Kanten, um ein Durchstechen des Materials zu vermeiden, und häufig ist eine Leiste mit einer elastischen Oberfläche versehen, um einen gleichmäßigen Druck während des Siegelung. Die Schweißbacken sind in der Regel nicht flach, sondern gezahnt und erzeugen eine gemusterte Siegel. Bei Varianten des thermischen Siegelns wird nur eine Leiste erwärmt und die andere nicht. Eine andere Variante verwendet beheizte Walzen anstelle von Stäben, dabei wird beispielsweise ein Beutel versiegelt, während er durch die Walzen läuft.

Zur Ausgestaltung einer Folie mit besonders vorteilhaften Siegeleigenschaften weist mindestens eine äußere Schicht einen Anteil an Polypropylen auf, wobei der Anteil mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, insbesondere mehr als 15 Gew.-% beträgt und/oder weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 40 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-% beträgt. Durch den Anteil an Polypropylen erhöht sich die Hitzebeständigkeit und somit auch die Temperatur, bei der die Folie gesiegelt werden kann, ohne die Recycelfähigkeit der Folie zu unterlaufen.

Idealerweise weist die Lage eine Dicke von mehr als 10 pm, vorzugsweise mehr als 15 pm, insbesondere mehr als 20 pm und/oder weniger als 100 pm, vorzugsweise weniger als 80 pm, insbesondere weniger als 60 pm auf. Somit kann je nach Verwendung der Folie eine dünne Siegelschicht oder beispielsweise beim Einschließen von Flüssigkeiten eine dicke Siegelschicht realisiert werden.

Vorteilhafterweise ist die Lage, die zum Siegeln der Folie zu einem Laminat verwendet wird, aus einem LDPE und/oder einem LLDPE gebildet. Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der aus dem Monomer Ethylen hergestellt wird. LDPE hat mehr Verzweigungen (an etwa 2 % der Kohlenstoffatome) als HDPE, so dass seine intermolekularen Kräfte schwächer sind, seine Zugfestigkeit geringer und seine Elastizität höher ist. Die Seitenverzweigungen bedeuten, dass die Moleküle weniger dicht gepackt und weniger kristallin sind, weshalb die Dichte geringer ist. Die Herstellung von LLDPE wird durch Übergangsmetallkatalysatoren eingeleitet, insbesondere durch Katalysatoren vom Typ Ziegler oder Philips. Der eigentliche Polymerisationsprozess kann entweder in der Lösungsphase oder in Gasphasenreaktoren durchgeführt werden. In der Regel ist Octen das Comonomer in der Lösungsphase, während Buten und Hexen mit Ethylen in einem Gasphasenreaktor copolymerisiert werden. LLDPE hat eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Schlag- und Durchstoßfestigkeit als LDPE. Es ist sehr flexibel und dehnt sich unter Belastung aus. Es kann zur Herstellung dünnerer Folien verwendet werden, die eine bessere Beständigkeit gegen Spannungsrisse aufweisen. Es hat eine gute Beständigkeit gegen Chemikalien. Es hat gute elektrische Eigenschaften. Es ist jedoch nicht so leicht zu verarbeiten wie LDPE, hat einen geringeren Glanz und einen engeren Bereich für die Heißsiegelung.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die Folie inklusive Lage vollständig aus Polyethylenen gebildet. Polyethylen (PE) ist ein durch Kettenpolymerisation vom petrochemisch erzeugten Ethen hergestellter thermoplastischer Kunststoff. Polyethylen ist teilkristallin und unpolar. Dadurch erfüllt die Folie die Anforderungen des Plastikpakts, basiert auf einer Monomaterialkonstruktion und ist recycelfähig.

