-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsfolie und insbesondere
ein Laminat, das als Deckelmaterial zum Zusiegeln eines Tabletts
brauchbar ist.
-
Es
ist bei Nahrungsmittelverpackungsverfahren üblich, dass ein Nahrungsmittelprodukt,
wie Frischfleisch, auf einem Tablett, wie einem thermogeformten
Tablett aus expandiertem Polystyrol mit einem vertieften Mittelbereich
und einer umgebenden peripheren Krempe, angeordnet wird. Dann kann
eine thermoplastische Folie oder ein thermoplastisches Laminat über dem
Nahrungsmittel angeordnet werden und an die periphere Krempe heißgesiegelt
werden, um das Nahrungsmittelprodukt hermetisch einzuschließen. Die
thermoplastische Folie oder das thermoplastische Laminat ist in
einer derartigen Anordnung der "Deckel" oder das "Deckelmaterial", und das Tablett
ist ein "Trägerelement". In
US 6,033,758 ist eine Verpackung dieses
Typs offenbart, die einen Deckel aufweist, der ein Laminat umfasst,
welches zwei oder mehr Folien umfasst, wobei mindestens eine der
Folien eine coextrudierte Mehrschichtfolie ist, wobei das Laminat
innerhalb der coextrudierten Mehrschichtfolie delaminiert, wenn
das Laminat einer niedrigen Schälkraft
ausgesetzt wird, d. h. der Deckel soll, bevor er dem Verbraucher
präsentiert
wird, leicht abgezogen werden, damit das verpackte Fleisch "aufblühen" kann.
-
Wichtig
ist, dass das Deckelmaterial eine belastbare hermetische Siegelung
mit dem Trägerelement bilden
kann. Dies trifft selbst dann zu, wenn der Siegelbereich des Tabletts
Ne benprodukt (z. B. Fleischsaft) aus dem verpackten Nahrungsmittel
ausgesetzt sein kann oder damit verunreinigt ist. Dies trifft auch
zu, wenn das Trägerelement
relativ steif ist, wie es üblicherweise
der Fall ist. Das Heißsiegeln
eines flexiblen Deckelmaterials an ein steifes Trägerelement
ist eine größere Herausforderung
als das Heißsiegeln
des flexiblen Deckelmaterials an entweder eine andere flexible Folie
oder Laminat oder an sich selbst (beispielsweise in einer Flossensiegelanordnung,
die normalerweise in vertikalen Form-Füll-Siegel-Verfahren verwendet
wird).
-
Um
den Deckel an das Trägerelement
heißzusiegeln,
erfasst ein Heizstab die Außenseite
des Deckels und drückt
sie gegen die Krempe des Trägerelements.
Wenn dies erfolgt, wird die Wärme
von dem Heizstab auf die Außenseite
des Deckels, durch die Dicke des Deckels hindurch auf die Innenseiten-Siegelschicht des Deckels
und auf die Krempe des Trägerelements übertragen.
Die resultierende Wärme
und der resultierende Druck führen
dazu, dass die Kontaktoberflächen
des Deckels und des Trägerelements
geschmolzen werden und sich miteinander mischen. Dann wird der Heizstab
entfernt, damit die Siegelfläche
abkühlen
und eine gesiegelte Bindung bilden kann.
-
Die
Siegelfestigkeit der resultierenden gesiegelten Packung kann nach
mehreren Verfahren bestimmt werden. Das Trägerelement kann mit einer Aufblasnadel
angestochen und das Innere der gesiegelten Packung dann aufgeblasen
werden, bis der Deckel oder die Siegelung zwischen dem Deckel und
dem Trägerelement
versagt. Ein höherer
innerer Aufblasdruck bei Versagen zeigt eine stärkere Siegelfestigkeit. Die
gesiegelte Packung kann alternativ in einer Vakuumkammer angeordnet
und abnehmenden Außendrücken ausgesetzt
werden, bis sie versagt – ein
niedrigerer Außendruck
bei Versagen zeigt eine stärkere
Siegel festigkeit. Es kann auch eine repräsentative Probe der Siegelung
aus der gesiegelten Packung geschnitten (oder separat gebildet)
werden, so dass das Deckelmaterial beispielsweise unter Verwendung
eines Instron-Zugprüfgeräts unter
spezifizierten Bedingungen von dem Trägerelement abgezogen werden
kann. Ein höhere
Maximalkraft, die vor dem Versagen erreicht wird, zeigt eine stärkere Siegelfestigkeit.
-
In
all diesen Tests der Siegelfestigkeit kann der Versagensmechanismus
in einer oder mehreren von etlichen Weisen erfolgen. Der Versagensmodus
sucht in jedem Fall einen Versagensweg, der die geringste Kraftmenge
benötigt.
Die Bindung zwischen dem Deckelmaterial und dem Trägerelement
kann beispielsweise adhäsiv
versagen, so dass das Deckelmaterial sich einfach von dem Trägerelement
abschält.
Das Deckelmaterial kann auch kohäsiv
entlang einem Weg versagen, der allgemein senkrecht durch eine oder
mehrere Schichten des Deckelmaterials verläuft – und danach adhäsiv an der
Grenzfläche
zwischen zwei Schichten des Deckelmaterials versagen. Der Versagensweg
kann einen komplizierten Weg von Kohäsions- und Adhäsionsversagen
kombinieren – alles,
während
das Deckelmaterial durch die ausgeübte Kraft gedehnt wird – um einen
komplizierten Versagensmodus zu präsentieren.
-
Die
obige Erörterung
soll verdeutlichen, dass eine schwächere Kohäsionsfestigkeit innerhalb einer Schicht
des Deckelmaterials und/oder eine schwächere Adhäsionsbindung zwischen den Schichten
des Deckelmaterials die Siegelfestigkeit der gesiegelten Packung
schwächen
kann. Dies trifft insbesondere zu, wenn der Versagensmodus der Siegelfestigkeit
nicht einfach das Abschälen
des Deckelmaterials von dem Trägerelement
durch Adhäsionsversagen
der Siegelbindung zwischen dem Deckel und dem Trägerelement ist.
-
Ein
erwünschtes
Deckelmaterial liefert Gas-(z. B. Sauerstoff, Kohlendioxid)-Barriereeigenschaften,
die ausreichen, um die Lagerbarkeit des verpackten Nahrungsmittels
zu erhöhen.
Die Barrierecharakteristika des Deckelmaterials können zunehmende
Bedeutung haben, wenn die Innenatmosphäre der Verpackung modifiziert
werden kann, um beispielsweise die Sauerstoffkonzentration gegenüber derjenigen
der Umgebungsluft zu reduzieren oder die Konzentration von Sauerstoff
und Kohlendioxid gegenüber
derjenigen der Umgebungsluft zu erhöhen. Beim Verpacken von Fleisch
kann die Atmosphäre
in der versiegelten Packung beispielsweise etwa 80 Vol.-% Sauerstoff
und etwa 20 Vol.-% Kohlendoxid umfassen, um das Wachstum schädlicher
Mikroorganismen zu inhibieren und den Zeitraum zu verlängern, in
dem das Fleisch seine attraktive rote ("blühende") Farbe behält. Sauerstoff-
und Kohlendioxid-Barriereeigenschaften können einer Folie verliehen
werden, indem als Folienschicht beispielsweise ein oder mehrere
Harze mit niedriger Sauerstoffdurchlässigkeit eingebaut werden (siehe
wiederum
US 6,033,758 ).
(Da Kohlendioxid-Barriereeigenschaften allgemein mit Sauerstoff-Barriereeigenschaften
korrelieren, werden hier nur Sauerstoff-Barriereeigenschaften detailliert
erörtert.).
-
Es
ist nicht ungewöhnlich,
dass die Interschichtbindungsfestigkeiten, die mit dem Einbau von
Barriereharzen oder Barriereschichten in ein Deckelmaterial assoziiert
sind, schwächer
als die Interschichtbindungsfestigkeiten sind, die in Abwesenheit
des Barriereharzes oder der Barriereschicht vorhanden wären. Das
heißt, dass
die Interschichtbindungsfestigkeit zwischen einer Barriereschicht
und einer benachbarten Schicht üblicherweise
die schwächste
Interschichtbindungsfestigkeit einer Folie ist. Es ist auch möglich, dass
schwächere Interschichtbindungsfestigkeiten
mit einer oder mehreren "Verbindungsschichten" assoziiert sein
können,
die die Verwendung ei ner Barriereschicht begleiten. Obwohl eine
Verbindungsschicht zwischen der Barriereschicht und einer ansonsten
benachbarten Folienschicht eingefügt werden kann, um die Interschichtbindungsadhäsion zu
verbessern, kann die resultierende Bindungsfestigkeit zwischen der
Verbindungsschicht und ihrer benachbarten Folienschicht kleiner
als die Bindungsfestigkeit zwischen der Verbindungsschicht und ihrer
benachbarten Barriereschicht sein. Die Verbindungsschicht kann demnach
die schwächste
Interschichtbindungsfestigkeit des Deckelmaterials darstellen – und somit
den Versagensweg während
eines Siegelfestigkeitstests vorgeben.
-
Damit
verpacktes Produkt mit einer raschen (und damit wirtschaftlichen)
Geschwindigkeit produziert werden kann, sollte das Deckelmaterial
rasch an das Trägerelement
heißgesiegelt
werden können.
Ein Deckelmaterial, welches rasche Heißsiegelung begünstigt,
wird als gute "Siegelbarkeit" aufweisend bezeichnet.
-
Es
ist auch erwünscht,
dass das Deckelmaterial bedruckt wird. Dieses Bedrucken stellt dem
Endanwender des verpackten Nahrungsmittels wichtige Informationen
zur Verfügung – Informationen
wie die Bestandteile des verpackten Nahrungsmittels, der Nährstoffgehalt,
Anweisungen zum Öffnen
der Packung, Anweisungen zur Handhabung und Zubereitung des Nahrungsmittels
und Anweisungen zur Aufbewahrung des Nahrungsmittels. Die Bedruckung
kann auch ein schönes
Bild und/oder Warenzeichen oder andere Werbeinformationen liefern,
um den Verkauf des verpackten Produkts im Einzelhandel zu fördern.
-
Diese
gedruckten Informationen können
sich auf der Außenseitenoberfläche des
Deckelmaterials befinden. Dieser Oberflächendruck wird jedoch während des
Heißsiegelverfahrensschritts,
welcher den Deckel an das Trägerelement
siegelt, direkt einem Heizstab ausgesetzt. Infolgedessen kann der
Ober flächendruck verschmiert
werden oder anderweitig beschädigt
werden. Ein Oberflächendruck
ist während
Distribution und Präsentation
des verpackten Produkts auch anderen physikalischen Belastungen
ausgesetzt. Diese Belastungen können
auch die Klarheit und Präsentation
des gedruckten Bildes verschlechtern. Ein gedrucktes Bild kann alternativ
zwischen zwei Folien laminiert werden, wie in
US 4,971,845 offenbart ist. Dies ist
in der Industrie als "eingeschlossener
Druck" bekannt,
weil das gedruckte Bild zwischen zwei Folien, die miteinander laminiert
sind, "eingeschlossen" ist.
-
Ein
bestehendes Deckelmateriallaminat (als Vergleich 1 im Beispielabschnitt
beschrieben) hat den allgemeinen Aufbau A/B/C/D/C/B/A//E, wobei
A eine Siegelschicht aus linearem Polyethylen niedriger Dichte ("LLDPE") umfasst, B eine
anhydridgepfropfte LLDPE-Schicht umfasst, C eine Nylongemisch-Polyamidschicht umfasst,
D eine Sauerstoffbarriereschicht aus einem Gemisch aus Nylon und
Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer ("EVOH") umfasst und E eine
Schicht aus biaxial orientiertem Polypropylen ("BOPP")
umfasst. Die Doppelschrägstriche "//" stehen für die Laminierungsgrenzfläche (d.
h. Adhäsionslaminierung).
Die E-Schicht ist umgekehrt einschlussbedruckt. Obwohl sich dieses
Deckellaminat gut verhält,
besteht eine Nachfrage nach Deckelmaterial mit verbesserter Siegelfestigkeit
und Siegelbarkeit mit gleichzeitig guter Sauerstoffbarriere- und Bedruckbarkeitsleistung.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung spricht ein oder mehrere der genannten Probleme
an.
-
Ein
als Deckelmaterial brauchbares Laminat umfasst erste und zweite
Folien und ein Bild zwischen der ersten und der zweiten Folie. Die
erste Folie umfasst eine Siegelschicht, die die Innenseitenoberfläche der ersten
Folie bildet. Die erste Folie hat eine freie Schrumpfung in mindestens
einer Richtung von mindestens 7% bei 104,4°C (220°F). Die zweite Folie umfasst
eine Außenseitenschicht,
die die Außenseitenoberfläche der zweiten
Folie bildet. Die Außenseitenschicht
umfasst mindestens 40 Gew.-% der Außenseitenschicht von einem
Ader mehreren relativ hoch schmelzenden Polymeren, die jeweils einen
Schmelzpunkt haben, der mindestens 13,9°C (25°F) höher als der Schmelzpunkt des
niedrigstschmelzenden Polymers der Siegelschicht ist. Die zweite
Folie hat eine freie Schrumpfung von nicht mehr als 10% in jeder
der Maschinen- und Querrichtung bei 85°C (185°F). Die Außenseitenoberfläche der
ersten Folie ist direkt auf die Innenseitenoberfläche der
zweiten Folie laminiert. Die erste Folie hat eine Sauerstoffdurchlässigkeit,
die größer als
die Sauerstoffdurchlässigkeit
der zweiten Folie ist. Das Laminat weist eine Sauerstoffdurchlässigkeit
von nicht mehr als 100 cm3 (bei Standardtemperatur
und Standarddruck) pro Quadratmeter pro Tag unter 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckdifferenzial
auf, gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und 23°C.
-
Eine
Packung umfasst ein an ein Trägerelement
gesiegeltes Laminat. Das Trägerelement
weist eine Siegelfläche
neben der Peripherie des Trägerelements
auf. Das Laminat umfasst erste und zweite Folien und ein Bild zwischen
der ersten und der zweiten Folie. Die erste Folie umfasst eine Siegelschicht,
die die Innenseitenoberfläche
der ersten Folie bildet. Die Siegelschicht der ersten Folie des
Laminats ist an die Siegelfläche des
Trägerelements
gesiegelt. Die erste Folie hat eine freie Schrumpfung in mindestens
einer Richtung von mindestens 7% bei 104,4°C (220°F). Die zweite Folie hat eine
freie Schrumpfung von nicht mehr als 10% in jeder der Maschinen-
und Querrichtung bei 85°C
(185°F).
Die Außenseitenoberfläche der
ers ten Folie ist direkt auf die Innenseitenoberfläche der
zweiten Folie laminiert. Die erste Folie hat eine Sauerstoffdurchlässigkeit, die
größer als
die Sauerstoffdurchlässigkeit
der zweiten Folie ist. Las Laminat weist eine Sauerstoffdurchlässigkeit
von nicht mehr als 100 cm3 (bei Standardtemperatur
und Standarddruck) pro Quadratmeter pro Tag unter 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckdifferenzial
auf, gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und 23°C.
-
Das
erfindungsgemäße Laminat
kann, verglichen mit Laminaten mit einer Barriereschicht als innerer Schicht
der Siegelfolie des Laminats, verbesserte Siegelfestigkeit liefern.
Es wird angenommen, dass eine Barriereschicht oft eine schwächere Interschichtbindungsfestigkeit
liefert, verglichen mit den Interschichtbindungsfestigkeiten der
anderen Schichten. Wenn eine Verpackungssiegelung versagt, liegt
dies in der Regel an einer Delaminierung zwischen Schichten mit
der schwächsten
Interschichtbindungsfestigkeit innerhalb einer Folie des Laminats.
-
Indem
die Barriereschicht in der Außenseitenfolie
des Laminats angeordnet wird, kann die relativ schwächere Interschichtbindungsfestigkeit
weiter entfernt von der Bindung zwischen dem Laminat und dem Trägerelement
angeordnet werden. Wenn sich dieses potentielle Interschichtversagen
weiter entfernt von der Innenseite (d. h. Nahrungsmittelseite) des
Laminats befindet, muss das Weiterreißen der Versagensstelle (d. h.
der Weg des Interfolien-Kohäsionsversagens)
sich weiter bewegen, um die "schwächste Bindung" des Interschicht-Delaminierungswegs
zu erreichen. Es wird angenommen, dass diese größere Entfernung in der vorliegenden
Erfindung die Siegelfestigkeit erhöht.
