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Die
Erfindung betrifft eine schlauchförmige, mehrschichtige, thermoplastische
Nahrungsmittelhülle, die
eine Außenschicht,
eine Innenschicht und mindestens eine dazwischen liegende Schicht
umfasst.
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Nahrungsmittelhüllen, speziell
Wursthüllen,
werden traditionell aus Naturdarm, Kollagenfasern, Hautfasern, faserverstärkter Cellulose
oder aus Textilien hergestellt. Diese Hüllen haben auf dem Weltmarkt
nach wie vor den größten Anteil,
insbesondere bei höherwertigen
Wurstwaren. An zweiter Stelle folgen die Hüllen aus thermoplastischen
Kunststoffen, insbesondere solche aus Polyamid oder aus Polyamid-Polyolefin-Verbundsystemen.
Die Mehrzahl der thermoplastischen Hüllen wiederum wird bei der
Herstellung streckorientiert, was zu thermischem Schrumpfvermögen und
zu besseren mechanischen Eigenschaften führt. Das Aussehen der thermoplastischen
Hüllen
ist jedoch sehr künstlich.
Außerdem
sind die thermoplastischen Hüllen üblicherweise
so glatt, dass sie den natürlich
strukturierten Oberflächen
eines Kollagendarms nur wenig ähneln,
und außerdem
gleiten sie beim Füllen
leicht aus der Hand.
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Die
Kollagen- und Hautfaserdärme
werden nach einem sehr aufwendigen und umweltbelastenden Verfahren
aus Rinderhäuten
hergestellt: Das Hautgewebe wird mit Säuren wie z.B. Milchsäure bis
zu den Fibrillen aufgeschlossen; die hochviskose Masse wird extrudiert
und mit gasförmigem
Ammoniak oder Ammoniumhydroxid langsam und kompakt ausgefällt und
verfestigt. Beim Trocknen erfolgt dann eine Vernetzung (Härtung),
um den Produkten eine ausreichende Stabilität zu verleihen, so dass sie
den Brühprozeß ohne wesentlichen
Festigkeitsverlust überstehen.
Naturdärme
wie auch Hautfaserdärme
werden jedoch aufgrund verschiedener Vorfälle wie der BSE-Seuche bei
Rindern und dem Mißbrauch
von Antibiotika von den Endverbrauchern zunehmend weniger akzeptiert.
Es drohen außerdem
gesetzliche Beschränkungen.
Eine Alternative zu den genannten Därmen ist daher wünschenswert.
Cellulosedärme,
selbst solche mit Faserverstärkung,
können diese
Aufgabe nur eingeschränkt übernehmen.
Ihr Herstellverfahren ist nicht weniger aufwendig und umweltschädigend als
das Verfahren bei den Kollagen- und Hautfaserdärmen. Nicht essbare Kollagendärme werden als
Hautfaserdärme
bezeichnet.
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Ein
großer
Vorteil der thermoplastischen Nahrungsmittelhüllen ist ihre einfache, preiswerte
Herstellung. Jedoch hat der Endverbraucher vielfach Vorbehalte gegen
Würste
in diesen Hüllen.
Die naturgemäß stark
glänzende
Oberfläche
des Kunststoffs vermittelt oft den Eindruck eines Produktes geringeren
Wertes. Der optische Eindruck ließ sich bisher nur dahingehend
verbessern, dass sie matt bedruckt wurden, aber noch nicht so, dass
eine natürlich
wirkende Imitation einer Kollagendarm-, Hautfaserdarm- oder Cellulose-Hülle mit Faserverstärkung gelang.
Hinzu kommt die schlechte Griffigkeit der Würste, wenn die Kunststoff-Oberfläche mit
Feuchtigkeit oder Fett benetzt ist.
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Bei
Hüllen
aus Naturdarm und insbesondere aus faserverstärkter Cellulose oder Kollagen
sorgt die faserige Konsistenz für
eine grobkörnig
strukturierte, raue Oberfläche.
Der Verbraucher, der diese Optik seit vielen Jahrzehnten kennt,
assoziiert damit einen höheren
Wert bzw. die traditionelle Herstellung des Wurstproduktes.
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Aus
der
DE 41 41 292 A1 sind
einschichtige, transparente, biaxial orientierte, schlauchförmige Nahrungsmittelhüllen auf
Polyamidbasis bekannt, die Feinstpigmente einer Partikelgröße von 0,01
bis 15 μm
enthalten. Die Feinstpigmente sollen vor allem eine geringere Verblockungstendenz
bewirken.
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WO 02/00026 A1 offenbart
mehrschichtige, biaxial orientierte, schlauchförmige Kunststoffdärme, die aus
mindestens einer Polyamid und gegebenenfalls Polyolefin enthaltenden
Schicht mit darin dispergierten Nanopartikeln mit einem Anteil von
0,1 bis 4 Gew.-% besteht. Bei den Nanopartikeln handelt es sich
insbesondere um Schichtsilicate, deren Ausdehnung in keiner Dimension
100 nm überschreitet.
Die beschriebene Folie soll eine hohe Transparenz besitzen und als
deutlich verbesserte Sauerstoffbarriere wirken.
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In
der
WO 01/03508 A1 ist
eine Cellulose-Lebensmittelhülle
beschrieben, die auf der Außenseite
eine mit einer wässerigen
Suspension auf Basis von kationischem Harz und Siliciumoxid aufgebrachte
Beschichtung aufweist. Die Partikelgrößen der anorganischen Substanz
liegen in der Regel im Bereich von 0,1 bis 25 μm, wobei deren Anteil von 20
bis 83,3 Gew.-% variieren kann.
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Hochpermeable
Verbundfolien werden in
WO
03/020513 A1 beschrieben. Diese bestehen aus mindestens
zwei Schichten: Aus einer Innenschicht, die in der Regel aus Polyolefin
und einem anorganischen Füllstoff
besteht, und aus einer Außenschicht,
die eine Mischung aus mindestens zwei inkompatiblen Polymeren, vorzugsweise
ataktisches Polypropylen und low-density Polyethylen bzw. Polystyrol
und einen Haftvermittler enthält.
Durch die Orientierung dieses Mehrschichtverbundes werden Mikrorisse
erzeugt, die für
die hohe Permeabilität
der Folien verantwortlich sind. Anwendungen dieser Materialien liegen
vor allem im Bereich Hygieneartikel, z.B. Babywindeln.
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In
den aufgeführten
Publikationen steht das natürliche
Aussehen und die entsprechende Oberflächenbeschaffenheit, d.h. die
Nachstellung der besonderen Haptik und Optik eines Kollagendarms,
nicht im Vordergrund des Interesses. Die eingebauten anorganischen
Substanzen dienen dort vor allem einer besseren Griffigkeit beim
Füllprozess
insbesondere von Hand, zur Erzeugung einer geringeren Verblockungstendenz
der aufgerollten Ware, zur Erzielung einer verbesserten Sauerstoffbarriere
bzw. einer besonders hohen Permeabilität oder im Fall organischer
Füllstoffe
zur Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit. Die feinen Partikel ermöglichen
auch keine ausreichende Rauhheit und Griffigkeit. Außerdem werden
zum Teil andere Polymermatrizes bzw. Kombinationen unterschiedlicher
Polymere eingesetzt als die in der erfindungsgemäßen Hülle verwendeten Materialien.
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DE 103 45 839 beschreibt
mehrschichtige Nahrungsmittelhüllen,
bei der in der Außenschicht
organische Substanz in einer Polymermatrix dispergiert ist. Diese
dispergierte Substanz kann in die Masse der Außenschicht in Form von Partikeln
und in anderer Form eingebracht worden sein. Es hat sich jedoch
gezeigt, dass der Gehalt an grobkörnigen weichen organischen
Partikeln in der Masse der Außenschicht
bei der Verarbeitung zu Problemen führt, insbesondere zu Ablagerungen
an den Werkzeugen wie insbesondere an der Düsenspaltkante am Austritt der
Masse aus der Coextrusionsdüse.
Außerdem
können
die weniger temperaturstabilen organischen Bestandteile bei den
hohen Extrusionstemperaturen oft etwa im Bereich von 200 bis 280°C thermisch
angegriffen, thermisch zersetzt oder/und verbrannt werden. Vorzugsweise
sind die der Masse zugesetzten organischen Substanzen in Bezug auf
den Temperaturverlauf des Extrudierverfahrens weitgehend oder gänzlich temperaturstabil.
Diese Bestandteile werden ebenfalls oft an den Werkzeugen abgelagert. Diese
Ablagerungen führen
wie bei einem Gehalt an anorganischen Partikeln zu einem häufigen Anhalten
der Fertigung, um die Düsen
alle paar Minuten zu reinigen, zum Verwerfen eines oft längeren Hüllenabschnitts
und zu Schwankungen des effektiven Durchmessers (Kalibers) beim
Extrudieren und somit zu Schwankungen des Durchmessers des extrudierten
Stranges.
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In
der
DE 102004005642.0 sind
mehrschichtige Nahrungsmittelhüllen
offenbart, die in der Außenschicht
grobkörnige
anorganische Partikel enthalten und der Hülle eine hervorragende Mattigkeit
und Rauheit verleihen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Gehalt
an grobkörnigen
harten anorganischen Partikeln in der Masse der Außenschicht
bei der Verarbeitung zu Problemen führt: 1. Insbesondere führt dies
zu Ablagerungen an den Düsen,
die Anlass geben zu einer sehr häufigen
Reinigung der Düse – gegebenenfalls
alle 5 bis 10 Minuten, wobei die Fertigung oft angehalten werden
muss – und
zu Kaliberschwankungen und somit zu Schwankungen des Strangdurchmessers.
Insbesondere bei besonders grobkörnigen
anorganischen Partikel können
jedoch die Hüllen,
die aufgrund dieser Partikel etwas spröder geworden sein können, an
diesen Partikeln aufplatzen lassen und sogar ein- bzw. durchreißen. 2.
Die Hartstoffpartikel führen
an den metallischen Werkzeugen im Extruder und im Bereich der Düse zu Abrieb,
insbesondere an den Kanten, sowie auch zur schnelleren Abnutzung
der Werkzeuge wie Messer, die zum Schneiden der Nahrungsmittelhüllen z.B.
auf die benötigten
Längen
benutzt werden und die aufgrund der Hartstoffpartikel an den Oberflächen der
Hüllen schneller
stumpf werden und ausgetauscht oder nachgeschärft werden müssen.
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Auf
die Patentanmeldungen
DE 103
45 839.5 sowie
DE
10 2004 005 642.0 zu ähnlichen,
Partikel enthaltenden Nahrungsmittelhüllen wird Bezug genommen hinsichtlich
der eingesetzten Substanzen, Partikel und ihrer Größen, ihrer
Herstellung und der Eigenschaften der hergestellten Hüllen.
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Es
bestand daher die Aufgabe, eine mehrschichtige Nahrungsmittelhülle vorzuschlagen,
die so gestaltet werden kann, dass sie weitgehend oder gänzlich das
Aussehen oder/und die Griffigkeit eines Natur-, Kollagen-, Hautfaser-
bzw. faserverstärkten
Cellulosedarms, dabei gleichzeitig eine verbesserte Stabilität des Produktionsprozesses
und eine geringe Ausschussquote aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine schlauchförmige,
mehrschichtige, thermoplastische Nahrungsmittelhülle, die eine Außenschicht
(Z), eine Innenschicht (I) und mindestens eine dazwischen liegenden
Schicht (P) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht (P) mehr als
50 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polymers und grobkörnige anorganische
oder/und organische Partikel enthält, die mindestens eine Art
grobkörniger
Partikel mit einem mittleren Äquivalentkugeldurchmesser
d50 größer als
5 μm umfasst,
und wobei die Oberfläche
der Außenschicht
(Z) oder/und der Innenschicht (I) eine gemittelte Rauhtiefe Rz von mindestens 5 μm aufweist, gemittelt über jeweils
5 Messungen.
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Die
thermoplastischen Polymere der Schicht (P) sind bevorzugt solche
auf Basis von jeweils mindestens einem (Co-)Polyamid, (Co-)Polyester,
(Co-)Polyolefin, (Co-)Polyurethan, polyvinylhaltigem (Co-)Polymer, deren
gemeinsamen Copolymeren oder/und deren Gemischen.
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Die
Arten der Partikel zeichnen sich durch deutlich unterschiedliche
Partikelkollektive aus. Die erste Art der Partikel kann sich z.B.
von der zweiten Art insbesondere durch eine unterschiedliche chemische
Zusammensetzung, durch eine deutlich unterschiedliche Herstellungsmethode,
durch deutlich unterschiedliche Partikelformen oder/und eine deutlich
unterschiedliche Partikelgrößenverteilung
unterscheiden.
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Eine
grobkörnige
Partikel enthaltende Schicht wird im folgenden als Schicht (P) bezeichnet.
