DE60106863T2

DE60106863T2 - Heissschrumpffähige, heisssiegelbare polyesterfolie zum verpacken

Info

Publication number: DE60106863T2
Application number: DE60106863T
Authority: DE
Inventors: D. Terrance KENDIG
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: DuPont Teijin Films US LP
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: AU776930B2; DE60106863D1; AU3466301A; WO2001054886A1; HK1053281A1; EP1252008B1; JP5030356B2; CN1396859A; BR0108036A; CA2396378A1; EP1252008A1; EP1500496B1; JP2003520740A; CN1307039C; US6623821B1; EP1500496A1; US20040033382A1; WO2001054886A9; AR027343A1; NZ520162A

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein einen bestimmten Typ einer Polyesterschrumpffolie. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung betrifft eine heißschrumpffähige Polyethylenterephthalatfolie, die mit einer lösungsmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung überzogen und/oder auf andere Folien auflaminiert wird und bei der Verpackung einsetzbar ist, z. B. als Beutel oder Abdeckmaterial.
DISKUSSION DER VERWANDTEN TECHNIK
Die Verwendung von heißschrumpffähigen thermoplastischen Folien ist in der Verpackungsindustrie bekannt. Zum Beispiel werden Geflügelerzeugnisse typischerweise in Beutel, die aus solchen Folien bestehen, eingeschweißt und erhitzt, wodurch der Beutel geschrumpft wird, bis er straff um das Produkt herum sitzt. Ein solcher Beutel besteht aus einschichtiger Polyesterfolie. Diese Beutel bieten Festigkeit und Schutz durch enges Anhaften am Produkt, haben allerdings den Nachteil, daß sie mit einem Klebstoff versiegelt werden müssen, da Polyester, außer bei außergewöhnlich hohen Temperaturen, nicht heißsiegelbar ist. Beutel, die mit Klebstoff versiegelt werden, sind im allgemeinen im Siegelbereich nicht so fest wie heißgesiegelte Beutel und können am offenen Ende nicht durch vorhandene Heißsiegelgeräte verschlossen werden.
Koextrudierte Folien, wie z. B. Polyolefine, sind bei der Herstellung von heißschrumpffähigen Beuteln verwendbar, da sie heißsiegelbar sind, und können daher auf vorhandenen Heißsiegelanlagen wirtschaftlich hergestellt werden. Sie bleiben nach dem Heißschrumpfen in gutem Körperkontakt mit einem verpackten Produkt und bewahren dadurch Säfte in verpacktem Fleisch, aber nicht so gut wie laminierte Schrumpfbeutel. Koextrudierte Folie weist jedoch weniger wünschenswerte mechanische Eigenschaften auf, wie z. B. Zugfestigkeit und Dehngrenze, und daher neigen Beutel aus diesen Folien leichter zum Reißen oder zu anderen mechanischen Beschädigungen bei der Handhabung. Ebenso weisen sie im allgemeinen keine Hitzebeständigkeit bei hoher Temperatur auf, wodurch ihre Anwendung beim Garen in der Folie begrenzt wird.
US-A-4971845 offenbart eine orientierte heißsiegelbare, heißschrumpffähige, klebstofflaminierte Folie, die in einem Fall eine Polyesterfolienlage aufweist, wobei die Folienlagen ähnliche Schrumpfeigenschaften aufweisen. In dem einen diskutierten Beispiel werden Lagen kombiniert, die jeweils "annähernd gleiche Schrumpfeigenschaften" aufweisen, d. h. eine Schrumpfung von etwa 50%.
US-A-2762720 offenbart eine Heißschrumpffolie zum Verpacken, die aufweist: (a) eine Heißschrumpffolie mit einem Polymer, das mindestens 80 Gew.-% Polyethylenterephthalat-Polymer aufweist, wobei die Folie zu 5% bis 55% zweiachsig orientiert ist, wobei die Folie eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist; und (b) eine Heißsiegelbeschichtung, die auf mindestens eine Fläche von der Außenfläche und der Innenfläche aufgebracht ist.
Es besteht ein Bedarf für eine thermoplastische Folie, die eine hohe Festigkeit aufweist, heißschrumpffähig und heißsiegelbar sowie bei hoher Temperatur hitzebeständig ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bietet eine Heißschrumpffolie zum Verpacken, die aufweist:

(a) eine Heißschrumpffolie, die ein Polymer mit mindestens 80 Gew.-% Polyethylenterephthalat-Polymer aufweist, wobei die Folie zu 5% bis 55% zweiachsig orientiert ist, wobei die Folie eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist; und
(b) eine lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung auf mindestens einer Fläche von der Außenfläche und der Innenfläche.

Die Erfindung bietet außerdem ein Verfahren zum Verpacken eines Gegenstands, mit den folgenden Schritten:

(a) Einhüllen des Gegenstands in eine Schrumpffolie mit mindestens 80 Gew.-% Polyethylenterephthalat-Polymer, wobei die Folie zu 5% bis 55% zweiachsig orientiert ist, wobei die Folie eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Innenfläche mit einer lösungsmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung beschichtet ist;
(b) Heißsiegeln der zum Formen eines Beutels erforderlichen Seiten;
(c) Verschließen des Beutels mit dem darin enthaltenen Gegenstand; und
(d) Schrumpfen des Beutels durch Hitzeeinwirkung.

Die Erfindung bietet ferner einen eingriffsicheren, dampfentlüftbaren Verpackungsbehälter, der in Kombination aufweist:

a) einen offenen starren oder halbstarren Behälter mit einem Bodenabschnitt und von dort nach oben verlaufenden Seitenwänden, wobei die Seitenwände eine Außenfläche aufweisen;
b) eine Heißschrumpffolie mit einer Innenfläche und einer auf diese Innenfläche aufgebrachten lösungmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung, wobei sich die Innenfläche der Folie zumindest mit einem Teil der Außenfläche der Seitenwände in engem Siegelkontakt befindet, und wobei die Heißschrumpffolie aufweist: i) ein Polymer mit mindestens 80 Gew.-% Polyethylenterephthalat-Polymer; und ii) wobei die Folie zu 5% bis 30% zweiachsig orientiert ist.

Die vorliegende Erfindung schließt eine eingriffsichere Heißschrumpf-Abdeckfolie mit einer Innenfläche zum Abdecken eines starren oder halbstarren Behälters ein, der eine Außenfläche aufweist, wobei die Folie mindestens 80 Gew.-% eines Polyethylenterephthalat-Homopolymers oder -Copolymers und mehrere Seiten sowie eine Dicke von 12–75 μm aufweist und mit einem Schrumpffaktor im Bereich von 5% – 30% zweiachsig orientiert ist, und wobei auf der Innenfläche eine lösungmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung aufgebracht ist, wobei:

a) die Folie sich zumindest mit einem Teil der Außenfläche des Behälters in engem Kontakt befindet;
b) wenn die Seiten der Folie erhitzt werden, die Folie in mißbrauchsicherem Eingriff mit dem Behälter bleibt und den Behälter luftdicht verschließt, aber bei Erhitzen dennoch Luft und Feuchtigkeit in die Abdeckfolie eindringen und daraus austreten läßt.