-
Die
Anordnung der Barrierekomponenten in der wenig oder gar nicht schrumpfenden
Außenseitenfolie des
Laminats kann ferner größere Flexibilität bei der
Fertigung des Deckelmateriallaminats ermöglichen. Dies liegt daran,
dass die Innenseitensiegelfolie ohne die zusätzliche Einschränkung gefertigt
werden kann, die mit den sich anpassenden Barrierekomponenten in
einer coextrudierten orientierten Folie zusammenhängen. Die Extrusion
einer Barriereschicht erfordert beispielsweise oft höhere Temperaturen,
als benötigt
werden, um die anderen Schichten der Folie zu extrudieren. Diese
mit einer Barriereschicht verbundene höhere Temperatur kann die Menge
an Materialien mit niedrigerem Schmelzpunkt beschränken, die
in der Folie verwendet werden kann – ansonsten kann die Folie
zu leicht fließen
und die Schmelzfestigkeit kann auf ein inakzeptables Niveau für die Verarbeitung
herabgesetzt werden. Die Orientierung einer Folie mit einer Barriereschicht
kann auch eine höhere
Orientierungstemperatur erfordern, die Materialien mit niedrigerem
Schmelzpunkt in der Folie auf ein inakzeptables Niveau erweichen
kann, wodurch eine instabile Orientierung oder das Zusammenschweißen benachbarter
Schichten herbeigeführt
werden kann. Der Einbau der Barrierekomponenten in die Außenseitenfolie
ermöglicht
somit eine größere Auswahl,
um der Innenseiten-Siegelfolie des Laminats die gewünschte Schrumpfung
und andere Merkmale zu verleihen.
-
Wenn
die Innenseiten-Siegelfolie 12 ferner heißschrumpfbar
ist und die Außenseiten-Barrierefolie 14 nicht-schrumpfbar
ist, hat das resultierende Laminat 10 ein besseres Aussehen
nach dem Siegeln an das Trägerelement 18.
Das Laminat 10 hat nämlich
ein enger anliegendes, faltenfreieres Aussehen, welches für den Einzelhandelkunden
erfreulich ist.
-
Das
erfindungsgemäße Laminat
kann eine eingeschlossene Druckanordnung einbeziehen, die den Schutz
des gedruckten Bildes des Laminats während des Heißsiegelverfahrens
verstärkt,
welches das Laminat an ein Trägerelement
siegelt.
-
Das
Laminat sorgt für
eine niedrige Sauerstoffdurchlässigkeit,
wodurch die Atmosphäre
innerhalb der gesiegelten Packung modifiziert werden kann, um die
Lagerbarkeit zu verlängern
und das "Farbleben" eines verpackten
roten Fleischprodukts zum Erblühen
zu bringen. Das Laminat sorgt auch für hervorragende Druckqualität und optische
Klarheit. Das Laminat kann ferner außergewöhnliche Maßhaltigheit zur Verfügung stellen. Dies
ist hilfreich, um die Lagegenauigkeit (den Rapport) und sich wiederholende
Längen
des Laminats einzuhalten, wenn gesiegelte Packungen gebildet werden,
welche das Laminat als Deckelmaterial aufweisen.
-
Das
Laminat kann hervorragende Siegelbarkeit für ein Trägerelement bereitstellen. Hierdurch
kann ein Verpackungsunternehmen die Heißsiegelmaschine mit schneller
Geschwindigkeit laufen lassen, während auch
gute Siegelfestigkeit zwischen dem Laminat und dem Tablett bereitgestellt
wird. Die resultierende Siegelung zwischen dem Laminat und dem Tablett
kann für
hervorragende Festigkeit sorgen, selbst wenn die Siegelung in Gegenwart
von Verunreinigungen und unter variablen Heißsiegeltemperaturen gebildet
wird.
-
Diese
und andere Gegenstände,
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung
der Erfindung und die Zeichnungen besser verständlich und erkennbar.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen gesiegelten Packung, und
-
2 ist
eine repräsentative
unvollständige
Teilansicht des erfindungsgemäßen Laminats
und einer erfindungsgemäßen gesiegelten
Packung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Das
erfindungsgemäße Laminat 10 umfasst.
Siegelfolie 12, die an Barrierefolie 14 laminiert
ist, um das Druckbild 16 zwischen der Siegel- und der Barrierefolie
einzuschließen.
Siegelfolie 12 kann einschichtig oder zweischichtig sein
oder drei oder mehr Schichten aufweisen (wie in 1 gezeigt
ist). Barrierefolie 14 kann auch einschichtig oder zweischichtig
sein oder drei oder mehr Schichten aufweisen (wie in 1 gezeigt
ist). Das Laminat 12 kann an Trägerelement 18 (z.
B. Tablett) gesiegelt werden, um die gesiegelte Packung 20 zu bilden,
die das Nahrungsmittelprodukt 22 einschließt.
-
SIEGELFOLIE
-
Die
Siegelfolie 12 definiert eine Innenseiten-(d. h. Nahrungsmittelseiten)oberfläche 24 und
eine Außenseitenoberfläche 26 gegenüber der
Innenseitenoberfläche.
Das Polymermaterial (d. h. die Komponente oder das Gemisch von Komponenten),
welches die Innenseitenoberfläche 24 der
Siegelfolie bildet, hat einen Schmelzpunkt, der die Heißsiegelung
des Laminats 10 an ein Trägerelement 18 erleichtert.
Wenn die Siegelfolie einschichtig ist, kann sie die Zusammensetzung,
Merkmale und physikalischen Charakteristika aufweisen, die im Zusammenhang
mit dem folgenden Abschnitt der Siegelschicht erörtert werden.
-
Die
Siegelfolie 12 kann jede Gesamtdicke haben, solange sie
die gewünschten
Eigenschaften (z. B. Flexibilität,
Young'-schen Elastizitätsmodul,
optische Eigenschaften, Festigkeit) für eine gegebene Verpackungsanwendung
des zu erwartenden Einsatzes liefert. Die Siegelfolie kann eine
Dicke von weniger als etwa jeder der Folgenden haben: 10 mil, 5
mil, 4 mil, 3 mil, 2 mil, 1,5 mil, 1,4 mil, 1,3 mil, 1,2 mil, 1,1
mil und 1 mil. (Ein "mil" entspricht 25,4 μm (0,001
Zoll).) Die Siegelfolie kann auch eine Dicke von mindestens etwa
jeder der Fol genden haben: 0,3 mil, 0,4 mil, 0,5 mil, 0,6 mil, 0,7
mil, 0,75 mil, 0,8 mil, 0,9 mil, 1 mil, 1,2 mil, 1,4 mil und 1,5
mil. Wenn die Siegelfolie relativ zu der Barrierefolie zu dünn ist,
kann das resultierende "eng
anliegende" Aussehen
der gesiegelten Packung nachteilig beeinflusst werden. Die Siegelfolie
hat dann vorzugsweise eine Dicke von mindestens etwa jedem der folgenden
Prozentsätze
der Dicke der Barrierefolie: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%,
120%, 130%, 140%, 150%, 160% und 175%. Die Dicke der Siegelfolie
kann beispielsweise größer als
oder gleich der Dicke der Barrierefolie sein.
-
Die
Siegelfolie 12 kann relativ sauerstoffdurchlässig sein,
verglichen mit der nachfolgend erörterten Barrierefolie 14.
Die Siegelfolie 12 kann beispielsweise eine Sauerstoffdurchlässigkeit
haben, die um mindestens irgendeine der Folgenden höher als
diejenige der Barrierefolie 14 ist: 50, 75, 100, 200, 500
und 1000 cm3 (bei Standard-Temperatur und
-Druck) pro Quadratmeter pro Tag pro 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckdifferenzial,
gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und 23°C, gemessen gemäß ASTM D-3985.
Die Siegelfolie 12 kann auch eine Sauerstoffdurchlässigkeit
von mindestens einer beliebigen der Folgenden aufweisen: 110, 200,
500, 1000, 2000, 3000, 5000, 10.000, 15.000, 20.000 und 50.000 cm3 (bei Standard-Temperatur und -Druck) pro Quadratmeter
pro Tag pro 1 Atmosphäre
Sauerstoffdruckdifferenzial, gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und
23°C, gemessen
gemäß ASTM D-3985.
-
Die
Siegelfolie 12 ist vorzugsweise wärmeschrumpfbar und ist insbesondere
stärker
wärmeschrumpfbar
als die Barrierefolie 14 (sofern überhaupt wärmeschrumpfbar). Die Siegelfolie 12 kann
beispielsweise eine freie Schrumpfung in mindestens einer Richtung
(d. h. Maschinen- oder Querrichtung), in mindestens jeder der beiden
Richtungen (Maschinen- und Querrichtung) auf weisen oder eine bei
104,4°C
(220°F)
gemessene gesamte freie Schrumpfung haben, die höher als die Summe der Schrumpfung
der Barrierefolie 14 ist, mit beliebigen der folgenden
Schrumpfwerte: 3%, 5%, 7%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50% und 60%.
Siegelfolie 12 kann auch irgendeine von einer freien Schrumpfung
in mindestens einer Richtung (Maschinen- oder Querrichtung), in
jeder von mindestens zwei Richtungen (Maschinen- und Querrichtung)
oder eine gesamte bei 104,4°C
(220°F)
gemessene freie Schrumpfung von mindestens beliebigen der Folgenden
aufweisen: 7%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 55%, 60% und 65%.
Die Siegelfolie kann irgendeine von freier Schrumpfung in mindestens
einer Richtung (Maschinen- oder Querrichtung), in mindestens jeder
der beiden Richtungen (Maschinen- und Querrichtungen) oder eine
gesamte freie Schrumpfung von mindestens irgendeiner dieser aufgeführten Schrumpfwerte
haben, wenn bei irgendeiner Temperatur von 85°C (185°F), 87,8°C (190°F), 93,3°C (200°F) und 98,9°C (210°F) gemessen wird.
-
Die
gesamte freie Schrumpfung wird bestimmt, wie in der Technik bekannt
ist, indem die prozentuale freie Schrumpfung in Maschinen-(Längs)richtung
und die prozentuale freie Schrumpfung in Querrichtung summiert werden.
Eine Folie, die beispielsweise 50% freie Schrumpfung in Querrichtung
und 40% freie Schrumpfung in Maschinenrichtung zeigt, hat eine gesamte
freie Schrumpfung von 90%. Es ist bevorzugt, wenn auch nicht erforderlich,
dass die Folie Schrumpfung in beiden Richtungen aufweist. Jede Bezugnahme
auf freie Schrumpfung bedeutet, wenn nicht anders angegeben, in
dieser Anmeldung eine freie Schrumpfung, die bestimmt wird, indem
die prozentuale Dimensionsänderung
eines 10 cm × 10
cm Probestücks
gemessen wird, wenn es gemäß ASTM D
2732 ausgewählter
Wärme (d.
h. Einwirkung einer bestimmten Temperatur) ausgesetzt wird. Eine
Bezugnahme auf das Schrumpfmerkmal einer Folie, die eine Komponente
eines Laminats ist, bedeutet hier auch die Schrumpfmerkmale der
Folie selbst, die durch Trennen der Folie von dem Laminat gemessen
werden können,
beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels,
um den Klebstoff zu lösen,
der die Folien unter Bildung des Laminats miteinander verbindet.
-
Die
Siegel- oder erste Folie 12 ist vorzugsweise mehrschichtig
(d. h. sie enthält
zwei oder mehr Schichten), so dass die Schichten in Kombination
der Siegelfolie die gewünschten
Leistungscharakteristika verleihen. Die Siegelfolie 12 kann
beispielsweise 2 bis 15 Schichten, mindestens 3 Schichten, mindestens
4 Schichten, mindestens 5 Schichten, 2 bis 4 Schichten, 2 bis 5
Schichten und 5 bis 9 Schichten umfassen. Der Begriff "Schicht" bezieht sich hier
auf eine diskrete Folienkomponente, die flächengleich mit der Folie ist
und eine im Wesentlichen gleichförmige
Zusammensetzung hat.
-
Eine
mehrschichtige Siegelfolie schließt eine Siegelschicht 28,
die die Nahrungsmittelseiten- oder Innenseitenoberfläche bildet,
und eine Haut- oder Druckseitenschicht 30 ein, die die
Außenseite
oder Nicht-Nahrungsmitteloberfläche
der Siegelfolie bildet. Die mehrschichtige Siegelfolie kann auch
eine oder mehrere zusätzliche
Schichten 32 einschießen,
wie Kern-, Massen- und Verbindungsschichten, obwohl bevorzugt ist, dass
die Siegelfolie eine Zusammensetzung hat, so dass keine Verbindungsschichten
in die Siegelfolie eingebaut werden.
-
Nachfolgend
werden einige Beispiele für
bevorzugte Kombinationen gegeben, bei denen die alphabetischen Symbole
die Harzschichten bezeichnen. Wenn die folgende Darstellung der
mehrschichtigen Siegelfolie den gleichen Buchstaben mehr als einmal
einschließt,
kann jedes Vorkommen des Buchstabens für die gleiche Zusammensetzung
oder eine andere Zusammensetzung in der Klasse stehen, die eine ähnliche
Funktion ausübt.
- A/D, A/C/D, A/B/D, A/B/C/D, A/C/B/D, A/B/B/D, A/C/B/C/D, A/B/B/B/D,
A/B/C/B/D, A/C/B/B/D, A/C/B/B/C/D, A/B/C/B/C/D, A/C/B/C/B/D, A/B/C/B/B/D,
A/C/B/B/B/D, A/C/B/C/B/D, A/C/B/B/B/C/D
- "A" ist die Siegelschicht
(Heißsiegelschicht)
wie nachfolgend erörtert.
- "B" ist eine Kern- oder
Massenschicht wie nachfolgend erörtert.
- "C" ist eine Verbindungsschicht
wie nachfolgend erörtert.
- "D" ist eine Haut- oder
Druckseitenschicht wie nachfolgend erörtert.
-
SIEGELSCHICHT DER SIEGELFOLIE
-
Siegelschicht 28 bildet
die Innenseitenoberfläche 24 des
Laminats 10. Siegelschicht 28 erleichtert das Heißsiegeln
von Laminat 10 an ein anderes Objekt, wie ein Trägerelement
oder Tablett 18. Die Siegelschicht schließt vorzugsweise
ausgewählte
Komponenten mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt unter demjenigen
der Komponenten der anderen Schichten der Siegelfolie ein. Die Siegelschicht
kann ein Harz mit einer Vicat-Erweichungstemperatur von weniger
als jedem der folgenden Werte umfassen: 120°C, 115°C, 110°C, 105°C, 100°C, 95°C und 90°C. Die Siegelschicht kann ein
oder mehrere Polymere mit einem Schmelzindex von mindestens irgendeinem
der Folgenden einschließen:
1, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2, 2,2, 2,5, 2,8, 3, 3,5, 4, 5, 6, 7, 8,
9, 10, 15 und 20. Die Siegelschicht kann ein oder mehrere Polymere
mit einem Schmelzpunkt von weniger als irgendeinem der Folgenden:
130°C, 125°C, 120°C, 115°C, 112°C, 110°C, 108°C, 105°C, 103°C, 100°C, 98°C und 95°C in einer
Men ge von mindestens irgendeinem der folgenden Prozentsätze einschließen (bezogen
auf das Gewicht der Siegelschicht): 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 und
100.
-
Alle
Bezugnahmen auf "Vicat"-Werte sind in dieser
Anmeldung gemäß ASTM 1525
(1 kg) gemessen worden. Alle Bezugnahmen auf den Schmelzindex sind
in dieser Anmeldung gemäß ASTM D
1238 bei einer Temperatur und einem Kolbengewicht gemessen worden,
wie es gemäß der Beschreibung
des ASTM-Testverfahrens bei dem Material spezifiziert ist. Alle
Bezugnahmen auf den Schmelzpunkt eines Polymers oder Harzes in dieser
Anmeldung beziehen sich auf die Schmelz-Peaktemperatur der dominanten
Schmelzphase des Polymers oder Harzes, bestimmt mittels Differential-Scanningkalorimetrie
gemäß ASTM D-3418.
-
Die
Siegelschicht kann ein oder mehrere thermoplastische Polymere einschließen, einschließlich Polyolefinen,
Polystyrolen, Polyurethanen, Polyamiden, Polyestern, Polyvinylchloriden
und Ionomeren.
-
Zu
brauchbaren Polyolefinen gehören
Ethylenhomo- und -copolymere und Propylenhomo- und -copolymere.
Ethylenhomopolymere schließen
Polyethylen hoher Dichte ("HDPE") und Polyethylen
niedriger Dichte ("LDPE") ein. Ethylencopolymere
schließen
Ethylen/α-Olefin-Copolymere
("EAOs"), Ethylen/ungesättigter
Ester-Copolymere und Ethylen/(Meth)acrylsäure ein. ("Copolymer" bedeutet hier in dieser Anmeldung ein
Polymer, das von zwei oder mehr Monomertypen abgeleitet ist, und
schließt
Terpolymere usw. ein).
-
EAOs
sind Copolymere von Ethylen und einem oder mehreren α-Olefinen,
wobei das Copolymer Ethylen als überwiegenden
Molprozentgehalt aufweist. Das Comonomer enthält vorzugsweise ein oder mehrere C3- bis C20-α-Olefine,
insbesondere ein oder mehrere C4- bis C12-α-Olefine
und am meisten bevorzugt ein oder mehrere C1-
bis C8-α-Olefine.