Sie grenzt gegebenenfalls direkt an die an der äußeren Oberfläche liegende
Außenschicht
(Z) an oder/und ist eine der gegebenenfalls weiteren vorhandenen
mittleren Schichten. Sie kann auch an die Innenschicht (I) angrenzen, die
die innere Oberfläche
der Hülle
bildet. Die Schicht(en) (P) enthält/enthalten
mindestens einen anorganischen oder/und organischen Feststoff in
grobkörniger
Partikelform. Ein Teil der grobkörnigen
Partikel kann gegebenenfalls sogar einen Durchmesser aufweisen,
der größer ist
als die durchschnittliche Dicke des gesamten Schichtpaketes der
Hülle.
Dadurch kann sich mindestens ein Teil der grobkörnigen Partikel durch die an
die Oberflächen
grenzenden Schichten (Z) oder/und (I) drücken oder/und Aufwölbungen
insbesondere von jeweils mindestens einer Schicht verursachen, wodurch
der Hülle
eine große
Rauheit verliehen werden kann. Die grobkörnigen Partikel von mindestens
einer Schicht (P) weisen vorzugsweise eine solche Verteilung und
Häufigkeit
auf, dass durchschnittlich mindestens drei Partikel je mm2 der äußeren oder/und
der inneren Oberfläche einen
solchen Durchmesser aufweisen und so in der Hülle eingelagert sind, dass
sie zumindest teilweise aus den ebenen Partien der Oberfläche durch
Aufwölbungen
der Grundmasse um diese Partikel oder/und durch aus der Grundmasse
herausstehende Partien der Partikel herausragen. Vorzugsweise sind
die grobkörnigen Partikel
einer Masse nach dem Extrudieren primär in einer dünnwandigen
Schicht der Hülle
eingebaut, und das Schichtenpaket wird um die grobkörnigen Partikel
herum aufgewölbt.
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Hierbei
ist es bevorzugt, dass die Außenschicht
(Z) und die Innenschicht (I) keine derart grobkörnigen Partikel aufweist. Diese
Schichten oder/und mindestens eine der mittleren Schichten können jedoch
mattierende partikuläre
anorganische oder/und organische Füllstoffe enthalten, die z.B.
eine mittlere Partikelgröße oft im
Bereich von 0,5 bis 8 μm,
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 6 μm, besonders bevorzugt im Bereich
von 1,5 bis 5 μm
aufweisen können.
Diese mattierenden Partikel zeigen oft Teilchengrößen, die
nicht größer sind als
die durchschnittliche Dicke der Außenschicht (Z). Vorzugsweise
ist die Partikelgrößenverteilung
dieser Mattierungsmittel vergleichsweise schmal, so dass das mindestens
eine Mattierungsmittel keine oder fast keine Partikel größer als
8 μm, größer als
10 μm, größer als
13 μm, größer als
16 μm oder
größer als
20 μm aufweist. Die
Hülle kann
auch hierdurch eine stumpfmatte, Kollagendarm-ähnliche Optik und Haptik sowie
eine besonders gute Griffigkeit erhalten. Vorzugsweise enthält mindestens
eine Schicht, insbesondere die Außenschicht (Z) oder/und die
Innenschicht (I), jeweils mindestens ein Mattierungsmittel.
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Die
erfindungsgemäße Nahrungsmittelhülle kann
insbesondere 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Schichten in Abfolge enthalten.
Diese Hülle
kann daher in einzelnen Ausführungsformen
eine Außenschicht
(Z), eine Innenschicht (I) sowie insbesondere ein, zwei, drei, vier,
fünf, sechs,
sieben oder acht weitere, sogenannte mittlere Schichten aufweisen,
von denen mindestens eine dieser mittleren Schichten so hergestellt
wird, dass der Masse ein Anteil an grobkörnigen anorganischen oder/und
organischen Partikeln zugesetzt wird, der über die weitere Verarbeitung
bei der Coextrusion in der aus dieser Masse hergestellten entsprechenden
Schicht zumindest teilweise in Partikelform oder im wesentlichen
unverändert
oder gänzlich
unverändert
erhalten bleibt. Dies ist die mindestens eine Schicht (P). In bevorzugten
Ausführungsformen
weist die erfindungsgemäße Hülle neben
der Außenschicht
(Z) und der Innenschicht (I) insbesondere eine, zwei, drei oder
vier weitere Schichten auf, die Funktionsschichten wie z.B. Schichten
des Typs (A), (B), (C) oder/und (HV) sind. Die Schichtarten können auch
kontinuierliche Übergänge aufweisen,
z.B. (B-HV). Die einzelnen Schichten können sich – müssen sich aber nicht – deutlich
voneinander abgrenzen. Zwei aneinander grenzende Schichten können fließende Übergänge zeigen
oder/und eine unruhig rau wechselnde Grenzfläche zwischen zwei Schichten
aufweisen. Vorzugsweise ist die Schicht (P) eine Schicht mit einer
Schichtdicke von mindestens 5 μm,
von mindestens 10 μm,
von mindestens 12,5 μm
oder von mindestens 15 μm,
besonders bevorzugt von mindestens 17,5 μm, von mindestens 20 μm oder von
mindestens 22,5 μm,
insbesondere von mindestens 25 μm.
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Die
Gesamtdicke der Hülle
liegt in der Regel im Bereich von 20 bis 300 μm, oft im Bereich von 25 bis 240 μm, vorzugsweise
im Bereich von 30 bis 180 μm,
besonders bevorzugt größer als
35 oder kleiner als 140 μm
oder als 120 μm,
ganz besonders bevorzugt größer als
40 oder kleiner als 100 μm
oder als 80 μm.
Vielfach weisen die erfindungsgemäßen Hüllen eine Gesamtdicke von etwa
42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72,
74, 76 oder/und 78 μm
auf.
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Die
Nahrungsmittelhülle
ist insbesondere im wesentlichen schlauchförmig, vorzugsweise von im wesentlichen
kreisförmigem
Querschnitt, sowie flexibel. Sie kann insbesondere als Wursthülle, aber
auch als Hülle
für Molkereiprodukte
oder/und andere Nahrungsmittel verwendet werden. Die Nahrungsmittelhülle kann
beispielsweise in Form von Abschnitten, von gerafften Raupen, von
Naturdärmen
wie Fettenden oder/und in Kranzformen eingesetzt werden.
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Gegenüber dem
Stand der Technik zeichnet sich die erfindungsgemäße Wursthülle vor
allem durch ihr Erscheinungsbild ähnlich einem Kollagendarm,
Hauffaserdarm, faserverstärkten
Cellulosedarm oder/und Naturdarm aus, das durch einen mehrschichtigen
Aufbau insbesondere mit einem erhöhten Gehalt von synthetischen
thermoplastischen Polymeren sowie mindestens einer Schicht (P) zwischen
der Außenschicht
(Z) und der Innenschicht (I) aus sowie durch eine gesteigerte Produktionsstabilität.
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Unter
thermoplastischen Substanzen im Sinne dieser Anmeldung werden insbesondere
solche verstanden, die aus einem wesentlichen Anteil von typisch
thermoplastischen Polymeren bestehen. Viele dieser typisch thermoplastischen
Polymere weisen oberhalb der Gebrauchstemperatur und unterhalb des
Bereiches des Schmelzens einen Fließübergangsbereich auf oder/und – insbesondere
bei zumindest teilweise kristallinen Polymeren – einen Schmelzpunkt.
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Die
grobkörnige
Partikel enthaltende Schicht (P) enthält in manchen Ausführungsformen
auch anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalentkugeldurchmesser
größer als
15 μm oder
größer als
20 μm, besonders
bevorzugt größer als
25 μm, größer als
30 μm, größer als
35 μm oder
größer als
40 μm, ganz
besonders bevorzugt größer als
45 μm oder
größer als
50 μm, insbesondere
größer als
55 μm oder
größer als
60 μm, vor
allem größer als
65 μm oder
größer als
70 μm. Es
können
jedoch in manchen Ausführungsformen
auch anorganische oder/und organische Partikel, insbesondere nur
organische Partikel, mit einem Äquivalentkugeldurchmesser
größer als
75 μm, größer als
80 μm, größer als
85 μm, größer als
90 μm, größer als
95 μm oder
größer als
100 μm auftreten.
Vorzugsweise ist die Partikelgrößenverteilung
der grobkörnigen Partikel
durchschnittlich breit oder besonders breit, um einen Anteil außerordentlich
grobkörniger
Partikel aufzuweisen. Vorzugsweise weist die Gesamtheit der anorganischen
oder/und organischen Partikel von mindestens einer Schicht (P) oder
zumindest ihre im wesentlichen isometrisch geformten Partikel eine Äquivalentkugeldurchmesserverteilung
mindestens teilweise im Bereich zwischen 20 und 40 μm auf. Insbesondere
enthält mindestens
eine Schicht (P) mindestens 0,5 Gew.-% anorganische oder/und organische
Partikel, besonders bevorzugt mindestens 0,8 oder mindestens 1,2
Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 1,6 oder mindestens
2 Gew.-%.
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Als
anorganische partikuläre
Substanzen, die insbesondere einer Schicht (P) der Hülle vorteilhaft
zugegeben werden können,
eignen sich unter anderem:
- 1. Fasern aus Glas
wie z.B. Glasfasern, Glasfilamente oder/und Glasstapelfasern;
- 2. Kurzfasern aus Steinwolle wie z.B. aus Basaltwolle, Schlackenwolle
oder/und Mineralwollfasern;
- 3. Füllstoffe
bzw. Verstärkungsmaterialien
aus Carbonat(en) wie z.B. aus Kreide, Kalksteinmehl, Calcit, gefälltem Calciumcarbonat,
Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Dolomit oder/und anderen Mischcarbonaten;
- 4. Sulfate wie z.B. Bariumsulfat oder/und Calciumsulfat;
- 5. Silicate wie z.B. Talk, Pyrophyllit, Chlorite, Hornblenden,
Glimmer, Kaoline, Tone, Wollastonit, Gesteinsmehl wie z.B. Schiefermehl,
gefällte
oder/und natürliche
Alkali-haltige oder/und Erdalkali-haltige Silicate, Silicate mit
mehreren Kationen wie z.B. MgFe-, AlMg-, CaAl-, NaAl- bzw. KAl-Silicate,
Feldspäte,
Feldspatvertreter, Mullite, Zeolithe oder/und Erdalkali-Metasilicate;
- 6. Kieselsäuren
von unterschiedlicher Art wie z.B. Quarz, Quarzgut, Cristobalit,
Erden oder/und Mahlgüter von
Stoffen mit sehr hohem SiO2-Gehalt wie z.B.
Kieselgur oder/und Neuburger Kieselerde, gefällte bzw. pyrogene Kieselsäure, Glasmehl,
Bimsmehl, Perlit, feingemahlene Fritten oder/und (Mikro-)Glaskugeln oder/und
Aluminiumsilicatkugeln als Vollkugeln, Hohlkugeln oder/und deren
Fragmenten;
- 7. Oxide wie z.B. Aluminiumhydroxide, Aluminiumoxide, Magnesiumhydroxid,
Magnesiumoxid, Titandioxide, Siliciumdioxide oder/und
- 8. weitere wie z.B. Kohlenstofffasern, Ruß- oder/und Graphitpartikel.
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Insbesondere
bestehen die anorganischen Partikel vorwiegend oder weitgehend aus
Partikeln auf Basis von Aluminiumoxid, Carbonat, Phosphat, Siliciumoxid,
Silicat wie z.B. Wollastonit, Sulfat, Gestein oder/und glasartiger
Substanz.
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Die
Oberfläche
insbesondere der anorganischen Partikel kann z.B. mit einem Haftvermittler
modifiziert sein, so dass eine höhere
Verträglichkeit
mit der umgebenden Polymermatrix (= Grundmasse, Matrix) erzielt werden
kann, oder farblich beschichtet sein. In der polymeren Matrix können an
den anorganischen oder/und organischen Partikeln gegebenenfalls
Hohlräume
auftreten, insbesondere durch das Verstrecken.
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Die
größeren anorganischen
oder/und organischen Partikel in einer Schicht (P) sind insbesondere
förderlich
für die
Rauhigkeit und Griffigkeit der Hülle.
Ein Anteil an mittelgroßen
oder/und feineren anorganischen oder/und organischen Partikeln kann
insbesondere für
die Verstärkung
des matten Aussehens und die Erzeugung einer Feinstruktur dienen.
Hierbei kann ein Gemisch mit unterschiedlichen Partikelformen vorliegen.
Der Anteil der größeren Partikel
von primär
zweidimensionaler Erstreckung wie z.B. Plättchen ist vorzugsweise gering
oder (praktisch bei) Null.