Die vorliegende Erfindung bietet außerdem ein verbessertes Verfahren zum Auflaminieren von PET-Folie auf andere Folien, mit den folgenden Schritten:

(a) Auftragen eines lösungsmittelhaltigen Laminierklebstoffs auf die PET-Folie;
(b) Erhitzen auf weniger als die Schrumpftemperatur zum Trocknen des Klebstoffs;
(c) Auflaminieren der Folie auf andere Folien, ohne zusätzlichen Klebstoff zu benötigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Behälters vor dem Schrumpfen der Seiten der Folienabdeckung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Behälters nach dem Schrumpfen der Seiten der Folienabdeckung und vor dem Schrumpfen der Oberseite der Abdeckung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten versiegelten Behälters.
Die 4 und 5 zeigen schematische Schnittansichten einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Die vorliegende Erfindung betrifft einen bestimmten Schrumpffolientyp aus Polyethylenterephthalat ("PET") und damit verbundene Verfahren, wobei die Folie Vorteile beim Verpacken für Anwendungen mit und ohne Garen in der Folie bietet. Die Erfindung basiert auf einer Folie aus Polyethylenterephthalat-Polymer, entweder Homopolymer oder Copolymer, die sowohl heißschrumpffähig als auch heißsiegelbar ist, typischerweise eine dünne Folie mit geringer Schrumpfung. Die Erfinder haben eine Möglichkeit zum vorherigen Aufbringen einer lösungsmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung auf die Folie während der Folienherstellung gefunden, wodurch die Notwendigkeit von nachträglich aufgebrachten Klebstoffen vermieden wird, was herkömmlicherweise erforderlich war, um Klebstoff auf Folien mit niedriger Schrumpfungstemperatur aufzubringen.
Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, durch den sowohl die Herstellungszeit verkürzt als auch die Herstellungskosten der Folie gesenkt werden und der für die Verwendung der Folie in neuen Anwendungen sorgt. Herkömmliche, nachträglich aufgebrachte Klebstoffe müssen in zu versiegelnden Bereichen in Deckung miteinander gebracht werden und können nicht übereinander gewickelt werden. Ihre Aushärtung in Luft dauert im allgemeinen 14 Tage, wodurch ihre Anwendungen begrenzt werden. Typischerweise waren sie auf die Herstellung von Beutelmaterial begrenzt, wo die Folie mit sich selbst verschweißt wird. Die hier beschriebene Erfindung ermöglicht den Auftrag von Versiegelungsmittel quer über die gesamte Bahn, wodurch Versiegelungsflächen oder Konfigurationen, in denen sie verwendet werden können, nicht begrenzt werden.
Zusätzlich zu der Fähigkeit, eine lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung auf die Basisfolie aufzubringen, sorgt die vorliegende Erfindung auch für das Aufbringen einer metallisierten Schicht auf die Basisfolie und zwischen der Folie und einer etwaigen lösungsmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung sowie für das Aufbringen eines Antischleiermittels und anderer Mittel.
Ferner kann die Basisfolie, mit und ohne lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung, die wahlweise metallisiert und/oder mit Antischleiermitteln beschichtet ist, auf andere Polymerfolien auflaminiert werden, um einzigartige Optionen und Eigenschaften bereitzustellen, die vom besonderen Nutzen bei Verpackungsanwendungen sind, z. B. bei Einbeutelsystemen zum Verpacken von Fleischwaren, um die derzeitige Zweibeutelverpackung zu ersetzen. Zusätzliche laminierte Schichten könnten eine erhöhte Festigkeit, Sperreigenschaften, Druckflächen, Dichtungseigenschaften sowie dekorative optische Merkmale bereitstellen, wenn eine Metallisierung verwendet wird.
HEIßSCHRUMPFFÄHIGE, HEIßSIEGELBARE BASISFOLIE
Die heißschrumpffähige, heißsiegelbare PET-Schrumpffolie, d. h. die "Basisfolie" der vorliegenden Erfindung, weist mindestens etwa 80 Gew.-% PET, stärker bevorzugt mindestens 90 Gew.-% PET auf. Das PET kann ein Homopolymer oder Copolymer aus PET sein. Ein PET-Homopolymer soll ein Polymer bedeuten, das im wesentlichen aus der Polymerisation von Ethylenglycol mit Terephthalsäure oder alternativ aus deren esterbildenden Äquivalenten abgeleitet ist (z. B. irgendwelchen Reaktanten, die polymerisiert werden können, um schließlich ein Polymer von Polyethylenterephthalat zu ergeben). Ein Copolymer von PET soll irgendein Polymer bedeuten, das mindestens etwa 50 Mol-% Ethylenterephthalat aufweist (oder davon abgeleitet ist), wobei der Rest des Polymers von anderen Monomeren als Terephthalsäure und Ethylenglycol (oder ihren esterbildenden Äquivalenten) abgeleitet ist.
Die PET-Basisfolien gemäß der vorliegenden Erfindung sind ferner dadurch definiert, daß sie:

1. im Bereich eines Schrumpffaktors von etwa 5%–55%, stärker bevorzugt im Bereich eines Schrumpffaktors von 10–30%, zweiachsig orientiert sind; und
2. für Deckfolienanwendungen eine Dicke im Bereich von 12–75 μm (stärker bevorzugt 12-20 μm) aufweisen.

Geeignete Polyethylenterephthalat-Schrumpffolien sind von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE, unter den Handelsbezeichnungen Mylar^® und Mellinex^® beziehbar.
In Bezug auf herkömmliche Schrumpffolie sind die erfindungsgemäßen Schrumpffolien aus mehreren Gründen vorteilhaft bei Verpackungsanwendungen. Die PET-Schrumpffolie ist widerstandsfähig im Vergleich zu vielen herkömmlichen Schrumpffolien, und es hat sich gezeigt, daß sich die Folie durch ihren relativ kleinen Orientierungsbetrag ("geringe Schrumpfung") besser an Vorsprünge anpaßt, indem sie nicht so stark schrumpft, daß die Gefahr eines Durchstoßens der Folie oder Zerquetschens von vorstehendem Inhalt besteht, und indem sie nicht so stark schrumpft, daß sich um den Vorsprung herum eine häßliche Masse von geschrumpfter Folie zusammenballt. Bei Anwendung als Deckfolie bewirkt die dünne Ausführung der Schrumpffolie (zusammen mit der geringen Schrumpfung), daß die Deckfolie reißt, wenn die Verpackung geöffnet wird, wodurch unbefugte Eingriffe nachgewiesen werden. Herkömmliche Schrumpffolien schrumpfen gewöhnlich zu einer viel größeren Foliendicke, wodurch eine Abdeckung entsteht, die ohne Zerreißen abgezogen werden kann, so daß kein Nachweis eines unbefugten Eingriffs zurückbleibt.
Wenn die erfindungsgemäße Basisfolie zunächst zu einer Verpackung geschrumpft wird, bildet sie wegen des Vorhandenseins der Klebstoffschicht eine straffe, luftdichte Versiegelung. Wegen der geringen Dicke und der geringen Schrumpfung wird die Versiegelung jedoch noch selbstentlüftend, wenn sie in einem Ofen oder dergleichen erhitzt wird. Herkömmliche Schrumpffolien bilden entweder eine straffe, schmiegsame Dichtung oder sind selbstentlüftend, aber im allgemeinen nicht beides. Erfindungsgemäß können Dichtungen zu einer Außenwand, einer äußeren Lippenkante, einer Oberkante der Lippe und zu Brücken verarbeitet werden, die Fächer voneinander trennen, um einen Überlauf von einem zum anderen Fach zu verhindern. Ein weiterer Vorteil ist, daß dieser Konstruktionstyp bei der Modifizierten atmosphärischen Verpackung (MAP) eingesetzt werden kann.
Die erfindungsgemäßen Folien mit relativ geringer Schrumpfkraft haben außerdem ein hervorragendes Aussehen und sind im allgemeinen wirtschaftlicher einsetzbar als herkömmliche Schrumpffolien (größere Dicke, stärkere Schrumpfung), besonders für Deckfolienanwendungen, da sie die Materialmenge minimieren, die zum Abdecken des verwendeten Produkts und Behälters benötigt wird.
Die heißschrumpffähige PET-Basisfolie hat weitere, zusätzliche Vorteile. Sie kann entweder selbst oder beim Laminieren mittels Reliefdruck oder mit Überfüllung (Trapping) bedruckt werden. Sie kann laminiert werden und überträgt verschiedene Schrumpfungsgrade von 5–45% auf Materialien, die für Garprozesse in der Folie verwendet werden. Als heißschrumpffähige Abdeckmaterialien können sowohl laminierte als auch heißsiegelbare Versionen verwendet werden. Beide Versionen können zum Verpacken von anderen Materialien als Nahrungsmitteln eingesetzt werden.
ANWENDUNG DER HEIßSIEGELBESCHICHTUNG
Die Anmelder haben ein Verfahren zum Klebstoffauftrag auf die Basisfolie herausgefunden, das eine zeitraubende oder schwierige Nachverarbeitung vermeidet. Überraschenderweise verwenden die Anmelder eine lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung, die in Anbetracht der niedrigen Schrumpfauslösungstemperatur der Basisfolie, typischerweise etwa 80°C, typischerweise als unmöglich angesehen wurde. Das Heißsiegelmaterial selbst ist vorzugsweise ein Copolyester oder ein Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA), stärker bevorzugt ein amorpher Copolyester. Es wird erwogen, daß auch andere, dem Fachmann bekannte Versiegelungsmittel verwendet werden könnten.
Das stärker bevorzugte Copolyester- Heißversiegelungsmittel ist zumindest aus den folgenden Komponenten abgeleitet: etwa 10 bis 60 Mol-% Terephthalsäure ("Monomer A"); etwa 10 bis 60 Mol-% Ethylenglycol ("Monomer B"); und etwa 5 bis 60 Mol-% eines dritten Monomers, das eine sekundäre zweiwertige Säure ("Monomer C") und/oder ein sekundäres Diol ist ("Monomer D").
Beispiele des Monomers C sind unter anderem: Succinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 1,10-Decandicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Dodecandisäure und dergleichen. Beispiele des Monomers D sind unter anderem: Methoxypolyalkylenglycol, Neopentylglycol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Trimethylenglycol, Hexamethylenglycol, Tetramethylenglycol, Diethylenglycol und dergleichen. Bevorzugte Comonomere dieser Art sind unter anderem Azelainsäure, Sebacinsäure und/oder Isophthalsäure.
Der Klebstoff wird als Lösung aufgebracht. Die Schlüsselfaktoren, welche die lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung der heißschrumpffähigen PET-Basisfolie ermöglichen, sind a) die richtige Wahl des bzw. der Lösungsmittel (z. B. vorzugsweise Tetrahydrofuran) für den Klebstoff, so daß eine Trocknung bei Temperaturen von weniger als 80°C erreicht werden kann, und b) die Anwendung von niedrigeren als den normalen Folienwickelspannungen während der Verarbeitung.
Die lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung kann durch eines der vielen, dem Fachmann bekannten Beschichtungsverfahren auf eine Seite (oder zwei Seiten) der heißschrumpffähigen PET-Basisfolie aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Folie durch Walzenauftrag (z. B. mit der Rakelwalze), Sprühauftrag, Gravurauftrag oder Schlitzauftrag beschichtet werden, vorzugsweise durch Walzen- oder Gravurauftrag unter Anwendung eines Beschichtungsverfahrens aus Lösungen.
Aufgrund der Tatsache, daß die Folie sehr instabil ist und vorzeitig schrumpft, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, und sich ausdehnt, wenn sie zu straff aufgewickelt wird, sind besonders die nachstehend angegebenen Bedingungen kritisch.

