DE3227945C2 - Einschichtige elastische Schlauchfolie aus Polyamid zur Verpackung von pastösen Stoffen, insbesondere Lebensmitteln, die heiß verpackt werden oder nach dem Abpacken einer Hitzebehandlung unterworfen werden und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Einschichtige elastische Schlauchfolie aus Polyamid zur Verpackung von pastösen Stoffen, insbesondere Lebensmitteln, die heiß verpackt werden oder nach dem Abpacken einer Hitzebehandlung unterworfen werden und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schlauchfolie zur Verpackung von pastösen Lebensmitteln aus Polyamid, welches mindestens 5% Wasser aufnehmen kann, die sich bei einer Innendruckbelastung zwischen 0 und 0,6 bar im wesentlichen reversibel zylindrisch verformen läßt und die ein mattes Aussehen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Schlauchfolie durch multiaxiales Verstrecken des Primärschlauchs mit Reckverhältnissen von we nig stens 1 : 2,3 in Längs- und wenigstens 1 : 2,5 in Querrichtung und vollständiger Thermofixierung des verstreckten Schlauchs unter kontrollierter Schrumpfung.
Description
Die Erfindung betrifft eine einschichtige elastische Schlauchfolie aus Polyamid zur Verpackung von pastösen
Stoffen, insbesondere Lebensmitteln, die heiß verpackt werden oder nach dem Abpacken einer Hitzebehandlung
unterworfen werden und Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Schiauchfolie, die als Wursthülle für Koch- und Brühwürste dient, daneben auch zur Verpackung von im
schmelzflüssigen Zustand abgepackter Waren wie Schmelzkäse.
In der DE-OS 28 50 182 wird erstmals eine Wursthülle beschrieben, die faltenfrei und prall dem Wurstgut
anliegt, ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist und ohne daß auf eine zweischichtig aufgebaute
Hülle zurückgegriffen werden muß. Es handelt sich hier um eine schrumpffähig multiaxial verstreckte und
thermofixierte Wursthülle aus Polyamid, dessen Glaspunkt sich in Abhängigkeit von einer reversiblen Wasseraufnahme
tis hin zu Minustemperaturen verschiebt Hierdurch kann die Hülle nach dem Brühen beim Abduschen
der Kontraktion des Wurstguts durch Schrumpfen folgen nnd daher prall bleiben.
Mit dieser Hülle wurde hinsichtlich Prallheit und Faltenfreiheit eine entscheidende Verbesserung erzielt,
jedoch erweist sich diese Hülle in folgender Hinsicht noch als verbesserungsbedürftig: Die Hüllen weisen nicht in
allen Fällen ihrer Anwendung eine ausreichende Weiterreißfestigkeit auf. So kommt es gelegentlich vor, daß die
Hülle während des Anschneidens der prallen Wurst in Längsrichtung der Wurst weiter aufreißt. Wenn man die
Wursthülle wie üblich spiralig abzuheilen versucht, d. h. von einem vorbereiteten Einschnitt aus in der Umfangsrichtung
einen Streifen bestimmter Breite abzureißen versucht, gelingt dies häufig nicht, vielmehr verläuft die
Weiterreißrichtung in Längsrichtung der Wurst Schließlich spielt die Weiterreißfestigkeit der Hülle bei vakuumverpackten
Wurstwaren, insbesondere großkalibrigen Koch- und Brühwürsten, eine erhebliche Rolle. Die
Koch- und Brühwürste werden heute bevorzugt in durch Schrägschnitt halbierter Form vakuumverpackt, um
den Kunden eine visuelle Beurteilung der Ware zu ermöglichen. Während des Vakuumverpackens schräg
angeschnittener Würste, dehnt sich die im porös koagulierten Wurstgut stets enthaltene Luft aufgrund des
verringerten Außendrucks stark aus und belastet die Hülle insbesondere in der Umfangsrichtung. Eine beim
Schrägschneiden der Wurst durch einen kleinen Längseinriß verletzte Hülle reißt daher bei unzureichender
Weiterreißfestigkeit während des Vakuumverpackens weiter, in Einzelfällen ausgehend von der verletzten Stelle
parallel zur Wurstlängsachse bis zum Wurstzipfel.
Darüber hinaus wäre es erwünscht, dem Verbraucher eine matte Wursthülle anzubieten, da die klassischen
Wursthüllen aus Naturdarm oder Hautfaserdarm sowie auch Hüllen aus innenbeschichteter Cellulosefaser, eine
ausgesprochen matte Oberfläche aufweisen. Der Verbraucher nimmt mitunter an, daß nur minderwertige
Wurstware in glänzenden künstlichen Hüllen verpackt ist.
