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Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF A CARDBOARD AND/OR PAPER COMPOSITE FOR A PACKAGING FOR HYGROSCOPIC GOODS AND PACKAGING MADE FROM SAID CARDBOARD AND/OR PAPER COMPOSITE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/080336
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the production of a cardboard and/or paper composite for a packaging for hygroscopic goods, more particularly detergent and cleaning agents in powder, granular or tablet form, wherein individual plies made of cardboard and/or paper are placed on top of each other and connected to one another, wherein a film-like water vapor barrier layer is placed at least between two plies. The invention aims at providing a water vapor barrier layer for packaging materials based on cardboard and/or paper composites, which can be produced with the easiest possible technical means and whose water vapor permeability is considerably reduced. This is achieved in that cycloolefin (COC) is used as material for the water vapor barrier layer. A polyethylene (PE), more particularly a low-density polyethylene (LDPE), is used as adhesion promoter. Both plastics are applied either as a mixture or as a composite film.

Inventors:
HASSE EIKO (DE)
BARTHEL WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/002677
Publication Date:
October 02, 2003
Filing Date:
March 14, 2003
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL KGAA (DE)
HASSE EIKO (DE)
BARTHEL WOLFGANG (DE)
International Classes:
B32B27/10; B32B27/32; B65D65/40; C08L23/06; (IPC1-7): B32B27/32; B65D65/40
Domestic Patent References:
WO1995016558A11995-06-22
Foreign References:
DE29512736U11995-10-19
DE19852936A11999-08-12
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 200302, Derwent World Patents Index; Class A17, AN 2002-291732, XP002241872
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kartonund/oder Papierverbundes für eine Verpackung für hygroskopische Güter, insbesondere pulver, granulatbzw. tablettenförmige Waschund/oder Reinigungsmittel, bei welchem einzelne Lagen aus Karton und/oder Papier aufeinanderzugeführt und miteinander verbunden werden, wobei wenigstens zwischen zwei Lagen eine folienartige Wasserdampf barriereschicht eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Wasserdampfbarriereschicht eine Mischung oder eine Verbundfolie aus einem CycloolefinCopolymer (COC) und Polyethylen (PE), insbesondere niedriger Dichte (LDPE), verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht in Form einer Mischung bzw. Verbundfolie wenigstens 20 % COC und höchstens 80 % LDPE enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus CycloolefinCopolymer (COC) und Polyethylen (PE) wie Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) hergestellt wird und diese Mischung während des Kaschiervorganges zwischen zwei Lagen des Kartonund/oder Papierverbundes aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass CycloolefinCopolymer (COC) als eine Barriereschicht für Wasserdampf sandwichartig zwischen zwei dünnen Schichten aus Polyethylen (PE) bzw. Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) als Haftvermittler eingebettet wird und dieser mindestens dreischichtige Kunststofffilm während des Kaschiervorganges zwischen die Lagen des Kartonund/oder Papierverbundes coextrudiert wird.
5. Verpackung für hygroskopische Güter, insbesondere pulver, granulatbzw. tablettenförmige Waschund/oder Reinigungsmittel, aus einem Kartonund/oder Papierverbund, in den eine folienartige Wasserdampfbarriereschicht integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht für Wasserdampf (4,4') aus einer Mischung oder einer mehrschichtigen Verbundfolie aus einem CycloolefinCopolymer (COC) und Polyethylen (PE), insbesondere Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), besteht.
6. Verpackung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner 10 g/m2/24 h, vorzugsweise 2 g/m2/24 h, insbesondere ca. 1 g/m2/24 h, aufweist.
7. Verpackung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht (4,4') eine Mischung bzw. eine Verbundfolie mit einem Verhältnis von CycloolefinCopolymer (COC) zu Polyethylen (PE), insbesondere Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), von 80 : 20 % bis 20 : 80 % aufweist, wobei das Verhältnis abhängig von der erforderlichen Wasserdampfdurchlässigkeit und der Schichtdicke der Barriereschicht (4,4') ist.
8. Verpackung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe einen maximalen Anteil von Kunststoff von 5 % an dem Verpackungsmaterial aufweist.
9. Verpackung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine Flächendichte von kleiner als 600 g/m2, vorzugsweise zwischen 400 bis 500 g/m2, aufweist, wobei der Werte für die Barriereschicht maximal 5 % ist.
Description:
Verfahren zur Herstellung eines Karton-und/oder Papierverbundes für eine Verpackung für hygros-kopische Güter sowie Verpackung aus einem derartigen Karton-und/oder Papierverbund Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Karton-und/oder Papierverbundes für eine Verpackung für hygroskopische Güter, insbesondere pulver-, granulat-bzw. tablettenförmige Wasch-und/oder Reinigungsmittel, bei welchem einzelne Lagen aus Karton und/oder Papier aufeinanderzugeführt und miteinander verbunden werden, wobei wenigstens zwischen zwei Lagen eine folienartige Wasserdampfbarriereschicht eingebracht wird, sowie eine Verpackung für hygroskopische Güter, insbesondere pulver-, granulat-bzw. tablettenförmige Wasch-und/oder Reinigungsmittel, aus einem Karton-und/oder Papierverbund, in den eine folienartige Wasserdampfbarriereschicht integriert ist.

