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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf nicht wässrige Beschichtungs- und Tintenformulierungen
zur Anwendung auf flexiblen Folien- oder Papierverpackungen für Nahrungsmittel,
welche aseptische Verpackungsbedingungen erfordern. Es werden sowohl
bedruckte und beschichtete Verpackungsmaterialien und Verfahren zum
aseptischen Verpacken, als auch die aseptischen Verpackungen selbst
mitoffenbart.
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BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Nahrungsmittel
werden im Allgemeinen in Portionengrößen verpackt, wobei die Portionen
für die
Einzelbedienung oder für
die Mehrbedienung dienen können.
Wegwerfverpackungen werden extensiv auf allen Gebieten der Nahrungsmittelindustrie
verwendet. Die Fähigkeit,
Information direkt auf solche Verpackungen zu drucken, bietet zwar
Kosteneinsparungen, aber die Verpackungsverfahren, denen die Materialien
unterworfen werden müssen,
sind anspruchsvoll. Typisch erfordern Nahrungsmittel, wie etwa Milch
und Säfte,
ein Verpacken unter aseptischen oder sterilen Bedingungen, was bedeutet,
dass alle Beschichtungen und/oder Drucktinten, die dazu verwendet
werden, um solche Verpackungen mit einer Beschriftung zu versehen,
auch derartige Bedingungen überstehen
müssen.
Das Hauptprodukt der Verpackungsmaterialien umfasst flexible Folien
wie etwa Polyethylen allein oder in Kombination mit anderen Polymerharzen.
Jedoch werden auch auf dem Papier basierende, laminierte Verpackungsmaterialien
verwendet, welche gewöhnlich
Papier, Polyethylen und eine Aluminiumfolie enthalten.
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Beispiele
von auf dem Papier basierenden, laminierten Verpackungsmaterialien
sind nach dem Stand der Technik gut bekannt und sie erstrecken sich
zum Beispiel auf diejenigen Materialien, die in den folgenden U.S.
Patentschriften offenbart worden sind: U.S. Patent No. 5635011,
erteilt am 3. Juni 1997 zugunsten von Rosen; 5531060 erteilt am
2. Juli 1996 zugunsten von Fayet et al; 4495016 erteilt am 28. Januar
1985 zugunsten von Viberg et al; 4461667 erteilt am 24. Juli 1984
zugunsten von Pupp; und 4424260 erteilt am 3. Januar 1994 zugunsten
von Pupp.
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Beispiele
von heissversiegelbaren, polymeren flexiblen Verpackungsfolien werden
in typischer Weise zu Wegwerfverpackungen verarbeitet, welche dafür vorgesehen
sind, fließfähige Materialien
aufzunehmen, einschließlich
von zum Beispiel Flüssigkeiten
wie Milch, Fruchtsäfte
und dergleichen. Die bevorzugte Form einer Verpackung ist ein kissenförmiger Beutel,
welcher oft auf einer vertikalen Form-, Abfüll- und Versiegelvorrichtung
hergestellt wird, wobei die Überführung des
fließfähigen Materials
in den Beutel ein Teil von dessen Herstellungsvorgang darstellt.
Es ist oft die Praxis, mehrere solcher Beutel in größere Beutel
hineinzutun, auf welche dann die Produktinformation gedruckt werden
kann. In einem solchen Fall tritt der größere Beutel nicht in einen
direkten Kontakt mit dem Nahrungsmittel, welches verpackt wird,
und als ein Ergebnis hieraus sind die Anforderungen an die Tinten
wesentlich verschieden von denjenigen bei einem solchen Fall wo
der Beutel selbst eine gedruckte Angabe über die Produktinhalte aufweist
und wobei dann die bedruckte Folie sich im Kontakt mit dem Nahrungsmittel
befindet.
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Daher
muss dort, wo ein Nahrungsmittelprodukt verpackt und sterilisiert
werden soll, die Folie, die dazu verwendet wird, um den Beutel oder
die Verpackung für
solch ein Produkt herzustellen, ebenfalls sterilisiert werden. Zusätzlich muss
die bedruckte Folie in der Lage sein, nicht nur den aseptischen
Verpackungsbedingungen standzuhalten, welche für sterilisierte Nahrungsmittelprodukte
erforderlich sind, sondern sie muss auch in der Lage sein, der Härte der
Herstellung, des Transportes, der Lagerung und des Handhabens von dem
Verpacken bis hin zu dem Punkt des Verkaufs standzuhalten. Diese
Anforderungen treffen auch zu bei Produkten, die nicht sterilisiert
werden, die aber aseptischen Verpackungsbedingungen unterzogen werden.
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Die
Anforderungen an eine Tinte zum Auftragen auf die Oberfläche von
Polymerfolien sind sehr stark von den Herstellungsbedingungen und
von dem zu verpackenden Produkt abhängig. Die bedruckte Folie muss alle
Umwandlungsarbeitsgänge
aushalten wie etwa Bedrucken, Laminieren, Beschichten und Aufschneiden zu
Rollen von einer korrekten Breite. Um bedruckte Verpackungen herzustellen,
die in der Lage sind eine Sterilisation zu überdauern, zum Beispiel eine
Sterilisation durch eine Lösung
mit heißem
Wasserstoffperoxid, ist bis jetzt eine extra Lage einer Folie über einen
Laminierungsschritt aufgetragen worden, um die Oberfläche der
bedruckten Folie zu bedecken und zu schützen.
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Die
Tinten und Beschichtungen für
die Verwendung im Zusammenhang mit aseptischen Verpackungsmaterialien,
insbesondere mit Folienbeuteln, müssen eine Anzahl verschiedener
Anforderungen erfüllen,
und daher stellt die Entwicklung von geeigneten Formulierungen eine
Herausforderung dar. Zum Beispiel kann das Peroxid, das dazu verwendet
wird, um eine bedruckte Folie zu sterilisieren, die Tinte dazu bringen,
sich von der Polymeroberfläche
loszulösen,
sich aufzulösen,
auszubleichen oder zu verlaufen, so dass die grafische Abbildung
auf dem Beutel sich in einer solchen Weise verschlechtert, die nicht
mehr annehmbar ist. Komponenten in der Tinte können dazu führen, dass das Sterilisationsmittel
auf Peroxidbasis mit erhöhter
Geschwindigkeit zerfällt,
was die nützliche
Lebensdauer desselben verkürzen
wird und was ein ernstes Sicherheitsrisiko darstellen kann, wenn
das für
die Aufnahme bestimmte Gefäß nicht
gut durchlüftet
ist.
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Die
meisten Tintensysteme, ob sie nun auf einem Lösungsmittel oder auf Wasser
beruhen, sind nicht für
bedruckte Folien geeignet, welche in heißem Peroxid sterilisiert werden.
Eine Anzahl von Kriterien zur Kennzeichnung geeigneter Tintensysteme
sind die folgenden. Die bedruckten Folien müssen die folgenden Eigenschaften
aufweisen: Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Abnutzung; Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Ausbleichung und Farbechtheit in Gegenwart von heißen Wasserstoffperoxidlösungen;
Sicherheit beim Verpacken von flüssigen
Nahrungsmitteln wie etwa Milch, Saft und Wasser über eine gewisse Lebensdauer
bis zum Zeitpunkt der Aufnahme des Fluidproduktes als Nahrung; und
sie dürfen
auch nicht in Reaktion mit der heißen Wasserstoffperoxidlösung treten,
noch dürfen
sie die Zersetzungsreaktion derselben katalysieren.
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Eine
breite Vielfalt von Drucktinten und Beschichtungen für flexible
Verpackungen ist in der Patentliteratur vorgeschlagen worden und
ist im Handel erhältlich.
Typischerweise werden diese Tinten gedruckt mit Hilfe des Rotationsdruckverfahrens
unter Verwendung flexibler Gummiplatten oder mit Hilfe des Tiefdruckverfahrens
unter Verwendung eingravierter mit Chrom plattierter Zylinder auf
einer breiten Vielfalt von Substraten einschließlich von Plastikfolien, welche
ausgewählt
werden unter Polyolefinen, Polyestern, Polystyrol, Cellophan, Celluloseacetat
und dergleichen. Siehe zum Beispiel U.S. Patent No. 5338785, erteilt
am 16. August 1994 zugunsten von Catena et al.; U.S. Patent No.
