Laminiertes Verpackungsmaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames, durchsichtiges, gas- und feuchtigkeitundurchlässiges, heissverschweissbares, gegen Biegeriss- und Löcherbildung beständiges, laminiertes Verpackungsmaterial, welches gekennzeichnet ist durch eine Folie aus regenerierter Cellulose, die zwischen einer nach der Innenseite der Verpakkung zurichtenden Schicht aus Polyäthylen und einer äusseren Schicht eines wärmebeständigen Materials, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der von Polyäthylen, eingeschlossen ist, sowie durch Mittel zur Verbindung der Schichten.
Bei der Verpackung von verschiedenen Lebensmitteln, wie z.B. von Käse und Fleisch in einem flexiblen Material, bestehen Schwierigkeiten, weil durch Verbiegen des Verpackungsmaterials während des Transports und durch Manipulation an bestimmten exponierten Stellen kleine Löcher (sog. Fadenlunker oder < (Pinholes ) entstehen. Dadurch wird die Schutzwirkung des Verpackungsmaterials aufgehoben und es treten Verluste auf oder umgekehrt dringt Feuchtigkeit und auch Sauerstoff in die Verpackung ein, was zu einer Verderbnis des durch die Verpackung zu schützenden Produkts führt.
Bei der Herstellung einer mit dem Inhalt nicht formgleichen Verpackung mit flexiblem Material wird ein Gegenstand, wie z.B. ein Stück Käse oder Fleisch, rundherum vom Verpackungsmaterial umhüllt, wobei sich das Verpackungsmaterial noch um ein wesentliches Stück über die Enden des Gegenstands hinaus erstreckt, an denen dann die Verpackung fest verschlossen wird, nachdem sie vorher mit einem inerten Gas, wie z.B.
Stickstoff oder Kohlendioxyd durchgespült wurde. Die erhaltene Verpackung hat daher Enden, welche einer Deformation, wie z.B. einer Verbiegung, Verdrehung usw. ausgesetzt sind, die insbesondere beim Transport der Verpackungen in Transportbehältern entsteht. Die dauernde Verbiegung der freien Enden der Verpackung führt früher oder später zur Entstehung von kleinen Löchern im Verpackungsmaterial, was zur Folge hat, dass Gase und Dämpfe durch die Verpackung durchdringen können und die Zersetzung des verpackten Produkts beschleunigen.
Es versteht sich, dass auch bei einer formgleichen Verpackung, wie z.B. beim Verpacken im Vakuum, die erwähnten kleinen Löcher entstehen können. Bei diesem Typ der Verpackung ist jedoch das Problem meistens nicht so ernst, da das Verpackungsmaterial auf dem verpackten Gegenstand aufliegt und von diesem gestützt wird.
Es sind bereits mit Schichten versehene und laminierte Materialien zur Verpackung verwendet worden, um eine günstige Kombination der physikalischen Eigenschaften des Verpackungsmaterials zu erzielen und damit das zu verpackende Lebensmittelprodukt gut zu schützen. Mit keinem der für diesen Zweck verwendeten Materialien ist es jedoch bisher gelungen, das Problem der Löcherbildung in nicht formgleichen Verpackungen in befriedigender Weise zu lösen. So ist z.B. bereits eine beschichtete Folie verwendet worden, deren Grundmaterial aus Polyäthylenterephthalat (allgemein bekannt als Mylar von E.I. DuPont De Nemours & Co.) bestand.
Das Grundmaterial war auf der für die Aussenseite bestimmten Seite mit einer Schicht eines Copolymers von Vinyliden-Chlond, allgemein als Saran bekannt, überzogen. Die als Innenseite zu verwendende Seite der Folie besass einen Film aus Polyäthylen, der wegen seiner Wärmeverschweissbarkeit verwendet wurde. Ein derartiges Verpackungsmaterial ist z.B. unter der Handelsbezeichnung < (MKP-5200" erhältlich und wird von der Firma Curwood, Inc., New London, Wisconsin, hergestellt. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass auch diese Art von Material noch eine gewisse Neigung zur Bildung von kleinen Löchern aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat vor allem zum Ziel, das Problem der Entstehung der kleinen Löcher zu beseitigen und dadurch ein Material zur Verpackung von Lebensmitteln zu schaffen, welches die erforderlichen physikalischen Eigenschaften für seine einwandfreie Funktion aufweist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Verpakkungsmaterial, das aus verhältnismässig billigen laminierten Materialien besteht, in den allgemein verwendeten Verpackungsmaschinen, in denen die Verpackung ver schweisst wird, verwendbar ist, und das auch die erforderliche Undurchlässigkeit gegenüber Gasen und Dämpfen aufweist.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer mit dem Inhalt nicht formgleichen Verpackung, die ein Lebensmittelprodul;t wie z.B. ein Stück Käse enthält, und die Stellen zeigt, an welchen die Gefahr der Löcherbildung bei den bisherigen Verpackungsmaterialien besteht;
Fig. 2 einen Schnitt in vergrössertem Massstab einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen laminierten Materials.
