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Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, Formkörper, wie Becher, Teller, Tassen, Schachteln, generell Behältnisse verschiedenster Art, aber auch Blätter, Matten und Folien bereitzustellen, die einerseits verrottbar und andererseits zumindest im Kontaktbereich mit den aufzunehmenden Produkten wasserabweisend bis wasserdicht sind.
Eine Vielzahl solcher Produkte wird heute aus nicht erneuerbaren Rohstoffen unter Anwendung störfallgefährdeter Techniken hergestellt und erhöht nach ihrer Verwendung das Volumen an langlebigen festen Abfällen. Die daraus resultierenden Rohstoff-, Umwelt- und Entsorgungsprobleme machen die Notwendigkeit alternativer, ökologisch besser verträglicher Produkte deutlich. So werden beispielsweise bei Lebensmitteln, insbesondere bei solchen, die zum sofortigen Verzehr bestimmt sind, häufig voluminöse. dauerhafte Kunststoffverpackungen verwendet. Obwohl gewichtsmässig relativ leicht, beanspruchen sie doch erhebliches Volumen im Müllbehälter und auf den Deponien bzw. werden mitunter durch den Wind weggetragen.
Auch wenn diese beim Verzehr im Freien einfach weggeworfen werden, verunzieren sie oft jahrelang unsere Umgebung. Neben dieser Entsorgungsproblematik sind hier auch der Verbrauch knapper werdender fossiler Rohstoffe sowie die Transport- und Produktionsrisiken von Bedeutung.
Für einen Ersatz fossiler Rohstoffe in der Materialherstellung und die Erzeugung verrottbarer Produkte kommen im Prinzip verschiedene nachwachsende Rohstoffe in Frage, die überwiegend den Stoffgruppen Kohlenhydrate, Fette, Proteine angehören. Während niedermolekulare Kohlenhydrate ("Zucker"), Fette und Proteine überwiegend für Nahrungszwecke verwendet werden, stehen bei den Polysacchariden, wie etwa bei Cellulose oder bei der schnell nachwachsenden Stärke erhebliche Produktionskapazitäten und auch Reserven zur Verfügung um fossile Rohstoffe substituieren zu können.
Was Stärke als Basismaterial betrifft, sind erst in den letzten Jahrzehnten eine Reihe von Verpackungsprodukten entwickelt worden. Solche Formkörper werden z. B. durch Backen zwischen zwei Formhälften oder durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen hergestellt.
Formkörper, die durch Backen von stärkehaltigen Massen zwischen zwei Formhälften erhalten werden, sind in der PCT-Anmeldung WO 91/12186 A1 beschrieben. Diese Formkörper weisen eine poröse schaumstoffartige Struktur auf. Aber auch andere durch Backen zwischen zwei Formhälften erhaltene Formkörper, nämlich solche nach Art der Waffelbacktechnik hergestellte, überwiegend aus Polysacchariden (stärkereiche Mehle, Stärke, Stärkederivate, andere pflanzliche Faserstoffe) bestehende und eine optisch weitgehend geschlossene jedoch Mikroporen enthaltende Oberfläche aufweisende Körper sind mit der erfindungsgemässen Aufbringung der Deckschichten wasserabweisend bzw. wasserdicht einstellbar.
Bei dieser Art der Herstellung der Formkörper wird Stärke als native Pflanzenstärke bzw. als stärkereiches Mehl eingesetzt, fakultativ unter Mitverwendung von Stärkederivaten wie Quellstärke, abgebaute Stärken, Stärkeether, Stärkeester. Proteine, sowie andere nicht stärkebasierte Kohlenhydrate stellen Minorkomponenten dar, deren Konzentrationen jeweils 10% an der Gesamtmasse nicht übersteigt. Diese Produkte weisen eine optisch weitgehend geschlossene, jedoch Mikroporen enthaltende Oberfläche auf, die durch das überwiegende Vorliegen amorpher, thermisch denaturierter, das heisst, nicht mehr in ihrer nativen, granulären und teilkristallinen Form vorliegender, Stärke gekennzeichnet ist.
Die genannten Formkörper können auch durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen erhalten werden.
Solche Formkörper werden durch Verarbeiten einer thermoplastischen Masse, welche aus Stärke, Stärkederivaten oder stärkereichen Mehlen unter Mitverwendung von plastifizieren wirkenden Stoffen wie Wasser, Glycerin, und anderen Polyoien sowie Füllstoffen und gegebenenfalls Minorkomponenten, wie Gleitmittel, Farbstoffe, Konservantien. Antioxidantien in einem Misch- und Knetextruder erzeugt wurde, hergestellt.
Diese Herstellungsprinzipien sind beispielsweise in der Anmeldung WO 90/05161 A1 sowie in der EP
118240 A 1, in den Anmeldungen WO 91/02024 A 1 und WO 91/02025 A 1, sowie in der US 5095054 A erläutert. In diesen Literaturstellen sind solche aus vorerst thermoplastisch gemachter Stärke hergestelle Materialien beschrieben, die neben einem Anteil von Stärke (derivaten) in unterschiedlichen Konzentrationen zumeist noch Anteile anderer Natur- und Kunststoffe enthalten.
Die erhaltenen stärkereichen thermoplastischen Massen werden entweder direkt oder nach Herstellen eines meist in granulierter Form vorliegenden Zwischenproduktes zu Formkörpern verarbeitet. Dies geschieht mit bekannten Methoden der Verarbeitung von Thermoplasten wie Schäumen, Spritzgiessen,
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überwiegende Vorliegen amorpher, thermisch denaturierter, das heisst nicht mehr in ihrer nativen granulären und teilkristallinen Form vorliegender Stärke gekennzeichnet ist.
In den noch nicht veröffentlichten österreichischen Patent-Anmeldungen A2401/92 und A2402/92 werden Verfahren zum mindestens einseitigen bzw. innenseitigen wasserabweisenden bzw. wasserdichten Beschichten von Formkörpern beschrieben, die durch Backen zwischen zwei Formhälften oder durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen erhalten werden. Unter dem Begriff "innenseitig" wird sowohl bei
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den genannten Patentanmeldungen als auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung jener Teil der Oberfläche des Formkörpers verstanden, der mit dem aufzunehmenden Gut in Berührung kommt.
Das Verfahren nach A2401/92 ist dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit oder unmittelbar vor dem Aufbringen einer zumindest ein oder mehrere verrottbare hydrophobe Lipide bzw. hydrophobe lipidartige Stoffe enthaltenden heissen Schmelze aus der Oberflächenschicht des zu beschichtenden Formkörpers das adsorbierte Hydratwasser zumindest teilweise entfert wird, wobei ein Mindestfeuchtigkeitsgehalt des Substrates von 5 Gew. % aufrechterhalten wird.
Als Lipide bzw. lipidhaltige Stoffe kommen in Frage : Wachse z. B. Paraffinwachs, Mikrowachs, Bienen-
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stens einer Fettsäure grösser als oder gleich C14 und EVA-Copolymere.
Das Verfahren nach A2402/92 ist dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Aufbringen eines Lackes, der neben einem oder mehreren human- und/oder ökotoxikologisch unbedenklichen, mit Wasser mischbaren, niedrig siedenden Lösungsmitteln) einen oder mehrere verrottbare hydrophobe filmbildende Stoffe und einen oder mehrere verrottbare hydrophobe Weichmacher enthält, aus der Oberflächenschicht des zu beschichtenden Formkörpers das adsorbierte Hydratwasser zumindest teilweise entfernt wird, worauf das Lösungsmittel (gemisch) unter Aufrechterhaltung eines Mindestfeuchtigkeitsgehaltes des Substrates von 5 Gew. % bis zur Geruchsfreiheit entfernt wird.
Als filmbildende Stoffe kommen hydrophobe Alkylcellulosen, hydrophobe, nicht wasserlösliche Celluloseester aus der Gruppe Celluloseacetatbutyrate, Celluloseacetatpropionate und Celluloseacetate und als Weichmacher hydrophobe Triglycende mittel- und
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tyrat und andere hydrophobe Zuckerester in Frage.
Ziel der Erfindung gemäss den beiden genannten Patentanmeldungen ist, Stärkeoberflächen zumindest teilweise, etwa an ihrer Oberseite oder Innenseite derart zu beschichten, dass sie für die üblichen Gebrauchszeiten und Anwendungen bei Kühltemperatur, Raumtemperatur, teilweise auch bei heissen Temperaturen über 37. C wasserdicht sind.
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führen würde oder auch die Verbesserung der Beständigkeit gegen eine temporäre Einwirkung höherer Luftfeuchtigkeit, welche bei geschäumten Materialien im Bereich zwischen etwa 85 und 100 % relative Luftfeuchte zum Erweichen und Kollabieren der Struktur führen würde. Bei auf Extrudermaschinen verarbeiteten Produkten ist in diesem Fall eine Reduktion des Zug-E-Moduls die Folge.
Die einleitend beschriebenen unbeschichteten Formkörper auf Stärkebasis sind zur Aufnahme von wasserhaltigen Nahrungsmitteln, sowie luftempfindlichen Nahrungsmitteln nicht geeignet.
Stärke ist ein aus alpha-Glucoseeinheiten aufgebautes und daher sehr hydrophiles Polymer. Lineare, amyloseartige und insbesondere kürzere Molekülketten sind wasserlöslich ; andere, auch verzweigte Strukturen (Amylopektin) kolloid wasserdispergierbar.
Native Stärke liegt mit einer körnigen, teilkristallinen, nicht faserigen Überstruktur vor, welche bei Anwesenheit von Wasser, gegebenenfalls Weichmachern und mechanischer bzw. thermischer Einwirkung etwa im Extruder oder in der Backform tiefgreifenden Quell-, Lockerungs-, Abbau- und Lösbarkeitseffekten unterworfen ist (z. B. Verkleisterung, Plastifizierung). Dies besonders im Gegensatz zur aus beta-Glucoseein- heiten aufgebauten, wasserunlöslichen, faserförmigen und struktuell insgesamt wesentlich stabileren Cellulose.