5658968, erteilt am 19. August 1997 zugunsten von Catena et al.; und
U.S. Patent No. 4321185, erteilt am 23. März 1982 zugunsten von Benitez.
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Beschichtungs-
und Tintenformulierungen zum Drucken auf laminierten aseptischen
Verpackungsmaterialien auf der Basis von Papier sind auch bekannt.
Dieser Typ von Verpackungsmaterial wird im Handel verkauft von Tetra
Pak International AB und von Combibloc Inc. Ein Beispiel einer Verpackung,
die aus einem solchen Material hergestellt ist, ist ein Karton,
welcher ein wieder versiegelbarer, aseptischer Karton sein kann. Normalerweise
wird der Karton vorsterilisiert und die Milch wird, nachdem sie
einem Ultra-Hochtemperaturerhitzungsverfahren (UHT) unterworfen
worden ist, in den Karton hineingebracht und derselbe wird dann
hermetisch abgeschlossen, um irgendeine Verunreinigung zu verhindern.
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Typischerweise
bestehen die laminierten Verpackungen oder Kartons aus drei Materialien:
Papier (70%), Polyethylen (24%) und Aluminiumfolie (6%). Das Papier
liefert Steifigkeit, Festigkeit und die Blockform. Das in der innersten
Lage verwendete Polyethylen versiegelt die Packung. Die Aluminiumfolie
liefert eine Barriere gegen Licht und Sauerstoff Eine Schutzbeschichtung
aus Polyethylen auf der Außenfläche hält den Karton
trocken und bedeckt die bedruckte Oberfläche. Diese Beschichtung kann
durch Laminieren oder durch Extrusionsbeschichtung aufgetragen werden.
Das Bedrucken der Kartonoberfläche
kann durch ein Roto-Flexo Druckverfahren erfolgen, welches einen
Laminierungs- und einen Durchtrennungsschritt nach dem Bedrucken erfordert.
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Beispiele
von auf Papier basierenden, laminierten Verpackungsmaterialien können in
der Patentliteratur gefunden werden. Diese Materialien werden verwendet,
um aseptische Verpackungen herzustellen. Beispiele von typischen
Materialien sind in den folgenden Patenten offenbart: US Patent
No. 4424260, erteilt am 3. Januar 1984 zugunsten von Pupp; 4416667
erteilt am 24. Juli 1984 zugunsten von Pupp und 4495016, erteilt am
22. Januar 1985 zugunsten von Viberg et al. Das letztgenannte Patent
nimmt Bezug auf eine bedruckte Lage, aber die Struktur des Verpackungsmaterials
und das Verfahren beinhalten kein Aussetzen der bedruckten Lage
unter Sterilisierungsbedingungen, welche bei dem Verpackungsvorgang
verwendet werden. Das Verfahren wird komplizierter gemacht, weil
dieses vermieden werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
wichtiger Aspekt der Tinten- und Beschichtungsformulierungen gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt darin, dass, obwohl bisher Polyamidharze und Polyamidharze
vom Co-Lösungsmitteltyp
als Basislacke in Tinten- und Beschichtungssysteme hinein gebracht
worden sind, niemand bisher die Notwendigkeit erkannt hat für das Einverleiben
solcher Harze mit einer hohen Funktionalität, die zu guten Oxidationsbedingungen führt, insbesondere
H2O2. Obwohl die
Hersteller von solchen Polyamidharzen Vorschläge unterbreitet haben, wie
ihre Produkte eingesetzt werden sollten, bilden diese Vorschläge lediglich
Startpunkte und sie liefern keine Anweisungen, welche auf einer
Routinegrundlage ausgeführt
werden können,
um eine geeignete Tinten- und Beschichtungsformulierung zu formulieren.
Man hat herausgefunden, dass die besondere Kombination von Komponenten,
die für
die vorliegende Tinten- und Beschichtungsformulierung der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen worden sind, die Herstellung einer auf ihrer
Oberfläche
bedruckten oder beschichteten Folie oder die Herstellung eines auf
seiner Oberfläche
bedruckten oder beschichteten, auf Papier basierenden Verpackungsmaterials
erlaubt, wobei dieselben den Bedingungen unterworfen werden können, welche
bei einem typischen Arbeitsgang einer aseptischen Nahrungsmittelverpackung
vorliegen. Solche Bedingungen sind schon sehr hart und normalerweise
führen
sie zu einer qualitativen Entwertung der Tinte oder der Beschichtung
auf der Oberfläche
der Verpackung.
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Die
vorliegende Erfindung bietet Tinten- und Beschichtungsformulierungen
an, welche auf irgendeine Folienlage oder auf andere laminierte
Verpackungslagen aufgetragen werden können ungeachtet des Umstandes,
ob das Material sterilen Verpackungsbedingungen ausgesetzt wird.
Anders als bei den Formulierungen nach dem bisherigen Stand der
Technik besteht kein Bedarf nach einer bedeckenden Schutzüberzugslage
für die
beschichtete oder die bedruckte Oberfläche des Verpackungsmaterials.
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Entsprechend
einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine nicht wässrige Beschichtungsformulierung,
die mit aseptischen Verpackungsverfahren kompatibel ist, wobei dieselbe
die folgenden Komponenten umfasst:
- 1) einen
Mischungslack, der ein phenolmodifiziertes Polyamidharz vom Co-Lösungsmitteltyp,
Spezialzusatzstoffe, die unter Weichmachern und unter Haftpromotoren
ausgewählt
werden, sowie eine nicht wässrige
Lösungsmittelmischung
enthält;
und
- 2) eine Lackbasis aus einer Nitrozellulosenzusammensetzung und
eine nicht wässrige
Lösungsmittelmischung;
und
wobei alle in der Formulierung vorhandenen Komponenten
in der Gegenwart eines Oxidationsmittels stabil sind.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Tintenformulierung
geliefert, die mit aseptischen Verpackungsverfahren kompatibel ist,
wobei dieselbe die folgenden Komponenten umfasst:
- 1)
einen Mischungslack, der ein phenolmodifiziertes Polyamidharz vom
Co-Lösungsmitteltyp
enthält,
sowie eine nicht wässrige
Lösungsmittelmischung;
- 2) eine Lackbasis aus einer Nitrozellulosenzusammensetzung,
die mindestens ein Pigment und eine nicht wässrige Lösungsmittelmischung enthält;
- 3) eine Lösung
eines Metallsalzes der Propionsäure;
und
- 4) Spezialzusatzstoffe, die unter Weichmachern und unter Haftpromotoren
ausgewählt
werden,
wobei alle in der Formulierung vorhandenen Komponenten
in der Gegenwart eines Oxidationsmittels stabil sind.
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Nach
noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Beschichtungsformulierung geliefert, welche stabil ist, wenn
sie auf die Oberfläche
eines Verpackungsmaterials aufgetragen wird und welche so verbleibt,
wenn die Folie dazu verwendet wird, Nahrungsmittelprodukte unter
aseptischen Verpackungsbedingungen zu verpacken, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfasst: ein Auflösen mindestens eines phenolmodifizierten
Polyamidharzes vom Co-Lösungsmitteltyp
in mindestens einem nicht wässrigen
Lösungsmittel
und, wenn erforderlich, ein Kombinieren der obigen Mischung mit
den folgenden zusätzlichen
Komponenten: mindestens ein synthetischer Wachs, mindestens ein
Gleittrennhilfsmittel, mindestens eine Nitrozellulose und ein oder
mehrere Spezialzusatzstoffe, die unter Weichmachern und unter Haftpromotoren
ausgewählt
werden.