Wasch-und Reinigungsmittel sind hygroskopisch und können sich durch Wasseraufnahme chemisch und physikalisch verändern. Diese Veränderung kann sowohl eine Reduzierung der Wasch-bzw. Reinigungsleistung durch Abbau von Aktivsubstanzen als auch eine Verschlechterung der Rieselfähigkeit und Dosierbar- keit durch Verklumpen des Wasch-oder Reinigungsmittels zur Folge haben. Es ist deshalb üblich, Packstoffe zur Verpackung von Wasch-und Reinigungsmitteln einzusetzen, die mit einer Wasserdampfbarriereschicht als Sperrschicht ausgestattet sind, um so eine schädigende Wasseraufnahme bzw. Wasserdampfaufnahme durch das Wasch-oder Reinigungsmittel zu verhindern oder diese wenigstens reduzieren.

Diese Problematik tritt sowohl bei pulver-, granulat-oder tablettenförmige Waschmitteln als auch bei Reinigungsmitteln auf. Gepresste Formkörpern wie Tabletten erfordern weiterhin einen Schutz gegen Wasser bzw. Wasserdampf, um eine ausreichende Formstabilität des gepressten Formkörpers zu gewährleisten.

Andernfalls ist eine Dosierung der Tablette nicht bzw. unzureichend möglich.

In der Praxis werden Verpackungen für pulver-bzw. granulatförmige Wasch-und Reinigungsmittel mit Werten für die Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner 10 g/m2/24 h (gemessen nach DIN 53122 Blatt 1 bei 23° C und 85 % relativer Feuchte) eingesetzt.

Gegenwärtig werden für Faltschachtel-und Tragepaketformate beider Produktgruppen (Universalwaschmittel und Spezialwaschmittel) mehrschichtige Sperrschichtkartonagen mit einer Barriereschicht aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) eingesetzt. Die Auftragsstärke dieser Polyethylenschicht beträgt üblicher- weise 15 g/m2 bis 50 g/m2, vorzugsweise 20 bis 25 g/m2, wobei das Flächengewicht der Verpackung kleiner 500 g/m2 ist, in der Regel um 460 g/m2 beträgt. Derartige Verpackungen werden auch für andere Produkte eingesetzt, so ist beispielsweise aus Druckschrift DE 295 12 736 U1 eine Verpackung für fetthaltige Waren aus einem mehrschichtige Verbundmaterial beschrieben, deren innere Schicht aus einem saugfähigen Papier, mittlere Schicht aus einer wasserundurchlässigen Kunststofffolie wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Polyester (PES) und äußere Schicht aus Karton oder steifem Papier besteht. Durch Einsatz von Polyethylen-Folien mit einem Flächengewicht von 20 bis 25 g/m2 werden Wasserdampfdiffusionswerte von 6 bis 8 g/m2/24 h (gemessen nach DIN 53122 Blatt 1 bei 23ru C und 85 % relativer Feuchte) erreicht. Diese Werte sind im Regelfall für aktuelle Waschmittelrezepturen ausreichend, bei diesen Wasch- mittelrezepturen besteht üblicherweise eine Anforderung einer Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner 10 g/m2/24 h..

Bei einigen Spezialwaschmitteln wie Fleckensalzen oder aber Tabletten besteht bereits eine Anforderung nach Wasserdampfdurchlässigkeitswerten von kleiner 2 glum2124 h, vorzugsweise ca. 1 g/m/24 h. Derart hohe Wasserdampfbarriereanforderungen sind bisher jedoch nicht mit bekannten Papierkartonverbunden zu erreichen.

