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FOLIENSCHICHTMATERIAL Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Bolienschichtmaterialien, die zur Verpackung von Nahrungsmitteln verwendet werden.
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Zur Herbeiführung optimaler Bedingungen für die Lagerung von Nahrungsmitteln
in Folienschichtmaterialien vereinigt man die Eigenschaften der diese Materialien
zusammensetzenden einzeln genommenen Komponenten. Diese Komponenten unterscheiden
sich meistenteils stark voneinander nach dem chemischen Bau und der übermolekularen
Struktur.
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Das Folienschichtmaterial kann beispielsweise Papier, Aluminiumfolie,
Zellophan sowohl einzeln als auch in vorschiedenen Kombinationen miteinander enthalten.
Diese Komponenten bilden die Frundlage des Materials. Das Bolienschichtmaterial
enthält auch einen Uberzug, beispielsweise aus Polyolefinen.
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Das Zusammenfügen dieser Komponenten erfolgt in vesschiedener
Weise,
z.B. unter der Einwirkung von Temperatur und Druck, mittels wasserlöslicher Haftmttelklebstoffe,
mittels Klebstoffe auf der Basis organischer Lösungsmittel, durch Ausnutzung der
thermoplastischen Eigenschaften des Überzuges.
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Es werden gegenwärtig häufig Folienschichtmaterial auf der Basis
von Aluminiumfolie verwendet. Solche Materialien weisen alle positiven Eigenschaften
einer Folie auf. Sie sind nämlich nichttoxisch, schimmelzilziest und lassen sich
leicht bedruckten.
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Weite Verwendung als Grundlage finden auch Zellophan und Papier.
Das Cellophan ist physiologisch unschädlich und verändert diese Eigenschaft unter
der Einwirkung von Licht nicht. Es besitzt eine hohe Fettbeständigkeit, niedrige
Gasdurchlässigkeit und zeichnet sich durch eine hohe mechanischc Festigkeit aus.
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has Papier ist ebenfalls ein unschadliches Material, das eine Reihe
wertvoller Eigenschaften besitzt. Die Papiergrundlage verleiht den kombinierten
Materialien Festigkeit, Steifigkeit und Undurchsichtigkeit. . Es bewirkt die Fähigkeit
zum Farbetikettieren.
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Als Polyolephinüberzüge gelangte zu einer besonders breiten Verwendung
Polyäthylen. Dies ist auf seine Trägheit gegenüber verschiedenen Medien, physiologische
Unschädlichkeit, Eignung zum Exürusionsauftragen auf verschiedene Grundlagen,
gute
Verarbeitbarkeit, Schweißbarkeit und niedrige Kosten zurückz uführen.
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Bei unmittelbarem Auftragen des Polyolefinüberzuges, beispielsweise
auf Folie oder Cellophan, ist die Haftung zwischen ihnen ungenügend hoch und sinkt
bedeutend während der Lagerung, des Materials.
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Zur Steigerung der Haftung zwischen den Komponenten gibt es verschiedene
Verfahren. So ist beispielsweise ein Folienschichtmaterial zur Verpackung von Milch
bekannt, welches Papier, Folie, Polyäthylen enthält und bei welchem man zur Erzielung
der erforderlichen Haftfestigkeit das Polyäthylen einer Oxydation bei einer Temperatur
von oberhalb 300°C bei seinem Auftragen auf die Grundlage unterwirkft.
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Das erhaltene Verpackungsmaterial besitzt eine ausreichende Haftung
zwischen der Grundlage und dem Überzug. Es wird jedoch die Oxydation des Polyäthylens
bei diesen Temperturen durch das Auftreten eines Geruches begleitet, was die sanitär-hygienischen
Eigenschaften des Materials verschlechtert. Zur Steigerung der sanitär-hygienischen
Eigenschaften des Materials wird auf die Schicht des oxydierten Polyäthylens zwecks
Verhinderung, seines Kontaktes mit dem Nahrungsmittel nichtoxydiertes Polyäthylen
bei niedrigeren Temperaturen aufgetragen, wodurch die Technologie zur Herstellung
dieses Verpackungsmaterials komplizierter wird.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten
Nachteile
zu vermeiden.
