-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Polymerfilm, insbesondere für
die Verwendung als Verpackung für Lebensmittelprodukte,
der verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Durchlässigkeit
für Gase aufweist, ein Verfahren zum Herstellen und Behandeln
des Polymerfilms, mit dem sich die Abgrenzungseigenschaften verbessern
lassen, sowie eine aus dem Polymerfilm hergestellte Verpackung.
-
Beschreibung des Standes der
Technik
-
Polymerfilme
sind Produkte, die zahlreiche Anwendungen in verschiedensten Anwendungsgebieten finden.
Dabei ist die Verwendung als Verpackung sicherlich die wichtigste.
-
Die
Verwendung von Polymerfilmen als Verpackungen oder für
Verpackungen ist angesichts der verschiedenen Qualitätseigenschaften
von Polymerfilmen äußerst vorteilhaft. Dazu gehören
etwa die niedrige Kosten, eine einfache Handhabung, eine breite
Palette von Farben, Mustern und Strukturen, eine hohe Transparenz
oder Opazität (falls gewünscht) und eine große
Sicherheit.
-
Es
gibt einige Polymerfilme, die andere äußerst vorteilhafte
Eigenschaften wie etwa eine hohe Beständigkeit gegenüber
Abrasion und Perforation, eine geringe Durchlässigkeit
für Gase und Dämpfe aufweisen, sodass die Polymerfilme
sehr geeignet für Verpackungen für zum Beispiel
Lebensmittelprodukte sind.
-
Allgemein
sollten Lebensmittelprodukte von Gasen und Dämpfen in der
Umgebung und hauptsächlich von Sauerstoff isoliert werden,
das bei einem Kontakt mit den Lebensmitteln eine Oxdiation derselben
zur Folge haben kann, wodurch die Haltbarkeit der Lebensmittel verkürzt
wird und unter Umständen auch eine Verfärbung
derselben verursacht wird. Weiterhin ist die Abgrenzungseigenschaft
wichtig, weil diese verhindert, dass das Produkt Wasser an die Umgebung
verliert, und damit dazu beiträgt, dass der Geschmack,
das Aussehen und andere Eigenschaften der Lebensmittel erhalten
bleiben.
-
Außerdem
veranlasst Sauerstoffgas in Medien mit einer hohen Wasseraktivität
eine Vermehrung der aerobischbiologischen Aktivität in
den verpackten Lebensmitteln, wodurch die Haltbarkeit reduziert
wird.
-
Um
derartige Packungen zu verbessern, wurden hinsichtlich der Beständigkeit
gegenüber einer Perforation und hinsichtlich des Abhaltens
von Basen und Dämpfen verschiedene Lösungen für
den Aufbau von Filmen für derartige Verpackungen vorgeschlagen.
-
Insbesondere
sieht ein wohlbekanntes und weit verbreitetes Verfahren zum Verbessern
von mechanischen Eigenschaften von Polymerfilmen die Bestrahlung
mit einer ionisierenden Strahlung in der Form von elektromagnetischer
Energie oder von auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigten
Elektronen vor.
-
Als
Beispiele hierfür lassen sich die folgenden Dokumente zitieren:
- US 4,064,296 gibt
einen mehrschichtigen Aufbau an, der für bessere Schrumpfeigenschaften
bei hohen Temperaturen bestrahlt wird.
- US 4,737,391 gibt
ebenfalls einen mehrschichtigen Aufbau an, der für bessere
Heißdichtungs- und Stärkeigenschaften bestrahlt
wird.
-
Außerdem
besteht auch die Möglichkeit, nur eine der Schichten einer
komplexen Verpackung zu verändern, um optimale Eigenschaften
für diese vorzusehen, ohne die anderen Schichten zu beeinträchtigen,
wie etwa in dem Dokument
US 5,055,328 beschrieben.
-
Wie
jedoch weiter oben genannt, werden in allen diesen Beispielen nur
Veränderungen in dem thermomechanischen Verhalten der derart
erhaltenen Filme erzielt. In dem vorliegenden Fall wird eine wichtige Veränderung
in dem chemischen Verhalten des durch eine ionisierende Strahlung
verarbeiteten Materials erzielt.
-
Aufgaben der Erfindung
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Polmyerfilm anzugeben,
der vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise zum Verpacken von
Lebensmitteln ausgebildet ist und eine höhere Abgrenzungskapazität
aufweist, die durch eine Behandlung während des Herstellungsprozesses
erhalten wird.