Das erfindungsgemässe Verpackungsmaterial kann zur Verpackung von Produkten von Hand verwendet werden.
Üblicherweise wird jedoch das Verpackungsmaterial in einer automatischen Maschine verwendet, welche das Verpacken und Verschliessen durch Schweissen vornimmt. Die Bildung von gasdichten Schweissverbindungen wird durch die Verwendung eines thermoplastischen Materials auf der nach innen zu richtenden Oberfläche des Verpackungsmaterials ermöglicht, wobei das Verpakken in der Weise erfolgt. dass die als Innenseiten der Verpackung vorgesehenen Oberflächen des Materials aufeinander zu liegen kommen. Bei gewissen Produkten.
wie z.B. bei Käse oder Fleisch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Luft aus dem leeren Innenraum innerhalb der Packung durch Spülung mit einem inerten Gas oder durch Evakuierung vor dem Verschliessen der Packung zu entfernen. Die Füllung mit dem inerten Gas bzw. die Erzeugung von Vakuum in der Verpackung und der wesentliche Ausschluss von Luftsauerstoff sind von Vorteil für eine gute Aufbewahrungsmöglichkeit des Produkts.
Bei vielen Produkten sind die Dimensionen der Verpackung derart, dass es erforderlich ist, einen Überschuss an Verpackungsmaterial vorzusehen. damit die Enden der Verpackung flach aufeinander gebracht werden können, ohne dass dabei Falten entstehen, welche Kanäle bilden könnten, die durch die Schweissnaht führen. Durch Verwendung von flachem Verpackungsmaterial zur Verpackung eines rechteckigen Produkts wird die Entstehung von Falten begünstigt, welche in einem scharfen Punkt in den Ecken der Verpackung zusammenführen. Da der überhängende Teil der Verpakkung während der Manipulation und des Transports leicht verbogen wird, entsteht an diesen Stellen eine erhöhte Beanspruchung wie auch an anderen Stellen, wo durch Verbiegung einander kreuzende Falten entstehen.
Die Festigkeit und Biegsamkeit der bisher verwendeten Verpackungsmaterialien war nicht ausreichend, um diesen wiederholten konzentrierten Beanspruchungen gewachsen zu sein. Das hat zur Entstehung von Biegerissen und Löchern in den Enden der Verpackung geführt, die in Fig. 1 mit 9 bezeichnet sind, was einen Verlust der Schutzwirkung und ein Versagen der Verpackung zur Folge hatte.
Erfindungsgemäss wurde eine neue Kombination von Folien verwendet, welche in Form eines Laminates die erwünschten Eigenschaften hat und zusätzlich eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen die Entstehung von Biegerissen und Löchern aufweist, die ein gutes Verpakkungsmaterial erfordert. Das erfindungsgemässe laminierte Verpackungsmaterial besteht vorzugsweise im wesentlichen aus den folgenden Schichten in der angegebenen Reihenfolge:
1. Die nach innen zu richtende Schicht des Laminats (d.h. die Schicht, welche dem zu verpackenden Produkt am nächsten liegt) ist ein durch Wärme schweissbares Material, welches für das zu verpackende Produkt geeignet ist, wie z.B. Polyäthylen, das in der Fig. 2 mit 10 bezeichnet ist.
2. Das Grundmaterial des Laminats ist eine Folie aus regenerierter Cellulose, z.B. Cellophan , das in der Fig. 2 die Bezeichnung 11 trägt.
3. Die dritte Schicht, die mit 12 bezeichnet ist, besteht aus Polyäthylen.
4. Die vierte und äusserste Schicht, die mit 13 bezeichnet ist, ist eine bei hohen Temperaturen wärmebeständige Schicht, deren Schmelzpunkt über dem des benachbarten Polyäthylens liegt.