Deshalb werden übliche Faltschachteln mit Polyethylenschicht mit einem zusätzlichen Polypropylen-Folieneinschlag geschützt, der also eine Ummantelung der Faltschachtelverpackung darstellt. Derartige Folieneinschläge bereiten in den ab- füllenden Betrieben jedoch häufig Schwierigkeiten, insbesondere im Hinblick auf eine einwandfreie Ausführung dieses Folieneinschlages. Ferner sind Leistungsminderungen an der Abpackmaschine festzustellen, außerdem ist ein zu- sätzlicher Folieneinschlag offensichtlich aufwendig und kostenintensiv.

Weitere bekannte technische Lösungen sind Faltschachteln mit Innenbeuteln oder Einzelfolieneinschlag von Tabletten. Universalwaschmitteltabletten werden in einem Flow-Pack aus einer ca. 30 um starken Folie aus biorientiertem Polypropylen (BOPP) bzw. Geschirrspültabletten in einem Flow-Pack aus einer 25 bis 40 um starken OPP- Folien verpackt sind, wobei die eingesetzten Folien weisen üblicherweise Wasserdampfdurchlässigkeiten von kleiner 2 g/mV24 h, vorzugsweise von 1,1 bis 1,4 g/m2/24 h auf. Beispielhaft wird auf die Druckschrift DE 19852936 A1 der Anmelderin verwiesen.

Aufgrund von in Deutschland gültigen Verpackungsverordnungen werden Verpackungen mit einem maximalen Kunststoffanteil von 5 % zulässig als aus Monowerkstoff bestehend klassifiziert, was bei einem Gesamtverbund mit einem Flächengewicht von 500 g/m2 einer Menge von ca. 25 g/m2 Polyethylen entspricht.

Werden diese 5 % Kunststoffanteil überschritten, wird das Verpackungsmaterial nicht mehr als Monowerkstoff, sondern als Verbundwerkstoff klassifiziert und es sind deut- lich höhere Abfallgebühren abzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst einfachen technischen Mitteln eine Wasserdampfbarriereschicht für Packstoffe auf der Basis von Karton-und/oder Papierverbunden zu verwirklichen, deren Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleicher Auftragsmenge bzw. Schichtdicke deutlich verringert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für die Wasserdampfbarriereschicht eine Mischung oder eine Verbundfolie aus einem Cycloolefin-Copolymer (COC) und Polyethylen (PE), insbesondere niedriger Dichte (LDPE), verwendet wird.

Grundsätzlich ist zwar bekannt, dass Cycloolefin-Copolymer (COC) als Verpackungsmaterial in Folienform geeignet ist, nur beispielhaft sei auf EP 0 610 814 B1 hingewiesen, jedoch besteht das Problem, dass je nach Materialauswahl für den Karton-/Papierverbund die Verbundhaftung stark abnimmt, wenn als Barriereschicht 100 %-iges Cycloolefin-Copolymers (COC) verwendet wird. Beispielsweise bei der Kombination von Graukarton und Papier hat sich herausgestellt, dass die Verbundhaftung unzureichend ist und die für die weitere Verarbeitung des Packmaterial erforderliche Verbundhaftung von mindestens 200 N unterschritten wird. Dies führt zu einer Delamination der Barriereschicht mit den äußeren Papier- /Karton-Schichten.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung eines Cycloolefin-Copolymers COC) als Barriereschichtmaterial bei vergleichbaren Auftragsmengen wie im Stand der Technik mit herkömmlichem Polyethylen für Kar- ton-/Papierverbunde von 20 bis 25 g/m2 Werte für die Wasserdampfdiffusion erreichbar sind, die in einer Größenordnung von kleiner als 2 g/m2/24 h liegen. Um eine besonders gute Verbundhaftung zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zusätzlich Cycloolefin-Copolymer (COC) Polyethylen, ins- besondere Polyethelen niedriger Dichte (LDPE), in Mischung oder COC ummantelnde Schichten verwendet wird.

Durch den zusätzlichen Einsatz von Polyethylen werden nicht nur die Werte für die Wasserdampfbarriere beibehalten, sondern eine weitere Funktion ist die dauerhafte Haftvermittiung zwischen zwei gleichen oder verschiedenen Faserstoffen wie Papier und Karton bzw. Cycloolefin-Copolymer (COC). Eine zusätzliche Kaschierhilfe ist bei der Herstellung des Karton-Papierverbundes nicht erforderlich.