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In
manchen Ausführungsformen
ist wenigstens ein Teil der anorganischen Partikel vorzugsweise
von im wesentlichen isometrischer, linealartiger, nadeliger oder/und
faseriger Form. Es ist dann u.U. bevorzugt, dass die meisten der
eingesetzten Partikel, insbesondere die größeren, vorzugsweise eine derartige
Form aufweisen. Vorzugsweise wird eine Mischung aus anorganischen
Partikeln eingesetzt, die sowohl im wesentlichen isometrische Partikel
und im wesentlichen linealartige, nadelige oder/und faserige Partikel
aufweist, insbesondere in einem Verhältnis im Bereich von 5 : 95
bis 95 : 5, vorzugsweise im Bereich von 15 : 85 bis 85 : 15, besonders
bevorzugt mehr als 25 : 75 oder mehr als 35 : 65 bzw. weniger als
75 : 25 bzw. weniger als 65 : 35, ganz besonders bevorzugt etwa
45 : 55 oder etwa 55 : 45. Letztere können teilweise oder gänzlich,
etwas oder stark ausgerichtet sein. Letztere können aber auch bevorzugt irregulär in einer
Schicht (P) enthalten sein, um keine Vorzugsrichtung erkennen zu
lassen. Je größer die
anorganischen Partikel von mittlerer oder hoher Härte sind,
desto eher ist es bevorzugt, dass die besonders großen Partikel
verrundet sind.
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Die
Partikel in einer Schicht (P), vor allem solche in Form von Fasern
oder/und im wesentlichen isometrische, nadelige oder/und plättchenförmige Partikel,
verleihen der Hülle
eine sehr natürliche
seidenmatte Optik und eine gut griffige Haptik. Die Oberfläche erhält dadurch
eine leichte Rauhigkeit, die über
die Art, Menge und Größenverteilung
der Partikel eingestellt werden kann. Über diesen Partikelanteil kann
zudem die Ringelfähigkeit
der Hülle
beeinflußt
werden. Ferner wurde gefunden, dass die anorganischen Partikel als
Verstärkungsmittel
wirken können,
wodurch die Kaliberstabilität
des gefüllten
Materials (Variation der Durchmesser) gegenüber dem ungefüllten deutlich
erhöht
ist.
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Das
Gewichtsverhältnis
zwischen anorganischen oder/und organischen Partikeln und Kunststoffen
in der gesamten Nahrungsmittelhülle
beträgt
vorzugsweise 0,01 : 99,99 bis zu 40 : 60, besonders bevorzugt mindestens
0,05 : 99,95 bzw. bis zu 30 : 70, ganz besonders bevorzugt mindestens
0,1 : 99,9 bzw. bis zu 20 : 80, insbesondere mindestens 0,3 : 99,7
oder mindestens 0,5 : 99,5 bzw. bis zu 16 : 84, bis zu 12 : 88 oder
bis zu 8 : 92, vor allem mindestens 0,8 : 99,2 oder mindestens 1
: 99 bzw. bis zu 6 : 94 oder sogar bis zu 4 : 96.
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Das
Gewichtsverhältnis
zwischen allen anorganischen oder/und organischen Partikeln bzw.
Kunststoffen in einer Schicht (P) oder/und in einer weiteren, gröbere Partikel
enthaltenden Schicht – jeweils
bezogen auf eine Schicht – beträgt vorzugsweise
0,1 : 99,9 bis zu 50 : 50, besonders bevorzugt mindestens 0,3 :
99,7 bzw. bis zu 40 : 60, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,5
: 99,5 bzw. bis zu 30 : 70, insbesondere mindestens 0,75 : 99,25
oder mindestens 1 : 99 bzw. bis zu 25 : 75 oder bis zu 20 : 80,
vor allem mindestens 1,5 : 98,5 oder mindestens 2 : 98 bzw. bis
zu 15 : 85 oder sogar bis zu 10 : 90.
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Eine
Schicht (P) kann anstelle oder zusätzlich zu den anorganischen
Partikeln noch mindestens eine Art organischer Partikel enthalten.
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Die
organischen Partikel sind vorzugsweise solche auf Basis von Polysacchariden,
Proteinen, hochtemperaturstabilen Kunststoffen wie u.a. für Materialien
wie sie zumindest chemisch ähnlich
auch für
Kunstfasern verwendet werden und deren Gemischen. Sie bestehen vorzugsweise
vorwiegend oder weitgehend aus Partikeln auf Basis von Polysacchariden,
Proteinen oder/und hochtemperaturstabilen Kunststoffen. Sie sind vorzugsweise
ausgewählt
aus ausreichend hochtemperaturstabilen organischen Materialien:
Aus organischen Materialien mit erhöhtem Schmelzpunkt, aus organischen
Materialien mit erhöhtem
Erweichungspunkt oder/und aus organischen Materialien mit erhöhtem Zersetzungspunkt,
insbesondere mit einem Schmelzpunkt oder/und mit einem Zersetzungspunkt
größer als
140°C, größer als
160°C, größer als
180°C, größer als 200°C, größer als
220°C, größer als
240°C, größer als
260°C oder/und
größer als
280°C oder/und
mit einem Erweichungspunkt größer als
180°C, größer als
200°C, größer als
220°C oder/und
größer als
240°C. Die
Temperaturstabilität
für das
gewählte
Herstellverfahren bzw. die gewählten
organischen Substanzen zeigt sich auch daran, dass gegebenenfalls ein
Teil der organischen Substanz(en) angebrannt, verbrannt oder/und
anderweitig zersetzt wird. Diese Zersetzungserscheinungen werden
oft an ihrer hell- oder/und dunkelbraunen Farbe erkannt. Während beispielsweise
Alginate und Carrageenan recht temperaturempfindlich sind, ist Guarkernmehl
etwas weniger temperaturempfindlich, ist Stärkepulver in der Regel noch
weniger temperaturempfindlich und ist Cellulose von diesen Substanzen
am temperaturstabilsten. Daher empfehlen sich unter den vielen Arten
von organischen Partikeln, die der Masse von mindestens einer Schicht
zugesetzt werden können, aus
Gründen
der Temperaturstabilität
Partikel von Cellulose oder/und Stärke. Besonders bevorzugt sind
Massen bzw. Schichten mit einem Gehalt an mindestens einem Kunststoff
für die
Matrix auf Basis von Polyamid oder/und mit einem Gehalt an mindestens
einem Polyamid sowie mit Partikeln auf Basis von mindestens einem Polysaccharid,
zumal diese Materialien einen höheren
Anteil an polaren Bindungen enthalten.
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Die
erfindungsgemäß mit anorganischen
oder/und organischen Partikeln modifizierte Schicht (P) bildet aufgrund
der Größe einiger
Partikel bzw. aufgrund großer
Agglomerate oder/und Aggregate während
der Herstellung des Folienschlauches ebenfalls überaus raue, matte Oberflächen der
Außenschicht
(Z) oder/und der Innenschicht (I) aus, welche in optischer sowie
haptischer Hinsicht den Oberflächen
z.B. von Cellulose-Faserhüllen
oder Kollagenhüllen
nahe kommen können.
Dieser Eindruck kann noch verstärkt
werden, wenn in die Außenschicht
(Z) oder/und in die Innenschicht (I) Mattierungsmittel wie z.B.
anorganische oder/und organische Partikel mit einer mittleren Partikelgröße pro Schicht
oder pro Partikelart im Bereich von 0,5 bis 8 μm eingelagert wird. Die Schicht
(P) oder/und mindestens eine andere Schicht kann hierbei auch ein
Blend enthalten von jeweils mindestens einem Polysaccharid, einem
Protein oder/und einem hochtemperaturstabilen Kunststoff insbesondere
in Form von Fasern oder/und im wesentlichen isometrischen oder/und
nadeligen Partikeln, besonders bevorzugt von jeweils mehr oder minder
isometrischen, irregulären,
verrundeten oder/und eckigen Partikeln.
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Es
kann mindestens ein Polysaccharid in mindestens einer Schicht eingesetzt
werden in Form zugesetzter Partikel oder/und in der Matrix. Das
verwendete mindestens eine Polysaccharid kann natürlichen
Ursprungs oder/und chemisch derivatisiert sein. Es kann verzweigt,
vernetzt oder/und linear aufgebaut sein. Geeignete Polysaccharide
sind insbesondere native, thermoplastische Stärke (TPS) oder/und Stärkederivate.
Im Bereich der nicht derivatisierten Stärken ist native oder/und thermoplastifizierte
Mais- oder/und Kartoffelstärke bevorzugt.
Stärkederivate
sind beispielsweise Stärkeester
wie Stärkeacetate,
-maleate, -propionate, -butyrate, -lauroate oder/und -oleate, Stärkexanthogenate,
Stärkephosphate,
Stärkesulfate,
Stärkenitrate,
Stärkeether wie
Stärkemethylether,
-ethylether, -propylether, -butylether, -alkenylether, -hydroxyethylether
oder/und –hydroxypropylether,
gepfropfte Stärken
wie mit Maleinsäure-
oder/und Bernsteinsäureanhydrid
gepfropfte Stärken
oder/und oxidierte Stärken
wie Dialdehydstärke,
Carboxystärke
oder/und mit Persulfat abgebaute Stärke.
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Alternativ
zu oder in Kombination mit mindestens einer der oben aufgeführten Stärken bzw.
Stärkederivate
können überdies
andere Komponenten aus der Familie der Polysaccharide enthalten
sein. In Frage kommen hier insbesondere pflanzliche Pulver, Fasern
oder Faserabschnitte wie z.B. solche aus Cellulose, Baumwolle, Kapok,
Flachs, Leinen, Hanf, Jute, Kenaf, Ramie, Sisal, Torf, Stroh, Weizen,
Kartoffeln, Tomaten, Karotten, Kokos, Ananas, Äpfeln, Orangen, Fichte, Kiefer
oder/und Kork. Fasern und ihre längeren
oder kürzeren
Abschnitte werden im folgenden nur als „Fasern" bezeichnet.
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Darüber hinaus
kommen auch organische, synthetische, insbesondere hochtemperaturstabile oder/und
hochschmelzende Kunstfasern bzw. Kunststoffpulver in Form zugesetzter
Partikel oder/und in der Matrix in Frage wie z.B. auf Basis von
Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyacrylonitril, Polyester,
Fluorpolymer, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyetherketon, Polyphenlyensulfid,
Polyaramid, Polyimid, aromatischem Polyester, Polychinoxalin, Polychinolin,
Polybenzimidazol oder/und Leiterpolymer.
-
Derartige
Fasern oder/und Pulver (zusammen Partikel genannt) besitzen in der
Regel deutlich höhere Schmelzpunkte,
deutlich höhere
Erweichungspunkte oder/und deutlich höhere Zersetzungspunkte als
die sie in der Nahrungsmittelhülle
umgebende Polymermatrix, so dass diese unter den Verarbeitungsbedingungen nicht
oder nur teilweise aufschmelzen oder/und mit höherer Viskosität erweichen
bzw. aufschmelzen als die umgebende Polymermatrix und gegebenenfalls
z.B. als sogenannte Stippen in der Folie sichtbar bleiben können. Solche
organischen Komponenten haben sich daher ebenfalls als sehr wirksam
für die
Erzeugung einer rauen, strukturierten Oberfläche erwiesen.
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Insbesondere
mindestens eine Schicht kann darüber
hinaus noch mindestens einen weiteren hoch- oder/und niedrigmolekularen
Bestandteil wie z.B. mindestens eine weichmachende Stubstanz wie
Glycerin, Polyethylenglykol, Glycerincarbonsäure ester, Phthalsäureester,
Stabilisator, bakterizide Substanz, fungizide Substanz oder/und
mindestens ein weiteres sonstiges Additiv enthalten.
-
Als
Kunststoffkomponente(n) vorzugsweise in mindestens einer Schicht
der Hülle,
besonders bevorzugt in der Schicht (P), insbesondere für die Matrix
der Masse bzw. der Schicht sind prinzipiell alle thermoplastischen
Polymere geeignet wie z.B. Polyurethane, Polyetherurethane, Polyesteretherurethane,
Polystyrole, aliphatische (Co-)Polyamide, Polyolefine wie Polyethylene
oder/und Polypropylene, Copolymere aus Ethylen, Propylen oder/und á-Olefinen,
aliphatische oder/und teilaromatische (Co-)Polyester, Vinylcopolymere
wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyvinylalkohole, deren Copolymere
oder/und deren Gemische. Unter den Polyurethanen sind hierfür Polyaddukte,
die z.B. unter Reaktion von Toluylendiisocyanat (TDI), Isophorondiisocyanat
oder/und Hexamethylendiisocyanat mit Poly-1,2-propandiol (Polypropylenglykol,
PPG) oder/und Poly-1,4-butandiol (Polytetramethylenglykol, PTMG)
hergestellt wurden, bevorzugt. Unter den Polyamiden sind hierfür PA6, PA66,
PA12, PA6/66 oder/und PA6/12 besonders geeignet. Unter den Polyestern
sind hierfür
Polylactid, Polycaprolacton, Copolymere von aliphatischen Diolen
mit aliphatischen Dicarbonsäuren
und Terephthalsäure
sowie Poly(butylenglykolterephthalat) besonders bevorzugt. Vielfach
enthält
die Zusammensetzung dieser mindestens einen Schicht, insbesondere
der Schicht (P), ein Gemisch mit einer oder mit mindestens zwei
dieser thermoplastischen Polymere.
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Der
Anteil an thermoplastischen Bestandteilen kann insbesondere in mindestens
einer Schicht wie insbesondere der tragenden Schicht größer sein
als 50 Gew.-%, vorzugsweise größer als
55 oder als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 65 oder als 70 Gew.-%,
gegebenenfalls sogar größer als
75, 80 oder 85 Gew.-%, speziell auf Basis von mindestens einem (Co-)Polyamid
und gegebenenfalls von jeweils mindestens einem weiteren Polymer
oder/und Copolymer.