– Trockentemperatur: etwa 70 – 75 °C
– Filmaufwickelspannungen: etwa 288–1153 g/cm (0,25 – 1,0 lb/Zoll linear)
– Beschichtungs-/Aufwickelgeschwindigkeit: etwa 91 – 457 m/min (100 – 500 yd/min)
– Beschichtungsmasse: etwa 1,0 – 10 g/m²

Die entstehende heißsiegelbare, heißschrumpffähige PET-Basisfolie weist größere Heißsiegelfestigkeiten als 102 g/cm (260 g/Zoll), Beschichtungsmassen von etwa 1 bis 10 g/m², vorzugsweise etwa 1,5 bis 2,5 g/m² und eine Folienschrumpfung bei 100°C von etwa 5% bis etwa 55%, vorzugsweise 10 bis 30% auf.
AUFBRINGEN EINER METALLISIERTEN SCHICHT UND ANDERER ZUSATZSTOFFE
Die oben beschriebene lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung bietet eine heißsiegelbare Oberfläche für die heißschrumpffähige PET-Basisfolie. Eine zusätzliche metallisierte Schicht kann Sauerstoff und Feuchtigkeitssperren sowie ein dekoratives Merkmal für die Folie bereitstellen.
Die beschriebene heißschrumpffähige PET-Basisfolie mit einer Außenfläche und einer Innenfläche kann an einer oder beiden Flächen mit einer Metallschicht überzogen werden. Die lösungsmittelhaltige Heißsiegelbeschichtung kann auf die Metallschicht aufgetragen werden. Die heißschrumpffähige PET-Basisfolie kann in beliebiger Kombination beidseitig heißsiegelbeschichtet oder beidseitig mit Aluminium metallisiert werden.
Das Metall kann variieren, obwohl Aluminium bevorzugt wird. Die Metallschicht kann nach bekannten Verfahren auf die heißschrumpffähige PET-Basisfolie aufgebracht werden, z. B. durch normale Vakuumbedampfungsverfahren.
Für die aluminisierte Schicht sind die Schlüsselbedingungen:

– Schwärzung (starke Metallabscheidung): etwa 0,75 bis 4; vorzugsweise 2,6 – 3,0
– Schwärzung (leichte Metallabscheidung): etwa 0,25 ± 10%