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Nach
einem anderen Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Tintenformulierung, welche stabil ist, wenn sie auf die Oberfläche eines
Verpackungsmaterials aufgetragen wird und so verbleibt, wenn das
Material dazu verwendet wird, Nahrungsmittelprodukte unter aseptischen Verpackungsbedingungen
zu verpacken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
ein Auflösen
mindestens eines phenolmodifizierten Polyamidharzes vom Co-Lösungsmitteltyp
in mindestens einem nicht wässrigen
Lösungsmittel,
ein Kombinieren der obigen Mischung mit einer Nitrozellulose, mit
mindestens einem Pigment und mit einer nicht wässrigen Lösung eines Metallsalzes der
Propionsäure
sowie, wenn erforderlich, mit mindestens einem synthetischen Wachs,
mit mindestens einem Gleittrennhilfsmittel und mit mindestens einem
oder mehreren Spezialzusatzstoffen, die unter Weichmachern und unter
Haftpromotoren ausgewählt
werden.
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Die
Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung einer flexiblen
Verpackungsfolie, deren eine Oberfläche bedruckt wird und welche
bestimmt ist für
die Verwendung bei der Herstellung von aseptisch verpackten Nahrungsmittelprodukten,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: ein Formen einer
flexiblen Folie aus mindestens einem Harz oder einer oder mehrerer
Folienschichten, die aus einem Harz hergestellt werden, welches
ausgewählt
wird unter Ethylenpolymeren, Polyesterpolymeren, Ethylenvinylacetatpolymeren,
Ethylenvinylhydroxypolymeren und Nylonpolymeren allein oder in Kombination;
und ein Auftragen der Tintenformulierung, so wie dieselbe oben definiert
worden ist, auf die Oberfläche
der Folie entsprechend einem gewünschten
Muster.
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Vorzugsweise
wird die Folie vor der Auftragung der Tinte behandelt, um die Benetzbarkeit
derselben zu verbessern. Diese Behandlung kann mittels einer Coronaentladung
oder mittels einer Flammenbehandlung erfolgen. Die bedruckte Folie
wird vorzugsweise nach dem Bedrucken mit einer Klarbeschichtung überzogen.
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Nach
einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines auf
Papier basierenden, laminierten Verpackungsmaterials geliefert,
dessen eine Oberfläche
bedruckt wird und das bestimmt ist für die Verwendung bei der Herstellung
von aseptisch verpackten Nahrungsmittelprodukten, wobei dieses Verfahren
die folgenden Schritte umfasst: ein Formen eines auf Papier basierenden,
laminierten Verpackungsmaterials und ein Auftragen von Kennzeichnungen
auf eine äußere Oberfläche desselben
unter Verwendung der Tintenformulierung, so wie dies oben beschrieben
worden ist.
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Das
bedruckte Verpackungsmaterial kann nach dem Bedrucken auch mit einer
Klarbeschichtung beschichtet werden, wobei diese Beschichtung vorzugsweise
die Beschichtungsformulierung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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Nach
noch einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur aseptischen Verpackung
von Nahrungsmitteln geliefert, welches die folgenden Schritte umfasst:
ein Bedrucken der Oberfläche
einer flexiblen Verpackungsfolie mit mindestens einer Drucktinte,
welche die Formulierung aufweist, so wie sie oben beschrieben worden
ist, eine Vornahme an der bedruckten, flexiblen Verpackungsfolie
eines Sterilisationsverfahrens für
die mit den Lebensmitteln in Kontakt stehende Verpackung, welches
als Verfahrensschritte aufweist: ein Hineinbefördern der sterilisierten, bedruckten,
flexiblen Folie in eine sterile Zone, wo eine Packung hergestellt
wird, mit einem Nahrungsmittelprodukt gefüllt wird, hermetisch abgedichtet
und geschnitten wird, sowie das Entladen des abgedichteten und verpackten
Nahrungsmittelproduktes. Dieses Nahrungsmittelprodukt kann sterilisiert
werden.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lebensmittelverpackung
geliefert, bei welchem das Verpackungsmaterial ein auf Papier basierendes,
laminiertes Verpackungsmaterial enthält, welches eine äußere, bedruckte
Oberfläche
aufweist, wobei die auf die Oberfläche des Verpackungsmaterials aufgetragene
Tinte eine Tintenformulierung umfasst, so wie sie in dem Anspruch
3 bekannt gemacht worden ist, wobei das Verfahren die darin bestehenden
Schritte umfasst, das bedruckte Verpackungsmaterial den aseptischen
Bedingungen der Lebensmittelverpackung zu unterziehen, wobei eine
Packung hergestellt wird aus einem vorgedruckten, auf Papier basierenden,
laminierten Verpackungsmaterial, und das Hindurchfühen des
bedruckten Materials durch eine sterile Zone, in welcher das Lebensmittel
in die Packung hineingetan wird und die Packung hermetisch abgeschlossen
wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung liefert vorzugsweise eine Beschichtungsformulierung,
so wie dieselbe oben bekannt gemacht worden ist, bei welcher der
Mischungslack zwischen etwa 40 und etwa 50 Gewichtsprozent ausmacht;
die Basis der Nitrozellulosenzusammensetzung zwischen etwa 30 und
etwa 40 Gewichtsprozent ausmacht; die nicht wässrige Lösungsmittelmischung zwischen
etwa 10 und etwa 30 Gewichtsprozent ausmacht und die Spezialzusatzstoffe
den Rest der Formulierung bis auf 100 Gewichtsprozent ausmachen.
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Um
die Bedingungen zu verstehen, denen die bedruckte Folie während der
Herstellung, der Verteilung und des Verkaufs unterworfen werden
kann, wird Bezug genommen auf die Herstellung von sterilisierten
Milchbeuteln unter Verwendung einer vertikalen Form-, Füll- und
Abschließvorrichtung.
Man wird jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung im Zusammenhang
mit allen Arten von Verpackungsarbeitsvorgängen verwendet werden kann,
wo aseptische Bedingungen vorherrschen und Nahrungsmittel verpackt
werden, unabhängig von
der zum Einsatz gebrachten Ausrüstung.
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Diejenige
vertikale Form-, Füll-
und Abschließvorrichtung,
die von der Molkereiindustrie bevorzugt wird, wird unter der Handelsmarke
EnhanceTM Flexible Aseptic Packaging Systems
von DuPont Canada Inc. verkauft.
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Eine
erfolgreiche aseptische Verpackung hängt von zwei wichtigen Arbeitsgängen ab.
Erstens muss das Verpackungsmaterial sterilisiert sein und zweitens
muss die sterile Zone beibehalten werden während die Packung geformt,
gefüllt
und verschlossen wird.
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Ein
Bad einer heißen
Wasserstoffperoxidlösung
wird für
die Sterilisierung der Verpackungsfolie bevorzugt. Wenn die Folie
erst einmal dem Bad ausgesetzt worden ist, dann wird sie in eine
sterile Zone eingeführt, wo
sie über
eine Formplatte befördert
wird, welche das Material zu einem Rohr formt. Die Kante dieses
Rohres ist in einer vertikalen Verschlusseinheit verschlossen und
das Produkt wird in die Verpackung hinein gebracht. Die gefüllte Verpackung
wird gleichzeitig hermetisch abgeschlossen und in einer horizontalen
Verschluss-/Schneideeinheit geschnitten. Die Verpackung wird dann
auf einen Transportband entladen.
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Verschiedene
Verfahren zum Sterilisieren können
in verschiedenen Teilen der Vorrichtung verwendet werden. In der
Maschine selbst wird vorzugsweise eine Kombination aus Wasserstoffperoxid
und aus heißer Luft
verwendet, um eine sterile Zone zu erzeugen, und die Sterilität wird aufrechterhalten
mit Hilfe eines Mantels aus verbrannter, steriler Luft. Dampf wird
mit dem Wasserstoffperoxid kombiniert, um das Produktzuführungssystem
zu sterilisieren.
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Die
Größe der Verpackung
ist abhängig
von dem Produkt, welches zum Verpacken bestimmt ist, aber sie kann
von klein bis groß variieren,
zum Beispiel von 50 ml bis hin zu mehreren Litern oder mehr. Die
Vorteile einer Beutelverpackung sind in der Patentliteratur gut
dokumentiert worden, aber die Vorteile können vergrößert werden, wenn die Beutel
selbst bedrucktes Material über
das darin enthaltene Produkt aufweisen, so wie dies gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
ist. Oft werden kleinere, nicht bedruckte Beutel in einen größeren, äußeren Beutel
hineingetan, welcher das bedruckte Material über dem Produkt darstellt.