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Mindestens
eine Schicht kann darüber
hinaus auch mindestens eine weitere organische Substanz wie z.B.
auf Basis von Kohlenhydraten, insbesondere Stärken, oder/und Proteinen oder/und
gegebenenfalls Additiven enthalten wie z.B. weitere hoch- oder/und
niedrigmolekulare Bestandteile wie z.B. weichmachende Substanzen
wie Glycerin, Polyethylenglykole, Glycerincarbonsäureester,
Phthalsäureester
bzw. Stabilisatoren bakterizide oder/und fungizide Substanzen. Vorzugsweise
werden organische Partikel mit mindestens einem Plastifizierungsmittel
zumindest teilweise plastifiziert und somit zumindest teilweise
thermoplastisch gemacht, so dass die organischen Partikel zumindest
teilweise mit mindestens einer Substanz der Grundmasse eine Mischphase
bilden und dabei angelöst
oder/und zumindest teilweise aufgelöst werden.
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Die
Farbe und die Farbvariation der coextrudierten Nahrungsmittelhüllen kann
durch Zusatz von anorganischen oder/und organischen Farbstoffen
oder/und anorganischen oder/und organischen Farbpigmenten, die im
Sinne dieser Anmeldung zu den Partikeln gezählt werden, zu einer beliebigen
Schicht oder/und beliebigen Schichten, insbesondere der Schicht
(P), eingestellt werden und z.B. durch unterschiedliche Mengen und
unterschiedliche Homogenität
bzw. Strukturierung variiert werden.
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Alle
oder fast alle Schichten der Nahrungsmittelhülle sind vorzugsweise homogen
oder im wesentlichen homogen aufgebaut oder im wesentlichen homogen,
wenn von der Verteilung der anorganischen oder/und organischen Partikel
oder/und von der Verteilung der anorganischen oder/und organischen
Farbstoffe oder/und von Farbunterschieden abgesehen wird. Innerhalb
der Matrix kann oft eine mehr oder weniger gleichmäßige Verteilung
der nicht miteinander vermischten organischen Substanzen oder/und
der Partikel vorliegen. Wenn die organischen Substanzen der Matrix
und gegebenenfalls auch der organischen Partikel unterschiedliche
chemische Eigenschaften aufweisen und daher schlecht miteinander
verträglich
sind, werden sie sich oft nicht oder nicht vollständig mischen
und ein mehrphasiges Gemisch bilden, das eine Art einer „körnigen" Struktur aus mindestens
zwei Phasen bildet. Falls jedoch die chemischen Eigenschaften von
einzelnen oder allen organischen Substanzen recht oder sehr ähnlich sind,
können
sie auch eine gemeinsame Mischphase bilden. Hierbei können u.U.
sogar organische Partikel wie z.B. plastifizierte und dabei thermoplastisch gewordene
Stärkepartikel
im Kontakt mit einigen anderen thermoplastischen organischen Substanzen
teilweise bzw. vollständig
aufgelöst
werden und dabei eine Mischphase bilden.
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Eine
Schicht, die mindestens zwei anorganische oder/und organische Phasen
aufweist, bei der die einzelnen Substanzen der Matrix und der gegebenenfalls
enthaltenen Partikel, soweit sie nicht während des Herstellungsprozesses
mindestens eine Mischphase ausgebildet haben, jeweils eine gesonderte
Phase darstellen, kann, wenn die „körnige" Struktur feinkörnig ist und wenn die verschiedenen
Phasen gegebenenfalls einschließlich
der vorhandenen Partikel unterschiedliche optische Eigenschaften
aufweisen, vor allem unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen.
Dann kann die Schicht auch aufgrund der verschiedenen optischen Eigenschaften
einen matten Eindruck aufweisen, der nicht durch Unebenheiten der
Oberfläche
und nicht durch Porenräume
bedingt sein muss, aber durch diese verstärkt werden kann.
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Je
mehr optisch wirksame Grenzflächen
auftreten und je unterschiedlicher die optischen Eigenschaften wie
die Brechungsindizes sind, desto matter kann dieser Eindruck sein.
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Mindestens
eine Schicht (P) enthält
vorzugsweise mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens 0,2 Vol.-% anorganische
oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser von
mindestens 10 μm oder/und
mit einem Partikelvolumen von mindestens 524 μm3,
bzw. von mindestens 15 μm
oder/und mit einem Partikelvolumen von mindestens 1767 μm3, besonders bevorzugt mindestens 0,05 Vol.-%
oder mindestens 0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel
mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 20 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 4189 μm3 bzw. mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens 0,2
Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 25 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 8181 μm3 bzw. mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens
0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 30 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 14137 μm3, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,05
Vol.-% oder mindestens 0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische
Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 40 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 33510 μm3 oder mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens
0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 45 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 47713 μm3, insbesondere mindestens 0,05 Vol.-% oder
mindestens 0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel
mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 50 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 65450 μm3 oder mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens
0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 55 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 87114 μm3, vor allem mindestens 0,05 Vol.-% oder
mindestens 0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel
mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 60 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 113097 μm3 oder mindestens 0,05 Vol.-% oder mindestens
0,2 Vol.-% anorganische oder/und organische Partikel mit einem Äquivalenzkugeldurchmesser
von mindestens 70 μm
bzw. mit einem Partikelvolumen von mindestens 179594 μm3.
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Bei
der erfindungsgemäßen Hülle kann
die Gesamtheit der anorganischen oder/und organischen Partikel von
mindestens einer Schicht (P) oder können zumindest ihre im wesentlichen
isometrisch geformten Partikel eine Aquivalentkugeldurchmesserverteilung
vorzugsweise mindestens im Bereich zwischen 20 und 60 μm aufweisen,
besonders bevorzugt im Bereich zwischen 25 und 70 μm, zwischen
30 und 80 μm
oder zwischen 40 und 90 μm,
ganz besonders bevorzugt im Bereich zwischen 50 und 100 μm, zwischen
60 und 110 μm
oder zwischen 70 und 120 μm.
Neben dem gewählten,
hier genannten Bereich können
darüber
hinaus insbesondere auch feinere als die genannten Partikelgrößen vorhanden
sein.
-
Die
Gesamtheit der anorganischen oder/und organischen Partikel von mindestens
einer Schicht (P) enthält
bei einem Teil der Ausführungsformen
vorzugsweise zu mindestens 10 Vol.-% des Volumens aller anorganischen
oder/und organischen Partikel im wesentlichen isometrisch geformte
Partikel, besonders bevorzugt zu mindestens 30 Vol.-%, ganz besonders
bevorzugt zu mindestens 50 Vol.-%, insbesondere zu mindestens 70
Vol.-%.
-
Die
Gesamtheit der anorganischen oder/und organischen Partikel von mindestens
einer Schicht (P) kann bei einzelnen Ausführungsformen – soweit
derartige Partikelformen in gewissem Umfang enthalten sind – vorzugsweise
zu mindestens 2 Vol.-% des Volumens aller Partikel im wesentlichen
faserig, nadelig oder linealförmig
geformte Partikel enthalten, besonders bevorzugt zu mindestens 5
Vol.-%, ganz besonders
bevorzugt zu mindestens 10 Vol.-%, insbesondere zu mindestens 20
oder mindestens Vol.-%.
-
Mindestens
eine Schicht (P) enthält
vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-% Partikel ausgewählt aus anorganischen
oder/und organischen Partikeln, besonders bevorzugt mindestens 1,
2 oder 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 8, 10, 13 oder
18 Gew.-%, insbesondere mindestens 20, 24 oder 28 Gew.-%, vor allem
mindestens 32 oder mindestens 36 Gew.-%.
-
Falls
jedoch ein Anteil an Fasern der Zusammensetzung der Außenschicht
(Z) oder/und einer anderen Schicht zugesetzt ist, enthält diese
bei einem Teil der Ausführungsformen
vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-% faseriger anorganischer Partikel,
besonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt
mindestens 1,2 oder 4 Gew.-%, insbesondere mindestens 6, 10 oder
15 Gew.-%, vor allem mindestens 20 Gew.-%.
-
Um
den haptischen Eindruck von Natur-, Kollagen-, Hautfaser- bzw. faserverstärkten Cellulosedärmen zu
erzielen, werden vorzugsweise folgende jeweils über mindestens 5 Messungen
gemittelte Rauheitswerte der Außenschichtoberfläche eingestellt:
Ra = 0,8 μm,
besonders bevorzugt Ra = 1,0 μm, ganz besonders
bevorzugt Ra = 1,2 μm, insbesondere Ra =
1,4 μm,
vor allem Ra = 1,6 μm oder/und
Rz =
5,0 μm,
besonders bevorzugt Rz = 6,0 μm, ganz besonders
bevorzugt Rz = 7,0 μm, insbesondere Rz =
8,0 μm,
vor allem Rz = 9,0 μm oder/und
Rmax =
6,0 μm,
besonders bevorzugt Rmax = 7,5 μm, ganz besonders
bevorzugt Rmax = 9 μm, insbesondere Rmax =
10,5 μm,
vor allem Rmax = 12 μm.
-
Insbesondere
liegen die gemittelten Rauheitswerte bei Ra =
1,8 μm,
Ra = 5,0 μm,
Rz = 10 μm,
Rz = 35 μm,
Rmax = 13 μm oder/und Rmax =
45 μm. Vor
allem liegen die gemittelten Rauheitswerte Ra bei
etwa 2, 2,2, 2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,2, 3,4, 3,6, 3,8, 4, 4,2, 4,4,
4,6 oder 4,8 μm,
Rz bei etwa 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
19, 21, 23, 25, 27, 29, 31 oder 33 μm oder/und Rmax bei
etwa 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37,
39, 41 oder 43 μm.
-
Um
den optischen Eindruck von Natur-, Kollagen-, Hautfaser- bzw. faserverstärkten Cellulosedärmen zu
erzielen, sollten vorzugsweise folgende jeweils über mindestens 5 Messungen
gemittelte Glanzwerte der Außenschichtoberfläche eingestellt
werden, die bei einem Einstrahlwinkel von 60° gemessen werden:
Insbesondere
weist die Oberfläche
der Außenschicht
(Z) einen Glanzwert gemessen mit einem Gerät Micro Gloss 60 der Fa. BYK
Gardner gemittelt über
5 Messungen von nicht mehr als 65 auf. Die gemittelten Glanzwerte
liegen vorzugsweise bei = 65, besonders bevorzugt = 55, ganz besonders
bevorzugt = 45, insbesondere = 35, vor allem = 25. Je geringer die
Glanzwerte sind, desto matter wirkt die Außenschicht (Z) oder/und die Innenschicht
(I), wobei die Ursachen dieses Eindrucks nicht oder nicht nur bei
Bestandteilen dieser Schicht(en) liegen müssen, aber können. Insbesondere
liegen die gemittelten Glanzwerte bei = 0,5, = 2, = 4, = 6 oder
= 8 bzw. bei = 22, = 20, = 18, = 16 oder = 14. Vor allem liegen
sie bei etwa 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19 oder 21.
-
Die
Reißfestigkeit
der erfindungsgemäßen Hüllen (an
trockenen Proben gemessen) liegt vorzugsweise bei mindestens 20,
30 oder 40 N/mm2, besonders bevorzugt bei
mindestens 50 oder 60 N/mm2, ganz besonders
bevorzugt bei mindestens 70 oder 80 N/mm2,
insbesondere bei mindestens 90 oder 100 N/mm2.
-
Die
Reißdehnung
der erfindungsgemäßen Hüllen (an
trockenen Proben gemessen) liegt vorzugsweise bei mindestens 30,
40, 50 oder 60%, besonders bevorzugt bei mindestens 70 oder 80%,
ganz besonders bevorzugt bei mindestens 90 oder 100%, insbesondere
bei mindestens 110 oder 120%.
-
Vorzugsweise
weist mindestens eine Schicht außer oder gleichzeitig mit der
Außenschicht
(Z) die Kunststoff-typischen, mechanischen Eigenschaften der Hülle wie
z.B. hohe Reißfestigkeit
oder/und hohe Elastizität
auf. Diese Schicht ist vielfach als tragende Schicht der Hülle von
Bedeutung. Sie sollte möglichst
unversehrt hergestellt sein und möglichst wenige oder gar keine
Partikel oder nur kleine Partikel aufweisen, da diese die mechanischen
Eigenschaften der Hülle
meistens etwas herabsetzen. Deswegen wird eine Schicht (P) nur selten
auch eine tragende Schicht sein können. Eine tragende Schicht
hat vorzugsweise eine Schichtdicke von mindestens 15 μm, besonders
bevorzugt von mindestens 18 μm,
ganz besonders bevorzugt von mindestens 22 μm. Gegebenenfalls sorgt mindestens
eine Schicht neben der Außenschicht
(Z) für
eine hohe Gas- und Wasserdampfdichtigkeit. In einzelnen Ausführungsformen
kann auch die Außenschicht
(Z) eine hohe Gas- und Wasserdampfdichtigkeit zeigen.
