DE60122503T2

DE60122503T2 - Verpacktes nahrungsmittelprodukt und verfahren zum verpacken eines nahrungsmittelprodukts

Info

Publication number: DE60122503T2
Application number: DE2001622503
Authority: DE
Inventors: J. Mendy Moore MOSSBROOK; R. David Moore KYLE; A. Marc Belton EDLEIN
Original assignee: Cryovac LLC
Current assignee: Cryovac LLC
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: MXPA02011659A; AR035645A1; AU6820301A; WO2001094451A2; CA2409593C; ATE404382T1; EP1698480B1; NZ522656A; KR20030024688A; WO2001094451A3; EP1698480A2; AU2001268203B2; CN1219658C; JP2003535721A; BR0111518A; CA2409593A1; ATE337190T1; EP1286841A2; EP1286841B1; CN1469815A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nahrungsmittelprodukt, das in eine Verpackung eingeschlossen ist, die aus einer bedruckten Folie gebildet ist, bei der ein strahlungshärtbarer Lack das gedruckte Bild der Folie bedeckt, sowie ein Verfahren zum Verpacken eines Nahrungsmittelprodukts.
Bedruckte thermoplastische Folien werden zum Verpacken von Nahrungsmitteln weitverbreitet verwendet. Bedruckte thermoplastische Folien werden beispielsweise in dem vertikalen Form-Füll-Siegel-(VFFS)-Verpackungsverfahren verwendet, um mehrere Typen von Nahrungsmittelprodukten – wie feste oder teilchenförmige Nahrungsmittelprodukte (z. B. frisches geschnittenes Gemüse, geriebener Käse oder gefrorene Hühnchenflügel oder Nuggets) und verflüssigte Nahrungsmittel (z. B. Suppen und Getränke) – zu verpacken. In einem typischen VFFS-Verpackungsverfahren wird eine Schlauchfolie bereitgestellt, beispielsweise durch Heißsiegelung einer bedruckten Folie mit sich selbst in Längsrichtung, um den Schlauch zu bilden. Diese längsgerichtete Siegelung kann als überlappende Siegelung oder Flossensiegelung gebildet werden. Der Schlauch wird danach in Querrichtung an seinem unteren Ende heißgesiegelt, um den Boden eines Beutels zu bilden. Das zu verpackende Nahrungsmittelprodukt fließt durch eine vertikale Füllleitung und in den Beutel. Nach dem Füllen wird der Beutel verschlossen, indem das offene obere Ende des Beutels in Querrichtung heißgesiegelt wird, um einen gesiegelten Beutel zu bilden. Diese obere Quersiegelung trennt den gesiegelten Beutel typischerweise von der darüber befindlichen Schlauchfolie, während gleichzeitig die untere Quersiegelung des nächsten Beutels gebildet wird.
Ein Bild, das auf die Folie gedruckt wird, aus der die VFFS-Packung gebildet wird, erstreckt sich oft in die heißge siegelten Bereiche der VFFS-Packung hinein. Infolgedessen muss das gedruckte Tintensystem, welches das Bild bildet, die während des Heißsiegelverfahrens zugeführte Wärme aushalten können, ohne zu verschmieren oder anderweitig die optischen Eigenschaften (d. h. Glanz) des gedruckten Bilds zu verschlechtern oder zu entstellen. Das gedruckte Tintensystem muss auch das Biegen, den Abrieb und die Reibebedingungen aushalten können, die mit der Verpackungsanwendung verbunden sind. Ein Tintensystem auf Wasser- oder Lösungsmittelbasis, das auf die Oberfläche der thermoplastischen Folie aufgebracht wird (d. h. "vorderseitenbedruckte" Folie), hält diese Belastung in der Regel nicht aus. Viele oberflächengedruckte Tinten schmelzen oder kleben beispielsweise während des Heißsiegelverfahrens an der Heißsiegelbacke.
Überlegungen wie die oben in Bezug auf VFFS-Verpacken erörterten gibt es auch für: 1) horizontales Form-Füll-Siegel-("HFFS")-Verpacken und 2) Verpacken, das eine als Deckel wirkende thermoplastische Folie verwendet, die an ein unteres Tablett, einen unteren Becher oder einen thermogeformten Behälter heißgesiegelt worden ist. Diese Typen von Verpackungsanwendungen sind in der Verpackungsindustrie wohl bekannt. Hot Dogs werden beispielsweise oft in einer thermogeformten Verpackung mit Foliendeckel mit einem flexiblen unteren Teil verpackt. Fleisch und Geflügel sind oft in einem Schaumtablett oder anderem halbsteifem Untertablett mit Foliendeckel verpackt. Joghurt und andere Milchprodukte sind oft in einem festen becherartigen Unterteil mit Foliendeckel verpackt.
Eine geeignete Folie mit "eingeschlossenem Druck" kann dazu beitragen, die Entstellung des gedruckten Bilds auf der in VFFS-, HFFS- oder Deckelanwendungen verwendeten thermoplastischen Folie durch Heißsiegelung zu verhindern. Bei einer Folie mit eingeschlossenem Druck liegt die aufgedruckte Tinte sandwichartig zwischen einer Substratfolienschicht und einer Deckfolienschicht, die auf die Substratfolie laminiert ist. Die Deckfolie trägt als solche dazu bei, das aufgedruckte Bild vor Wärmeentstellung und Abbau zu schützen. Eine Folie mit einge schlossenem Bild erfordert jedoch die zusätzliche Fertigungsstufe, in der die Deckfolie auf das Foliensubstrat laminiert wird, und ist daher allgemein teurer und aufwändiger in der Fertigung.
Wenn keine Folie mit eingeschlossenem Druck verwendet wird, können Überdrucklacke auf Wasser- und Lösungsmittelbasis verwendet werden, um das darunter befindliche gedruckte Tintenbild zu bedecken und besser zu schützen. Derartige Überdrucklacke basieren allgemein jedoch auf Formulierungen, die den darunter befindlichen Tinten ähnlich sind (abgesehen von dem Pigment) und daher den gleichen Einschränkungen in Bezug auf Wärme und Abnutzung unterliegen wie die darunter befindliche gedruckte Tinte. Obwohl derartige Überdrucklacksysteme verbesserte Merkmale in einem oder mehreren der Bereiche Wärmebeständigkeit, Flexibilität (d. h. Rissbeständigkeit), Abriebbeständigkeit und Glanz liefern können, haben sie zudem nicht immer in allen vier Bereichen akzeptable Merkmale geliefert.
Drucktinten und Überdrucklacke, die in Nahrungsmittelanwendungen auf Verpackungsfolien aufgebracht werden, werden allgemein so gedruckt, dass die Tinte oder der Lack nicht in direkten Kontakt mit dem verpackten Nahrungsmittelprodukt kommt. Die Tinte kann beispielsweise auf die Nicht-Nahrungsmittelseite oberflächengedruckt werden, auf die Außenseite der Verpackungsfolie (d. h. die Seite gegenüber der Nahrungsmittelkontaktseite). Es gibt dennoch Bedenken, dass eine oder mehrere Komponenten des oberflächenaufgedruckten Tintensystems und/oder des Überdrucklacks durch die Verpackungsfolie migrieren können, um direkt in Kontakt mit dem verpackten Produkt zu kommen. Wenn eine Komponente migriert, um in Kontakt mit dem verpackten Nahrungsmittel zu kommen, betrachtet die Nahrungsmittel- und Arzneimittelzulassungsbehörde der USA (FDA) die Komponente als indirekten "Nahrungsmittelzusatz". Die meisten aufgedruckten Tinten- und Überdrucklackkomponenten und -systeme sind von der FDA nicht als direkte oder indirekte Nahrungsmittelzusätze zugelassen. Es ist daher wichtig, dafür zu sorgen, dass vernünftigerweise nicht zu erwarten ist, dass irgendeine Komponente eines Drucktintensystems für Nahrungsmittelverpackungsfolien durch die Substratfolie migriert, um in Kontakt mit dem verpackten Nahrungsmittel zu kommen.
Um zu belegen, dass eine aufgedruckte Tinten- oder Überdrucklackkomponente nicht in einer signifikanten Menge durch die bedruckte Folie migriert, führt ein Verpacker in der Regel eine Migrationsstudie durch. Eine richtig durchgeführte Migrationsstudie für ein aufgedrucktes Tintensystem für eine Verpackungsfolie ist allgemein eine, die die Bedingungen des tatsächlichen Gebrauchs der Verpackung genau simuliert und außerdem Analyseverfahren verwendet, die für das Äquivalent von 50 ppb empfindlich sind. Eine zuverlässige Migrationsstudie für eine bedruckte Verpackungsfolie beinhaltet typischerweise entweder das Verarbeiten der Folie zu einer Verpackung, die mit einem Nahrungsmittelsimulationslösungsmittel (d. h. "Nahrungsmittelsimulationsstoff") gefüllt wird, oder das Installieren eines Probestücks der bedruckten Folie in einer Migrationszelle zwecks Extraktion durch den Nahrungsmittelsimulationsstoff. Das Volumen von Nahrungsmittelsimulationsstoff-zu-Folienoberfläche sollte das Verhältnis widerspiegeln, das wahrscheinlich in der tatsächlichen Verpackungsanwendung auftreten wird. Die FDA veröffentlicht das Protokoll zum Erhalten zuverlässiger Migrationsdaten; die FDA-Migrationsstudienprotokolle sind in "Recommendations for Chemistry Data for Indirect Food Additive Petitions," Chemistry Review Branch, Office of Premarket Approval, Center for Food Safety & Applied Nutrition, Food & Drug Administration (Juni 1995) erörtert, auf die hier vollständig Bezug genommen wird. Ein typischer Simulationsstoff für fettige Nahrungsmittel für den Migrationstest ist 95 Gew.-% Ethanol und 5 Gew.-% Wasser. Ein typischer Simulationsstoff für wässrige Nahrungsmittel für den Migrationstest ist 5 Gew.-% Ethanol und 95 Gew.-% Wasser. Ein repräsentatives Nahrungsmittelsimulationsstoffvolumen zu Folienoberfläche ist 10 ml pro Quadratzoll. Der Migrationstest kann beispielsweise 10 Tage lang bei 40°C durchgeführt werden.
Strahlungshärtbare Tinten und Lacke haben in einem Bedrukkungssystem für Nicht-Nahrungsmittel-Verpackungsanwendungen und auch für Nahrungsmittelverpackungsanwendungen, die Papier oder Pappkarton als Bedruckungssubstrat verwenden, so dass das verpackte Produkt entweder nicht in direktem Kontakt mit dem bedruckten Verpackungsmaterial ist oder das Bedruckungssubstrat so dick ist, dass Migration der aufgedruckten Komponenten in das Nahrungsmittel hinein vernünftigerweise nicht zu erwarten ist, eine gewisse Akzeptanz erfahren. Strahlungshärtbare Tintensysteme sind wegen der Anfälligkeit eines derartigen Systems gegenüber inakzeptablen Migrationsniveaus der nicht umgesetzten Monomere, Reaktionsnebenprodukte (z. B. Photoabbauprodukte) und/oder restlichem Photoinitiator des strahlungshärtbaren Tintensystems zur Verwendung mit relativ dünnen thermoplastischen Folien in Nahrungsmittelverpackungsanwendungen jedoch nicht akzeptiert worden.
US-A-5 407 708 offenbart ein System und Verfahren zum Bedrucken von Substraten zur Verwendung in Nahrungsmittelverpakkungen und insbesondere ein Flexographiebedruckungssystem und -verfahren zum Aufbringen und Härten strahlungshärtbarer Tinten auf eine flexible, wärmeschrumpfende Bahn unter Verwendung einer Kombination von UV-Strahlung und EB-Strahlung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung spricht ein oder mehrere der genannten Probleme an. Gemäß einem ersten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein verpacktes Nahrungsmittelprodukt, das ein Nahrungsmittelprodukt und eine Verpackung umfasst, die das Nahrungsmittelprodukt einschließt, wobei die Verpackung eine beschichtete bedruckte Folie umfasst, die eine Substratfolie, die ein oder mehrere thermoplastische Materialien umfasst, wobei die Substratfolie eine Bedruckungsseite, eine gegenüberliegende Nahrungsmittelseite und eine durchschnittliche Dicke von weniger als 0,381 mm (15 mil) hat, ein auf die Bedruckungsseite der Substratfolie gedrucktes Bild und einen strahlungsgehärteten Lack über dem gedruckten Bild umfasst, wobei der strahlungsgehärtete Lack gebildet ist durch Beschichten des gedruckten Bildes mit strahlungshärtbarem Lack, der einen oder mehrere polymerisierbare Reaktanten umfasst, und nachfolgendes Einwirken einer Elektronenstrahlstrahlungsquelle mit einer Energie von weniger als 100 KeV in einer ausreichenden Menge, um mindestens 90 Gew.-% der polymerisierbaren Reaktanten zu polymerisieren, auf den strahlungshärtbaren Lack.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verpacken eines Nahrungsmittelprodukts, bei dem eine Substratfolie bereitgestellt wird, die ein oder mehrere thermoplastische Materialien umfasst, wobei die Substratfolie eine Bedruckungsseite, eine gegenüberliegende Nahrungsmittelseite und eine durchschnittliche Dicke von weniger als 0,381 mm (15 mil) hat, ein Bild auf die Bedruckungsseite der Substratfolie gedruckt wird, das gedruckte Bild mit einem strahlungshärtbaren Lack beschichtet wird, der einen oder mehrere polymerisierbare Reaktanten umfasst, und nachfolgend der strahlungshärtbare Lack einer Elektronenstrahlungsquelle mit einer Energie von weniger als 100 keV in einer ausreichenden Menge, um mindestens 90 Gew.-% der polymerisierbaren Reaktanten zu polymerisieren, ausgesetzt wird, um eine beschichtete bedruckte Folie zu bilden, eine Verpackung gebildet wird, die die beschichtete bedruckte Folie umfasst, und ein Nahrungsmittelprodukt in die Verpackung eingeschlossen wird.