Während bei den typischen cellulosehaltigen Substraten aufgrund der (a) faserförmigen Struktur, (b) ihrer Kompaktheit und (c) ihrer leichten Verfestigbarkeit durch zugesetzte Leim- und Bindestoffe sehr leicht und ohne Zusatz bzw. Anwesenheit spezifischer Weichmacher glatte sowie mechanisch, thermisch und gegen andere Umwelteinflüsse (z. B. Luftfeuchte, Solvenseinwirkung) hinreichend stabile Einheiten (z. B.
Blätter, Schichten, Formkörper etc.) erzielbar sind, die dann auch problemlos mit bekannten Agentien beschichtet werden können, stellen stärkereiche Oberflächen wesentlich höhere Anforderungen, die eine vollflächige, fehlerfreie, elastische Abdeckung zum Schutz vor Wasserzutritt verlangen.
Eine auch nur punktuelle Auflösung bzw. Anquellung führt zu Deformationen, Dimensionsvergrösserungen mit folgendem Abplatzen der Schutzschicht, bei geschäumten, porösen Produkten auch zu einem Erweichen und Zusammenfallen der Struktur.
Bei z. B. einseitiger Schutzschicht stehen die nicht bedeckten Teile des stärkereichen Substrates im Gleichgewicht mit der Umgebungsfeuchte, was zu Dimensionsverkürzungen (trockene Luft) bzw. Dimen-
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sionsvergrösserungen (feuchte Luft) führt, die unter Umständen mehrere Prozent betragen können. Die Schutzschicht muss derartige Anforderungen unbeschadet ohne Riss- oder Faltenbildung oder Abplatzen mitmachen.
Die bei Gebrauch auftretenden Deformationskräfte (Stauchen, Zug, Knickung - speziell bei dünnwandigen Produkten) dürfen zu keiner Öffnung der Schicht führen.
Dies tritt vor allem bei den Öl/Fettbeschichtungen aller Art regelmässig auf, diese sind wenig kohäsiv.
Dies gilt auch für die meisten Wachse, die vielfach auch Fehler durch Risse, Brüche oder Ablösen zeigen.
Bei Fetten wiederum stellen Kristallumwandlungen ein weiteres Problem dar.
Alle Beschichtungsstoffe, die aus wässrigen Dispersionen oder Lösungen bestehen, sind aufgrund der besonders hohen Wasserempfindlichkeit von Stärkeoberflächen nicht anwendbar.
Insgesamt zeigt sich die grundlegende Schwierigkeit, auf einer hydrophilen Oberfläche die selbst Wassermoleküle fest adsorbiert hat, eine stark hydrophobe Deckschicht aufzubringen und zu verankern, zumal amphiphile Emulgatoren die eine solche Haftung vermitteln könnten, gleichzeitig eine erhöhte Wasserdiffusion bedingen.
Unter der Voraussetzung, dass das an der Stärkeoberfläche adsorbierte Hydratwasser zumindest teilweise entfernt wird, kann eine feste Verankerung und Wechselwirkung zwischen selbst stark hydrophoben Deckschichten und den beschriebenen Stärkeoberflächen erzielt werden, ohne dass hydrophile Emulgatoren oder andere eine Klebung vermittelnde Stoffe eingesetzt werden müssen. Diese Deckschichten sind dann auch nicht ohne Zerstörung der Oberfläche entfernbar, es entsteht kein abziehbarer Film.
Die in den genannten österreichischen Anmeldungen dargestellten Verfahrensweisen zur Beschichtung stärkereicher Substrate führen über eine thermische bzw. lösungsmittelbedingte Desorption von Substratwasser zu festhaftenden Schichten. Die weiter unten angeführten Beispiele führen die beiden für diese Beschichtung verwendeten Systeme, Schmelze und Lack im Detail aus.
Vom chemischen Standpunkt sind diese Systeme erfahrungsgemäss nicht kompatibel. Schmelzen aus Paraffinen und anderen hydrophoben Wachsen sind nicht wie die Lackkomponenten in Ethanol löslich.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass die Kombination beider Systeme durch aufeinanderfolgendes Aufbringen einer Lack- und einer Schmetzeschicht oder einer Schmeizeschicht vor einer Lackschicht zu Beschichtungen mit verbesserten Eigenschaften führt :
1. Es gibt keine Haftungsprobleme. Die Schichten zeigen eine auch mechanisch belastbare Haftfähigkeit aneinander. Sie kombinieren zu einem Zweischichtaufbau ohne eingeschlossene Gasbläschen oder ähnliche Fehlstellen, die mit einem stellenweisen Abheben der Deckschicht verbunden wären : Versuche durch Knickbelastung ein Abheben der Decklackschicht von der schmelzbeschichteten Basis zu errei- chen, zeigen im allgemeinen durchgehende Brüche ohne Ablösen, oder erst ein Ablösen nach Bruch des Substrates.
Die Lackschicht ist, ausgehend von solchen Stellen in filmartigen Teilstücken abziehbar.
Im umgekehrten Fall wird eine durch Schmelzeaufbringung hergestellte Deckschicht durch die Lack- schicht als Basis gegen Bruch und schnelles Durchweichen stabilisiert, selbst wenn je nach Formulierung in dieser Kombination eine Rissbildung in der Schmelzeschicht eintreten kann.
Dieses Anhaften geht durch Zutritt von Feuchtigkeit verloren wie folgendes Versuchsergebnis zeigt :
Eine Tasse (Substrat G) wird mittels Sprühauftrag an der Oberseite mit einer Schmelzeschicht (Formulie- rung Nr S1) versehen und in einem 2. Teilschritt im Tauchverfahren mit einer allseitigen Lackschicht (Formulierung L 1) beschichtet. Die fertige Tasse wird mit 100 ml Wasser befüllt und 48 Stunden bei
Raumtemperatur gelagert. Nach dem Entleeren der Tasse ist diese unversehrt und optisch unverändert.
Nach dem Abtrocknen des vorher benetzten Teiles der Lackschicht sind Ablöseerscheinungen durch stellenweises Hochziehen der Lackschicht festzustellen. Geringe diffundierende Wassermengen sind offensichtlich dafür verantwortlich, dass die wechselseitige Haftung signifikant reduziert wird.
2. Der Materialeinsatz für die Kombinationsbeschichtung muss selbst für wesentlich höhere Anforderun- gen-die Testbedingung 2a sieht einen Kontakt mit Wasser bis zu 10 Tagen vor - nicht erhöht werden und kann für Standardanforderungen sogar reduziert werden.
3. Selbst ein punktuelles Eindringen der Flüssigkeit während dieser Testphasen wird durch die zweite
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Es ergänzen sich in diesem Fall der stärker wasserabweisende und wasserdiffusionshemmende Charakter der Schmelze-Schicht, die bessere Überbrückung selbst vereinzelter grösserer Poren im Substrat durch die Schmelze, die gegenüber mechanischer Belastung im allgemeinen Gebrauch stabilere Lackschicht und die bei punktuellen oder längeren Temperaturbelastungen beständigere Lackschicht.
Ein typisches Anwendungsbeispiel, bei dem diese Synergieeffekte zum Tragen kommen ist die Verwendung beschichteter Substrate in der Lebensmitteldistribution, z. B. als Fleischtasse. In diesem wie In
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zuerst genannte.
In der EP-0 271 853 A2 wird das Aufbringen vorerst einer Fettgrundierung (Kokosfett) auf verrottbares, poröses Material, hergestellt aus Dauerbackwarenteig bzw. Stärkemehlteig geoffenbart. Sodann wird eine hydrophobere" Deckglasur aus Soja- und Kokosfett aufgebracht, welche 10 - 80%, vorzugsweise 15 - 50%
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Fetten, die entsprechend ihren Schmelzeigenschaften bei Temperaturen nahe der Raumtemperatur aufgebracht werden.
Die Fettdeckschichten gemäss dieser Literaturstelle vermögen die geforderte längere Stabilität gegen Wasser nicht zu erreichen, da Fettmischungen, speziell wenn sie Öle enthalten, nicht geeignet sind leichte Schichtöffnung bei physikalischer Kristallumwandlung oder bei mechanischer Belastung zu verhindern.
Die Lehre dieser Literaturstelle unterscheidet sich von der Erfindung sowohl hinsichtlich des Substrates - poröse Waffelwaren haben üblicherweise einen Wassergehalt von 3 Gew.-%-ais auch hinsichtlich der Beschichtung.
D) e EP-0 465 801 A 1 beschreibt die Herstellung essbarer Schichten durch Aufbringen einer wässrigen Emulsion aus 70 - 95% einer wässrigen Proteinlösung und 30 - 5% einer Fett-Emulgatormischung (5 - 30% Emulgator auf Fett). Der Film wird bei 30 - 50. C oder 0 - 10. C innerhalb von 20 - 60 Minuten nach Art eines Dragierverfahrens auf z. B. Kuchen, Schokolade, Mandeln, Pizza, Teigwaren und Gemüse aufgetragen.
Es ist also weder vom Substrat noch von der Beschichtungszusammensetzung (Lösungsmittel Wasser !) her ein Zusammenhang mit der gegenständlichen Erfindung zu sehen.
In der EP-0 090 559 A2 wird das Auftragen einer ethanolischen Lösung von 45 - 85% Schellack, 10 - 45% Zein oder eines anderen Prolamins, sowie 0, 3-5% eines hydrophilen Cellulosederivates als Weichmacher, bevorzugt Hydroxypropylcellulose, aber auch Methyl-, Ethyl-, Carboxymethylcellulose geoffenbart. Die Schichten stellen eine Barriere zur Reduktion des Feuchtigkeits- und Gasdurchtrittes beim Backen von Tiefkühl-Brotteigen dar, nicht aber eine (erfindungsgemässe) Permeationssperre, die für den genannten Anwendungszweck unerwünscht wäre.
Der einzige Berührungspunkt dieser Literaturstelle mit der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz von Schellack. Diese Substanz wird jedoch erfindungsgemäss in beiden Beschichtungen nur als fakultative Komponente eingesetzt, während sie bei dieser Literaturstelle die Hauptkomponente darstellt.
In der CH 429 424 A wird die Herstellung einer thixotropen Wachsmischung zum sicheren Verkleben von Kartonbahnen beschrieben. Für ein homogenes Einmischen zum Teil hydratisierter oder Kristallwasser enthaltender thixotropierender Füllstoffe in Paraffin- oder Mikrowachse ist die Mitverwendung eines Netzmittels beschrieben und zwingend erforderlich.