Die vorliegende Erfindung kann diese Anforderung eliminieren.
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Die
Anforderungen an eine Tinte zum Auftragen auf die Oberfläche von
Polymerfolien sind sehr stark von den Herstellungsbedingungen und
von dem zu verpackenden Produkt abhängig. Die bedruckte Folie muss alle
Umwandlungsarbeitsgänge
aushalten wie etwa Bedrucken, Laminieren, Beschichten und Aufschneiden zu
Rollen mit der korrekten Breite. Um bedruckte Verpackungen herzustellen,
welche die Eignung zu einer Sterilisation in einer Lösung mit
heißem
Wasserstoffperoxid aufweisen, ist bis jetzt eine Extralage einer
Folie mit Hilfe eines Laminierungsschrittes oder einer Extrusionsbeschichtung
aufgetragen worden, um die Oberfläche der bedruckten Folie zu
bedecken und zu schützen.
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Die
Sterilisationsverfahren, die einen Teil des Arbeitsvorganges bei
der Verpackung darstellen können, können ausgewählt werden
unter Dampfautoklav, Ozongas, Ethylenoxidgas, reaktive Chemikalien,
welche erzeugt werden durch Strahlung, durch ein Wasserstoffperoxidbad
und durch Kombinationen derselben. Vorzugsweise ist das Nahrungsmittelprodukt
ein fließfähiges Material
und die Verpackung besteht aus einem flexiblen Folienbeutel.
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Die
Verpackung des Nahrungsmittelproduktes, welche ein Nahrungsmittelprodukt
enthält,
kann während
des Verpackungsvorganges des Nahrungsmittelproduktes ausgehend von
einem Verpackungsmaterial hergestellt werden, wobei die Oberfläche des
Verpackungsmaterials mit der Tintenformulierung bedruckt wird, so
wie dies vorher beschrieben worden ist, und die Tintenformulierung
anschließend
an ihre Auftragung auf das Verpackungsmaterial stabil bleibt, und
wobei das Material und/oder die bedruckte Folie und die Verpackung
den aseptischen Verpackungsbedingungen unterworfen werden und dieselben
während
des Verpackens, der Verteilung und des Verkaufs gegenüber von
Verschleiß und
Abrieb widerstandsfähig
sind. Erneut kann das Nahrungsmittelprodukt, das zu verpacken ist,
wieder sterilisiert werden und das Nahrungsmittelprodukt kann aus
einem ein fließfähigen Material
bestehen und die Verpackung kann aus einem flexiblen Folienbeutel
oder aus einer auf Papier basierenden, laminierten, starren Verpackung
bestehen.
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Bei
einer bevorzugten Form des vorliegenden Verfahrens kann das mit
der Tinte beschichtete Verpackungsmaterial eine Klarbeschichtung
aufweisen, welche in der abschließenden Stufe in der Druckpresse
auf dasselbe aufgetragen worden ist. Diese Beschichtung ist vorzugsweise
die Beschichtungsformulierung gemäß der Erfindung. Gewöhnlich wird
dieser Schritt angewandt in dem Falle eines flexiblen Folienverpackungsmaterials,
um die Oberfläche
der Verpackung glanzvoller zu gestalten und um die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Abnutzung zu erhöhen.
Diese Beschichtung ist relativ dünner
als die bisher verwendeten Beschichtungen.
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Die
polymeren Folien, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können,
sind irgendwelche unter denjenigen, die nach dem Stand der Technik
in dem Verpackungswesen bekannt sind. Jede Folie, die sich für die Verwendung
mit Nahrungsmitteln als tauglich erwiesen und bewährt hat,
kann als die geeignete flexible Folie für die vorliegende Erfindung
verwendet werden. Bei dem Verpacken von fließfähigen Materialien werden viele
Folien eingesetzt und die Patentliteratur ist voll von Informationen, welche
die Art und Natur dieser Folien zum Thema haben. Bezug kann in dieser
Hinsicht genommen werden auf die Offenbarungen der folgenden Patente
und veröffentlichten
Anmeldungen: U.S. Patent No. 5747594, erteilt am 5. Mai 1998 zugunsten
von de Groot et al.; U.S. Patent No. 5792534, erteilt am 11. August
1998 zugunsten von de Groot et al.; U.S. Patent No. 5879768, erteilt
am 9. März
1999 zugunsten von Falla et al.; U.S. Patent No. 5288531, erteilt
am 22. Februar 1994 zugunsten von Falla et al.; U.S. Patent No.
5360648, erteilt am 1. November 1994 zugunsten von Falla et al.;
U.S. Patent No. 5364486, erteilt am 15. November 1994 zugunsten
von Falla et al.; U.S. Patent No. 5508051, erteilt am 16. April
1998 zugunsten von Falla et al.; U.S. Patent No. 5721025, erteilt am
24. Februar 1998 zugunsten von Falla et al.; U.S. Patent No. 4521437,
erteilt im Juni 1985 zugunsten von Storms; U.S. Patent No. 5272236,
erteilt im Dezember 1993 zugunsten von Lai et al.; U.S. Patent No.
5278272, erteilt im Januar 1994 zugunsten von Lai et al.; U.S. Patent
No. 4503102, erteilt im März
1985 zugunsten von Mollison;
EP
673397A ; und WO 99/10430, deren Offenbarungen durch die
Referenznahme mit hierin eingebunden werden.
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Das
auf Papier basierende Verpackungsmaterial kann mit den Tinten der
vorliegenden Erfindung bedruckt werden. Die Tinten können auf
die polymere Lage aufgetragen werden, welche die außen liegende Oberfläche der
Papierlage bedeckt. Eine Klarbeschichtung, welche auf der Beschichtungsformulierung
gemäß der Erfindung
beruht, kann aufgetragen werden, wenn es erforderlich sein sollte,
aber dies ist nicht notwendig, um die bedruckte Oberfläche zu schützen. Es
ist schon vorher auf Patente Bezug genommen worden, welche diese
Typen von Verpackungsmaterialien und die daraus hergestellten Verpackungen
offenbaren. Beispiele findet man in den US Patenten No. 4424260,
4416667 und 4495016, deren Offenbarungen durch diese Referenznahme
mit hierin eingebunden werden.
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Der
Mischungslack wird vorzugsweise zubereitet mit einem besonders bevorzugten,
phenolmodifizierten Polyamidharz vom Co-Lösungsmitteltyp, UNI-REZ® 1533,
das von der Arizona Chemical Company hergestellt wird.
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Wenn
jemand wünscht
auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung eine Drucktinte zu
formulieren, dann werden Pigmente in der Formulierung eingesetzt
und es muss eine Lösung
des Metallsalzes der Propionsäure,
vorzugsweise Zirconiumpropionat, eingesetzt werden als ein Haftpromotor
für das
Pigment. Man hat herausgefunden, dass dies wesentlich ist für das erfolgreiche
Auftragen der Tinte auf die gedruckte Folie unter aseptischen Verpackungsbedingungen.
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Eine
typische Tintenformulierung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine solche, bei welcher der Mischungslack von etwa
45 Gewichtsprozent bis zu etwa 55 Gewichtsprozent ausmacht; die
Lackbasis aus einer Nitrozellulosenzusammensetzung von etwa 10 Gewichtsprozent
bis zu etwa 55 Gewichtsprozent ausmacht; und die Lösung des
Metallsalzes der Propionsäure
von etwa 1 bis zu 2 Gewichtsprozent ausmacht.
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Vorzugsweise
besteht der Zusatzstoff des Zirconiumpropionats aus einer nicht
wässrigen
Lösung.
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Beispiele
von geeigneten Formulierungen, welche in diesen Bereichen liegen,
findet man anschließend.
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Der
Lack aus einer Nitrozellulosenzusammensetzung enthält vorzugsweise ¼ sec SS
Nitrozellulose und vorzugsweise eine Mischung von Lösungsmitteln,
zum Beispiel mindestens einen Alkohol und mindestens ein Alkylacetat,
zusammen mit einem Fettamid, vorzugsweise mit einem hydrierten Talgamid.