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Mindestens
eine weitere Schicht neben der Schicht (P) enthält bevorzugt mindestens einen
Kunststoff auf Basis von (Co-)Polyamid, Polyolefin, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH),
Vinylidenchlorid-(Co-)Polymer oder/und (Co-)Polymerisate mit Haftvermittler-Eigenschaften.
Besonders bevorzugt ist, dass mindestens eine der Schichten der
Hülle einen
Anteil auf Basis von (Co-)Polyamid von mindestens 50 Gew.-% bezogen auf
diese Schicht oder von mindestens 55 Gew.-% oder von mindestens
60 Gew.-% aufweist, ganz besonders bevorzugt mindestens 65 Gew.-%
oder mindestens 70 Gew.-% oder mindestens 75 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt
mindestens 80 Gew.-% oder mindestens 85 Gew.-% oder mindestens 90
Gew.-%, insbesondere mindestens 95 Gew.-% oder mindestens 98 Gew.-%
oder sogar etwa 100 Gew.-%. Diese Schicht kann auch die Außenschicht
(Z) sein und kann gegebenenfalls auch reich an (Co-)Polyamid sein.
Es ist jedoch oft bevorzugt, dass eine andere Schicht als die Außenschicht
(Z) oder/und als die mindestens eine Schicht (P) die Funktionen
und die Zusammensetzung der Schicht (A) aufweist. Die Schichten
(P) sind in vielen Ausführungsformen
allein schon wegen ihres Gehalts an vergleichsweise großen anorganischen
oder/und organischen Partikeln keine tragenden Schichten, da sie
die entsprechenden Eigenschaften vielfach nicht erreichen oder da sie
nicht dick genug sind.
-
Die
(Co-)Polyamid-reicheren Schichten (nachfolgend mit "A" abgekürzt) können ein oder mehrere aliphatische
Polyamide oder/und aliphatische Copolyamide sowie gegebenenfalls
auch einen Gehalt an teilaromatischen Polyamiden oder/und an teilaromatischen
Copolyamiden enthalten. Beispiele hierfür sind:
- – aliphatische
Polyamide: PA6, PA66, PA12;
- – aliphatische
Copolyamide: PA4/6, PA6/66, PA6/69, PA6/9, PA6/10, PA6/12, Polyetheramide,
Polyesteramide, Polyetheresteramide, Polyamidurethane, Poly(ether-Block-Amide);
- – Teilaromatische
Polyamide: PA6-I, Nylon-MXD6 (Polykondensat aus meta-Xylylendiamin und
Adipinsäure)
- – teilaromatische
Copolyamide: PA6-I/6-T, PA-6/6-I.
-
Besonders
bevorzugte Komponenten sind PA6, PA66, PA12, PA6/66, Nylon-MXD6
und PA6-I/6-T. Besonders bevorzugte Mischungen enthalten mindestens
zwei dieser Polyamide. Der Anteil an teilaromatischen (Co)-Polyamiden
beträgt
vorzugsweise nicht mehr als 40 Gew.-% bezogen auf eine Schicht (A),
besonders bevorzugt nicht mehr als 25 Gew.-%.
-
Zusätzlich kann
die Schicht (A) noch andere Polymere enthalten, beispielsweise olefinische
Copolymere wie EMAA (Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer), hieraus abgeleitete
Ionomere, EVOH oder auch (heiß-)wasserlösliche synthetische
Polymere wie z.B. Polyvinylalkohol – gegebenenfalls teilweise
und vollständig
verseift, Copolymere des Vinylalkohols mit Propen-1-ol, Polyalkylenglykole,
Polyvinylpyrrolidon, Copolymere aus Vinylpyrrolidon mit mindestens
einem α,β-olefinisch
ungesättigten
Monomerbaustein, Polymerisate von N-Vinylalkylamiden oder (Co-)Polymere
der Acrylsäure
oder/und des Acrylamids. Der Anteil der weiteren Polymere beträgt vorzugsweise
nicht mehr als 35 Gew.-% bezogen auf die Schicht (A). Darüber hinaus
können die
Schichten (A) bei Bedarf auch noch Pigmente oder/und sonstige Kunststoff-typische
Additive enthalten.
-
In
manchen Fällen
ist es bevorzugt, dass mindestens eine Schicht als Wasserdampfbarriere
wirkt. Dies kann mit mindestens einer polyolefinischen Schicht erzielt
werden. Die polyolefinischen Schichten (nachfolgend mit "B" abgekürzt) bestehen üblicherweise
im wesentlichen aus Polyethylen, Polypropylen oder/und aus Copolymeren
mit Einheiten aus Ethylen, Propylen oder/und α-Olefinen bevorzugt mit 4 bis
8 C-Atomen oder/und aus Dienen. Auch funktionalisierte Vinylmonomere
wie z. B. Vinylacetat, (Meth-)Acrylsäure und (Meth-)Acrylsäureester
kommen als Co- Bausteine
in Frage. Geeignet sind insbesondere C2/C3- oder/und C2/C8-Copolymere. Den Schichten (B) kommt in
erster Linie die Funktion einer Feuchtigkeitsbarriere zu, da Polyolefine
gemeinhin sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeiten besitzen. Darüber hinaus
können
Schichten (B) insbesondere noch Farbstoffe oder/und feinkörnige Pigmente
enthalten, wie sie typischerweise zur Einfärbung oder zum UV-Schutz eingesetzt
werden. Diese Schichten können
daher auch eingefärbt
sein.
-
Um
eine gute Barriere für
Sauerstoff und sonstige Gase zu erzielen, können bei Bedarf Schichten aus Kunststoffen
mit entsprechender Sperrwirkung hinzugefügt werden (nachfolgend mit "C" bezeichnet). Geeignete Kunststoffe
hierfür
sind Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere,
die gegebenenfalls teil- oder vollverseift sind (EVOH), und Vinylidenchlorid-Copolymere
z.B. mit Vinylchiorid oder Methylacrylat als Comonomer (PVDC). Diesen
Polymeren können
auch Additive wie z.B. Weichmacher sowie andere Polymere wie z.B.
Copolyamide oder Ionomere beigemischt sein. Auch die Schichten (B)
bzw. (C) sind üblicherweise
von thermoplastischer Natur.
-
Zu
berücksichtigen
ist, dass Schichten entsprechend (A), (B) und (C) im Folienverbund
z.T. nicht von selbst gut aneinander haften. Eine gute Haftung wird
erzielt, indem zusätzlich
mindestens eine Haftvermittlerschicht ("HV")
als Zwischenschicht oder/und Innenschicht eingebracht wird, die
bei der Folienherstellung z.B. durch Coextrusion Adhäsion zu
den jeweils angrenzenden Schichten ausbildet. Geeignete Haftvermittler
sind insbesondere Pfropf- oder/und lineare Copolymere, wobei diese
Copolymere hier auch mehr als zwei Monomerarten beinhalten können, z.B.
Ethylen- oder/und
Propylen-Einheiten sowie Bausteinen aus der Gruppe bestehend aus
(Meth-)Acrylsäure,
(Meth-)Acrylsäureester,
Vinylacetat oder/und Maleinsäureanhydrid.
Besonders bevorzugt sind u.a. Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen
(LLDPE-g-MAA), Ethylen-Acrylsäureester-Copolymere
sowie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere
(EVA). Die genannten Polymere können
einzeln oder in Mischung in den HV-Schichten enthalten sein. Zusätzlich können die
HV-Schichten noch weitere Polymere wie z.B. Polyethylen oder/und
sonstige Additive oder/und Pigmente enthalten.
-
Die
HV-Schichten können
auch weggelassen werden, wenn eine ausreichende Eigenhaftung zwischen
den Funktionsschichten gegeben ist wie sie z.B. oft zwischen Polyamid
und manchem EVOH besteht oder indem man die Haftvermittlerkomponente
in die Komponenten z.B. der angrenzenden Schicht (B) einmischt.
-
Die
Unterschiede in Aufbau, Struktur oder/und Zusammensetzung zwischen
den einzelnen Schichten können
jeweils unabhängig
voneinander von Schicht zu Schicht gering oder deutlich ausgeprägt sein.
Die Übergänge zwischen
den einzelnen Schichten können
jeweils unabhängig
voneinander von Schichtgrenze zu Schichtgrenze deutlich oder schwach
ausgeprägt
oder fließend
sein. Die Schichtgrenzen können
im wesentlichen durchgängig
eben oder insbesondere aufgrund benachbarter größerer Partikel oder Partikelansammlungen
recht rau und gegebenenfalls dann auch mit starker Schwankung der
einzelnen Schichtdicken sein. Besonders bevorzugt ist, dass mindestens
eine Schicht, insbesondere eine andere Schicht als eine Schicht
(P), eine Schicht mit mechanisch tragender Funktion ist. Falls eine
Schicht (P) eine tragende Schicht ist, weist diese Schicht vorzugsweise
eine Schichtdicke von mindestens 15 μm, besonders bevorzugt von mindestens
20 μm auf.
-
Die
Außenschicht
(Z) oder/und die mindestens eine Schicht (P) lässt/lassen sich mit den anderen
genannten Schicht-Typen zu unterschiedlichen Mehrschichtstrukturen
kombinieren. In vielen Ausführungsformen ist
es wesentlich, dass unter der Außenschicht (Z) mindestens eine
Schicht mit mechanisch tragender Funktion existiert. In der folgenden
Auflistung der bevorzugten Schichtabfolgen ist statt (Z) für die Außenschicht
die Art der Außenschicht
angegeben worden. Bevorzugte Schichtstrukturen sind (zu den Abkürzungen
siehe weiter oben):
-
Schlauchaußenseite:
-
Schlauchinnenseite
-
- 1) A/P/A
- 2) B/P/A
- 3) C/P/A
- 4) A/P/HV/B
- 5) A/P/HV/C
- 6) A/P/B/A
- 7) B/P/C/A
- 8) A/P/A/A
- 9) B/HV/P/A
- 10) C/HV/P/A
- 11) A/B/P/A
- 12) A/B/P/C
- 13) A/P/B/C/A
- 14) A/P/A/HV/B
- 15) A/P/A/HV/A
- 16) A/C/P/B/A
- 17) A/HV/A/P/A
- 18) B/HV/C/P/A
- 19) A/P/A/P/B
- 20) A/P/A/P/A
- 21) A/P/HV/P/A
- 22) A/P/P/HV/B
- 23) C/A/B/P/A
- 24) A/P/HV
- 25) A/P/HV/B/HV/A
- 26) B/HV/A/P/A/C
- 27) A/P/A/HV/B/HV/C
- 28) B/HV/P/HV/C/HV/A
- 29) A/P/A/A/A
-
Besonders
bevorzugt sind Strukturen gemäß 1), 2),
4), 6), 13), 14), 15), 20) und 21). Auf der Schlauchaußenseite
befindet sich die Außenschicht
(Z) und auf der Schlauchinnenseite die Innenschicht (I). Die mindestens
eine Schicht (P) der Hülle
kann jeweils eine Zusammensetzung bzw. Funktion der Schicht (A), (B),
(C) oder/und (HV) einnehmen, wobei auch alle möglichen Kombinationen der Übergänge zwischen
diesen Arten von Schichten für
eine Schicht (P), als auch für
andere Arten von Schichten wie z.B. (Z) und (I) möglich sind.
Vorzugsweise ist eine Schicht (P) eine Schicht (A) oder eine Schicht
auf Basis von (A) kombiniert mit (B), (C) oder/und (HV). Besonders
bevorzugt ist, dass eine Schicht (P) die erste Schicht unter der
Außenschicht (Z)
ist oder bei einer Hülle
mit insgesamt mindestens 5 Schichten die erste oder zweite Schicht
ist unter der Außenschicht
(Z).
-
Vorzugsweise
weist die Nahrungsmittelhülle
neben der Schicht (P) mindestens eine Schicht auf ausgewählt aus
Schichten (A) mit einem Gehalt an thermoplastischer Substanz auf
Basis von (Co-)Polyamid(en), Schichten (B) mit einem Gehalt an Polyolefin(en)
und Schichten (C) mit einer Sperrwirkung für Sauerstoff und weitere Gase
auf sowie gegebenenfalls zusätzlich
auch mindestens eine Schicht (HV) als Haftvermittler-Zwischenschicht
oder/und als Haftvermittler-Innenschicht.
-
Vorzugsweise
enthält
die Nahrungsmittelhülle
mindestens eine Schicht (A) mit einem Gehalt an thermoplastischer
Substanz auf Basis von (Co-)Polyamid(en) und mindestens eine tragende
Schicht als eine mittlere Schicht sowie gegebenenfalls auch mindestens
eine Schicht (B) mit einem Gehalt an Polyolefin(en), gegebenenfalls
auch mindestens eine Schicht (C) mit einer Sperrwirkung für Sauerstoff
und weitere Gase oder/und gegebenenfalls auch mindestens eine Schicht
(HV) als Haftvermittler-Zwischenschicht
oder/und als Haftvermittler-Innenschicht.