Zu besonders bevorzugten α-Olefinen
gehören
1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen und Mischungen davon.
-
EAOs
schließen
ein oder mehrere der Folgenden ein: 1) Polyethylen mittlerer Dichte
("MDPE", beispielsweise
mit einer Dichte von 0,93 bis 0,94 g/cm3,
2) lineares Polyethylen mittlerer Dichte ("LMDPE"), beispielsweise mit einer Dichte von
0,926 bis 0,94 g/cm3, 3) lineares Polyethylen
niedriger Dichte ("LLDPE"), beispielsweise
mit einer Dichte von 0,915 bis 0,930 g/cm3,
4) Polyethylen mit sehr niedriger oder ultraniedriger Dichte ("VLDPE" und "ULDPE"), beispielsweise
mit einer Dichte unter 0,915 g/cm3, und
5) homogene EAOs. Brauchbare EAOs schließen jene mit einer Dichte unter
etwa irgendeiner der Folgenden ein: 0,925, 0,922, 0,92, 0,917, 0,915,
0,912, 0,91, 0,907, 0,905, 0,903, 0,9 und 0,898 g/cm3.
Wenn nicht anders angegeben, wurde alle Dichten hier gemäß ASTM D1505
gemessen.
-
Die
Polyethylenpolymere können
entweder heterogen oder homogen sein. Wie in der Technik bekannt ist,
haben heterogene Polymere eine relativ weite Variation des Molekulargewichts
und der Zusammensetzungsverteilung. Heterogene Polymere können beispielsweise
mit konventionellen Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt werden.
-
Andererseits
werden homogene Polymere typischerweise mit Metallocen oder anderen
Single-Site-Katalysatoren hergestellt. Single-Site-Katalysatoren
haben in der Regel nur einen Typ von katalytischer Stelle, was vermutlich
die Basis für
die Homogenität
der aus der Polymerisation resultierenden Polymere ist. Homogene
Polymere unterscheiden sich strukturell von heterogenen Polymeren
dahingehend, dass homogene Polymere eine relativ einheitliche Sequenzierung
von Comonomeren innerhalb einer Kette, eine spiegelbildliche Sequenzverteilung
in allen Ketten und eine Ähnlichkeit
der Länge
in allen Ketten zeigen. Infolgedessen haben homogene Polymere relativ
enge Molekularge wichts- und Zusammensetzungsverteilungen. Zu Beispielen
für homogene
Polymere gehören
die Metallocen-katalysierten linearen homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze,
erhältlich
von Exxon Chemical Company (Baytown, TX, USA) unter der Handelsbezeichnung
EXACT, lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze,
erhältlich
von der Mitsui Petrochemical Corporation unter der Handelsbezeichnung
TAFMER, und langkettige, verzweigte, Metallocen-katalysierte, homogene
Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze,
erhältlich
von der Dow Chemical Company unter der Handelsbezeichnung AFFINITY.
-
Ein
anderes brauchbares Ethylencopolymer ist Ethylen/ungesättigtes
Ester-Copolymer, welches das Copolymer von Ethylen und einem oder
mehreren ungesättigten
Estermonomeren ist. Zu brauchbaren ungesättigten Estern gehören: 1)
Vinylester aliphatischer Carbonsäuren,
wobei die Ester 4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen, und 2) Alkylester
von Acryl- oder Methacrylsäure
(kollektiv "Alkyl(meth)acrylat"), wobei die Ester
4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen.
-
Repräsentative
Beispiele für
die erste ("Vinylester") Gruppe der Monomere
schließen
Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylhexanoat und Vinyl-2-ethylhexanoat
ein. Das Vinylestermonomer kann 4 bis 8 Kohlenstoffatome, 4 bis
6 Kohlenstoffatome, 4 bis 5 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 4
Kohlenstoffatome haben.
-
Repräsentative
Beispiele für
die zweite ("Alkyl(meth)acrylat" Gruppe der Monomere
schließen
Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, n-Butylacrylat, Hexylacrylat
und 2-Ethylhexylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Butylmethacrylat,
Hexylmethacrylat und 2-Ethylhexylmethacrylat
ein. Das Alkyl(meth)acrylatmonomer kann 4 bis 8 Kohlenstoffatome,
4 bis 6 Kohlenstoffatome, 4 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisen.
-
Der
Gehalt an ungesättigtem
Estercomonomer (d. h. Vinylester oder Alkyl(meth)acrylat) des Ethylen/ungesättigten
Ester-Copolymers kann im Bereich von etwa 6 bis etwa 18 Gew.-% und
etwa 8 bis etwa 12 Gew.-% liegen, bezogen auf das Gewicht des Copolymers.
Zu brauchbaren Ethylengehalten des Ethylen/ungesättigter Ester-Copolymers gehören die
folgenden Mengen: mindestens etwa 82 Gew.-%, mindestens etwa 85
Gew.-%, mindestens etwa 88 Gew.-%, nicht mehr als etwa 94 Gew.-%,
nicht mehr als etwa 93 Gew.-% und nicht mehr als etwa 92 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Copolymers.
-
Zu
repräsentativen
Beispielen für
Ethylen/ungesättigte
Ester-Copolymere gehören
Ethylen/Methylacrylat, Ethylen/Methylmethacrylat, Ethylen/Ethylacrylat,
Ethylen/Ethylmethacrylat, Ethylen/Butylacrylat, Ethylen/2-Ethylhexylmethacrylat
und Ethylen/Vinylacetat.
-
Ein
weiteres brauchbares Ethylencopolymer ist Ethylen/(Meth)acrylsäure, die
das Copolymer von Ethylen und Acrylsäure, Methacrylsäure oder
beiden ist.
-
Zu
brauchbarem Propylencopolymer gehören Propylen/Ethylen-Copolymere ("EPC"), die die Copolymere
von Propylen und Ethylen mit einem größeren Gewichtsprozentsatz an
Propylen sind, wie jene mit einem Ethylencomonomergehalt von weniger
als 10%, vorzugsweise weniger als 6% und insbesondere etwa 2 bis
6 Gew.-%.
-
Zu
brauchbaren Polyestern und Polyamiden gehören jene, die nachfolgend in
dieser Anmeldung beschrieben werden.
-
Ionomer
ist ein Copolymer von Ethylen und ethylenisch ungesättigter
Monocarbonsäure,
wobei die Carbonsäuregruppen
durch ein Metallion, wie Natrium oder Zink, vorzugsweise Zink, teilweise
neutralisiert sind. Brauchbare Ionomere schließen jene ein, in denen ausreichend
Metallion vorhanden ist, um et wa 15% bis etwa 60% der Säuregruppen
in dem Ionomer zu neutralisieren. Die Carbonsäure ist vorzugsweise "(Meth)acrylsäure" – was Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure
bedeutet. Zu brauchbaren Ionomeren gehören jene mit mindestens 50
Gew.-% und vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% Ethyleneinheiten. Brauchbare
Ionomere schließen
auch jene mit 1 bis 20 Gew.-% Säureeinheiten
ein. Brauchbare Ionomere sind beispielsweise von Dupont Corporation
(Wilmington, DE, USA) unter der Handelsbezeichnung SURLYN erhältlich.
-
Die
Siegelschicht 28 kann eine solche Zusammensetzung haben,
dass beliebige der oben beschriebenen Polymere mindestens etwa irgendeinen
der folgenden Gewichtsprozentwerte ausmachen: 30, 40, 45, 50, 55,
60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 und 100 Gew.-% der Schicht.
-
Die
Dicke der Siegelschicht ist so gewählt, dass ausreichend Material
bereitgestellt wird, um eine belastbare Heißsiegelung zu bewirken, sie
jedoch nicht so dick ist, dass die Fertigung (d. h. Extrusion) der
Siegelfolie negativ beeinflusst wird, indem die Schmelzfestigkeit
der Folie auf ein inakzeptables Niveau abgesenkt wird. Die Siegelschicht
kann eine Dicke von mindestens etwa jeder der Folgenden haben: 0,2
mil, 0,25 mil, 0,3 mil, 0,35 mil, 0,4 mil, 0,45 mil, 0,5 mil und
0,6 mil. Die Siegelschicht kann eine Dicke im Bereich von etwa 0,05 bis
etwa 6 mil, insbesondere etwa 0,1 bis etwa 2 mil und bevorzugter
etwa 0,2 bis etwa 0,5 mil aufweisen. Die Dicke der Siegelschicht
als Prozentsatz der Gesamtdicke der Siegelfolie kann (geordnet nach
zunehmender Präferenz)
im Bereich von etwa 1 bis etwa 50%, etwa 5 bis etwa 45%, etwa 10
bis etwa 45%, etwa 15 bis etwa 40%, etwa 15 bis etwa 35% und etwa
15 bis etwa 30% liegen. Die Siegelschicht kann eine Dicke relativ
zu der Dicke der Siegelfolie haben, die mindestens etwa irgendeinen
der folgenden Werte aufweist: 15%, 20%, 30%, 40% und 50%.
-
HAUTSCHICHT DER SIEGELFOLIE
-
Die
Hautschicht 30 der Siegelfolie kann die Oberfläche bereitstellen,
auf die ein gedrucktes Bild (z. B. gedruckte Information) aufgebracht
wird, wobei die Schicht in diesen Fall vorzugsweise eine Oberfläche liefern kann,
die mit dem gewählten
Drucktintensystem kompatibel ist. Die Hautschicht 30 liefert
ferner die Außenseitenoberfläche 26,
auf die die Barrierefolie 14 direkt laminiert wird, wie
nachfolgend detaillierter erörtert
wird.
-
Die
Hautschicht 30 kann beliebige der oben im Zusammenhang
mit der Siegelschicht 28 erörterten Thermoplasten oder
Zusammensetzungen einschließen.
Die Hautschicht 30 kann eine Zusammensetzung oder Dicke
(oder beide) haben, die der Siegelschicht 28 im Wesentlichen ähnlich sind.
Die Hautschicht 30 hat vorzugsweise eine Dicke und/oder
Zusammensetzung, die sich von derjenigen der Siegelschicht 28 unterscheidet.
Die Hautschicht 30 kann beispielsweise ein oder mehrere
Polymere mit einem Schmelzpunkt umfassen, der um mindestens irgendeinen
der folgenden Werte: 1,7°C,
2,8°C, 3,9°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C und 19,4°C (3°F, 5°F, 7°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F und 35°F) über dem
Schmelzpunkt des niedrigstschmelzenden Polymers der Siegelschicht 28 liegt.
Das eine oder die mehreren Polymere mit höherem Schmelzpunkt in der Hautschicht
können
einen Gewichtsprozentsatz der Hautschicht von mindestens irgendeinem
der folgenden Werte ausmachen: 30, 40, 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90,
95%.
-
Das
eine oder die mehreren Polymere der Hautschicht 30 mit
einem niedrigsten Schmelzpunkt von den Polymeren der Hautschicht
können
ferner auch einen Schmelzpunkt haben, der höher als derjenige von einem
oder mehreren Polymeren der Siegelschicht 38 mit einem
niedrigsten Schmelzpunkt der Polymere der Siegelschicht ist. Das
Polymer der Hautschicht mit dem niedrigsten Schmelzpunkt kann beispielsweise
einen Schmelzpunkt haben, der um mindestens irgendeinen der folgenden
Werte höher
ist: 1,7°C,
2,8°C, 3,9°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C und 19,4°C (3°F, 5°F, 7°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F und 35°F). Dieser Unterschied
der Schmelzpunktwerte führt
allgemein dazu, dass die Hautschicht 30 eine geringere
Klebrigkeit als die Siegelschicht 28 hat, da ein Polymer
mit höherem
Schmelzpunkt allgemein eine geringere Klebrigkeit als ein Polymer
mit niedrigerem Schmelzpunkt hat. Infolgedessen kann die Fertigung
der Siegelfolie erleichtert werden, weil die Siegelfolie mit geringerer
Wahrscheinlichkeit an sich selbst klebt, wenn sie zu einer Rolle
aufgewickelt wird, und mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu einer
Herabsetzung der Verarbeitungsgeschwindigkeiten führt, indem
sie an den Verarbeitungsgeräten
klebt.
-
Die
Hautschicht 30 kann ein oder mehrere von beliebigen der
oben beschriebenen Polymere entweder allein oder in Kombination
einschließen,
beispielsweise Polyamide, Polyethylen und/oder Polypropylen. Die Hautschicht 30 kann
eine Zusammensetzung aufweisen, so dass irgendeines der oben beschriebenen
Polymere mindestens irgendeinen der folgenden Gewichtsprozentwerte
ausmacht: 30, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 und
100 Gew.-% der Schicht.
-
Die
Hautschicht kann eine Dicke im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 5
mil, insbesondere etwa 0,2 bis etwa 2 mil und bevorzugter etwa 0,2
bis etwa 0,5 mil aufweisen. Die Dicke der Hautschicht kann im Bereich der
prozentualen Gesamtdicke der Siegelfolie von etwa (angeordnet nach
zunehmender Präferenz)
1 bis 50%, 3 bis 45%, 5 bis 40%, 7 bis 35% und 7 bis 30% liegen.
Brauchbare Dicken für
die Hautschicht schließen
mindestens etwa jeden der folgenden Werte ein: 0,1 mil, 0,15 mil,
0,2 mil und 0,25 mil.
-
ZUSÄTZLICHE SCHICHTEN DER SIEGELFOLIE
-
Die
Siegelfolie 12 kann eine oder mehrere zusätzliche
Schichten 32 einschließen,
wie Verbindungs-, Kern- oder Massenschichten. Eine Verbindungsschicht
ist eine innere Folienschicht mit dem Hauptzweck, zwei Schichten
einer Folie zusammenzukleben. Die Verbindungsschichten können, wenn
sie in der Siegelfolie vorhanden sind, die Zusammensetzung und andere
Merkmale wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Verbindungsschichten
der Barrierefolie 14 beschrieben aufweisen. Die benachbarten
Schichten einer mehrschichtigen Siegelfolie 12 haben vorzugsweise
eine ausreichende Verträglichkeit,
so dass keine Verbindungsschicht gebraucht wird, um eine Interschichtbindungsfestigkeit
zu bilden, die für
die erwartete Endanwendung ausreichend fest ist.
-
Eine
Kern- oder Massenschicht kann eine innere Folienschicht mit einem
anderen Hauptzweck als einer Barriere- oder Verbindungsschicht sein – sie kann
beispielsweise eine Mehrschichtfolie mit einem gewünschten
Festigkeitsgrad, Modul oder optischen Eigenschaften versehen. Eine
Kern- oder Massenschicht kann ein oder mehrere der Polymere einschließen und/oder
eine Zusammensetzung wie oben in dem Abschnitt Siegelschicht in
Bezug auf die Siegelschicht beschrieben aufweisen.
-
Jede
der zusätzlichen
Schichten 32 kann eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 5 mil,
insbesondere etwa 0,1 bis etwa 2 mil und bevorzugter etwa 0,2 bis
etwa 0,5 mil aufweisen. Die Dicke der zusätzlichen Schicht kann im Bereich
der prozentualen Gesamtdicke der Siegelfolie von etwa (angeordnet
nach zunehmen der Präferenz)
1 bis 80%, 3 bis 50%, 5 bis 40%, 7 bis 35% und 7 bis 30% liegen.
Aneinander angrenzende Folienschichten haben vorzugsweise unterschiedliche
Zusammensetzungen.
-
BARRIEREFOLIE
-
Die
Barrierefolie 14 definiert eine Innenseitenoberfläche 34 und
eine Außenseitenoberfläche 36 gegenüber der
Innenseitenoberfläche.
Die Außenseitenoberfläche 36 der
Barrierefolie 14 bildet die Oberfläche, die in Eingriff mit dem
Heizstab einer (nicht gezeigten) Heißsiegelvorrichtung kommen kann,
welche zum Siegeln von Laminat 10 an Trägerelement 18 verwendet
wird, wie nachfolgend detaillierter erörtert wird. Die Außenseitenschicht 40 bildet
die Außenseitenoberfläche 36 der
Barrierefolie.
-
Die
Barrierefolie 14 kann jede Gesamtdicke haben, solange sie
die gewünschten
Eigenschaften (z. B. Flexibilität,
Young'-schen Elastizitätsmodul,
optische Eigenschaften, Festigkeit, Barrierewirkung) für die gegebene
Verpackungsanwendung des zu erwartenden Einsatzes liefert. Die Barrierefolie
kann eine Dicke von weniger als etwa jede der Folgenden haben: 10
mil, 5 mil, 4 mil, 3 mil, 2 mil, 1,5 mil, 1,2 mil und 1,1 mil. Die
Barrierefolie kann auch eine Dicke von mindestens etwa irgendeiner
der Folgenden haben: 0,25 mil, 0,3 mil, 0,35 mil, 0,4 mil, 0,45
mil, 0,5 mil, 0,6 mil, 0,75 mil, 0,8 mil, 0,9 mil, 1 mil, 1,2 mil,
1,4 mil und 1,5 mil.