Das verpackte Nahrungsmittelprodukt der Beschreibung besitzt viele der optischen und Gebrauchsfestigkeitsmerkmale eines Nahrungsmittels, das in einer Folie mit eingeschlossenem Druck verpackt ist, jedoch ohne die Notwendigkeit, eine Deckfolienschicht über das gedruckte Bild der Verpackungsfolie laminieren zu müssen, um das gedruckte Bild zu schützen und verbesserten Glanz zu liefern.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung der Erfindung besser verständlich und erkennbar.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße verpackte Nahrungsmittelprodukt wird durch den vorliegenden Anspruch 1 definiert und beinhaltet ein Nahrungsmittelprodukt, das innerhalb einer Verpackung eingeschlossen ist, die eine beschichtete bedruckte thermoplastische Folie umfasst. Die beschichtete bedruckte Folie enthält eine Substratfolie, auf die ein Bild gedruckt ist, wobei das Bild durch einen strahlungsgehärteten Überdrucklack bedeckt wird.
Substratfolie
Eine Substratfolie, die zum Verpacken von Nahrungsmitteln geeignet ist, liefert die Struktur, auf die ein gedrucktes Bild aufgebracht wird. Die Substratfolie kann einschichtig sein, enthält vorzugsweise jedoch zwei oder mehr Schichten (d. h. ist mehrschichtig), so dass die Schichten in Kombination der Substratfolie die gewünschten Leistungscharakteristika verleihen.
Jede Schicht der Substratfolie kann ein oder mehrere thermoplastische Materialien enthalten. Die Substratfolie kann beispielsweise eine oder mehrere Schichten enthalten, die ein Polymer mit von Ethylen abgeleiteten mer-Einheiten umfassen, wie Ethylenhomopolymere und/oder -heteropolymere. Zu beispielhaften Ethylenheteropolymeren gehören jene, die von einem oder mehreren von C₃-C₂₀-α-Olefinen, Vinylacetat, (Meth)acrylsäure und C₁- bis C₂₀-Estern von (Meth)acrylsäure abgeleitete mer-Einheiten enthalten. "(Meth)acrylsäure" bedeutet hier Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, und "(Meth)acrylat" bedeutet einen Ester von (Meth)acrylsäure.
Zu bevorzugten Heteropolymeren gehören heterogene und homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere. Wie in der Technik bekannt ist, haben heterogene Polymere eine relativ weite Variation des Molekulargewichts und der Zusammensetzungsverteilung. Heterogene Polymere können beispielsweise mit konventionellen Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt werden. Andererseits haben homogene Polymere relativ enge Molekulargewichts- und Zusammensetzungsverteilungen. Homogene Polymere werden in der Regel unter Verwendung von Metallocen oder anderen Katalysatoren vom Single-Site-Typ hergestellt. Hinsichtlich einer weiteren Erörterung von homogenen Polymeren siehe US-B1-6 528 127 (nicht vorveröffentlicht), die auch dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung gehört.
Zu Ethylen/α-Olefin-Copolymeren oder Heteropolymeren gehören Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen sehr niedriger und ultraniedriger Dichte (VLDPE und ULDPE), die allgemein durch die Copolymerisation von Ethylen und einem oder mehreren α-Olefinen hergestellt werden. Das Comonomer enthält vorzugsweise ein oder mehrere C₄- bis C₂₀-α-Olefine, insbesondere ein oder mehrer C₄- bis C₁₂-α-Olefine und am meisten bevorzugt ein oder mehrere C₄- bis C₈-α-Olefine. Zu besonders bevorzugten α-Olefinen gehören 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen und Mischungen davon.
Die Substratfolie kann ein oder mehrere Polyolefine in einer Menge (geordnet nach zunehmender Präferenz) von mindestens 20 %, mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 65 %, mindestens 70 %, mindestens 75 %, mindestens 80 %, mindestens 85 %, mindestens 90 % und mindestens 95 enthalten, bezogen auf das Gewicht der Gesamtfolie.
Brauchbare Substratfolien mit Maßhaltigkeit bei hoher Temperatur sind in der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. ____ mit dem Titel "High Modulus Multilayer Film" offenbart, die am 31. Mai 2000 von Hofmeister et al. eingereicht wurde (Aktenzeichen des bearbeitenden Anwalts D43332-01), die auch dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung gehört.
Substratfoliendicke
Die Substratfolie kann jede Gesamtdicke haben, solange sie die gewünschten Eigenschaften (z. B. Flexibilität, Elastizitätsmodul, optische Eigenschaften, Siegelfestigkeit) für eine gegebene Verpackungsanwendung des zu erwartenden Einsatzes liefert. Die durchschnittliche Dicke ist in Anspruch 1 definiert. Zu bevorzugten Dicken für die Substratfolie gehören weniger als (geordnet nach zunehmender Präferenz) 0,381 mm, 0,305 mm, 0,254 mm, 0,127 mm, 0,102 mm, 0,076 mm (5 mils, 12 mils, 10 mils, 5 mils, 4 mils, and 3 mils) (ein "mil" ist gleich 0,001 Zoll). Zu bevorzugten Dicken für die Substratfolie gehören auch mindestens etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 0,0076 mm, 0,0127 mm, 0,0152 mm, 0,0191 mm, 0,0203 mm, 0,0229 mm, 0,0254 mm, 0,0305 mm, 0,0356 mm, 0,0381 mm (0,3 mils, 0,5 mils, 0,6 mils, 0,75 mils, 0,8 mils, 0,9 mils, 1 mil, 1,2 mil, 1,4 mil, and 1,5 mil).
Modul der Substratfolie
Die Substratfolie hat vorzugsweise einen ausreichenden Elastizitätsmodul, um die erwarteten Handhabungs- und Gebrauchsbedingungen auszuhalten. Der Elastizitätsmodul kann gemäß einem oder mehreren der folgenden ASTM-Verfahren gemessen werden: D882, D5026-95a, D4065-89. Die Substratfolie hat vorzugsweise einen Elastizitätsmodul (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 100 MPa, etwa 200 MPa, etwa 300 MPa und etwa 400 MPa, gemessen bei einer Temperatur von 100°C. Bevorzugte Bereiche für den Elastizitätsmodul für die Substratfolie umfassen (geordnet nach zunehmender Präferenz) etwa 70 bis etwa 1000 MPa und etwa 100 bis 500, gemessen bei einer Temperatur von 100°C. Eine Folie mit höherem Modul hat eine erhöhte Steifheit, die dazu beiträgt, die Neigung eines gedruckten Bildes oder Lacks auf der Substratfolie zur Rissbildung zu verringern, wenn die bedruckte Folie gebogen wird. Es ist zudem hilfreich, dass die Substratfolie bei den erhöhten Temperaturen, die vorliegen, wenn die Folie Heißsiegeltemperaturen ausgesetzt wird, beispielsweise während eines VFFS- oder Deckelmaterialsiegelverfahrens, einen hohen Modul hat.
Orientierung, Heißschrumpfbarkeit
Die Substratfolie kann in entweder der Maschinen- (d. h. Längs-)richtung oder in Querrichtung oder vorzugsweise in bei den Richtungen (d. h. biaxial) orientiert sein, um die Permeabilität zu reduzieren und die Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Folie zu erhöhen. Vorzugsweise ist die Substratfolie in mindestens einer Richtung in einem Verhältnis von (geordnet nach zunehmender Präferenz) von mindestens 2,5:1, etwa 2,7:1 bis etwa 10:1, etwa 2,8:1, mindestens 2,9:1, mindestens 3,0:1, mindestens 3,1:1, mindestens 3,2:1, mindestens 3,3:1, mindestens 3,4:1, mindestens 3,5:1, mindestens 3,6:1 und mindestens 3,7:1 orientiert.
Die Substratfolie kann wärmeschrumpfbar sein, mit einer gesamten freien Schrumpfung bei 85°C von mindestens etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 5 %, 10 %, 15 %, 40 %, 50 %, 55 %, 60 % und 65 %. Die gesamte freie Schrumpfung bei 85°C kann auch (geordnet nach zunehmender Präferenz) im Bereich von 40 bis 150 %, 50 bis 140 % und 60 bis 130 % liegen. Die gesamte freie Schrumpfung wird bestimmt, indem die prozentuale freie Schrumpfung in Maschinen-(Längs)richtung und die prozentuale freie Schrumpfung in Querrichtung summiert werden. Eine Folie, die beispielsweise 50 % freie Schrumpfung in Querrichtung und 40 % freie Schrumpfung in Maschinenrichtung zeigt, hat eine gesamte freie Schrumpfung von 90 %. Es ist bevorzugt, wenn auch nicht erforderlich, dass die Folie Schrumpfung in beiden Richtungen aufweist. Die freie Schrumpfung der Folie wird bestimmt, indem die prozentuale Dimensionsänderung eines 10 cm × 10 cm Probestücks gemessen wird, wenn es gemäß ASTM D 2732 ausgewählter Wärme (d. h. Einwirkung einer bestimmten Temperatur) ausgesetzt wird.
Wie in der Technik bekannt ist, schrumpft eine wärmeschrumpfbare Folie nach Wärmezufuhr, wenn sich die Folie in einem nicht festgehaltenen Zustand befindet. Wenn die Folie durch Festhalten am Schrumpfen gehindert wird – beispielsweise durch ein verpacktes Gut, um das die Folie herumschrumpft – erhöht sich die Spannung der wärmeschrumpfbaren Folie nach Wärmezufuhr. Eine wärmeschrumpfbare Folie, die Wärme ausgesetzt worden ist, so dass mindestens ein Teil der Folie entweder kleiner wird (ohne Festhalten) oder unter erhöhter Span nung steht (mit Festhalten), wird als wärmegeschrumpfte (d. h. wärmekontrahierte) Folie angesehen.
Die Substratfolie kann eine Schrumpfspannung in mindestens einer Richtung von (geordnet nach zunehmender Präferenz) mindestens 689,6 kN/m², 1206,8 kN/m², von 1206,8 bis 3448,0 kN/m², von 1379,2 bis 3448,0 kN/m², von 1551,6 bis 3448,0 kN/m², von 1724,0 to 3448,0 kN/m², von 1896,4 bis 3448,0 kN/m², von 2068,8 bis 3448,0 kN/m² und von 2241,2 bis 3448,0 kN/m² zeigen. Die Schrumpfspannung wird bei 85°C gemäß ASTM D 2838 gemessen.
Die erfindungsgemäße Substratfolie kann getempert oder thermofixiert sein, um die freie Schrumpfung entweder geringfügig, wesentlich oder vollständig zu reduzieren, es ist jedoch bevorzugt, dass die Folie nicht thermofixiert oder getempert wird, nachdem sie gestreckt worden ist, damit die Folie einen hohen Wärmeschrumpfungsgrad zeigt.
Optionale Energiebehandlung der Substratfolie
Eine oder mehrere der thermoplastischen Schichten der Substratfolie – oder mindestens ein Teil der gesamten Substratfolie – kann bzw. können vernetzt sein, um die Festigkeit der Substratfolie zu verbessern, die Orientierung der Substratfolie zu verbessern und dazu beizutragen, Durchbrennen während Heißsiegelungsverfahrensschritten zu vermeiden. Vernetzen kann unter Verwendung von chemischen Additiven erreicht werden, oder indem die Substratfolienschichten einer oder mehreren Behandlungen) mit energiereicher Strahlung unterzogen werden, wie Ultraviolett-, Röntgen-, γ-Strahlung, β-Strahlung und Hochenergieelektronenstrahlbehandlung, um Vernetzung zwischen Molekülen des bestrahlten Materials zu induzieren. Die Folie kann Strahlungsdosen von mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7, insbesondere mindestens 10, am meisten bevorzugt mindestens 15 kGy (kiloGrey) ausgesetzt werden. Die Strahlungsdosis kann auch im Bereich von 5 bis 150, insbesondere 5 bis 100 und am meisten bevorzugt 5 bis 75 kGy liegen.
Die gesamte oder ein Teil der Oberfläche der Substratfolie kann korona- und/oder plasmabhandelt werden, um die Oberflä chenenergie der Substratfolie zu verändern, um beispielsweise die Bedruckbarkeit oder Haftfähigkeit eines Nahrungsmittelprodukts an der Substratfolie zu erhöhen. Bei einem Typ von oxidativer Oberflächenbehandlung wird die Substratfolie in die Nähe eines O₂ oder N₂ enthaltenden Gases (z. B. Umgebungsluft) gebracht, die ionisiert worden ist. Beispielhafte Techniken sind beispielsweise in US-A-4 120 716 (Bonet) und US-A-4 879 430 (Hoffman) beschrieben. Die Substratfolie kann behandelt werden, damit sie eine Oberflächenenergie von mindestens etwa 0,034 J/m², vorzugsweise mindestens etwa 0,036 J/m², insbesondere mindestens etwa 0,038 J/m² und am meisten bevorzugt mindestens etwa 0,040 J/m² hat.