Bestimmte Netzmittel kombinieren mit ihrem hydrophilen Teil besser mit der Füllstoffoberfläche als andere und sind anderseits mit ihrem hydrophoben Teil in das Wachs eingebunden. Weiters vermittelt das Netzmittel in einer Art Emulgatorwirkung das gleichmässige Ausdampfen von Wasser aus der hydrophoben Matrix.
Diese als wesentliches Element der Lehre der CH 429 424 A beschriebene Netzmittelwirkung steht im diametralen Gegensatz zu dem gemäss der vorliegenden Erfindung wesentlichen Prinzip des Verzichtens auf
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Mit einem Acrylatlack ist eine riss- und spannungsfreie Lösung des Beschichtungsproblems nicht zu erreichen. Als Hauptgrund ist die Rigidität einer solchen einseitigen Kunstharzbeschichtung zu sehen, die mit den ausführlich beschriebenen Dimensionsänderungen beim Trocknen/Befeuchten/Erhitzen des stärkereichen Substrats nicht Schritt hält. Ein weiteres Problem ist die Sorption der Lösungsmittelreste. Ein Dispersionslack auf Wasserbasis wiederum ist für diese Substrate völlig ungeeignet.
Gerade das Versagen scheinbar logisch erscheinender konventioneller Beschichtungs-Ideen, wie etwa die gemäss der DE 4 025 524 A 1, macht die Vorteile des erfindungsgemässen Beschichtungskonzeptes deutlich : Wechselwirkung durch Desorption der Hydrathülle, Kombination der Eigenschaft von "Lack" und "Schmelze", substratgerechte Behandlungsschritte und Schichtkomponenten, nicht öko-toxische Lösungsmittel, sowie abbaubare bzw. natürliche Komponenten.
Die US 4 820 533 A beschreibt die Herstellung essbarer Barriere-Schichten bestehend aus einem Waffel oder Keks und ähnlichem als Träger, der beidseitig beschichtet ist.
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Die Schicht besteht aus hitzevernetzten Schellack mit Zusatz wasserlöslicher Cellulosederivate und gegebenenfalls organischen Säuren als Katalysatoren der Vernetzung sowie gegebenenfalls einer zusätzlichen Barriereschicht aus Fetten. Die Vernetzung findet trocken oder in ethanolischer Losung statt.
Der Schichtaufbau aus vernetztem Schellack sowie die ausdrückliche Erwähnung, dass die wasserlöslichen Cellulosederivate HPC oder HPMC nicht durch Methyl- oder Ethylcellulose ersetzt werden können (vgl. Seite 8, Zeile 63 bis Seite 9. Zeile 2) machen das völlig andere Wirkungsprinzip deutlich, ebenso die angegebenen Temperaturen von 130 - 180. C für diese Vernetzung.
Hinzu kommt noch, dass auch gemäss dieser Literaturstelle Schellack eine zwingende Komponente ist, während diese Substanz erfindungsgemäss nur fakultativ eingesetzt wird.
Beschichtung der Substrate : Auf Teilflächen der in den unten angeführten Beispielen beschriebenen Substrate, nur in Einzelfällen auf die gesamte Substratoberfläche, wird vorerst, je nach Abfolge (I) oder (11) die erste Beschichtung wie anschliessend beschrieben, aufgebracht und durch Abkühlen bzw. Abtrocknen dieser Schicht als solche fertiggestellt.
Im Anschluss daran, gegebenenfalls auch nach Zwischenlagerung, wird zumindest auf der mit der ersten Schicht bedeckten Substratoberfläche, in der Regel aber auf einem grösseren Teil der Oberfläche bzw. auf das gesamte Substrat die zweite Beschichtung aufgebracht. In Einzelfällen kann auch nur ein Teil der im ersten Beschichtungsauftrag beschichteten Substratfläche mit der Folgeschicht versehen werden.
Die Kombination von für sich jeweils nur wenige Stunden bis Tage beständigen Schichten, aufgetragen als Schmelze und als Lack, führt bei gleichbieibendem Materialeinsatz zu einer signifikanten Verlängerung der Testzeiten, in verschiedenen Fällen wird die Teststufe 2a (10 Tage) erreicht und bei reduziertem Materialeinsatz zur Einsparung von Schmelze bzw. Lackauftrag bei vergleichbarem Feuchtigschutz.
Insbesondere im erwähnten Anwendungsfall : (Behälter für die Lebensmitteldistribution z. B. Fleischtas- sen) reduziert sich der Einsatz von Schmelze auf etwa die Hälfte (siehe Beispiele) zu einer weiter verbesserten mechanischen Belastbarkeit und damit Gebrauchssicherheit der so beschichteten Formkörper.
Das Auftragen einer Lackschicht vor der Schmelzeauftragung erleichtert das porenfreie Aufbringen dünner Schmeizeschichten. Andererseits werden durch das Bedecken von Wachsschichten durch nachträglichen Lackauftrag verschiedene Eigenschaften der reinen Wachsoberflächen z. B. der wachsige Griff, bei Temperaturen von 35 - 40. C, mitunter sogar vorher plastisch weich bzw. fertig, das parallel dazu auftretende Aneinander-Haften der Formkörper im Stapel und die leichtere Verletzbarkelt bei mechanischer Belastung, in positiver Weise modifiziert.
Aufbringen der Schmelze : Dieser Teilschritt des erfindungsgemässen Verfahrens, der erste in der Abfolge (I) bzw. der zweite Schritt nach (11), zum zumindest einseitigen bzw. innenseitigen wasserabweisenden bzw. wasserdichten Beschichten von Formkörpern, die durch Backen zwischen zwei Formhälften oder durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen erhalten werden, besteht nun darin, dass gleichzeitig mit oder unmittelbar vor dem Aufbringen einer zumindest ein oder mehrere verrottbare hydrophobe Lipide bzw. hydrophobe lipidartige Stoffe enthaltenden heissen Schmelze aus der noch unbeschichteten Oberflächenschicht des zu beschichtenden Formkörpers das adsorbierte Hydratwasser zumindest teilweise entfernt wird, wobei ein Mindestfeuchtigkeitsgehalt des Substrates von 5 Gew. % aufrechterhalten wird.
Wird eine heisse, insbesondere über 65 * C heisse Schmelze etwa durch Sprühen, Tauchen oder Giessen aufgetragen, wird dadurch eine zumindest teilweise Entfernung der Hydratschicht aus der Substratoberflä- che erreicht. Dies kann insbesondere durch das Vorwärmen der Formkörperoberfläche auf eine Temperatur von maximal 125. C, insbesondere maximal 105. C unterstützt werden. Dabei ist ein schneller Tempera-
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gradient auf, da Wassersorptions-und-desorptionsprozesse langsamer vor sich gehen. Während dieser Vorgänge kann es zu einer Abnahme des Wassergehaltes des Substrates um bis zu 50 % des Ausgangsgehaltes kommen. Ein möglichst geringer Wasserverlust ist vorzuziehen.
Dafür sind Vorkehrungen zu treffen wie etwa die Erhöhung der relativen Luftfeuchte während des Vorwärmens der Formkörperoberflä- chen.
Die aufgebrachten Deckschichten sind zwischen 50 und 200 Mikrometer, vorzugsweise 75 - 200 Mikrometer, dick (Durchschnittswerte aufgrund eventueller Unebenheiten).
Eine besondere Ausführungsform liegt in der Auftragung der Schmelze auf die heissere Substratoberfläche. Durch Volumskontraktion erfolgt dabei, insbesondere bei porösen Substraten, ein erhöhter Eintritt von Schmelze in das Substrat, verbunden mit einer zusätzlichen Verfestigung der Struktur. Nach dem Erstarren der Deckschicht ist wiederum ein Verbund mit der Produktoberfläche entstanden, der die Stärkestruktur mechanisch festigt und sicher vollständig abdeckt.
Für das sichere vollflächige Abdecken, insbesondere bei mikroporöser Oberfläche ist es zudem erforderlich, ein übermässiges Abfliessen der aufgebrachten Schmelze zu vermeiden. Dies durch den Einsatz von Strukturbildnern, die entweder a prior die Viskosität hinaufsetzen oder schneller als die Hauptmenge
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der Schmelze erstarren oder aber durch aktives Kühlen der aufgebrachten Deckschicht.
Die erfindungsgemässe Beschichtung kann bei den porösen schaumartigen Formkörpern unmittelbar nach der Feuchteeinstellung oder aber nach Zwischenlagerung erfolgen. Falls der Wassergehalt des zu beschichtenden Formkörpers dabei unter 10 % beträgt, wird bedingt durch die während des Beschichtungsvorganges jedenfalls eintretende Reduktion des Wassergehaltes eine weniger elastische, bruch-empfindli- chere Ausführung erhalten.
Bei den durch Extrudieren erhaltenen Formkörpern kann die erfindungsgemässe Beschichtung unmittelbar nach der Feuchteeinstellung erfolgen oder zu einem beliebigen Zeitpunkt nach Fertigstellung des zu vergütenden Substrates.
Anforderungen an die aufzubringenden Komponenten und die damit erhaltenen Deckschichten :
1. Diese müssen stark hydrophob und wasserunlöslich sein. Sie dürfen für sich nicht dispergierbar bzw. emulgierbar in Wasser sein. Dieses Grundprinzip macht die unterschiedliche Eignung bestimmter Stoffe, z. B. einzelner Harze, Harzderivate, Wachse verständlich, die je nach Herkunft und Behandlung doch zu stark hydrophile bzw. emulgieren wirkende Anteile enthalten können. Falls, wie in der Regel üblich, neben der stark hydrophoben Hauptkomponente noch weitere, zur Modifikation von Schichteigenschaften wie etwa Elastizität, Glanz, Klebrigkeit, Fliessverhalten, Filmbildung, Farbe, erforderliche Stoffe mitverwen- det werden, haben auch diese hydrophob und wasserunlöslich zu sein.
