DE69629142T2

DE69629142T2 - Verpackungs-Verfahren

Info

Publication number: DE69629142T2
Application number: DE69629142T
Authority: DE
Inventors: Jean Denis Sornay; Philippe Gomes Da Silva
Original assignee: Cryovac LLC
Current assignee: Cryovac LLC
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: CA2170692C; NZ286078A; ATE245584T1; ES2202388T3; ZA961490B; CA2170692A1; DE69629142D1; AU4562496A; JPH0995308A; US5744181A; AU708807B2; BR9600856A; AR001137A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Verpacken von Waren, insbesondere Nahrungsprodukten, mit Plastikmaterialien und die so erhaltene Verpackung (Packung).
Es ist allgemein üblich, dass Plastikmaterialgrundlagen, wie thermogeformte oder spritzgegossene Tabletts, beim Verpacken von Waren, insbesondere beim Verpacken von Nahrungsprodukten, verwendet werden. Sobald das zu verpackende Produkt in den durch das Tablett (bzw. die Schale) bereitgestellten Raum platziert worden ist, wird die Verpackung durch Aufbringen eines Plastikdeckels auf der Oberseite des Tabletts geschlossen, der dann an die Tablettränder heißgesiegelt wird.
Allgemein ausgedrückt wird eine Bahn aus Plastikmaterial über der Oberseite des das Produkt enthaltenden Tabletts in einer Randsiegelstation bereitgestellt, die eine untere Kammer und eine obere Kammer umfasst. Die obere Kammer schließt eine erwärmte Platte ein, die einen oder mehrere Rahmen umfassen kann, die, wenn die obere Kammer und die untere Kammer zusammengeschlossen werden, den (die) Deckel auf die Ränder oder Randzonen des Tabletts (der Tabletts) pressen, wobei sie bei ihrer Bewegung von einem ähnlich gerahmten Gegenstück unterstützt werden, und sie so zusammensiegeln.
Die Temperatur, auf die die Siegelrahmen erwärmt werden, um die Verpackung zu siegeln, hängt von den Maschinen und Materialien ab, die für die Heißsiegelschichten von sowohl dem Tablett als auch dem Deckel verwendet werden. Im Allgemeinen sind jedoch Temperaturen zwischen etwa 110 und etwa 160°C für jede Art Heißsiegelschicht geeignet. Typischerweise werden jedoch Temperaturen zwischen etwa 120 und etwa 140°C verwendet.
Geeignete Schneidmittel erlauben schließlich die Abtrennung der Tabletts und die Entfernung von überschüssigem Plastikmaterial von der Deckelmaterialbahn.
Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen:
1 ist ein schematischer Seitenblick einer Verpackung, die durch das oben angegebene Verfahren erhalten wurde, wobei (1) das Tablett, entweder thermogeformt oder vorgeformt, ist, (2) die innere heißsiegelbare Schicht dieses Tabletts ist, (3) die Ware ist, die in das Tablett eingebracht ist, um darin verpackt zu werden, (4) den Deckel repräsentiert, der auf das Tablett aufgebracht und daran gesiegelt wird und (5) die Tablettränder oder flachen Oberseitenzonen sind, wo das Siegeln stattfindet.
2 ist eine schematische Seitenansicht eines leicht unterschiedlichen Typs von Verpackung, bei dem das heißsiegelbare Material in dem Tablett (6) nur auf den Tabletträndern vorliegt.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Deckelsiegelstation, wobei (1) das heißsiegelbare Tablett ist, (3) die zu verpackende Ware ist, (7) die obere Kammer ist, (8) die untere Kammer ist, (9) die obere Form ist, (10) der erwärmte Rahmen ist und (11) die Unterstützung für die Tablettkanten ist, die dieselbe Form wie der erhitzte Rahmen (10) hat. In dieser Ausführungsform ist die obere Form (9) durch den Wärmetransport von dem erwärmten Rahmen (10) erwärmt; und
4 ist eine alternative Ausführungsform, in der die Platte, die die erwärmten Rahmen umfasst, durch eine Platte ersetzt werden kann, die nur um die Tablettkanten (12) erhitzt ist.
Als weitere Alternative, die nicht in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, wird die Platte, die herunterkommt, um das Deckelmaterial an die flachen Oberseitenzonen des Tabletts heißzusiegeln, vollständig erwärmt. Insbesondere in diesem letzten Fall ist die Platte bevorzugt mit einem nicht haftenden Material, wie einem Polytetrafluorethylen (Teflon^®)-Band, beschichtet, um Probleme des Anhaftens der Folie an die erwärmte Platte zu vermeiden.