Eine Verbesserung der Weiterreißfestigkeit wird gemäß DE-OS 28 50 181 dadurch erzielt, daß man statt der in
der DE-OS 28 50 182 verwendeten Polyamide, deren Glaspunkt sich in Abhängigkeit von der Wasserautnahme
zu tieferen Temperaturen verschieben läßt, zur Herstellung der Wursthülle eine Polymermischung aus diesen
Polyamiden und modifizierten, polyamidverträglichen Polyolefinen, ζ. B. einem lonomerharz, verwendet. Es liegt
auf der Hand, daß es erwünscht wäre, eine solche Verbesserung der Weiter.cißfestigkeit einschließlich der
Erzielung einer matten Oberfläche ohne Zusätze, also ohne Verwendung eines Polymerblend, herstellen zu
können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von der Schlauchfolie nach DE-OS 28 50 182,
diese Schlauchfolie so zu verbessern, daß sie sicher ohne Anrisse anzuschneiden. SDiralis in Umfanesrichtune
abzupellen, im Anschnitt zuverlässig vakuumverpackbar ist und gleichzeitig ein mattes Aussehen aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schlauchfolie gelöst, die
Diese Aufgabe wird durch eine Schlauchfolie gelöst, die
1. aus einem Polyamid besteht, welches bis zur Sättigung mindestens 5% seines Gewichts an Wasser aufnchmen
kann und
2. folgendes elastisches Verhalten aufweist:
Sie läßt sich bei Raumtemperatur in wassergesättigtem Zustand bei einer Innendruckbelastung zwischen 0
bis 0,6 bar nach der Gleichung
to AD=°m ■ p+clnnendruckbelastungsgerade(l)
gleichmäßig zylindrisch aufweiten und bei anschließender lnnendruckentlastung zwischen 0,6 bis 0 bar nach
der Gleichung
is AD'" —m' ■ p+c'lnnendruckentlastungsgerade(2)
wieder zylindrisch kontrahieren, wobei bedeuten:
AD Kaliberaufweitungsdifferenz in (mm) bei Innendruckbelastung
AD' Kaliberkontraktionsdifferenz in (mm) bei lnnendruckentlastung
AD' Kaliberkontraktionsdifferenz in (mm) bei lnnendruckentlastung
m die Steigung der Innendruckbelastungsgeraden (1)
m' die Steigung der Innendruckentlastungsgeraden (2)
ρ der Innendruck in (bar)
c der Ordinatenabschnitt der Innendruckbelastungsgeraden (1)
(c ist stets = 0)
(c ist stets = 0)
c' der Ordinatenabschnitt der Innendruckentlastungsgeraden (2)
und folgende Randbedingungen gelten:
1. die Absolutwerte für m und m'liegen zwischen 23 und 6, vorzugsweise zwischen 20 und 8 und besonders
bevoreugt zwischen 17 und 11; für einen gegebenen Durchmesser unterscheiden sich die Absolutwerte für
m und m'um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 11 % voneinander.
2. c'ist stets kleiner als 4,5 mm, vorzugsweise kleiner als 23 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1,5 mm.
3. Die Gleichungen (1) und (2) gelten im Innendruckbereich zwischen 0 bis 0,6 bar bzw. zwischen 0,6 bis 0 bar.
Diese die Elastizität der erfindungsgemäßen Schlauchfolie definierenden Gleichungen sind samt ihren Randbedingungen
aus folgenden Messungen abgeleitet:
50 cm lange Abschnitte des erfindungsgemäßen Folienschlauches werden einseitig luftdicht verschlossen und
1 Stunde in Wasser von ca. 200C eingeweicht. Danach wird ein Abschnitt mit dem offenen Ende mit einer mit
einem empfindlichen Manometer versehenen Druckluftquelle verbunden und von 0 bis 0,6 bar in 0,1-bar-Schritten
mit Luftdruck belastet. Zu jedem Druckschritt ρ wird die Kaliberaufweitungsdifferenz AD mittels einer
Schieblehre gemessen. Nach Erreichen von 0,6 bar werden nunmehr in umgekehrter Reihenfolge die Wertepaare
ρ und AD' gemessen. Die Messung wird mit mehreren Abschnitten wiederholt, um statistisch abgesicherte
Werte zu erhalten.
F i g. 1 zeigt ein typisches Meßdiagramm einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Schlauchfolie.
F i g. 1 zeigt ein typisches Meßdiagramm einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Schlauchfolie.
Es ist unschwer zu erkennen, daß die Innendruckbelastungsgerade (1) und die Innendruckentlastungsgerade
(2) sich sowohl in bezug auf ihre Steigungen m und m'als auch in bezug auf ihre Ordinatenabschnitte c und c'nur
sehr wenig voneinander unterscheiden.