2. Die erfindungsgemässen Deckschichten müssen auf der zumeist geformten Substratoberfläche ohne
Zuhilfenahme zusätzlicher Bindemittel fest verankert vorliegen und dürfen auch durch äussere Einflüsse, z. B. Längenausdehnung infolge Hydratation des Substrates oder umgekehrt durch Schrumpfung, nicht abgelöst werden. Dabei tritt auch eine überraschende Überbrückung von Fehlstellen Im Substrat (Poren,
Risse) bei gleichzeitiger Poren- und Rissfreiheit der Schicht auf.
3. Die gebildeten Deckschichten müssen elastisch und kohäsiv sein und dürfen bei den typischen Anwendungsbelastungen (Temperaturschwankungen, mechanischer Druck, Zug) ihre Funktion nicht verlieren, wie dies etwa bei bekannten Schichten welche z. B. aus Speisefetten, Schokolade, Sirupen bestehen, leicht durch Wegfliessen oder Brechen infolge mangelnder Kohäsion, innerer Kristallumwand- lung, etc. der Fall sein kann.
Als Komponenten für diese Deckschichten werden verwendet (vgl. auch die Ausführungsbeispiele) :
Hydrophobe Lipide, lipidartige Stoffe : Diese Stoffgruppe umfasst die Wachse : Paraffinwachs, Mikrowachs, Bienenwachs, Polyethylenwachs, weiters langkettige Triglycende, Triglyceride gemischter Kettenlän-
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Ethylenvinylacetat-Copolymeren zwingend erforderlich.
Geeignet sind niedermolekulare Polyethylenwachse jeder Dichte sowie niedermolekulare EthylenVinylacetat-Copolymere, die mit den übrigen Rezepturkomponenten mischbar sind und die Gesamtviskosität der flüssigen Schmelzen nicht wesentlich hinaufsetzen.
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: Als BindemittelKohlenwasserstoffharze. Hingegen sind teilhydrophile, oder stärker emulgieren wirkende Stoffe nicht geeignet, so z. B. Harzseifen wie sie in der Leimung von Papier Verwendung finden.
Einwandfreie Ergebnisse erzielt man, wenn man je mindestens eine Komponente der beiden Stoffgruppen einsetzt. In der Regel werden zumindest 2 Komponenten der ersten Stoffgruppe und zumindest ein Bindemittel eingesetzt. Für bestimmte Anwendungsfälle sind jedoch auch mindestens 2 Komponenten der ersten Gruppe hinreichend.
Aufbringen der Lackschicht : Dieser Teilschritt des erfindungsgemässen Verfahrens, der zweite in der Abfolge (I), bzw. der erste Schritt nach (11), zum mindestens einseitigen bzw. innenseitigen wasserabweisenden bzw. wasserdichten Beschichten von Formkörpern, die durch Backen zwischen zwei Formhälften oder durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen erhalten werden, besteht nun darin, dass nach oder vor dem Aufbringen der die Formkörper an bestimmten Stellen fallweise auch zur Gänze, bedeckenden Schmelze und deren Erstarren eine im folgenden beschriebene Lackschicht zumindest auf desselben Stellen oder den ganzen Formkörper aufgebracht wird.
Auf noch nicht mit Schmelze bedeckten Stellen erfolgt dies in der Weise, dass gleichzeitig mit dem Aufbringen eines Lackes, der neben einem oder mehreren human und/oder ökotoxikologisch unbedenklichen, mit Wasser mischbaren, niedng siedenden Lösungsmitteln einen oder mehrere verrottbare hydropho-
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be filmbildende Stoffe und einen oder mehrere verrottbare Weichmacher enthält, aus der Oberflächenschicht des zu beschichtenden Formkörpers das adsorbierte Hydratwasser zumindest teilweise entfernt wird, worauf das Lösungsmittel (gemisch) unter Aufrechterhaltung eines Mindestfeuchtigkeitsgehaltes des
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ausgeprägt human- oder ökotoxische Eigenschaften haben.
Aus diesem Grund sind ja die überwiegende Zahl anderer niedrigsiedender Lösungsmittel, beispielsweise Aromaten, halogenierte Lösungsmittel, Nitrile, nicht einsetzbar.
Die Schichtdicken betragen zwischen 0, 15 und 1, 5 g/dm2, vorzugsweise 0, 2 bis 1, 5 g/dm2, das entspricht etwa einer durchschnittlichen Schichtdicke von schätzungsweise knapp 15 bis 150 Mikrometern, vorzugsweise 20 - 150 Mikrometern.
Anforderungen an die in diesem Teilschritt aufzubringenden Komponenten und die damit erhaltenen Deckschichten :
1. Diese müssen stark hydrophob und wasserunlöslich sein. Sie dürfen für sich nicht dispergierbar bzw. emulgierbar in Wasser sein. Dieses Grundprinzip macht die unterschiedliche Eignung bestimmter Stoffe, z. B. einzelner Harze, Harzderivate, Wachse verständlich, die je nach Herkunft und Behandlung doch zu stark hydrophile bzw. emulgieren wirkende Anteile enthalten können. Falls, wie in der Regel üblich, neben der stark hydrophoben Hauptkomponente noch weitere, zur Modifikation von Schichteigenschaften wie etwa Elastizität, Glanz, Klebrigkeit, Fliessverhalten, Filmbildung, Farbe, erforderliche Stoffe mitverwen- det werden, haben auch diese hydrophob und wasserunlöslich zu sein.
2. Die erfindungsgemässen Deckschichten müssen auf der zumeist vorgeformten Substratoberfläche ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Bindemittel fest verankert vorliegen und dürfen auch durch äussere
Einflüsse, z. B. Längenausdehnung infolge Hydratation des Substrates oder umgekehrt durch Schrump- fung, nicht abgelöst werden. Dabei tritt auch eine überraschende Überbrückung von Fehlstellen im
Substrat (Poren, Risse) bei gleichzeitiger Poren-und Rissfreiheit der Schicht auf.
3. Die gebildeten Deckschichten müssen elastisch und kohäsiv sein und dürfen bei den typischen
Anwendungsbelastungen (Temperaturschwankungen, mechanischer Druck, Zug) ihre Funktion nicht verlieren, wie dies etwa bei bekannten Schichten welche z. B. aus Speisefetten, Schokolade, Sirupen bestehen, leicht durch Wegfliessen oder Brechen infolge mangelnder Kohäsion, innerer Kristallumwand- lung, etc. der Fall sein kann.
Als Komponenten für diese Deckschichten werden verwendet :
Filmbildende Stoffe : Filmbildner aus der Gruppe der Alkylcellulosen, ausgenommen hydrophile, teilweise oder gänzlich wasserlösliche Produkte wie z. B. Methylcellulose oder Hydroxyalkylcellulosen. Weiters hydrophobe, nicht wasserlösliche Celluloseester aus der Gruppe Celluloseacetobutyrate, Cel-luloseacetopropionate, Celluloseacetate, nicht aber deren teilhydrophile, teilveresterte Formen.
Speziell die oben angesprochene Viskositätserhöhung, die Porenüberbrückung und die Elastizität der Schichten wird durch diese Filmbildner vermittelt, wobei zusätzlich die Mitverwendung hydropho-ber Weichmacher zwingend erforderlich ist.
Weichmacher : Hydrophobe Weichmacher aus der Gruppe Triglyceride mittel- und langkettiger Fettsäu-
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Die Verwendung eines Bindemittels ist nicht zwingend erforderlich, wird aber wegen einer zusätzlichen Erhöhung der mechanischen Stabilität der Beschichtung bevorzugt. Formulierungen die lediglich Weichmacher und Bindemittel enthalten weisen eine reduzierte Permeationssperre auf.
In den Ausführungsbeispielen sind eine Reihe von Zusammensetzungen angegeben. Der Anteil Schichtkomponenten zu Lösungsmittel (gemisch) ist insofern variabel, als die genannten Beschichtungsgewichte sowohl durch Mehrfachauftragung als auch mittels Einfachauftragung erreicht werden können. In der Regel wird der Lösungsmittelanteil zwischen 65 und 95 Liter, bevorzugt 70 bis 92 Liter, der entsprechende Anteil
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an Schichtkomponenten 35 bis 5 kg, bevorzugt 30 bis 8 kg, betragen und vom Anwender nach seinem Fachwissen auszuwählen sein.
Die angeführten Lackdeckschichten sind, soweit die genannten filmbildenden Stoffe eingesetzt werden, als solche zumindest bis 60 C heisswasserbeständig. In Kombination mit den oben beschriebenen Schmelzeschichten ist dies jedoch auf maximale Temperaturen von ca. 20. C unter dem Erweichungspunkt der Schmelze einzuschränken.
Schmelzedeckschichten sind bevorzugt für nicht heisse Füllgüter einsetzbar.
Testmethoden, Beurteilung : Ein praxisgerechtes Testen von Beschichtungen ist aus den ausgeführten Gründen : 1. geformte Substrate mit teilweise poröser Struktur ; 2. spezifische Wechselwirkung und Durchdringung der Beschichtung mit äusseren Teilbereichen des Substrates ; 3. Synergieeffekte der Schmelze- Lackkombination ; nur an fertigen Substrat-Schichtkombinationen, nicht an Beschichtungsfilmen auf inerten Oberflächen oder an Folien aus dem Schichtmaterial möglich. Letztere sind allenfalls zur Beurteilung der Sprödigkeit einer Schicht oder der Verträglichkeit der Komponenten anwendbar.
Aufgrund der ausgeführten schwierigen Problemstellung ist das Erreichen einer mit Sicherheit wasserfesten Schicht selbst für Zeiträume von wenigen Stunden bereits ein wichtiger Fortschritt. Aus diesem Grund kommt der Kinetik eines allfälligen Wasserdurchtritts durch die Beschichtung ebenfalls Bedeutung zu.
Teststufe 1 : Eine soweit reduzierte Diffusion, dass das beschichtete Testobjekt über die Testzeit von mehreren Stunden weniger Feuchtigkeit durchlässt als das stärkereiche Substrat ohne Verlust der geforderten Eigenschaften aufnehmen kann, ist bereits als erfindungsgemäss erfolgreiche Beschichtung zu werten.
Teststufe 2 : Insbesondere sind jedoch Testzeiten über 24 Stunden als Kriterium für eine erfindungsgemäss erfolgreiche Beschichtung heranzuziehen.