Bei einer alternativen Variante der Erfindung weist die Folie mindestens eine zusätzliche äußere Schicht aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer-Schicht (EVOH) und/oder Polyamid (PA) auf. Diese zusätzliche Schicht kann als eine äußere Schicht ausgebildet sein, worauf der Druck aufgrund der höheren Polarität der äußeren Schicht besser haftet. Gleichzeitig verbessert diese zusätzliche äußere Schicht die Warmformbeständigkeit und die Steifigkeit der Folie. Dazu ist die zusätzliche Schicht aus EVOH und/oder PA besonders dünn ausgebildet, so dass der Stoffanteil an der Gesamtfolie besonders gering ausfällt und die Folie im Sinne des Recyclings als Monomaterialkonstruktion gilt. Bei einer Variante der Erfindung umfasst die Folie mindestens eine weitere äußere Schicht zur Erzeugung einer Mattheit der Folienoberfläche.

Beispielsweise weist die weitere äußere Schicht keine Füllstoffe auf, wobei die Folie durch die weitere äußere Schicht einen Haze-Wert nach ASTM D1003 von mehr als 65 %, vorzugweise von mehr als 75 %, insbesondere von mehr als 85 % aufweist.

Die weitere äußere Schicht weist beispielsweise eine Dicke von mehr als 4 pm auf und/oder von weniger als 10 pm auf.

Beispielhaft kann die weitere äußere Schicht auf der vom Druck abgewandten und/oder von außen sichtbaren Seite der Folie angeordnet sein. Die matte Oberfläche verleiht der Folie eine vorteilhafte Optik.

Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann mindestens eine der Schichten einen Anteil an LLDPE aufweisen, um die Elastizität und somit auch die Elmendorf Reißfestigkeit der Folie zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Folie für ein recycelfähiges Laminat mehrere Schritte. Zunächst werden mindestens zwei Zusammensetzungen der polymeren Bestandteile hergestellt, die dann zu einer Folie mit mindestens drei, idealerweise neun Schichten extrudiert werden. Dabei unterscheiden sich die Polymermischungen hinsichtlich der äußeren und inneren Schichten. Vorteilhafterweise wird die Folie monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, wodurch die günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Gesamtdichte unter 0,99 g/cm ³ , Transparenz und Bedruckbarkeit, die Steifigkeit und Zähigkeit der Folie erzielt werden. Die Folie kann anschließend direkt mit einem Druck versehen und mit einer Lage laminiert werden. Idealerweise wird die Extrusion als Blasextrusion ausgeführt, wodurch die Ausbildung vorteilhafter Folienmerkmale, wie zum Beispiel die Steifigkeit begünstigt werden.

Die Folie wird durch die monoaxiale Verstreckung mit einer Maschinenrichtungsorientierung hergestellt, indem die Folie auf eine Temperatur leicht unter ihrem Schmelzpunkt erhitzt und in einer bestimmten Ausrichtung gestreckt wird. Die Streckung kann auch direkt nach der Extrusion erfolgen, wo die Folie noch eine Temperatur etwas unter ihrem Schmelzpunkt aufweist.

Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Folie monoaxial in Maschinenrichtung um mehr als den Faktor 2,0, vorzugsweise um mehr als den Faktor 3,0, insbesondere um mehr als den Faktor 4,0 verstreckt und/oder weniger als um den Faktor 7,0, vorzugsweise um weniger als den Faktor 6,5, insbesondere um weniger als den Faktor 6,0 verstreckt. Dadurch erhält die Folie eine vorteilhafte Steifigkeit sowie eine günstige Transparenz und gleichzeitig weist die Dichte der Folie einen Wert von weniger als 0,99 g/cm ³ .

Gemäß der Erfindung wird die Folie als recycelfähige Druckträgerfolie für Verpackungslaminate verwendet.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung und aus der Zeichnung selbst.

Dabei zeigt Fig. 1 einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Folie in Ausführung eines Laminats,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante der Folie.

In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau des Laminats 8 dargestellt, das aus der Folie 1 und der Lage 7 gebildet wird. Ein Druck 2 ist unmittelbar auf einer äußeren Schicht 3 der transparenten Folie 1 in der Ausführung eines Konterdrucks angeordnet. Der Druck 2 dient zur Kennzeichnung des zu verpackenden Gegenstandes sowie zur optischen Wiedererkennung als auch zur Unterstützung eines Markenimages der Gegenstandsmarke.