Das Packmaterial kann grundsätzlich vorteilhaft auf zwei verschiedene Weisen hergestellt werden.

Nach einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Mischung aus Cycoolefin- Copolymer (COC) und Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) hergestellt wird und diese Mischung während des Kaschiervorganges zwischen zwei Lagen des Karton- und/oder Papierverbundes aufgebracht wird. Vorzugsweise hat dabei macht Polyethylen (PE, LDPE) einen Anteil an der Barriereschicht bis zu 20 % wenn, wenn die Schichtdicke ca. 25 um beträgt. Bei größeren Schichtdicken kann sich der Anteil von PE, LDPE bis 80 % erhöhen. Die Mischung aus COC und LDPE kann dann beispielsweise mittels einer Breitschlitzdüse während des Kaschiervorganges zwischen die Karton-und Papierbahn aufgetragen werden.

Alternativ ist vorteilhaft vorgesehen, dass eine Barriereschicht aus Cycloolefin- Copolymer (COC) sandwichartig zwischen dünnen Polyethylen-Schichten wie LDPE eingebettet wird und dieser dreischichtige Kunststofffilm während des Kaschiervor- ganges zwischen die Lagen des Karton-und/oder Papierverbundes coextrudiert wird. Beispielsweise lassen sich ebenfalls mittels einer Breitschlitzdüse z. B. dreischichtige Kunststofffilme verarbeiten mit 3 g LDPE/17 g COC/3 g LDPE, wobei seine Flächedichte ca. 23 g/m2 und damit eine Schichtdicke von ca. 23 um beträgt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Verpackung mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 vor.

Dabei enthält die Wasserdampfbarriereschicht zusätzlich zu dem Cycloolefin- Copolymer (COC) Polyethylen (PE), insbesondere Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), wodurch eine gute Verbundhaftung erreicht wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei-spielhaft näher erläutert.

Diese zeigt in : Fig. 1 einen Papier-/Kartonverbund für eine Verpackung nach einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 einen Papier-/Kartonverbund nach einer zweiten Aus- führungsform.

Ein nur schematisch angedeuteter Papier-/Kartonverbund 1 besteht bei den Ausführungsbeispielen beispielhaft aus einer bei der späteren Verpackung inneren Kartonlage 2,2'und einer äußeren aufkaschierten Papierlage 3,3'. Generell ist ein Austausch von Innenlage mit Außenlage möglich, d. h. die Außenlage kann auch aus Karton und die Innenlage auch aus Papier sein. Zwischen der Kartonlage 2,2'und der Papierlage 3,3'ist eine Barriereschicht 4,4'für Wasserdampf vorgesehen.