Teststufe 2a : Für erhöhte Anforderungen bezüglich der Wasserbeständigkeit sind Testzeiten von 10 Tagen bei Raumtemperatur vorgesehen. Die aufgebrachte Gesamt-Schichtdicke hat bel dieser Sachlage ebenfalls entscheidenden Einfluss, da sie ja proportional die diffundierende Wassermenge herabsetzt. Nicht erfindungsgemässe Beschichtungsbeispiele sind daher solche, die vorzugsweise über eine Behinderung der Diffusion infolge besonders hoher Schichtdicken, etwa über 200 Mikrometer Schmelze und etwa 150 Mikrometer Lackauftrag, dafür aber unter Mitverwendung nur zum Teil hydrophober oder emulgierende Stoffe hergestellt wurden.
Ausführungsbeispiele :
Die im folgenden angeführten Substrate der Beschichtung enthalten zwischen 6 und 22 % Wasser, bevorzugt zwischen 10 und 16 %.
Inwieweit es neben der beschriebenen Dehydratisierung zu einer Abtrocknung der Substrate durch die Beschichtungsvorgänge und deren Foigeschritte kommt, ist nicht auf einfache Weise quantifizierbar.
Vereinzelt, besonders bel Warmluftanwendung ohne Luftbefeuchtung sind die Verluste auf bis zu 45 % zu schätzen.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Formkörper erfolgt nach folgenden Abläufen : (a) Substrat durch Backen stärkehaitiger Massen : Rohmasse-Back-/Trocknungsvorgang-Wassergehaltseinstellung- Beschichtung (en) ; (b) Substrat durch Extrusion stärkehaltiger Massen als Primärschritt : Granulat - Vortrock- nung - Formgebung - Wassergehaltseinstellung - Beschichtung (en).
Beispiele für Substrate der Beschichtung :
A : Becher, konische Form, Höhe 30 mm : Durchmesser am Boden 40 mm, Durchmesser oben 70 mm ; breite Längsrippen in Aussenwand, Innenseite glatt mit kleiner Stufe am Übergang Wand-Boden. Innensei- te 76 cm2 ; weisser Becher, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 18 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85, 5 %, Wasser 10, 5 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 3, 5 %.
B : Becher, konische Form, Höhe 30 mm : Durchmesser am Boden 40 mm, Durchmesser oben 70 mm ; breite Längsrippen in Aussenwand, Innenseite glatt mit kleiner Stufe am Übergang Wand-Boden. Innensei- te 76 cm2 ; weisser Becher, vorwiegend aus Kartoffelstärke. Materialdichte 0, 23 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85, 0 %, Wasser 10, 5 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 4, 0 %.
C : Becher, konische Form, Höhe 30 mm : Durchmesser am Boden 40 mm, Durchmesser oben 70 mm ; breite Längsrippen in Aussenwand, Innenseite glatt mit kleiner Stufe am Übergang Wand-Boden. Innensei- te 76 cam2 ; weisser Becher, vorwiegend aus Kartoffelstärke/Maisstärke, Materialdichte 0, 19 g/cm3.
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Zusammensetzung : Kohlenhydrate 86, 0 %, Wasser 9, 5 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 4, 0 %.
0 : Becher, konische Form, Höhe 50 mm : Durchmesser am Boden 50 mm, Durchmesser oben 65 mm ; Aussenseite glatt mit Stapeiring. Innenseite glatt mit gerundetem Übergang Wand-Boden. Innenfläche 100 cm2 ; beigefarbener Becher, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 21 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 84, 0 %, Wasser 10, 5 %, Protein 2, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 3, 0 %.
E : Becher, konische Form, Höhe 50 mm : Durchmesser am Boden 50 mm, Durchmesser oben 65 mm ; Aussenseite glatt mit Stapeiring. Innenseite glatt mit gerundetem Übergang Wand-Boden. Innenfläche 100 cm2 ; weisser Becher, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 23 g/cm3.
Zusammensetzung: Kohlenhydrate 85.0%. Wasser 10, 5 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 4, 0 %.
F : Blätter glatt, 2, 1 mm stark, Format 230 x 290 mm : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke,
EMI9.1
16 g/cm3.Zusammensetzung: Kohlenhydrate 83,0% Wasser 11, 0 %, Protein unter 0, 5 %, Fett 0, 5 % und sonst. Bestandteile 5, 5 %.
G : Tassen 140 x 210 mm, abgerundete Ecken, mit 19 mm hohem Rand mit rundumlaufenden breiten Rippen : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 18 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85, 5 %, Wasser 11, 0 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 3, 0 %.
H : Tassen 190 x 140 mm, abgerundete Ecken, mit 20 mm hohem Rand und glatt ausgeführt, an der Innenseite waffelartige Musterung mit Emblem : Farbe graubraun, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 25 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 75, 0 %, Wasser 11, 5 %, Protein 1, 0 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 12, 0 %.
I: Tassen 135 x 180 mm, abgerundete Ecken, mit 15 mm hohem Rand, Musterung mit Schriftzug, Kanten (Schmalseite) offenporig, Porengrösse bis 1, 5 mm : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 21 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85, 0 %, Wasser 11, 0 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 3, 5 %.
J : Teller rund, Durchmesser 130 mm, Höhe 23 mm, allseitig glatte Oberfläche : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 1, 33 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 86, 0 %, davon Glycerin 16, 0 %, Wasser 8, 0 %, Protein unter 1, 0 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 4, 5 %.
K : Zugprüfstab nach DIN 53455, Prüfkörper 3, allseitig glatte Oberfläche : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke/Maisstärke, Materialdichte 1, 33 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 82, 0 %, davon Glycerin 19, 5 %, Wasser 9, 5 %, Protein unter 0, 5 Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 8, 0 %.
L : Zugprüfstab nach DIN 53455, Prüfkörper 3, allseitig glatte Oberfläche : Farbe hellgraubraun, vorwiegend aus Kartoffelstärke und Weizenmehl, Materialdichte 1,31g/cm3,
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 76, 5 %, davon Glycerin 15, 0 %, Wasser 13, 0 %, Protein 3, 5 %, Fett unter 1, 0 % und sonst. Bestandteile 6, 0 %.
M : rechteckige, leicht konische Schale, Höhe 50 mm, Länge oben 140 mm, Breite oben 90 mm, Länge unten 105 mm, Breite unten 55 mm : Farbe weiss, vorwiegend aus Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 18 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85, 5 %, Wasser 11, 0 %, Protein unter 0, 5 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 3, 0 %.
N : Tütenartiger Behälter, Seitenlänge 80 mm, Durchmesser, 100 mm, innen glatt, aussen Schriftzug : Waffelfarben, überwiegend aus Weizenmehl und Kartoffelstärke, Materialdichte 0, 16 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 77, 0 %, Wasser 8, 0 %, Protein 8, 5 %, sonst. Bestandteile 6,4% 0 : Tütenartiger Behälter, Seitenlänge 50 mm, Öffnungsdurchmesser 56 mm, mit direkt anschliessendem, zylindrischen Ring, Höhe 8 mm, gleicher Offnungsdurchmesser : Farbe cremefarben, vorwiegend aus Kartoffelstärke. Materialdichte 1, 35 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 87, 0 %, davon Glycerin 16, 0 %, Wasser 7, 0 %, Protein unter 1, 0 %, Fett unter 0, 5 % und sonst. Bestandteile 4, 5 %.
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Abfolge i : Teilschritt Schmeizeaufbringung (a)
Aufbringen von lösungsmittelfreien Schichten im schmelzflüssigen Zustand gemäss der Erfindung : Die einleitend erwähnten Stärkeoberflächen, an den erwähnten Produktbeispielen in nicht einschränkender Weise erläutert, werden mit bekannten Auftragetechniken : Sprühen, Giessen, Tauchen, Walzen, Zentrifugieren zumindest teilweise, so etwa die Innenseite eines Bechers, die obere Fläche eines Tellers, vereinzelt vollständig an allen Oberflächen beschichtet. Dies führt jedoch nur nach einer vorhergehenden oder gleichzeitigen thermischen Desorption oberflächlich adsorbierter Feuchtigkeit zu einem fest haftenden, dichten Film auf den beschriebenen Substraten.
Eine mit dem Auftragen der Schicht verbundene Abkühlung der zu beschichtenden Oberfläche, d. h. ein Vorheizen der Substratoberfläche über die Temperatur der aufgebrachten Schmelze verbessert die Haftung der Schicht offenbar durch erhöhte Desorption an der Oberfläche.
Die prinzipielle Zusammensetzung dieser Schichten lässt sich in 3 Typen darstellen :
Typ 1 : Wachse als Hauptkomponenten : Wachse (Paraffin, Bienenwachs, synthet. Wachse) > 50 % ;
Minor bestandteile (fakultativ) : Glyceride, Naturharzderivate. Typ 2 : Glyceride als Hauptkomponenten : (Aceto- glyceride, Triglyceride) ; Minorbestandteile : Wachse, Naturharzderivate, Strukturbildner.
Typ 3 : Naturharzderivate als Hauptkomponenten ; Minorbestandteile : Wachse, Glyceride, Strukturbildner.
Strukturbildner sind im Vergleich zu einfachen Wachsen, Harzen oder Glyceriden höhermolekulare Stoffe, die eine Stabilisierung der Schicht (Elastizität bzw. Plastizität) gegen eine Schichtöffnung vermitteln, wie beispielsweise EVA-Copolymere, Cellulosederivate oder auch PE-Wachse.
Die breite Palette an Produkttypen lässt erkennen, dass abgesehen von dem prinzipiell hydrophoben Charakter der Materialien und ihrer Verträglichkeit hier keine Einschränkung besteht.
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RezepibeispielefürSchmeizen :
EMI11.1
<tb>
<tb> Gew.-%
<tb> 51. <SEP> Paraffin, <SEP> Type <SEP> 5205 <SEP> (Schumann) <SEP> 67
<tb> Mikrowachs. <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schumann) <SEP> 20
<tb> EVA-Copolymere, <SEP> Type <SEP> Elvax <SEP> 250 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP> 5
<tb> Kohlenwasserstoffharz. <SEP> Hercures <SEP> CX <SEP> (Hercules) <SEP> 8
<tb> S2. <SEP> Paraffin, <SEP> Type <SEP> 5605 <SEP> (Schumann) <SEP> 63
<tb> Mikrowachs, <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schumann) <SEP> 17
<tb> EvA-Copolymere, <SEP> Type <SEP> Bvax <SEP> 210 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP> 5
<tb> Tauchwachs, <SEP> Dynacet <SEP> 282 <SEP> (Hüls <SEP> AG) <SEP> 15
<tb> S <SEP> 3.