In der derzeitigen Praxis wird bei der Verpackung von Nahrungsprodukten manchmal die Luft innerhalb der Verpackung durch ein geeignetes Gas oder Gasgemisch ersetzt, das verwendet wird, um die Lagerfähigkeit der verpackten Waren zu erhöhen (Verpacken mit modifizierter Atmosphäre). Dies kann ein Inertgas, typischerweise Stickstoff, oder ein anderes Gas sein, das die Aufbewahrungsqualitäten der Waren erhöht, wie Kohlendioxid, eine Mischung aus zwei oder mehr Gasen, wie Mischungen von Kohlendioxid und Stickstoff oder von Kohlendioxid und Sauerstoff oder von Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff in geeigneten Verhältnissen. Diese modifizierte Atmosphäre kann erhalten werden, indem das gewünschte Gas in der Deckelsiegelstation zwischen den Deckel und das Tablett gespült wird, bevor und während die Verpackung gesiegelt wird. Alternativ, und bevorzugt, kann die modifizierte Atmosphäre erhalten werden, indem die obere/n und untere/n Kammer/n zusammengeschlossen wird/werden, Luft durch geeignete Luftdurchgänge evakuiert wird, die in 3 und 4 als (13) bezeichnet sind, die gewünschte modifizierte Atmosphäre in die geschlossenen oberen und unteren Kammern eingelassen wird, sodass die gewünschte modifizierte Atmosphäre zwischen dem Deckel und dem Tablett bereitgestellt wird, und dann die Platte abgesenkt wird, um den Deckel auf die Tablettränder zu siegeln.
Andere Verfahren, die als Variationen und Verbesserungen des obigen allgemeinen Verfahrens angesehen werden können, sind im Bereich der Nahrungsverpackung wohlbekannt (siehe z. B. Britische Patente 1,199,998 und 1,392,580).
In all diesen Fällen wird das Deckelmaterial, das relativ dick ist, allerdings typischerweise durch Extrusion oder Coextrusion des (der) ausgewählten Polymers (Polymere) oder Polymermischung(en) nach konventionellen Verfahren erhalten, die keinerlei Orientierung der erhaltenen thermoplastischen Bahn einschließen (sogenannte »Guss« Extrusion oder Coextrusion).
Alternativ wird das Deckelmaterial nach Verfahren hergestellt, die monoaxiales oder biaxiales Verstrecken der erhaltenen Bahn, aber – zusätzlich dazu – auch einen Heißfixierungsschritt des orientierten Produkts einschließen. Insbesondere in diesem letzten Fall wird die erhaltene Folie dann typischerweise mit anderen Materialien kleblaminiert oder beschichtet, um zum Beispiel die gewünschte Heißsiegelbarkeit oder andere gewünschte Eigenschaften zu liefern.
US-A-4,927,677 beschreibt Verbundmaterialien für einen Retortenbehälter, der eine biaxial verstreckte Folie aus einem Copolymer von Vinylidenchlorid und einem acrylischen Ester und eine Polypropylenfolie umfasst, die auf einer oder beiden Seiten der biaxial verstreckten Folie gebildet ist.
Auf jedem Fall ist Wärme-Stabilität bis heute als ein wesentliches Merkmal für die Materialien angesehen worden, die als Deckelmaterial in dieser Art von Anwendungen verwendet werden.
Die Verwendung von wärmestabilem Material liefert allerdings einige Nachteile.
Es ist nämlich notwendig, relativ dicke Materialien zu verwenden, um das Aussehen der Endverpackung zu bewahren. Wenn sie nicht dick genug wäre, würde die abdeckelnde Folie wahrscheinlich tatsächlich ein lockeres Aussehen aufweisen, und dies würde klar einen negativen Einfluss auf das Aussehen der Verpackung haben. Aus diesem Grund werden Laminate, die eine Dicke von 80 bis 120 μm haben, typischerweise als Tablettdeckel verwendet. Für einige Anwendungen und abhängig von der Steifheit der im Einzelnen verwendeten Struktur können auch dünnere Laminate bis hinunter zu einer Dicke von 60 bis 50 μm verwendet werden.
Der Zwang, relativ dicke Laminate zu verwenden, führt wiederum zu einem Problem der Optik und auch der Plastikabfallentsorgung.