Die Schwärzung wurde mit einem Durchstrahlungs-Schwärzungsmesser mit Digitalausgabe gemessen, der mit vier wählbaren Filtern für Farb- und optische Dichtemessungen in einem Bereich von 0 bis 4,0 ausgestattet war. Die Messungen zeigen die diffuse optische Durchlassungsdichte für Opalglas gemäß American Standard (ANSI) an.
Zusätzlich zu einer oder mehreren metallisierten Schichten können andere Komponenten auf die Basisfolie aufgetragen werden, um andere erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel kann der lösungsmittelhaltigen Heißsiegelbeschichtung vor dem Auftrag auf die Schrumpffolie ein Antischleiermitel oder ein Gleitmittel beigemengt werden, um ihr Antischleier- oder Rutschfestigkeitseigenschaften zu verleihen. Andere Zusatzstoffe, die typischerweise in der Industrie verwendet werden, können auf ähnliche Weise beigemischt werden.
AUFLAMINIEREN AUF ANDERE FOLIEN
Die heißschrumpffähige PET-Basisfolie kann auch mit Klebstoff auf andere Materialien auflaminiert werden, um je nach dem Verpackungsbedarf die Leistung der Gesamtstruktur zu verbessern.
Die einzusetzende schrumpffähige Unterlage kann einfach unbeschichtet, mit einer lösungsmittelhaltigen Heißsiegelschicht beschichtet und/oder metallisiert sein. Die anderen in den Laminaten verwendbaren Materialien werden in Abhängigkeit von den gesuchten Eigenschaften stark variieren, schließen aber die folgenden Materialien ein: Nylon, Polypropylen, Polyethylen, Ionomer, ACR, Ethylenvinylacetat (EVA), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol, Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC) und Kombinationen davon.
Beispielsweise kann eine unbeschichtete Basisfolie auf eine Ionomerfolie sowie auf eine einseitig metallisierte Variante auflaminiert werden. Typischerweise weisen die PET-Basisfolien eine Schrumpfung von annähernd 20% in den beiden MD/TD-Richtungen auf. Ein Polyester-Urethan-Zweikomponentenklebstoff kann über einen Tiefdruckzylinder auf das heißschrumpffähige PET aufgebracht werden, um als Laminierklebstoff zu dienen. Der Laminierklebstoff wird aus der Lösung quer über die Bahn aufgebracht.
Die Schrumpfung der PET-Basisfolie und der aufzulaminierenden zusätzlichen Folien braucht nicht ähnlich zu sein; tatsächlich stellen Schrumpfungsunterschiede von etwa 5% oder viel mehr kein Problem dar. Der Betrag der Schrumpfung wird durch die heißschrumpffähige PET-Unterlage bestimmt, aber ebenso entscheidend durch die Dicke und Steifigkeit der sekundären Bahn. Ein Beispiel wäre, daß beim Aufkleben auf ein dickeres oder steiferes Substrat eine höhere prozentuale Schrumpfung der PET-Basisfolie erforderlich sein kann, um die von dem Laminat gewünschte Schrumpfung zu erzielen. Dabei ist wieder sehr wichtig, einen lösungsmittelhaltigen Laminierklebstoff zu wählen, in dem das Verdünnungs-Lösungsmittel, das ebenso als Klebstoff verwendet wird, bei einer Temperatur unter 80°C getrocknet werden kann. Dies ist auf die Hitzeempfindlichkeit des heißschrumpffähigen PET zurückzuführen, um eine vorzeitige Schrumpfung der Folie vor dem Auflaminieren auf die sekundäre Bahn zu verhindern.
Für beide Bahnoberflächen, die in Kontakt mit dem aufgebrachten Klebstoff kommen, wird eine Koronabehandlung empfohlen. Wenn kein Heißsiegelmittel auf die Basisfolie aufgebracht wird, dann kann eine Sekundärstruktur, wie z. B. eine Ionomerfolie oder eine mehrschichtige koextrudierte Folie, als Heißsiegelschicht für das entstehende Laminat dienen und außerdem für zusätzliche Durchstoßfestigkeit und Formbarkeit sorgen. Eine solche laminierte Folie hat einzigartige Anwendungen bei der Verpackung, z. B. die Fähigkeit, ein Ein-Beutel-System zum Verpacken von Fleischwaren bereitzustellen, wo früher ein Zwei-Beutel-System verwendet worden ist. Solche Zwei-Beutel-Systeme verwendeten typischerweise einen Olefin- oder Nylonbeutel zum Verpacken von Fleisch oder Geflügel, um die Säfte dicht am Produkt zu halten, und brachten dann die Verpackung in einen zweiten, nicht schrumpfenden metallisierten Beutel ein, um für zusätzlichen Sperrschichtschutz und für Dekoration zu sorgen.
Die vorliegende Erfindung sorgt für ein Ein-Beutel-System, das sowohl die Säfte zurückhalten als auch Sperrschicht- und dekorative Eigenschaften bereitstellen kann, und bietet wegen der Material- und Arbeitseinsparung gegenüber dem Doppelbeutelsystem einen größeren wirtschaftlichen Vorteil. Die metallisierte Version bietet eine hohe Sauerstoff/Feuchtigkeits-Barriere sowie ein dekoratives Merkmal, wenn sie zu einem Beutel- oder Abdeckmaterial verarbeitet wird. Die dekorative Eigenschaft ist ein "Fischsilber", das auftritt, wenn die Metallschicht durch die Schrumpfung beim Verpacken verformt wird, aber immer noch eine ausgezeichnete Sperreigenschaft beibehält.
Der Laminierklebstoff kann durch jedes der oben erwähnten bekannten Beschichtungsverfahren aufgetragen werden, vorzugsweise durch Walzen- oder Gravurauftrag unter Anwendung eines Beschichtungsverfahrens aus Lösungen. Die Klebstofftypen, die bei der hier beschriebenen Herstellung der Laminate verwendbar sind, sind diejenigen, die typischerweise in der Industrie eingesetzt werden; allerdings sind wegen der Hitzeempfindlichkeit der schrumpffähigen Basisfolie die richtige Klebstoffkombination und die Wahl des Lösungsmittels kritisch.
Ähnlich wie beim Auftrag der lösungsmittelhaltigen Heißsiegelklebstoffschicht sind wieder die wichtigen Betriebsbedingungen für den Beschichtungsprozeß, die eine Urethanklebstoffbeschichtung der heißschrumpffähigen Basisfolie ermöglichen, a) die richtige Wahl des bzw. der Lösungsmittel (z. B. Isopropanol oder Ethylacetat), so daß eine Trocknung bei weniger als 80°C erreicht werden kann, und b) die Verwendung einer heißen Quetschwalze, um die heißschrumpffähige Bahn und die sekundäre Ionomerbahn miteinander zu verbinden und den Klebstoff bei weniger als 80°C zu aktivieren, ohne eine vorzeitige Schrumpfung der heißschrumpffähigen PET-Basisfolie zu verursachen. Die gleichen Bedingungen müssen beim Auflaminieren der heißschrumpffähigen PET-Basis auf andere Substrate oder Folien eingehalten werden.
Angenährte resultierende Eigenschaften der Laminatstrukturen:

– Haftfestigkeit zwischen laminierten Folienlagen: > 118 g/cm (300 g/Zoll)
– Fofienschrumpfung bei 100°C: 5 – 45%, vorzugsweise 10 – 30%
– Sperrschicht vor der Schrumpfung, OTR, cm³/100 Zoll²/24h: 0,10/nach der Schrumpfung 0,2
– 0,5 (in cm³/100 cm²/24h = 0,645/nach der Schrumpfung 1,29 – 3,225)
– Sperrschicht vor der Schrumpfung für die metallisierte Version des Laminats, WVTR: cm³/100 Zoll²/24h: 0,05/nach der Schrumpfung 0,25 – 0,35 (in cm³/100 cm²/24h = 0,3225 /nach der Schrumpfung 1,61 – 2,26)