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Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Folienschichtmaterial
zur Verpackung von Nahrungsmitteln zu entwickeln, welches eine ausrechende Haftung
zwischen der Grundlage und dem Überzug unter Gewährleistung sanitär-hygienischer
Eigenschaften des Materials ohne Anwendung von Elebstoffen aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daS ein Folienschichtmaterial
zur Verpackung von Nahrungsmitteln vorgeschlagen wird, welches Polyolefin und mindestens
eine der drei Komponenten Papier, Aluminimfolie, Cellophan enthält. Das Folienschichtmaterial
enthält erfindungsgemäß auch mindestens eine der drei Komponenten. Säuren der Fettreihe
mit C7-C21, Salze dieser Säuren und der Erdalkalimetalle sowie Methylester der genannten
Säuren in einer Menge von 0,01 bis 0,1%, bezogen auf das Gewicht des Polyolef ins
(vorzugsweise 0,25-0,65 O/u).
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Die genannten Stoffe spielen die Rolle des Adhäsionszusatzes. Sie
führen die Haftung zwischen der Grundlage und dem Überzug herbei.
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Als Säuren der Fettreihe mit C7-C21 verwendet man zweckmäßig Stearinsäure,
Behensäure, Pelargonsäure, Trikosanosäure, als Salze dieser Säuren und der Erdalkalimetalle
- Stearate, Behenate, Pelargate, Trikosanate von Calcium und Magnesium.
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Als Methylester der Säuren der Fettreihe mit C7-C21 verwendet man
zweckmäßig Methylester der Stearinsäure, Behensäure und der Pelargonsäure.
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Das vorgeschlagene Folienschichtmaterial zur Verpackung
von
Nahrungsmitteln weist eine hohe Haftung zwischen der Grundlage und dem Überzug in
der Größenordnung von 170 p/cm auf. Diese Größe bleibt ständig während der ganzen
Zeit erhalten (die Beobachtungen wurden während eines Jahres durchgeführt).
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Das erfindungsgemäße Material genügt den sanitär-hygienischen Normen.
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Die Oxydierbarkeit des Materials beträgt weniger als 3 mg Sauerstoff
je 1 Liter wässerigen Auszugs, erhalten aus dem Folienmaterial. Die Bromierbarkeit
des Materials beträgt weniger als 3 mg Brom je 1 Liter wässerigen Auszuges, erhalten
aus dem Folienmaterial. Der 1rockenrückstand aus dem ebenfalls aus dem Folienmaterial
erhaltenen wässerigen Auszug beträgt nach der Extraktion des Folienmaterials während
10 Tage weniger als 10 mg je 1 Liter wässerigen Auszugs. Diese Kennzahl wird gegeben
unter Berücksichtigung auch sämtlicher in dem Folienmaterial enthaltenen Stoffe,
die fähig sind, oxydiert und bromiert zu werden.
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Der wässerige auszug des Folienmaterials wurde in einem Verhältnis
Oberfläche des Folienmaterials/Volumen des destillierten Wassers von 2 : 1 erhalten.
Die Prüfung dauerte 10 Tage.
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Nach den organoleptischen Prüfungen (Geschmack, Geruch) hat das erfindungsgemäße
Folienschichtmaterial die Note weniger als 1 nach einer von 1 bis 5 reichenden Skala.
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Die Herstellung dieses Materials zeichnet sich durch
Einfachheit
aus, weil die Verwendung spezieller Klebstoffe wegfällt und das Auftragen einer
zusätzlichen Schicht des oxydierten Polyolefins vermieden wird.
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Die vorgeschlagenen Zusätze werden dem Folienschichtmaterial nach
den bekannten Methoden, beispielsweise durch Bepudern des Polyolefingranulates oder
durch Einbringen in did Polyolefinschmelze während der Herstellung des Polyolef
ins zugegeben.
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Das Folienschlichtmaterial wird auf Standard-Extrusions-und Laminierausrüstungen
hergestellt. Dazu extrudiert man die den Zusatz enthaltende Polyolefinschmelze durch
die SchlitzdUse des Exüruders in die Doubliereinrichtung bei einer Temperatur von
250°C, der gleichzeitig von den Abwicklern die Grundlagen zugeführt wird. Kombinierte
Mehrschichtmaterialien, die zwei oder drei Grundlagen enthalten, erhält man ebenfalls
auf für diese Materialien üblichen Ausrüstungen nach an sich bekannter Technologie.