-
Weiterhin
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prozess zum
Behandeln eine Polymerfilms und insbesondere des oben genannten
Polymerfilms anzugeben, mit dem effiziente Eigenschaften hinsichtlich
der Abgrenzungskapazität gegenüber Gasen und Dämpfen
und hauptsächlich gegenüber Sauerstoffgas und
Wasserdampf erhalten werden.
-
Schließlich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackung
insbesondere für das Verpacken von Lebensmittelprodukten
anzugeben, die die oben genannten Eigenschaften aufweist.
-
Die
Aufgaben der vorliegenden Erfindung können durch mehrschichtige
Aufbauten und durch Filme mit nur einer Schicht erfüllt
werden.
-
Kurzbeschreibung der Erfindung
-
Die
Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Polymerfilm
gelöst, der insbesondere für die Verwendung an
Verpackungen ausgebildet ist und mit wenigstens einer gewissen ionisierenden
Strahlung bestrahlt wird, um die Abgrenzung gegenüber Gasen
zu erhöhen, wobei die angewendete Energiedosis im wesentlichen
im Bereich von 10 bis 150 kGy liegt und die Veränderungen
der mechanischen Eigenschaften bei höchstens 20% liegen.
-
Außerdem
werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren
zum Herstellen und Behandeln eines Polymerfilms gelöst,
der insbesondere ein Polymerfilm für die Verwendung an
Verpackungen ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Schritt (a): Herstellen des Films durch einen Extrusionsprozess,
und
- Schritt (b): Anwenden wenigstens einer ionisierenden Strahlungsmenge
auf den Film, sodass die angewendete Energiedosis im wesentlichen
im Bereich zwischen 10 kGY (kJkg) und 150 kGy liegt und die Veränderungen der
mechanischen Eigenschaften bei höchstens 20% liegen.
-
Schließlich
werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch eine Verpackung
gelöst, die insbesondere für das Verpacken von
Lebensmittelprodukten verwendet wird und durch den oben definierten
Polymerfilm gebildet wird, der in Übereinstimmung mit dem
oben genannten Verfahren zum Herstellen und Behandeln erhalten wurde.
-
Die
vorliegende Erfindung bietet als Hauptvorteile eine Erhöhung
der Abgrenzungseigenschaften des Polymerfilms gegenüber
Gasen ohne eine größere Veränderung der
mechanischen Eigenschaften, indem eine Strahlungsenergie zwischen
10 kGy und 150 kGy angewendet wird. Dadurch wird die Abgrenzung
des Films wesentlich verbessert, sodass keine Filme mit höheren
Herstellungskosten verwendet werden müssen, um dieselben
Ergebnisse zu erzielen.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden im größeren
Detail mit Bezug auf eine Ausführungsform in den Zeichnungen
beschrieben. Die Figuren zeigen:
-
1 ist
eine schematische Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des Polymerfilms
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine perspektivische, schematische Ansicht des Films der vorliegenden
Erfindung, wobei die Vergrößerung A einen schematischen
Querschnitt des Films zeigt.
-
Ausführliche Beschreibung
der Zeichnungen
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform und wie in 1 und 2 gezeigt,
betrifft die vorliegende Erfindung einen Polymerfilm 1 und
insbesondere einen mehrschichtigen Film hauptsächlich für
die Verwendung an Verpackungen.
-
Für
die Verwendung an Verpackungen und insbesondere an Lebensmittelverpackungen
muss ein Polymerfilm bestimmte mechanische Eigenschaften wie etwa
eine Beständigkeit gegenüber Perforationen und Abrasion,
eine Abgrenzung gegenüber Dämpfen und Gasen und
unter Umständen eine hohe Transparenz aufweisen.
-
Der
Polymerfilm 1 der vorliegenden Erfindung weist Abgrenzungseigenschaften
gegenüber Gas auf, die durch die Anwendung einer ionisierenden
Strahlung wie weiter unten beschrieben stark erhöht werden.
-
Im
wesentlichen umfasst der Film 1 wenigstens eine Polymerschicht,
wobei mehrere parallele und benachbarte Schichten miteinander kombiniert
werden können, um andere Zielsetzungen neben der oben genannten
zu erfüllen.