Vorzugsweise ist die Schicht 11 aus Cellophan . auf mindestens einer Seite, am besten an beiden Seiten mit daran , einem Copolymeren des Vinylidenchlonds, beschichtet, wie durch die Bezugszeichen 14 und 15 angedeutet ist. Die äussere Schicht 13 besteht vorzugsweise aus einem orientierten Polypropylen. insbesondere aus einem wärmebehandelten biaxial orientierten Film von Polypropylen. Diese Schicht kann jedoch auch aus < (My- lar oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
welches einen höheren Schmelzpunkt als die benachbarte Schicht von Polyäthylen und auch die für ein Verpakkungsmaterial erforderlichen übrigen Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise hat das Polyäthylen eine Dichte von ungefähr 0,914 bis ungefähr 0,925 und einen Schmelzindex von ungefähr 4 bis ungefähr 12.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemässe laminierte Folie durch Extrusion hergestellt, obwohl auch ein Laminieren durch Kleben angewendet werden kann.
Die Gründe der unerwarteten besonderen Eignung der erfindungsgemässen Kombination von Materialien und des bevorzugt angewendeten Laminierens durch Extrusion in bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Biegenssen und Löchern sind nicht vollständig bekannt. Es wird angenommen, dass diese günstigen Eigenschaften durch die Verteilung der Spannungen und das Zusammenwirken der einzelnen Schichten des Laminats verursacht werden, wodurch das Verpackungsmaterial mit den bisher unerreichten Eigenschaften erzielt wird.
Beim erfindungsgemässen Laminat, welches aus verhältnismässig billigen Materialien hergestellt werden kann, liefert das Cellophan eine nicht-thermoplastische Grundschicht, welche in einem breiten Bereich von Schweisstemperaturen gute Resultate ohne Gefahr eines Durchbrennens der Folie liefert und bedeutende Festigkeit sowie Widerstand gegen Dehnung aufweist, was für den erfindungsgemässen Zweck erwünscht ist. Bei Verwendung des Materials Saran ergibt sich eine gut dichtende Schicht gegen das Durchdringen von Gasen und Dämpfen. Der nach innen zu richtende Überzug 10 aus Polyäthylen trägt ebenfalls zur Dichtung gegen Feuchtigkeit bei und dient zusätzlich als dichtendes Mittel beim Verschliessen der Packungen durch Schweissen.
Der nach aussen zu richtende Überzug 12 eines Polyäthylens trägt ebenfalls zur Dichtung gegen Feuchtigkeit bei, dient jedoch hauptsächlich, zusammen mit der Schicht 10 aus Polyäthylen zur Umhüllung der Schicht 11 aus Cellophan , wobei durch die biegsame Beschaffenheit des Polyäthylens die dazwischen befindliche spröde Schicht von Cellophan gestützt wird. Die Schicht 13 dient schliesslich dazu, eine Verwendung der Folie in den üblichen Schweissmaschinen zu ermöglichen, da sie einen Schmelzpunkt hat, der höher liegt als der des benachbarten Polyäthylens.
Der wärmebehandelte, stabilisierte, biaxial orientierte Film aus Polypropylen, welcher vorzugsweise für die Schicht 13 verwendet wird, hat den Vorteil, dass er zäh, biegsam sowie widerstandsfähig gegen Dehnung und Abnützung an der Oberfläche ist, und dabei gleichzeitig ein Festkleben der Folie an den Schweissbacken der Verpackungsmaschine verhindert.
Trotzdem das erfindungsgemässe Verpackungsmaterial besondere Vorteile im Zusammenhang mit nicht mit dem Inhalt formgleichen Verpackungen bietet, kann dieses Material auch für Vakuum-Verpackung und formgleiche Verpackungen verwendet werden.
Die relative Dicke der einzelnen Schichten des erfindungsgemässen Laminats kann nach dem Ermessen des Fachmanns in bestimmten Grenzen verändert werden. Im allgemeinen liegt jedoch die Gesamtdicke der Cello- phanoschicht 11 zusammen mit benachbarten Schichten aus daran bei ca. 0,02 mm. Der nach innen zu richtende Überzug 10 aus Polyäthylen kann ca. 0,04 mm stark sein, der nach aussen zu richtende Überzug 12 aus Polyäthylen ca. 0,013 mm und der überzug 13 aus Polypropylen ebenfalls ca. 0,013 mm.
Besondere bevorzugte Ausführungen der Erfindung und Verfahren zur Herstellung des Laminats seien anhand der folgenden Beispiele erläutert:
Beispiel I
Ein Film aus 1,27.10 mm starkem, wärmebehandeltem, biaxial orientiertem Polypropylen der Marke < (Moplefane OTT (Montecatini, Italien), wurde durch Extrusion auf ein Cellophan 250 RS 1-E (mit Überzug aus daran ), der American Viscose Corp., mit 2,3 kg pro 280 m Polyäthylen vom U.S.I. Reinheitsgrad 203-2 mit einer nominalen Dichte von 0,916 und einem Schmelzindex von 8,0 laminiert. Dieses Laminat wurde dann auf der noch freien Seite des Cellophans mit einer Schicht von 11,8 kg pro 280 m2 Polyäthylen vom U.S.I.