Mehrschichtige Substratfolie
Die Substratfolie kann jegliche Anzahl von Schichten aufweisen, vorzugsweise insgesamt 2 bis 20 Schichten, insbesondere mindestens 3 Schichten, bevorzugter mindestens 4 Schichten, besonders bevorzugt mindestens 5 Schichten und am meisten bevorzugt 5 bis 9 Schichten. Eine mehrschichtige Substratfolie kann eine oder mehrere von jeweils i) einer Nahrungsmittelseiten- oder Innenseitenschicht (d. h. Heißsiegelschicht), ii) einer Nicht-Nahrungsmittel- oder Außenseitenschicht (z. B. Bedruckungsseitenschicht), iii) einer Gasbarriereschicht, iv) einer Verbindungsschicht, v) einer Schutzschicht und vi) einer Masseschicht einschließen. Nachfolgend werden einige Beispiele für bevorzugte Kombinationen gegeben, bei denen die alphabetischen Symbole die Harzschichten bezeichnen. Wenn die folgende Darstellung der mehrschichtigen Substratfolie den gleichen Buchstaben mehr als einmal einschließt, kann jedes Vorkommen des Buchstabens für die gleiche Zusammensetzung oder eine andere Zusammensetzung in der Klasse stehen, die eine ähnliche Funktion ausübt.
A/D, A/C/D, A/B/D, A/B/C/D, A/C/B/D, A/B/C/E/D, A/E/C/E/D, A/B/E/C/D, A/C/B/E/D, A/C/E/B/D, A/E/B/C/D, A/E/C/B/D, A/C/B/C/D, A/B/C/B/D, A/B/C/E/B/D, A/B/C/E/C/D, A/B/E/C/B/D, A/C/E/C/B/D, A/B/C/B/B/D, A/C/B/B/B/D, A/C/B/C/B/D, A/C/E/B/B/D, A/B/E/C/E/B/D, A/B/E/C/E/B/E/D

"A" ist die Innenseitenschicht (Heißsiegelschicht) wie nachfolgend erörtert.
"B" ist eine Kern- oder Massenschicht wie nachfolgend erörtert.
"C" ist eine Barriereschicht wie nachfolgend erörtert.
"D" ist eine Außenseiten-(Bedruckungs)-Schicht wie nachfolgend erörtert.
"E" ist eine Verbindungsschicht wie nachfolgend erörtert.

Heißsiegelschicht
Die Substratfolie kann eine oder mehrere Heißsiegelungsschichten aufweisen – das heißt eine Schicht, die adaptiert ist, um die Heißsiegelung der Folie an sich selbst oder einem anderen Objekt zu erleichtern, wie einem Tablett. Die Heißsiegelschicht ist in der Regel eine Außenseitenschicht. Wenn Flossensiegelungen verwendet werden, muss die Substratfolie nur eine Heißsiegelschicht auf der Nahrungsmittelseite (d. h. Innenseite) der mehrschichtigen Substratfolie aufweisen. Es ist jedoch möglich, eine Heißsiegelschicht auf der Nicht-Nahrungsmittelseite (d. h. Außenseite) der Substratfolie einzuschließen – insbesondere wenn die Folie symmetrisch aufgebaut ist.
Die Heißsiegelschicht kann ein oder mehrere thermoplastische Polymere enthalten, einschließlich Polyolefinen (z. B. Ethylenhomopolymere, wie Polyethylen hoher Dichte ("HDPE") und Polyethylen niedriger Dichte ("LDPE"), Ethylencopolymere, wie Ethylen/α-Olefin-Copolymere ("EOAs"), Propylen/Ethylen-Copolymere und Ethylen/Vinylacetat-Copolymere), Polyamiden, Polyestern, Polyvinylchloriden und Ionomeren. Die Heißsiegelschicht enthält vorzugsweise ausgewählte Komponenten, so dass der Erweichungspunkt der Schicht unter demjenigen der anderen Schichten der Substratfolie liegt. Die Heißsiegelschicht kann eine Harzzusammensetzung haben, so dass die Heißsiegelschicht eine Vicat-Erweichungstemperatur von mindestens (geordnet nach zunehmender Präferenz) von 100°C, 110°C und 120°C hat. Alle Bezugnahmen auf "Vicat"-Werte in dieser Anmeldung werden gemäß ASTM 1525 (1 kg) gemessen, auf die hier vollständig Bezug genommen wird.
Zu brauchbaren Ethylen/α-Olefin-Copolymeren für die Zusammensetzung der Heißsiegelschicht gehören ein oder mehrere von MDPE, beispielsweise mit einer Dichte von 0,93 bis 0,94 g/cm³, linearem Polyethylen mittlerer Dichte ("LMDPE"), beispielsweise mit einer Dichte von 0,926 bis 0,94 g/cm³, LLDPE, beispielsweise mit einer Dichte von 0,920 bis 0,930 g/cm³, VLDPE und ULDPE, beispielsweise mit einer Dichte unter 0,915 g/cm³, und homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere, beispielsweise metallocenkatalysierte lineare Ethylen/α-Olefin-Copolymere.
Zu besonders bevorzugten Copolymeren für die Heißsiegelschicht gehören Propylen/Ethylen-Copolymere ("EPC"), die Copolymere von Propylen und Ethylen mit einem Ethylencomonomergehalt von weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 6 Gew.-% und insbesondere etwa 2 bis 6 Gew.-% sind. Die Hauptkomponente der ersten äußeren Schicht kann mit anderen Komponenten gemischt werden. Beispielsweise kann EPC als Hauptkomponente der ersten äußeren Schicht mit Polypropylen (PP) gemischt werden, wobei die Schicht in diesem Fall vorzugsweise zwischen etwa 96 % und 85 % EPC und zwischen 4 % und 15 % PP, insbesondere mindestens 92 % EPC und weniger als 8 % PP einschließt.
Zu anderen brauchbaren Komponenten der Heißsiegelschicht gehören: i) Copolymere von Ethylen und Vinylacetat ("EVA") mit Vinylacetatgehalten von etwa 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere etwa 8 bis 12 Gew.-%, und ii) (Meth)acrylatpolymere, wie Ethylen/(Meth)acrylsäure ("EMAA"), Ethylen/Acrylsäure ("EAA"), Ethylen/n-Butylacrylat ("EnBA") und die Salze von (Meth)acrylsäurecopolymeren ("Ionomeren"). Die Heißsiegelschicht kann ferner ein oder mehrere Additive, wie Antiblockier- und Antibeschlagmittel, enthalten oder frei von derartigen Mitteln sein.
Die Dicke der Heißsiegelschicht ist so gewählt, dass ausreichend Material bereitgestellt wird, um eine belastbare Heißsiegelung zu bewirken, sie jedoch nicht so dick ist, dass die Fertigung (d. h. Extrusion) der Substratfolie negativ beeinflusst wird, indem die Schmelzfestigkeit der Folie auf ein inakzeptables Niveau abgesenkt wird. Die Heißsiegelschicht kann eine Dicke von 1,27 bis 152,4 μm, insbesondere 2,54 bis 101, 6 μm und besonders bevorzugt 12, 7 bis 101, 6 μm haben. Die Dicke der Heißsiegelschicht als Prozentsatz der Gesamtdicke der Substratfolie kann (geordnet nach zunehmender Präferenz) im Bereich von etwa 1 bis etwa 50 %, etwa 5 bis etwa 45 %, etwa 10 bis etwa 45 %, etwa 15 bis etwa 40 %, etwa 15 bis etwa 35 % und etwa 15 bis etwa 30 % liegen.
Bedruckungsseiteschicht
Die Nicht-Nahrungsmittel- oder Außenseiteschicht (d. h. Bedruckungsseiteschicht) der Substratfolie kann Umweltbeanspruchungen ausgesetzt werden, nachdem die Folie zu einer Verpackung verarbeitet worden ist. Zu diesen Umweltbeanspruchungen gehören Abrieb und andere Belastungen während Verarbeitung und Transport. Die Außenseiteschicht liefert der Folie vorzugsweise auch Wärmebeständigkeitscharakteristika, damit das "Durchbrennen" während der Heißsiegelung verhindert werden kann. Dies liegt daran, dass die Heißsiegelschicht bei der Bildung einer Packung durch Konduktanz-Heißsiegelung in Kontakt mit sich selbst angeordnet wird, während sich die Außenseitenschicht neben der Heizbacke einer Heißsiegelvorrichtung befindet. Die Heißsiegelbacke überträgt Wärme durch die Außenseitenschicht auf die Heißsiegelschicht der Packung, um die Heißsiegelungsschicht zu erweichen und die Heißsiegelung zu bilden.
Die Außenseiteschicht der Substratfolie liefert ferner die Oberfläche, auf die der Verarbeiter in der Regel ein gedrucktes Bild aufbringt (z. B. gedruckte Information), wie durch Drucktinte. Die Außenseiteschicht kann als solche vorzugsweise eine Oberfläche bereitstellen, die mit ausgewählten Drucktintensystemen verträglich ist.
Die Bedruckungsseiteschicht kann ein oder mehrere Polyamide, Polyethylen und/oder Polypropylen entweder allein oder in Kombination einschließen, beispielsweise jeden beliebigen dieser Komponententypen in einer Menge von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere mindestens 70 Gew.-%, bevorzugter mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt 100 Gew.-% der Schicht. Wenn ein gedrucktes Bild auf einer polyamidhaltigen Außenseitenschicht der Folie gebildet wird – und ein strahlungsgehärteter Überdrucklack (nachfolgend erörtert) das gedruckte Bild bedeckt (z. B. ein strahlungshärtbarer Überdrucklack auf Epoxyacrylatbasis), dann kann die resultierende beschichtete bedruckte Folie die Heißsiegelbackentemperatur von mindestens 121°C (250°F), insbesondere mindestens 149°C (300°F) und am meisten bevorzugt mindestens 177°C (350°F) ohne wahrnehmbare Tintenentfernung ("Abheben") an die Oberfläche der Siegelbacke besser aushalten. Zu geeigneten Polyamiden können ein oder mehrere von jenen gehören, die in dem folgenden Abschnitt "Andere Schichten" oder in der zuvor genannten US-Patentanmeldung, die mit dem Aktenzeichen des bearbeitenden Anwalts Nr. D43332-01 identifiziert wurde, angegeben sind.
Die Außenseiteschicht kann eine Dicke von 1,27 bis 127 μm, insbesondere 7,62 bis 101,6 μm und besonders bevorzugt 12,7 bis 88,9 μm haben. Die Dicke der Außenseitenschicht kann im Bereich der prozentualen Gesamtdicke der Substratfolie von etwa (angeordnet nach zunehmender Präferenz) 1 bis 50 %, 3 bis 45 %, 5 bis 40 %, 7 bis 35 % und 7 bis 30 % liegen.
Barriereschichten
Die Substratfolie kann eine oder mehrere Barriereschichten zwischen den Innenseiten- und Außenseitenschichten einschließen. Eine Barriereschicht reduziert die Durchlässigkeit für eine oder mehrere Komponenten – beispielsweise Gase oder Dämpfe oder nicht umgesetztes Monomer – durch die Substratfolie hindurch. Die Barriereschicht einer Folie, die zu einer Ver packung verarbeitet wird, trägt demnach dazu bei, eine oder mehrere Komponenten aus dem Inneren der Packung auszuschließen oder andersherum ein oder mehrere Gase oder Dämpfe in der Verpackung zu halten.
"Barriereschicht für nicht-umgesetztes Monomer" ist hier eine Substratfolienschicht, die eine Dicke und Zusammensetzung hat, die ausreichen, um der Substratfolie als ganzes verbesserte Beständigkeit gegenüber Migration von nicht umgesetztem Monomer, unpolymerisiertem Material, Reaktionsnebenprodukten oder -sekundärprodukten und/oder anderen migrierbaren Komponenten des Lacks/der Tinte (oder abgeleitet von dem Lack/der Tinte) von einem gedruckten Bild oder der Überdrucklackschicht auf der Außenseite der Substratfolie zu verleihen. Speziell verbessert eine derartige Barriereschicht die Substratfolie, so dass mehr als 50 ppb nicht umgesetztes Monomer am Migrieren durch die Substratfolie gehindert werden können, wenn gemäß dem Migrationstestprotokoll der FDA (oben erörtert) unter den folgenden Bedingungen getestet wird: 10 Tage lang wird die Folie bei 40°C einem oder mehreren Nahrungssimulationsstoffen von i) 95 Gew.-% Ethanol und 5 Gew.-% Wasser oder ii) 5 Gew.-% Ethanol und 95 Gew.-% Wasser ausgesetzt, die in einen Testbehälter eingeschlossen sind, der aus der beschichteten bedruckten Folie gebildet ist, so dass der Nahrungsmittelsimulationsstoff die Nahrungsmittelseite der Substratfolie kontaktiert und das Verhältnis von Volumen des Nahrungsmittelsimulationsstoffs zu Oberfläche der beschichteten bedruckten Folie 1,55 ml/cm² (10 Milliliter pro Quadratzoll) beträgt.