Die erfindungsgemäße Schlauchfolie übersteht daher eine derartig hohe Innendruckbelastung ohne nennenswerte
irreversible Dehnungen in Hüllenumfangsrichtung. Messungen haben ergeben, daß auch währenu des
Füllens einer Wursthülle praxisübliche Innendruckbelastungen zwischen 035 bis 0,6 bar auftreten.
Demgemäß kann die erfindungsgemäße Hülle während des Füllvorgangs im Kaliber federartig aufgeweitet
werden und verfügt über einen ausreichend großen Federweg, um auch nach der Auskühlung der hitzebehandelten
Wurst diese faltenfrei zu umhüllen.
Der Federweg entspricht dabei der Kaliberaufweitungsdifferenz AD und die Federkonstante der Steigung m
der Innendruckbelastungsgeraden (1).
Es hat sich gezeigt, daß nur diejenigen Schlauchfolien die Forderungen nach Faltenfreiheit und zuverlässigem
Anschneiden bzw. Vakuumverpacken erfüllen, bei denen die oben aufgezählten Randbedingungen für m, m',p. c
und c'in den angegebenen Bereichen liegen.
Wenn m kleiner als 6 ist, reicht z. B. der Fülldruck nicht aus, um genügend Federweg für die Faltenfreiheit
sicherzustellen. Die Feder ist in diesem Fall zu starr.
Für m größer als 23 ist es dagegen nicht mehr möglich, die Hüllen während des Füllvorgangs gleichmäßig
zylindrisch aufzuweiten. Es treten partielle Ausbeulungen auf. Die Feder ist dann zu weich.
Bei deutlichen Unterschieden zwischen m und /n'für die gleiche Hülle bzw. für c-Werte größer als 4,5 mm ist
die Hülle nicht mehr dimensionsstabil. Sie wird dann während des Füllvorgangs bleibend gedehnt und ist nicht
mehr faltenfrei.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Schlauchfolie aus einem Polyamid, welches in der Λ-Form
kristallisieren kann.
Beispiele für Polyamide mit einem Mindestwasseraufnahmevermögen von 5% bei Raumtemperatur in wassergesättigtem
Zustand sind Polycaprolactam (PA 6), Polyhexamethylenadipamid (PA 66), deren Copolymere
und deren Mischungen. Besonders bevorzugt sind hiervon Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipamid.
Die vorstehenden Polyamide kristallisieren sämtlich in «-Form.
Die bevorzugte Wandstärke der Schlauchfolie beträgt 60 bis 100 μπι, insbesondere 65 bis 80 μπι. Sie weist eine
Berstfestigkeit von mindestens 0,8 bar auf (bei Raumtemperatur und einer relativen Luftfeuchtigkeit im Bereich
von 3r, "jis 75%).
Die erfindungsgemäßen Schlauchfolien werden nach einem ebenfalls zum Gegenstand der Erfindung gehörenden
Verfahren durch Extrusion eines Primärschlauchs aus Polyamid und nachfolgendem simultanem multiaxialem
Verstrecken hergestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Primärschlauch aus einem
Polyamid, welches bis 5% Wasser aufnehmen kann nach dem multiaxialen Verstrecken unter kontrollierter
multiaxialer Schrumpfung vollständig thermofixiert.
Der zweite Verfahrensschritt, das multiaxiale Verstrecken, wird nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt,
wobei allerdings bestimmte Reckverhältnisse in Längs- und Querrichtung nicht unterschritten werden
sollen. Das Längsrecksverhältnis beträgt mindestens 1 :23 bis 1 :4, bevorzugt 1 :2,7 bis 1 :2,9, das Querreckverhältnis
mindestens 1 :2,5 bis 1 :4,5, bevorzugt 1 :3 bis 1 :3,5.
Die nach dem multiaxialen Verstrecken erhaltene Schlauchfolie sollte eine Mindestwandstärke von zweckmäßig
30, bevorzugt 35 μ™ nicht unterschreiten.
Die kontrollierte multiaxiale Schrumpfung im Zug der Thermofixierung sollte, bezogen auf die Abmessungen
der Schlauchfolie nach dem Verstrecken in Längs- und Querrichtung mindestens jeweils 15% betragen, wobei
Schrumpfungen in der Größenordnung von 20% als Anhaltspunkt dienen können. Die Schrumpfungen überschreitet
im Regelfall 40% nicht.