Ein kommerzielles Beispiel eines solchen Talgamids ist ARMID HT®,
das von Akzo Chemicals geliefert wird.
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Bei
bevorzugten Tinten- und Beschichtungsformulierung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält das
Lösungsmittelsystem,
das dazu verwendet wird, um den Mischungslack herzustellen, etwa
32 Gewichtsprozent Propylalkohol, etwa 9,8% Gewichtsprozent aliphatischen
Kohlenwasserstoff und etwa 9,0 Gewichtsprozent n-Propylacetat.
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Vorzugsweise
ist das phenolmodifizierte Polyamidharz vom Co-Lösungsmitteltyp in der Tintenformulierung
in einer Menge vorhanden, welche von etwa 20 bis zu etwa 35 Gewichtsprozent
reicht, oder stärker bevorzugt
sind etwa 30 Gewichtsprozent des Harzes. Vorzugsweise macht der
Mischungslack etwa 45 bis etwa 50 Gewichtsprozent der gesamten Tintenformulierung
aus, wobei das Farbkonzentrat etwa 25 bis etwa 50 Gewichtsprozent
ausmacht.
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Eine
bevorzugte Menge der nicht wässrigen
Lösung
an Zirconiumpropionat kann etwa 1,5 Gewichtsprozent der Formulierung
ausmachen. Ein typisches Beispiel solch einer Zusammensetzung ist
eine 50:50 Zusammensetzung aus Zirconiumpropionat und Ethanol. Geeignete
Mengen von anderen Metallsalzen können auf der Grundlage dieser
Menge ausgewählt
werden.
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Das
in der Tintenformulierung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendete Pigment kann irgendein im Handel erhältliches
Pigment sein, welches sich in Verbindung mit Nahrungsmitteln als
tauglich erwiesen und bewährt
hat, insbesondere auf der Außenseite
einer Nahrungsmittelverpackung. Es ist äußerst wichtig, dass das Pigment
widerstandsfähig
ist gegenüber
Wasserstoffperoxid oder gegenüber
irgendeinem anderen Sterilisationsmittel, welches in der Nahrungsmittelverpackung
mit den bedruckten Verpackungsmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann.
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Typische
Pigmente, welche in der dieser Erfindung entsprechenden Formulierung
verwendet werden können,
sind die folgenden:
Weiß zum Beispiel, | Finntitan
RDI-S P.W.6; |
Gelb
zum Beispiel, | Predisol
Diarylide Yellow; Yellow P.Y.13;
und Sun brite Yellow P.Y.
14; |
Orange
zum Beispiel, | Predisol
Orange P.O. 34; |
Rot
zum Beispiel, | Carmine
Red P.R. 185;
und Quindo Magenta P.R. 122 |
Blau
zum Beispiel, | Irgalite
Blue P.B. 15:4; |
Grün zum Beispiel, | Phthalo
Green P.G. 7; |
Violett
zum Beispiel, | Sunfast
Violet P.V. 19; und |
Schwarz
zum Beispiel, | Predisol
Black P.B. 7. |
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Typischerweise
werden die obigen Pigmente zu einem Farbkonzentrat formuliert werden,
indem man sie zu einer Lösung
von ¼ sec
Nitrozellulose hinzufügt.
Diese Dispersionen werden dann in verschiedenen Kombinationen und
Prozentanteilen zu einer kombinierten Gesamtmenge von nicht mehr
als etwa 55% der gesamten Tintenformulierung vermischt oder, dort
wo dies notwendig sein sollte, mit dem optimalen Wert, der erforderlich
ist, um die gewünschte
Farbintensität
zu erzielen.
-
Vorzugsweise
können
die Spezialzusatzstoffe etwa 4,0 Gewichtsprozent eines synthetischen
Wachses ausmachen, welches typischerweise ein frei fließendes Pulver
ist, welches zu der Antiblockierung, zu der Schmierfähigkeit
und zu der Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Abreibung mit beiträgt.
Ein kommerzielles Beispiel eines solchen Produktes ist Shamrock
Synthetic Wax, welches ein micronisiertes Polypropylenwachs ist. Zusätzlich können etwa
0,2 Gewichtsprozent an Dow Corning Silicone Fluid hinzugesetzt werden
im Hinblick auf das Gleiten und das Loslassen der Heissversiegelungsbacken,
welche typischerweise bei dem vertikalen Formfüll- und Versiegelungsverfahren
verwendet werden. Weichmacher können
auch verwendet werden, um die Haftung der Tintenformulierung zu
fördern.
Wenn sie jedoch im Überschuss
vorhanden sind, dann können sie
ein Blockieren auslösen.
Beispiele von Spezialzusatzstoffen sind Polyethylenwachs und Silikonfluid.
-
Das
Sterilisationsbad, welches Wasserstoffperoxid enthält, verwendet
ein Wasserstoffperoxid von der Nahrungsmittelqualität bei einer
Temperatur von 50°C
und bei einer Konzentration zwischen 30–35 Gewichtsprozent. Beide
Seiten der Folie werden bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
vollständig
in das Peroxid eingetaucht, dies während einer Zeitdauer von mindestens
etwa 30 Sekunden.
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Bei
einem bevorzugten Verfahren der Erfindung wird die Folie vor der
Auftragung der Tinte mit Hilfe einer Coronaentladung oder einer
Flamme behandelt, um die Benetzbarkeit derselben zu verbessern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die gedruckte Folie
nach dem Auftragen einer pigmentierten Drucktinte mit einer Klarbeschichtung überzogen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
beiliegende Zeichnung dient nur dazu, die vorliegende Erfindung
zu illustrieren, und sie soll nicht dazu verwendet werden, den Umfang
der Ansprüche
zu beschränken.
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Die 1 ist
eine schematische Darstellung eines aseptischen Verpackungsverfahrens
unter Verwendung einer vertikalen Form-, Füll- und Beutelversiegelmaschine.
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BESCHREIBUNG
EINES VERPACKUNGSVERFAHRENS FÜR
EIN FLEXIBLES FOLIENVERPACKUNGSMATERIAL
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Beziehen
wir uns jetzt auf die Figur, so ist dort in einer schematischen
Form der Weg einer Verpackungsfolie für eine aseptische Verpackung
illustriert, einschließlich
einer Produktzufuhr und einer sterilen Zone.
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Der
Weg der Verpackungsfolie umfasst eine unter konstanter Spannung
stehende Abwickeleinheit 101, welche es der Folie 100 ermöglicht, über eine
Ausrichtungsführung
für die
Folienbahn 102 und über Hilfsantriebsrollen 104 in
einen für
die Folienbahn bestimmten Trocknungstunnel 105 geführt zu werden.
Ein unter konstanter Spannung stehender loser Stab 106 übt eine
Spannung auf die Folie aus, wonach dieselbe über Formplatten 107 geführt wird,
welche die Folie 100 zu einem Rohr 100a formen.
Die vertikale Verschlusseinheit 8 schließt die longitudinale
Kante des Rohres und das Produkt (nicht gezeigt) wird über die
primären Folienantriebsrollen 109 in
das Rohr 100a geführt.
Eine horizontale Versiegel- und Schneideinheit 110 versiegelt
die gefüllte
Verpackung 100b hermetisch ab und schneidet dieselbe gleichzeitig
ab, woraufhin dieselbe über
eine Einschnürungsvorrichtung
für die
Verpackung 111 auf eine Beutelentladungseinheit 112 herunterfallen
gelassen wird und alsdann auf eine Beutelfördervorrichtung 113 gelangt.
Die Produktzufuhr umfasst ein Produktdrosselventil 114,
einen Befüllungsbehälter 115 für das Produkt,
ein Produktfüllrohr 116 und
eine Anpassungsvorrichtung 117 für das Füllvolumen.
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Die
sterile Zone 121 umfasst ein Luftgebläse 118, eine Luftverbrennungsvorrichtung 119 und
eine sterile Warmluftaustauschvorrichtung 120. Ein Sterilisationsbad
mit Wasserstoffperoxid wird durch das Element 103 dargestellt.
Die Folie 100 wird durch dieses Bad 103 hindurchtransportiert
und verbleibt so lange in der sterilen Zone 121, bis die
Befüllung
mit dem Produkt beginnt.