Die Barriereschicht für nicht umgesetztes Monomer kann ein oder mehrere der folgenden Polymere einschließen: Polyvinylalkohol, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Isobutylen-Isopren-Copolymer, Polyacrylonitril, Polyvinylidenchlorid, hochkristallines Polyamid, hochkristallines Polypropylen und hochkristallines Polyethylen. Zu geeigneten Polyamiden können ein oder mehrere von jenen gehören, die nachfolgend in dem Abschnitt "andere Schichten" genannt sind. Der Begriff "hochkristallin" hat eine Bedeutung, die Fachleuten allgemein bekannt ist. Die Kristallinität hängt davon ab, wie die Folie hergestellt ist – allgemein hat eine langsam abgekühlte Folie eine höhere Kristallinität als eine, die rasch gequencht worden ist. Eine Maximalmenge der Kristallinität gibt es ferner bei Polyamiden, Polypropylenen und Polyethylenen, die unter Verwendung des vorteilhaftesten Zeit/Temperatur-Wegs für die Abkühlung erreicht wird. Eine Komponente kann hier als "hochkristallin" angesehen werden, wenn die Menge der kristallinen Moleküle mindestens 70 Gew.-% der maximalen Kristallinitätsmenge beträgt.
Eine Gasbarriereschicht hat vorzugsweise eine Dicke und Zusammensetzung, die ausreichen, um der Substratfolie eine Sauerstoffdurchlässigkeit von nicht mehr als (geordnet nach zunehmender Präferenz) 500, 150, 100, 50, 20, 15 und 10 cm³ (bei Standard-Temperatur und -Druck) pro Quadratmeter pro Tag bei 1 Atmosphäre Sauerstoffdruckunterschied zu verleihen, gemessen bei 0 % relativer Feuchtigkeit und 23°C. Alle Bezugnahmen auf Sauerstoffdurchlässigkeit in dieser Anmeldung werden gemäß ASTM D-3985 gemessen, auf die hier vollständig Bezug genommen wird.
Barriereschichten für Sauerstoff (d. h. gasförmigen Sauerstoff) können ein oder mehrere der folgenden Polymere einschließen: Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer ("EVOH"), Vinylidenchloridcopolymere ("PVDC"), Polyalkylencarbonat, Polyester (z. B. PET, PEN), Polyacrylonitril und Polyamid. EVOH kann einen Ethylengehalt zwischen etwa 20 Gew.-% und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 25 Gew.-% und 35 Gew.-%, insbesondere etwa 32 Gew.-% haben. EVOH schließt verseifte oder hydrolysierte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere ein, wie jene mit einem Hydrolysegrad von mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 85 %. Eine Barriereschicht, die PVDC enthält, kann auch einen Wärmestabilisator (z. B. ein Chlorwasserstoff-Abfangmittel, wie epoxidiertes Sojaöl) und ein Schmierverarbeitungshilfsmittel (z. B. ein oder mehrere Acrylate) enthalten. PVDC schließt kristalline Copolymere ein, die Vinylidenchlorid und ein oder mehrere Monomere enthalten, einschließlich beispielsweise Vinylchlorid, Acrylnitril, Vinylacetat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat und Methylmethacrylat.
Eine Gasbarriereschicht kann auch aus einem Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Copolymer von Latexemulsionsbeschichtungsqualität mit 5 bis 15 % Vinylchlorid gebildet werden. Das Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Copolymer von Beschichtungsqualität kann in einer Menge von 5 bis 100 % (der gesamten Feststoffe) vorhanden sein, wobei der Rest 2 bis 10 % Epoxyharz und Material von Schmelzextrusionsqualität sein kann.
Die Dicke der Barriereschicht kann (geordnet nach zunehmender Präferenz) im Bereich von 1,27 bis 152,4 μm, 1,27 bis 101,6 μm, 2,54 bis 76,2 μm und 3,05 bis 50,8 μm liegen.
Verbindungsschichten
Die Substratfolie kann eine oder mehrere Verbindungsschichten enthalten, die den Hauptzweck haben, das Haften zweier Schichten aneinander zu verbessern. Verbindungsschichten können Polymere mit gepfropften polaren Gruppen einschließen, so dass das Polymer kovalent an polare Polymere wie EVOH binden kann. Zu brauchbaren Polymeren für Verbindungsschichten gehören Ethylen/ungesättigte Säure-Copolymer, Ethylen/ungesättigter Ester-Copolymer, anhydridmodifiziertes Polyolefin, Polyurethan und Mischungen davon. Zu bevorzugten Polymeren für Verbindungsschichten gehören ein oder mehrere von Ethylen/Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von mindestens 15 Gew.-%, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit einem Methylacrylatgehalt von mindestens 20 Gew.-%, anhydridmodifiziertes Ethylen/Methylacrylat-Copolymer mit einem Methylacrylatgehalt von mindestens 20 % und anhydridmodifiziertes Ethylen/α-Olefin-Copolymer wie anhydridgepfropftes LLDPE.
Modifizierte Polymere oder anhydridmodifizierte Polymere schließen Polymere ein, die durch Copolymerisieren von ungesättigter Carbonsäure (z. B. Maleinsäure, Fumarsäure) oder einem Derivat davon, wie dem Anhydrid, Ester oder Metallsalz der ungesättigten Carbonsäure mit Olefinhomopolymer oder -copolymer oder anderweitigen Einbau derselben in dieses herge stellt sind. Anhydridmodifizierte Polymere haben somit eine durch Pfropfen oder Copolymerisation erreichte Anhydridfunktionalität.
Die Substratfolie kann eine Verbindungsschicht einschließen, die direkt an eine oder beide Seiten einer inneren Gasbarriereschicht geklebt ist (d. h. sich direkt angrenzend an diese befindet). Eine Verbindungsschicht kann ferner direkt an die Innenseite der Außenseitenschicht (d. h. einer Schutzschicht) geklebt werden. Die Verbindungsschichten haben eine ausreichende Dicke, um die Haftfunktion zur Verfügung zu stellen, wie in der Technik bekannt ist. Jede Verbindungsschicht kann eine im Wesentlichen ähnliche oder andere Zusammensetzung und/oder Dicke haben.
Andere Schichten
Die Substratfolie kann auch eine oder mehrere Schichten einschließen, die als andere Typen von inneren oder äußeren Schichten dienen, wie Kern-, Massen- und/oder Schutzschichten. Eine derartige Schicht kann ein oder mehrere Polymere einschließen, die von mindestens einem C₂- bis C₁₂-α-Olefin, Styrol, Amiden, Estern und Urethanen abgeleitet sind. Bevorzugt hiervon sind Homo- und Heteropolymere, die mer-Einheiten einschließen, die von Ethylen, Propylen und 1-Buten abgeleitete mer-Einheiten einschließen, besonders bevorzugt ein Ethylenheteropolymer wie beispielsweise Ethylen/C₃- bis C₈-α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ethylenisch ungesättigtes Ester-Copolymer (z. B. Ethylen/Butylacrylat-Copolymer), Ethylen/ethylenisch ungesättigte Säure-Copolymer (z. B. Ethylen(Meth)acrylsäure-Copolymer) und Ethylen/Vinylacetat-Copolymer. Bevorzugte Ethylen/Vinylacetat-Heteropolymere sind jene, die etwa 2,5 bis etwa 27,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 %, bevorzugter etwa 5 bis etwa 17,5 % mer-Einheiten einschließen, die von Vinylacetat abgeleitet sind. Ein derartiges Polymer hat vorzugsweise einen Schmelzindex von etwa 0,3 bis etwa 25, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 15, bevorzugter etwa 0,7 bis etwa 5 und am meisten bevorzugt etwa 1 bis etwa 3.
Die Substratfolie kann eine Schicht einschließen, die mindestens teilweise von einem Polyester und/oder einem Polyamid abgeleitet sind. Beispiele für geeignete Polyester schließen amorphe (Co)polyester, Poly(ethylen/terephthalsäure) und Poly(ethylen/naphthalat) ein, obwohl für bestimmte Anwendungen Poly(ethylen/terephthalsäure) mit mindestens etwa 75 Mol.%, insbesondere mindestens etwa 80 Mol.% von Terephthalsäure abgeleiteten mer-Einheiten bevorzugt sein kann. Zu Beispielen für geeignete Polyamide gehören Polyamid 6, Polyamid 9, Polyamid 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 66, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 6I, Polyamid 6T, Polyamid 69, Heteropolymere, die aus beliebigen der verwendeten Monomere hergestellt sind, die zur Herstellung von zwei oder mehr der genannten Homopolymeren verwendet wurden, sowie Gemische von beliebigen der genannten Homo- und/oder Heteropolymere.
Additive
Eine oder mehrere Schichten der Substratfolie können ein oder mehrere Additive einschließen, die in Verpackungsfolien brauchbar sind, wie Antiblockiermittel, Gleitmittel, Antibeschlagmittel, Färbungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Aromen, antimikrobielle Mittel, Fleischkonservierungsmittel, Antioxidantien, Füllstoffe, Strahlungsstabilisatoren und Antistatikmittel. Diese Additive und ihre effektiven Mengen sind in der Technik bekannt.
Herstellung der Substratfolie
Die Substratfolie kann nach beliebigen von einer Vielfalt von Verfahren gebildet werden, die in der Technik bekannt sind, einschließlich Extrusion (z. B. Blasfolienextrusion, Coextrusion, Extrusionsbeschichten, freier Folienextrusion und Laminierung), Gießen und Klebelaminierung. Es kann auch eine Kombination dieser Verfahren verwendet werden. Diese Verfahren sind Fachleuten wohl bekannt. Extrusionsbeschichten ist beispielsweise in US-A-4 278 738 von Brax beschrieben, auf die hier vollständig Bezug genommen wird. Die Herstellung durch Coextrusion kann beispielsweise ein Schlauchfolienverfahren mit gefangener Blase oder ein Flachfolienverfahren (d. h. Gießfolien- oder Schlitzdüse) verwenden.
Gedrucktes Bild
Auf die Substratfolie, vorzugsweise auf die Nicht-Nahrungsmittelseite der Folie, wird ein gedrucktes Bild aufgebracht. Um das gedruckte Bild zu bilden, werden eine oder mehrere Tintenschichten auf die Folie gedruckt. Wenn die Folie mehrschichtig ist, wird die Tinte vorzugsweise auf die Außenseiteschicht der Substratfolie aufgebracht. Die Tinte wird so gewählt, dass sie eine akzeptable Tintenadhäsion, einen akzeptablen Glanz und eine akzeptable Wärmebeständigkeit hat, nachdem sie auf das Foliensubstrat gedruckt worden ist. Zu akzeptablen Tintenadhäsionen gehören (geordnet nach zunehmender Präferenz) mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 %, mindestens 90 % und mindestens 95 %, gemessen nach ASTM D3359-93, wie von Fachleuten auf dem Sektor der Folienbedruckungstechnik akzeptiert wurde. Das Tintensystem kann strahlungshärtbar oder auf Lösungsmittelbasis sein. Diese Typen von Tintensystemen sind in der Technik bekannt.
Tinten auf Lösungsmittelbasis zur Verwendung zum Bedrucken von Verpackungsfolien schließen ein Färbungsmittel (z. B. Pigment) ein, das in einem Vehikel dispergiert ist, das typischerweise ein Harz (z. B. Nitrocellulose, Polyamid), ein Lösungsmittel (z. B. einen Alkohol) und gegebenenfalls Additive enthält. Tinten und Verfahren zum Drucken auf Kunststofffolien sind Fachleuten bekannt. Siehe beispielsweise Leach & Pierce, The Printing Ink Manual, (5. Auflage, Kluwer Academic Publishers, 1993) und US-A-5 407 708 von Lovin et al., auf die hier jeweils Bezug genommen wird.
Zu Beispielen für Tintenharze auf Lösungsmittelbasis gehören jene, die Nitrocellulose-, Amid-, Urethan-, Epoxid-, Acrylat- und/oder Esterfunktionalitäten aufweisen. Tintenharze schließen ein oder mehrere von Nitrocellulose, Polyamid, Polyurethan, Ethylcellulose, (Meth)acrylaten, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid und Polyethylenterephthalat (PET) ein. Tintenharze können beispielsweise gemischt werden, als Nitrocellulose/Polyamid-Gemische (NC/PA) oder Nitrocellulose/Polyurethan-Gemische (NC/PU).
Beispiele für Tintenlösungsmittel schließen ein oder mehrere von Wasserlösungsmittel oder Kohlenwasserstofflösungsmittel ein, wie Alkohole (z. B. Ethanol, 1-Propanol, Isopropanol), Acetate (z. B. n-Propylacetat), aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Toluol) und Ketone. Die Lösungsmittel können in einer ausreichenden Menge eingebracht werden, um Tinten mit Viskositäten, wie sie mit einer im Stand der Technik bekannten Zahnschale Nr. 2 gemessen werden, von mindestens etwa 15 Sekunden, vorzugsweise mindestens etwa 20 Sekunden, insbesondere mindestens etwa 25 Sekunden, bevorzugter etwa 25 bis etwa 45 Sekunden und am meisten bevorzugt etwa 25 bis etwa 35 Sekunden zu liefern.