Anmerkung: Die Auswirkung auf Sperreigenschaften wird dadurch bestimmt, wie stark das Metall durch die Schrumpfungsphase verformt wird. Auch wenn die volle Schrumpfung von 20% in Maschinenrichtung/Querrichtung (MD/TD) stattgefunden hat, ist die Sperrschicht noch funktionsfähig und übersteigt niemals den Wert von 0,5 OTR/WVTR.
VERWENDUNG BEIM ALLGEMEINEN VERPACKEN
Im Gebrauch kann die Folie bei unzähligen Anwendungen eingesetzt werden. Zum Abdecken wird die Folie zugeschnitten und über eine abzudeckende Schale gehängt. Die Folie wird dann durch eine mechanische Vorrichtung, Unterdruck oder dergleichen festgehalten. Dann läßt man Hitze auf die Seiten der Verpackung einwirken, wodurch das Schrumpfen der Folie um den Verpackungsumfang herum verursacht wird. Danach kann die Folie in ihren Mittelabschnitt geschrumpft werden, um die Folie weiter zu straffen und Falten oder dergleichen zu beseitigen.
Für andere Anwendungen kann die Folie vorher zu offenen Beuteln verschweißt werden, die dann in einer Durchlaufverpackungsmaschine mit Inhalt gefüllt werden. Die Beutel werden dann versiegelt bzw. verschweißt und zum Schrumpfen des Beutels um den Inhalt herum erhitzt. Derartige Beutel sind ofenfähig und können selbstentlüftend werden, sobald die Innentemperatur und der Druck den Erweichungspunkt des Versiegelungsmittels erreichen.
Zum Abdecken sind die erfindungsgemäßen Folien gut geeignet, da die Folie, sobald sie geschrumpft ist, im wesentlichen nicht elastomer ist. Außerdem kann die Folie luftdicht mit dem Behälter verschweißt werden. Dies ist wichtig für die Modifizierte atmosphärische Verpackung (MAP) und für Anwendungen, die luftdichtes Verschweißen mit der Schale und zwischen den Fächern erfordern. Dadurch wird ein Überlaufen bei Transport und Vertrieb verhindert. Außerdem ist die Verpackung so konstruiert, daß sie selbstentlüftend wird, sobald die Innentemperatur und der Druck den Erweichungspunkt des Versiegelungsmittels erreichen. Das Versiegelungsmittel wird absichtlich so ausgelegt, daß es unter diesen Bedingungen versagt. Auch nach dem Versagen des Versiegelungsmittels bleibt die Verpackung wegen der Konstruktion des Abdeckmaterials am Behälter noch originalsicher.
Die heißschrumpffähige, heißsiegelbare Basisfolie wird beim Abdecken von Einwegbehältern empfohlen, besonders von Schalen, die aus kristallinem PET (CPET), amorphem PET (APET), Papier, Aluminium, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC) oder Polystyrol (PS) bestehen.
Die erfindungsgemäßen Folien bieten außerdem einen relativ niedrigen Schrumpfungsbetrag im Vergleich zu herkömmlichen Schrumpffolien, wobei sie dennoch die Versiegelungsvorteile einer Schrumpffolie bieten. Dadurch wird die Folie einfach und leicht einsetzbar.
VERWENDUNG VON FOLIE BEI ABDECKANWENDUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist auch auf die Versiegelung/Abdeckung von Behältern für Nahrungsmittel anwendbar, einschließlich starrer (wiederverwendbarer) und halbstarrer (Einweg-) Behälter.
Eine bevorzugte Behälterkonstruktion weist eine Wand auf, die sich von der Mitte der Schale weg erstreckt. Die Wandkonstruktion kann stark variieren, sollte aber ausreichen, um die heißschrumpffähige Folie an den Behälterseiten festzuhalten, wenn die auf dem Behälter angebrachte Folie geschrumpft wird (zuerst an den Seiten, dann auf der Oberseite).
Die erfindungsgemäßen Schrumpffolien weisen vorzugsweise in jeder Richtung eine Orientierung im Bereich von etwa 5% bis 30%, stärker bevorzugt von 10–20% auf. Viele im Handel erhältliche heißschrumpffähige Polyethylenterephthalat-Folien weisen eine Orientierung von etwa 40 bis 50% oder mehr auf, und solche Schrumpffolien wären für die Verwendung als Abdeckung bei der vorliegenden Erfindung ungeeignet. Eine geringere Schrumpfung wird bevorzugt, da durch eine höhere Schrumpfung weniger starre Materialien verformt werden, wenn sie auf die Schale aufgebracht werden, und auch während der Aufwärm- und/oder Garzyklen.
Die Dicke der Abdeckfolie liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 12–75 μm, stärker bevorzugt 12–20 μm. Geeignete Polyethylenterephthalat-Schrumpffolien sind von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Handelsbezeichnung Mylar^® LD für Abdeckanwendungen beziehbar.
Im Gebrauch wird die heißschrumpffähige Folie über die Oberseite des Behälters gelegt. Für ausreichendes Überhängen oder Überlappen der heißschrumpffähigen Folie ist zu sorgen, um die Folie nach der Schrumpfung unterhalb der Oberseite des Behälters zu verankern. Die maximale Überlappung ist nicht entscheidend, solange die Überlappung die Tiefe der Behälterseiten nach dem Schrumpfen nicht wesentlich übersteigt. Die Größe der Folie vor dem Schrumpfen kann entsprechend den bekannten Schrumpfeigenschaften der Folie reguliert werden. Im allgemeinen ist eine Endüberlappung von etwa 1 bis 7 cm zufriedenstellend.
Dann wird die Folie vorzugsweise am Behälter festgehalten. Die Folie kann nur an der Oberseite festgehalten werden, wie z. B. mit einer Andruckplatte, oder an den Seiten, oder an beiden. Die Fixiervorrichtung kann stark variieren und kann z. B. Druckluft, Unterdruck, mechanische Finger oder Preßdichtungen einschließen. Es hat sich gezeigt, daß Gummipreßdichtungen, besonders aus Siliconkautschuk, für das Fixieren der Seiten besonders zufriedenstellend sind. Die Preßdichtungen können an der Innenseite eines Rahmens oder einer Platte befestigt werden, in der eine Öffnung ausgebildet ist, die über die Oberseite des Behälters geführt werden kann.
Während die Folie am Behälter fixiert wird, wird die Folie auf eine Temperatur über der Schrumpfungs-/Versiegelungstemperatur und unter der Schmelztemperatur der heißschrumpffähigen Folie erhitzt. Die Heizeinrichtung kann stark variieren und kann beispielsweise ein erhitztes Fluid oder Strahlungswärme einschließen. Die Folie wird vorzugsweise durch Verwendung eines erhitzten Fluids erhitzt. Dieses Fluid kann z. B. Wasser oder Gas sein, wobei der Bequemlichkeit und Wirtschaftlichkeit wegen Luft bevorzugt wird. Jedenfalls sollte das Fluid über die Schrumpfungstemperatur der heißschrumpffähigen Folie erhitzt werden.
Vorzugsweise wird die Folie vor dem Heißschrumpfen/Versiegeln der Folie entlang der Oberseite des Behälters an den Behälterseiten heißgeschrumpft. Auf diese Weise schrumpft die Folie entlang den Seiten und bildet rund um die Behälterkante eine luftdichte Versiegelung. Die Temperatur des heißen Fluids muß über der Schrumpfungstemperatur der Folie sowie über dem Erweichungspunkt des Versiegelungsmittels liegen, damit beim Schrumpfen der Folie das Heißversiegelungsmittel aktiviert und an einen äußeren Abschnitt des Behälters herangezogen und daran verschweißt wird und eine luftdichte Versiegelung bildet. Wenn dies gewünscht wird, können jeder äußere Abschnitt sowie die Oberseite luftdicht versiegelt werden.
Der obere Abschnitt der Folie kann dann heißgeschrumpft werden, wodurch etwaige Falten entfernt werden und eine saubere, straffe Abdeckfläche an der Oberseite des Behälters entsteht. Dieses aufeinanderfolgende Schrumpfen der Folie kann ausgeführt werden, indem die Oberseite des Behälters mit einer Andruckplatte geschützt wird, während die Seiten entweder dem erhitzten Fluid oder dem Schrumpftunnel ausgesetzt sind; dann kann die Andruckplatte entfernt werden, wodurch dann der obere Abschnitt der Folie heißgeschrumpft werden kann.
Das erhitzte Fluid kann auf verschiedene herkömmliche oder nicht herkömmliche Arten erzeugt werden. Zum Beispiel können herkömmliche Heißluftpistolen benutzt werden, um die Folie zu erhitzen, und die Lufttemperatur kann durch Widerstandstemperaturfühler (RTD) geregelt werden, die in die Heißluftpistole eingebaut sind. Umfangs- oder Begrenzungsröhren können benutzt werden, um die Heißluft zu den Behälterseiten zu lenken. Der Heißluftstrom kann auch zum Fixieren der Folie benutzt werden, indem man ihn entlang den Behälterseiten auf die Folie auftreffen läßt. In einer solchen Ausführungsform können Umfangsröhren an die Behälterform angepaßt und für die Aufnahme einer Heißluftpistole eingerichtet werden.
Die Heizvorrichtung kann stark variieren, in Abhängigkeit von der Behältergröße und der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit. Es hat sich gezeigt, daß eine Heißluftpistole mit 220 V, 2000 Watt eine ausreichende Durchflußmenge des erhitzten Fluids für Nahrungsmittelbehälter von mittlerer Größe erzeugt, die gemäß der vorliegenden Erfindung verpackt werden sollen. Die Heißluftpistole kann durch einen Temperaturregler mit PID-Mikroprozessor und einen RTD-Meßfühler (Widerstands-Temperaturfühler) gesteuert werden. Der RTD ändert seinen elektrischen Widerstand mit Änderungen der Temperatur und kann dadurch dem Temperaturregler signalisieren, den elektrischen Strom so einzustellen, wie zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur notwendig.
Die genaue Düsenanordnung für die Heißluft kann auf die jeweilige Konfiguration des abzudeckenden Behälters eingestellt werden. Zum Beispiel kann das Heißluftrohr oberhalb des Behälters angeordnet werden, wobei die Düsen auf einen Punkt unter der Oberseite des Behälters gerichtet sind, wodurch die überhängende und fixierte Folie entlang den Behälterseiten geschrumpft wird.