Kontrollierte Schrumpfung und vollständige Thermofixierung können nach einer Ausführungsform der Erfindung
in einem Arbeitsgang vorgenommen werden. In diesem Fall werden kontrollierte Schrumpfung und
vollständige Thermofixierung durch eine Hitzebehandlung von wenigstens 20 sek. Dauer bewirkt. Die Dauer der
Hitzebehandlung hängt von der Einwirkungstemperatur ab; sie ist um so kürzer, je höher die Temperatur ist.
Behandlungsdauern von 240 sek. reichen im Regelfall aus. Die Hitzebehandlung kann gemäß einer Ausführungsform
mit Heißwasser, Wasserdampf (Sattdampf) oder wasserhaltigen, mehrwertigen Alkoholen, bevorzugt
Glyzerin oder Propylenglycol vorgenommen werden. Bevorzugt enthalten bei Verwendung von Alkoholen
diese .nindestens 10% Wasser. Die Temperatur eines solchen Wärmeübertragungsmediums beträgt mindestens
90 und höchstens 150°C. Alternativ kann die Hitzebehandlung mit Heißluft, einem erhitzten Inertgas, vorzugsweise
CO2 oder Stickstoff, oder mittels IR-Strahlung, die bevorzugt von IR-Strahlern mittlerer Wellenlänge
emittiert wird, bei Temperaturen von nicht unter 180°C vorgenommen werden. Auch hier liegt die Dauer der
Hitzebehandlung bei mindestens 20 sek. Die Obergrenzen für Dauer der Hitzebehandlung und Behandlungstemperatur sind nur insoweit kritisch, als keinesfalls eine Schädigung des Kunststoffs der Folie auftreten darf. Bei
höheren Behandlungstemperaturen kann dementsprechend die Behandlungsdauer kürzer sein. Behandlungstemperaturen von 3200C Strahlertemperatur des IR-Strahlers bzw. des erhitzten Inertgases sollten nicht überschritten
werden. Bevorzugt wird das Thermofixiermedium Heißluft oder Schutzgas turbulent gegen die
Schlauchfolie geblasen. Wird Schrumpfung und Thermofixierung mittels IR-Strahlung vorgenommen, so bevorzugt
in einem mit IR-Strahlern ausgerüsteten Ofen. Nach einer weiteren Variante des Herstellungsverfahrens
läßt man nach dem multiaxialen Verstrecken zunächst unter Wärmebeaufschlagung kontrolliert schrumpfen und
vervollständigt die Thermofixierung anschließend in einem getrennten Schritt unter Beibehaltung der nach der
Schrumpfung erreichten Dimensionen der Schlauchfolie. Dabei werden zur Vervollständigung der Thermofixierung
bevorzugt höhere Temperaturen als bei der Schrumpfung angewandt.
Für diese zweistufige Arbeitsweise gelten die gleichen Schrumpfbedingungen wie bei der einstufigen Arbeitsweise,
d. h. mindestens 15% Schrumpfung in Längs- und Querrichtung. Die kontrollierte Schrumpfung führt man
hierbei in Gegenwart von heißem Wasser oder Wasserdampf einer Temperatur von mindestens 900C aus (die
Obergrenze liegt hier bevorzugt bei 1000C), während dann in einem getrennten Schritt die Thermofixierung mit
Heißluft, einem Schutzgas oder IR-Strahlung vervollständigt wird. Der erste Schritt bei dieser zweistufigen
Arbeitsweise, d. h. also die kontrollierte Schrumpfung, bevorzugt in Gegenwart von Heißwasser oder Wasserdampf,
benötigt eine Behandlungsdauer von wenigstens 20, bevorzugt wenigstens 30 sek. bei einer Mindesttemperatur
von 900C Für den zweiten Schritt, die Vervollständigung der Thermofixierung, hängt die Behandlungsdauer, wie auch in den anderen Fällen, von der Temperatur des Mediums ab. Letztere sollte nicht unter 1800C
liegen. Man benötigt dann im Regelfall Behandlungsdauern von wenigstens 3, bevorzugt wenigstens 5 sek. So
beträgt die Behandlungsdauer bei Verwendung von IR-Strahlung bei Strahlertemperaturen zwischen 180 bis
320° C 3 bis 10 sek.
Die erfindungsgemäße Schlauchfolie erfährt durch die multiaxiale Schrumpfung eine satte Oberflächenmattierung.
Dieser erwünschte Effekt tritt völlig überraschend auf.