Reinheitsgrad 203-2 versehen. Das Cellophan wurde vor der Verbindung mit dem Polyäthylen auf beiden Seiten mit einer Lösung von Polyäthylenimin überzogen.
Beispiel 2
Ein Film von 1,27.102 mm dickem, wärmebehandeltem, biaxial orientiertem Polypropylen der Marke Moplefane OTT der Montecatini, Italien, wurde durch Extrusion auf das Cellophan 250 RS 1-E > y (mit Überzug von Saran ) der American Viscose Corp., mit 3,2 kg pro 280 m2 Polyäthylen des Fabrikats Monsanto, Reinheitsgrad MPE-70 , mit einer nominalen Dichte von 0,919 und einem Schmelzindex von 5,0 laminiert. Dieses Laminat wurde dann durch Extrusion auf der noch freien Seite des Cellophans mit einer Schicht von 11 kg pro 280mm Polyäthylen der Qualität Monsanto, Reinheitsgrad MPE-70, versehen. Das Cellophan wurde vor der Verbindung mit dem Polyäthylen auf beiden Seiten mit einer Lösung von Polyäthylenimin überzogen.
Beispiel 3
Ein Film von 1,27.102 mm dickem, wärmebehandeltem, biaxial orientiertem Polypropylen der Marke Moplefane OTT der Montecatini, Italien, wurde durch Extrusion auf Cellophan 250 XCP 6-05 , der DuPont, mit 2,3 kg pro 280 m2 Polyäthylen vom U.S.I. Reinheitsgrad 203-2 mit einer nominalen Dichte 0,916 und einem Schmelzindex von 8,0 laminiert. Dieses Laminat wurde darauf durch Extrusion auf der noch freien Seite des Cellophans mit einem Überzug von 11,8 kg pro 280 m2 Polyäthylen vom U.S.I. Reinheitsgrad 203-2 versehen. Das Cellophan wurde vor der Verbindung mit dem Polyäthylen auf beiden Seiten mit einer Lösung von Polyäthylenimin überzogen.
Das laminierte Verpackungsmaterial nach den Beispielen 1 und 2 wurde zur Verpackung von Stücken von natürlichem Käse verwendet, und zwar auf einer Verpakkungsmaschine der Firma Hayssen, Moddel RT . Die Luft wurde aus den Packungen unter Verwendung des Gasspülverfahrens durch Kohlendioxyd ausgespült. Eine Anzahl von verschlossenen Packungen von jedem Typ des Verpackungsmaterials wurde in einem Behälter aus Wellpappe untergebracht.
Zu Vergleichszwecken wurden zur gleichen Zeit auf der gleichen Maschine ähnliche Packungen hergestellt, und zwar unter Verwendung eines auf dem Markte befindlichen Verpackungsmaterials, welches aus mit Sa ran überzogenem Mylar der Dicke 1,27.102 mm besteht und auf einer Seite einen Überzug von 0,05 mm Polyäthylen aufweist.
Verpackungen aus dem Verpackungsmaterial nach den Beispielen und dem zur Kontrolle dienenden Material wurden in dem Behälter Biegebeanspruchungen ausgesetzt, welche die Beanspruchungen bei der Manipulation und beim Transport simulierten. Der Behälter, der mit einzelnen Verpackungen gefüllt war, wurde auf einem runden, synchronen Schütteltisch mit einer Amplitude von 25 mm und einer Frequenz von 210 Zyklen pro Minute geschüttelt. Das Vorhandensein von Löchern bei jeder einzelnen Verpackung wurde durch Erzeugung eines geringen Luftdrucks mittels einer in die Packung eingeführten, hohlen Nadel bestimmt, wobei die Verpakkung unter Wasser gehalten und auf das Austreten von Luftblasen beobachtet wurde.