<SEP> Paraffin, <SEP> Type <SEP> 5205 <SEP> (Schümann) <SEP> 63
<tb>
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
<tb>
<tb> Mikrowachs. <SEP> Type <SEP> 1800 <SEP> (Schumann) <SEP> 15
<tb> EVA-Copolymere. <SEP> Type <SEP> Bvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP> 5
<tb> Kohlenwasserstoffharz, <SEP> Hercures <SEP> CX <SEP> (Hercules) <SEP> 2
<tb> Tauchwachs, <SEP> Dynacet <SEP> 282 <SEP> (Huts <SEP> AG) <SEP> 15
<tb> S4. <SEP> Paraffin. <SEP> Type <SEP> 5205 <SEP> (Schümann) <SEP> 50
<tb> Mikrowachs, <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schumann) <SEP> 40
<tb> EVA-Copolymere, <SEP> Type <SEP> Bvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP> 5
<tb> Kolophoniumester, <SEP> Foral <SEP> AX <SEP> (Hercules) <SEP> 5
<tb> S <SEP> 5.
<SEP> Paraffin, <SEP> Type <SEP> 5605 <SEP> (Schümann) <SEP> 60
<tb> Mikrowachs, <SEP> Type <SEP> 1800 <SEP> (Schümann) <SEP> 25
<tb> Kolophoniumester, <SEP> Staybelite <SEP> Ester <SEP> 5 <SEP> (Hercules) <SEP> 5
<tb> acetyliertes <SEP> Monoglycerid, <SEP> Axol <SEP> E61 <SEP> (Goldschmidt) <SEP> 10
<tb> S6 <SEP> Paraffin. <SEP> Type <SEP> 5605 <SEP> (Schumann) <SEP> 70
<tb> Mikrowachs. <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schümann) <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP>
<tb> EVA-Copotymere, <SEP> Type <SEP> Elvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP>
<tb> acetyliertes <SEP> Monoglycerid, <SEP> Axol <SEP> E61 <SEP> (Goldschmidt) <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
<tb> S.z.Paraffin. <SEP> Type <SEP> 5205 <SEP> (Schumann) <SEP> 50
<tb> Mikrowachs, <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schumann) <SEP> 35
<tb> Kohlenwasserstoffharz.
<SEP> Hercures <SEP> CX <SEP> (Hercules) <SEP> 5
<tb> acetyliertes <SEP> Monoglycerid. <SEP> Axol <SEP> E61 <SEP> (Goldschmidt) <SEP> 10
<tb> S <SEP> 8 <SEP> Bienenwachs <SEP> 80 <SEP>
<tb> Kolophoniumester <SEP> 16 <SEP>
<tb> Ethylcellulose <SEP> 4
<tb> S <SEP> 9. <SEP> Bienenwachs <SEP> 75
<tb> Paraffinwachs <SEP> 20
<tb> Mikrowachs <SEP> 5
<tb> S10. <SEP> acetyliertes <SEP> Monoglycerid <SEP> 50
<tb> Bienenwachs <SEP> 48
<tb> Ethylcellulose <SEP> 2
<tb> S11. <SEP> Kolophonium, <SEP> hydnert <SEP> 75
<tb> Bienenwachs <SEP> 12, <SEP> 5
<tb> Tnglyceride. <SEP> gesäthgt
<tb> S12. <SEP> Kolophonium, <SEP> hydnert <SEP> 75
<tb> Polyethylenwachs <SEP> 25
<tb> S13. <SEP> Kolophonium, <SEP> hydnert <SEP> 70
<tb> Bienenwachs <SEP> 5
<tb> Polyethytenwachs <SEP> 25
<tb> S14. <SEP> Kolophoniumester, <SEP> hydriert <SEP> 65
<tb> Polyethylenwachs <SEP> 25
<tb> Bienenwachs <SEP> 10
<tb> S15.
<SEP> Wachsmischung <SEP> (Paraffin-und <SEP> Mikrowachse) <SEP> 100
<tb> ISCO-COAT <SEP> 534 <SEP> (Schlickum) <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
Teilschritt Lackaufbringung (ss) :
Aufbringen von Beschichtungslösungen mit organischen Lösungsmitteln : In den im folgenden beschriebenen Beispielen wurde die lackähnliche Beschichtung mit bekannten Auftragungsverfahren bis zum Erreichen der erforderlichen Beschichtungsgewichte aufgebracht. Der Auftragungstechnik selbst - Giessen, Pinseln, Spritzen, Schleudern - kommt keine primäre Bedeutung zu.
Die Abtrocknung erfolgte durch Trocknen bei Raumtemperatur bzw. durch beschleunigte Abtrocknung im Warmluftstrom bis zur Geruchsneutralität, bevorzugt unter 45 0 C, jedenfalls um etwa 10 0 C unter dem Siedepunkt des jeweils tiefstsiedenden Lösungsmittelanteils sowie zumindest um etwa 20 C unter dem Erweichungspunkt allenfalls vorher aufgebrachter Schmelzeschichten.
Angaben in Gewichtsteilen, ausgenommen Lösungsmittel. Für diese wird die bei Dichte = 1 äquivalente Volumenangabe verwendet (siehe Beispiel L 1).
<Desc/Clms Page number 14>
Rezeptbeispiele für Lacke :
EMI14.1
<tb>
<tb> Gew. <SEP> % <SEP>
<tb> L <SEP> 1. <SEP> Ethylceilulose, <SEP> Type <SEP> N14 <SEP> (Hercules) <SEP> 8,1
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhof) <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Triglyceride, <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> V <SEP> (Grunau) <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 74, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L2 <SEP> Ethylceilulose, <SEP> Type <SEP> N14 <SEP> (Hercules) <SEP> 7. <SEP> 1 <SEP>
<tb> Schellack. <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Katkhof) <SEP> 7. <SEP> 1 <SEP>
<tb> Triglyceride, <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> V <SEP> (Grunau) <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Triethylcitrat <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> Ethanol <SEP> 80,1
<tb> L3.
<SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N7 <SEP> (Hercules) <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhof) <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Triglyceride, <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> V <SEP> (Grünau) <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 78, <SEP> 6 <SEP>
<tb> L4. <SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N22 <SEP> (Hercules) <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhof) <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Triglyceride, <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> V <SEP> (Grünau) <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert, <SEP> Foral <SEP> AX <SEP> (Hercules) <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Acetyltributylicitrat <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 79, <SEP> 8 <SEP>
<tb> L <SEP> 5.
<SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N22 <SEP> (Hercules) <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhot) <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Triglyceride, <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> V <SEP> (Grünau) <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 84, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 6 <SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N22 <SEP> (Hercules) <SEP> 11,4
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhof) <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
<tb>
<tb> Triglycende, <SEP> Type <SEP> Deiios <SEP> V <SEP> (Grünau) <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 83, <SEP> 7 <SEP>
<tb> L <SEP> 7.
<SEP> Celluloseacetopropionat, <SEP> Type <SEP> 482/20 <SEP> (Eastman) <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhof) <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Dibutylsuccinat, <SEP> Type <SEP> Edenot <SEP> DBS <SEP> (Henkel) <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Triethytcitrat <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 60, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 20, <SEP> 2 <SEP>
<tb> L <SEP> 8 <SEP> Ceiluioseaceiopropionat, <SEP> Type <SEP> 482120 <SEP> (Eastman) <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (kalkhof) <SEP> 5. <SEP> 2 <SEP>
<tb> Acetyttributyicitrat <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 59, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 25, <SEP> 3 <SEP>
<tb> L <SEP> 9. <SEP> Celluloseacetopropionat, <SEP> Type <SEP> 482120 <SEP> (Eastman) <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert.
<SEP> Type <SEP> Foral <SEP> AX <SEP> (Hercules) <SEP> 1,2 <SEP>
<tb> Acetyttributylcitrat <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 62, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 26, <SEP> 5 <SEP>
<tb> l10 <SEP> Ceiluloseacetopropionat. <SEP> Type <SEP> 482120 <SEP> (Eastman) <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N22 <SEP> (Hercules) <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Schellack, <SEP> Type <SEP> KPS <SEP> 56 <SEP> (Kalkhot) <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 1. <SEP> 3 <SEP>
<tb> Acetyltnbutycatat <SEP> 1, <SEP> 3
<tb> Ethanol <SEP> 60, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP>
<tb> l <SEP> 11 <SEP> Ethyicellulose
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Mittelkettige <SEP> Trigtycende <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 12.
<SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> T <SEP> 10 <SEP> (Hercules) <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert <SEP> 6, <SEP> 25 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 3, <SEP> 75 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 60.0
<tb> Aceton <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 13 <SEP> Celluloseacetobutyrat. <SEP> Type <SEP> 551-0, <SEP> 2 <SEP> (Eastman) <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert <SEP> 6, <SEP> 75 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 3, <SEP> 75 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 15, <SEP> 0
<tb> L <SEP> 14.
<SEP> Celluloseacetobutyrat, <SEP> Type <SEP> 553-0,4(Eastman <SEP> 14,5
<tb>
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
<tb>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert <SEP> 6, <SEP> 75 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 3,75
<tb> Aceton <SEP> 15, <SEP> 0
<tb> Ethanol <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 15 <SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> T <SEP> 10 <SEP> (hercules <SEP> 12.0
<tb> Harzsäuren, <SEP> dimerisiert <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 40, <SEP> 0
<tb> Aceton <SEP> 40, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 16. <SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> T <SEP> 10 <SEP> (Hercules) <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Sandarakharz <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Ethylacetat <SEP> 16, <SEP> 0
<tb> Ethanol <SEP> 64, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 17. <SEP> Ethylceliulose.