Die Substratfolie kann nach jedem geeigneten Verfahren bedruckt werden, wie Rotationsfilmdruck, Tiefdruck oder Flexographietechniken, wie in der Technik bekannt ist. Nachdem eine Tinte auf Lösungsmittelbasis auf die Substratfolie aufgebracht worden ist, verdampft das Lösungsmittel, wodurch die Harz-Pigment-Kombination zurückbleibt. Das Lösungsmittel kann mittels Wärme oder Einwirkung von Umluft zur Beschleunigung des Trocknens verdampft werden. Die Tinte kann in Schichten, jede mit einer anderen Farbe, aufgebracht werden, um die gewünschte Wirkung zu liefern. Ein Bedruckungssystem kann beispielsweise acht Druckstationen verwenden, jede Station mit einer andersfarbigen Tinte. Die letzte (z. B. achte) Druckstation kann gegebenenfalls verwendet werden, um einen Überdrucklack (nachfolgend erörtert) aufzubringen.
Ein strahlungshärtbares Tintensystem kann ein oder mehrere Färbungsmittel (z. B. Pigmente) zusammen mit Monomeren und Oligomer/Präpolymeren enthalten, wie nachfolgend in Bezug auf den strahlungshärtbaren Überdrucklack erörtert. Aufbringung und Härten einer strahlungshärtbaren Tinte ist so ähnlich, wie in jenem Abschnitt erörtert. Vorzugsweise ist jede der zur Herstellung der gedruckten Markierungen auf der Substratfolienoberfläche verwendeten Tinten im Wesentlichen frei von Photoinitiatoren, wodurch die Möglichkeit entfällt, dass diese Materialien in Richtung und in das zu verpackende Produkt hinein migrieren können.
Die Oberfläche der Substratfolie kann vor dem Bedrucken behandelt oder modifiziert werden, um die Adhäsion der Tinte an dem Substrat der Substratfolie zu verbessern. Zu Oberflächenbehandlungen und -modifikationen gehören: i) mechanische Behandlungen, wie Koronabehandlung, Plasmabehandlung und Flammenbehandlung, und ii) Behandlung mit Grundierung (Primer). Oberflächenbehandlungen und -modifikationen sind Fachleuten wohl bekannt. Die Flammenbehandlung ist für eine wärmeschrumpfbare Folie weniger erwünscht, da die Wärme die Folie vorzeitig zum Schrumpfen bringen kann. Die Grundierung kann auf beliebigen der zuvor erörterten Tintenharze basieren, vorzugsweise einem Ethylen/Vinylacetat-(EVA)-Polymer. Die Tinte auf der bedruckten Folie sollte die Temperaturbereiche, denen sie während Verpackung und Gebrauch ausgesetzt sein wird, ohne verringerte Leistung aushalten. Die Tinte auf der bedruckten Folie hält beispielsweise physikalische und Wärmebelastung (z. B. Heißsiegelung) während der Verpackungsendanwendung aus, wie Temperaturen von (geordnet nach zunehmender Präferenz) 100°C, 125°C, 150°C und 175°C für 3 Sekunden, insbesondere 5 Sekunden und am meisten bevorzugt 8 Sekunden.
Strahlungshärtbarer Überdrucklack
Ein Überdrucklack (d. h. eine Deckschicht) kann auf die bedruckte Seite der bedruckten Substratfolie aufgebracht werden, um mindestens das gedruckte Bild der gedruckten Substratfolie zu bedecken. Der Überdrucklack bedeckt vorzugsweise einen wesentlichen Teil des gedruckten Bilds – das heißt, er bedeckt einen ausreichenden Teil des gedruckten Bilds, um die gewünschten Leistungsverbesserungen zu liefern. Der Überdrucklack ist vorzugsweise transparent.
Der Überdrucklack ist vorzugsweise aus einem strahlungshärtbaren (d. h. strahlungspolymerisierbaren) Überdrucklacksystem gebildet oder leitet sich davon ab. Ein derartiges System hat die Fähigkeit, sich von einer fließfähigen Phase mittels einer chemischen Reaktion initiiert durch eine Strahlungsenergiequelle, wie ultraviolettes ("UV") Licht oder Elektronenstrahl-("EB")-Strahlung, zu einer hochvernetzten oder polymerisierten festen Phase zu verändern. Die Reaktanten des strahlungshärtbaren Überdrucklacksystems werden somit "gehärtet", indem unter dem Einfluss der Strahlung neue chemische Bindungen gebildet werden. Strahlungshärtbare Tinten- und Lacksysteme sind in The Printing Ink Manual, Kapitel 11, Seiten 636-77 (5. Auflage, Kluwer Academic Publishers, 1993) beschrieben, wobei in vollem Umfang auf die Seiten 636-77 Bezug genommen wird.
Der strahlungsgehärtete Überdrucklack liefert eine Schutzbeschichtung mit guter Flexibilität ohne Rissbildung. Da der strahlungsgehärtete Überdrucklack nach der Bestrahlung jedoch vernetzt worden ist, fließt das Lackharz mit geringerer Wahrscheinlichkeit, wenn es während eines Heißsiegelverfahrensschritts Wärme ausgesetzt wird. Der strahlungsgehärtete Überdrucklack verbessert ferner die Abriebbeständigkeit und den Glanz des beschichteten bedruckten Substrats. Der Glanz ist verbessert, weil strahlungsgehärtete Überdrucklacksysteme, wie gefunden wurde, eine glattere, besser zusammenhängende Beschichtung produzieren, verglichen mit Überdrucklacksystemen auf Lösungsmittelbasis.
Strahlungshärtbare Überdrucklacksysteme oder -formulierungen enthalten: i) Monomere (z. B. Monomere mit niedriger Viskosität oder reaktive "Verdünnungsmittel"), ii) Oligomere/Präpolymere (z. B. Acrylate) und gegebenenfalls iii) andere Additive, wie unreaktive Weichmacher-Verdünnungsmittel. Strahlungshärtbare Überdrucklacksysteme, die mittels UV-Licht gehärtet werden, enthalten auch ein oder mehrere Photoinitiatoren. Strahlungshärtbare Überdrucklacksysteme, die mittels EB-Strahlung härtbar sind, erfordern keinen Photoinitiator und können daher frei von Photoinitiator sein. Die Monomere und Oligomere/Präpolymere können zusammengenommen als "Reaktanten" eingeordnet werden.
Ein oder mehrere von jedem der reaktiven Verdünnungsmittel/Monomere und Oligomere/Präpolymere in einer vorgehärteten Überdrucklackformulierung können (geordnet nach zunehmender Präferenz) mindestens eine, mindestens zwei, zwei bis zehn, zwei bis fünf und zwei bis drei Einheiten der Ungesättigtheit pro Molekül aufweisen. Wie in der Technik bekannt ist, ist eine Einheit der Ungesättigtheit pro Molekül als monofunktional bekannt, zwei Einheiten der Ungesättigtheit sind als difunktional bekannt, und so weiter. Bevorzugt sind zwei oder mehr endständig polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül.
Zu beispielhaften reaktiven Verdünnungsmitteln gehören (Meth)acrylat-Verdünnungsmittel, wie Trimethylolpropantriacrylat, Hexandioldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Polyethylenglykol-200-diacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, ethoxyliertes Bisphenol-A diacrylat, Propylenglykolmono-/-dimethacrylat, Trimethylolpropandiacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat, Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat, Dipentaerythritolhydroxypentaacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykol-200-dimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, Polyethylenglykol-600-dimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, ethoxyliertes Bisphenol-A-dimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat, Glycerindimethacrylat, Trimethylolpropandimethacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoldimethacrylat, Pentaerythritoldiacrylat, Aminoplast(meth)acrylate; acrylierte Öle, wie Lein öl, Sojaöl und Castoröl. Zu anderen brauchbaren polymerisierbaren Verbindungen gehören (Meth)acrylamide, Maleimide, Vinylacetat, Vinylcaprolactam, Polythiole, Vinylether und dergleichen.
Zu brauchbaren Oligomeren/Präpolymer gehören Harze mit Acrylatfunktionalität, wie Epoxyacrylate, Polyurethanacrylate und Polyesteracrylate, wobei Epoxyacrylate bevorzugt sind. Zu beispielhaften Oligomeren und Präpolymeren gehören (meth)acrylierte Epoxyharze, (meth)acrylierte Polyester, (meth)acrylierte Urethane/Polyurethane, (meth)acrylierte Polyether, (meth)acrylierte Polybutadiene, aromatische Säure-(meth)acrylate, (meth)acrylierte Acryloligomere und dergleichen.
Wenn der strahlungshärtbare Überdrucklack zum Härten durch Einwirkung von UV-Licht formuliert worden ist, enthält der Überdrucklack einen oder mehrere Photoinitiatoren. Zu brauchbaren Photoinitiatoren gehören die Benzoinalkylether, wie Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether und Benzoinisobutylether. Zu einer weiteren brauchbaren Klasse von Photoinitiatoren gehören die Dialkoxyacetophenone, beispielsweise 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (d. h. Irgacure^®651 von Ciba-Geigy) und 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon). Eine weitere Klasse brauchbarer Photoinitiatoren schließt die Aldehyd- und Keton-Carbonylverbindungen mit mindestens einem direkt an die Carboxylgruppe gebundenen aromatischen Kern ein. Zu diesen Photoinitiatoren gehören Benzophenon, Acetophenon, o-Nethoxybenzophenon, Acetonaphthalenchinon, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, α-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4'-Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, Benzaldehyd, α-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindon, 9-Fluorenon, 1-Indanon, 1,3,5-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 7-H-Benz[de]anthracen-7-on, 1-Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon, Fluoren-9-on, 1'-Acetonaphthon, 2'-Acetonaphthon, 2,3-Butedion, Acetonaphthen und Benz[a]anthracen-7,12-dien, jedoch nicht darauf begrenzt. Phosphine wie Triphenylphosphin und Tri-o-tolylphosphin sind als Photoinitiatoren auch brauchbar.
Bevorzugte Photoinitiatoren haben eine geringe Flüchtigkeit, verfärben den gehärteten Lack nicht wahrnehmbar und erzeugen keine unerwünschten Nebenprodukte in dem gehärteten Lack, die durch das Substrat migrieren könnten. Zu speziellen Beispielen gehören Irgacure^® 2959 und Irgacure^® 819, beide von Ciba Speciality Chemicals, und Esacure^® KIP 150, angeboten von Sartomer Company. Es ist Fachleuten auch wohl bekannt, dass die Verwendung von Synergisten/Coinitiatoren die Photohärtung verbessern kann und gegebenenfalls eingesetzt werden kann. Die bevorzugten Synergisten/Coinitiatoren verfärben den gehärteten Lack nicht wahrnehmbar und erzeugen keine unerwünschten Nebenprodukte in dem gehärteten Lack, die durch das Substrat migrieren könnten. Zu speziellen Beispielen gehören Ebecryl^® P104, Ebecryl^® P 115 und Ebecryl^® 7100, alle angeboten von UCB chemicals Corp.
Die strahlungshärtbare Überdrucklackformulierung kann gegebenenfalls geringe Mengen (z. B. 0,05 bis 15 Gew.-%) Polymerisationsinhibitoren, Verarbeitungshilfsmittel, Gleithilfsmittel, Ausfließmittel, Antiblockmittel, Weichmacher, Adhäsionspromotoren und andere Additive oder Komponenten enthalten, wie jene, die für den Nahrungsmittelkontakt von der FDA zugelassen sind, die beispielsweise im U.S. Code of Federal Regulations, 21 C.F.R. Abschnitt 175.300 genannt sind, auf den hier vollständig Bezug genommen wird. Solche Additive sind selbst vorzugsweise dahingehend reaktiv, dass sie bei Einwirkung von ionisierender Strahlung polymerisieren und/oder vernetzen, damit sie in die Polymermatrix der Deckschicht eingebaut werden, oder haben ein ausreichend hohes Molekulargewicht, so dass die Wahrscheinlichkeit der Migration in oder in Richtung der Substratfolie herabgesetzt ist oder wegfällt. Bevorzugte Materialien schließen jene ein, die (Meth)acrylatfunktionalitäten enthalten. Der strahlungshärtbare Überdrucklack kann jedoch gegebenenfalls 0,05 bis 50 Gew.-% Nicht-Reaktantpolymer ein schließen, das in dem strahlungshärtbaren Überdrucklack löslich ist.
Das strahlungshärtbare Überdrucklacksystem basiert vorzugsweise auf einem freiradikalischen Mechanismus, um die Härtungsreaktion zu initiieren und weiterzuführen (d. h. ein freiradikalisch strahlungshärtbarer Überdrucklack). Es gibt jedoch verfügbare strahlungshärtbare kationische Überdrucksysteme, die UV-Licht zur Initiierung der Reaktion verwenden, jedoch nicht auf einem freiradikalischen Mechanismus basieren. Die Reaktion kann somit fortgesetzt werden, selbst wenn kein weiteres UV-Licht bereitgestellt wird. Strahlungshärtbare kationische Überdrucksysteme können jedoch infolge von Feuchtigkeit in der Luft, den Komponenten von Tinten (z B. Pigmenten, Füllstoffen, einigen Harzen, Druckadditiven) und Additiven in der Substratfolie, die von alkalischer Beschaffenheit sind, an Härtungsinihibierung leiden. Die Empfindlichkeit gegenüber alkalischen Materialien ist so, dass selbst Spurenmengen an Verunreinigungen, die sich typischerweise in einer Produktionsumgebung finden, das Härten inhibieren und/oder verhindern können. Kationische Härtungssysteme sind in der Regel nicht unter Verwendung von EB-Härtung in brauchbaren Dosierungsbereichen härtbar, wenn kein Initiator vorhanden ist, wie sie bei der Photohärtung verwendet werden. Der strahlungshärtbare Überdrucklack schließt demnach vorzugsweise einen strahlungshärtbaren kationischen Überdrucklack aus.