-
Vorzugsweise
weist die Nahrungsmittelhülle
mindestens eine Schicht (A) mit einem Gehalt an thermoplastischer
Substanz auf Basis von (Co-)Polyamid(en) sowie mindestens eine Art
der folgenden Schichten auf: Gegebenenfalls auch mindestens eine
Schicht (B) mit einem Gehalt an Polyolefin(en), gegebenenfalls auch mindestens
eine Schicht (C) mit einer Sperrwirkung für Sauerstoff und weitere Gase
oder/und gegebenenfalls auch mindestens eine Schicht HV als Haftvermittler-Zwischenschicht
oder/und als Haftvermittler-Innenschicht.
-
Vorzugsweise
weist die Nahrungsmittelhülle
neben der Außenschicht
(Z) mindestens eine Schicht (A) mit einem Gehalt an thermoplastischer
Substanz auf Basis von (Co-)Polyamid(en) und mindestens eine Schicht
(HV) als Haftvermittler-Zwischenschicht
oder/und Haftvermittler-Innenschicht auf.
-
Vorzugsweise
ist mindestens eine Schicht (P) eine Schicht (A) mit einem Gehalt
an thermoplastischer Substanz auf Basis von (Co-)Polyamid(en).
-
Vorzugsweise
weist mindestens eine Schicht, insbesondere eine Schicht, die nicht
grobkörnige
Partikel aufweist, oder insbesondere eine mittlere Schicht, eine
tragende Funktion und einen Gehalt an thermoplastischen Bestandteilen
auf Basis von (Co-)Polyamid(en) von mehr als 50 Gew.-% auf.
-
Die
erfindungsgemäße Nahrungsmittelhülle wird
aus mindestens drei thermoplastischen Massen hergestellt, die bei
einer Coextrusion erweicht oder/und zumindest partiell erschmolzen
werden. Diese so erzeugten Schichten werden dann zu einer einzigen
Folie in Form einer schlauchförmigen
Hülle verarbeitet.
Mindestens einer Masse, die zur Herstellung von einer Schicht (P)
im mittleren Bereich des Schichtaufbaus zwischen der Außenschicht
(Z) und der Innenschicht (I) verwendet wird, werden anorganische
oder/und organische grobkörnige
Partikel zugesetzt, bei denen zumindest eine Art Partikel eine mittlere
Partikelgröße d50 von mindestens 5 μm aufweist.
-
Die
Herstellung des Elends aus der thermoplastischen Kunststoffmatrix
und den anorganischen bzw. organischen Partikeln für die Schicht
(P) kann z.B. in einem Compoundierungsschritt nach an sich bekannten Verfahren
erfolgen. Hieran kann sich eine Coextrusion als Schlauchextrusion
anschließen.
Die oben angegebenen Stoffe werden ebenfalls bei Bedarf während des
Knet- bzw. Mischprozesses zugegeben und meist gleichmäßig oder
im wesentlichen gleichmäßig in die
Zusammensetzung für
die jeweilige Schicht eingearbeitet. Bei der Schlauchextrusion werden
alle Schichten in der Coextrusionsringdüse gleichzeitig geformt und
anschließend
hinter der Düse
zu einer einzigen, nahtlosen, mehrschichtigen Folie in Form einer
schlauchförmigen
Hülle zusammengeführt und
verschmolzen.
-
Die
Herstellung der Nahrungsmittelhülle
gemäß einer
der beschriebenen Strukturen erfolgt durch Coextrusion und vorzugsweise
anschließend
durch Schlauchblasen oder durch biaxiale Schlauchstreckung.
-
Die
Elends aus den anorganischen bzw. organischen Partikeln und der
Kunststoffmatrix sowie die weiteren vorgesehenen Polymere bzw. Gemische
werden üblicherweise
in separaten Extrudern aufgeschmolzen sowie anschließend in
einer beheizten Coextrusions-Ringdüse zusammengeführt. Der
ringförmig
austretende aus mehreren Schichten bestehende Schmelzefilm kann
nun entweder direkt zu einem Folienschlauch aufgeblasen werden oder
durch einen Biaxial-Streckprozeß mit
gegebenenfalls nachgeschalteter Thermofixierung geführt werden.
Bei letzterem Prozeß wird
der Schmelzefilm in der Regel durch schnelles Abkühlen zu
einem amorphen Vorschlauch verfestigt und durch anschließendes Wiedererwärmen auf
meistens ca. 80°C
und mittels eines zwischen zwei Quetschwalzenpaaren eingeschlossenen
Luftpolsters biaxial verstreckt (= orientiert). Die anschließende Thermofixierung
kann erfolgen, indem der verstreckte Schlauch durch eine weitere
Heizzone, gegebenenfalls unter Stabilisierung mit einem zweiten
Luftpolster, geführt
wird. Auf diese Weise läßt sich die
thermische Schrumpfneigung der Hülle
auf praxisrelevante Werte verringern, die in der Regel bei ca. 5
bis 20% in Längs-
und Querrichtung liegen und die bei 80°C gemessen werden. Schließlich kann
der erfindungsgemäß hergestellte
Hülle anschließend zu
einem einseitig abgebundenen Abschnitt, zu einer Raffraupe, zu einer
naturdarmähnlichen
Form, insbesondere zu einem Kranzdarm oder zu einem Fettende, verarbeitet
werden. Diese Hülle
kann als Lebensmittelverpackung insbesondere für ein Milchprodukt oder für eine Wurstware, vorzugsweise
als künstliche
Wursthülle,
verwendet werden.
-
Die
erfindungsgemäßen Nahrungsmittelhüllen weisen
die folgenden Vorteile auf:
- 1) Die Hülle lässt sich
stabiler und eher fehlerfrei produzieren, wenn die grobkörnigen Partikel
nicht direkt in die Außenschicht
(Z) und nicht direkt in die Innenschicht (I) eingebaut werden, weil
sie der entsprechenden mindestens einen Masse, die für die mittlere
Schicht vorgesehen ist, zugesetzt wird. Wenn sich die grobkörnigen Partikel
dagegen direkt in der Außenschicht
(Z) befinden, so sammeln sich in der Regel an der Düsenspaltkante
in kurzer Zeit Ablagerungen an, die den Produktionsprozess behindern
können.
Es wurde bei den ersten Versuchen ermittelt, dass die Menge der
Ablagerungen im wesentlichen umgekehrt proportional zu ihrer Härte bzw.
der Härte
der Partikel sind. Die Ablagerungen sind oft bei grobkörnigen organischen
Partikeln deutlich stärker
als bei grobkörnigen
anorganischen Partikeln. Die Ablagerungen können z.B. im Fall Polyamid-haltiger
Systeme auch zumindest teilweise hervorgerufen sein durch in Zersetzung
befindliches, abgebautes oder/und verbranntes organisches Material
wie z.B. niedermolekulares Polyamid, das u.a. bei der Herstellung
eines Masterbatch-Ansatzes z.B. auf der Basis von Füllstoff
(= Partikeln) und Polyamid entstehen kann. Beim Einsatz grobkörniger organischer
Partikel können
derartige Ablagerungen auch aus oder eher durch den zumindest teilweise
verbrannten Stoff der organischen Partikel entstehen. Wenn die grobkörnigen Partikel
nicht primär
in der Außenschicht
(Z) und nicht primär
in der Innenschicht (I) eingeschlossen sind, so dass die Düsenspaltkante
keinen direkten Kontakt mit der Partikel enthaltenden Schicht hat,
kann dieses zumindest teilweise verbrannte Material weniger oder
gar nicht angehäuft
werden.
- 1a) Die Düsenablagerungen
führen
vor allem zu den so genannten Kaliberschwankungen, d.h. die Ablagerungen
wirken sich störend
auf die Gleichmäßigkeit
des Schlauchdurchmessers aus. Sie führen vielfach an der Düse zu Verengungen
des wirksamen Düsenquerschnitts
und somit zu Schwankungen des Durchmessers (Kalibers) des extrudierten
Stranges. Ein erstes Teilstück
des Schlauches zeigt beispielsweise einen Durchmesser von 47 mm,
das nächste
Teilstück
von 46 mm, das darauf folgende wieder von 47 mm usw.. Dies ist ein
ernstes Problem.
- 1b) Teilweise können
die Ablagerungen ohne Anhalten des Extruders entfernt oder zumindest
teilweise entfernt werden. Hierbei kann jedoch der Strang leicht
beschädigt
werden. Wenn die Produktion jedoch angehalten wird, was sogar Z.B.
etwa alle 5 bis 10 Minuten erforderlich sein kann, lässt sich
die Ansammlung an Ablagerungen in der Regel mit einem Wischen insbesondere
an der Düsenspaltkante
der Coextrusionsringdüse
entfernen, bevor die Fertigung wieder angefahren wird. Hierbei wird
der extrudierte Strang oft abgeschnitten und der meist zu kurze
und teilweise fehlerhafte Hüllenabschnitt,
der oft etwa 50 bis 450 m lang ist, verworfen. Wenn fast keine oder
keine Ablagerungen auftreten, läuft
der Herstellungsprozess stabiler und mit geringerer Ausschußquote,
da der Herstellungsprozess nicht deswegen angehalten werden muss, um
die Ablagerungen zu entfernen, da diese während des Extrudierens üblicherweise
nur teilweise oder gar nicht entfernt werden können.
- 1c) Wenn die Ablagerungen nicht entfernt werden, können sie
sich zu einer Größe ansammeln,
dass sogar vereinzelt ein Teil der Ablagerungen von dem extrudierten
Strang mitgerissen und gegebenenfalls in die Folie sogar mit eingebaut
wird. Die Folie kann an solchen Stellen leichter einreißen und
dann auch durchreißen.
Solche in die Hülle
eingebauten Fehlstellen sind jedoch nicht vertretbar, und der Hüllenabschnitt
ist auszusortieren. Das Einreißen
von Hüllen
aufgrund von mitgerissenen bzw. in die Hülle eingebauten Ablagerungen
kommt hin und wieder einmal vor. Denn bei der Schlauchorientierung
herrschen in der Regel Drücke
zwischen 1,5 und 2,5 bar.
- 2) Die Folienoberfläche
ist weniger abrasiv, wenn sich die grobkörnigen Partikel nicht direkt
in der Außenschicht
(Z) und nicht direkt in der Innenschicht (I), sondern in mindestens
einer der mittleren Schichten befinden. Die grobkörnigen Partikel
drücken
sich, obwohl sie sich primär
in mindestens einer der mittleren Schichten befinden, in vielen
Ausführungsformen
zumindest teilweise aus der Außenschicht
(Z) heraus oder/und drücken
die Außenschicht
(Z) oder/und die Innenschicht (I) und gegebenenfalls auch mindestens eine
der mittleren Schichten zumindest teilweise um die grobkörnigen Partikel
herum aus dem sonst im wesentlichen ebenen Niveau der Oberfläche heraus.
Sie sind bei der letztgenannten Ausführungsvariante jedoch vereinzelt
oder oft von einem dünnen
Kunststofffilm umgeben. Auf diese Weise kann die Abnutzung der Maschinen,
Hilfsmittel und Werkzeuge wie z.B. Messer oder/und Gummilippen,
die z.B. beim Befüllen der
Hülle mit
Wurstbrät
helfen, deutlich vermindert werden. Dies betrifft vor allem Hüllen, in
denen grobkörnige
anorganische Partikel eingelagert sind, und weniger solche mit organischen
Partikeln.
- 3) Aufgrund des Gehalts an grobkörnigen Partikeln lässt sich
die erfindungsgemäße Hülle besser
von dem umhüllten
Nahrungsmittel abziehen und einreißen, abreißen bzw. durchreißen.
- 4) Wenn eine der äußeren Schichten,
insbesondere die Außenschicht
(Z), mindestens ein Mattierungsmittel enthält, ergibt sich nicht nur ein
besonders rauer, sondern auch ein wesentlich matterer Eindruck von
der äußeren Oberfläche der
Hülle.
Entsprechendes gilt auch für
die Innenschicht (I).
-
Es
gelang überraschenderweise
auf vergleichsweise einfache Weise, gleichartige hochwertige Hüllen hoher
Rauheit und matten Erscheinungsbildes mit hoher Produktionsstabilität und Fehlerarmut
bzw. Fehlerfreiheit herzustellen.
-
Es
war überraschend,
dass es gelang, Nahrungsmittelhüllen
herzustellen, die Natur-, Kollagen-, Hautfaser- und faserverstärkten Cellulosedärmen weitgehend
gleichen, obwohl die grobkörnigen
Partikel sich nicht in der Außenschicht
(Z) befinden und der Hülle
trotzdem eine hohe Rauheit verleihen können und dass es auch gelang,
Hüllen
mit rauem matten Erscheinungsbild herzustellen, wenn die grobkörnigen Partikel
nicht in der Außenschicht
(Z), sondern in mindestens einer der anderen Schichten vorhanden
sind und wenn die Außenschicht
(Z) Mattierungsmittel enthält.