<SEP> Type <SEP> T <SEP> 10 <SEP> (Hercules)11,4
<tb> Mastixharz <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 2,8 <SEP>
<tb> Ethylacetat <SEP> 16, <SEP> 0
<tb> Ethanol <SEP> 64, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 18. <SEP> Ethylcellulose <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Kopal <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Rizinusöl <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 19. <SEP> Celluloseacetopropionat <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Triethylcitrat <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 78, <SEP> 6 <SEP>
<tb> L <SEP> 20. <SEP> Cellulosediacetat <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Triethylcitrat <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 37, <SEP> 0
<tb> L <SEP> 21.
<SEP> Ethylcellulose, <SEP> Type <SEP> N <SEP> 7 <SEP> (Hercules) <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Kolophonium, <SEP> hydriert <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Ethanol <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Rtzmusöl <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 22. <SEP> Ethylcellulose <SEP> 6, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 17>
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<tb>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 23. <SEP> Ethylcellutose <SEP> 6125 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 9, <SEP> 375 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 4, <SEP> 375 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 24. <SEP> Ethylcellulose <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 7, <SEP> 4
<tb> Triglyceride <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 25.
<SEP> Ethylcellulose <SEP> 9,5 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 26. <SEP> Ethylcellulose <SEP> 8,6 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Triethylcitrat <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> L <SEP> 27. <SEP> Ethylcellulose <SEP> 8,9
<tb> Schellack <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP>
<tb> Triethylcitrat <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 1A <SEP> Ethylcellulose <SEP> 9. <SEP> 1 <SEP>
<tb> Schellack <SEP> 5, <SEP> 45 <SEP>
<tb> Triglyceride <SEP> 5, <SEP> 45 <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 80, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Ausführungsbeispiele : Beispiel el 1 Fleischtasse:
Schmelzbeschichtung (nach Anmeldung 2401/92):
Tasse 135 x 220 mm, 19 mm hoch ; Zusammenset-
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;*C) und durch zwei über dem Transportband für die zu beschichtenden Tassen angeordnete Sprühdüsen bel einem Druck von 42 bar versprüht.
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Kammertemperatur 80 C Verweilzeit unter 1 min., Besprühen der Unterseite ; 3. Ausfahren, Abkühlen, Temperaturzone 1:60 C 1-1,5 min., Temperaturzone 2 : Umgebungstemperatur ; 4. Wiederholen des Zyklus mit Tassenoberseite, Beschichtungsgewicht 1, 25 g/dm2. Teststufe 2 bestanden.
Schmelzbeschichtung plus Lackbeschichtung (Abfolge 1): Substrat wie oben.
<Desc/Clms Page number 18>
Teilschritt a : Beschichtung der Tassenoberseite im Sprühverfahren, Rezept Nr. S 15. Die Wachsmischung wird in einem Sprühgerät (Type 3100 Nordson GmbH, D) aufgeschmolzen (120 C) und durch zwei über dem Transportband für die zu beschichtenden Tassen angeordnete Sprühdüsen bei einem Druck von 42 bar versprüht. Ablauf in der Sprüheinrichtung (Versuchsanlage) - typisches Beispiel : 1. Vorheizen des
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5 min.,Sprühkammer, Kammertemperatur 80. C ; Verweilzeit unter 1 min., Besprühen der Unterseite ; 3. Ausfahren, Abkühlen. Temperaturzone 1:60#C 1-1,5 min, Temperaturzone 2 : Umgebungstemperatur ; 4. Wederholen des Zyklus mit Tassenoberseite, Beschichtungsgewicht 1, 25 g/dm2.
Teilschritt ss : Tauchen der Tassen, Rezept Nr. L 2. Die Tasse wird in einer Halterung an 2 Punkten im Bereich des Tassenrandes fixiert und in die Tauchlösung eingefahren. Einfahrzeit 1-1, 5 sec., Verweilzeit 0-1 sec., Ausfahrzeit 50-75 sec. ; Abstreifen der Unterkante ; Abtrocknen bei Raumtemperatur, forciert durch Luftgebiäse ; Beschichtungsgewicht nach Abtrocknen 0, 33 g/dm2. Teststufe 2a : bestanden.
Schmelzbeschichtung (nur Oberseite) plus Lackbeschichtung (Abiolge 1): Substrat wie oben.
Teilschritt a : Beschichtung der Tassenoberseite im Sprühverfahren, Rezept Nr. S 15. Die Wachsmischung wird in einem Sprühgerät (Type 3100 Nordson GmbH, D) aufgeschmolzen (120. C) und durch zwei über dem Transportband für die zu beschichtenden Tassen angeordnete Sprühdüsen bei einem Druck von 42 bar versprüht. Ablauf in der Sprüheinrichtung (Versuchsanlage) - typisches Beispiel : 1. Vorheizen des Trays mittels IR, Verweilzeit 1-1, 5 min., Endtemperatur 70-80. C (Durchschnittswert) ; 2. Einfahren in die Sprühkammer. Kammertemperatur 80. C, Verweilzeit unter 1 min., Besprühen der Oberseite ; 3. Ausfahren, Abkühlen, Temperaturzone 1 : 60'C, 1-1, 5 min., Temperaturzone 2 : Umgebungstemperatur.
Teilschritt ss : Tauchen der Tassen, Rezept Nr. L 2. Die Tasse wird in einer Halterung an 2 Punkten im Bereich des Tassenrandes fixiert und in die Tauchlösung eingefahren. Einfahrzeit 1-1, 5 sec., Verweilzeit 0-1 sec., Ausfahrzeit 50-75 sec. ; Abstreifen der Unterkante ; Abtrocknen bei Raumtemperatur, forciert durch Luftgebtäse : Beschichtungsgewicht nach Abtrocknen 0, 35 g/dm2. Teststufe 2a : bestanden.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick und fasst diese und weitere Versuche zum Ausführungsbeispiel 1 zusammen. Substrat, Aufbringungsreihenfolge (Schmelze vor Lack) (Abfolge l). Sprühen/Tauchen.
Verfahren und Testverfahren (Einbringen von Wasser bei Raumtemperatur) sind jeweils gleich.
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<tb>
<tb>
Nr. <SEP> Schmeize <SEP> Ober-/Unterseite <SEP> g/dm2 <SEP> Lack <SEP> g/dm2 <SEP> Testdauer. <SEP> Tage <SEP> g <SEP> Besch./Tasse
<tb> 1,1 <SEP> S15 <SEP> O/U <SEP> 1,25 <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 7,5
<tb> 1. <SEP> 2 <SEP> S15 <SEP> O/U <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> L2 <SEP> 0, <SEP> 33 <SEP> 10 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 3 <SEP> S15 <SEP> 0/- <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> L2 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 10 <SEP> 5, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 4 <SEP> S5 <SEP> O/U <SEP> 1, <SEP> 20--3 <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 5 <SEP> S5 <SEP> O/U <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> L28 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 10 <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 6 <SEP> S5 <SEP> 0/-1, <SEP> 20 <SEP> L28 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 10 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 7 <SEP> S15 <SEP> 0/U <SEP> 1, <SEP> 00--1-3 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 1.
<SEP> 8 <SEP> S15 <SEP> 0/U <SEP> 0, <SEP> 80-- < = <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 9 <SEP> S15 <SEP> 0/- <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> L22 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 10 <SEP> S15 <SEP> 0/- <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> L23 <SEP> 0, <SEP> 37 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 11 <SEP> S15 <SEP> 0/- <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> L24 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 2-3 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 12 <SEP> S15 <SEP> 0/- <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> L25 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 13 <SEP> S15 <SEP> 0/-1, <SEP> 00 <SEP> L26 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 14 <SEP> S15 <SEP> 0/-1, <SEP> 00 <SEP> L26 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 15 <SEP> S15 <SEP> 0/-1, <SEP> 00 <SEP> L27 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 1.
<SEP> 16 <SEP> S15 <SEP> 0/-0, <SEP> 80 <SEP> L27 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Insgesamt zeigt sich, dass durch die Kombination beider Schichten im Test ohne Reduktion der Beschichtungsgewichte eine verlängerte Stabilität der Substrate resultiert.
Eine für typische Anwendungen hinreichende Stabilität von 3 Tagen wird bei reduzierten Beschichtungsgewichten erreicht. In praktischen Anwendungstests zeigten sich weitere Vorteile. Erstens die erhöhte Stabilität unter den mechanischen Belastungen des Befüllens und Einpackens in Folie. Zweitens der Schutz der Tassenrückseite durch den Lackfilm gegen kondensierende Feuchtigkeit, Reste von Waschwasser oder austretenden Fleischsaft.
<Desc/Clms Page number 19>
Beispiel 2 : Trinkbecher : Substrate B, E ; Abfolge 11 : Teilschritt ss : Innenbeschichtung mittels Schleudertechnik ; Beschichtungslösung :
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<tb>
<tb> Ethylcellulose <SEP> (1) <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 9 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> N7 <SEP> (Hercules)
<tb> Schellack <SEP> (2) <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> g <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 101 <SEP> (MHP)
<tb> Triglyceride <SEP> (3) <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> g <SEP> (3) <SEP> Type <SEP> Delios <SEP> S <SEP> (Grünau)
<tb> Ethanol <SEP> 75, <SEP> 0 <SEP> ml <SEP>
<tb> Aceton <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> m) <SEP>
<tb>
Die Komponenten werden zu einer homogenen Lösung bereitet (Raumtemperatur). Den Becher in eine axial drehbare Halterung einspannen und mit 900 Umdrehungen pro Minute (Upm) drehen. Einige ml der Lösung in die Bodenmitte des rotierenden Bechers dosieren.
Nach 25 sec. die Rotationsgeschwindigkeit auf 300 Upm reduzieren und 45 sec. lang durch Einblasen eines Luftstromes bei Raumtemperatur abtrocknen lassen. Je nach Siedepunkt des Lösungsmittels beträgt diese Zeitspanne 30-120 sec. Beschichtungsgewichte nach Abtrocknen und Feuchteausgleich : Substrat B : 0, 35 g, Substrat E : 0, 50 g.
