Verfahren zum Verpacken von heissem Füllgut
Es ist bekannt, Verpackungsfolien aus Polyvinylchlorid ohne Zusatz von Weichmachern zu verwenden.
Dieses Material hat sich infolge seiner Geschmeidigkeit bei gleichzeitiger Formstabilität, seiner Transparenz, seiner günstigen Permeationseigenschaften und nicht zuletzt wegen seines niedrigen Preises auf vielen Gebieten einschliesslich der Lebensmittelverpackung, gut bewährt. Die besonders vorteilhafte Tiefziehfähigkeit erlaubt es auch, in einfacher Weise aus solchen Folien, Verpackungsbehälter herzustellen.
In neuerer Zeit ist man zunehmend bemüht, auch heisse Füllgüter in thermoplastischen Folien abzupacken.
So muss beispielsweise ein Verpackungsbehälter beim Abfüllen von Schmelz- und Kochkäse Temperaturen von etwa 900 C aushalten können und ausserdem geruchsindifferent und aromadicht sein sowie möglichst wenig Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxyd hindurchlassen. Zur Vermeidung des nachteiligen Einflusses von Sauerstoff wird bisweilen unter Stickstoff- oder Kohlendioxydatmosphäre abgepackt, die in der Verpackung bis zum Verbrauch erhalten bleiben soll. In Verbindung mit der zunehmenden Automatenverpflegung, ist das Abpacken gekochter und noch heisser Nahrungsmittel in Schlauchbeutel besonders interessant. Auch hier treten aber während des Füllens Temperaturen von 85-900 C auf. Bisher hat man daher für diesen Zweck beispielsweise auf mit Polyäthylen beschichtetes Zellglas zurückgegriffen.
Dieses Material ist jedoch nicht in Schlauchform lieferbar und muss deshalb vierseitig heiss versiegelt werden
Da weichmacherfreies Polyvinylchlorid oberhalb 700 C selbst in gleichmittelarmen Ansätzen keine ausreichende Dauerformbeständigkeit gewährleistet, ist man gezwungen, auf Verpackungsrohstoffe zurückzugreifen, die meistens unrentabler und nicht tiefziehfähig sind, oder denen es an anderen wertvollen Eigenschaften des Polyvinylchlorids fehlt. So lassen sich beispielsweise von den zur Zeit auf dem Markt befindlichen thermoplastischen Folien, die oberhalb 800 C gebrauchsstabil sind, Cellulosehydrate nicht tiefziehen. Die im Preis höherliegenden Polyester- und Polyamid-Folien können nur in einem äusserst engen Temperaturbereich und meistens nur ungenügend vakuumverformt werden. Polypropylen ist leicht opak, sauerstoffdurchlässig und schwer bedruckbar.
Folien aus ABS-Mischpolymerisaten fehlt die Transparenz, und Acrylnitrilstyrolfolien sind zu spröde. Verbundfolien mit Polyäthylen beeinflussen durch die Polyäthylenschicht oftmals das Aroma bestimmter Füllgüter.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Verpacken von heissem Füllgut in Folien oder Behältern aus Polyvinylchlorid, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Verpackungsmaterial verwendet, das, abgesehen von Zuschlagstoffen, aus Polyvinylchlorid mit einem K-Wert zwischen 50 und 90, in welchem die Verknüpfung der Vinylchlorid Monomereinheiten miteinander zu 55 bis 85 % syndiotaktisch ist, oder aus Mischpolymerisat aus 80 bis 99,5X Vinylchlorid und 20 bis 0,5% Comonomeren mit einer von einem endständigen Kohlenstoffatom ausgehenden olefinischen Doppelbindung, in welchem Mischpolymersat die Verknüpfung der Vinylchlorid Monomereinheiten miteinander ebenfalls zu 55 bis 85 % syndiotaktisch ist besteht.
Taktisches Polyvinylchlorid ist nach verschiedenen Verfahren herstellbar, z. B. gemäss der DAS Nummer 1 187 374, der belgischen Patentschrift Nummer 627674, der britischen Patentschrift Nr. 895 153 oder der britischen Patentschrift Nr. 931 629. Comonomere sind beispielsweise Äthylen, Propylen, Vinylacetat, Trichloräthylen, Acrylsäureäthylester und andere ähnliche a-olefinische Verbindungen. Übliche Zusatzstoffe sind z. B. Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoff und Verarbeitungshilfsmittel. Bezüglich der K-Wertbestimmung siehe H. Fikentscher, Cellulose-Chemie 13, 60 (1952).