Befinden sich die grobkörnigen
Partikel in der Außenschicht
(Z), so treten die Düsenablagerungen
oft bereits nach etwa 5 min auf. Sind sie hingegen in einer mittleren
Schicht, so bilden sie sich im selben Ausmaß oft erst nach etwa 500 min,
also nach über
8 Stunden.
-
Überraschenderweise
kann eine Hülle,
die nur mittelgroße
organische Partikel und keine größeren anorganischen
Partikel aufweist, die sich wenig oder gar nicht in einer organischen
Mischphase auflösen,
einen deutlich matteren Eindruck ergeben als eine Hülle, die
als größere Partikel
nur grobkörnige
anorganische Partikel enthält.
-
Beispiele und Vergleichsbeispiele
-
Im
folgenden werden die Eigenschaften erfindungsgemäßer Hüllen durch ausgewählte Ausführungsbeispiele
verdeutlicht.
-
Beispiel 1: Wollastonit und PA6, Schlauch
biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein fünfschichtiger Primärschlauch über fünf Einschneckenextruder
und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend aus 80 Gew.-% Polyamid
PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (HV) bestehend aus einem Haftvermittler
auf Basis von MSA-gepfropftem LLDPE (Modic-AP® L513),
- c) einer weiteren mittleren Schicht (A) bestehend aus 100 Gew.-%
Polyamid PA6 (Grilon® F34),
- d) einer mittleren Schicht (P = A) bestehend aus einem auf einem
Zweiwellenkneter hergestellten Compound aus 85 Gew.-% Polyamid PA6
(Grilon® F34)
und 15 Gew.-% Wollastonit
(Tremin® 283
100 EST) und
- e) einer Außenschicht
(Z = A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34).
-
Das
der Schicht d) zugesetzte Wollastonit-Pulver hatte eine mittlere
Partikelgröße von 8 μm und eine breite
Partikelgrößenverteilung
mit d95 bei etwa 50 μm und mit den größten Partikeln
bei etwa 70 μm.
Der Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt
und anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 50 bis 70 μm.
Dabei entfielen ca. 10% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die mittlere
Schicht b), ca. 30% auf die mittlere Schicht c), ca. 20% auf die
mittlere Schicht d) und ca. 10% auf die Außenschicht e). Dieser Hüllenaufbau
entspricht dem oben beschriebenen Aufbau A/HV/A/P/A. Die Schicht (P)
enthält
als einzige Schicht Partikel. Die Schicht (P) verleiht der Hülle einen
besonders rauen und matten Eindruck: Die Hülle zeichnet sich durch einen
recht geringen Oberflächenglanz
und eine sehr hohe Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Beim biaxialen
Verstrecken der Hülle
ergaben sich keine Beschädigungen.
Es gab nahezu keine Düsenablagerungen
und bei kurzen Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der
Werkzeuge, der Gummilippen und der Messer.
-
Beispiel 2: Cellulose und PE, Schlauch
biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein vierschichtiger Primärschlauch über vier
Einschneckenextruder und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt
mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend
aus 80 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid
PA6 (Grilon® F34),
- c) einer mittleren Schicht (P) bestehend aus einem auf einem
Zweiwellenkneter hergestellten Compound aus 54 Gew.-% Polyethylen
LDPE (Escorene® LD165BW),
40 Gew.-% eines Haftvermittlers auf Basis von MSA-gepfropftem LLDPE
(Modic-AP® L513)
und 6 Gew.-% Cellulose-Pulver (Jelucel® PF90),
so dass ein Übergang
zwischen den Schichtarten (B) und (HV) vorliegt, und
- d) einer Außenschicht
(Z = A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34).
-
Das
Cellulose-Pulver der Schicht c) zeigte eine mittlere Partikelgröße von etwa
32 μm, wobei
die größten Partikel
eine Partikelgröße von etwa
110 μm aufwiesen.
Der Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C abgekühlt und
anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10 bis 12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches
betrug 70 mm bei einer Gesamtwandstärke im Bereich von 55 bis 75 μm. Dabei
entfielen ca. 15% auf die Innenschicht a), ca. 50% auf die mittlere
Schicht b), ca. 25% auf die mittlere Schicht c), und ca. 10% auf
die Außenschicht
d). Die Schicht (P) enthält
als einzige Schicht Partikel. Die Hülle zeichnet sich unter anderem
durch einen recht geringen Oberflächenglanz und eine sehr hohe
Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Dieser Hüllenaufbau entspricht dem oben
beschriebenen Aufbau A/A/P/A. Beim biaxialen Verstrecken der Hülle ergaben
sich keine Beschädigungen.
Es gab fast keine Mengen an Düsenablagerungen und
bei Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer.
-
Beispiel 3: Wollastonit und PA6, Schlauch
biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein dreischichtiger Primärschlauch über drei
Einschneckenextruder und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt
mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend
aus 80 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (A), die auch als Schicht (P) dient,
bestehend aus einem auf einem Zweiwellenkneter hergestellten Compound
aus 85 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34)
und 15 Gew.-% Wollastonit (Tremin® 283
100 EST; d50 = 8 μm und d95 =
50 μm) und
- c) einer Außenschicht
(HV) bestehend aus 50 Gew.-% eines Haftvermittlers auf Basis von
MSA-gepfropftem LLDPE (Modic-AP® L513),
40 Gew.-% Polyethylen LDPE (Escorene® LD165BW)
und 10 Gew.-% Wollastonit als Mattierungsmittel (Tremin® 283
600 AST; d50 = 3,5 μm, d95 =
13 μm).
-
Das
Mattierungsmittel Wollastonit zeigte eine recht enge Partikelgrößenverteilung,
während
die grobkörnigen
Wollastonit-Partikel eine recht breite Partikelverteilung aufwies.
Der Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt
und anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 45 bis 65 μm.
Dabei entfielen ca. 60% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die
mittlere Schicht b) und ca. 10% auf die Außenschicht c). Die Schicht
(P) enthält
als einzige Schicht Partikel größer als
18 μm. Die
Hülle zeichnet
sich unter anderem durch einen recht geringen Oberflächenglanz
und eine sehr hohe Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Dieser Hüllenaufbau
entspricht dem oben beschriebenen Aufbau A/P/HV. Beim biaxialen
Verstrecken der Hülle
ergaben sich keine Beschädigungen.
Es gab nahezu keine Düsenablagerungen
und bei kurzen Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der
Werkzeuge, der Gummilippen und der Messer.
-
Beispiel 4: Stärke, Glycerin und PA6, Schlauch
biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein dreischichtiger Primärschlauch über drei
Einschneckenextruder und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt
mit
- a) einer Innenschicht (A) bestehend aus
80 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34) und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (A), die auch als Schicht (P) dient,
bestehend aus einem auf einem Zweiwellenkneter hergestellten Compound
aus 50 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34),
30 Gew.-% Maisstärkepulver und
20 Gew.-% Glycerin sowie
- c) einer Außenschicht
(A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34).
-
Die
Partikelgrößenverteilung
lag im Bereich von 5 bis 35 μm,
die mittlere Partikelgröße d50 bei 18 μm. Der
Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt
und anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 45 bis 65 μm.
Dabei entfielen ca. 60% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die mittlere
Schicht b) und ca. 10% auf die Außenschicht c). Nur die Schicht
(P) enthält
als einzige Schicht Partikel. Die Hülle zeichnet sich unter anderem
durch einen sehr geringen Oberflächenglanz
und eine erhöhte
Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Dieser Hüllenaufbau entspricht dem oben
beschriebenen Aufbau A/P/A. Beim biaxialen Verstrecken der Hülle ergaben
sich keine Beschädigungen.
Es gab fast keine Düsenablagerungen
und bei Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer.
-
Durch
den Glycerin-Gehalt wurde die Stärke
plastifiziert und dadurch thermoplastisch gestaltet. Sie wurde dadurch
für Polyamid
chemisch verträglich
gestaltet, so dass die Stärke
teilweise mit dem Polyamid eine Mischphase als Grundmasse bildete
und der Gehalt an Stärke-Partikeln
zurückging.
Obwohl der Anteil und die Größe der grobkörnigen organischen
Partikel signifikant zurückging,
ist der optische Eindruck bei einem Glanzwert von 4 erstaunlich
hoch. Möglicherweise
wirkt sich hierbei auch eine Struktur der Hülle mit häufigen deutlichen Brechungsindexunterschieden
aus.
-
Beispiel 5: Wollastonit und PA6, wasserdampfdurchlässiger Schlauch,
biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Herstellung des Polyvinylalkohol-Compounds:
-
In
einem Rührkessel
mit einer Mantel-Flüssigkeitsheizung
und mit einem wandgängigen
Rührer
wurden bei Raumtemperatur 75 Gew.-% Polvinylalkohol (Mowiol® 26-88 der Hoechst AG)
vorgelegt. Anschließend wurden
unter Rühren
bei ca. 1000 U/min zunächst
15 Gew.-% Polyethylenglykol und danach 7,5 Gew.-% Glycerin sowie
2,5 Gew.-% Wasser zugesetzt, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse
des Gemisches. Der Kesselinhalt wurde auf 100 bis 110°C erwärmt, 15
min bei dieser Temperatur gerührt
und unter weiterem Rühren wieder
auf 30-40°C
abgekühlt.
Das resultierende Pulver wurde über
eine Dosiervorrichtung in einen beheizten Zweiwellenkneter von 25
mm Zylinderdurchmesser und einem L/D-Verhältnis von 36 über eine
Einloch-Austrittsdüse dosiert,
so dass sich ein Massestrom von 8 kg/h ergab. Die Schneckendrehzahl
betrug 250 U/min. Die Heizungen waren auf Temperaturen von 120°C (Aufgabestelle)
stromabwärts
bis auf 180°C
steigend zur Düse
hin eingestellt. Der austretende wasserklare Strang wurde auf einer
Luftkühlstrecke
abgekühlt
und anschließend
mittels eines Stranghäckslers
zu Granulatkörnern
zerteilt.
-
Herstellung des coextrudierten Schlauchs:
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein dreischichtiger Primärschlauch über drei
Einschneckenextruder und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt
mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend
aus 80 Gew.-% PA6 (Grilon® F34) und 20 Gew.-% Polyvinylalkohol-Compound,
- b) einer mittleren Schicht (P = A) bestehend aus 75 Gew.-% PA6
(Grilon® F34),
20 Gew.-% Polyvinylalkohol-Compound (PVAL) und 5 Gew.-% Wollastonit
(Tremin® 283
100 EST, d50 = 8 μm, d95 =
50 μm) und
- c) einer Außenschicht
(Z = A) bestehend aus 80 Gew.-% PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% Polyvinylalkohol-Compound.
-
Der
Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt,
anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 50 bis 70 μm.
Dabei entfielen ca. 60% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die
mittlere Schicht b) und ca. 10% auf die Außenschicht c). Dieser Hüllenaufbau
entspricht dem oben beschriebenen Aufbau A/P/A. Die Schicht (P)
enthält
als einzige Schicht Partikel. Die Schicht (P) verleiht der Hülle einen
besonders rauen und matten Eindruck: Die Hülle zeichnet sich durch einen
recht geringen Oberflächenglanz
und eine sehr hohe Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Beim biaxialen
Verstrecken der Hülle
ergaben sich keine Beschädigungen.
Es gab nahezu keine Düsenablagerungen
und bei den Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer. Der Polyvinylalkohol quillt mit
Wasser auf, hält
den Wassergehalt in der Hülle,
dient als Transportmedium für
Wasser und Wasserdampf.
-
Beispiel 6: Grobkörnige Partikel und Mattierungsmittel
aus Wollastonit, PA6, Schlauch biaxial verstreckt und thermofixiert
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein fünfschichtiger Primärschlauch über fünf Einschneckenextruder
und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend aus 80 Gew.-% PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (HV) bestehend aus einem Haftvermittler
auf Basis von MSA-gepfropftem LLDPE (Modic-AP® L513),
- c) einer weiteren mittleren Schicht (A) bestehend aus 100 Gew.-%
PA6 (Grilon® F34),
- d) deiner weiteren mittleren Schicht (P = A) bestehend aus einem
auf einem Zweiwellenkneter hergestellten Compound aus 90 Gew.-%
PA6 (Grilon® F34)
und 10 Gew.-% Wollastonit (Tremin® 283
100 EST, d50 = 8 μm, d95 =
50 μm) und
- e) einer Aussenschicht (Z = A) bestehend aus 90 Gew.-% PA6 (Grilon® F34)
und 10 Gew.-% Wollastonit als Mattierungsmittel (Tremin® 283
600 AST, d50 = 3,5 μm, d95 =
13 μm).
-
Der
Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt
und anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf- in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 55 bis 75 μm.
Dabei entfielen ca. 10% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die
mittlere Schicht b), ca. 30% auf die mittlere Schicht c), ca. 20%
auf die mittlere Schicht d) und ca. 10% auf die Außenschicht
e). Dieser Hüllenaufbau
entspricht dem oben beschriebenen Aufbau A/HV/A/P/A. Die Schicht
(P) enthält
als einzige Schicht grobkörnige
Partikel, die Schicht (Z) dagegen feinkörnige als Mattierungsmittel.
Die Hülle
ist sehr rau und gewährt
einen besonders matten Eindruck (siehe Tabelle 1). Beim biaxialen
Verstrecken der Hülle
ergaben sich keine Beschädigungen.