-
Die
Barrierefolie 14 hat vorzugsweise eine Zusammensetzung,
die der Barrierefolie Sauerstoffbarrieremerkmale verleiht. Beispiele
für Komponenten,
die nützlich
sind, um der Folie verminderte Sauerstoffbarriereeigenschaften zu
verleihen (d. h. "Barrierekomponenten"), werden nachfolgend
im Abschnitt Barriereschicht erörtert.
Wenn die Barrierefolie 14 mehrschichtig ist, werden die
eine oder mehreren Schichten der Fo lie, die ausreichend Barrierekomponenten
einbauen, um die Sauerstoffdurchlässigkeit der Folie herabsetzen,
als "Barriereschichten" angesehen. Wenn
die Barrierefolie einschichtig ist, können die Barrierekomponenten
in die einzige Schicht der Barrierefolie eingebaut werden, wobei
die einschichtige Barrierefolie selbst dann als "Barriereschicht" angesehen wird. In diesem Fall kann
die Barriereschicht auch eine oder mehrere zusätzliche Funktionen zur Verfügung stellen,
wie Innenseiten-, Außenseiten-(Schutz-),
Massen- und/oder Kernschichten der Barrierefolie. Wenn die Barrierefolie 14 einschichtig
ist, kann sie daher die Zusammensetzung, Merkmale und physikalischen
Charakteristika aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit beliebigen
der folgenden Barriereschicht-, Schutzschicht- oder Innenseitenschichtabschnitte
erörtert
werden.
-
Brauchbare
Sauerstoffdurchlässigkeiten
für die
Barrierefolie 14 und das Laminat 10 werden nachfolgend
im Abschnitt Barriereschicht erörtert.
-
Die
Barrierefolie 14 ist vorzugsweise wenig oder gar nicht
wärmeschrumpfbar.
Die freie Schrumpfung der Barrierefolie in mindestens einer Richtung
(d. h. Maschinen- oder Querrichtung), in mindestens jeder von zwei
Richtungen (Maschinen- und Querrichtungen) oder eine gesamte bei
85°C (185°F) gemessene
freie Schrumpfung liegt ebenfalls bevorzugt unter derjenigen der
Siegelfolie. Die Barrierefolie 14 kann beispielsweise eine
freie Schrumpfung in mindestens einer Richtung (d. h. Maschinen-
oder Querrichtung), in mindestens jeder von zwei Richtungen (Maschinen-
und Querrichtungen) oder eine gesamte freie Schrumpfung, gemessen
bei irgendeiner Temperatur von 85°C
(185°F),
87,8°C (190°F), 93,3°C (200°F), 98,9°C (210°F) und 104,4°C (220°F) haben,
die nicht über
irgendeinem der folgenden Werte liegt: 30%, 25%, 20%, 15%, 12%, 10%,
7%, 5%, 3% und 0%.
-
Die
Barrierefolie 14 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere
Polymere, die die Außenseitenoberfläche 36 bilden,
wobei das eine oder die mehreren Polymere einen Schmelzpunkt über demjenigen
des niedrigstschmelzenden Polymers der Siegelschicht 28 haben – vorzugsweise
um mindestens etwa irgendeinen der folgenden Werte größer: 2,8°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C, 22,2°C, 27,8°C, 36,1°C, 38,9°C, 44,4°C, 50°C und 55,6°C (5°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F, 40°F, 50°F, 65°F, 70°F, 80°F, 90°F und 100°F). Außenseitenschicht 40 kann
ferner ein oder mehrere Polymere mit einem Schmelzpunkt über demjenigen
des niedrigstschmelzenden Polymers der Siegelschicht 28 umfassen – vorzugsweise
um mindestens irgendeinen der folgenden Werte höher: 2,8°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C, 22,2°C, 27,8°C, 36,1°C, 38,9°C, 44,4°C, 50°C und 55,6°C (5°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F, 40°F, 50°F, 65°F, 70°F, 80°F, 90°F und 100°F). Das niedrigstschmelzende
Polymer der Außenseitenschicht 40 hat
ferner vorzugsweise einen Schmelzpunkt, der höher als derjenige des niedrigstschmelzenden
Polymers der Siegelschicht 28 ist, vorzugsweise um mindestens
einen der folgenden Werte höher:
2,8°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C, 22,2°C, 27,8°C, 36,1°C, 38,9°C, 44,4°C, 50°C und 55,6°C (5°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F, 40°F, 50°F, 65°F, 70°F, 80°F, 90°F und 100°F). Die Menge
des einen oder der mehreren Polymere der Außenseitenschicht 40 mit
entweder 1) einem Schmelzpunkt über
demjenigen des niedrigstschmelzenden Polymers der Siegelschicht 28 oder 2)
dem niedrigsten Schmelzpunkt der Außenseitenschicht 40 kann
einen Gewichtsprozentsatz der Außenseitenschicht 40 von
mindestens irgendeinem der folgenden Werte ausmachen: 30, 40, 50,
60, 70, 75, 80, 85, 90, 95%.
-
Die
Barriere- oder zweite Folie 14 ist vorzugsweise mehrschichtig,
so dass die Schichten in Kombination der Barrierefolie die gewünschten
Leistungscharakteristika verleihen. Die Barrierefolie 14 kann
mehrere Schichten umfassen, beispielsweise 2 Schichten, von 2 bis
15 Schichten, 3 Schichten, mindestens 3 Schichten, mindestens 4
Schichten, mindestens 5 Schichten, 2 bis 4 Schichten, 2 bis 5 Schichten
und 5 bis 9 Schichten.
-
Zu
einer mehrschichtigen Barrierefolie gehören: i) eine Innenseitenschicht 38,
die die Innenseitenoberfläche 34 der
Barrierefolie bildet – eine
Schicht, die sich nach der Laminierung neben der Außenseitenschicht 26 der
Siegelfolie 12 befindet, und ii) eine Schutz- oder Außenseitenschicht 40,
die die Außenseitenoberfläche 36 der
Barrierefolie 14 bildet. Die Innenseitenschicht 38 kann
direkt an der Außenseitenschicht 40 kleben.
Alternativ kann es eine oder mehrere Innenschichten 42,
wie Barriere-, Verbindungs-, Kern- und Massenschichten, zwischen
der Innenseitenschicht 38 und der Außenseitenschicht 40 geben.
Eine Barriereschicht kann ferner direkt an Außenseitenschicht 40 kleben.
Die Barriereschicht ist vorzugsweise eine beschichtete Barriereschicht,
das heißt
eine Barriereschicht, die durch Beschichtung auf eine andere Schicht
gebildet ist, beispielsweise durch direktes Beschichten auf die
Innenseitenoberfläche
der Schutzschicht 40 oder als äußere Schicht der Barrierefolie.
-
Nachfolgend
werden einige Beispiele für
bevorzugte Schichtkombinationen für die mehrschichtige Barrierefolie 14 gezeigt,
wobei die alphabetischen Symbole die Harzschichten bezeichnen. Wenn
die folgende Darstellung der mehrschichtigen Barrierefolie den gleichen
Buchstaben mehr als einmal einschließt, kann jedes Vorkommen des
Buchstabens für
die gleiche Zusammensetzung oder eine andere Zusammensetzung in der
Klasse stehen, die eine ähnliche
Funktion ausübt.
- E/G, G/F, E/G/F, E/C/G, G/C/F, E/B/G, G/B/F, E/G/C/F, E/C/G/F,
E/C/G/C/F, E/C/B/G/B/F, E/C/B/G, G/C/B/F
- "B" ist eine Kern- oder
Massenschicht, wie bereits in Bezug auf die Siegelfolie erörtert wurde.
- "C" ist eine Verbindungsschicht
wie nachfolgend erörtert.
- "E" ist die Innenseitenschicht
der Barrierefolie wie nachfolgend erörtert. (Wenn kein "E" vorhanden ist, dann steht der erste
Buchstabe für
die Innenseitenschicht, wenn beispielsweise "G" der
erste Buchstabe ist, dann ist die Innenseitenschicht auch eine Barriereschicht.
Schicht "E" kann jegliche der
Thermoplasten oder Zusammensetzungen umfassen, die bereits in dem
Abschnitt Siegelschicht erörtert
wurden.)
- "F" ist eine Außenseiten-
oder Schutzschicht der Barrierefolie wie nachfolgend erörtert. (Wenn
kein "F" vorhanden ist, dann
steht der letzte Buchstabe für
die Außenseitenschicht,
wenn beispielsweise "G" der erste Buchstabe
ist, dann ist die Außenseiten-Schutzschicht
auch eine Barriereschicht. Schicht "F" kann
jegliche der Thermoplasten oder Zusammensetzungen umfassen, die
bereits in dem Abschnitt Siegelschicht erörtert wurden.)
- "G" ist eine Barriereschicht
wie nachfolgend erörtert.
-
BARRIERESCHICHT DER BARRIEREFOLIE
-
Die
Barrierefolie kann eine oder mehrere Barriereschichten einschließen, die
eine oder mehrere Komponenten ("Barrierekomponenten") einbeziehen, die
die Sauerstoffdurchlässigkeit
durch die Schicht hindurch und somit durch die Folie, welche diese
Schicht einbezieht, deutlich herabsetzen. Die Barriereschicht der
Folie, die in einem Deckelmateriallaminat verwendet wird, das in
eine Packung eingebaut wird, kann somit entweder dazu beitragen,
Sauerstoff aus dem Inneren der Packung auszuschließen – oder Sauerstoff
in der Packung zu halten.
-
Zu
nützlichen
Barrierekomponenten gehören:
Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer ("EVOH"), Polyvinylalkohol
("PVOH"), Vinylidenchloridcopolymere
("PVdC"), Polyalkylencarbonat,
Polyester (z. B. PET, PEN), Polyacrylnitril ("PAN")
und Polyamid.
-
EVOH
kann einen Ethylengehalt zwischen etwa 20 Gew.-% und 40 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen etwa 25 Gew.-% und 35 Gew.-%, insbesondere
etwa 32 Gew.-% haben. EVOH kann verseifte oder hydrolysierte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere
einschließen,
wie jene mit einem Hydrolysegrad von mindestens 50%, vorzugsweise
mindestens 85%.
-
Vinylidenchloridpolymer
("PVdC") bezieht sich auf
ein Vinylidenchlorid enthaltendes Polymer oder Copolymer – das heißt ein Polymer,
das Monomereinheiten, die von Vinylidenchlorid (CH2=CCl2) abgeleitet sind, und and gegebenenfalls
Monomereinheiten einschließt,
die von einem oder mehreren von Vinylchlorid, Styrol, Vinylacetat,
Acrylnitril und C1-C12-Alkylestern
von (Meth)acrylsäure
abgeleitet sind (z. B. Methylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat). "(Meth)acrylsäure" bedeutet hier sowohl
Acrylsäure
und/oder Methacrylsäure,
und "(Meth)acrylat" bezieht sich sowohl
auf Acrylat als auch auf Methacrylat. Zu Beispielen für PVdC gehören ein oder
mehrere der Folgenden: Vinylidenchloridhomopolymer, Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Copolymer ("VDC/VC"), Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymer,
Vinylidenchlorid/Ethylacrylate-Copolymer, Vinylidenchlorid/Ethylmethacrylat-Copolymer,
Vinylidenchlorid/Methylmethacrylat-Copolymer, Vinylidenchlorid/Butylacrylat-Copolymer,
Vinylidenchlorid/Styrol-Copolymer, Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymer
und Vinylidenchlorid/Vinylacetat-Copolymer.
-
Zu
brauchbarem PVdC gehören
solche mit zwischen 75 und 95 Gew.-% Vinylidenchloridmonomer. Brauchbares
PVdC schließt
jene mit etwa 5 bis etwa 25 Gew.-%, etwa 10 bis etwa 22 Gew.-% und etwa
15 bis etwa 20 Gew.-% Comonomer mit dem Vinylidenchloridmonomer
ein. Brauchbares PVdC schließt
jene mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Gewichtsmittel;
Mw) von mindestens 80.000, wie mindestens 90.000,
wie mindestens 100.000, mindestens 111.000, mindestens 120.000,
mindestens 150.000, und mindestens 180.000 und zwischen 80.000 und
180.000, wie zwischen 90.000 und 170.000, zwischen 100.000 und 160.000,
zwischen 111.000 und 150.000, und zwischen 120.000 und 140.000 ein.
Brauchbares PVdC schließt auch
solches mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Viskositätsmittel,
Mz) von mindestens 130.000, wie mindestens
150.000, mindestens 170.000, mindestens 200.000, mindestens 250.000
und mindestens 300.000 und zwischen 130.000 und 300.000, wie zwischen
150.000 und 270.000, zwischen 170.000 und 250.000, und zwischen
190.000 und 240,000 ein.
-
Eine
Barriereschicht, die PVDC enthält,
kann auch einen Wärmestabilisator
(z. B. ein Chlorwasserstoff-Abfangmittel, wie epoxidiertes Sojaöl) und ein
Schmierverarbeitungshilfsmittel (z. B. ein oder mehrere Acrylate)
enthalten.
-
Zu
brauchbaren Polyamiden gehören
Polyamid 6, Polyamid 9, Polyamid 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid
66, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 6I, Polyamid 6T, Polyamid
69, Copolymere, die aus beliebigen der zur Herstellung der vorhergehenden
Homopolymere verwendeten Monomeren hergestellt sind, (z. B. Copolyamid
6/12, Polyamid 12, Copolyamid 66/69/6I, Copolyamid 66/610, Copolyamid
6/66 und Copolyamid 6/69) sowie Gemische von beliebigen der genannten
Homo- und/oder Copolymere. Zu Polyamidcopolymeren gehören: (a)
Copolyamid 6/12, das (i) Caprolactam-mer in einer Menge von etwa
20 bis 80 Gewichtsprozent (vorzugsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent,
insbesondere 40 bis 60 Gewichtsprozent), und (ii) Laurolactam-mer
in einer Menge von etwa 80 bis 20 Gewichtsprozent umfasst, und (b)
Copolyamid 66/69/6I, das 10 bis 50 Gewichtsprozent Hexamethylenadipamid-mer
(vorzugsweise etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent), 10 bis 50 Gewichtsprozent
Polyamid 69-mer (vorzugsweise etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent), und
10 bis 60 Gewichtsprozent Hexamethylenisophthalamid-mer (vorzugsweise
etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent) umfasst.
-
Brauchbare
Polyester schließen
jene ein, die nachfolgend im Abschnitt Schutzschicht beschrieben sind.
-
Eine
Barriereschicht hat vorzugsweise eine Dicke und Zusammensetzung,
die ausreichen, um entweder Barrierefolie 14 oder Laminat 10,
das die Barrierefolie eingebaut hat, eine Sauerstoffdurchlässigkeit
von nicht mehr als (geordnet nach zunehmender Präferenz) 1000, 500, 150, 100,
50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 und 5 cm3 (bei
Standard-Temperatur und -Druck) pro Quadratmeter pro Tag bei 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckdifferenzial
zu verleihen, gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und 23°C. Alle Verweise
auf Sauerstoffdurchlässigkeit
in dieser Anmeldung sind unter diesen Bedingungen gemäß ATM D-3985 gemessen.
-
Eine
Barriereschicht kann auch aus einem Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Copolymer
von Latexemulsionsbeschichtungsqualität mit 5 bis 15% Vinylchlorid
gebildet werden. Das Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Copolymer von
Beschichtungsqualität
kann in einer Menge von 5 bis 100% (der gesamten Feststoffe) vorhanden sein,
wobei der Rest 2 bis 10% Epoxyharz und Material von Schmelzextrusionsqualität sein kann.
-
Die
Barriereschicht kann Barrierekomponente in einer Menge von mindestens
etwa irgendeiner der Folgenden umfassen: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%
und 100%, bezogen auf das Gewicht der Barriereschicht. Die Barriereschichtdicke
kann etwa in jedem der folgenden Bereiche liegen: etwa 0,05 bis
etwa 6 mil, etwa 0,05 bis etwa 4 mil, etwa 0,1 bis etwa 3 mil und
etwa 0,12 bis 2 mil.
-
SCHUTZSCHICHT DER BARRIEREFOLIE
-
Die
Barrierefolie 14 kann Umweltbeanspruchungen ausgesetzt
werden, beispielsweise nachdem die Barrierefolie in Laminat 10 eingebaut
und zu einer Packung 20 verarbeitet worden ist. Zu diesen
Umweltbeanspruchungen gehören
Abrieb und andere Belastungen während
Verarbeitung und Transport. Die Außenseiten- oder Schutzschicht 40 liefert
vorzugsweise verbesserte Gebrauchsfestigkeit. Da die Schutzschicht 40 bei
der Bildung der gesiegelten Packung 20 dem Heißsiegelstab
des Heißsiegelgeräts (nicht
gezeigt) direkt ausgesetzt sein kann, liefert die Schutzschicht
der Barrierefolie 14 (und Laminat 10) während der
Heißsiegelung
vorzugsweise Wärmebeständigkeitscharakteristika.