Es ist nun gefunden worden, dass, wenn eine biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie mit einem spezifischen Schrumpfverha ten hinsichtlich Schrumpfkraft als Tablettdeckel verwendet wird, Verpackungen mit einem besonders verbesserten Aussehen erhalten werden. Geeignete biaxial orientierte heißschrumpffähige Folien sind solche Folien, die mindestens eine heißschrumpffähige Hautschicht umfassen und durch eine maximale Schrumpfkraft bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, von nicht mehr als 0,05 kg/cm in mindestens der Querrichtung gekennzeichnet sind.
Tatsächlich verursacht die Temperatur, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, einen Schrumpf des gesiegelten Deckels, der ihn dicht auf der Oberseite des Deckels hält.
Normalerweise wird in Folge der begrenzten Schrumpfkraft in mindestens der Querrichtung der speziell verwendeten heißschrumpffähigen Folie keine Verformung des Tabletts auftreten.
Dies verleiht der Verpackung ein besseres Aussehen und ermöglicht eine bessere visuelle Inspektion des Verpackungsinhalts von Außen.
Darüber hinaus ergibt die Verwendung dünneren Materials (so dünn wie 10 bis 15 μm) eine verbesserte Optik und weniger Plastikabfall.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verpackungsverfahren, bei dem

(a) ein Tablett mit heißsiegelbaren Rändern bereitgestellt wird,
(b) dieses Tablett mit dem zu verpackenden Produkt beladen wird,
(c) ein Deckel auf die Oberseite des Tabletts aufgebracht wird, wobei die sich berührenden Oberflächen der Tablettränder und des Deckels aus Materialien sind, die heiß miteinander verbunden werden können, um das Siegeln der Verpackung zu bewirken, wobei dieser Schritt die Verwendung einer biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folie, die erhitzt und in Quer- und Längsrichtungen gestreckt worden ist, um die makromolekulare Konfiguration auszurichten, und die um mindestens 5 sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung schrumpft, wenn sie 5 Sekunden einer Temperatur von 110°C ausgesetzt wird, als Deckel umfasst und
(d) der Deckel auf die Tablettränder, gegebenenfalls mit einer modifizierten Atmosphäre zwischen Deckel und Tablett, heißgesiegelt wird, wobei die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelversiegelstation erreicht wird, eine maximale Schrumpfkraft von nicht größer als 0,05 kg/cm in mindestens der Querrichtung hat.

Die allgemeinen dem Fachmann bekannten und konventionell mit den hitzestabilen Deckelmaterialien verwendeten Verfahrensweisen können in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren verwendet werden.
Auch die konventionellen Bedeckelungsmaschinen, die zur Zeit mit hitzestabilen Deckelmaterialien betrieben werden, können für diese Anwendung verwendet werden, wie zum Beispiel der Ross Reiser, Caveco Automa, Caveco STL, Mecaplastic 2001 und Multivac T500 Maschinen.
Wenn eine biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie als Tablettdeckel verwendet wird, wird die Deckelbahn allerdings bevorzugt nach dem Siegeln geschnitten und bevorzugter findet das Schneiden direkt nach dem Siegeln statt, solange sie noch in der Deckelsiegelkammer ist.
Um das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform durchzuführen, können einige der verfügbaren Tablettbedeckelungsmaschinen eine mechanische Veränderung erfordern.
Es wäre auch möglich, eine bereits existierende Maschine in geeigneter Weise zu modifizieren, um dafür zu sorgen, dass die heißschrumpffähige Deckelbahn bis zum Austritt der gesiegelten Tabletts aus der Deckelsiegelstation oder, wenn das Abschneiden der überschüssigen Deckelmaterialfolie und die Trennung der Tabletts in einer separaten Konturenschneidstation durchgeführt wird, bevorzugt bis die Tabletts getrennt und das überschüssige Deckelmaterial entfernt ist, geführt und flach in Spannung gehalten wird.