-
Vorzugsweise
besteht der Film 1 aus einem Polyamid (PA 6, PA 6.12, PA
6.66, PR 11, PA 12 und Mischungen aus denselben) oder wird durch
Extrudieren eines Polyamids zusammen mit Klebern ausgebildet, wobei
aber auch andere Materialien und verschiedene Mischungen verwendet
werden können, wenn dies erforderlich ist oder erwünscht
wird.
-
Vorzugsweise
oder gegebenenfalls kann der Film 1 auch durch das gleichzeitige
Coextrudieren aller Schichten auf einer als Simultan-Coextrusionsmaschine
bezeichneten Vorrichtung (schematisch in 1 gezeigt)
mit zwei oder mehr Schrauben (oder auf einer anderen entsprechenden
Vorrichtung, wie in 1 und 3 gezeigt)
hergestellt werden, wobei das Material bis zum Schmelzpunkt erwärmt
wird. Die Maschine sollte derart beschaffen sein, dass jedes Rohmaterial
isoliert gebildet wird, bis die entsprechende Schicht des Films 1 ausgebildet
wird (deshalb die Bezeichnung „Simultan-Coextruder").
-
Ein
dem Fachmann bekanntes alternatives Verfahren zum Erhalten eines
mehrschichtigen Polymerfilms 1 ist ein Laminieren, woben
wenigstens zwei parallele und benachbarte Schichten fest miteinander
verbunden werden. Der Film 1 kann natürlich auch
auf einer anderen Vorrichtung hergestellt werden, wenn dies möglich
und erforderlich oder erwünscht ist.
-
Es
ist bekannt, dass die Bestrahlung von Polymeren zwei verschiedene
und gleichzeitige Prozesse auslöst: eine Degradation und
eine Vernetzung der Polymermoleküle. Unter einer Degradation
ist ein Aufbrechen der Moleküle in kleinere Teile zu verstehen,
und unter einer Vernetzung ist die Reorganisation in Moleküle mit
größeren Molekularmassen mit einem hohen Verflechtungsgrad
zu verstehen.
-
Durch
die Vernetzung verbessern sich die mechanischen Eigenschaften der
Polymere, hauptsächlich hinsichtlich der Zugfestigkeit,
der Reißdehnung, der thermischen Stabilität und
anderer Aspekte, die bestrahlte Polymerfilme für die Verwendung
an Verpackungen und insbesondere Lebensmittelverpackungen geeignet machen.
-
Die
Degradation wirkt sich dagegen in umgekehrter Richtung aus: die
mechanischen Eigenschaften werden verschlechtert, wobei sich jedoch
herausgestellt hat, dass diese Typen von kleineren Molekularmassen
neue Möglichkeiten der Anordnung der kristallinen Phase
des Polymers bieten, sodass das Polymer kompakter und undurchdringlich
für Gase vorgesehen werden kann.
-
Deshalb
sollten die Strahlungsdosis und das der Bestrahlung unterworfene
Material derart ausgewählt werden, dass ein Kompromiss
zwischen dem Verlust der mechanischen Eigenschaften und der größeren
Abgrenzung gegenüber Gasen erzielt wird.
-
Nach
der Ausbildung wird der Film 1 der vorliegenden Erfindung
unabhängig von seiner Konfiguration mit einer bestimmten
Menge an ionisierender Strahlung (in 1 durch
das Bezugszeichen 2 wiedergegeben) bestrahlt. Der Film 1 kann
jedoch auch zu einem anderen Zeitpunkt bestrahlt werden, etwa nachdem
er bedruckt wurde.
-
Der
Film 1 sollte derart einer ionisierenden Strahlung unterworfen
werden, dass die Dosis der Strahlungsenergie im Bereich von 10 kGy
bis 150 kGy liegt. Diese auf den Film 1 angewendete Energiemenge
ermöglicht eine strukturelle Neuanordnung, mit der sich
die Abgrenzung gegenüber Gasen und Dämpfen wesentlich
erhöhen lässt.
-
Die
ionisierende Strahlung kann durch elektromagnetische Wellen mit
extrem hoher Frequenz, ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung,
Gammastrahlung, Partikelstrahlung wie etwa Fermione (Elektronen,
Myonen und Pinnen) oder auch schwere Ionen vorgesehen werden, die
entsprechend beschleunigt werden, damit sie in den zu behandelnden
Polymerfilm eindringen und die beabsichtigten Effekte vorsehen können.