Dies liegt daran, dass bei der Bildung der Packung 20,
indem Heißsiegelung
des Laminats 10 an Trägerelement 18 durchgeführt wird,
Siegelschicht 28 in Kontakt mit dem Trägerelement 18 angeordnet
wird, während
sich die Außenseitenschicht 40 nahe
dem Heizstab der Heißsiegelvorrichtung
befindet. Der Heißsiegelstab überträgt Wärme durch
die Außenseitenschicht 40,
durch Laminat 10 auf die Siegelschicht 28, um
die Heißsiegelung 44 zwischen
dem Laminat und dem Trägerelement
zu bilden. Die Außenseitenschicht 40 kann
demnach während
des Siegelvorgangs der höchsten
Temperatur ausgesetzt sein. Brauchbare Schmelzpunktmerkmale für die Schutz-
oder Außenseitenschicht 40 sind
bereits erörtert
worden.
-
Die
Schutzschicht 40 kann ein oder mehrere von beliebigen der
Folgenden einschließen:
Polyolefine (z. B. Polyethylene, Polypropylene), Polyamide, Polyester,
Polystyrole, Polyurethane und Polycarbonate. Die Schutzschicht kann
beispielsweise beliebige dieser Polymere in einer Menge von mindestens
50 Gew.-%, insbesondere mindestens 70 Gew.-%, bevorzugter mindestens
90 Gew.-% und am meisten bevorzugt 100 Gew.-% der Schicht einschließen.
-
Zu
Beispielen für
geeignete Polyester gehören
amorphe (Co)polyester, Polyethylen/terephthalsäure) und Poly(ethylen/naphthalat).
Poly(ethylen/terephthalsäure),
deren mer-Einheiten sich zu mindestens etwa 75 Mol.-%, insbesondere
mindestens etwa 80 Mol.-% von Terephthalsäure ableiten, ist möglicherweise
bevorzugt.
-
Zu
brauchbaren Polyamiden, Polyethylenen und Polypropylenen gehören die
nachfolgend beschriebenen.
-
Die
Außenseitenschicht 40 kann
eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 5 mil, insbesondere etwa 0,3 bis etwa
4 mil und bevorzugter etwa 0,5 bis etwa 3,5 mil aufweisen. Die Dicke
der Außenseitenschicht
kann im Bereich der prozentualen Gesamtdicke der Barrierefolie von
etwa (angeordnet nach zunehmender Präferenz) 1 bis 50%, 3 bis 45%,
5 bis 40%, 7 bis 35% und 7 bis 30% liegen. Brauchbare Dicken für die Außenseitenschicht
schließen
mindestens beliebige der folgenden Werte ein: 0,05 mil, 0,1 mil,
0,15 mil, 0,2 mil, 0,25 mil, 0,3 mil, 0,35 mil und 0,4 mil.
-
VERBINDUNGSSCHICHT DER BARRIEREFOLIE
-
Die
Barrierefolie 14 kann eine oder mehrere Verbindungsschichten
enthalten, die den Hauptzweck haben, die Haftung von zwei Schichten
aneinander zu verbessern. Verbindungsschichten können Polymere mit gepfropften
polaren Gruppen einschließen,
so dass das Polymer kovalent an polare Polymere binden kann. Zu
brauchbaren Polymeren für
Verbindungsschichten gehören
Ethylen/ungesättigte
Säure-Copolymer,
Ethylen/ungesättigter
Ester-Copolymer, anhydridmodifiziertes Polyolefin, Polyurethan und
Mischungen davon. Zu bevorzugten Polymeren für Verbin dungsschichten gehören ein
oder mehrere von Ethylen/Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt
von mindestens 15 Gew.-%, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit einem
Methylacrylatgehalt von mindestens 20 Gew.-%, anhydridmodifiziertes
Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit einem Methylacrylatgehalt von
mindestens 20% und anhydridmodifiziertes Ethylen/α-Olefin-Copolymer
wie anhydridgepfropftes LLDPE.
-
Modifizierte
Polymere oder anhydridmodifizierte Polymere schließen Polymere
ein, die durch Copolymerisieren von ungesättigter Carbonsäure (z.
B. Maleinsäure,
Fumarsäure)
oder einem Derivat davon, wie dem Anhydrid, Ester oder Metallsalz
der ungesättigten
Carbonsäure
mit Olefinhomopolymer oder -copolymer oder anderweitigen Einbau
derselben in dieses hergestellt sind. Anhydridmodifizierte Polymere
haben somit eine durch Pfropfen oder Copolymerisation erreichte
Anhydridfunktionalität.
-
Die
Barrierefolie 14 kann eine Verbindungsschicht einschließen, die
direkt an eine oder beide Seiten einer inneren Gasbarriereschicht
geklebt ist (d. h. sich direkt angrenzend an diese befindet). Eine
Verbindungsschicht kann ferner direkt an die Innenseite (Nahrungsmittelseite)
der Außenseitenschicht 40 geklebt
werden. Die Verbindungsschichten haben eine ausreichende Dicke,
um die Haftfunktion zur Verfügung
zu stellen, wie in der Technik bekannt ist. Jede Verbindungsschicht
kann eine im Wesentlichen ähnliche
oder andere Zusammensetzung und/oder Dicke haben.
-
INNENSEITENSCHICHT DER BARRIEREFOLIE
-
Die
Innenseitenschicht 38 der Barrierefolie 14 kann
die Oberfläche
bereitstellen, auf die ein gedrucktes Bild (z. B. gedruckte Information)
aufgebracht wird, wobei die Innenseitenschicht in diesen Fall vorzugsweise eine
Oberfläche
liefern kann, die mit dem gewählten
Drucktintensystem kompatibel ist. Die Innenseitenschicht 38 liefert
ferner die Innenseitenoberfläche 34,
auf die die Siegelfolie 12 direkt laminiert wird, wie nachfolgend detaillierter
erörtert
wird. Die Innenseitenschicht 38 kann eine Barriereschicht
sein.
-
Die
Innenseitenschicht 38 kann beliebige der oben im Zusammenhang
mit der Siegelschicht 28 der Siegelfolie 12 erörterten
Thermoplasten oder Zusammensetzungen einschließen. Die Innenseitenschicht 38 kann
eine Dicke von etwa 0,05 bis etwa 5 mil, insbesondere etwa 0,1 bis
etwa 2 mil und bevorzugter etwa 0,2 bis etwa 0,5 mil aufweisen.
Die Dicke der Innenseitenschicht 38 kann im Bereich der
prozentualen Gesamtdicke der Barrierefolie 14 von etwa
(angeordnet nach zunehmender Präferenz)
1 bis 50%, 3 bis 45%, 5 bis 40%, 7 bis 35% und 7 bis 30% liegen.
Brauchbare Dicken für
die Innenseitenschicht schließen
mindestens beliebige der folgenden Werte ein: 0,1 mil, 0,15 mil,
0,2 mil und 0,25 mil.
-
BINDUNGSFESTIGKEITEN DER SIEGEL- UND/ODER
BARRIEREFOLIEN
-
Der
Begriff "Interschichtbindungsfestigkeit" bedeutet hier die
Kraftmenge, die zum Trennen oder Delaminieren zweier angrenzender
Folienschichten durch Adhäsionsversagen
erforderlich ist, gemessen gemäß ASTM F88-94,
wobei die Traversengeschwindigkeit der Instron-Zugprüfmaschine
12,7 cm (5 Zoll) pro Minute beträgt
und fünf
2,54 cm (1 Zoll) breite repräsentative
Proben verwendet werden. Die schwächste Interschichtbindungsfestigkeit
von einer oder beiden der Siegelfolie und Barrierefolie kann mindestens
eine der Folgenden sein. 0,07, 0,09, 0,11, 0,12, 0,14, 0,16, 0,18,
0,26, 0,35, 0,44, 0,53, 0,61, 0, 70, 0,79 N/mm (0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8,
0,9, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 lb/in).
-
Der
Begriff "Intraschicht-Kohäsionsfestigkeit" bedeutet hier die
Kraftmenge, die zum Trennen einer Folienschicht durch Kohäsionsversagen
erforderlich ist, gemessen gemäß ASTM F88-94
in einer Richtung senkrecht zu der Folienebene, wobei die Traversengeschwindigkeit
der Instron-Zugprüfmaschine
12,7 cm (5 Zoll) pro Minute beträgt
und fünf
2,54 cm (1 Zoll) breite repräsentative
Proben verwendet werden.
-
Der
Begriff "Intrafolien-Kohäsionsfestigkeit" bezieht sich auf
die innere Kraft, mit der die Folie intakt bleibt, gemessen in einer
Richtung senkrecht zu der Folienebene. Die Intrafolien-Kohäsionsfestigkeit
wird in einer Mehrschichtfolie sowohl durch Interschicht-Adhäsion (die
Adhäsionsfestigkeit
zwischen den Schichten, die sie aneinander bindet) als auch durch
die Intraschicht-Kohäsion
(Kohäsionsfestigkeit
von jeder der Folienschichten) jeder Folienschicht bereitgestellt.
Die Intrafolien-Kohäsionsfestigkeit
wird in einer Mehrschichtfolie nur durch die Intraschicht-Kohäsion der
Schicht geliefert, die die Folie bildet. Die schwächste Intrafolien-Kohäsionsfestigkeit
von einer oder beiden der Siegelfolie und Barrierefolie kann mindestens
eine der Folgenden sein: 0,18, 0,26, 0,35, 0,44, 0,53, 0,61, 0,70,
0,79 N/mm (1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 lb/in).
-
ADDITIVE DER SIEGEL- UND/ODER BARRIEREFOLIEN
-
Eine
oder mehrere Schichten der Siegel- und/oder Barrierefolie von Laminat 10 können ein
oder mehrere Additive einschließen,
die in Verpackungsfolien brauchbar sind, wie Antiblockiermittel,
Gleitmittel, Antibeschlagmittel, Färbungsmittel, Pigmente, Farbstoffe,
Aromen, antimikrobielle Mittel, Fleischkonservierungsmittel, Antioxidantien,
Füllstoffe,
Strahlungsstabilisatoren und Antistatikmittel. Diese Additive und
ihre effektiven Mengen sind in der Technik bekannt.
-
Das
Antibeschlagmittel kann vorteilhaft in Siegelschicht 28 eingebracht
oder als Beschichtung auf Siegelschicht 28 aufgebracht
werden, weil Siegelschicht 28 die Innenseitenschicht neben
dem Inneren der gesiegelten Packung 20 bildet. Der Einbau
des Antibeschlagmittels kann entweder vor oder nach der Laminierung der
Barrierefolie an die Siegelfolie erfolgen. Geeignete Antibeschlagmittel
können
in Klassen wie Ester von aliphatischen Alkoholen, Ester von Polyglykol,
Polyether, mehrwertige Alkohole, Ester von mehrwertigen aliphatischen
Alkoholen, polyethoxylierte aromatische Alkohole, nicht-ionische
Ethoxylate und hydrophile Fettsäureester
fallen. Zu brauchbaren Antibeschlagmitteln gehören Polyoxyethylen, Sorbitanmonostearat,
Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenmonopalmitat, Polyoxyethylensorbitantristearat,
Polyoxyethylensorbitantrioleat, Poly(oxypropylen), polyethoxylierte
Fettalkohole, polyoxyethyliertes 4-Nonylphenol, mehrwertiger Alkohol,
Propylendiol, Propylentriol und Ethylendiol, Monoglyceridester von
pflanzlichem Öl
oder tierischem Fett, Mono- und/oder Diglyceride, wie Glycerinmono-
und -dioleat, Glycerylstearat, Monophenylpolyethoxylat und Sorbitanmonolaurat.
Das Antibeschlagmittel wird in einer wirksamen Menge eingebaut,
um die Antibeschlagleistung des Laminats 10 zu verbessern.
-
OPTIONALE ENERGIEBEHANDLUNG DER SIEGEL-
UND/ODER BARRIEREFOLIEN
-
Eine
oder mehrere der thermoplastischen Schichten der Siegel- und/oder
Barrierefolien – oder
mindestens ein Teil der gesamten Siegel- und/oder Barrierefolien – kann bzw.
können
vernetzt werden, um die Festigkeit der Folie zu verbessern, die
Orientierung der Folie zu verbessern und dazu beizutragen, Durchbrennen
während
Heißsiegelungsverfahrensschritten
zu vermeiden. Vernetzen kann unter Verwendung von chemischen Additiven
erreicht werden, oder indem die eine oder mehreren Folien schichten
einer oder mehreren Behandlung(en) mit energiereicher Strahlung
unterzogen werden, wie Ultraviolett-, Röntgen-, γ-Strahlung, β-Strahlung und Hochenergieelektronenstrahlbehandlung,
um Vernetzung zwischen Molekülen
des bestrahlten Materials zu induzieren. Zu brauchbaren Strahlungsdosen
gehören
mindestens etwa beliebige der Folgenden: 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30,
35, 40, 45 und 50 kGy (kiloGrey). Zu brauchbaren Strahlungsdosen
gehören
weniger als etwa jede der Folgenden: 130, 120, 110, 100, 90, 80
und 70 kGy (kiloGrey). Brauchbare Strahlungsdosen schließen jegliche
der folgenden Bereiche ein: 5 bis 150, 10 bis 130, 5 bis 100 und
5 bis 75 kGy.
-
Alle
oder ein Teil von einer oder beiden Oberflächen der Siegelfolie und/oder
der Barrierefolie kann korona- und/oder plasmabehandelt werden,
um die Oberflächenenergie
der Folie zu ändern,
beispielsweise um die Bedruckbarkeit oder Laminierbarkeit der Folie
zu verbessern. Bei einem Typ von oxidativer Oberflächenbehandlung
wird die Siegelfolie in die Nähe
eines O
2 oder N
2 enthaltenden
Gases (z. B. Umgebungsluft) gebracht, die ionisiert worden ist.
Beispielhafte Techniken sind beispielsweise in
US 4,120,716 (Bonet) und
US 4,879,430 (Hoffman) beschrieben,
auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die Siegelfolie
kann behandelt werden, damit sie eine Oberflächenenergie von mindestens
etwa 0,034 J/m
2, vorzugsweise mindestens
etwa 0,036 J/m
2, insbesondere mindestens
etwa 0,038 J/m
2 und am meisten bevorzugt
mindestens etwa 0,040 J/m
2 hat.
-
FERTIGUNG UND ORIENTIERUNG
DER SIEGEL- UND BARRIEREFOLIEN
-
Die
Siegelfolie 12 und Barrierefolie 14 können jeweils
getrennt durch Thermoplastfolienherstellungsverfahren gefertigt
werden, die in der Technik bekannt sind (z. B. Schlauch- oder Blasfolienextrusion,
Coextrusion, Extrusionsbeschichtung, Flach- oder Gießfolienextrusion).
Es kann auch eine Kombination dieser Verfahren verwendet werden.
-
Jede
der Siegelfolie 12 und Barrierefolie 14 kann orientiert
(d. h. vor der nachfolgend erörterten
Laminierung) oder nicht-orientiert sein. Eine oder beide der Siegelfolie 12 und
der Barrierefolie 14 können
entweder in Maschinenrichtung (d. h. Längsrichtung) oder der Querrichtung,
vorzugsweise in beiden Richtungen (d. h. biaxial orientiert) orientiert
sein, beispielsweise zur Verbesserung der optischen Eigenschaften,
der Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Folie. Jede von den Siegel-
und Barrierefolien kann unabhängig
in mindestens einer Richtung mit einem der folgenden Verhältnisse
orientiert werden: mindestens etwa 2,5:1, etwa 2,7:1 bis etwa 10:1,
mindestens etwa 2,8:1, mindestens 2,9:1, mindestens etwa 3,0:1,
mindestens etwa 3,1:1, mindestens etwa 3,2:1, mindestens etwa 3,3:1,
mindestens etwa 3,4:1, mindestens etwa 3,5:1, mindestens etwa 3,6:1
und mindestens etwa 3,7:1. Wenn die Barrierefolie orientiert ist,
wird sie vorzugsweise nach der Orientierung wärmefixiert oder getempert,
um das Wärmeschrumpfmerkmal
auf ein gewünschtes
Niveau zu reduzieren.
-
LAMINAT
-
Laminat 10 schließt Siegelfolie 12 ein,
die an Barrierefolie 14 laminiert ist, wobei vorzugsweise
das Druckbild 16 zwischen der Siegel- und der Barrierefolie
eingeschlossen ist. Innenseiten-Siegelfolie 12 ist vorzugsweise
wärmeschrumpfbar,
und die Außenseiten-Barrierefolie 14 ist
im Wesentlichen nicht-wärmeschrumpfbar,
so dass das resultierende Laminat 10 ein besseres Aussehen
nach dem Siegeln an das Trägerelement 18 (wie
nachfolgend beschrieben) hat.