Anstelle von einer Papier-bzw. Kartonlage könnte auch eine Lage aus Wellpappe vorgesehen sein. Bei einer minimalen Verbundhaftung von ca. 200 N zwischen den einzelnen Lagen ist gewährleistet, dass es bei der Verarbeitung zu keiner Schichtentrennung bzw. Blasenbildung kommt. Die Verpackung hat beispielhaft ein Flächengewicht von ca. 460 g/m2, wobei das Flächengewicht der inneren Kartonlage 2,2'etwa 380 g/m2, der Barriereschicht etwa 23 g/m2 und der äußeren Papierlage etwa 60 g/m2 beträgt. Der Kunststoffanteil beträgt ungefähr 5 %, so dass die Verpackung als Monowerkstoff klassifiziert wird und geringere Gebühren abzuführen sind.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 besteht diese Wasserdampfbarriereschicht 4 aus einer Mischung aus 80 % Cycloolefin-Copolymer (COC) und 20 % Polyethylen niedriger Dichte (LDPE). Diese Mischung wird vorgemischt und vorzugsweise mittels einer Breitschlitzdüse während des üblichen Kaschiervorganges zwischen die Kartonlage 2 und die Papierlage 3 aufgetragen. Durch diese Mischung aus Cycloolefin-Copolymer (COC) und Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) wird eine gute Verbundhaftung zwischen der Papier-und der Kartonlage gewährleistet, gleichzeitig werden die Anforderungen an die gewünschte Wasserdampfbarriere erreicht. Selbstverständlich sind auch andere Mischungsverhältnisse möglich. So konnten beispielhaft folgende Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) bei verschiedenen Auftragsmengen festgestellt werden : Material der Barriereschicht Auftragsmenge WDD für Wasserdampf [g/m2] bzw. [g/m2/24 h nach DIN 53122 Schichtdicke [pm] Blatt 1 bei 23 °C/85% relativer Feuchte] 100 % COC 100 [pm] 0,3 25 [pm] 1,2 12 [pm] 2,4 80 % COC, 20 % LDPE 100 [µm] 0,3 25 [pm] 1,2 12 [pm] 2,6 25 [g/m2] 1,2 35 [g/m2] 0,8 60 % COC, 40 % LDPE 100 [µm] 0,4 25 [µm] 1,4 12 [µm] 2,9 40 % COC, 60 % LDPE 100 [µm] 0,4 25 [um] 1,7 12 [µm] 3,5 20 % COC, 80% LDPE 100 [µm] 0,6 25 [µm] 2,3 12 [µm] 4,8 100 % LPDE 100 [µm] 0,9 25 [µm] 3,7 12 [lim] 7, 7 Da erst bei Schichtdicken größer 12 um ist eine durchgängige stabile Sperrschicht gewährleistet, bei geringeren Werten kann diese Schicht von einzelnen Faser durchstoßen sein, sollten keine geringeren Materialdicken für die Mischung eingesetzt werden. Um eine gute Verarbeitbarkeit der Mischung zu gewährleisten, wird eine Dicke von 20 bis 30 um bevorzugt. Für Verpackungen von tablettenförmigem Gütern eignet sich insbesondere eine Mischung mit einem Verhältnis von COC zu LDPE zwischen 80 % COC : 20 LDPE bis 60 % COC : 40% LDPE, bei einer Schichtdicke von 25 um. Für Verpackungen für Pulver bzw. Granulat können auch Mischungen von bis zu 20 % COC zu 80 % LDPE mit einer Dicke von 12 um eingesetzt werden. Abhängig von den erforderlichen Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit der Verpackung wird das Mischungsverhältnis von COC zu LDPE und die Schichtdicke bestimmt, wobei der Kunststoffanteil maximal 5 % betragen darf.

Die gesetzlichen Anforderungen von einem maximalen Kunststoffanteil von 5 % der Verpackung werden bei Dicken der Barriereschicht von bis 25 um erfüllt, da das Flächengewicht der Verpackung für Wasch-bzw. Reinigungsmittel üblicherweise kleiner als 500 g/m2 ist. Lediglich für Spezialprodukte wie Gespirrspülmaschinen-Salz werden Verpackungen mit einem größeren Flächengewicht einsetzt, übliche Werte liegen zwischen 550 bis 600 g/m2. Bei größeren Flächengewichten können dickere Barriereschichten einsetzt werden, wobei in diesem Fällen das Verhältnis von COC zu LDPE bis 20 zu 80 betragen kann.

In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Karton-/ Papierverbundes 1'dargestellt. Dieser Karton-/Papierverbund 1'weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum eine innere Kartonlage 2'sowie eine äußere Papierlage 3'auf, die mittels einer Barriereschicht 4'miteinander verbunden sind.

Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 ist diese Barriereschicht 4'jedoch anders hergestellt. Eine mittlere COC-Schicht 5 wird sandwichartig in zwei dünne LDPE-Lagen 6,7 eingebettet. Dabei kann die Auftragsmenge beispielsweise 17 g/m2 COC und jeweils 3 g/m2 LDPE betragen.

Dieser dreischichtige Kunststofffilm, der die Barriereschicht 4'bildet, wird während eines Kaschiervorganges vorzugsweise mittels einer Breitschlitzdüse zwischen die Kartonlage 2'und die Papierlage 3'coextrudiert.

Unter Produktionsbedingungen wurden beispielsweise kontinuierlich Schichtstärken von 3 g LDPE/17 g COC/3 g LDPE mit folgenden Ergebnissen verarbeitet : Wasserdampfdurchlässigkeit (g/m2 24) : 1, 94 Verbundhaftung (N) : 282,3.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann der Karton-/Papierverbund selbstverständlich auch aus mehr als zwei Lagen bestehen, wobei dann entweder nur zwischen zwei benachbarten Lagen oder zwischen allen benachbarten Lagen jeweils eine erfindungsgemäße Barriereschicht angeordnet ist. Anstelle von Polyethylen können auch vergleichbare andere Standardkunststoffe Verwendung finden, die mit Cycloolefon-Copolymeren (COC) chemisch verträglich sind, wie in einer Mischung oder als Verbundfolie, und gute Haftungseigenschaften zu den verschiedenen Materialien wie Karton, Wellpappe bzw. Papier aufweisen.