Eine weitere überraschende Eigenschaft der erfindungsgemäßen Schlauchfolie besteht darin, daß sie trotz
vollkommen fehlender Schrumpffähigkeit unter 900C imstande ist, Koch- und Brühwürste, die zwischen 70 und eo
87° C gegart und deren Durchmesser beim Füllen zweckmäßigerweise um 5 bis 15% aufgeweitet werden, auch
nach ihrer Auskühlung vollkommen faltenfrei zu umhüllen. Bisher war angenommen worden, daß nur schrumpffähige
Kunststoff-Hüllen eine hitzebehandelte Wurst nach ihrer Auskühlung faltenfrei umhüllen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert ohne hierdurch den Schutzbereich einzusschränken.
Reines handelsübliches Polycaprolactam (mit einer relativen Viskosität von 4, gemessen an 1 g Granulat,
gelöst in 100 ml 96°/oiger Schwefelsäure bei 25° C), wird in einem Einschneckenextruder bei 26O0C plastifiziert
und über eine Ringdüse zu einem Primärschlauch von 34 mm Durchmesser und 0,45 mm Wandstärke extrudiert
und durch Kühlung verfestigt.
Anschließend wird der Primärschlauch auf 85°C erwärmt und mit Hilfe einer Sekundärblase simultan multiaxial verstreckt. Dabei werden folgende Reckverhältnisse eingehalten:
ίο Querreckverhältnis 1 :3
Längsreckverhältnis 1 :3
Wanddickenverjüngung 9:1
Man erhält so eine multiaxial gereckte Schlauchfolie von 102 mm Durchmesser mit einer Wandstärke von
0,050 mm, die einen starken Oberflächenglanz aufweist und in hohen Maße schrumpffähig ist.
Sie wird im dritten nun folgenden Verfahrensschritt mit Hilfe einer Tertiärblase unter Zulassung einet
Querschrumpfes von 21% und eines Längsschrumpfes von 19%, bezogen auf die Dimensionen der multiaxia!
verstreckten Schlauchfolie, durch Behandeln mit heißem Wasser von 98° C während einer Verweilzeit von
35 see. muiiiaxiai schrumpfend uierffiofixiert So wird eine crfindungsgernäße Schlauchfolie erhalten, die einen
Durchmesser von 80 bis 81 mm und eine Wandstärke von 0,070 mm hat.
Zum Schluß wird sie getrocknet und in aufgeblasenem Zustand unter Beibehaltung ihrer letzten Dimensionen
5 see. lang durch einen mit IR-Strahlem mittlerer Wellenlänge bestückten, auf 212°C aufgeheizten Ofen geführt,
dadurch total thermofixiert, anschließend gekühlt, flachgelegt und aufgewickelt
Diese so erhaltene erfindungsgemäße Folie ist unter 90°C nickt schrumpffähig. Sie ist nunmehr auf der
Außenseite matt und so weiterreißfest, daß sie zur Wursthülle konfektioniert, mit Brühwurstbrät gefüllt, gebrüht
und ausgekühlt, sicher angeschnitten und in halbierter Form zuverlässig vakuumverpackt werden kann (vergleiche
Tabelle).
Außerdem umhüllt sie die ausgekühlte Brühwurst faltenfrei, wenn sie während des Füllvorgangs um ca. 10%
auf einen Durchmesser von 88 bis 89 mm aufgeweitet wurde. Ihr elastisches, erfindungsgemäßes Verhalten ist in
A b b. 1 gezeigt.
Unter Beibehaltung aller im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen und mit Polycaprolactam als Formmasse
wurde eine multiaxial verstreckte Schlauchfolie erzeugt, die im dritten Verfahrensschritt an Stelle von Wasser
mit Sattdampf von 100°C behandelt wurde. Die Folgeschritte waren denen des Beispiels 1 in jeder Beziehung
gleich. Die nach dieser Verfahrensvariante erzeugte erfindungsgemäße Schlauchfolie wies die gleichen Eigenschaften
wie die nach Beispie! 1 hergestellte Schlauchfolie auf,
Es wurde mit dem gleichen Polycaprolactam bis zum Verfahrensschritt 3 genau so verfahren, wie im Beispiel 1.
Die kontrollierte Schrumpfthermofixierung wurde jedoch anstelle der Behandlung mit heißem 'Vasser mit
Glycerin durchgeführt, das 14 bis 15% Wasser enthielt und auf 12O0C aufgeheizt war. Die Verweilzeit betrug
40 sea Es wurden die gleichen Schrumpfwerte zugelassen wie im Beispiel 1. Im Anschluß daran wurde die
Schlauchfolie durch Bespritzen mit Wasser vom Glycerin befreit, getrocknet, flachgelegt und aufgewickelt.
Die Folie war bereits total thermofixiert, so daß auf die Behandlung im IR-Strahler-Ofen verzichtet werden
konnte. Die nach diesem Beispiel gewonnene Folie wies die gleichen Eigenschaften auf wie die Folien nach den
Beispielen 1 und 2.