Die Temperatur für das Heißschrumpfen des Materials an der Oberseite kann entsprechend stark variieren und liegt (ebenso wie bei der Schrumpfung der Folie entlang den Seiten der Verpackung) über der Schrumpfungstemperatur der Folie, aber unter ihrer Schmelztemperatur. Es können Fluidtemperaturen angewandt werden, die über den Schmelztemperaturen der Folie und der Heißsiegelbeschichtung liegen, um die Folie zu schrumpfen und an den Behälter anzuschweißen, vorausgesetzt, daß die Einwirkungsdauer geeignet eingestellt wird, so daß die Folie nicht schmilzt. Entsprechend kann die Schrumpfung der Folie an der Oberseite mit einer Heißluftpistole ausgeführt werden, die mit einer Düse ausgestattet ist, die der Größe und der Form der gerade behandelten Verpackung entspricht.
Die einzusetzende heißschrumpffähige Folie wird im allgemeinen auf eine Größe zugeschnitten, die nach dem Schrumpfen die Oberseite des abzudeckenden Behälters auf jeder Seite des Behälters um mindestens 1 cm überlappt oder darüberhängt. Je nach der Reihenfolge der Schrumpfung und der jeweils verwendeten Vorrichtung kann die heißschrumpffähige/heißsiegelbare Folie vor dem Heißschrumpfen/Heißsiegeln, gleichzeitig mit dem Heißschrumpfen/Heißsiegeln oder nach dem Heißschrumpfen/Heißsiegeln zugeschnitten werden.
Die vorliegende Erfindung läßt sich durch Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verstehen, in denen 1 eine perspektivische Ansicht eines Behälters 1 mit Seitenwänden 2 darstellt. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind die Seitenwände 2 mit nach außen gewandten Flanschen 3 versehen. Obwohl eine mit Flansch versehene Schale wie die dargestellte bevorzugt wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung einer solchen Schale beschränkt ist. Der Behälter ist beispielsweise für verschiedene Nahrungsmittelportionen unterteilt. Eine heißschrumpffähige, heißsiegelbare Folie 4 wird auf eine Größe zugeschnitten, die größer ist als die äußeren Abmessungen der Behälteroberseite. Die Folie wird unter der Oberseite des Behälters entlang den Behälterseiten 5 durch einen Rahmen 6 mit einer Innenkante 7 fixiert, an der eine Preßdichtung 8 befestigt ist. Die Innenkante der Preßdichtung ist ein wenig kleiner als der äußere Umfang der Behälteroberseite, um die Installation des Rahmens zusammen mit der Dichtung über die Oberkante des Behälters zuzulassen. Erhitztes Fluid, wie z. B. Luft, kann auf den Folienrand unterhalb des Randes des Behälteroberteils gelenkt werden, wodurch die Folie geschrumpft/versiegelt wird und über dem Behälter verankert wird.
2 zeigt den Behälter nach dem Heißschrumpfen der Folienseiten, wobei die geschrumpfte Folie mit den Seitenwänden 2 des Behälters versiegelt bzw. verschweißt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann man ein erhitztes Fluid auf die Folie an der Oberseite des Behälters einwirken lassen, wodurch dieser Abschnitt geschrumpft wird und eine luftdicht versiegelte Verpackung ergibt, wie in 3 dargestellt.
Beim aufeinanderfolgenden Schrumpfen der Folie wird die Fixiereinrichtung typischerweise vor dem Schrumpfen der Folie an der Oberseite des Behälters entfernt.
Es ist zwar ein nacheinander erfolgendes Schrumpfen der Folie rund um die Verpackung möglich, wie oben beschrieben, aber mit einer entsprechend bemessenen Heizplatte für das erhitzte Fluid kann die gesamte Folie auch gleichzeitig geschrumpft werden.
Die 4 und 5 zeigen schematische Darstellungen der typischen Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.
In 4 werden Schalen 11, die auf einem Förderband 12 angeordnet sind, mit Folie 13 abgedeckt, die durch die Rolle 14 zugeführt wird. Die Folie wird auf jedem Behälter durch Andruckplatten 15 fixiert, und die Folienränder werden durch Stanzen 16 zugeschnitten. Die Seiten der Folie werden dann unter Verwendung von Heißluft durch-Heißluftpistolen 17 geschrumpft. Danach werden die Schalen in einen Schrumpftunnel 18 transportiert, in dem die Oberseiten der Behälter geschrumpft werden.
Eine alternative Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist in 5 dargestellt. Dort werden Schalen 11 auf dem Förderband 12 gleichzeitig mit Folie 13 abgedeckt, die von der Rolle 14 zugeführt wird. Die Folienränder werden jedoch rund um die Oberseiten der Behälter durch Umschlageinrichtungen 51 festgehalten und durch Schneiden 52 ausgestanzt. Mit den so fixierten Seiten werden die Schalen mit den daran angebrachten Umschlag- oder Fixiervorrichtungen zum Schrumpftunnel 53 transportiert, wo sie durch Vakuumhaltevorrichtungen 54 festgehalten werden, die am Boden jedes Behälters angebracht sind. In dieser Vorrichtung werden die heißschrumpffähigen/heißsiegelbaren Folien an der Seite und an den Oberseiten der Behälter im Schrumpftunnel gleichzeitig geschrumpft/versiegelt bzw. verschweißt. Heißschrumpffähige, heißsiegelbare Abfallfolie wird wieder auf die Rolle 55 aufgewickelt.
Die heißgeschrumpfte, heißgesiegelte Polymerfolie kann ohne weiteres von den Seiten und der Oberseite des Behälters entfernt werden, indem eine freiliegende Kante entfernt oder die Oberseite zerrissen wird. Nach Wunsch kann auch eine geeignete Kerbe, Abreißlasche oder Abziehlasche vorgesehen werden.
Während die Abdeckung unbefugte Eingriffe in das Nahrungsmittel verhindert, das über die und zwischen den oberen Fächern luftdicht versiegelt ist, verhindert sie auch während des Transports und der Auslage des Produkts ein Überlaufen von einem Fach zum anderen. Dennoch ist beim Garen oder Aufwärmen das Versiegelungsmittel so ausgelegt, daß es versagt und die Verpackung selbstentlüftend wird, die sonst ein Entweichen von sich ausdehnenden Gasen innerhalb der Verpackung verhindert.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
BEISPIELE 1–2
Ein geradlinig begrenzter, formgepreßter Behälter für Nahrungsmittel mit Abmessungen von etwa 6 1/4" × 8 1/2" × 2" Tiefe (15,9 cm × 21,6 cm × 5,1 cm Tiefe ) wird mit heißschrumpffähigen, heißsiegelbaren Polyethylenterephthalat-Folien mit einer Dicke von etwa 19 μm und einer Schrumpfung von 20% und 9% abgedeckt. Jede Folie wird auf eine Größe zugeschnitten, die der prozentualen Schrumpfung in jeder Abmessung der Oberseite an jeder Seite des Behälters entspricht. Die Folie wird unter dem Flansch durch einen Rahmen fixiert, der an der Innenfläche des Rahmens eine Preßdichtung aufweist.
Die Schalen enthalten einen Holzklotz mit zwei Nägeln, die etwa 2,6 cm über den Schalenflansch vorstehen, um einen scharfkantigen Verpackungsinhalt zu simulieren. Die erste Schale wird mit einer Schrumpffolie abgedeckt, die zu etwa 20% zweiachsig orientiert ist, und die zweite Schale wird mit einer Folie abgedeckt, die zu etwa 9% zweiachsig orientiert ist. Die Folie wird zunächst um die Seiten herum mittels Lufteinwirkung durch eine Düse geschrumpft, auf eine Temperatur über der Schrumpftemperatur der Folie und unter ihrer Schmelztemperatur erhitzt, wonach die Fixierdichtung entfernt wird. Danach wird die Folie an der Oberseite des Behälters mit der gleichen Luftquelle in aufeinanderfolgenden Durchgängen der Düse über der Oberseite der Folie geschrumpft. Nach dem Aufbringen der Folie und dem Einsetzen in einen Ofen mit einer Temperatur von 350°F (177°C) für etwa 20 Minuten sind keine Foliendurchstiche zu erwarten, obwohl die Folie rund um den gesamten Schalenflansch luftdicht versiegelt bleibt.
BEISPIELE 3–5
BEISPIEL 3 – GARBEUTEL
Die copolyesterbeschichtete heißsiegelbare/heißschrumpffähige Basisfolie kann zu einem Beutelmaterial zum Garen oder Aufwärmen verschiedener Fleischwaren und/oder Gemüse in einem Mikrowellenofen oder einem herkömmlichen Backofen geformt werden. Sowohl die heißschrumpffähige PET-Basisfolie als auch das Versiegelungsmittel sind von der Food and Drug Administration (FDA) für Temperaturen bis zu 204°C zugelassen. Zum Beispiel kann unter Verwendung der beschriebenen Basisfolie ein Beutel durch bekannte Beutelherstellungsverfahren geformt werden. Durch Heißsiegeln wird das Copolyester-Versiegelungsmittel mit sich selbst oder nach Wunsch mit der einfachen PET-Basisfolie verschweißt.
Im Testfall wurden Heißversiegelungen zwischen Versiegelungsmittel und Versiegelungsmittel unter Verwendung eines Heißsiegelstabs von 1 Zoll (2,54 cm) ausgeführt, um einen Beutel mit drei versiegelten bzw. verschweißten Außenkanten und einem offen gelassenen Ende zu formen. Zwei voll gewürzte ganze Hähnchen von 6 Pfund wurden dann in getrennte Beutel verpackt und auf die gleiche Weise wie die anderen drei Verschlüsse der Beutel heißgesiegelt. Die Versiegelungstemperatur betrug 150°C, der Druck betrug 30 psi (20,7 N/cm2) bei 0,5 s Verweildauer. Das empfohlene Temperaturfenster zum Siegeln eines Copolyesterversiegelungsmittels von diesem Typ kann im Bereich von 93°C bis 204°C liegen, in Abhängigkeit von dem benutzten Gerät oder dem Versiegelungsverfahren. Einer der versiegelten Beutel wurde in einen Elektrobackofen gelegt, der andere in einen Gasbackofen. Beide Backöfen wurden auf eine Gartemperatur von 177°C eingestellt.