Die Folie 1 ist in dieser Ausführungsvariante mit neun Schichten in einem symmetrischen Aufbau ausgestaltet, deren jeweilige Schichtdicke von der inneren Schicht 6 zur äußeren Schicht 3 zunehmend ausgeführt ist. Des Weiteren nimmt auch die Dichte der Polymere von innen nach außen zu. Die innere Schicht 6 ist in dieser Ausführungsvariante dreifach als auch äußerst dünn, mit jeweils ca. 6 pm vor dem Verstrecken, ausgeführt und aus einem Polyethylen ausgebildet, dessen Dichte 0,937 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 2 g/10 min beträgt.

Um die drei inneren Schichten 6 sind jeweils eine innere Zwischenschicht 5 angeordnet, die etwa doppelt so dick wie die innere Schicht 6 ausgebildet sind und aus dem oben beschriebenen Polyethylen bestehen.

Zwischen der inneren Zwischenschicht 5 und der äußeren Schicht 3 ist jeweils eine äußere Zwischenschicht 4 angeordnet, wobei die Schichtdicke der äußeren Zwischenschicht 4 etwas dicker als die innere Zwischenschicht 5, mit ca. 16 - 19 pm vor dem Verstrecken, ausgeführt ist. Die äußere Zwischenschicht 4 besteht aus einer Mischung zweier Polyethylenen, wobei in dieser Ausführungsvariante der Anteil an Polyethylen höherer Dichte 85 Gew.-% und der Anteil an Polyethylen niederer Dichte 15 Gew.-% beträgt.

Die äußeren Schichten 3 der Folie 1 bestehen neben einem Anteil an Additiven (ein hochtransparentes Anti-Block- und IR-Filter-Masterbatch auf Kieselsäurebasis in PE-Trägerharz und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel zu Nivellierung der Fließfähigkeit der Schmelze) von 2 Gew.-% und aus einer Mischung zweier Polyethylene, wobei in dieser Ausführungsvariante der Anteil an Polyethylen höherer Dichte 83 Gew.-% und der Anteil an Polyethylen niederer Dichte 15 Gew.-% beträgt. Die Schichtdicke der äußeren Schichten 3 beträgt zwischen 17 - 20 pm vor dem Verstrecken.

In der dargestellten Ausführungsvariante ist das Polyethylen höherer Dichte der äußeren Schichten 3 und der äußeren Zwischenschichten 4 als ein HDPE ausgeführt, dessen Dichte 0,946 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 1 ,6 g/10 min beträgt.

In der dargestellten Ausführungsvariante ist das Polyethylen niederer Dichte der äußeren Schichten 3 und der äußeren Zwischenschichten 4 als einem Polyethylen ausgeführt, dessen Dichte 0,937 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 5 kg) gemäß ISO 1133 2 g/10 min beträgt.

Die neunschichtige Folie 1 weist nach der Blasextrusion eine Dicke von 119 pm auf. Nach der monoaxialen Verstreckung um den Faktor 5,95 beträgt die Dicke 20 pm, bei einer Dichte von 0,93 g/cm ³ .

Die besondere Auswahl der Polymere als auch die Ausgestaltung in der neunschichtigen Variante realisieren eine besonders dünne Folie 1 , die dennoch überzeugende mechanische Eigenschaften, auch in der Ausgestaltung einer Monomaterialkonstruktion, aufweist. Dabei ist die Lage 7 aus einem LDPE gebildet.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante des Laminats 8 dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführung in Fig. 1 entspricht.

In der Ausführungsvariante der Fig. 2 ist das Polyethylen höherer Dichte der äußeren Schichten 3 und der äußeren Zwischenschichten 4 als ein HDPE ausgeführt, dessen Dichte 0,962 g/cm ³ und dessen Schmelzflussrate (bei 190 °C bei 2,16 kg) gemäß ASTM 1238 0,85 g/10 min beträgt.

Zusätzlich weist die Folie 1 eine optionale äußere Schicht 9 auf, die aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer-Schicht (EVOH) ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt die Dicke der äußere Schicht 9 nach der Verstreckung 4 pm und ist aus einem SoarnoL™ von Mitsubishi Chemicals gebildet.