Abwandlungen der üblicherweise verfügbaren Maschinen, wie oben angegeben, um ihre Verwendung in Zusammenhang mit einem heißschrumpffähigen Deckelmaterial besser anzupassen, können einfach durchgeführt werden, indem konventionelle Techniken angewandt werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verpackung (Packung), die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhalten wird. Zum Beispiel kann eine erfindungsgemäße Verpackung ein in einem Tablett platziertes Produkt und einen an die Tablettränder heißgesiegelten Deckel, gegebenenfalls mit einer modifizierten Atmosphäre zwischen dem Deckel und dem Tablett, umfassen, wobei der Deckel aus einer biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folie hergestellt ist, die erhitzt und in Querund Längsrichtung gestreckt worden ist, um die makromolekulare Konfiguration auszurichten, die, wenn sie 5 Sekunden einer Temperatur von 110°C ausgesetzt wird, um mindestens 5% sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung schrumpft, und die bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft nicht größer als 0,05 kg/cm in mindestens der Querrichtung gekennzeichnet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck »biaxial orientiert« verwendet, um ein polymeres Material zu definieren, das erwärmt und sowohl in Längs- als auch in Querrichtung verstreckt wurde, um die makromolekulare Konfiguration auszurichten.
Ebenso soll sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung der Ausdruck »heißschrumpffähige« Folie auf eine Folie beziehen, die, wenn sie 5 Sek. lang einer Temperatur von 110°C ausgesetzt wird, um mindestens 5% sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung schrumpft.
Für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren brauchen die biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folien, die als Tablettdeckel verwendet werden sollen, keinen sehr hohen freien Schrumpf bei der Temperatur aufzuweisen, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird. Ein freier Schrumpf von 5 bis 10% in beiden Richtungen wäre mehr als ausreichend, um das gewünschte straffe Aussehen des Deckels zu erreichen. Allerdings werden, um das Aussehen der Verpackung zu verbessern, den Folienüberschuss im Siegelbereich zu reduzieren (und dadurch sogenannte schlappe Säume zu vermeiden), üblicherweise Folien mit höherem Prozentsatz an freiem Schrumpf verwendet. Typischerweise werden in dem verbesserten erfindungsgemäßen Verfahren biaxial orientierte heißschrumpffähige Folien verwendet, die einen freien Schrumpf bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, von mindestens 10%, bevorzugt mindestens 15% und noch bevorzugter mindestens 20% haben. Allgemeiner können Folien mit einem Prozentsatz an freiem Schrumpf von bis zu 60–70 bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, brauchbar verwendet werden.
Biaxial orientierte heißschrumpffähige Folien, wie oben beschrieben, können zum Beispiel durch das gefangene Blase-Verfahren erhalten werden, das von Cryovac^® in den frühen 60er Jahren entwickelt wurde. Bei diesem Verfahren wird bzw. werden das Polymer (die Polymere) oder die Polymermischung(en) der Folienschicht oder -schichten durch eine runde Düse extrudiert oder coextrudiert, um einen Primärschlauch zu ergeben. Dieser wird schnell gequenscht, zum Beispiel mit Hilfe eines Wasserbads, dann mittels heißem Wasser oder heißer Luft auf eine geeignet gewählte Tempe ratur erwärmt und in der Querrichtung durch internen Luftdruck und in der Längsrichtung durch eine unterschiedliche Geschwindigkeit der Abklemmrollen, die die gefangene Blase halten, orientiert. So wird ein Schlauch einer Folie erhalten, der eine verringerte Dicke im Vergleich zum Anfangsschlauch hat, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser dieses Schlauchs und dem des Anfangsschlauchs Quer-Streck-(oder Orientierungs-)verhältnis und das Verhältnis der Geschwindigkeit der Abklemmrollen, die die Blase Strecken, zu der der Abklemmrollen, die den Anfangsschlauch halten, Längsstreckverhältnis genannt wird.
Im Allgemeinen werden mit diesem Verfahren in Abhängigkeit von dem verwendeten (den verwendeten) Material(ien) konventionelle Streckverhältnisse typischerweise zwischen etwa 1,5 : 1 und etwa 5 : 1 in beiden Richtungen umfasst.
Alternativ können biaxial orientierte heißschrumpffähige Mehrschichtfolien auch durch Extrusionsbeschichtung erhalten werden, wobei ein primärer Schlauch aus einer oder mehreren Schichten mit den anderen Schichten, die darauf entweder sequentiell extrudiert oder in einem einzelnen Schritt coextrudiert, beschichtet wird und dann, wie oben angegeben, orientiert wird.