In den Beuteln waren keine Entlüftungslöcher angebracht, wie bei anderen Garbeuteln empfohlen. Beutel von diesem Typ werden im allgemeinen aus unbeschichtetem Nylon oder Polyester hergestellt und benötigen außerdem Klammern oder Schnürbänder zum Verschluß. Wenn der Inhalt erhöhte Temperaturen zu erreichen beginnt, beginnt der Beutel, sich durch den im Beutel entwickelten Dampfdruck aufzublähen. Wenn die Innentemperatur den Erweichungspunkt des Versiegelungsmittels erreicht, das die Schweißstellen zusammenhält, versagt die Versiegelung an ihrem schwächsten Punkt und läßt einen Selbstentlüftungsprozeß zu. Die Vorteile der Selbstentlüftung sind 1) das Zulassen eines Sauerstoffaustauschs, der auf diese Weise dazu beiträgt, eine erwünschte Bräunung des Inhalts zu fördern, 2) und der außerdem die Feuchtigkeit eingeschlossen hält, wodurch das Nahrungsmittel im eigenen Saft garen kann und saftig und wohlschmeckend gehalten wird.
Nach zwei Stunden wurden beide Beutel entnommen. Als Ergebnis war das Hähnchen sehr saftig und wohlschmeckend, wobei sich das Fleisch nach Entfernen des Beutels vom Knochen löste.
BEISPIEL 4 – ANWENDUNG ZUM ABDECKEN VON BEHÄLTERN
Die heißsiegelbare/heißschrumpffähige PET-Folie gemäß der neuen Erfindung kann auf die gleiche Weise verwendet werden und bietet alle Vorteile, wie sie in US-A-5873218 beschrieben werden. Der Hauptunterschied besteht darin, daß eine luftdichte Heißversiegelung mit dem Copolyester-Versiegelungsmittel am äußeren Rand des Behälters zusätzlich zur Schrumpfung um die Lippe selbst herum und unter der Lippe ausgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil gegenüber der bestehenden Erfindung ist, daß durch Brücken unterteilte Behälter, die getrennte Fächer bilden, quer über diese Brückenbereiche vollständig versiegelt werden können, wodurch ein Überlauf nicht nur um die Außenkante herum, sondern auch von einem Fach zum anderen während der Verteilung beseitigt wird.
Zum Beispiel wurde die erfindungsgemäße Folie vorher zugeschnitten, (über die Öffnung gelegt und) in einem auf die Schrumpfung bezogenen Verhältnis über die Außenwände des Behälters gehängt. Die Folie wird dann fixiert, wie in der zitierten Erfindung beschrieben. Dann läßt man Hitze auf die Behälterseiten einwirken, die ein Schrumpfen der Folie rund um den Schalenrand verursacht. Dadurch wird die Folie fest an dem Behälter verankert und außerdem die Heißsiegelschicht aktiviert, die eine luftdichte Versiegelung am äußeren Rand bildet. Dieses Verfahren gilt auch für einen Behälter mit einer oder mehreren abgeschrägten Seitenwänden ohne äußeren Rand. Das Erhitzen der Folie auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Versiegelungsmittels, aber unter dem Schmelzpunkt der Folie, kombiniert mit dem Druck, der durch die Schrumpfung der Folie erzeugt wird, reicht aus, um die Folie mit dem Behälter zu verbinden. Der offenbarte Typ der Verpackungskonstruktion kann für Produkte verwendet werden, die gegart oder aufgewärmt werden, und erzeugt eine originalsichere, ofenfähige, selbstentlüftende Doppelverpackung oder Produkte, die ein originalsicheres Merkmal erfordern und nicht für die Einwirkung von erhöhten Temperaturen vorgesehen sind.
BEISPIEL 5 – LAMINIERUNG
Die laminierte Version der heißschrumpffähigen PET-Basisfolie gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, kann gleichfalls zu einem Beutelmaterial geformt werden. In Fällen, wo unter Umständen Schrumpfung, Durchstechen, Biegerißfestigkeit, eine Metallisierung als Sperre oder als Dekoration und Hitzebeständigkeit erwünscht sind, kann je nach Anwendungsbedarf jede beliebige Anzahl von Kombinationen aus den erwähnten Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel wurde ein Beutel aus der folgenden Laminatstruktur von außen nach innen hergestellt:
Heißschrumpffähige PET-Basisfolie (0,5 Mil) (20% MD/TD)/Aluminium/Klebstoff/Ionomer-Versiegelungsschicht (2 Mil).
Ein Beutel wurde hergestellt, indem ein Stück Folie genommen und die Versiegelungsschichten aufeinander gefaltet und heißgesiegelt wurden, wodurch Versiegelungen an zwei Seiten erzeugt wurden und das obere Ende offen gelassen wurde. Zwei gegarte Fleischstücke wurden in zwei getrennten Beuteln verpackt. Eine Putenbrust und ein Schinken mit einem Gewicht von jeweils etwa 4–6 Pfund (1,8–2,7 Kg) wurden in dem Test verwendet. Der Beutel muß größer als der Inhalt ausgeführt werden, um den Schrumpfungsfaktor auszugleichen, aber nicht so groß, daß der Beutel nicht straff um den Inhalt herum geschrumpft werden kann. Jede Verpackung wurde zum Entfernen des Sauerstoffs einzeln in eine Vakuumkammer eingebracht und versiegelt. Die Verpackungen wurden dann entnommen und Heißluft mit einer Temperatur über der Schrumpfungstemperatur, aber unter dem Schmelzpunkt der Folie ausgesetzt. Die Folie schrumpfte straff sitzend, schmiegte sich an den Inhalt an und nahm dessen Textur an.
Die Vorteile dieses Konstruktions- und Verfahrenstyps sind: 1) die Metallisierung dient nicht nur als Sperrschicht, welche die Lagerzeit verlängert, sondern hat außerdem eine dekorative Funktion. 2) Der Schrumpfungsfaktor beseitigt hervorstehende Kanten durch Anschmiegen an die Verpackung und macht außerdem die Oberflächentextur des verpackten Produkts sichtbar. Außerdem wird durch Beseitigung freiliegender Kanten die Möglichkeit eines Durchstichs zu anderen Verpackungen vermindert. 3) Die dekorative Funktion kann durch Schrumpfung verstärkt werden. Beim Schrumpfen der Folienstruktur verformt sich das Metall und nimmt einen Fischsilbereffekt an. Dieser Effekt kann durch den in die Struktur eingebauten Schrumpfungsbetrag gesteuert werden.
BEISPIELE 6–13 – HEIßSIEGELFESTIGKEITEN
Heißschrumpffähige Copolyesterfolie (Mylar^® -Folie von 50 gauge, beziehbar von DuPont, Wilmington, DE) wurde mit lösungsmittelhaltigem amorphem Copolyesterklebstoff beschichtet. Die beschichtete Folie wurde mit sich selbst sowie mit halbstarren Substraten, d. h. mit Schalen aus PVC, amorphem PET und kristallinem PET, bei Temperaturen von sowohl 250°F (121°C) als auch von 300°F (149°C) verschweißt. Für jedes Substrat wurden Heißsiegelfestigkeiten gemessen, sowohl nach einer Alterung von 3 Tagen bei 32°F (0°C) als auch nach einer Alterung von 3 Tagen bei 0°F (–18°C).
Ebenso wurde die heißschrumpffähige Copolyesterfolie auch zuerst metallisiert und dann mit dem lösungsmittelhaltigen amorphen Copolyesterklebstoff beschichtet. Die Folie wurde wieder mit sich selbst sowie mit halbstarren Substraten, d. h. mit Schalen aus PVC, amorphem PET und kristallinem PET, bei Temperaturen sowohl von 250°F (121°C) als auch von 300°F (149°C) verschweißt. Heißsiegelfestigkeiten wurden für jedes Substrat gemessen, sowohl nach einer Alterung von 3 Tagen bei 32°F (0°C) als auch nach einer Alterung von 3 Tagen bei 0°F (–18°C).
Die Heißsiegelfestigkeiten wurden an Proben mit einer Breite von 1 Zoll (2,54 cm) dreifach gemessen. Die Siegelfestigkeit wird durch Auseinanderziehen der Verschlüsse in Maschinenrichtung (MD) mit Hilfe eines Instron-Prüfgeräts gemessen. Die Heißsiegelfestigkeit ist die maximale Kraft, die erforderlich ist, um ein Versagen des Verschlusses zu verursachen, abzulesen von der entsprechenden Skala des Prüfgeräts, und wird in g/Zoll Breite (g/2,54 cm) gemessen.
BEISPIELE 14–23 – EIGENSCHAFTEN VON LAMINIERTER HEIßSCHRUMPFFÄHIGER PETBASISFOLIE/IONOMERFOLIE
Heißschrumpffähige, heißsiegelbare PET-Basisfolie (Mylar^®-Folie mit einer Schrumpfung von etwa 20%) wurde unter Verwendung eines Polyester-Urethan-Zweikomponentenklebstoffs auf eine 2 Mil (0,005 cm) dicke Ionomerfolie (Surlyn^®-Ionomerfolie, beziehbar von DuPont, Wilmington, DE) auflaminiert. Die Bindungsfestigkeit wurde mit einem ähnlichen Verfahren wie dem obigen Verfahren für Messungen der Heißsiegelfestigkeit gemessen. Die Bedingungen waren eine Geschwindigkeit von 12 Zoll pro Minute am Instron-Prüfgerät, einwöchige Alterung bei 72°F (22,2°C), 50% relative Luftfeuchte, und die Proben waren Streifen von 1 Zoll(2,54 cm).
TABELLE 2 – BINDUNGSFESTIGKEIT VON LAMINIERTER FOLIE Einfache heißschrumpffähige PET-Basis
Metallisierte heißschrumpffähige Basis
BEISPIELE 24–31 – SCHRUMPFUNGSMESSUNGEN FÜR FOLIEN UND LAMINATE
Die Schrumpfung wurde für Proben verschiedener Folien und Laminate gemessen. Die Messungen wurden für jede konkrete Probe dreifach ausgeführt. Das Testverfahren erforderte allgemein das Einbringen von Proben mit Abmessungen von 5 Zoll × 5 Zoll (12,7 cm × 12,7 cm) in ein siedendes Wasserbad. Die Proben wurden zwischen Klemmsieben fixiert und 5 Sekunden lang in das Bad eingebracht. Die Länge der abgekühlten Probe wurde sowohl in Maschinenrichtung (MD) als auch in Querrichtung (TD) gemessen, und die Schrumpfung wurde berechnet, wie nachstehend angegeben.
Die Daten zeigen deutlich, daß die heißschrumpffähige Polyesterfolie den Schrumpfungsbetrag für die Laminate und beschichteten Folien steuert.
TABELLE 3 – MAßÄNDERUNG: SCHRUMPFUNG
BEISPIELE 32–33 – SPERRSCHICHTDATEN
Die Sperreigenschaften für heißschrumpffähige, heißsiegelbare, metallisierte Folie und die gleiche Folie, auflaminiert auf Ionomerfolie, wurden unter Anwendung der folgenden Testverfahren geprüft:
ASTM D3985 bei 72°F (22,2°C), Sauerstofftestverfahren; und
ASTM F1249 bei 38°C 90% relativer Luftfeuchtigkeit, für Wasserdampf-Testverfahren.
TABELLE 4 – SPERRSCHICHTDATEN