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In
den folgenden Beispielen wird die Auftragung der Tinten- und Beschichtungsformulierungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf eine flexible Folie, in diesem Fall auf eine Polyethylenfolie,
dazu verwendet, um die Erfindung zu illustrieren. Diese Beispiele
dienen lediglich dem Zwecke der Illustration und sie dienen nicht
dazu, den Umfang der Ansprüche
zu beschränken,
welche anschließend
hieran dargelegt werden.
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BEISPIELE
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In
der folgenden Tabelle 1 werden die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Tintenformulierungen zusammengefasst.
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Das
Folgende ist eine Feinaufteilung der verschiedenen Komponenten aus
der obigen Tabelle 1.
Komposition – Ingredienzien | Gewichtsprozent |
Mischungslack | |
Normalpropylalkohol | 32,00 |
VM & P Naphtha | 9,80 |
Normalpropylacetat | 9,00 |
Polyamidharz | 30,00 |
Polyethylenwachs | 4,00 |
Lack
einer Nitrozellulosenzusammensetzung | 15,00 |
Siliconfluid | 0,20 |
Zusatzstoffe | |
Zirconiumpropionat | 50,00 |
Denaturierter
Ethanol | 50,00 |
Lack
einer Nitrozellulosenzusammensetzung | |
¼ sec SS
Nitrozellulose | 30,00 |
Denaturierter
Ethanol | 30,00 |
Normalpropylacetat | 15,00 |
Fettamid
(Armid HTTM) | 25,00 |
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Die
in dieser Tabelle angegebenen Komponenten sind dieselben wie diejenigen
der Tabelle 1 mit Ausnahme des Polyamidlackes, welcher sich in einer
weißen
anorganischen Pigmentformulierung befindet.
Polyamidlack – Ingredienzien | Gewichtsprozent |
Polyamidharz | 40,00 |
Isopropylalkohol | 48,00 |
Lactolalkohole | 12,00 |
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Das
Folgende ist eine Beschreibung der Herstellungsschritte für die Komponenten
der Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung.
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Herstellung der Nitrozellulosenzusammensetzung
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Die
Nitrozellulosezusammensetzung wird hergestellt durch ein Vormischen
der nachfolgenden Komponenten, unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers
während
einer Zeitdauer von einer Stunde bei 50°C, und dann werden dieselben
durch eine horizontale Mühle
bei 50°C
geschleust. Das mit der horizontalen Mühle erzeugte Produkt weist
eine Viskosität
nach Brookfield von 1000–5000
cps bei 25°C
auf.
-
-
Herstellung der Zirconiumpropionatlösung
-
Die
Zirconiumpropionatlösung
wird hergestellt, indem man Zirconiumpropionat langsam zu Ethanol hinzu
gibt, während
man dabei durchmischt. Die aufgelöste Mischung ist eine schwach
trübe,
farblose Lösung. Diese
Lösung
ist erforderlich, wenn eine Tintenformulierung hergestellt wird.
-
-
Herstellung von Mischungslack
-
Der
Mischungslack wird dadurch hergestellt dass zuerst das Polyamidharz
(Unirez 1533) in der Mischung von n-Propanol, VM & P Naphtha und
n-Propylacetat aufgelöst
wird. Das Polyethylenwachs, Shamrock S232 N1, wird dann in der Polyamidharzlösung dispergiert.
Wenn es erst einmal dispergiert ist, dann werden die oben hergestellte
Nitrozellulosenzusammensetzung und das Siliconfluid zu der Mischung
hinzu gegeben und durchmischt. Die endgültige Mischung weist eine Viskosität von etwa
100–200
cps bei 25°C
auf.
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Herstellung einer Lackbasis
aus einer Nitrozellulosenzusammensetzung
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Das
aus Phthalocyaninblau bestehende Pigment, Irgalite GLVO, wird mit
einer Mischung von Nitrozelluloselösung in Ethanol während einer
Zeitdauer von ein bis zwei Stunden bei 50°C vorgemischt. Wenn die geeignete
Vormischviskosität
erreicht ist, dann wird die Vormischung durch eine horizontale Mühle geschleust. Wenn
erst einmal die optimale Dispersion erreicht ist, dann wird die
Mühle mit
Ethanol gespült.
Die Viskosität für diese
Basismischung beträgt
300–500
cps.
-
-
Die
folgenden Beispiele illustrieren das Auftragen von Tinten auf eine
flexible Verpackungsfolie.
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Die
folgenden Beispiele beschreiben Tests im Laboratoriumsmaßstab, bei
denen eine bedruckte, flexible Verpackungsfolie gemäß der vorliegenden
Erfindung Oxidationsbedingungen unterzogen wird, welche mindest
denjenigen gleichzustellen sind, welche man bei den aseptischen
Verpackungsverfahren vorfindet.
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Experimentelles Verfahren
für die
Tests im Laboratoriumsmaßstab
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Ein
neues 1-Liter Mason Gefäß wird für einen
jeden Test verwendet. Ein 800 ml aliquoter Teil einer 35% PERONETM Wasserstoffperoxidlösung von Nahrungsmittelqualität wird in
ein jedes Gefäß hineingetan. Die
Konzentration der Peroxidlösung
wird gemessen, bevor das Experiment beginnt. Eine Folienprobe mit
einer bekannten, bedruckten Oberfläche wird in ein jedes Gefäß hinein
gebracht, mit Ausnahme von einer Folienprobe, die als Kontrollprobe
dient.
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Die
in diesen Tests verwendeten Folien werden wie folgt erhalten:
Eine
Polyethylenblasfolie A wird extrudiert aus einem linearen Ethylenocten-copolymerharz,
Dowlex 5056TM, das von Dow Chemical Corp.
geliefert worden ist (der Schmelzindex bei 190°C beträgt 1,1 und die Dichte beträgt 0,919
g/cc), plus 6 Gewichtsprozent Titandioxid und kleinere Mengen an
Zusatzstoffkonzentraten (< 10 Gewichtsprozent).
Die 80 μm
dicke Folie wird mit Hilfe einer Coronaentladung auf der außen liegenden
Oberfläche
während
der Herstellung bis zu einem Grad von 42 dynes/cm behandelt.
Eine
Polyethylenblasfolie B, SM3TMPW, mit einer
Dicke von 76 μm
wird von DuPont Canada Inc. geliefert. Die Folie ist weiß und sie
wird mit Hilfe einer Coronaentladung auf der außen liegenden Oberfläche behandelt.
Ihre größere Komponente
besteht aus einem Ethylenoctencopolymerharz.
Eine Polyethylenblasfolie
C besteht aus einer 3-lagigen Coextrusion, welche eine abschließende, versiegelnde Lage,
einer Kernlage und eine äußere Lage
in dem Dickenverhältnis
von 3:5:2 aufweist. Die Folie erscheint schwarz, wenn man sie von
innen her betrachtet, weil Ruß in
die Harzmischung der versiegelnden Lage mit eingeschlossen worden
ist, und weiß,
wenn man sie von außen
her betrachtet, weil Titandioxid in die äußeren zwei Lagen mit eingeschlossen
worden ist. Die Harzmischung der versiegelnden Lage enthält 74% Dowlex 2077DTM, ein lineares Ethylenocten-copolymerharz,
das von Dow Chemical Corp. geliefert worden ist (der Schmelzindex
bei 190°C
beträgt
0,85 und die Dichte beträgt
0,922 g/cc), 19% Dow 609C, ein Hochdruckpolyethylen von geringer
Dichte, welches auch von Dow Chemical Corp. geliefert worden ist
(der Schmelzindex bei 190°C
beträgt
0,88 und die Dichte beträgt
0,924 g/cc), und 7% eines Konzentrats an Ruß. Die Harzmischungen der Kernlage
und der äußeren Lage
enthalten 68% Dowlex 2077DTM, 17% Dow 609CTM und 15% eines Konzentrats von Titandioxid.
Die Folie wird hergestellt bei einem Aufblasverhältnis von 2,9:1, so dass sie
im Durchschnitt 90 μm
dick ist. Sie wird mit Hilfe einer Coronaentladung auf der äußeren Oberfläche behandelt.