Die verwendeten Schüttelzeiten und die dabei entstandenen Löcher an den Bruchstellen, die dann festgestellt wurden, sind in der folgen den Tabelle zusammengesteift: Brüche der Verpacltungen beim Schüttelversuch Material Anzahl Schüttel- Unter Wasser fest
Packun- dauer gestellte Beschädi gen (Stdn.) dungen
Anzahl Is Fehler Beispiel 1 36 2.5 2 6 Beispiel 1 16 2.5 1 6 Beispiel 2 13 4 0 0 Mylar -Polyäthyien 13 2,5 9 70 8 2,5 8 100 8 8 2,5 8 100 ) > 10 4 10 100
Ein weiterer Versuch,
welcher zur Bestimmung der relativen Eignung von verschiedenen Verpackungsmaterialien durchgeführt wurde, bestand darin, dass der oben beschriebene Schüttelversuch wiederholt wurde, wobei die Verpackungen anschliessend in einem Kühlraum gelagert wurden, um den Zustand des Käses am Ende eines bestimmten Zeitraums von z.B. vier Wochen zu untersuchen. Dieser Versuch wurde mit dem Material nach dem Beispiel 2 durchgeführt, wobei die Resultate mit dem Verpackungsmaterial aus Mylar verglichen wurden. Es wurde festgestellt, dass das erfindungsgemässe Material, wovon 23 Verpackungen vier Stunden lang geschüttelt wurden, nur in einer Verpackung Schimmel entstehen liess, was einer Fehlerquote von 4% entspricht.
Bei den Verpackungen aus dem Material Mylar - Polyäthylen, bei denen 26 Verpackungen während der gleichen Zeit von vier Stunden geschüttelt und dann unter den gleichen Bedingungen im Kühlraum ebenso lange gelagert wurden, zeigten 20 von den 26 Packungen Schimmel, was einer Fehlerquote von 77% entspricht.
Die überraschende Überlegenheit des erfindungsgemässen Verpackungsmaterials wurde auch von anderer Seite, die andere Versuchsmethoden anwendete, bestätigt, wobei festgestellt wurde, dass das Material mit Mylar nach 15 000 Biegezyklen versagt während das erfindungsgemässe Material nach 150 000 Biegezyklen keine Zeichen einer Beschädigung zeigte.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das erfindungsgemässe Laminat als Grundmaterial relativ brüchige regenerierte Cellulose verwendet, ist es bemerkenswert, dass es möglich ist, durch diese neuartige Kombination von z.B. Cellophan mit anderen Materialien ein Verpackungsmaterial zu erhalten, welches eine Überlegenheit von 10:1 oder noch mehr bezüglich der Bildung von Biegerissen und Löchern gegenüber dem festen und zähen Material Mylar zeigt.
PATENTANSPRUCH I
Biegsames. durchsichtiges, gas- und feuchtigkeitundurchlässiges, heissverschweissbares, gegen Biegerissund Löcherbildung beständiges, laminiertes Verpakkungsmaterial, gekennzeichnet durch eine Folie aus regenerierter Cellulose (11), die eingeschlossen ist zwischen einer nach der Innenseite der Verpackung zu richtenden Schicht aus Polyäthylen (10) und einer äusseren Schicht (13) eines wärmebeständigen Materials, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der von Polyäthylen, sowie durch Mittel zur Verbindung der Schichten.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verpackungsmaterial nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht (13) aus
Polypropylen besteht.
2. Verpackungsmaterial nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Verbindung der äusseren Schicht (13) mit der Folie (11) aus regenerierter Cellulose Polyäthylen (12) ist.
3. Verpackungsmaterial nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Folie (11) aus regenerier ter Cellulose mit einem Vinylidenchlorid-Copolymer (14,
15) beschichtet ist.
4. Verpackungsmaterial nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polypropylen wärmebehandelt und biaxial orientiert ist.
5. Verpackungsmaterial nach Patentanspruch I oder einem der vorstehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen eine Dichte von 0,914 bis 0,925 und einen Schmelzindex von über 4 aufweist.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Folie aus biaxial orientiertem Polypropylen mittels einer aus einem polymeren Material gebildeten Verbindungsschicht auf die eine Oberfläche einer Folie aus regenerierter Cellulose, die mit einem Vinylidenchlorid-Copolymer beschichtet ist, laminiert und auf die andere Oberfläche der Folie aus regenerierter Cellulose, die mit einem Vinylidenchlorid-Copolymer beschichtet ist, laminiert und auf die andere Oberfläche der Folie aus regenerierter Cellulose eine Schicht aus einem warm verschweissbaren Polyäthylen, dessen Schmelzpunkt tiefer liegt als der des Polypropylens, extrudiert.
Laminated packaging material
The invention relates to a flexible, transparent, gas- and moisture-impermeable, heat-weldable, resistant to bending cracks and hole formation, laminated packaging material, which is characterized by a film made of regenerated cellulose, which is sandwiched between a layer of polyethylene and the inside of the packaging an outer layer of a heat-resistant material, the melting point of which is higher than that of polyethylene, is enclosed, and means for connecting the layers.