-
Obwohl
es erwünscht
ist, dass die Siegelfolie 12 wärmeschrumpfbar ist, ist es
dennoch erwünscht, dass
Laminat 10 re lativ weniger wärmeschrumpfbar ist. Das liegt
daran, dass die Verwendung eines Laminats mit guter Maßhaltigkeit
in einer geheizten Umgebung den Vorteil der besseren Lagegenauigkeit
in Verarbeitungsgeräten
liefert. Wenn das Laminat 10 zu stark wärmeschrumpfbar ist, kann es
auch das Trägerelement 18 nach
Einwirkung der erhöhten
Temperaturen, die mit dem Siegeln des Laminats 10 an das
Trägerelement verbunden
sind, verbiegen, beugen oder anderweitig verformen. Das Laminat 10 kann
auch irgendeine von einer freien Schrumpfung in mindestens einer
Richtung (Maschinen- oder Querrichtung), in jeder von mindestens
zwei Richtungen (Maschinen- und Querrichtung) oder eine gesamte
freie Schrumpfung, gemessen bei 85°C (85,00°C), von mindestens irgendeiner
der Folgenden aufweisen: 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 7% und 5%.
Laminat 10 hat vorzugsweise eine freie Schrumpfung bei
85°C (185°F) von mindestens
2% in jeder Richtung (Maschinen- und Querrichtungen), insbesondere
mindestens 3% in jeder Richtung.
-
Die
Dicke des Laminats kann unterhalb beliebigen der folgenden Werte
liegen: 10, 7, 5, 4, 3, 2,8, 2,5, 2,3, 2,2, 2,1, 2, 1,9, 1,8 und
1,7 mil. Die Sauerstoffdurchlässigkeitsmerkmale
des Laminats werden in dem obigen Barriereschichtabschnitt erörtert.
-
EINGESCHLOSSENES DRUCKBILD
-
Ein
Druckbild 16 ist zwischen der Siegelfolie und der Barrierefolie
an der Grenzfläche
zwischen der Außenseitenoberfläche 26 der
Siegelfolie 12 und der Innenseitenoberfläche 34 der
Barrierefolie 14 angeordnet (d. h. eingeschlossen gedruckt).
Dies kann bewirkt werden, indem ein oder mehrere Bilder 16 auf
eine oder beide dieser Oberflächen
gedruckt werden, bevor die Folien zusammenlaminiert werden, so dass
die gedruckten Bilder 16 nach der Laminierung zwischen den beiden
Folien "einge schlossen" sind. Das gedruckte
Bild kann beispielsweise "umgekehrt
eingeschlossen gedruckt" werden,
indem das Bild auf die Oberfläche 34 der Barrierefolie
gedruckt wird.
-
Der
eingeschlossene Druck 16 ist durch eine relativ transparente
Barrierefolie sichtbar, um dem Käufer der
Packung im Einzelhandel Informationen zu liefern. Packung 10 kann
demnach zum Zeitpunkt des Verpackens in einer zentralisierten Verpackungseinrichtung
mit kundenspezifischen Informationen in Form eines gedruckten Bildes,
das innerhalb des Laminats 10 eingeschlossen ist, welches
als Teil der gesiegelten Packung 20 verwendet wird, ausgestattet
werden. Die Verfügbarkeit
von eingeschlossen gedruckten Informationen in Laminat 10 reduziert
die Notwendigkeit von weiterem Bedrucken oder Etikettieren der Packung
am Einzelhandelsdistributionspunkt und beseitigt diese möglicherweise.
Das gedruckte Bild 16 kann Kennzeichen einschließen, wie
Produktinformationen, Ernährungsinformationen,
Quellenidentifizierung und andere Informationen, wie bereits erörtert.
-
Um
das gedruckte Bild zu bilden, werden eine oder mehrere Tintenschichten
auf die Druckoberfläche gedruckt.
Die Tinte wird so gewählt,
dass sie eine akzeptable Tintenadhäsion, ein akzeptables Aussehen
und eine akzeptable Wärmebeständigkeit
hat, nachdem sie auf die Folie gedruckt worden ist. Die Folie kann
nach jedem geeigneten Verfahren bedruckt werden, wie Drehsieb-,
Gravur- oder Flexographietechniken. Tinten und Verfahren zum Bedrucken
auf Kunststofffolien sind Fachleuten bekannt. Siehe beispielsweise
Leach & Pierce, The
Printing Ink Manual, (5. Auflage, Kluwer Academic Publishers, 1993),
auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
-
Die
Oberfläche
der Substratfolie kann vor dem Bedrucken behandelt oder modifiziert
werden, um die Adhäsion
der Tinte an der Oberfläche
der Siegel- oder Barrierefolie zu verbes sern. Zu Oberflächenbehandlungen
und -modifikationen gehören:
i) mechanische Behandlungen, wie Koronabehandlung, Plasmabehandlung und
Flammenbehandlung, und ii) Behandlung mit Grundierung (Primer).
Oberflächenbehandlungen
und -modifikationen sind Fachleuten wohl bekannt. Die Flammenbehandlung
ist für
eine wärmeschrumpfbare
Folie weniger erwünscht,
da die Wärme
die Folie vorzeitig zum Schrumpfen bringen kann. Das Tintensystem
sollte die Temperaturbereiche, denen sie während der Laminierung, Heißsiegelung,
Verpackung und Endanwendung ausgesetzt sein wird, ohne Leistungsminderung
aushalten.
-
AUSSEHENSCHARAKTERISTIKA DES
LAMINATS
-
Jedes
von Laminat 10 und Barrierefolie 14 hat vorzugsweise
niedrige Trübungscharakteristika.
Trübung
ist ein Maß für das durchgegangene
Licht, das um mehr als 2,5° von
der Achse des einfallenden Lichts gestreut worden ist. Die Trübung wird
gemäß dem Verfahren
von ASTM D 1003, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird,
gegen die Außenseitenoberfläche 36 der
Barrierefolie 40 gemessen. Alle Bezugnahmen auf "Trübungswerte" beziehen sich in
dieser Anmeldung auf diesen Standard. Die Trübung von Laminat 10 oder
Barrierefolie 14 ist vorzugsweise nicht größer als
etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 20%, 15%, 10%, 9%,
8%, 7%, 6%, 5%, 4% und 3%.
-
Laminat 10 hat
vorzugsweise einen Glanz, gemessen gegen die Außenseitenschicht 36 der
Barrierefolie 40, von mindestens etwa (in zunehmender Reihenfolge
der Bevorzugung) 40%, 50%, 60%, 63%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%
und 95%. Diese Prozentsätze
stehen für
das Verhältnis
von Licht, das von der Probe reflektiert wird, zu der ursprünglichen
Lichtmenge, die in dem angegebenen Winkel auf die Probe auftrifft. Alle
Bezugnahmen auf "Glanzwerte" beziehen sich in
dieser Anmeldung auf ASTM D 2457 (45° Winkel).
-
Laminat 10 ist
vorzugsweise (mindestens in den nicht bedruckten Bereichen) transparent,
so dass ein verpacktes Nahrungsmittelprodukt 22 durch das
Laminat hindurch sichtbar ist. "Transparent" bedeutet hier, dass
das Material einfallendes Licht mit vernachlässigbarer Streuung und wenig
Absorption hindurchlässt,
wodurch Objekte (z. B. das verpackte Nahrungsmittel oder die Bedruckung)
durch das Material unter typischen Betrachtungsbedingungen (d. h.
den erwarteten Gebrauchsbedingungen des Materials) klar zu sehen
sind. Wenn Laminat 10 transparent ist, sind sowohl Barrierefolie 14 als
auch Siegelfolie 12 auch transparent. Barrierefolie 14 kann
gegebenenfalls transparent sein, während Siegelfolie opak ist,
wobei Laminat 10 in diesem Fall opak ist, während der
eingeschlossene Druck 16 durch die Barrierefolie 14 hindurch
noch klar zu sehen ist. Die Transparenz (d. h. Klarheit) von jedem
von Laminat 10, Siegelfolie 12 und Barrierefolie 14 hat
mindestens irgendeinen der folgenden Werte: 65%, 70%, 75%, 80%,
85% und 90%, gemessen gemäß ASTM D1746.
-
MODUL DES LAMINATS
-
Laminat 10 hat
vorzugsweise einen ausreichenden Young'-schen
Elastizitätsmodul,
um die erwarteten Handhabungs- und Gebrauchsbedingungen auszuhalten.
Der Young'sche Elastizitätsmodul
kann gemäß einem
oder mehreren der folgenden ASTM-Verfahren
gemessen werden: D882, D5026-95a, D4065-89, auf die hier jeweils
in vollem Umfang Bezug genommen wird. Jede von der Siegelfolie 12,
Barrierefolie 14 und/oder Laminat 10 kann einen
Elastizitätsmodul
von mindestens irgendeinem der Folgenden haben: 70.000, 80.000, 90.000,
100.000, 150.000, 200.000, 250.000, 300.000, 350.000 lb/Zoll2 (1 lb/Zoll2 = 6,89
10–3 N/mm2), gemessen bei einer Temperatur von 22,8°C (73°F). Eine
Folie mit höherem
Modul hat eine verbesserte Steifheit, die dazu beitragen kann, die
Neigung des eingeschlossen gedruckten Bildes 16 zur Rissbildung
zu verringern, wenn das Laminat gebogen wird. Es ist zudem hilfreich,
dass die Barrierefolie 12 bei den erhöhten Temperaturen, die vorliegen,
wenn das Laminat 10 Heißsiegeltemperaturen ausgesetzt
wird, beispielsweise während eines
nachfolgend erörterten
Deckelmaterialsiegelverfahrens, einen hohen Modul hat. Es ist demnach
bevorzugt, dass der Elastizitätsmodul
der Barrierefolie 14 größer als
der Modul der Siegelfolie 12 ist, beispielsweise um mindestens
eine der folgenden Beträge
größer: 25%,
30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 90%, 100%, 125%, 150%,
175% und 200%.
-
FERTIGUNG DES LAMINATS
-
Um
das Laminat
10 zu fertigen, wird die Außenseitenoberfläche
26 der
Siegelfolie
12 neben oder in Kontakt mit der Innenseitenoberfläche
34 der
Barrierefolie
14 angeordnet, so dass die Folien mit einer
geeigneten Laminierungstechnik miteinander verbunden werden können. Geeignete
Laminierungstechniken sind in der Technik bekannt und schließen Klebebindung,
reaktive Oberflächenmodifikation
(z. B. Koronabehandlung, Flammenbehandlung oder Plasmabehandlung),
Wärmebehandlung,
Druckbehandlung, Wärmeschweißen und
Kombinationen davon ein. Geeignete Laminierungsverfahren sind in
US 5,779,050 , ausgegeben
am 14. Juli 1998 an Kocher et al., mit dem Titel "Lidded Package Having
a Tab to Facilitate Peeling" ausgegeben,
auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
-
Barrierefolie 14 kann
direkt an Siegelfolie 12 laminiert werden. Der Begriff "direkt laminiert" bedeutet hier, dass
eine erste Folie mittels eines geeigneten Laminierungsverfahrens
an eine zweite Folie gebunden wird, ohne dass sich eine zusätzliche
Folie zwischen der ersten und der zweiten Folie befindet. Die erste
Folie (z. B. Siegelfolie) kann als "direkt" an die zweite Folie (z. B. Barrierefolie) "laminiert" angesehen werden – selbst wenn
zusätzliches
Material zwischen der ersten und der zweiten Folie vorhanden ist – wenn das
zusätzliche Material
vorwiegend vorhanden ist, um die Laminierung der ersten und zweiten
Folien zu erleichtern (z. B. ein in der Klebelaminierung verwendeter
Klebstoff) oder um einen Teil des eingeschlossenen Drucks (z. B.
ein gedrucktes Bild) zwischen der ersten und der zweiten Folie zu
bilden.
-
Laminat 10 hat
eine ausreichende Interfolienbindungsfestigkeit, um die erwarteten
Verpackungs- und Endanwendungsbedingungen ohne Delaminierung zu überstehen.
Der Begriff "Interfilmbindungsfestigkeit" bedeutet hier die
Kraftmenge, die zum Trennen oder Delaminieren zweier direkt laminierter
Folien erforderlich ist, gemessen gemäß ASTM F88-94, wobei die Traversengeschwindigkeit
der Instron-Zugprüfmaschine
12,7 cm (5 Zoll) pro Minute beträgt
und fünf
2,54 cm (1 Zoll) breite repräsentative
Proben verwendet werden. Die Interfolienbindungsfestigkeit zwischen
Siegelfolie 12 und Barrierefolie 14 hat vorzugsweise
mindestens irgendeinen der folgenden Werte: 0,09, 0,12, 0,16, 0,18,
0,19, 0,21, 0,23, 0,25, 0,26, 0,30, 0,35 und 0,44 N/mm (0,5, 0,7,
0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,7, 2 und 2,5 lb/Zoll).
-
Als
reaktives Oberflächenmodifizierungslaminierungsverfahren
kann die Koronabehandlung mit Druck und gegebenenfalls Wärme unmittelbar
nach der Koronabehandlung kombiniert werden. Die Koronabehandlung
versieht die Folie mit einer reaktiv modifizierten Oberfläche, um
die Laminierungsbindung zu verstärken. Die
Menge an Koronaentladung, der die Folien ausgesetzt werden, ist
direkt proportional zu der Strommenge, die den Koronabehandlungseinheiten
zugeführt
wird, und auch indirekt proportional zu der Geschwindigkeit, mit
der die Folien durch die Einheiten geführt werden. Koronabehandlungseinheiten
ar beiten allgemein, indem ein elektrischer Hochspannungsstrom durch
eine Elektrode geleitet wird, die neben einer zu behandelnden Folienoberfläche angeordnet
ist. Die Elektrode erzeugt dann eine elektrische Entladung, die
die umgebende Luft ionisiert, um reaktive Oberflächenmodifizierung, z. B. Oxidation,
der behandelten Folienoberfläche
herbeizuführen.
-
Es
kann jede gewünschte
Kombination von Stromzufuhr zu der Koronaeinheit und Foliengeschwindigkeit
verwendet werden, um eine gewünschte
Bindungsfestigkeit zwischen den Folien zu erreichen. Die Strommenge,
die den Koronabehandlungseinheiten zugeführt werden soll, kann beispielsweise
im Bereich von etwa 0,02 bis etwa 0,5 Kilowatt (kW) pro 2,54 cm
(1 Zoll) Folienbreite liegen. Die Foliengeschwindigkeit durch die Koronabehandlungseinheit
kann beispielsweise im Bereich von etwa 3 bis etwa 600 m/Minute
(10 bis etwa 2000 ft/Min) liegen.
-
Alternativ
oder zusätzlich
zu einem reaktiven Oberflächenmodifizierungslaminierungsverfahren
kann thermisches Schweißen
verwendet werden, um die Folien zusammenzulaminieren. Die Hautschicht 30 der Siegelfolie 12 und
Innenseitenschicht 38 der Barrierefolie 14 können beispielsweise
Materialien umfassen, die während
der Laminierung eine thermische Schweißbindung bilden können. Geeignete
Materialien für
die Grenzflächenschichten
für eine
thermische Schweißlaminierung
wurden bereits im Zusammenhang mit der Siegelschicht der Siegelfolie
erörtert.
In benachbarte Folienschichten können
die gleichen oder unterschiedliche Thermoplaste eingeschlossen werden.
-
Um
rasches und zuverlässiges
Siegeln des Deckelmateriallaminats 10 an dem Trägerelement
zu erleichtern, ist es bevorzugt, dass Laminat 10 gute
Heißklebeigenschaften
hat. Der Begriff "Heißkleb" ist Fachleuten bekannt.
Laminat 10 hat vorzugsweise eine Heißklebfestigkeit von mindestens
2 Newton, insbesondere mindestens etwa 4 Newton.
-
GESIEGELTE PACKUNG
-
Das
Deckelmateriallaminat 10 kann an Trägerelement 18 heißgesiegelt
werden, um die gesiegelte Packung 20 zu bilden.
-
TRÄGERELEMENT
-
Trägerelement 18 ist
eine Komponente von Packung 20 zusätzlich zu Laminat 10.
Produkt 22 (z. B. ein Nahrungsmittelprodukt) kann auf oder
in Trägerelement 18 angeordnet
sein. Fleischprodukte können
beispielsweise in einem tablettartigen Trägerelement angeordnet werden,
die beispielsweise expandiertes Polystyrollagenmaterial umfassen,
das zu einer gewünschten
Form thermogeformt worden ist, um das Fleischprodukt zu halten.
Produktträgerelement 18 hat
vorzugsweise die Form eines Tabletts mit Seitenwänden 50 und Grundfläche 52 – die Hohlraum 46 definieren,
in dem das Produkt 22 angeordnet werden kann. Vorzugsweise erstreckt
sich eine periphere Krempe 46 von den Seitenwänden 50,
um eine Siegeloberfläche
für die
Befestigung von Deckel 10 an dem Trägerelement 18 zur
Verfügung
zu stellen, um das Produkt 22 in den Hohlraum 46 einzuschließen.