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Extrus ionsbed ingungen.
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1. Temperatur in der Beschickungszone 12000.
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2. Temperatur in den Zonen des Extruderzylinders 250 bis 260°C.
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3. Temperatur am Austritt der Schmelze aus der Schlitzdüse 25000.
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Zum besseren Verstehen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend
folgende konkrete Beispiele angeführt.
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Beispiel 1. Man erhält ein Folienschichtmaterial der Struktur Aluminiumfolie/Polyäthylen/Papier.
Zur Adhäsion des Polyäthylens als erhöhender Zusatz verwendet man Stearinsäure.
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Das Verhältnis der Komponenten in dem erhaltenen ateria ist wie folgt:
Aluminiumfolie 138 g/m2; Polyäthylen (Schmelzfluß index 2,9 g/10 nin) 46 2; Pergamentersatzpapier
40 Stearinsäure (0,1%, bezogen auf das J?olyäthylengewicht) 0,046 g/m2.
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Die Stearinsäure gibt man dem Folienschichtmaterial durch Bepudern
des in die Extrusionsanlage gelangenen Polyäthylengranulats zu.
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Die Stearinsäure enthaltende Polyäthylenschmelze extrudiert man durch
Schlitzdüse in die Doubliereinrichtung bei einer Temperatur von 250°C. Dieser Doubliereinrichtung
führt man gleichzeitig von den Abwicklern Aluminiumfolie und Pergamentersatzpapier
zu.
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Das erhaltene Folienschichtmaterial weist eine Anfangsadhäsion zwischen
dem Polyäthylen und der Folie von 160 bis 170 p/cm auf. Das Material besitzt eine
hohe Festigkeitssta bilität der idhäsionsverbindung in der Zeit. Nach 60 Tagen Lagerung
betrug die Haftfestigkeit 150 bis 160 p/cm2. Das als Kontrollprobe dienende Folienschichtmaterial,
in dem der genannte Zusatz fehlte, weist eine Anfangshaftfestigkeit von 70 p/cm
und nach Ablauf von 60 Tagen 13 bis 15 p/cm auf.
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Die Haftung zwischen der Polyolefinschicht und der Grundlage charakterisierte
man durch Grobe der Spaltfestigkeit des
kombinierten Materials.
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Die Spaltfestigkeit des Fol ienschichtmaterials ermittelte man durch
Aufspalten der Prüfprobe auf der Zerroißmaschine "Schopper" bei einem Aufspaltungswinkel
α =1800 und drückte sie in p/cm Breite aus. Die Prüfproben stellen 10 + 0,2
mm breite und 150 mm lange Streifen dar. Vor dem Einspannen in die Klemmen der Zerreißmaschine
wurde die Probe auf einer Länge von 40 bis 50 mm von Hand aufgespalten.
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Die Prüfung erfolgte bei einer Geschwindigkeit der Verschiebung der
unteren Klemme von 100 mm/min. Dabei befestigte man das elastische Ende des Materials
(Polyolefinschicht) in der unteren beweglichen Klemme. Der Prüfung unterwarf man
mindestens drei Proben in der Langs- und der Querrichtung.
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Die Anzeigen des Gerätes bei der Prüfung wurden alle 30 Sekunden aufgezeichnet.
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Beispiel 2. Man erhält als Folienschichtmaterial ein Aluminiumfolie/Polyäthylen/Papier
analog zu Beispiel 1 mit dem Unterschied aber, daß es als die Adhäsion des Polyäthylens
auf de Grundlage erhöhenden Zusatz ein Chemisch von Methylestern der Stearin- und
Behensäure (in gleichen Teilen) enthält. Die Gesamtmenge xes Gemisches beträgt 0,05%,
bezogen auf das Gewicht des Polyäthylens (0,023 g/m2).
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Die Kennwerte der Haftfestigkeit sind analog zu Beispiel 1.