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Ein
Verschluss aus Plastik, an welchem ein Kondensatorrohr befestigt
ist, wird auf ein jedes Gefäß drauf
geschraubt, dann werden die Gefäße bis zu
ihrem Gefäßhals in
ein Wasserbad eingetaucht, dessen Temperatur so gesteuert wird,
dass es einen Wert von 50°C
aufweist.
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An
jedem Tag wird die Konzentration des Peroxids in einem jeden Gefäß bestimmt.
Die Peroxidlösung wird
aus dem Probengefäß in einen
sauberen 800 ml graduierten Zylinder gegossen, wo die Temperatur
und das spezifische Gewicht derselben gemessen werden können. Dann
wird ein Standardnomograph verwendet, um die Konzentration des Peroxids
zu bestimmen. Nachdem die Messungen vorgenommen worden sind, wird das
Peroxid zurück
in das Probengefäß gegossen
und zurück
in das temperaturkontrollierte Bad gebracht.
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Am
Ende des Experiments werden die Folienproben aus den Probengefäßen entfernt,
mit demineralisiertem Wasser gewaschen, an der Luft getrocknet und
geprüft.
Irgendein Verblassen und Ausbleichen, Aus- und Verlaufen oder ein
Loslösen
der Tinte wird notiert.
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BEISPIEL 11 (VERGLEICH)
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Eine
Probe einer Polyethylenfolie A, bedruckt mit einem Kundenlogo, wird
dem Test im Laboratoriumsmaßstab
unterzogen. Die Polyethylenfolie ist vor dem Bedrucken mit Hilfe
einer Coronaentladung behandelt worden. Ein Logo wird auf die Folie
gedruckt unter Verwendung sowohl schwarzer, grüner und roter Pigmente als
auch eines klaren Überzugslackes
aus dem auf dem Sun X Lösungsmittel
beruhenden Tintensystem, geliefert von Sun Chemical Ltd. und nützlich für das Auftragen
auf Polyethylensubstrate. Die Testfolie hat eine Oberfläche von
400 Inch im Quadrat, aber der Prozentanteil der Oberfläche, die
bedruckt worden ist, wird auf nur 10% geschätzt.
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Das
Peroxid, das der bedruckten Folie ausgesetzt ist, zerfällt mit
einer Geschwindigkeit von 4,83% pro Tag, wobei die Kontrollprobe
des Peroxids, welche in demselben temperaturkontrollierten Bad gehalten
wird, mit einer viel langsameren Geschwindigkeit von 0,833% pro
Tag zerfällt.
Dieselbe Kontrolle wird in den Beispielen 12, 13, 14 und 15 verwendet.
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Das
Sun X Polyamid-Tintensystem wird als ungeeignet für die aseptische
Folienanwendung beurteilt.
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BEISPIEL 12 (VERGLEICH)
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Eine
Probe einer Polyethylenfolie A, welche eine Coronabehandlung durchlaufen
hat und bedruckt worden ist mit einem blauen Pigment aus dem Sun
RB-30 Tintensystem, das auf einem Lösungsmittel und auf Polyurethan
beruht und von Sun Chemical Ltd. als eine Tinte geliefert wird,
die für
das Auftragen auf eine Polyethylenfolie geeignet ist, wird dem Test
im Laboratoriumsmaßstab
unterzogen. "Folien
A" Proben werden
getrennt bedruckt unter Verwendung roter und schwarzer Pigmente
und eines klaren Grundlacks aus demselben RB-30 Tintensystem. Jede
Testfolie weist eine bedruckte Oberfläche von annähernd 200 Inch im Quadrat auf.
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Die
mit der blauen Tinte bedruckte Folie verursacht den dramatischsten
Anstieg bei der Zerfallsgeschwindigkeit des Peroxids. Folien, die
in klaren, roten und schwarzen Tinten bedruckt worden sind, verursachen
auch einen beschleunigten Zerfall des Peroxids relativ zu der Kontrollprobe.
Das Sun RB-30 Tintensystem
auf der Basis von Polyurethan wird als besonders ungeeignet für die aseptische
Folienauftragung beurteilt, weil sogar der Grundlack inkompatibel
mit dem Wasserstoffperoxid enthaltenden Sterilisationsmittel ist.
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BEISPIEL 13 (VERGLEICH)
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Proben
einer Polyethylenfolie B, welche eine Coronabehandlung durchlaufen
haben und bedruckt worden sind mit einem blauen, roten, schwarzen
Pigment und mit einer Klarbeschichtung aus dem CONTAXTMF
Tintensystemn, welches auf einem Lösungsmittel beruht und von
Sun Chemical Ltd. geliefert wird, werden dem Test im Laboratoriumsmaßstab unterzogen.
Eine jede Testfolie weist eine bedruckte Oberfläche von annähernd 100 Inch im Quadrat auf.
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Folien,
welche sowohl mit weißen
als auch mit blauen Tinten bedruckt worden sind, verursachen einen beschleunigten
Zerfall des Peroxids, wohingegen Folien, welche sowohl mit Magenta
als auch mit schwarzen Tinten bedruckt worden sind, dies nicht tun.
Das Peroxid hat auch eine dramatische Wirkung auf das Bedrucken.
Gegen Ende des 11 Tage dauernden Tests ist die Farbe auf den weißen Proben,
auf den Magentaproben und auf den schwarzen Proben fast vollständig verschwunden.
Ein weißer
Feststoff kann auf dem Boden des Mason Gefäßes beobachtet werden, welcher
die weiße
Folienprobe enthält.
Die blaue Tinte übersteht
besser als die anderen Farben, aber sie ist allgemein verblasst
und ausgeblichen und hat sich stellenweise von der Folie abgeschält.
-
-
Auf
der Grundlage dieser Ergebnisse beim Testen im Laboratoriumsmaßstab wird
das CONTAXTMF Tintensystem als ungeeignet
für die
aseptische Folienauftragung beurteilt. Der Mischungslack dieses
Tintensystems enthält
ein phenolmodifiziertes Polyamid vom Co-Lösungsmitteltyp, aber kein hydriertes
Talgamid. Die Pigmentdispersionen enthalten kein Zirconiumpropionat.
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BEISPIEL 14
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Proben
einer Polyethylenfolie B, welche eine Coronabehandlung durchlaufen
haben und bedruckt worden sind mit verschiedenen Tinten, die gemäß der Erfindung
formuliert und in den Beispielen in den Tabellen 1 und 2 angegeben
worden sind, werden dem Test im Laboratoriumsmaßstab unterzogen. Eine jede
Testfolie weist eine bedruckte Oberfläche von annähernd 100 Inch im Quadrat auf.
Die Testergebnisse sind in der Tabelle 10 unten zusammengefasst.
-
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BEISPIEL 15
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Proben
einer Polyethylenfolie B, welche eine Coronabehandlung durchlaufen
haben und mit zusätzlichen,
neuen Tinten bedruckt worden sind, welche so formuliert sind wie
dies in den Tabellen 1 und 2 beschrieben ist, werden dem Test im
Laboratoriumsmaßstab
unterzogen. Eine jede Testfolie weist eine bedruckte Oberfläche von
annähernd
100 Inch im Quadrat auf. Die Testergebnisse sind in der unten stehenden
Tabelle zusammengefasst:
-
-
BEISPIEL 16
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Die
nachfolgenden Beispiele geben Einzelheiten an über im vollen Maßstab vorgenommene
Produktionstests gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Experimentelle Prozedur
für Produktionstests
im vollen Maßstab
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Der
Bodentank des ENHANCETM aseptischen Beutelfüllers wird
gereinigt und gespült,
dann wird er mit einer Charge von PERONETM 35%
Wasserstoffperoxidlösung
gefüllt.
Die Maschine wird in ihrer normalen Produktionsweise betrieben,
wobei die sterile Luft bei einer Temperatur von 45°C und das
bis zu dem Foliensterilisationstank hinaufzirkulierende Peroxid
bei einer Temperatur von 52°C
gehalten werden. Mit Wasser gefüllte Beutel
werden auf einem oder auf beiden Köpfen des aseptischen Beutelfüllers hergestellt.