Reines handelsübliches Polyhexamethylenadipamid (PA 66) mit einer relativen Viskosität von 3,6 gemessen an
1 g Granulat, gelöst in 100 ml 96%iger Schwefelsäure bei 25°C, wird in einem Einschneckenextruder bei 280°C
plastifiziert und über eine Ringdüse zu einem Primärschlauch von 34 mm Durchmesser und 0,45 mm Wandstärke
extrudiert und durch Kühlen verfestigt
Der Primärschlauch wird nach Erwärmen auf 95° C simultan multiaxial verstreckt Dabei werden folgende
Reckverhältnisse· eingehalten:
Querreckverhältnis 1 :3,2
Längsreckverhältnis 1 :2ß
Wanddickenverjüngung ca. 9:1
Man erhält eine hochverstreckte Schlauchfolie mit ca. 109 mm Durchmesser und 0,050 mm Wandstärke. Diese
Folie wird dann mit Hilfe einer Tertiärblase mit heißem Wasser von 98° C 35 see. lang behandelt, wobei ein
Längsschrumpf von 19% und ein Querschrumpf von 21% zugelassen werden.
So wird eine erfindungsgemäße Schlauchfolie erhalten, die einen Durchmesser von 86 mm und eine Wandstärke
von 0,070 mm hat
Diese wird im Anschluß an die Schrumpfthermofixierung und im aufgeblasenen Zustand unter Beibehaltung
ihrer letzten Dimension 5 see lang durch den auf 235° C aufgeheizten IR-Ofen geführt, dadurch total thermofixiert,
anschließend gekühlt, flachgelegt und aufgewickelt
Die nach diesem Verfahren hergestellte erfindungsgernäße Polyhexamethylenadipamid-Folie ist unter 90°C
nicht schrumpf fähig, außenseitig ausgesprochen man und so weiterreißfest, daß sie sicher angeschnitten und in
halbierter Form zuverlässig vakuumverpackt werden kann (vgl. Tabelle).
Außerdem umhüllt sie die ausgekühlte Brühwurst faltenfrei, wenn sie während des Füllvorgangs um ca. 7%
auf einen Durchmesser von 92 mm aufgeweitet wurde. Ihr elastisches erfindungsgemäßes Verhalten Mt in der
A b b. 2 aufgezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Das gleiche Polycaprolactam wie im Beispiel 1 wird unter den dort angegebenen Bedingungen extrudiert und
multiaxial verstreckt.
Abweichend vom erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schlauchfolie durch Anblasen mit Warmluft von
160° C und unter Beibehaltung ihrer Reckdimensionen (also ohne jeglichen Längs- und Querschrumpf und
infolgedessen ohne Wandstärkenzunahme) 8 sek. thermofixiert, abgekühlt, flachgelegt und aufgewickelt.
Man erhält so eine Schlauchfolie von 102 mm Durchmesser und 0,050 mm Wandstärke, die in 78°C warmes
Wasser eingetaucht innerhalb von 2 see. um 16% quer- und um 18% längsschrumpft, außerdem eine stark
glänzende äußere Oberfläche aufweist und sich auch bei weitem nicht so sicher anschneiden und in halbierter
Form vakuumverpacken läßt wie die Hüllen der Beispiele 1 bis 4 (vgl. Tabelle).
Vergleichsbeispiel 2
Polyamid 6,9, welches bevorzugt Kristalle in der/-Form bildet und bei Raumtemperatur in wassergesättigtem
Zustand lediglich 3% Wasser aufnimmt, mit einer relativen Viskosität von 3,3 gemessen an 1 g Granulat in 100 ml
96%iger Schwefelsäure bei 25°C, wird in einem Einschneckenex.truder bei 255°C plastifiziert und über eine
Ringdüse zu einem Primärschlauch von 34 mm Durchmesser und 0,45 mm Wandstärke extrudiert und durch
Kühlung verfestigt.
Dieser Primärschlauch wird im Anschluß daran genau so behandelt wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1,
wobei alle Verfahrensparameter dieselben sind wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1.
Es wird so eine Polyhexamethylennonanamid-Schlauchfolie erhalten, die unter 90°C nicht schrumpft, eine
relativ matte äußere Oberfläche aufweist und auch in bezug auf Anschneidesicherheit und zuverlässiges Vakuumverpacken
alle Anforderungen erfüllt, die jedoch, wie man aus der A b b. 3 erkennen kann, so starr ist, daß sie
ausgekühlte Brühwürste nicht mehr faltenfrei umhüllen kann (m-Wert zu niedrig).