Teilschritt a : Auf die derart beschichteten Substrate wird mittels Schleudertechnik eine Wachsschmelze aufgebracht. Beschichtungsmasse (Gewichtsteile) :
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<tb>
<tb> Paraffin <SEP> (1) <SEP> 68 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> 5403 <SEP> (Schümann)
<tb> Mikrowachs <SEP> (2) <SEP> 14 <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schümann)
<tb> EVA-Copolymere <SEP> (3) <SEP> 10 <SEP> (3) <SEP> Type <SEP> Elvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont)
<tb> Kolophoniumester, <SEP> hydriert <SEP> (4) <SEP> 8 <SEP> (4) <SEP> Staybelite <SEP> Ester <SEP> 5 <SEP> (Hercules)
<tb>
Die Komponenten werden zu einer homogenen Schmelze aufgeschmolzen. Den Becher in eine axial drehbare Halterung einspannen und auf 1. 000 Umdrehungen pro Minute einstellen. Temperatur des Bechers : Raumtemperatur ; Temperatur der Beschichtungsmasse : 90. C - 100.
C. Die geschmolzene Masse im Überschuss eingiessen. Nach 2 Sekunden Rotationszeit stoppen und den beschichteten Becher entnehmen.
Beschichtungsgewichte : Substrat B : 1, 2 g ; Substrat E : 1, 7 g. Testbedingung : 2a bestanden.
Beispiel 3 : Tassen :
Substrat : allseitig glatte Tasse 130 x 215 x 19 mm mit abgerundeten Ecken, Dichte 0, 14 g/cm3.
Zusammensetzung : Kohlenhydrate 85%, Wasser 11%, Protein unter 0, 5%, Fett unter 0, 5% und sonst.
Bestandteile 3, 5%. Abfolge 11 : Teilschritt {3 : Allseitige Lackbeschichtung im Tauchverfahren. Beschichtungslösung :
Ethylcellulose 7%, Schellack 4%, Triglyceride 4%, Ethanol 85%. Die auf einer Halterung stehend befestigte Tasse wird in die Tauchlösung eingefahren. Verweilzeit 5 sec., Ausfahrzeit 4 sec., Abtropfzeit 50- 60 sec. Kaltluftgebläse zur Abtrocknung der oberen Teilhälfte 30 sec. Entfernen der Abtropfperlen mittels Schaumstoffwalze. Kaltluftgebläse zur Abtrocknung der unteren Teilhälfte 60 sec. Nachtrocknung bel 35 C, 60 % relativer Feuchte : Nach längstens 5 min griffest und stapelbar.
Teilschritt a : Beschichten der Tasseninnenseite im Sprühverfahren mit Schmelze. Beschichtungsmasse :
EMI19.3
<tb>
<tb> Wachsmischung <SEP> (1) <SEP> 46 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> VP <SEP> 854/2 <SEP> (Schümann)
<tb> Mikrowachs <SEP> (2) <SEP> 46 <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 1800 <SEP> (Schümann)
<tb> Kohlenwasserstoffhart <SEP> (3) <SEP> 8 <SEP> (3) <SEP> Type <SEP> Hercules <SEP> CX <SEP> (Hercules)
<tb>
Die Wachsmischung wird in einem Sprühgerät (Type Nordson 3100) aufgeschmolzen (150 C) und durch zwei über dem Transportband für die zu beschichtenden Tassen angeordnete Sprühdüsen bei einem Druck von 42 bar versprüht : 1. Vorwärmen der Tassenoberseite unter Infrarot-Strahlungsquelle 1 min., ca. 70. C ; 2. Einfahren in die Sprühkammer, Kammertemperatur 80.
C ; Verweilzeit unter 1 min. ; 3. Ausfahren, Abkühlen, Temperaturzone 1: 60 C, 1-1,5 min., Temperaturzone 2. Umgebungstemperatur. Testbedingung 2a : bestanden.
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Beispiel 4 : Beschichten eines spritzgegossenen Hohlkörpers : Substrat O. Abfolge l:
Teilschritt a : Innenbeschichtung mit Schmelze.
Beschichtungsmasse :
EMI20.1
<tb>
<tb> Paraffin <SEP> (1) <SEP> 68 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> 5403 <SEP> (Schümann)
<tb> Mikrowachs <SEP> (2) <SEP> 14 <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schümann)
<tb> EVA-Copolymere <SEP> (3) <SEP> 10 <SEP> (3) <SEP> Type <SEP> Elvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP>
<tb> Kolophoniumester, <SEP> hydriert <SEP> (4) <SEP> 8 <SEP> (4) <SEP> Staybelite <SEP> Ester <SEP> 5 <SEP> (Hercules)
<tb>
Die Komponenten werden zu einer homogenen Schmelze aufgeschmolzen. Den Becher in eine axial drehbare Halterung einspannen, auf 1. 750 Umdrehungen pro Minute einstellen ; Temperatur des Bechers : Raumtemperatur, Temperatur der Beschichtungsmasse : 115-120. C. Die geschmolzene Masse im Überschuss eingiessen.
Nach 2 Sekunden Rotationszeit stoppen und den beschichteten Becher entnehmen : Beschichtungsgewicht 0, 4 g.
Teilschritt ss : allseitige Lackaufbringung, Tauchverfahren. Beschichtungslösung :
Ethylcellulose 12%, Kolophonium 4, 8%, Epoxidiertes Sojaöl 3, 2%, Ethanol 30%, Ethylacetat 25%, Aceton 25%. Nach Abtrocknen ist der Formkörper allseitig griffest. Die Stapelfähigkeit bezüglich Zusam- menkleben der Einheiten ist verbessert.
Vergleichsversuch, Substrat 0
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<tb>
<tb> 1. <SEP> Beschichtung <SEP> 2. <SEP> Beschichtung <SEP> Beschichtungsgewicht <SEP> Testzeit <SEP> in <SEP> Tagen
<tb> Schmelze-0, <SEP> 4 <SEP> g <SEP> < 2 <SEP>
<tb> Schmelze-0, <SEP> 8g <SEP> > <SEP> 10 <SEP>
<tb> Schmelze <SEP> Lack <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> g <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> g* <SEP> > <SEP> 10 <SEP>
<tb> 'Anteil <SEP> Lack <SEP> auf <SEP> Innenfläche
<tb>
Beispiel 5 : Beschichten eines Bechers : Substrat E. Abfolge l:
Teilschritt a : Schmeizeauftragung Innenseite, Schleudertechnik.
Beschichtungsmasse :
EMI20.3
<tb>
<tb> Paraffin <SEP> (1) <SEP> 68 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> 5403 <SEP> (Schümann)
<tb> Mikrowachs <SEP> (2) <SEP> 14 <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 5495 <SEP> (Schümann)
<tb> EVA-Copolymere <SEP> (3) <SEP> 10 <SEP> (3) <SEP> Type <SEP> Elvax <SEP> 200 <SEP> (Du <SEP> Pont) <SEP>
<tb> Kolophoniumester, <SEP> hydriert <SEP> (4) <SEP> 8 <SEP> (4) <SEP> Staybelite <SEP> Ester <SEP> 5 <SEP> (Hercules)
<tb>
Die Komponenten werden zu einer homogenen Schmelze aufgeschmolzen. Den Becher in eine axial drehbare Halterung einspannen und auf 1. 000 Umdrehungen pro Minute einstellen. Temperatur des Bechers : Raumtemperatur, Temperatur der Beschichtungsmasse : ca. 100'C. Die geschmolzene Masse im Überschuss eingiessen.
Nach 2 Sekunden Rotationszeit stoppen und den beschichteten Becher entnehmen : Beschichtungsgew ! cht 1. 1 g.
Teilschritt ss : Lackauftragung Innenseite, Sprühverfahren. Beschichtungslösung :
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<tb>
<tb> Ethylcellulose <SEP> (1) <SEP> 10 <SEP> (1) <SEP> Type <SEP> N7 <SEP> (Hercules)
<tb> Schellack <SEP> (2) <SEP> 3 <SEP> (2) <SEP> Type <SEP> 101 <SEP> (MHP)
<tb> Ricinusöl <SEP> 3
<tb> Ethanol <SEP> 84
<tb>
Der Becher wird auf eine in achsialer Richtung rotationsfähige Haltetung gesetzt und auf 200 Upm eingestellt. Mittels einer Lackierpistole (Düse 3 mm, 1 bar) wird für ca. 3 sec. in einem Winkel von 45. zum Becherboden die Innenseite und der Becherrand besprüht, der überschüssige Lacknebel durch Absaugen
<Desc/Clms Page number 21>
abgeführt und anschliessend durch Einblasen von Luft ca. 1 min. bei Raumtemperatur getrocknet.
Beschichtungsgewicht : 0, 4 g.
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<tb>
<tb> Testergebnisse <SEP> : <SEP> Testzeit <SEP> in <SEP> Tagen
<tb> Nur <SEP> Teilschritt <SEP> a <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP>
<tb> Nur <SEP> Teilschritt <SEP> ss <SEP> < <SEP> 1 <SEP>
<tb> Teilschritte <SEP> a <SEP> und <SEP> ss <SEP> > <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Patentansprüche 1.
Verfahren zum wasserabweisenden bzw. wasserdichten Beschichten von Formkörpern, die durch
Backen zwischen zwei Formhälften oder durch Extrudieren von stärkehaltigen Massen erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine zumindest ein oder mehrere verrottbare hydrophobe
Lipide bzw.
hydrophobe lipidartige Stoffe enthaltende heisse Schmelze oder ein neben einem oder mehreren human- und/oder ökotoxikologisch unbedenklichen, mit Wasser mischbaren, niedrig sieden- den Lösungsmitteln ein oder mehrere verrottbare hydrophobe filmbildende Stoffe und ein oder mehrere verrottbare hydrophobe Weichmacher enthaltender Lack nur auf einem Teil der Oberfläche des
Formkörpers, vorzugsweise auf die Innenseite aufgebracht wird, und dann der teilweise beschichtete
Formkörper mit der jeweils anderen Komponente allseitig beschichtet wird,
wobei gleichzeitig mit oder unmittelbar vor dem Aufbringen der Schmelze und gleichzeitig mit dem Aufbringen des Lackes aus der noch unbeschichteten Oberflächenschicht des zu beschichtenden Formkörpers das adsorbierte Hydrat- wasser zumindest teilweise unter Aufrechterhaltung eines Mindestfeuchtigkeitsgehaltes des Substrates von 5 Gew. % entfernt und im Falle der Lackbeschichtung das Lösungsmittel (gemisch) bis Geruchsflei- heit entfernt wird.