Während
der Herstellung beträgt
die normale Kontaktzeit der bedruckten Folie mit dem Peroxid in
dem Sterilisationstank etwa 30 Sekunden. Die gesamte Produktionszeit
und die Anzahl der jeden Tag verwendeten Rollen werden aufgezeichnet.
Nur ein Folientyp wird während
irgendeines gegebenen Tages verwendet. Für die bedruckten Folien wird
die Widerstandsfähigkeit
des gedruckten Logos gegenüber
Abnutzung vermerkt. Wenn das Gedruckte auf der Folie unverändert aussieht
und wenn es kein Zeichen eines beschleunigten Zerfalls des Peroxids
gibt, dann wird die Maschine gestoppt werden, wobei bedruckte Folie
sich während
einer Zeitdauer von bis zu einer halben Stunde in dem Peroxidtank
befindet.
-
Am
Ende des Tages wird der Peroxidlösung
erlaubt, zurück
in den Bodentank zu fließen.
Die Heizvorrichtung für
das Peroxid wird ausgeschaltet und ein Widerstandstemperaturmessfühler wird
verwendet, um die Peroxidtemperatur über eine Zeitdauer von mehreren
Stunden hinweg zu messen. Wenn die Temperatur stetig abfällt, dann
wird die Heizvorrichtung erneut bei den Vorbereitungen für den nächsten Tag
des Experimentes angeschaltet. Wenn die Temperatur stetig steigt
wird die Ladung an Peroxid abgelassen. Die Folien- und Bodentanks
werden kräftig
gespült
und eine neue Charge an Peroxid wird hinein gegeben.
-
BEISPIEL 17 (KONTROLLE)
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In
einem Kontrolllauf werden 1 Literbeutel hergestellt, und zwar von
einer Rolle einer klaren, unbedruckten Polyethylenfolie während einer
Zeitdauer von 3 Stunden, dann von einer Rolle einer weißen, unbedruckten
Polyethylenfolie während
einer Zeitdauer von einer halben Stunde, dies auf einem Kopf des
ENHANCETM aseptischen Beutelfüllers. Die
Peroxidkonzentration am Beginn des Tages wird mit 34,0% gemessen
und an dem Beginn des nächsten
Tages mit 34,1%. Der Verlauf der Temperaturspur, welcher über Nacht
aufgezeichnet wird, zeigt, dass die Peroxidtemperatur stetig von
55°C abfällt bis
auf 42°C
während
einer Zeitdauer von 12 Stunden. Das Peroxid scheint nicht belastet
zu sein.
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BEISPIEL 18
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Es
werden Beutel auf einem Kopf des ENHANCETM aseptischen
Beutelfüllers
ausgehend von zwei Rollen einer Polyethylenfolie A hergestellt,
welche mit Sun RB-30 Tinten bedruckt ist (blau, rot, schwarz und ein
klarer Überzugslack
wie in BEISPIEL 12). Die Einliterbeutel werden während einer gesamten Betriebslaufzeit
von sechs Stunden und 35 Minuten hergestellt. Wenn das Peroxid in
den Bodentank zurückgebracht
und die Heizvorrichtung abgeschaltet worden ist, dann steigt die
Temperatur exponentiell während
einer Zeitdauer von 5 Stunden so lange an, bis tatsächlich ein
Sieden bei 100°C
erreicht wird. Die Peroxidlösung
ist offensichtlich hoch belastet und muss ausrangiert werden.
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BEISPIEL 19
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Drei
Posten einer Polyethylenfolie B werden mit den in den Tabellen 1
und 2 gezeigten Tinten bedruckt. Die Tintenkomponenten, die verwendet
werden, um die verschiedenen Posten zu bedrucken, sind in der unten stehenden
Tabelle zusammengefasst. Die Tinten werden in rechtwinkligen Bändern auf
die Folie aufgetragen, welche 1'' breit und 8,75'' lang sind. Die einzelnen Bänder werden
voneinander durch etwa 1'' einer unbedruckten
Folie getrennt und der Satz von Bändern wird von dem nächsten Satz
durch eine 1'' Lücke getrennt.
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Der
Posten der Folie 19B weist einen klaren Überzugslack auf, welcher oben
auf die Tinten darauf aufgetragen ist. Der Überzugslack wird als ein einzelner
Block über
den gesamten Satz an gedruckten Bändern aufgetragen, wobei er über die äußeren und
auf der Oberseite und auf der Unterseite um etwa 2 mm hinausgeht.
-
TABELLE
12 Auf
der Oberfläche
bedruckte Folie
-
Die
auf der Oberfläche
bedruckten Folienrollen werden auf der ENHANCETM aseptischen
Beutelmaschine in mit Wasser gefüllte
Einliterbeutel umgewandelt. In den ersten zwei Tagen werden 5 Rollen
eines Postens einer 19A Folie betrieben (21900 Aufdrucke). Am Tag
3 findet ein Durchlauf von 4 Rollen eines Postens einer 19B Folie
statt (2 Rollen und 2 Halbrollen, 18000 Aufdrucke). Diese Folie
weist einen klaren Überzugslack
auf, welcher die farbigen Tintenbänder bedeckt. Am Tag 4 findet
ein Durchlauf von 6 Rollen von 19C statt (4 Rollen und 2 Teilrollen,
29400 Aufdrucke).
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Die
folgenden Beobachtungen können
gemacht werden.
- 1. Die auf der Oberfläche bedruckte
Folie nutzt sich nicht ab, bleicht nicht aus, verläuft nicht,
verfärbt
sich nicht oder verliert nicht auf irgendeine andere Art und Weise
ihr ursprüngliches
Aussehen in Gegenwart einer heißen
35% Wasserstoffperoxidlösung.
In dem Produktionsmodus ist die Folie dem Peroxid nur während einer
Zeitdauer von etwa 30 Sekunden ausgesetzt; Stopps von über einer
halben Stunden sind jedoch in dem Test mit enthalten.
- 2. Die Tinten gemäß der vorliegenden
Erfindung verursachen keinen beschleunigten Zerfall des Peroxids. Tatsächlich weist
der Satz der aufgenommenen Messungen darauf hin, dass die Peroxidkonzentration
sich während
des gesamten 4-Tage-Tests nicht in einem messbaren Ausmaß verändert. Das
Tintensystem belastet den Peroxidtank oder den ENHANCETM aseptischen
Beutelfüller
auch nicht in irgendeiner anderen beobachtbaren Art und Weise.
- 3. Der Oberflächenaufdruck
ist ganz beständig,
sogar ohne einen Überzugslack.
-
BEISPIEL 20
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Ein
Posten einer Polyethylenfolie C wird mit den in den Tabellen 1 und
2 gezeigten Tinten bedruckt. Die Tinten enthalten die folgenden
Pigmente: Schwarz 3, Phthalo Blau, Phthalo Grün, Permanent Rot, Diarylide
Orange und Grünlicher
Gelbton. Die Tinten werden auf die Folie aufgetragen in der Form
eines Kunden-Logo, wobei etwa 1/3 der Folienoberfläche bedeckt
wird.
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Zwei
auf der Oberfläche
bedruckte Folienrollen werden auf der ENHANCETM aseptischen
Beutelmaschine in mit Wasser gefüllte
900 Milliliterbeutel umgewandelt. Beide Folienrollen werden vollständig verbraucht.
Stopps von 20 Minuten und 1 Stunde sind in dem Test mit enthalten.
Während
der Stopps befindet sich ein Teil der Folie in dem heißen Bad
des Wasserstoffperoxid enthaltenden Sterilisationsmittels.
-
Die
folgenden Beobachtungen werden gemacht.
- 1.
Die auf der Oberfläche
bedruckte Folie nutzt sich nicht ab, bleicht nicht aus, verläuft nicht,
verfärbt
sich nicht oder verliert nicht auf irgendeine andere Art und Weise
ihr ursprüngliches
Aussehen in Gegenwart einer heißen
35% Wasserstoffperoxidlösung.
- 2. Die Tinten gemäß der vorliegenden
Erfindung verursachen keinen beschleunigten Zerfall des Peroxids.
- 3. Der Oberflächenaufdruck
ist ganz beständig,
sogar ohne einen Überzugslack.