-
Obwohl
die Zeichnungen Trägerelement 18 in
einer Konfiguration zeigen, kann Trägerelement 18 jede gewünschte Konfiguration
oder Form haben, wie rechteckig, rund oder oval. Das Trägerelement
kann im Wesentlichen steif, halbsteif oder flexibel sein. Das Trägerelement
kann beispielsweise einen 1% Sekantenbiegemodul von mindestens irgendeinem
der folgenden Werte haben: 120.000, 140.000, 160.000, 180.000, 200.000 und
225.000 lb/Zoll2.
-
Krempe
48 kann
auch jede gewünschte
Form oder jedes gewünschte
Design haben, wie das im Wesentlichen flache Design, das eine einzige
Siegeloberfläche
präsentiert,
wie in den Zeichnungen zu sehen ist, oder ein komplizierteres Design,
das zwei oder mehr Siegeloberflächen
präsentiert,
wie die in
US 5,348,752 und
US 5,439,132 offenbarten
Krempenkonfigurationen, wobei hier auf beide Offenbarungen Bezug
genommen wird.
-
Trägerelement 18 kann
aus jedem Material gebildet sein, das für die erwarteten Endanwendungsbedingungen
brauchbar ist, einschließlich
Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polyolefinen
(z. B. Polyethylen hoher Dichte oder Polypropylen), Papierzellstoff,
Nylon und Polyurethan). Das Trägerelement kann
nach Wunsch geschäumt
oder ungeschäumt
sein. Trägerelement 18 liefert
vorzugsweise eine Barriere für
den Durchgang von Sauerstoff, insbesondere wenn Produkt 22 ein
sauerstoffempfindliches Nahrungsmittelprodukt ist. Wenn diese sauerstoffempfindlichen
Produkte in einer Umgebung mit modifizierter Atmosphäre verpackt
werden sollen, um die Lagerbarkeit zu verlängern oder das Farbleben zum
Erblühen
zu bringen, hat Trägerelement 18 vorzugsweise
eine ausreichende Dicke und ausreichende Zusammensetzung, um eine
Sauerstoffdurchlässigkeit
von nicht mehr als (nach zunehmender Präferenz geordnet) 1000, 500,
150, 100, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 und 5 cm3 (bei
Standard-Temperatur und -Druck) pro Quadratmeter pro Tag bei 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckdifferenzial
zu liefern, gemessen bei 0% relativer Feuchtigkeit und 23°C.
-
Um
Sauerstoffbarrieremerkmale zu erreichen, kann Trägerelement
18 ein
oder mehrere der bereits im Barriereschichtabschnitt erörterten
Barrierekomponenten umfassen, um dem Trägerelement Sauerstoffbarriereeigenschaften
zu verleihen. Diese Barrierekomponenten können in Strukturstücke oder
-aspekte des Trägerelements
eingebaut werden – oder
gegebenenfalls in eine Oberflächenschicht
oder -folie
54 eingebaut, laminiert oder anderweitig gebunden
werden, um die Innenseitenoberfläche
des Trägerelements
zu bilden, wie in
US 4,847,148 und
US 4,935,089 und in der
US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 08/326,176, eingereicht
am 19. Oktober 1994 mit dem Titel "Film/Substrate Composite Material" (am 24. April 1996
veröffentlicht
als
EP-A1-707 955 )
beschrieben ist, wobei sie jeweils hier in vollem Umfang zum Zweck
der Bezugnahme zitiert werden.
-
Zusätzlich zu
(oder alternativ zu) der Bereitstellung von Sauerstoffbarriereeigenschaften
kann die Oberflächenschicht
oder -folie 54 die Siegelbarkeit des Deckelmateriallaminats 10 an
das Trägerelement 18 verbessern.
Bei der Heißsiegelung
von Laminat 10 an das Trägerelement 18 kontaktiert
die Schicht oder Folie 54 des Trägerelements die Siegelschicht 28 der
Siegelfolie 12 und verschmilzt mit dieser, um Heißsiegelung 44 zu
bilden. Um eine belastbare Heißsiegelung 44 zu
begünstigen,
kann Schicht oder Folie 54 einen oder mehrere Thermoplasten
umfassen, die mit der thermoplastischen Zusammensetzung der Siegelschicht 28 verträglich sind.
Schicht oder Folie 54 kann demnach jegliche der Polymerzusammensetzungen
und Dicken umfassen, die in den Abschnitten Siegelschicht und Hautschicht
in Bezug auf Siegelfolie 12 erörtert sind. Die äußere Oberfläche von
Schicht oder Folie 54 kann Polymer mit einem Schmelzpunkt
oder Erweichungspunkt umfassen, der im Wesentlichen demjenigen der
Polymer bildenden Oberfläche 24 der
Siegelschicht 28 entspricht oder darunter liegt, beispielsweise
um irgendeinen der vorliegenden Werte darunter: 2,8°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C (5°F, 10°F, 15°F, 20°F).
-
Es
ist gefunden worden, dass eine starke Bindung zwischen dem Laminat 10 und
Trägerelement 18 gebildet
wurde, wobei der Schmelzpunkt des Polymers, das die Oberfläche von
Schicht 54 bildete, höher
als der Schmelzpunkt des Polymers war, das die Oberfläche 24 der
Siegelschicht 28 bildete. Es wurde gefunden, dass diese
Bindung stärker
als jene war, die gebildet wurde, wenn der Schmelzpunkt des Polymers,
das die Oberfläche
von Schicht 54 bildet, unter dem Schmelzpunkt des Polymers
lag, das die Oberfläche
von Siegelschicht 28 bildete.
-
Es
wird ferner angenommen, dass das Ergebnis der stärkeren Bindung mit einer Oberflächenschicht 54 mit
relativ höherem
Schmelzpunkt erleichtert wurde, wenn der Schmelzflussindex der Oberflächenschicht 54 unter
dem Schmelzflussindex der Siegelschicht 28 der Siegelfolie
lag. Demnach kann der Schmelzflussindex der Polymer bildenden Oberflächenschicht 54 unter
dem Schmelzflussindex des Polymers liegen, das die Oberfläche 24 der
Siegelschicht 28 bildet, beispielsweise um mindestens etwa
irgendeinen der folgenden Werte niedriger: 0,2, 0,5, 0,7, 1, 1,4,
1,6, 1,8, 2, 2,2, 2,5, 2,8, 3, 3,5, and 4 g/10 Minuten.
-
Die
Siegelschicht 28 kann, wie bereits erörtert, ein oder mehrere Polymere
umfassen. Es gibt inhärent eine
höchste
Temperatur, oberhalb welcher der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt
von mindestens 70 Gew.-% von einem oder mehreren Polymeren der Siegelschicht
liegt. Es gibt in ähnlicher
Weise solche höchsten
Temperaturen für
andere derartige Gewichtsprozentsätze, wie 80, 90 und 100%. Die
Siegelfläche
der äußeren Oberfläche des
Trägerelements
oder der Schicht 54 kann beliebige von mindestens 70, 80,
90 oder 100 Gew.-% von einem oder mehreren Polymeren umfassen, die
jeweils einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von mindestens
irgendeinem von 1,7°C,
2,8°C, 3,9°C, 5,6°C, 8,3°C, 11,1°C, 13,9°C, 16,7°C oder 19,4°C (3°F, 5°F, 7°F, 10°F, 15°F, 20°F, 25°F, 30°F oder 35°F) über demjenigen
dieser höchsten
Temperatur aufweisen.
-
FERTIGUNG DER GESIEGELTEN
PACKUNG
-
Die
zu verpackende Ware (z. B. Produkt 22) wird zur Herstellung
der gesiegelten Packung 20 auf Trägerelement 18 angeordnet.
Dann wird Laminat 10 über
dem Trägerelement
angeordnet, so dass die Siegelfolie 12 des Laminats in
Kontakt mit dem Trägerelement 18 kommt.
Laminat 10 kann von einer größeren Bahn des Laminats zugeführt werden,
beispielsweise von einer Rolle, die abgewickelt wird, um Laminat
nach Bedarf zuzuführen.
-
Ein
Heizstab oder Heizelement erfasst den Perimeter des Deckels
10,
der der Perimeterkrempe
48 des Trägerelements entspricht, um
den Deckel gegen die Krempe des Trägerelements zu drücken. Die
resultierende Wärmeübertragung
und der resultierende Druck führen
dazu, dass die Siegelschicht
28 des Deckels und die Oberflächenschicht
54 des
Trägerelements
weich werden und sich miteinander mischen. Das überschüssige Deckelmaterial, das sich über die
Krempe hinaus erstreckt, kann durch einen Schneidvorgang abgetrennt
werden. Wenn das Laminat von einer Rolle zugeführt wird, können Teile von der Bahn nach
oder gleichzeitig mit dem thermischen Schweißen des Laminats an Trägerelement
18 abgetrennt
werden. Laminat
10 kann mit einer konventionellen Schneidvorrichtung
(z. B. einem scharfen Schneidinstrument oder einer thermischen Schneidvorrichtung,
wie einem Heizdraht oder einer geheizten Klinge) abgetrennt werden.
Der Heizstab wird entfernt, damit die Siegelfläche abkühlen und eine gesiegelte Bindung
bilden kann. Ein repräsentatives
Verfahren zum Heißsiegeln
eines Deckels an ein Trägerelement
ist in
US 5,779,050 von
Kocher beschrieben, auf die bereits Bezug genommen wurde.
-
Die
resultierende thermische Schweißung
oder Heißsiegelung 44 erstreckt
sich vorzugsweise kontinuierlich um die Oberseite der Krempe 48 herum,
um Produkt 22 in Packung 22 hermetisch einzusiegeln
oder einzuschließen.
Auf diese Weise bilden Laminat 10 und Trägerelement 18 vorzugsweise
eine im Wesentlichen gasundurchlässige
Umhüllung
für Produkt 22,
um es vor Kontakt mit der Umgebung einschließlich atmosphärischem
Sauerstoff, Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und mikrobiellen Verunreinigungen zu
schützen.
Produkt 22 kann in einer modifizierten Atmosphäre verpackt
werden, wenn Produkt 22 sauerstoffempfindlich ist (d. h.
verderblich, abbaubar oder anderweitig veränderlich in Gegenwart von Sauerstoff),
um die Lagerbarkeit zu verlängern
oder das Farbleben zum Erblühen
zu bringen. Zu diesen sauerstoffempfindlichen Produkten gehören frische
rote Fleischprodukte (z. B. Rind, Kalb, Lamm und Schwein), Geflügel, Fisch
und Käse.
-
Das
Siegeln des Laminats 10 an Trägerelement 18 kann
nach einem oder mehreren Heißsiegelverfahren
erfolgen, einschließlich
thermischem Leitwertsiegeln (wie zuvor beschrieben), Impulssiegeln,
Ultraschallsiegeln und dielektrischem Siegeln.
-
Produkt 22 ist
als Produkt mit "niedrigem
Profil" gezeigt – das heißt ein Produkt
mit einer Maximalhöhe, die
unter der Maximalhöhe
des Trägerelements 18 liegt
(d. h. der Höhe,
auf der sich Krempe 48 befindet). Ein Produkt mit "hohem Profil" – das heißt ein Produkt mit einer Maximalhöhe, die über der
Maximalhöhe
des Trägerelements 18 liegt – kann auch
erfindungsgemäß verpackt
werden, so dass sich der Teil des Produkts, der sich über die
Höhe der
Krempe 48 hinaus erstreckt, in Kontakt mit Deckel 10 befindet.
-
SIEGELFESTIGKEIT
-
Die
resultierende Heißsiegelbindung 44 zwischen
dem Laminat 10 und dem Träger 18 ist ausreichend belastbar,
um die erwarteten Gebrauchsbedingungen auszuhalten. Die Heißsiegelbindungsfestigkeit
kann beispielsweise mindestens irgendeinen der folgenden Werte haben:
0,09, 0,11, 0,12, 0,14, 0,16, 0,18, 0,23, 0,26, 0,32, 0,35, 0,44,
0,53, 0,61, 0,70, 0,79, 0,88, 0,96, 1,05, 1,14, 1,23, 1,31 und 1,40
N/mm (0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,3, 1,5, 1,8, 2, 2,5, 3, 3,5,
4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5 und 8 lb/Zoll). Der Begriff "Heißsiegelbindungs festigkeit" bedeutet hier die
Kraftmenge, die zum Trennen der Siegelschicht des Laminats von dem
Trägerelement erforderlich
ist, an das die Siegelschicht gesiegelt worden ist, gemessen gemäß ASTM F88-94,
wobei die Traversengeschwindigkeit der Instron-Zugprüfmaschine
12,7 cm (5 Zoll) pro Minute beträgt
und fünf
2,54 cm (1 Zoll) breite repräsentative
Proben verwendet werden.
-
Der
schwächste
Punkt von irgendeiner der Interschichtbindungsfestigkeit der Siegelfolie,
der Interschichtbindungsfestigkeit der Barrierefolie, der Intraschicht-Kohäsionsfestigkeit
der Schichten der Siegel- und Barrierefolien und der Interfolienbindungsfestigkeit
befindet sich in einem Abstand von der Innenseitenoberfläche 24 der
Siegelfolie von mindestens einem der folgenden Werte: 0,4, 0,5,
0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2 mil.
-
Die
resultierende gesiegelte Packung hat ferner auch eine ausreichende
Siegelfestigkeit, um die erwarteten Endanwendungsbedingungen auszuhalten,
beispielsweise eine Siegelfestigkeit von mindestens irgendeinem
der folgenden Werte: 0,53, 0,61, 0,70, 0,79, 0,88, 0,96, 1,05, 1,14,
1,23 und 1,31 N/mm (3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7 und 7,5 lb/Zoll).
Der Begriff "Siegelfestigkeit" bezieht sich im
Zusammenhang mit einer gesiegelten Packung auf die maximale Kraftmenge,
die zur Herbeiführung
eines Kohäsions-
oder Adhäsionsversagens
entweder in dem Laminat, das an das Trägerelement gesiegelt ist, in
der Bindung zwischen dem Laminat und dem Trägerelement der Packung oder
in dem Trägerelement
selbst erforderlich ist, gemessen gemäß ASTM F88-94, indem repräsentative
Proben der Folie oder des Laminats, die an das Trägerelement
gesiegelt sind, mit einem Instron-Zugprüfgerät mit einer Traversengeschwindigkeit
von 12,7 cm (5 Zoll) pro Minute auseinandergezogen werden und die
Ergebnisse von fünf
2,54 cm (1 Zoll) brei ten repräsentativen
Proben gemittelt werden. Auf ASTM F88-94 wird hier vollständig Bezug
genommen.
-
Ein "Adhäsionsversagen" ist hier ein Versagen,
bei dem die Grenzflächenkräfte (z.
B. Valenzkräfte oder
Verblockung oder beide), die zwei Oberflächen zusammenhalten, überwunden
werden. Ein "Kohäsionsversagen" ist eines, bei dem
die molekularen Anziehungskräfte,
die eine Schichtzusammensetzung zusammenhalten, überwunden werden.
-
Vorzugsweise
ist jede(s) von der gesiegelten Packung
20, Laminat
10 und
den Folien, die in Laminat
10 eingebaut sind (z. B. Siegelfolie
12 und
Barrierefolie
14), nicht schälbar. Der Begriff "nicht schälbar" bedeutet im Zusammenhang
mit einer gesiegelten Packung, Laminat oder Folie, dass der Siegelfestigkeitsversagensmodus
zu einer gezahnten, rissigen oder ausgefransten Trennung führt, das
heißt
einer, die nicht jedes Mal sauber, konsistent oder zuverlässig in
derselben Weise und entlang derselben Position versagt. In diesem Sinne
steht der Siegelfestigkeitsversagensmodus einer nicht-schälbaren Folie
oder eines nicht-schälbaren
Laminats im Gegensatz zu demjenigen einer schälbaren Folie, die speziell
so konstruiert ist, dass sie jedes Mal sauber, konsistent und zuverlässig in
derselben Weise und entlang derselben relativen Position versagt,
beispielsweise durch Einbringung von unverträglicher Thermoplasten und/oder
Verunreinigungsstoffen in zwei benachbarte Folienschichten, um das
Abschälen
zu erleichtern, und auch durch Einbau eines Mechanismus, wie einer
Lasche, um eine Schältrennung
zu initiieren, wie in
US 5,919,547 ,
ausgegeben am 6. Juli 1999 an Kocher mit dem Titel "Laminate Having a
Coextruded, Multilager Film Which Delaminates and Package Made Therefrom" beschrieben ist,
auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
-
Die
folgenden Beispiele werden zur näheren
Erläuterung
und Erklärung
der vorliegenden Erfindung gegeben und sollen sie in keinerlei Weise
einschränken.