Außerdem wird diese Hülle, weil sie bevorzugt Kristalle der /-Form und nicht der Λ-Form bildet, während des
Brühprozesses leichter bleibend deformiert als die erfmdungsgemäßen Hüllen.
Der zu kurze Federweg dieser PA 6,9-Hülle ist eine Folge von unzureichender Wasseraufnahmefähigkeit
(unter 5%!) bei Raumtemperatur in wassergesättigtem Zustand.
I η der folgenden Tabelle sind die erfindungswesentlichen Kriterien anhand der Beispiele zusammengefaßt.
Eigenschaften
Formmasse Wasser- Kristallaufnahme1) form
Oberflächen- Anschneide- Vakuums- Faltenglanz2) sicherheit3) verpackungs-(%)
sicherheit4)
11 | Λ | U | 92 | 196 | ohne |
Falten | |||||
9 | Λ | 9 | 96 | 196 | ohne |
Falten | |||||
11 | Λ | 35 | 47 | 94 | ohne |
Falten | |||||
3 | Y | 18 | 87 | 180 | faltig |
Beispiel 1 PA 6
(erfindungsgemäß)
Beispiel 4 PA 6,6
(erfindungsgemäß) Vergleichsbeispiel 1 PA 6,6
Vergleichsbeispiel 2 PA 6,9
') Wasseraufnahme (%) bei Raumtemperatur durch Lagerung im Wasser bis zur Sättigung.
2) Oberflächenglanzmessung nach DIN 67 530 — Einstrahlungswinkel 60°, Normlicht C(künstlichesTageslicht). 100° Skala.
J) Anschneidesicherheit (%) wurde ermittelt durch Anschneiden von jeweils 100 ausgekühlten Brühwürsten mit einem
praxisüblichen scharfen Messer unter Praxisbedingungen. Angegeben ist die Anzahl der Brühwürste, die das Anschneiden
ohne Verletzung der Wursthülle in Längsrichtung überstanden haben.
4) Vakuumverpackungisicherheit: Die nach dem Anschneidetest erhaltenen Wursthälften (200 Stück für jedes Beispiel)
wurden in dem handelsüblichen Vakuumkammergerät »Auto-Vac Type AVQ« der Fa. Krämer & Grebe BRD bis zum Vollanschlag
des Manometers ( = 100% Vakuum) evakuiert und vakuumverpackt In der Tabelle ist jeweils die Anzahl der Wursthälften
angegeben, die diesen Prozeß ohne Längsdurchriß der Wursthülle bis zum Wurstzipfel überstanden haben.
5) Wurde nach Auskühlen der Brühwürste (jeweils 100 Stück) visuell beurteilt. Nur bei Vergleichsbeispiel 2 wurde deutliche
Längsfaltenbildung festgestellt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Einschichtige elastische Schlauchfolie aus Polyamid zur Verpackung und Umhüllung von pastösen
Lebensmitteln, insbesondere Lebensmitteln, die heiß verpackt oder nach dem Abpacken einer Hitzebehandlung
unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchfolie
1. aus einem Polyamid besteht, welches bis zur Sättigung mindestens 5% seines Gewichts an Wasser
aufnehmen kann und
2. folgendes elastische Verhalten aufweist:
to Sie läßt sich bei Raumtemperatur in wassergesättigtem Zustand bei einer Innendruckbelastung zwischen
0 bis 0,6 bar nach der Gleichung
AD= m ■ p+c Innendruckbelastungsgerade (1)
gleichmäßig zylindrisch aufweiten und bei anschließender Innendruckentlastung zwischen 0,6 bis 0 nach
der Gleichung
AD'=—m' · p+c'Innendruckentlastungsgerade(2)
wieder zylindrisch kontrahieren, wobei bedeuten:
wieder zylindrisch kontrahieren, wobei bedeuten:
AD Kaliberaufweitungsdifferenz in (mm) bei Innendruckbeiastung
AD' Kaliberkontraktionsdifferenz in (mm) bei Innendruckentlastung
m die Steigung der Innendruckbelastungsgeraden (1)
m' die Steigung der Innendruckentlastungsgeraden (2)
AD' Kaliberkontraktionsdifferenz in (mm) bei Innendruckentlastung
m die Steigung der Innendruckbelastungsgeraden (1)
m' die Steigung der Innendruckentlastungsgeraden (2)
ρ der Innendruck in (bar)
c der Ordinatenabschnitt der Innendruckbelastungsgeraden (1)
c der Ordinatenabschnitt der Innendruckbelastungsgeraden (1)
(c ist stets=0)
c' der Ordinatenabschnitt der Innendruckentlastungsgeraden (2)
c' der Ordinatenabschnitt der Innendruckentlastungsgeraden (2)
30
und folgende Grenzbedingungen gelten:
1. die Absolutwerte für m und /n'üegen zwischen 23 und 6, vorzugsweise zwischen 20 und 8 und besonders
bevorzugt zwischen 17 und 11; für einen gegebenen Durchmesser unterscheiden sich die Absolutwerte
für m und m'ura nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 11% voneinander.