Es gab nahezu keine Düsenablagerungen und
bei den Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer.
-
Beispiel
6 weist anders als Beispiel 1, das ansonsten gleichartig hergestellt
und gleichartig aufgebaut ist, auch Mattierungsmittel – in der
Außenschicht
(Z) – auf.
Die mechanischen und weiteren Eigenschaften dieser Hüllen sind
recht ähnlich.
-
Im
Vergleich zu der Hülle
des Vergleichsbeispiels 2, die gleichartig hergestellt und gleichartig
aufgebaut ist, wenn man davon absieht, dass sich die grobkörnigen Wollastonit-Partikel
in der Außenschicht
(Z) und nicht in der mittleren Schicht (P) befinden und dass die
Außenschicht
(Z) auch kein Mattierungsmittel enthält, sind alle mechanischen
Eigenschaften der Proben von Beispiel 6 deutlich höher als
beim Vergleichsbeispiel 2.
-
Beispiel 7: Wollastonit, Maisstärke und
PA6, Blasschlauch
-
Mit
Hilfe der Coextrusionstechnik wurde ein dreischichtiger Blasschlauch über drei
Einschneckenextruder und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt
mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend
aus 100 Gew.-% PA12 (Grilamid® L25),
- b) einer mittleren Schicht (P = A) bestehend aus einem auf einem
Zweiwellenkneter hergestellten Compound aus 72 Gew.-% PA6 (Grilon® F34),
20 Gew.-% Maisstärke
und 8 Gew.-% Wollastonit (Tremin® 283 100
EST, d50 = 8 μm, d95 =
50 μm) und
- c) einer Außenschicht
(Z = A) bestehend aus 100 Gew.-% PA12 (Grilamid® L25).
-
Nach
Austritt der verschiedenen Schichten aus der Coextrusionsringdüse wurde
der Schlauch durch Hineinblasen von Luft ins Innere des Schlauches
und anschließendes
Abquetschen des Schlauches durch zwei Walzenpaare auf den gewünschten
Durchmesser aufgeblasen. Der Durchmesser des Blasschlauches betrug
90 mm, die Gesamtwandstärke
lag im Bereich von 90 bis 110 μm.
Dabei entfielen ca. 50% auf die Innenschicht a), ca. 40% auf die
mittlere Schicht b) und ca. 10% auf die Außenschicht c). Dieser Hüllenaufbau entspricht
dem oben beschriebenen Aufbau A/P/A. Die Schicht (P) enthält als einzige
Schicht Partikel. Die Schicht (P) verleiht der Hülle einen besonders rauen und
matten Eindruck: Die Hülle
zeichnet sich durch einen sehr geringen Oberflächenglanz und eine recht hohe
Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Während
des Blasprozesses ergaben sich keine Beschädigungen der Hülle. Es
gab nahezu keine Düsenablagerungen
und bei den Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer. Die Stärke-Partikel waren nicht plastifiziert
worden und waren somit nicht thermoplastisch geworden, so dass sie
wahrscheinlich keine Mischphase mit der umgebenden organischen Substanz
gebildet haben.
-
Vergleichsbeispiel 1 (ohne Partikel, Schlauch
biaxial verstreckt und thermofixiert)
-
In
gleicher Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 beschrieben wurde ein
biaxial verstreckter thermofixierter dreischichtiger Schlauch hergestellt
bestehend aus
- a) einer Innenschicht (A) bestehend
aus 85 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34)
und 15 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer Partikel-freien mittleren Schicht, die Eigenschaften
der Schichtart (B) und der Schichtart (HV) aufweist, die jedoch
nicht als Schicht (P) dient, bestehend aus 50 Gew.-% eines Polyethylen
LDPE (Escorene® LD165BW)
vermischt mit 50 Gew.-% eines MSA-gepfropften LLDPE (Admer® NF518E)
als Haftvermittler und
- c) einer Außenschicht
(A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34).
-
Der
Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug ca. 70 mm bei
einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 40 bis 60 μm.
Dabei betrug der Anteil der Innenschicht a) ca. 20%, der der mittleren
Schicht b) ca. 40% und der der Außenschicht c) ca. 40%. Im Unterschied
zu den vorherigen Beispielen enthält die im Vergleichsbeispiel
1 beschriebene Hülle
keine grobkörnigen
Partikel. Keine der Schichten enthält Partikel. Dadurch erscheint
die Hülle
sehr viel glatter und glänzender
als die erfindungsgemäßen Hüllen (siehe
Tabelle 1). Allerdings sind aufgrund der fehlenden Partikel die
mechanischen Eigenschaften der Folie leicht verbessert: Sie ist
weniger spröde
und zeigt eine höhere
Reißfestigkeit
und Reißdehnung.
Dieser Hüllenaufbau
entspricht dem oben beschriebenen Aufbau A/HV-B/A. Beim biaxialen
Verstrecken der Hülle
ergaben sich keine Beschädigungen.
Es gab keine Düsenablagerungen
und bei den Produktionsversuchen keine sichtbare Abnutzung der Werkzeuge,
der Gummilippen und der Messer.
-
Vergleichsbeispiel 2: Grobkörnige Partikel
(Wollastonit) nur in der Außenschicht
(Z), Schlauch biaxial verstreckt und thermofixiert
-
In
gleicher Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 beschrieben wurde ein
fünfschichtiger
Primärschlauch über fünf Einschneckenextruder
und eine nachgeschaltete Coextrusionsringdüse hergestellt mit
- a) einer Innenschicht (I = A) bestehend aus 80 Gew.-% Polyamid
PA6 (Grilon® F34)
und 20 Gew.-% PA6I/6T (Grivory® G21),
- b) einer mittleren Schicht (HV) bestehend aus einem Haftvermittler
auf Basis von MSA-gepfropftem LLDPE (Modic-AP® L513),
- c) einer weiteren mittleren Schicht (A) bestehend aus 100 Gew.-%
Polyamid PA6 (Grilon® F34),
- d) einer mittleren Schicht (A) bestehend aus 100 Gew.-% Polyamid
PA6 (Grilon® F34)
und
- e) einer Außenschicht
(Z = A = P) bestehend aus einem auf einem Zweiwellenkneter hergestellten
Compound aus 85 Gew.-% Polyamid PA6 (Grilon® F34)
und 15 Gew.-% Wollastonit (Tremin® 283
100 EST).
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Der
Primärschlauch
wurde schnell auf ca. 20°C
abgekühlt
und anschließend
auf ca. 80°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur biaxial bei einem Flächenstreckverhältnis von
9,25 verstreckt. In einer weiteren Heizzone wurde der Schlauch anschließend thermofixiert,
so dass der thermische Schrumpf – in Wasser bei 80°C gemessen – noch ca.
10-12% betrug. Der Durchmesser des thermofixierten Schlauches betrug
70 mm bei einer Gesamtwandstärke
im Bereich von 50 bis 70 μm.
Dabei entfielen ca. 10% auf die Innenschicht a), ca. 30% auf die
mittlere Schicht b) und ca. 30% auf die mittlere Schicht c), ca.
20% auf die mittlere Schicht d) und ca. 10% auf die Außenschicht
e). Die Hülle
zeichnet sich durch einen geringen Oberflächenglanz und eine sehr hohe
Rauheit aus (siehe Tabelle 1). Dieser Hüllenaufbau entspricht dem oben
beschriebenen Aufbau A/HV/A/A/P. Keine der mittleren Schichten enthält Partikel,
dafür aber
die Außenschicht
(Z). Es gab sehr starke Düsenablagerungen,
die bereits nach 5 min störten,
aber bei den kurzen Produktionsversuchen noch keine sichtbare Abnutzung
der Werkzeuge, der Gummilippen und der Messer, hervorriefen. Die
Düsenablagerungen führten beim
biaxialen Verstrecken der Hülle
sehr oft zu starken Kaliberschwankungen, häufig zu störenden Stippen im Schlauch – hervorgerufen
durch mitgerissene und in den Schlauch eingelagerte Ablagerungen – und manchmal
auch zum Platzen des Schlauches.
-
-
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Tabelle
1 zeigt, dass sich die erfindungsgemäß beschriebenen Nahrungsmittelhüllen, die
nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, durch
die mittlere Schicht (P), die anorganische oder/und organische Partikel
enthält,
deutlich von den üblichen
Hüllen
hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften
unterscheiden.
-
Die
Partikelgrößenverteilung
der anorganischen Partikel wurde mit einem Lasergranulometer in
verdünnter
wässeriger
Suspension bestimmt. Die Rauheitswerte wurden nach DIN 4762, ISO
4287/1 und DIN 4762/1E mit einem Perthometer S5P mit dem Perthen-Taster
RHT6/50E 6110457 (Diamond) bei einem Cut-Off-Grade von 0,8 mm ermittelt.
Der Mittenrauhwert Ra ist der arithmetische
Mittelwert aller Abweichungen des Rauheitsprofils von der Mittellinie
innerhalb der Gesamtmessstrecke. Die gemittelte Rauhtiefe Rz ist der Mittelwert aus den Einzelrauhtiefen
von fünf
aufeinanderfolgenden Einzelmessstrecken von je 5 mm Länge im Rauheitsprofil.
Die maximale Rauhtiefe Rmax ist die größte der
fünf ermittelten
Einzelrauhtiefen. Die Rauheitswerte wurden jeweils über 5 Messungen
gemittelt. Je größer diese
Werte sind, desto rauer ist die Oberfläche.
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Die
Glanzwerte wurden nach DIN 67530, ISO 2813 und ASTM D 523 bei einem
Einstrahlwinkel von 60° mit
dem Gerät
Micro Gloss 60 der Fa. BYK Gardner bestimmt. Hierbei wurde das von
der Oberfläche
reflektierte Licht fotoelektrisch erfasst. Je kleiner die Glanzwerte
sind, desto matter erscheint die Oberfläche.
-
Die
Bestimmung der mechanischen Eigenschaften Reißfestigkeit, Reißdehnung,
Sigma-5-Wert und Sigma-15-Wert erfolgte nach DIN 53455 an Hüllenabschnitten
mit einer Universalprüfmaschine.
Die Messungen an den Proben des Beispiels 7 wurden an trockenen
Proben, die Messungen an Proben von allen anderen Beispielen und
Vergleichsbeispielen an nassen Proben vorgenommen, wobei alle Hüllenabschnitte
eine Breite von 15 mm aufwiesen und wobei die Einspannlänge 50 mm
betrug. Die Reißfestigkeit
gibt die Festigkeit bis zum Beginn des Reißens an. Die Reißdehnung
gibt parallel hierzu die Dehnung bis zum Beginn des Reißens an
und ist auch ein Maß für die Sprödigkeit
der Hülle.
Die Sigma-5- und Sigma-15-Werte kennzeichnen die eingesetzte Kraft
bis zu einer Dehnung der Hülle
um 5% bzw. um 15%.
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Die
Reißfestigkeit
aller Beispiele und Vergleichsbeispiele ist gut bis sehr gut. Sie
ist – wenn
man das näherungsweise
mit Vergleichsbeispiel 1 in Beziehung setzt – aufgrund des Gehalts an grobkörnigen Partikeln deutlich
herabgesetzt, aber dennoch sind bei dem Festigkeitsniveau der gemessenen
Werte noch keine Probleme beim Füllen
der Hüllen
mit einer Nahrungsmittelmasse zu erwarten.
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Die
Reißdehnung
aller Beispiele und Vergleichsbeispiele ist gut bis sehr gut. Sie
ist – wenn
man das näherungsweise
mit Vergleichsbeispiel 1 in Beziehung setzt – aufgrund des Gehalts an grobkörnigen Partikeln deutlich
herabgesetzt, aber dennoch sind bei dem Dehnungsniveau der gemessenen
Werte noch keine Probleme beim Füllen
der Hüllen
mit einer Nahrungsmittelmasse zu erwarten. Der nicht verstreckte
Blasschlauch des Beispiels 7 zeigt dagegen eine sehr hohe Reißdehnung
aufgrund der geringen Orientierung der Molekülketten zueinander, d.h., dass
die thermoplastischen Polymere weitgehend ungeordnet in der Folie
vorliegen und dass die Kristallinität relativ gering ist.
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Auch
die Sigma-5- und Sigma-15-Werte sind alle gut bzw. sehr gut. Alle
mechanischen Eigenschaften sind umso besser, je höher die
Werte sind.
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Die
Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit
(WDD) erfolgte nach DIN 53122. Dabei wurde jeweils ein Hüllenabschnitt,
der abdichtend über
ein Trocknungsmittel enthaltendes Schälchen gespannt wurde, im Klimaschrank
bei stehender Luft einseitig mit Luft einer relativen Feuchte von
85% bei 23°C
beaufschlagt, wobei jeweils das Gewicht des gesamten Schälchens inklusive
Hülle,
Trockenmittel und abdichtendem Wachs vor und nach dem Aufenthalt
im Klimaschrank bestimmt wurde.
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Diese
erfindungsgemäßen Hüllen sehen
insbesondere einem Kollagendarm sehr ähnlich.