Im Handel sind brauchbare strahlungshärtbare Überdrucklacksysteme erhältlich. Ein EB-härtbarer Lack ist beispielsweise von Rohm & Haas (zuvor Morton International, Inc.'s Adhesives & Chemical Specialties) unter der Handelsbezeichnung MOR-QUIK 477 erhältlich. Er hat eine Dichte von etwa 1,08 kg/l (9,05 lb/Gal) bei 25°C, einen Brechungsindex von 1,484, eine Säurezahl von 0,5 mg KOH/g und eine Viskosität bei 25°C von 100 mPa·s. Er enthält multifunktionales Acrylmonomer und acryliertes Epoxyoligomer. Vermutlich ist er im Wesentlichen frei von monofunktionalem Monomer. Weniger bevorzugt ist MOR-QUIK 444HP von Rohm & Haas, das vermutlich wesentlich mehr Acrylmo nomer (d. h. etwa doppelt so viel wie) der MOR-QUIK 447 Überdrucklack enthält.
Ein brauchbarer EB-härtbarer Überdrucklack ist auch von Sun Chemicals unter dem Produktcode GAIFBO440206 erhältlich, er ist vermutlich im Wesentlichen frei von Monomer/reaktivem Verdünnungsmittel und enthält eine geringe Menge (weniger als 15 Gew.-%) Wasser als Verdünnungsmittel. Er hat eine Viskosität von etwa 200 mPa·s bei 25°C, eine Dichte von 1,06 kg/l (8,9 lb/Gal) und einen Siedepunkt von 100°C (212°F).
Zu anderen strahlungshärtbaren Überdrucklacken gehören jene von Rohm & Haas unter der Handelsbezeichnung MOR-QUIK 333, von Pierce and Stevens unter den Produktcodes L9019, L9024 und L9029; von Cork Industries, Inc. unter den Handelsbezeichnungen CORKURE 119 HG, CORKURE 2053HG, CORKURE 601HG, von Environmental Inks and Coatings unter dem Produktcode UF-170066 und von Rad-Cure Corporation unter den Handelsbezeichnungen RAD-KOTE 115, RAD-KOTE K261, RAD-KOTE 112S, RAD-KOTE 708HS und RAD-KOTE 709.
Konzentrationen
Brauchbare Konzentrationen der Reaktanten für ein strahlungshärtbares Überdrucklacksystem variieren von etwa 0 bis etwa 95 Gew.-% Monomer und etwa 95 bis etwa 5 Gew.-% Oligomer/Präpolymer. Wenn copolymerisierbare Komponenten in den Zusammensetzungen enthalten sind, hängen die verwendeten Mengen von der Gesamtmenge der vorhandenen ethylenisch ungesättigten Komponente ab, im Fall von Polythiolen kann beispielsweise 1 bis 98 % der stöchiometrischen Menge verwendet werden (bezogen auf die ethylenisch ungesättigte Komponente).
Das strahlungshärtbare Überdrucklacksystem kann insbesondere reaktives Monomer in einer Menge im Bereich von (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 0 bis etwa 60 %, etwa 10 bis etwa 50 %, etwa 15 bis etwa 40 % und etwa 15 bis etwa 30 % enthalten, bezogen auf das Gewicht der vorreagierten Überdrucklackformulierung. Das Oligomer/Präpolymer kann in Mengen im Bereich von (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 5 bis etwa 90 %, etwa 10 bis etwa 75 %, etwa 15 bis etwa 50 % und etwa 15 bis etwa 30 % enthalten sein, bezogen auf das Gewicht der vorreagierten Überdrucklackformulierung.
Brauchbare Überdrucklackformulierungen enthalten (geordnet nach zunehmender Präferenz) weniger als 20 %, weniger als 10 %, weniger als 5 %, weniger als 1 % und sind im Wesentlichen frei von monofunktionalem Monomer, bezogen auf das Gewicht der vorreagierten Überdrucklackformulierung. Brauchbare Überdrucklackformulierung kann auch (geordnet nach zunehmender Präferenz) weniger als 20 %, weniger als 10 %, weniger als 5 %, weniger als 1 % enthalten und im Wesentlichen frei von monofunktionalem Monomer sein, bezogen auf das Gewicht der vorreagierten Überdrucklackformulierung.
Eine UV-härtbare Überdrucklackformulierung kann einer Elektronenstrahlformulierung ähnlich sein, außer dem Zufügen von Photoinitiator. Die bevorzugte Menge an Photoinitiator, die in einem UV-härtbaren System vorhanden ist, ist die Mindestmenge, die ausreicht, um die Polymerisationsreaktion zu erleichtern, da restlicher Photoinitiator in dem Überdrucklack bleiben kann, um potentiell durch die Substratfolie zu migrieren. Brauchbare Photoinitiatorkonzentrationen enthalten etwa 0,5 bis etwa 5 %, insbesondere etwa 1 bis etwa 3 %, bezogen auf das Gewicht des vorreagierten Überdrucklacksystems.
Viskosität
Die gewünschte Viskosität des vorreagierten Überdrucklacks hängt teilweise von dem zu verwendenden Auftragungsverfahren der Beschichtung ab. Der vorreagierte Überdrucklack hat vorzugsweise eine solche Viskosität, dass er gedruckt oder in ähnlicher Weise wie Tinten auf Lösungsmittelbasis aufgebracht werden kann. Typische Viskositätsbereiche für die Auftragung sind (geordnet nach zunehmender Präferenz) etwa 20 bis etwa 4000, etwa 50 bis etwa 1000, etwa 75 bis etwa 500 und etwa 100 bis etwa 300 mPa·s, gemessen bei 25°C. Der vorreagierte Überdrucklack kann erwärmt werden, um den gewünschten Viskositätsbereich zu erreichen; die Temperatur des Lacks wird vorzugs weise jedoch unter der gehalten, die den Überdrucklack negativ beeinflusst oder die Substratfolie auf ein unerwünschtes Niveau erwärmt – das heißt eine Temperatur, die die Substratfolie verformt oder schrumpfen lässt.
Auftragung und Härten des Überdrucklacks
Der vorreagierte (d. h. strahlungshärtbare) Überdrucklack kann unter Verwendung der gleichen Techniken, die zuvor in Bezug auf die Aufbringung von Tinte zur Bildung des gedruckten Bildes beschrieben wurden, auf die gedruckte Folie aufgebracht werden. Beispielhafte Techniken sind Siebdruck, Gravurdruck, Flexographie, Walzen- und Dosierstabbeschichtungsverfahren. Obwohl die Aufbringung der Deckbeschichtung zeitlich und/oder örtlich getrennt von der Aufbringung des gedruckten Bildes erfolgen kann, erfolgt sie vorzugsweise in-line (innerhalb der gleichen Straße) mit der Aufbringung der Tinte, die das gedruckte Bild bildet. Der Überdrucklack kann beispielsweise unter Verwendung der letzten Stufe eines mehrstufigen Flexographiedrucksystems auf das gedruckte Bild aufgebracht werden.
Nach Aufbringung des vorreagierten Überdrucklacks auf die bedruckte Folie wird die Folie Strahlung ausgesetzt, um die beschichtete bedruckte Folie fertigzustellen. Dies polymerisiert und/oder vernetzt die Reaktanten in der Deckbeschichtung, wodurch ein gehärteter "Mantel" über dem darunter befindlichen gedruckten Bild bereitgestellt wird. Ein Elektronenstrahl ist die bevorzugte Strahlungsform, obwohl UV-Lichtstrahlung verwendet werden kann, wenn der Überdrucklack mit Photoinitiator formuliert ist. Die Strahlungsquelle für ein EB-System ist als EB-Generator bekannt.
Bei der Anwendung von EB-Strahlung sollten zwei Faktoren berücksichtigt werden: die abgegebene Dosis und die Eindringtiefe des Strahls. Die Dosis wird in Form der Energiemenge gemessen, die pro Masseneinheit des bestrahlten Materials absorbiert wird; allgemein gebräuchliche Maßeinheiten sind das Megarad (MRad) und das kiloGrey (kGy). Die Eindringtiefe eines Elektronenstrahls ist direkt proportional zu der Energie der beschleunigten Elektronen, die auf das freiliegende Material auftreffen (ausgedrückt als Kiloelektronenvolt, keV).
Unabhängig von der Strahlungsquelle reicht die Strahlungsdosis vorzugsweise aus, um die Reaktanten zu polymerisieren, so dass mindestens etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 80 %, 90 %, 92 %, 94 %, 96 %, 98 %, 99 % und 100 % der reaktiven Stellen an den Reaktanten polymerisieren und/oder vernetzen.
Die Dosis und Eindringtiefe sind vorzugsweise jedoch nicht so hoch, dass das darunter befindliche gedruckte Bild oder die Substratfolie beschädigt wird. Brauchbare Strahlungsdosen liegen im Bereich (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 0, 2 bis etwa 10 MRad, etwa 0, 5 bis etwa 9 MRad, etwa 0, 8 bis etwa 8 MRad, etwa 1 bis etwa 7 MRad, etwa 1 bis etwa 7 MRad, etwa 1 bis etwa 6 MRad, etwa 1,2 bis etwa 5 MRad, etwa 1,5 bis etwa 4, 5 MRad, etwa 1, 8 bis etwa 4 MRad, etwa 2 bis etwa 3, 0 MRad. Brauchbare Energien für den EB liegen im Bereich (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 30 bis etwa 250 keV, etwa 150 bis 250 keV, etwa 100 bis 150 keV, etwa 70 bis etwa 100 keV, etwa 50 bis etwa 70 keV, etwa 40 bis etwa 50 keV und etwa 30 bis etwa 40 keV. Die Elektronenenergie liegt vorzugsweise unter (geordnet nach zunehmender Präferenz) etwa 250 keV, etwa 150 keV, etwa 100 keV, etwa 70 keV, etwa 60 keV, etwa 50 keV und etwa 40 keV.
Das Bestrahlen des EB-härtbaren Überdrucklacks mit Elektronen mit einer Energie von weniger als etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 150 keV, 100 keV, 80 keV, 70 keV, 60 keV und 50 keV erhöht die Abrieb- und Lösungsmittelreibbeständigkeit der beschichteten bedruckten Folie. Es wird angenommen, dass diese niedrigeren Energien das Vernetzen innerhalb des Überdrucklacks erhöhen. Die Verwendung von EB-Strahlung mit einer Energie von weniger als etwa 70 keV dringt ferner weniger tief in die beschichtete bedruckte Folie ein als EB mit höherer Spannung – und greift die Substratfolie daher mit geringerer Wahrscheinlichkeit an, wie bereits erörtert wurde. Eine bedruckte Folie mit mit 50 keV EB-gehärtetem Überdruck lack hatte beispielsweise 70 % weniger Tintenentfernung als äquivalente Proben, die mit 200 keV gehärtet wurden. Die mit weniger Energie gehärteten, beschichteten, bedruckten Folien hatten auch bessere Lösungsmittelreibbeständigkeit (sie überstanden z. B. mehr als 300 Doppelreibungen im nachfolgend erörterten NPAC-Reibetest, verglichen mit weniger als 50 Doppelreibungen für die äquivalente Probe, die mit 200 keV gehärtet worden war).
Zu brauchbaren EB-Generatoranlagen gehören jene, die im Handel von American International Technologies erhältlich sind, angeboten unter der Handelsbezeichnung MINI-EB (diese Anlagen haben Röhrenbetriebsspannungen von etwa 30 bis 70 kV) sowie von Energy Sciences, Inc., angeboten unter der Handelsbezeichnung EZ CURE (diese Anlagen haben Betriebsspannungen von etwa 70 bis etwa 110 kV). EB-Generatoranlagen erfordern allgemein adäquate Abschirmung, Vakuum und Begasung mit Inertgas, wie in der Technik bekannt ist. Wenn die Verarbeitungstechniken die Verwendung einer sauerstoffarmen Umgebung gestatten, erfolgen die Beschichtungs- und Bestrahlungsstufen vorzugsweise in einer derartigen Atmosphäre. Es kann eine Standard-Stickstoffspülung verwendet werden, um eine solche Atmosphäre zu erhalten. Der Sauerstoffgehalt der Beschichtungsumgebung ist vorzugsweise nicht größer als etwa 300 ppm, insbesondere nicht größer als etwa 200 ppm, bevorzugter nicht größer als etwa 100 ppm, bevorzugter nicht größer als etwa 50 ppm und am meisten bevorzugt nicht größer als etwa 25 ppm, wobei eine vollständig sauerstofffreie Umgebung ideal ist.