-
Nach
der Anwendung sollte der Film eine Veränderung der mechanischen
Eigenschaften (wie etwa unter anderem der Zugfestigkeit) von höchstens
20% aufweisen, weil größere Veränderungen
die Verwendung des Films 1 an Verpackungen nachteilig und
ungeeignet machen würden.
-
Der
Film 1 kann auf beliebige Weise verfügbar gemacht
werden, etwa in der Form von Rollen oder Säcken.
-
Das
Verfahren zum Herstellen des Films 1 umfasst die folgenden
Schritte:
- Schritt (a): Herstellen des Films 1 durch
einen Extrusionsprozess, wobei bei der Verwendung von mehreren parallelen,
benachbarten und miteinander assoziierten Schichten ein dem Fachmann
bekannter und weit verbreiteter Coextrusionsprozess verwendet wird
(wie zuvor genannt, kann die Anzahl der Schichten variieren),
- Schritt (b): Anwenden von wenigstens einer ionisierenden Strahlung 2 auf
den Film 1, wobei die auf den Film angewendete Energiemenge
im wesentlichen zwischen 10 kGy und 150 kGy liegt und wie oben genannt
Veränderungen der mechanischen Eigenschaften mit einem
Prozentsatz von höchstens 20% veranlasst.
-
Schließlich
wird eine neuartige Verpackung insbesondere für das Verpacken
von Lebensmitteln angegeben, die aus dem Film 1 durch den
oben beschriebenen Prozess hergestellt wird.
-
Ein
Beispiel für die Anwendung und Umsetzung der vorliegenden
Erfindung ist ein Aufbau aus 8 Polymerschichten, die parallel und
zueinander benachbart angeordnet sind:
| Schicht
1 | PE | 25 μm |
| Schicht
2 | Coextrusionskleber | 12 μm |
| Schicht
3 | PA
6 | 9 μm |
| Schicht
4 | Coextrusionskleber | 8 μm |
| Schicht
5 | PA
6 | 7 μm |
| Schicht
6 | PA
6 | 7 μm |
| Schicht
7 | Coextrusionskleber | 12 μm |
| Schicht
8 | PE | 10 μm |
-
Nachdem
dieser Film durch den Coextrusionsprozess erhalten wurde, wurde
er mit 120 kGy bestrahlt.
-
Wenn
man den Durchlässigkeitsgrad des hier beschriebenen Films
für Sauerstoffgas mit einem nicht bestrahlten Film vergleicht,
kann eine Verbesserung von 22% der genannten Eigenschaft festgestellt
werden, sodass ein Film mit einer besseren Leistung erhalten wird.
-
Die
Verluste der mechanischen Eigenschaften liegen bei ungefähr
18%, sodass der Film weiterhin für Lebensmittelverpackungen
verwendet werden kann, weil er die Verpackungs- und Transportprozeduren
und andere Einwirkungen übersteht, denen das Produkt bis
zum Endverbrauch ausgesetzt sein kann.
-
Die
Verpackung (nicht in den Figuren gezeigt) kann eine beliebige Konfiguration
wie zum Beispiel die Form eines röhrenförmigen
Sacks oder eine andere geeignete Form aufweisen. Weiterhin ist auch
eine Verpackung möglich, die wenigstens einen Teil aus
dem Polymerfilm 1 umfasst, wobei zusätzlich andere
Teile aus anderen Materialien (Aluminiumfolie, Karton, andere Polymere
usw.) vorgesehen sein können.
-
Es
wurden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, wobei
zu beachten ist, dass der Erfindungsumfang auch andere mögliche
Variationen umfasst, wie durch den Inhalt der beigefügten
Ansprüche definiert, der auch mögliche Äquivalente
umfasst.
-
Zusammenfassung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Polymerfilm, insbesondere für
die Verwendung an Verpackungen, der mit wenigstens einer ionisierenden
Strahlungsmenge (2) bestrahlt ist, die ausreicht, um die
Abgrenzung gegenüber Gasen zu erhöhen, wobei die
auf den Film angewendete Energiedosis im wesentlichen zwischen 10
und 150 kGy liegt und die mechanischen Eigenschaften des Films eine
Veränderung von höchsten 20% erfahren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4064296 [0009]
- - US 4737391 [0009]
- - US 5055328 [0010]