2. c' ist stets kleiner als 4,5 mm, vorzugsweise kleiner als 25 mm und besonders bevorzugt kleiner als
1,5 mm.
3. Die Gleichungen (1) und (2) gelten im Innendruckbereich zwischen 0 bis 0,6 bar bzw. zwischen 0,6 bis 0
bar.
40
2. Schlauchfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Polyamid besteht, welches in
der «-Form kristallisieren kann.
3. Schlauchfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polycaprolactam,
Polyhexamethylenadipamid, Mischungen von Polycaprolactam und Polyhexamethytenadipamid und/oder
Copolyamiden aus Caprolactam, Hexamethylendiamin und Adipinsäure besteht.
4. Schlauchfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie gerade oder nach Art
eines Kranzdarms gekrümmt ist.
5. Schlauchfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Wandstärke von 0,06 bis
0,10 mm, bevorzugt 0,065 bis 0,08 mm.
6. Schlauchfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Berstdruckfestigkeit von
mindestens 0,8 bar.
7. Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfolie nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch Extrusion
eines Primärschlauches aus Polyamid und nachfolgendem simultanem multiaxialem Verstrecken, wobei
anschließend der Primärschlauch aus einem Polyamid, welches bis zur Sättigung mindestens 5% Wasser
aufnehmen kann, nach dem multiaxialen Verstrecken unter kontrollierter multiaxialer Schrumpfung vollständig
thermofixiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der multiaxialen Verstreckung ein
Längsreckverhältnis von 1 :23 bis 1 :4, bevorzugt 1 :2,7 bis 1 :2,9 und ein Querreckverhältnis von 1 :2,5 bis
1 :4,5, bevorzugt 1 :3 bis 1 :3,5 anwendet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schlauchfolie im
Anschluß an die Verstreckung um mindestens 15% und höchstens 40%, bezogen auf ihre Dimensionen nach
dem Verstrecken, in Längs- und Querrichtung schrumpfen läßt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Thermofixierung
unter kontrollierter Schrumpfung und die Vervollständigung der Thermofixierung in einem Arbeitsgang
vornimmt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die kontrollierte Schrumpfung und die
vollständige Thermofixierung durch eine Hitzebehandlung der Schlauchfolie von mindestens 20 und höchstens
240 sek. Dauer vornimmt.
1Z Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung mit Heißwasser,
Wasserdampf oder wenigstens 10% Wasser enthaltenden mehrwertigen Alkoholen, bevorzugt Glycerin
oder Propylenglykol, bei Temperaturen von mindestens 90 und höchstens 1500C vornimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung mit Heißluft,
einem erhitzten Schutzgas, vorzugsweise CO2 oder Stickstoff oder mittels IR-Strahlung bei Temperaturen
von nicht unter 1800C und nicht über 320°C vornimmt
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Heißluft oder die erhitzen Schutzgase
turbulent gegen die Schlauchfolie strömen läßt
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung mittels mittelwelligen
IR-Strahlern in einem Ofen vornimmt
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem multiaxialen
Verstrecken zunächst unter kontrollierter Schrumpfung thermofixiert und die Thermofixierung anschließend
in einem getrennten Schritt unter Beibehaltung der nach der Schrumpfung erreichten Dimensionen vervollständigt
17. Verfahren nach Ansprach 16, dadurch gekennzeichnet daß man die ThermoFixierung bei höheren
Temperaturen als der Schrumpfungstemperatur vervollständigt
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die kontrollierte
Schrumpfung in Gegenwart von heißem Wasser oder Wasserdampf einer Temperatur von mindestens 90 bis
100° C während mindestens 20 bis 240 sek. vornimmt
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18. dadurch gekennzeichnet daß man im i«:ischluß an die
multiaxiale Schrumpfung die Thermofixierung mittels Heißluft, erhitzten Schutzgasen, bevorzugt CO2 oder
Stickstoff oder mittels IR-Strahlung bei Temperaturen von nicht unter 180 und nicht mehr als 320°C und
Verweilzeiten von nicht unter 3, bevorzugt nicht unter 5 und maximal 240 sek. vervollständigt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß man eine Schlauchfolie
einer Mindestwandstärke von 35 μπι der multiaxialen Schrumpfung und Thermofixierung unterwirft
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1984
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