Dicke des Überdrucklacks
Der strahlungshärtbare Überdrucklack wird in einer Dicke aufgebracht, die, nachdem sie gehärtet wurde, zur Bereitstellung der gewünschten Leistungssteigerung wirksam ist, beispielsweise zur Erhöhung von Glanz, Wärmebeständigkeit, Abriebbeständigkeit (während Handhabung und Verarbeitung der Folie) und/oder Chemikalienbeständigkeit (z. B. gegenüber Fettsäuren, Ölen, Verarbeitungshilfsmitteln). Die Dicke des gehär teten Überdrucklacks sollte jedoch ausreichend dünn sein, damit sich beim Biegen keine Risse bilden, oder die Substratfolie nicht am Schrumpfen oder Biegen gehindert wird, wie es die gewünschte Anwendung erfordert. Brauchbare Dicken des strahlungsgehärteten Überdrucklacks sind (geordnet nach zunehmender Präferenz) von etwa 0,1 bis etwa 12 μm, etwa 0,5 bis etwa 10 μm, etwa 1,0 bis etwa 8 μm, etwa 1,5 bis etwa 5 μm und etwa 1,5 bis etwa 2,5 μm.
Aussehen und Leistungscharakteristika
Die erfindungsgemäße beschichtete bedruckte Folie hat vorzugsweise die Charakteristika niedriger Trübung. Trübung ist ein Maß für das durchgegangene Licht, das um mehr als 2,5° von der Achse des einfallenden Lichts gestreut worden ist. Trübung wird gegen die Außenseite (d. h. überdruckbeschichtete Seite) der beschichteten bedruckten Folie gemäß dem Verfahren von ASTM D 1003 gemessen. Alle Bezugnahmen auf "Trübungswerte" beziehen sich in dieser Anmeldung auf diesen Standard. Die Trübung ist vorzugsweise nicht mehr als etwa (geordnet nach zunehmender Präferenz) 20 %, 15 %, 10 %, 9 %, 8 %, 7 % und 6 %.
Die beschichtete bedruckte Folie hat vorzugsweise einen Glanz, gemessen gegen die Außenseite (Überdrucklackseite), von mindestens etwa (in zunehmender Reihenfolge der Bevorzugung) 40 %, 50 %, 60 %, 63 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 % und 95 %. Alle Bezugnahmen auf "Glanz"-Werte in dieser Anmeldung beziehen sich auf ASTM 2457 (60° Winkel), worauf hier vollständig Bezug genommen wird. Es wurde gefunden, dass erhöhte Dicken von gehärtetem strahlungshärtbarem Überdrucklack dazu neigen, den Glanz der beschichteten bedruckten Folie zu erhöhen. Ein Überdrucklack von mindestens 0,5 μm kann beispielsweise einen Glanz von mindestens 75 % liefern, und ein Überdrucklack von mindestens 1,8 μm kann einen Glanz von mindestens 90 % liefern.
Die beschichtete bedruckte Folie ist vorzugsweise (mindestens in den nicht bedruckten Bereichen) transparent, so dass ein verpacktes Nahrungsmittel durch die Folie hindurch sicht bar ist. "Transparent" bedeutet hier, dass das Material einfallendes Licht mit vernachlässigbarer Streuung und wenig Absorption hindurchlässt, wodurch Objekte (z. B. das verpackte Nahrungsmittel oder die Bedruckung) durch das Material unter typischen Betrachtungsbedingungen (d. h. den erwarteten Gebrauchsbedingungen des Materials) klar zu sehen sind.
Die Messung der optischen Eigenschaften von Kunststofffolien einschließlich der Messung von Gesamtdurchgang, Trübung, Klarheit und Glanz ist detailliert in Pike, LeRoy, "Optical Properties of Packaging Materials," Journal of Plastic Film & Sheeting, Band 9, Nr. 3, Seiten 173-80 (Juli 1993) erörtert, wobei die Seiten 173-80 hier zum Zweck der Bezugnahme zitiert werden.
Die zu einer Verpackung (wie nachfolgend erörtert) verarbeitete, beschichtete, bedruckte Folie sollte in der Lage sein, normales Verpacken, Vertrieb und Handhabung mit minimalem Tintenverlust von der beschichteten bedruckten Folie auszuhalten. Die beschichtete bedruckte Folie kann vorzugsweise gebogen oder geschrumpft werden, ohne Rissbildung oder Beschädigung des strahlungsgehärteten Überdrucklacks – oder Entstellung oder Entfernung des darunter befindlichen gedruckten Bildes. Ein Test für diese Fähigkeit ist der "Knittertest". Der Knittertest wird mit den folgenden Stufen durchgeführt: 1) die beschichtete bedruckte Folie wird zwischen Daumen und Zeigefinger beider Hände in einem Abstand von 2,54 bis 3,81 cm (1 bis 1,5 Zoll) zwischen den Daumen mit der Bedruckungsseite nach oben gegriffen, 2) die Daumen werden zusammengebracht, um eine zerknitterte Oberfläche in der Folie mit Tinte an Tinte zu erzeugen, 3) der rechte Daumen wird fünf Umdrehungen rasch mit Druck gegen die rechte Seite des linken Daumens in einer Bewegung wie beim Waschen bewegt, 4) die Folie wird wieder in den ursprünglichen flachen Zustand gestreckt, und 5) das Aussehen der Oberfläche wird bewertet, indem basierend auf dem resultierenden Aussehen der getesteten Folie eine Knittertestbewertung von 1 bis 5 vergeben wird. Eine Knittertestbewertung von 5 bedeutet keine sichtbare Entfernung oder Entstellung des gedruckten Bilds, eine Bewertung von 1 bedeutet, dass das gedruckte Bild vollständig entstellt oder entfernt worden ist. Die Knittertestbewertungen von 2, 3 und 4 liegen gleichmäßig beabstandet zwischen den Bewertungen 1 und 5. Eine Knittertestbewertung von 4 bedeutet beispielsweise, dass die getestete Folie ein Aussehen hat, so dass etwa 10 Gew.-% des gedruckten Bilds entstellt oder entfernt sind. Die beschichtete bedruckte Folie hat vorzugsweise eine Knittertestbewertung von 4 oder mehr, insbesondere 5.
Die Abriebbeständigkeit der beschichteten bedruckten Folie kann auch mit einem TMI Modell 10-18-01-001 Reibtestgerät, erhältlich von Testing Machines Inc. (Amityville, New York, USA) mit einem Schlitten mit 1,81 kg (4 lb) Gewicht gemessen werden, der einen grünen 5,08 cm mal 10,16 cm (2 Zoll mal 4 Zoll) A-4 Gavarti-Rezeptor aufnimmt, erhältlich von Gavarti Associates Ltd. (Milwaukee, Wisconsin, USA). Die beschichtete bedruckte Seite der Folie wird 100 Zyklen mit einer Rate von 100 Zyklen pro Minute getestet. Der Tintenverlust an den Rezeptor wird gemessen, indem die Probe gescannt wird und die Anzahl der Pixel aufgezeichnet wird, deren Tinte entfernt wurde. Die beschichtete bedruckte Folie verliert vorzugsweise nicht mehr als (geordnet nach zunehmender Präferenz) 200.000 Pixel, 100.000 Pixel, 75.000 Pixel, 50.000 Pixel, 40.000 Pixel und 20.000 Pixel.
Die Lösungsmittelbeständigkeit der beschichteten bedruckten Folie kann getestet werden, indem ein Standard-Baumwollschwämmchen in Lösungsmittel (n-Propylacetat) eingeweicht wird. Die beschichtete Seite der Folie wird doppelt mit dem eingeweichten Baumwollschwämmchen gerieben, bis eine "Unterbrechung" (Entstellung oder Verschmieren) in dem gedruckten Bild zu sehen ist. Die Anzahl der Doppelreibungen, die für die Unterbrechung erforderlich ist, wird aufgezeichnet. Dieser "NPAC-Reibe"-Test kann zeigen, ob die Vernetzung in der Beschichtung und/oder Tinte ausreichend ist. Die beschichtete bedruckte Folie hält vorzugsweise (geordnet nach zunehmender Präferenz) 50, 100, 150 und 200 Doppelreibungen ohne Unterbrechung in dem gedruckten Bild aus.
Nahrungsmittelverpackungen
Die beschichtete bedruckte thermoplastische Folie kann zu einer Verpackung verarbeitet werden, die geeignet ist, ein Nahrungsmittelprodukt einzuschließen. Beispiele für geeignete Verpackungen umfassen VFFS-Verpackungen, HFFS-Verpackungen, Tabletts oder Becher mit Deckel, die die beschichtete bedruckte thermoplastische Folie als Deckelmaterial verwenden, sowie beliebige Beutel, Tüten oder andere ähnliche Verpackungen, die durch Heißsiegeln der beschichteten bedruckten Folie zur Bildung der Verpackung hergestellt werden.
Zur Bildung einer Nahrungsmittelverpackung können ein oder mehrere ausgewählte Bereiche der Innenseite (d. h. Heißsiegelschichtseite) der Folie gesiegelt werden, wie in der Technik bekannt ist. Zu brauchbaren Verpackungskonfigurationen gehören ein Beutel mit Endsiegelung, ein Beutel mit Seitensiegelung, ein Beutel mit L-Siegelung (d. h. über den Boden und entlang einer Seite gesiegelt, oben offen) oder eine Tasche (d. h. an drei Seiten gesiegelt, oben offen). Diese Beutelkonfigurationen sind Fachleuten wohl bekannt. Siehe beispielsweise US-A-5 846 620, ausgegeben am 8. Dezember 1995 an Compton. Es können außerdem überlappende Siegelungen verwendet werden, wobei der Innenseitenbereich der Folie an einen Außenseitenbereich der Folie heißgesiegelt wird.
Nachdem ein Beutel gebildet worden ist, kann ein Produkt, wie ein Nahrungsmittelprodukt, in die Verpackung eingebracht werden, und jegliche Öffnung der Verpackung kann versiegelt werden. Die beschichtete bedruckte Folie kann zum Verpacken vieler verschiedener Produkte verwendet werden, obwohl sie vorzugsweise zum Verpacken eines Nahrungsmittelprodukts oder einer Nahrungssubstanz verwendet wird. Zu geeigneten Nahrungsmittelprodukten gehören fettige Nahrungsmittel (z. B. Fleischprodukte, Käseprodukte), wässrige Nahrungsmittel (z. B. Gemüse und einige Suppen) und trockene Nahrungsmittel (z. B. Getrei deprodukte (Zerealien), Nudeln (Pasta)). Beispiele für Fleischprodukte, die verpackt werden können, schließen Geflügel (z. B. Pute oder Hühnerbrust), Bologneser Wurst, Braunschweiger Wurst, Rindfleisch, Schweinefleisch, Lamm, Fisch und vollständige Muskelprodukte wie Roast Beef und andere rote Fleischprodukte ein. Beispiele für Gemüse oder Pflanzenprodukte, die verpackt werden können, schließen geschnittenen und ungeschnittenen Salat, Möhren, Rettich/Radieschen und Sellerie ein. Das Nahrungsmittelprodukt kann fest, feste Teilchen, trocken, fließfähig oder eine Kombination davon sein.
Die beschichtete bedruckte Folie kann auch um ein Produkt gewickelt und heißgesiegelt werden, um eine Packung zu bilden, die das Produkt umschließt. Wenn die beschichtete bedruckte Folie aus einer wärmeschrumpfbaren Folie gebildet worden ist, kann der resultierende Beutel erwärmt werden, um die Folie um das Produkt herum zu schrumpfen. Wenn das verpackte Produkt ein Nahrungsmittelprodukt ist, kann es gegart werden, indem der gesamte Beutel oder die gesamte Packung für eine ausreichende Zeitdauer einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, um den gewünschten Garungsgrad zu bewirken.
Die beschichtete bedruckte Folie kann auch als transparente Umhüllung verwendet werden, um ein Nahrungsmittelprodukt, das auf einem Tablett ruht, zu bedecken und zu befestigen – das heißt, dass die Folie zum Einschlagen eines Tabletts verwendet werden kann. Die beschichtete bedruckte Folie kann zur Verwendung zum vollständigen Einschlagen des Tabletts adaptiert sein – nämlich wenn die Folie das verpackte Nahrungsmittelprodukt vollständig bedecken kann und an sich selbst klebt oder haftet, um den Verpackungsverschluss zu bewirken. Die beschichtete bedruckte Folie kann ferner zur Verwendung als Decke-Siegeleinschlagmaterial adaptiert sein, wobei die Folie in diesem Fall zum Kleben, Siegeln oder Haften an dem Tablett adaptiert ist, um den Verpackungsverschluss zu bewirken.
Die Flächen oder Bereiche der beschichteten bedruckten Folie, die wärme ausgesetzt werden, um eine Heißsiegelung zu bilden (entweder Folie-an-Folie oder Folie-an-Behälter), sind die "Heißsiegelbereiche" der Folie. Vorzugsweise erstreckt sich mindestens ein Teil des strahlungsgehärteten Überdrucklacks in die Heißsiegelbereiche.