Falls erwünscht, können die Folien auch Vernetzungsbehandlungen unterzogen werden, im Allgemeinen, indem sie energetischen Bestrahlungsbehandlungen ausgesetzt werden, typischerweise Hochenergieelektronenbehandlung. In solch einem Fall ist Bestrahlung am bevorzugtesten, wird aber nicht notwendigerweise vor der Orientierung durchgeführt. In dem Fall, dass eine solche Behandlung angewandt wird, können geeignete Bestrahlungsdosen an Hochenergie, die hier in der Strahlungseinheit »Grays« angegeben wird, wobei 1000 Grays als »KGrays« bezeichnet werden, im Bereich von bis zu 120 KGrays, bevorzugter von etwa 10 bis etwa 90 KGrays liegen. Wenn nur einige der Schichten der Folie bestrahlt werden müssen, kann der Bestrahlungsschritt an dem ersten Schlauch, der in dem Zweistufenextrusionsverfahren erhalten wird, durchgeführt werden, bevor die Extrusionsbeschichtung darauf erfolgt.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folien, wie hierin definiert, ist die Extrusion oder Coextrusion durch eine flache Düse über eine Kühlwalze (gegebenenfalls gefolgt von einem Extrusions- oder Coextrusionsbeschichtungsschritt) und das Verstrecken der so erhaltenen dicken Bahn in der Längs- und der Querrichtung durch die sogenannte Spannrahmen- (tenterframe) Technik. Verstrecken in der Längsrichtung wird normalerweise erreicht, indem die auf die geeignet gewählte Orientierungstemperatur erwärmte Bahn durch Paare von Rollen geleitet wird, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren, während das Verstrecken in der Querrichtung in einem Spannrahmenofen durchgeführt wird, der auf eine geeignet gewählte Orientierungstemperatur erwärmt ist, und geeignete Verstreckungseinrichtungen umfasst. Diese Verstreckungsstufen können nacheinander oder gleichzeitig ausgeführt werden.
Die Spannrahmentechnik wird zur Zeit industriell zur Herstellung von heißfixierten Strukturen verwendet, indem nach der Verstreckungsstufe eine Wärmebehandlung – Heißfixieren genannt – durchgeführt wird, wobei die Folien, während sie gegenüber Schrumpfung zurückgehalten werden, auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der Polymere und unter ihre Schmelzpunkte erwärmt werden, um die Moleküle in dem orientierten Zustand zu stabilisieren und die Schrumpfung vollständig zu eliminieren.
Durch Vermeidung dieser Heißfixierstufe ist es daher möglich, biaxial orientierte heißschrumpffähige Folien zu erhalten.
Die Verstreckungsverhältnisse können in diesem Fall in einem weiteren Bereich gewählt werden, da sie bis zu 11 : 1 oder sogar 12 : 1 betragen können.
Die so erhaltenen Folien werden dazu neigen zu schrumpfen, wenn sie erwärmt und nicht vom Schrumpfen zurückgehalten werden. Das Schrumpfen ist in Abhängigkeit von den verwendeten Orientierungsverhältnissen bei einer Temperatur nahe der Orientierungstemperatur erheblich, bei deutlich niedrigeren Temperaturen spürbar und steigt mit der Temperatur an.
Der Prozentsatz an freiem Schrumpf (Schrumpfung), d. h. die irrevisible und schnelle Verringerung in Prozent der ursprünglichen Dimensionen einer Probe, die einer bestimmten Temperatur unter Bedingungen ausgesetzt wird, bei denen nichts entgegensteht, was das Schrumpfen verhindert, ist gemäß ASTM-Verfahren D 2732 gemessen worden, indem Proben der Strukturen (100 mm × 100 mm) 5 Sek. lang mit Hilfe eines Halters für Messung des freien Schrumpfs in ein Wasser- oder Ölbad eingetaucht wurden, das auf die Temperatur eingestellt war, bei der die Schrumpfeigenschaften der Struktur untersucht werden sollten. Die Proben wurden dann aus dem Bad entfernt, schnell in ein Wasserbad bei Raumtemperatur eingetaucht, um sie herunterzukühlen, und die linearen Dimensionen der Proben sowohl in der Längs- als auch der Querrichtung wurden aufgenommen.
Der Prozentsatz an freiem Schrumpf ist für jede Richtung definiert als ungehinderter linearer Schrumpf, % = [(L₀ – L_f)/L₀] × 100, wobei L₀ die anfängliche Seitenlänge und L_f die Seitenlänge nach dem Schrumpfen ist.
Wie oben angegeben, sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete Folien solche heißschrumpffähigen Folien, die, wenn sie gemäß dem ASTM-Verfahren D 2732 bei der Temperatur untersucht werden, die von der Luft oder der modifzierten Atmosphäre in der Deckelsiegelstation erreicht wird, einen freien Schumpf von mindestens 5% in beiden Richtungen zeigen.