When packaging various foods, such as of cheese and meat in a flexible material, there are difficulties because small holes (so-called thread holes or pinholes) are created by bending the packaging material during transport and by manipulation at certain exposed areas. This removes the protective effect of the packaging material and causes it to kick Losses on or vice versa, moisture and also oxygen penetrate the packaging, which leads to a spoilage of the product to be protected by the packaging.
In the production of a packaging which is not identical in shape with the contents using flexible material, an object such as e.g. a piece of cheese or meat, wrapped all around by the packaging material, the packaging material still extending a substantial distance beyond the ends of the object, at which the packaging is then tightly closed after having previously been treated with an inert gas, e.g.
Flushed with nitrogen or carbon dioxide. The package obtained therefore has ends which are susceptible to deformation, e.g. are exposed to bending, twisting, etc., which occurs in particular when the packaging is transported in transport containers. The constant bending of the free ends of the packaging sooner or later leads to the creation of small holes in the packaging material, which means that gases and vapors can penetrate through the packaging and accelerate the decomposition of the packaged product.
It goes without saying that even with packaging of the same shape, e.g. when packing in a vacuum, the small holes mentioned can arise. With this type of packaging, however, the problem is usually not as serious as the packaging material rests on and is supported by the packaged item.
Layered and laminated materials have already been used for packaging in order to achieve a favorable combination of the physical properties of the packaging material and thus to protect the food product to be packaged well. However, none of the materials used for this purpose has so far succeeded in satisfactorily solving the problem of hole formation in packaging that is not of the same shape. E.g. a coated film based on polyethylene terephthalate (commonly known as Mylar by E.I. DuPont De Nemours & Co.) has been used.
The base material was coated on the side intended for the outside with a layer of a copolymer of vinylidene-chloride, commonly known as saran. The side of the foil to be used as the inside had a film made of polyethylene, which was used because of its heat sealability. Such a packaging material is e.g. under the trade name <(MKP-5200 ") and is manufactured by Curwood, Inc., New London, Wisconsin. However, experience has shown that this type of material still has a certain tendency to form small holes.
The main aim of the present invention is to eliminate the problem of the formation of pinholes and thereby to create a material for packaging food which has the necessary physical properties for its proper function.
The present invention enables a packaging material which consists of relatively cheap laminated materials, can be used in the generally used packaging machines in which the packaging is welded, and which also has the required impermeability to gases and vapors.
Further details of the present invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 is a perspective view of a package which is not of the same shape as the contents and which contains a food product such as e.g. contains a piece of cheese, and shows the places where there is a risk of holes forming in the previous packaging materials;
2 shows a section on an enlarged scale of a preferred embodiment of the laminated material according to the invention.
The packaging material according to the invention can be used for packaging products by hand.
Usually, however, the packaging material is used in an automatic machine which carries out the packaging and sealing by welding. The formation of gas-tight welded joints is made possible by the use of a thermoplastic material on the inwardly facing surface of the packaging material, the packaging taking place in this manner. that the surfaces of the material intended as the inside of the packaging come to rest on one another. With certain products.
such as. In the case of cheese or meat, it has proven advantageous to remove the air from the empty interior space inside the pack by flushing with an inert gas or by evacuation before the pack is closed. The filling with the inert gas or the creation of a vacuum in the packaging and the substantial exclusion of atmospheric oxygen are advantageous for good storage of the product.
For many products, the dimensions of the packaging are such that it is necessary to provide an excess of packaging material. so that the ends of the packaging can be brought flat on top of one another without creating folds which could form channels that lead through the weld seam. The use of flat packaging material for packaging a rectangular product promotes the formation of creases which converge in a sharp point in the corners of the packaging. Since the overhanging part of the packaging is easily bent during manipulation and transport, there is increased stress at these points, as well as at other points where the bending creates crinkles that cross one another.
The strength and flexibility of the packaging materials previously used have not been sufficient to withstand these repeated concentrated loads. This has led to the development of bending cracks and holes in the ends of the packaging, which are designated by 9 in FIG. 1, which has resulted in a loss of protection and failure of the packaging.
According to the invention, a new combination of foils was used which, in the form of a laminate, has the desired properties and, in addition, has sufficient resistance to the formation of bending cracks and holes which a good packaging material requires. The laminated packaging material according to the invention preferably consists essentially of the following layers in the order given:
1. The inwardly facing layer of the laminate (i.e. the layer closest to the product to be packaged) is a heat-weldable material suitable for the product to be packaged, e.g. Polyethylene, which is designated by 10 in FIG.
2. The base material of the laminate is a sheet of regenerated cellulose, e.g. Cellophane, which bears the designation 11 in FIG.