Ein übliches Heißsiegelverfahren verwendet eine Heißsiegelbacke mit einer erhöhten Temperatur, um sowohl Druck auszuüben als auch die Folie zu erwärmen, während sie oberhalb der Heißsiegelungsinitiierungstemperatur heißgesiegelt wird. Wegen der gewählten Siegelkonfiguration der Verpackung kontaktiert die Heißsiegelbacke in der Regel die Außenseite (d. h. die beschichtete Bedruckungsseite) der Folie. Der strahlungsgehärtete Überdrucklack kann vorzugsweise die erhöhte Temperatur aushalten, die mit dem Heißsiegelverfahren zusammenhängt, ohne dass ein Teil des Überdrucklacks bis zu dem Punkt erweicht, so dass er an der Heißsiegelbacke klebt oder anderweitig von der beschichteten bedruckten Folie abhebt. Das Gewicht des Überdrucklacks pro Flächeneinheit der Substratfolie in dem heißgesiegelten Bereich ist vorzugsweise mindestens im Wesentlichen gleich dem Gewicht des Überdrucklacks pro Flächeneinheit der Substratfolie außerhalb des heißgesiegelten Bereichs.
Der strahlungsgehärtete Überdrucklack erhöht zudem den Schutz des darunter befindlichen gedruckten Bildes während des Heißsiegelverfahrens, so dass kein Teil des gedruckten Bildes an der Heißsiegelbacke klebt oder anderweitig von der beschichteten bedruckte Folie abhebt. Das Gewicht des gedruckten Bildes pro Flächeneinheit der Substratfolie in dem heißgesiegelten Bereich ist vorzugsweise mindestens im Wesentlichen gleich dem Gewicht des gedruckten Bildes pro Flächeneinheit der Substratfolie außerhalb des heißgesiegelten Bereichs.
Die Beständigkeit einer bedruckten Folie gegenüber Abheben kann gemessen werden, indem die Überdrucklack- oder Bedrukkungsseite einer bedruckten Folie mit einer Aluminiumfolie 2 Sekunden unter einem Kontaktdruck von 60 psig bei einer Temperatur von (geordnet nach zunehmender Präferenz) etwa 121°C (250°F), etwa 149°C (300°F) und etwa 177°C (350°F) kontaktiert wird. Der Betrag des Gewichtsverlusts der getesteten bedruckten Folie wird dann gemessen.
Die folgenden Referenzbeispiele werden zur näheren Erläuterung und Erklärung der vorliegenden Erfindung gegeben und sollen sie in keinerlei Weise einschränken. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.
Referenzbeispiel 1 (Substratfolie)
Die folgende achtschichtige Substratfolie wurde nach dem Coextrusionsverfahren hergestellt. Die Folie hatte gute Zähigkeit, Durchstichfestigkeit, hohe Siegelfestigkeit und niedrigen Reibungskoeffizienten. Die Folie war nicht orientiert. Die Folie hatte eine Dicke von 0,0889 mm (3,5 mil).

* Prozentsätze sind Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Schicht.
** bezogen auf die Gesamtdicke.

MCPE ist ein Metallocen-katalysiertes Polyethylen; LDPE ist ein Polyethylen niedriger Dichte; LLDPE ist ein lineares Polyethylen niedriger Dichte; Ethylen ist ein Ethylen-Vinylacetat; "Additive" sind verschiedene Gleit- und Antiblockierkomponenten.
Referenzbeispiel 2 (Substratfolie)
Die folgende achtschichtige Folie wurde nach dem Coextrusionsverfahren hergestellt. Die Folie hatte hervorragende Sauerstoffbarrierewirkung, Zähigkeit, Durchstichfestigkeit und hohe Siegelfestigkeit. Die Folie war nicht orientiert.

*, ** wie oben. Die Abkürzungen haben die gleiche Bedeutung wie oben beschrieben. EVOH bedeutet Ethylen-Vinylalkohol.

Referenzbeispiel 3 (beschichtete bedruckte Folie)
Die folgenden beschichteten bedruckten Folien wurden durch Drucken eines gedruckten Bilds auf die Substratfolie von Beispiel 1, Aufbringen eines strahlungshärtbaren Lacks über dem gedruckten Bild und Härten des Überdrucklacks hergestellt. Die Substratfolie wurde unter Verwendung des Flexographieverfahrens mit 3 Schichten AXL-Tinte auf Lösungsmittelbasis von Color Converting Industries (einer alkoholreduzierbaren Tinte mit modifizierter Cellulose) oberflächenbedruckt. Die bedruckte Folie wurde mit einem EB-härtbaren Überdrucklack des nachfolgend angegebenen Typs beschichtet. Die Beschichtung wurde mit der nachfolgend angegebenen Dosis und den nachfolgend angegebenen Energien gehärtet, um eine Beschichtung mit der angegebenen Dicke zu bilden.
Die obigen EB-härtbaren Systeme wurden zuvor in dieser Anmeldung erörtert. Die Migrationsdaten wurden nach dem FDA-Migrationstestprotokoll (bereits erörtert) unter den Bedingungen eines Nahrungsmittelsimulationsstoffs aus 95 % Ethanol und 5 % Wasser mit 10 Tagen Einwirkung bei 20°C erzeugt. Der Glanz wurde gemäß ASTM D 2457 (60° Winkel) gemessen.
Der erste Teil der Tabelle zeigt beschichtete bedruckte Folien mit einer Migration von weniger als 50 ppb. Bei dem Mor-Quik 477 System ist die Wahrscheinlichkeit der Migration von nicht umgesetztem Monomer geringer, da die vorgehärtete Beschichtung vermutlich im Wesentlichen frei von monofunktionalem Monomer ist. Da das obige Sun-System von EB-härtbarem Überdrucklack vermutlich im Wesentlichen frei von reaktivem Monomer/reaktivem Verdünnungsmittel ist, ist wiederum die Wahrscheinlichkeit geringer, dass nicht umgesetztes Monomer migriert.
Der zweite Teil der Tabelle zeigt, dass der Glanz des strahlungsgehärteten Lacks allgemein bei höheren Beschichtungsdicken verbessert wird.
Referenzbeispiel 4 (beschichtete bedruckte Folie)
Die folgenden beschichteten bedruckten Folien wurden durch Drucken eines gedruckten Bilds auf die Substratfolie von Beispiel 1, Aufbringen eines strahlungshärtbaren Lacks über dem gedruckten Bild und Härten des Überdrucklacks hergestellt. Die Substratfolie wurde mit dem gleichen Tintensystem auf Lösungsmittelbasis für jedes Substrat oberflächenbedruckt. Die bedruckte Folie wurde mit einem EB-härtbaren Überdrucklack des nachfolgend angegebenen Typs beschichtet. Die Beschichtung wurde gehärtet, um mit einer Dosis von 3 Megarad eine Zielbeschichtungsdicke von 2 μm zu produzieren.
Die obigen EB-härtbaren Systeme wurden zuvor in dieser Anmeldung erörtert. Die Abriebbeständigkeit wurde mit dem TM Modell 10-18-01-001 Abriebtester unter den zuvor in dieser Anmeldung erörterten Bedingungen gemessen. Die Reibbeständigkeit wurde mit dem NPAC-Reibtest unter den zuvor in dieser Anmeldung erörterten Bedingungen gemessen.
Diese Tabelle illustriert, dass niedrigere EB-Spannungen zum Härten des strahlungshärtbaren Überdrucklacks zu verbesserter Abrieb- und Reibbeständigkeit führten.
Die obigen Beschreibungen sind jene der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung oder sind Referenzbeispiele. Verschiedene Abänderungen und Veränderungen können vorgenommen werden, ohne von der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen. Außer in den Ansprüchen und den speziellen Referenzbeispielen, oder wo anderweitig ausdrücklich angegeben, sollen alle in Zahlen angegebenen Mengen in dieser Beschreibung, die Mengen an Material, Reaktionsbedingungen, Verwen dungsbedingungen, Molekulargewichten und/oder Zahl der Kohlenstoffatome und dergleichen angeben, zur Beschreibung des allgemeinsten Umfangs der Erfindung als mit dem Wort "etwa" modifiziert angesehen werden. Jegliche Bezugnahme auf eine Sache in der Offenbarung oder ein Element in den Ansprüchen in der Einzahl unter Verwendung der Artikel "ein, eine, eines", "der, die, das" oder "dies, diese, dieses" soll nicht als die Sache oder das Element auf die Einzahl beschränkend angesehen werden, es sei denn, dies wird ausdrücklich angegeben.

Claims

Verpacktes Nahrungsmittelprodukt, das ein Nahrungsmittelprodukt und eine Verpackung umfasst, die das Nahrungsmittelprodukt einschließt, wobei die Verpackung eine beschichtete bedruckte Folie umfasst, die eine Substratfolie, die ein oder mehrere thermoplastische Materialien umfasst, wobei die Substratfolie eine Bedruckungsseite, eine gegenüberliegende Nahrungsmittelseite und eine durchschnittliche Dicke von weniger als 0,381 mm (15 mil) hat, ein auf die Bedruckungsseite der Substratfolie gedrucktes Bild und einen strahlungsgehärteten Lack über dem gedruckten Bild umfasst, wobei der strahlungsgehärtete Lack gebildet worden ist, indem das gedruckte Bild mit strahlungshärtbarem Lack, der einen oder mehrere polymerisierbare Reaktanten umfasst, beschichtet wird und anschließend der strahlungshärtbare Lack einer Elektronenstrahlstrahlungsquelle mit einer Energie von weniger als 100 keV in einer ausreichenden Menge, um mindestens 90 Gew.-% der polymerisierbaren Reaktanten zu polymerisieren, ausgesetzt wird.
Verfahren zum Verpacken eines Nahrungsmittelprodukts, bei dem eine Substratfolie bereitgestellt wird, die ein oder mehrere thermoplastische Materialien umfasst, wobei die Substratfolie eine Bedruckungsseite, eine gegenüberliegende Nahrungsmittelseite und eine durchschnittliche Dicke von weniger als 0,381 mm (15 mil) hat, ein Bild auf die Bedruckungsseite der Substratfolie gedruckt wird, das gedruckte Bild mit einem strahlungshärtbaren Lack beschichtet wird, der einen oder mehrere polymerisierbare Reaktanten umfasst, und nachfolgend der strahlungshärtbaren Lack einer Elektronenstrahlungsquelle mit einer Energie von weniger als 100 keV in einer ausreichenden Menge, um mindestens 90 Gew.-% der polymerisierbaren Reaktanten zu polymerisieren, ausgesetzt wird, um eine beschichtete bedruckte Folie zu bilden; eine Verpackung gebildet wird, die die beschichtete bedruckte Folie umfasst, und ein Nahrungsmittelprodukt in die Verpackung eingeschlossen wird.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungsgehärtete Lack gebildet wird, indem der strahlungshärtbare Lack einer Elektronenstrahlstrahlungsquelle mit einer Energie von weniger als 75 keV ausgesetzt wird.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 20 % monofunktionales Monomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 20 % Reaktantverdünnungsmittel einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack nach einem freiradikalischen Mechanismus gehärtet wird.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 10 % monofunktionales Monomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 5 % monofunktionales Monomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 1 % monofunktionales Monomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack im Wesentlichen frei von monofunktionalem Monomer ist.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack im Wesentlichen frei von reaktivem Verdünnungsmittel ist.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 20 % monofunktionales Oligomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 10 % monofunktionales Oligomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 5 % monofunktionales Oligomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack weniger als 1 % monofunktionales Oligomer einschließt, bezogen auf das Gewicht des strahlungshärtbaren Lacks.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungshärtbare Lack im Wesentlichen frei von monofunktionalem Oligomer ist.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie hochkristallines Polyamid umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie ein oder mehrere der Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Isobutylen-Isopren-Copolymer und Polyacrylnitril umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie ein oder mehrere der Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus hochkristallinem Polypropylen und hochkristallinem Polyethylen umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie Polyvinylidenchlorid umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie Polyvinylalkohol umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Substratfolie eine durchschnittliche Dicke von weniger als etwa 5 mil hat.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das gedruckte Bild gebildet wird, indem eine oder mehrere Tinten auf Wasser- oder Lösungsmittelbasis auf die Bedruckungsseite der Substratfolie aufgebracht wird bzw. werden und die eine oder mehreren Tinten getrocknet wird bzw. werden.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das gedruckte Bild frei von Photoinitiator ist.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das gedruckte Bild gebildet wird, indem ein oder mehrere strahlungshärtbare Tinten auf die Bedruckungsseite der Substratfolie aufgebracht wird bzw. werden und die eine oder mehreren Tinten gehärtet wird bzw. werden.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Verpackung, die das Nahrungsmittelprodukt einschließt, eine vertikale Form-Füll-gesiegelte Verpackung umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Verpackung, die das Nahrungsmittelprodukt einschließt, einen Deckel aufweist, wobei der Deckel die beschichtete bedruckte Folie umfasst.
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der strahlungsgehärtete Lack der beschichteten bedruckten Folie einen durchschnittlichen Glanz von mindestens etwa 80 % hat, gemessen gemäß ASTM D 2457 (60° Winkel).
Verpacktes Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die beschichtete bedruckte Folie einen durchschnittlichen Glanz von mindestens 80 % hat, gemessen gemäß ASTM D 2457 (60° Winkel), eine Knittertestbewertung wie in der Beschreibung definiert von mindestens 4 hat und gemäß dem NPAC-Reibungstest mindestens 150 Doppelreibungen ohne Riss in dem gedruckten Bild aushalten kann.