Diese Polyvinylchloridfolien sind insbesondere durch eine gegenüber Folien aus ataktischem Polyvinylchlorid um etwa 140 C erhöhte und damit bei etwa 90° C liegende Wärmeformbeständigkeit ausgezeichnet. Ausserdem besitzen sie eine geringe Durchlässigkeit gegenüber Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasserdampf. sowie eine gute Aromadichtigkeit, und sie sind physiologisch unbedenklich. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass ihre Beständigkeit gegenüber den meisten Lösungsmitteln, insbesondere aromatischen und Chlorkohlenwasserstoffen, im Vergleich zu ataktischem Polyvinylchlorid besser ist.
Die Folien aus taktischem Polyvinylchlorid lassen sich in üblicher Weise bedrucken und beispielsweise nach dem Hochfrequenz-Wärmeimpuls- und Wärmekontaktverfahren verschweissen.
Als Beispiel für heisse Füllgütter seien genannt: Schmelzkäse, gekochte und gebratene Nahrungsmittel, Fette, Gelees, Marmeladen, Teigwaren oder in der Kälte harte bis zähflüssige Stoffe, wie Wachse, Pasten oder Emulsionen, die auch Lösungsmittel enthalten können. Die Herstellung der Folien kann auf verschiedene Weise erfolgen. So lässt sich taktisches Polyvinylchlorid mit seinen Zuschlagstoffen in einem Lösungsmittel, wie z. B. Tetrahydrofuran. auflösen und in einer entsprechenden Giessanlage zu Folien ausgiessen. Billiger ist die Herstellung aus dem Schmelzfluss auf einem Kalander oder über einen Extruder.
Zum Kalandrieren mischt man im allgemeinen Rohund Zuschlagstoffe in einer Kollermühle oder einem Fluidmischer, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur.
Das Mischgut kann sodann auf einem Zweiwalzenstuhl bei 190-220 C aufgeschmolzen und nachfolgend auf einem Kalander bei den gleichen Temperaturen ausgewalzt werden. Zur Fertigung auf dem Extruder ist es zweckmässig, einen pulverförmigen Ansatz in einem Extruder oder auf der Walze zu granulieren und mit dem Granulat einen Extruder zu speisen, aus dem die Schmelze als Flach- oder Schlauchfolie abgezogen werden kann. Die Verarbeitung kann aber auch direkt vom Pulver aus erfolgen. Der Extruderarbeitsbereich liegt bei langsarnen Umdrehungsgeschwindigkeiten ebenfalls in dem obengenannten Haupttemperaturintervall von 190-220 C, kann aber auch bis zu 2500 C ausgedehnt werden.
Die nach einem dieser Verfahren hergestellten Folien haben vorzugsweise eine Stärke von 0,05-0,5 mm und lassen sich auf bekannte Weise verstrecken und tiefziehen.
Im folgenden werden bei gleichen Ansatzzusammensetzungen die Eigenschaften verschiedener taktischer Polyvinylchloride als Beispiele angeführt.
Beispiel 1 100 Teile taktisches Homopolymerisat mit einem K
Wert 63 und mindestens 55 % iger eutakti scher Ordnung,
2 Teile Advastab 17 MO (Handelsprodukt der
Fa. Deutsche Advance GmbH.) bestehend aus 75 % einer Di-n-octylzinn-Schwefelver bindung und 25X epoxydiertem Sojaboh nenöl,
1 Teil eines Montansäureesters (Handelsname OP
Wachs der Fa. Farbwerke Höchst AG, werden in einem Fluidmischer 30 Minuten bei 1100 C fein verteilt und anschliessend nach Plastifizierung auf einem Zweiwalzenstuhl über einen Kalander bei 190 bis 2200 C zu einer 0,2 mm starken Folie ausgewalzt.
Reissfestigkeit, Dehnung, Reisslast und Weiterreissfestigkeit werden unter DIN-Bedingungen gemessen.
Die Wärmeformbeständigkeit ergibt sich nach Vicat gemäss VDE-Norm 0302 im Glykolbad an einer aus dem Folienmaterial gepressten 4 mm Platte. Zur weiteren Bestätigung der verbesserten Wärmeformbeständigkeit gegenüber ataktischem Polyvinylchlorid dient eine Wärmelagerung der tiefgezogenen Folien bis zur Verformung. Dazu werden aus den 0,2 mm starken taktischen wie auch ataktischen Folien im Vakuumtiefziehverfahren (Maschine der Fa. Illig UA 100, positive Form, 40 Sekunden 80 0o7 Heizintensität) viereckige Becher im Format 60 x 60 x 40 mm geprägt und belastungsfrei im Wärmeschrank gelagert, dessen Temperatur in Abständen von 20 Minuten um 50 C steigt.
Die Temperatureinstellung unmittelbar vor dem Einsetzen der Verformung wird als obere Grenze der Wärmeformbeständigkeit registriert. Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeiten werden an 0.2 mm starken Folien ermittelt.