3. The third layer, labeled 12, is made of polyethylene.
4. The fourth and outermost layer, denoted by 13, is a layer which is heat-resistant at high temperatures and has a melting point above that of the neighboring polyethylene.
The layer 11 is preferably made of cellophane. on at least one side, preferably on both sides with thereon, a copolymer of vinylidene chloride, coated, as indicated by the reference numerals 14 and 15. The outer layer 13 is preferably made of an oriented polypropylene. in particular from a heat-treated biaxially oriented film of polypropylene. However, this layer can also consist of <(Mylar or another suitable material.
which has a higher melting point than the adjacent layer of polyethylene and also has the other properties required for a packaging material. Preferably the polyethylene has a density of about 0.914 to about 0.925 and a melt index of about 4 to about 12.
The laminated film according to the invention is preferably produced by extrusion, although lamination by gluing can also be used.
The reasons for the unexpected particular suitability of the combination of materials according to the invention and the preferred lamination by extrusion with regard to the resistance to the formation of bends and holes are not fully known. It is assumed that these favorable properties are caused by the distribution of the stresses and the interaction of the individual layers of the laminate, as a result of which the packaging material is achieved with the properties previously unattainable.
In the laminate according to the invention, which can be made from relatively cheap materials, the cellophane provides a non-thermoplastic base layer which gives good results in a wide range of welding temperatures without the risk of burning through the film and has significant strength and resistance to stretching, which for the purpose according to the invention is desired. When using the material Saran, the result is a well-sealed layer against the penetration of gases and vapors. The inward-facing polyethylene coating 10 also contributes to the seal against moisture and also serves as a sealing means when the packs are closed by welding.
The outwardly directed coating 12 of a polyethylene also contributes to the seal against moisture, but mainly serves, together with the layer 10 of polyethylene, to encase the layer 11 of cellophane, the brittle layer of cellophane in between due to the flexible nature of the polyethylene is supported. The layer 13 finally serves to enable the film to be used in conventional welding machines, since it has a melting point which is higher than that of the neighboring polyethylene.
The heat-treated, stabilized, biaxially oriented film made of polypropylene, which is preferably used for layer 13, has the advantage that it is tough, flexible and resistant to stretching and wear on the surface, while at the same time sticking the film to the welding jaws the packaging machine prevented.
Despite the fact that the packaging material according to the invention offers particular advantages in connection with packagings that are not identical in shape to the contents, this material can also be used for vacuum packaging and packaging of the same shape.
The relative thickness of the individual layers of the laminate according to the invention can be changed within certain limits at the discretion of the person skilled in the art. In general, however, the total thickness of the cellophane layer 11 together with adjacent layers thereon is approximately 0.02 mm. The inwardly directed coating 10 made of polyethylene can be approx. 0.04 mm thick, the outwardly directed coating 12 made of polyethylene approx. 0.013 mm and the coating 13 made of polypropylene also approx. 0.013 mm.
Particularly preferred embodiments of the invention and methods for producing the laminate are explained using the following examples:
Example I.
A film of 1.27.10 mm thick, heat-treated, biaxially oriented polypropylene of the brand <(Moplefane OTT (Montecatini, Italy), was extruded onto a cellophane 250 RS 1-E (with a coating made of it), the American Viscose Corp., with 2.3 kg per 280 m of USI grade 203-2 polyethylene with a nominal density of 0.916 and a melt index of 8.0. This laminate was then laminated on the exposed side of the cellophane with a layer of 11.8 kg per 280 m2 polyethylene from USI
Degree of purity 203-2 provided. The cellophane was coated on both sides with a solution of polyethyleneimine before it was bonded to the polyethylene.
Example 2
A film of 1.27,102 mm thick, heat-treated, biaxially oriented polypropylene of the brand Moplefane OTT from Montecatini, Italy, was extruded onto the cellophane 250 RS 1-E> y (with a coating from Saran) from American Viscose Corp., with 3 , 2 kg per 280 m2 of Monsanto polyethylene, grade MPE-70, laminated with a nominal density of 0.919 and a melt index of 5.0. This laminate was then provided with a layer of 11 kg per 280 mm of Monsanto quality polyethylene, grade MPE-70, by extrusion on the side of the cellophane that was still free. The cellophane was coated on both sides with a solution of polyethyleneimine before it was bonded to the polyethylene.