-
BEISPIELE
-
In
den folgenden Vergleichsbeispielen und Beispielen wurden die folgenden
Materialien verwendet:
- "Additive" sind Antibeschlagadditive
(Mono- und Diglyceride und Propylenglykol) und Antiblockieradditive (wasserfreies
Natriumsilikat);
- "Klebstoff 1" ist Methylenbis(phenylisocyanat),
ein Ethylester von Essigsäure
und ein Polyol-Härtungsmittel;
- "EMA" ist ein Ethylen/Methylacrylat-Copolymer
mit 20 Gew.-% Methylacrylatgehalt und einem Schmelzindex von 2,0;
- "EVA1" ist ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
mit 9 Gew.-% Vinylacetat, einer Dichte von 0,93 g/cm3 und
einem Schmelzindex von 2,0, erhältlich
von Exxon Corporation (Houston, TX, USA) unter der Handelsbezeichnung ESCORENE
LD-318.92;
- "EVA2" ist ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
mit 3,3 Gew.-% Vinylacetat, einem Schmelzindex von 2,0 und einer
Dichte von 0,92 g/cm3;
- "EVA3" ist ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
mit 28 Gew.-% Vinylacetatgehalt und einem Schmelzindex von 2;
- "EVOH1" ist ein E4thylen/Vinylalkohol-Copolymer
mit 44 Mol.-% Ethylengehalt, einem Schmelzindex von 1,6 und einem
Schmelzpunkt von 165°C;
- "EVOH2" ist ein Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer
mit 44 Mol.-% Ethylen und einem Schmelzpunkt von 166,5°C;
- "LLDPE1" ist ein heterogenes
Ethylen/Octen-Copolymer mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer
Dichte von 0,920 g/cm3, erhältlich von
der Dow Chemical Company (Midland, MI, USA) unter der Handelsbezeichnung DOWLEX
2045;
- "LLDPE2" ist ein heterogenes
Ethylen/Hexen-Copolymer mit einem Schmelzindex von 3,2 und einer
Dichte von 0,9175 g/cm3, erhältlich von
Exxon Corporation unter der Handelsbezeichnung ESCORENE LL3003.32.
- "LMDPE" ist ein heterogenes
Ethylen/Octen-Copolymer mit einem Octengehalt von 2,5 Gew.-%, einem Schmelzindex
von 2,5 und einer Dichte von 0,935 g/cm3,
erhältlich
von der Dow Chemical Company (Midland, MI, USA) unter der Handelsbezeichnung
DOWLEX 2037;
- "MPE" ist ein langkettiges
verzweigtes, homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer
mit einem Schmelzindex von 6,0 und einer Dichte von 0,900 g/cm3, erhältlich
von der Dow Chemical Company (Midland, MI, USA) unter der Handelsbezeichnung
AFFINITY PL1280;
- "Nylon 1" ist ein Nylon 6/66-Copolymer
mit einem Schmelzpunkt von 196°C;
- "Nylon 2" ist ein Nylon 6/12-Copolymer
mit einem Schmelzpunkt von 130°C;
- "PET1" ist eine 1 mil dicke
Polyethylenterephthalatlage, die biaxial orientiert und thermofixiert
ist, um die Schrumpfung einzudämmen,
und die auf einer Seite mit etwa 0,06 bis 0,08 mil Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymer
beschichtet ist, erhältlich
von DuPont Chemical Company unter der Handelsbezeichnung MYLAR Typ
50 M44;
- "PETG" ist ein Polyethylenterephthalatglykol,
hergestellt aus der Kondensationsreaktion von Ethylen-Terephthalsäure, Cyclohexandimethanol
und Ethylenglykol;
- "PP1" ist eine Polypropylenlage,
die biaxial orientiert und thermofixiert ist, um die Schrumpfung
einzudämmen;
- "PP2" ist ein Polypropylenhomopolymer
mit einem Schmelzpunkt von 161°C
und einem Schmelzindex im Bereich von 29–37 (Bedingung L);
- "Tie1" ist ein anhydridgepfropftes
LLDPE und
- "Tie2" ist ein anhydridmodifiziertes
Ethylen/Vinylacetat.
-
Vergleich 1
-
Ein
eingeschlossen bedrucktes Laminat mit der Zusammensetzung und dem
Aufbau, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurde durch Klebelaminierung
der ersten Folie an die zweite Folie mit einem auf seine Innenseite gedruckten
Bild hergestellt. Das Laminat hatte in Vergleich 1 eine Gesamtdicke
von 1,5 mil. Die erste Folie hatte freie Schrumpfungen bei 82,2°C (180°F) von 12%
in Maschinenrichtung und 16% in Querrichtung. Die zweite Folie hatte
bei dieser Temperatur im Wesentlichen keine Schrumpfung. Das resultierende
Laminat hatte bei 85°C
(185°F)
eine freie Schrumpfung von 5% in Querrichtung und 3% in Maschinenrichtung. Tabelle
1
Folienbezeichnung | Schichtbezeichnung
(Funktion) | Schichtzusammensetzung (Gew.-%) | Dickenverhältnis von Schicht/Gesamtlaminat |
erste Folie | erste
(Innenseiten- oder Siegelschicht) | 75%
LLDPE 1
25% LMDPE-Additive (geringe Menge) | 2/13,75 |
zweite
(Verbindung) | Tie1 | 1/13,75 |
dritte
(Masse, Barriere, Schutz) | 80%
Nylon 1
20% Nylon 2 | 1/13,75 |
vierte
(Barriere) | 90%
EVOH1
10% Nylon 2 | 1/13,75 |
fünfte (Masse,
Barriere, Schutz) | 80%
Nylon 1
20% Nylon 2 | 1/13,75 |
sechste
(Verbindung) | Tie1 | 1/13,75 |
siebte
(Hautschicht) | 75%
LLDPE 1
25% LMDPE-Additive (geringe Menge) | 2/13,75 |
| Laminierungsklebstoff | Klebstoff
1 | 0,25/13,75 |
zweite
Folie | erste
Schicht (Außenseiten-Schutzschicht) | PP1 | 4,5/13,75 |
-
Vergleich 2
-
Ein
Laminat mit der Zusammensetzung und dem Aufbau, wie in Beispiel
4 von
US 5,919,547 ,
ausgegeben am 6. Juli 1999 an Kocher, offenbart, wurde durch Laminieren
einer ersten Folie an eine zweite Folie gebildet. Die erste Folie
war eine coextrudierte, biaxial orientierte Folie mit einer schälbaren Interschichtbindung
zwischen der zweiten und der dritten Schicht.
-
Die
erste Folie war auch mittels elektrostatischer Entladung mikroperforiert.
Die zweite Folie war eine coextrudierte Heißblasfolie, die im Wesentlichen
keine Reckorientierung enthielt. Die Seite jeder Folie, die die Interfoliengrenzfläche bilden
sollte, wurde koronabehandelt, die behandelten Seiten der Folien
wurden mit einem Paar Quetschwalzen zusammengepresst, um das Laminat
zu bilden. Die Gesamtdicke des Laminats betrug etwa 3,6 mil. Tabelle 2
Folienbezeichnung | Schichtbezeichnung
(Funktion) | Schichtzusammensetzung
(Gew.-%) |
erste Folie | erste
(Innenseiten- oder Siegelschicht) | 50%
LLDPE1
25% LMDPE
25% EVA1
Additive (geringe Menge) |
Zwei | EVA2 |
Drei | PETG |
vierte
(Verbindung) | Tie2 |
fünf | LLDPE1 |
sechste
(Außenseite,
Haut) | 25%
LMDPE
25% EMA
50% LLDPE1 |
zweite Folie | erste
(Innenseite) | EMA |
zwei | LDPE |
dritte
(Verbindung) | Tie2 |
vierte
(Barriere) | EVOH2 |
fünfte (Verbindung) | Tie2 |
sechste | EVA3 |
siebte
(Außenseite,
Schutz) | PP2 |
-
Beispiel 1
-
Ein
eingeschlossen bedrucktes Laminat mit der Zusammensetzung und dem
Aufbau, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurde durch Klebelaminierung
der ersten Folie an die zweite Folie mit einem auf ihre Innenseite gedruckten
Bild hergestellt. Das Laminat von Beispiel 1 hatte eine Gesamtdicke
von 1,5 mil.
-
Die
erste Folie hatte freie Schrumpfungen bei 85°C (185°F) von 13% in Maschinenrichtung
und 23% in Querrichtung. Die zweite Folie hatte bei dieser Temperatur
im Wesentlichen keine Schrumpfung. Tabelle 3
Folienbezeichnung | Schichtbezeichnung (Funktion) | Schichtzusammensetzung
(Gew.-%) | Dickenverhältnis von Schicht/Gesamtlaminat |
erste Folie | erste
(Innenseiten- oder Siegelschicht) | LLDPE2 | 1/12,25 |
Zwei | EVA1 | 1/12,25 |
dritte
(Masse, Kern) | LLDPE1 | 4/12,25 |
Vier | EVA1 | 1/12,25 |
fünfte (Außenseite, Haut) | LLDPE2 | 1/12,25 |
| Laminierungsklebstoff | Klebstoff
1 | 0,25/12,25 |
zweite
Folie | erste/zweite
Schichten (Barriere, Schutz) | PET1 | 4/12,25 |
-
BEISPIEL 2
-
Ein
eingeschlossen bedrucktes Laminat mit der Zusammensetzung und dem
Aufbau, die in Tabelle 4 gezeigt sind, wurde durch Klebelaminierung
der ersten Folie an die zweite Folie mit einem auf ihre Innenseite gedruckten
Bild hergestellt. Das Laminat von Beispiel 2 hatte eine Gesamtdicke
von 1,5 mil. Die erste Folie hatte freie Schrumpfungen bei 85°C (185°F) von 10%
in Maschinenrichtung und 10% in Querrichtung. Die zweite Folie hatte
bei dieser Temperatur im Wesentlichen keine Schrumpfung. Tabelle
4
Folienbezeichnung | Schichtbezeichnung (Funktion) | Schichtzusammensetzung
(Gew.-%) | Dickenverhältnis von Schicht/Gesamtlaminat |
erste Folie | erste
(Innenseiten- oder Siegelschicht) | 75%
LLDPE2
25% LMDPE | 1/6,25 |
zweite
(Masse, Kern) | LLDPE1 | 2/6,25 |
dritte
(Außenseite,
Haut) | 75%
LLDPE2
25% LMDPE | 1/6,25 |
| Laminierungsklebstoff | Klebstoff
1 | 0,25/6,25 |
zweite
Folie | erste/zweite
Schichten (Barriere, Schutz) | PET1 | 2/6,25 |
-
Beispiel 3
-
Ein
eingeschlossen bedrucktes Laminat mit der Zusammensetzung und dem
Aufbau, die in Tabelle 5 gezeigt sind, wurde durch Klebelaminierung
der ersten Folie an die zweite Folie mit einem auf ihre Innenseite gedruckten
Bild hergestellt. Das Laminat von Beispiel 3 hatte eine Gesamtdicke
von 1,5 mil.
-
Die
erste Folie hatte freie Schrumpfungen bei 85°C (185°F) von 9% in Maschinenrichtung
und 11% in Querrichtung. Die zweite Folie hatte bei dieser Temperatur
im Wesentlichen keine Schrumpfung. Tabelle 5
Folienbezeichnung | Schichtbezeichnung
(Funktion) | Schichtzusammensetzung (Gew.-%) | Dickenverhältnis von Schicht/Gesamtlaminat |
erste Folie | erste
(Innenseiten- oderSiegelschicht) | 80%
MPE
20% LLDPE2 | 1/6,25 |
zweite
(Masse, Kern) | LLDPE1 | 2/6,25 |
dritte
(Außenseite,
Haut) | 75%
LLDPE1
25% LMDPE | 1/6,25 |
| Laminierungsklebstoff | Klebstoff
1 | 0,25/6,25 |
zweite
Folie | erste/zweite
Schichten (Barriere, Schutz) | PET1 | 2/6,25 |
-
Testen der Siegelungsinitiierung
-
Die
Siegelinitiierungseigenschaften von jedem der Beispiele 1 bis 3
und Vergleichsbeispiele 1 bis 2 wurden wie nachfolgend beschrieben
getestet. Dieses Testen imitiert die Fähigkeit ein Tablettsiegelproduktionsmaschine,
ein Laminat mit der raschesten Geschwindigkeit an ein Trägerelement
zu siegeln, während gleichzeitig
eine akzeptable Siegelung bereitgestellt wird.
-
Die
Proben jedes Laminats wurden an ein "DuraFresh Tray" Trägerelement
gesiegelt, erhältlich
von Rock-Tenn Company. Die Heißsiegelung
wurde unter Verwendung einer Sentinel Siegelvorrichtung mit den
in Tabelle 6 angegebenen Siegelstabtemperaturen unter einem Kontaktdruck
von 60 psi mit einer Verweilzeit von 1 Sekunde gebildet. Das Ergebnis
jeder Siegelung wurde durch einen "Fingerzug"-Test gemessen, bei dem drei 2,54 cm
(1 Zoll) breite repräsentative
Proben aus dem gesiegelten Laminat/Tablett geschnitten wurden, das
Laminat mit den Fingern einer Hand gegriffen wurde, das Tablett
mit den Fingern der anderen Hand gegriffen wurde und das Laminat
und Tablett von Hand auseinandergezogen wurden. Den Bindungsfestigkeiten der
Siegelung zwischen dem Laminat und dem Tablett wurde jeweils eine
Bewertung zugewiesen, die auf der folgenden Skala basierte, die
mit höheren
Zahlen zunehmende Bindungsfestigkeiten wiedergab: 0 = keine Siegelung;
1–2 =
unbrauchbare Siegelung (d. h. überstand
den Fingerzugtest nicht); 3 = akzeptable Siegelung (überstand
den Fingerzugtest, wodurch gezeigt wird, dass die Bindung erwartete
Endanwendungsbedingungen überstehen
würde);
4–5 =
hervorragende Siegelung (die Bindungsfestigkeit übersteigt jene, die erforderlich
ist, um die erwarteten Endanwendungsbedingungen zu überstehen).
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
Siegelstabtemperatur | (200°F)
93,3°C | (225°F)
107,2°C | (250°F)
121,1°C | (265°F)
129,5°C | (275°F)
135°C |
Vergleich
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 5 |
Vergleich
2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 |
Beispiel
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 |
Beispiel
2 | 0 | 0 | 1 | 2 | 5 |
Beispiel
3 | 0 | 1 | 4 | 4 | 5 |
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass Beispiel 3 mit einer Siegelschicht, die
homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer
umfasste, mit einer rascheren Geschwindigkeit unter Bildung einer
akzeptablen Bindung auf einer Siegelproduktionsmaschinen laufen
gelassen werden konnte, als die anderen Laminate, die keine Siegelschicht hatten.
-
SIEGELFESTIGKEIT
-
Die
Siegelfestigkeitseigenschaften von jedem der Beispiele 1 bis 3 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 2 wurden wie nachfolgend beschrieben getestet.
Die Proben jedes Laminats wurden an ein "DuraFresh Tray" Trägerelement
gesiegelt, erhältlich
von Rock-Tenn Company.
Die Heißsiegelung
wurde unter Verwendung einer Sentinel Siegelvorrichtung mit einer
Siegelstabtemperatur von 160°C
(320°F)
unter einem Kontaktdruck von 60 psi mit einer Verweilzeit von 1
Sekunde gebildet. Aus jedem gesiegelten Laminat/Tablett wurden drei 2,54
cm (1 Zoll) breite repräsentative
Proben geschnitten.
-
Jede
Probe wurde in einer Schälanordnung
mit einem Instron-Zugprüfgerät mit einer
Traversengeschwindigkeit von 12,7 cm (5 Zoll) pro Minute gezogen.
Die Maximalkraft, die erforderlich war, um entweder innerhalb des
Laminats, das an das Trägerelement
gesiegelt war, oder in der Bindung zwischen dem Laminat und dem
Trägerelement
ein Kohäsions-
oder Adhäsionsversagen
herbeizuführen,
wurde gemäß ASTM F88-94
gemessen. Die Ergebnisse wurden für jede Probe gemittelt und
sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
Beispiel | Siegelfestigkeit,
N/mm (lb/Zoll) |
Vergleich
1 | 0,47
(2,7) |
Vergleich
2 | 0,56
(3,2) |
Beispiel
1 | 0,82
(4,7) |
Beispiel
2 | 0,60
(3,4) |
Beispiel
3 | 1,02
(5,8) |
-
Jedes
der Beispiele 1 bis 3 zeigte eine höhere Siegelfestigkeit, verglichen
mit den Vergleichsproben. In jedem der Beispiele 1 bis 3 lag die
Interfolienbindungsfestigkeit unter etwa 0,35 N/mm (2 lb/Zoll) Die
Siegelfestigkeit war dennoch erheblich höher als 0,35 N/mm (2 lb/Zoll)
-
Alle
Teile und Prozentsätze
beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben oder
in der Technik gut bekannt ist. Jegliche Bezugnahme auf eine Sache
in der Offenbarung oder ein Element in den Ansprüchen in der Einzahl unter Verwendung
der Artikel "ein,
eine, eines", "der, die, das" oder "dies, diese, dieses" soll nicht als die
Sache oder das Element auf die Einzahl beschränkend angesehen werden, es
sei denn, dies wird ausdrücklich
angegeben.