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Beispiel 3. Man erhält als Folienschichtmaterial ein Aluminiumfolie/Polyäthylen.
Als Adhäsoin des Polyäthylens auf der
Grundlage erhöhenden Zusatz
verwendet man Stearinsäure.
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Das Verhältnis der Komponenten in dem erhaltenen Material ist wie
folgt: Aluminiumfolie 55 g/m2; Polyäthylen (Schmelzfluß index 11,15 g/10 min) 46
g/m2; Stearinsäure (0,05%, bezogen auf das Polyäthylengerwicht) 0,023 g/m².
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Die Haftfestigkeit des Materials beträgt 180 p/cm.
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Beispiel 4. Man erhält Folienschichtmaterial analog zu Beispiel 3
mit dem Unterschied aber, daß man als die Adhäsion des Polyäthylens auf der Grundlage
erhöhenden Zusatz Magnesiumstearat in einer Menge von 0,05,o, bezogen auf das Polyäthylengewicht,
verwendet.
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Die Haftfestigkeit des Materials beträgt 130 p/cm.
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Beispiel 5. Man erhält ein Folienschichtmaterial analog zu Beispiel
3 mit dem Unterschied jedoch, daß man als Überzug ein Genisch von Polyäthylen und
Polypropylen und als die Adhäsion des Überzuges auf der Grundlage erhöhenden Zusatz
Calciumstearat verwendet.
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Das Ver£'ältnis der Komponenten in dem erhaltenen Material ist wie
folgt: Aluminiumfolie 55 g/m²; Polyäthylen (Schmelzflußindex 10,2 bis 10,5 g/10
min) 43 g/m2; Polypropylen (SchmelzfluBindex 1,4 g/10 min) 2,3 g/m2; Kalziumstearat
(0,05 %, bezogen auf das Gewicht des Gemisches der Polyolefine) 0,023 g/m2.
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Die Haftfestigkeit des Materials beträgt 130 plom.
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Beispiel 6. Man erhält ein Folienschichtmaterial analog zu
Beispiel
5 mit dem Unterschied jedoch, daß man als die Adhäsion des Überzuges auf der Grundlage
erhöhenden Zusatz Magnesiumtrikosanat in einer Menge von 0,01%, bezogen auf das
Gewicht des Gemisches von Polyäthylen und Polypropylen, verwendet.
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Die Haftfestigkeit des Materials ist analog zu Beispiel 5.
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Beispiel 7. Man erhält ein Folienschichtmaterial analog zu Beispiel
6 mit dem Unterschied aber, daß man als die Adhäsion des Überzuges auf der Grundlage
erhöhenden Zusatz Stearinsäure in einer Menge von 0,05%, bezogen auf das Gewicht
des Gemisches von Polyäthylen und Polypropylen, verwendet.
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Die Haftfestigkeit des Materials beträgt 150 p/cm.
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Beispiel 8. Man erhält ein Folienschichtmaterial Zellophan/ Polyäthylen.
Als die Adhäsion des Polyäthylens auf der Grundlage erhöhenden Zusatz verwendet
man den Methylester der Pelargonsäure.
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Das Verhältnis der Komponenten in dem erhaltenen Material ist wie
folgt: Zellophan 45 gim2; Polyäthylen (Schmelzfluß index 7,5 g/10 min) 46 g/m2;
Pelargonsäuremethylester (0,02%, bezogen auf das Gewicht des Polyäthylens) 0,01
g/m2.
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Die Haftfestigkeit des Materials beträgt 80 p/cm.
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beispiel 9. Man erhält ein Folienschichtmaterial analog zu Beispiel
8 mit dem Unterschied jedoch, daß man als Adhäsion des Polyäthylens auf der Grundlage
erhöhenden Zusatz
Stearinsäuremethylester verwendet.
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Die Haftfestigkeit des Materials ist analog zu Beispiel 7.
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Beispiel 10. Man erhält ein Folienschichtmaterial analog zu Beispiel
9 mit dem Unterschied jedoch, daß man als die AdhAl sion des Polyäthylens auf der
Grundlage erhöhenden Zusatz xtearinsäure verwendet.
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Die Haftfestigkeit des Materials ist analog zu Beispiel 7.