Example 3
A film of 1.27,102 mm thick, heat treated, biaxially oriented polypropylene of the brand Moplefane OTT from Montecatini, Italy, was extruded onto cellophane 250 XCP 6-05, from DuPont, at 2.3 kg per 280 m2 of polyethylene from U.S.I. Purity grade 203-2 laminated with a nominal density of 0.916 and a melt index of 8.0. This laminate was then extruded onto the still free side of the cellophane with a coating of 11.8 kg per 280 m2 of U.S.I. Degree of purity 203-2 provided. The cellophane was coated on both sides with a solution of polyethyleneimine before it was bonded to the polyethylene.
The laminated packaging material according to Examples 1 and 2 was used for packaging pieces of natural cheese, specifically on a packaging machine from Hayssen, Moddel RT. The air was purged from the packages using the gas purging method through carbon dioxide. A number of sealed packages of each type of packaging material were placed in a box made of corrugated cardboard.
For comparison purposes, similar packs were produced at the same time on the same machine, using a packaging material available on the market which consists of saran-coated mylar 1.27.102 mm thick and with a coating of 0.05 mm on one side Has polyethylene.
Packagings made from the packaging material according to the examples and the material used as a control were exposed in the container to bending stresses which simulated the stresses during manipulation and during transport. The container, which was filled with individual packages, was shaken on a round, synchronous shaking table with an amplitude of 25 mm and a frequency of 210 cycles per minute. The presence of holes in each individual package was determined by applying low air pressure using a hollow needle inserted into the package, while holding the package under water and observing the escape of air bubbles.
The shaking times used and the resulting holes at the break points, which were then found, are stiffened in the following table: Breakages of the packaging during the shaking test Material Number of shaking under water
Packing indefinite damage (hours)
Number of Is errors Example 1 36 2.5 2 6 Example 1 16 2.5 1 6 Example 2 13 4 0 0 Mylar polyethics 13 2.5 9 70 8 2.5 8 100 8 8 2.5 8 100)> 10 4 10 100
Another try,
which was carried out to determine the relative suitability of different packaging materials, consisted in repeating the above-described shaking test, the packaging then being stored in a cold room to check the condition of the cheese at the end of a certain period of e.g. four weeks to examine. This test was carried out with the material according to Example 2, the results being compared with the packaging material made of Mylar. It was found that the material according to the invention, of which 23 packs were shaken for four hours, only allowed mold to develop in one pack, which corresponds to an error rate of 4%.
In the case of packaging made of the material Mylar - polyethylene, in which 26 packages were shaken for the same time of four hours and then stored under the same conditions in the cold room for the same time, 20 of the 26 packages showed mold, which corresponds to an error rate of 77% .
The surprising superiority of the packaging material according to the invention was also confirmed by other parties who used other test methods, whereby it was found that the material with Mylar failed after 15,000 bending cycles while the material according to the invention showed no signs of damage after 150,000 bending cycles.
In view of the fact that the laminate according to the invention uses relatively brittle regenerated cellulose as the base material, it is noteworthy that it is possible, through this novel combination of e.g. Cellophane to obtain a packaging material with other materials, which shows a superiority of 10: 1 or even more with regard to the formation of bending cracks and holes compared to the strong and tough material Mylar.
PATENT CLAIM I
Flexible. Transparent, gas- and moisture-impermeable, heat-weldable, laminated packaging material that is resistant to bending tears and holes, characterized by a film made of regenerated cellulose (11), which is enclosed between a layer of polyethylene (10) facing the inside of the packaging and an outer layer (13) a heat-resistant material, the melting point of which is higher than that of polyethylene, and means for connecting the layers.
SUBCLAIMS
1. Packaging material according to claim I, characterized in that the outer layer (13) consists of
Made of polypropylene.
2. Packaging material according to claim I, characterized in that the means for connecting the outer layer (13) to the film (11) made of regenerated cellulose is polyethylene (12).
3. Packaging material according to claim I, characterized in that the film (11) made of regenerated cellulose with a vinylidene chloride copolymer (14,
15) is coated.
4. Packaging material according to dependent claim 1, characterized in that the polypropylene is heat-treated and biaxially oriented.
5. Packaging material according to claim I or one of the preceding dependent claims, characterized in that the polyethylene has a density of 0.914 to 0.925 and a melt index of over 4.
PATENT CLAIM II
A method for producing a packaging material according to claim 1, characterized in that a film made of biaxially oriented polypropylene is laminated and on by means of a connecting layer formed from a polymeric material on one surface of a film made of regenerated cellulose which is coated with a vinylidene chloride copolymer the other surface of the film made of regenerated cellulose, which is coated with a vinylidene chloride copolymer, is laminated and a layer of a heat-sealable polyethylene, the melting point of which is lower than that of polypropylene, is extruded onto the other surface of the film made of regenerated cellulose.