In der nachfolgenden Tabelle werden die Werte der gemäss Beispiel 1 erhaltenen Folien einer ataktischen Polyvinylchloridfolie gleicher Stärke (K-Wert 60) gegen übergestellt. Der Vergleich zeigt, dass die beschriebene Folie in der Wärmeformbeständigkeit bei sonst annähernd gleichen Eigenschaften dem bisher üblichen Polyvinylchlorid überlegen ist und damit einen speziellen Vorteil für die Verpackung von heissen Füllgütern bringt.
Tabelle 1 taktisches PVC ataktisches PVC
K-Wert 63 K-Wert 60
Reissfestigkeit DIN 53 371 kp/cm2 580 550
Reissdehnung DIN 53371 % 30 20
Weiterreissfestigkeit DIN 53 356 kp/mm 1,2 1,1
Weiterreisslast kp 0,23 0,21
Wärmeformbeständigkeit n. Vicat in Glykol VDE 0302 OC 92 78
Tiefgezogener Becher OC 90 76
Gasdurchlässigkeit DIN 53 379
Wasserdampf g/cm.torr.h 6 10-9 6 10-9
Sauerstoff 1,5.10-12 1,0.10-12
Stickstoff 0,3.10-12 0,2.10-12
Luft 0,1.10-12 0,1.10-12
Kohlendioxyd 0,4.10-12 0,5.10-12
Beispiel 2
100 Teile taktisches
Homopolymerisat mit einem
K-Wert 71 und mindestens 55%iger eutakti scher Ordnung,
2 Teile Advastab 17 MO > (s. Beispiel 1) und
1 Teil Montansäureester (wie Beispiel 1) werden unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 verarbeitet und geprüft. Die 0,2 mm Folie zeigt folgende Eigenschaftswerte:
Tabelle 2 Reissfestigkeit DIN 53 371 kp/cm 620 Reissdehnung DIN 53371 35 Wärmeformbeständigkeit n.
Vicat in Glykol VDE 0302 OC 93 tiefgezogene Becher 0 92
Beispiel 3
100 Teile taktisches Copolymerisat (K-Wert 65) mit mindestens 55 % iger syndiotaktischer Ordnung und einem Copolymerengehalt von jeweils 2 bis 6 % an a) Vinylacetat, b) Dichloräthylen, c) Acrylsäureäthylester,
2 Teile Advastab 17 MOm (s. Beispiel 1) und
1 Teil Montansäureester (wie Beispiel 1) werden gemischt und wie im Beispiel 1 zu 0,2 mm Folien verarbeitet.
Die Materialprüfung ergab folgende Eigenschaftswerte: a) b) c) Reissfestigkeit
DIN 53317 kp/cm2 550 580 570 Reissdehnung
DIN 53317 % 40 30 35 Wärmeformbeständigkeit nach Vicat in Glykol VDE0302 OC 88 90 89 tiefgezogene Becher OC 88 89 89
Beispiel 4
100 Teile taktisches Homopolymerisat mit einem
K-Wert 65 und mindestens 55%iger eutakti scher Ordnung,
2 Teile Advastab 17 MOs (s. Beispiel 1) und
1 Teil Montansäureester (wie Beispiel 1) werden in einem Fluidmischer 30 Minuten bei 1100 C fein verteilt, anschliessend nach Plastifizierung auf einem Zweiwalzenstuhl zerkleinert und auf einem Extruder mit Breitschlitzwerkzeug bei einer Temperatur von 1900 C am Schneckeneingang und 2200 C an der Düse und einer Schneckendrehzahl von 20 UpM zu einer Flachfolie von 0,4 mm Dicke extrudiert.
An dieser Folie werden folgende Werte gemessen: Reissfestigkeit DIN 53 371 kp/cm2 605 Reissdehnung DIN 53371 32 Wärmeformbeständigkeit VDE 0302 nach Vicat in Glykol C 92 tiefgezogene Becher 0 91
Beispiel 5
100 Teile taktisches Homopolymerisat mit einem
K-Wert 65 und mindestens 55%iger eutakti scher Ordnung,
2 Teile Advastab 17 MO > (s.
Beispiel 1) und
1 Teil Montansäureester (wie Beispiel 1) werden in einem Fluidmischer 30 Minuten bei 1100 C fein verteilt, anschliessend nach Plastifizierung auf einem Zweiwalzenstuhl zerkleinert und auf einem Extruder mit Folienblaswerkzeug bei einer Temperatur von 1900 C am Schneckeneingang und 2200 C im Blaswerkzeug und einer Schneckendrehzahl von 20 UpM zu einem Folienschlauch von 0,06 mm Dicke geblasen. Die nach diesem Verfahren hergestellte Folie ergibt folgende Eigenschaftswerte: Reissfestigkeit DIN 53 371 kp/cm2 615 Reissdehnung DIN 53371 % 36 Wärmeformbeständigkeit nach Vicat VDE 0302 0 C 91