Claims

Heißschrumpffolie (4) zum Verpacken, die aufweist: (a) eine Heißschrumpffolie, die ein Polymer mit mindestens 80 Gew.-% Polyethylenterephthalat-Polymer aufweist, wobei die Folie zu 5% bis 55% zweiachsig orientiert ist, wobei die Folie eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist; und (b) eine Heißsiegelbeschichtung; dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegelbeschichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Polyethylenterephthalat-Copolymeren und Kombinationen davon besteht, aufgetragen als Lösung auf die Außenfläche oder die Innenfläche oder beide.
Heißschrumpffolie nach Anspruch 1, wobei die Folie zu 5% bis 30% zweiachsig orientiert ist.
Heißschrumpffolie nach Anspruch 1 mit einer Dicke von 12–75 Mikrometer.
Heißschrumpffolie nach Anspruch 1, wobei die Heißschrumpffolie außerdem eine metallisierte Schicht unter der Heißsiegelbeschichtung aufweist.
Heißschrumpffolie nach Anspruch 1, wobei die Folie auf eine oder mehrere weitere Schichten auflaminiert wird, um eine Verbundfolie zu formen.
Aus der Heißschrumpffolie nach Anspruch 1 geformter Beutel.
Aus der Heißschrumpffolie nach Anspruch 1 geformte Verpackung.
Verpackung nach Anspruch 7, wobei die Heißschrumpffolie zusätzlich eine metallisierte Schicht auf der Innenfläche aufweist und die Heißsiegelbeschichtung auf der metallisierten Schicht aufgebracht ist, und wobei die Verpackung nach dem Schrumpfen die Perlessenz-Eigenschaft aufweist, während die Funktionsbarriere zum Sauerstoff und zur Feuchtigkeit erhalten bleibt.
Verfahren zum Verpacken eines Gegenstands, mit den folgenden Schritten: (a) Einhüllen des Gegenstands in eine Schrumpffolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heißsiegelbeschichtung auf der Innenfläche aufgebracht ist; (b) Heißsiegeln der zum Formen eines Beutels erforderlichen Seiten; (c) Verschließen des Beutels mit dem darin enthaltenen Gegenstand; und (d) Schrumpfen des Beutels durch Hitzeeinwirkung.
Eingriffsicherer dampfentlüftbarer Verpackungsbehälter, der in Kombination aufweist: a) einen offenen starren oder halbstarren Behälter mit einem Bodenabschnitt und von dort nach oben verlaufenden Seitenwänden, wobei die Seitenwände eine Außenfläche aufweisen; b) eine Heißschrumpffolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heißsiegelbeschichtung als Lösung auf die Innenfläche aufgebracht wird, wobei sich die Innenfläche der Folie zumindest mit einem Teil der Außenfläche der Seitenwände in engem Siegelkontakt befindet.
Eingriffsichere Heißschrumpfabdeckfolie mit einer Innenfläche zum Abdecken eines starren oder halbstarren Behälters, der eine Außenfläche aufweist, wobei die Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mehrere Seiten aufweist, wobei die Innenfläche die Heißsiegelbeschichtung aufweist, wobei; a) die Folie sich zumindest mit einem Teil der Außenfläche des Behälters in engem Kontakt befindet; b) wenn die Seiten der Folie erhitzt werden, die Folie in gesichertem Eingriff mit dem Behälter bleibt und den Behälter luftdicht verschließt, aber bei Erhitzen dennoch Luft und Feuchtigkeit in die Abdeckfolie eindringen und daraus austreten läßt.