Bevorzugte heißschrumpffähige Folien sind jedoch solche, die einen freien Schrumpf von mindestens 10%, bevorzugt mindestens 15% und noch bevorzugter mindestens 20% in beiden Richtungen haben.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignete heißschrumpffähige Folien müssen durch eine niedrige Schrumpfkraft gekennzeichnet sein.
Die Schrumpfkraft, die die von dem Material während des Schrumpfungsverfahrens freigesetzte Kraft ist, wird, wenn sie auf den Strukturquerschnitt bezogen wird, Schrumpfspannung genannt.
Es gibt kein Standard-Testverfahren, um diese Eigenschaft zu messen. Das Verfahren, das verwendet worden ist, um diesen Parameter zu bestimmen, ist ein internes Verfahren, das nachfolgend beschrieben wird:
Proben der zu untersuchenden Struktur (2,54 cm × 14,0 cm) wurden in den Längs- und Querrichtungen geschnitten und zwischen zwei Klemmen eingeklemmt, von denen eine mit einer Lastzelle (load Gell) verbunden war. Die zwei Klemmen hielten die Probe im Zentrum eines Kanals, in den ein Propeller erwärmte Luft blies, und drei Thermoelemente maßen die Temperatur.
Das von den Thermoelementen gelieferte Signal wurde verstärkt und zu einem Ausgang geschickt, der mit der "X"-Achse eines X/Y-Rekorders verbunden war. Das von der Lastzelle gelieferte Signal wurde verstärkt und an einen Ausgang geschickt, der mit der "Y"-Achse des X/Y-Rekorders verbunden war.
Der Propeller begann warme Luft zu blasen und die von der Probe. freigesetzte Kraft wurde in Gramm gemessen. Die Temperatur wurde mit einer Rate von 2°C/Sek. bis zu einem vorgewählten Maximum erhöht. Als die Temperatur anstieg, zeichnete der Stift auf dem X/Y-Rekorder das gemessene Profil der Schrumpfkraft gegen die Temperatur auf.
Das Instrument ergab eine Kurve der Schrumpfkraft (g) gegen die Temperatur (°C); durch Teilen der so aufgenommenen und mit 10^–3 multiziplierten Werte durch die Probenweite (cm) wurde die Schrumpfkraft (in kg/cm) erhalten. Durch weiteres Teilen der Schrumpfkraft durch die Probendicke (in cm) wurde die Schrumpfspannung in kg/cm² bei jeder gegebenen Temperatur erhalten.
Es ist gefunden worden, dass die heißschrumpffähigen Folien zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren zur Vermeidung von Verformung der am meisten üblichen Tabletts auf dem Markt bei der Temperatur, die durch die Luft oder die modifizierte Atmosphäre der Deckelsiegelstation erreicht wird, eine Schrumpfkraft von nicht mehr als 0,05 kg/cm in mindestens der Längsrichtung haben sollten.
Wie oben angegeben, können das Polymer (die Polymere) und die Polymermischung (die Polymermischungen), die verwendet werden können, um in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren verwendbare heißschrumpffähige Folien zu erhalten, stark variieren, wie auf diesem Gebiet bekannt, um die Folie mit den gewünschten mechanischen, optischen und Gasdurchlässigkeitseigenschaften auszustatten.
Die gewünschten Schrumpfkraftcharakteristika der als Tablettdeckel in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden heißschrumpffähigen Folien können durch geeignetes Einstellen der Schlüsselparameter in dem Herstellungsverfahren (Verwendung von niedrigen Verstreckungsverhältnissen und/oder hohen Orientierungstemperaturen), das geeignete Auswählen der zu verwendenden Polymere und/oder ihrer Abfolge im Falle von Mehrschichtstrukturen, das Reduzieren der Schrumpfkraft der verfügbaren Folien, indem sie einer Wärmebehandlung unter bestimmten Bedingungen unterzogen werden, oder durch eine Kombination all dieser Maßnahmen erhalten werden. Da, wie oben angegeben, die Schrumpfkraft auch von der Dicke der Struktur abhängt, kann es möglich sein, eine geeignete Struktur, die die Schrumpfkraftcharakteristika unterhalb der obigen Grenzen hat, zu erhalten, indem die Dicke der ansonsten ungeeigneten dickeren Strukturen verringert wird.
Die minimale Dicke, die in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren verwendet werden kann, wird von anderen Charakteristika, wie mechanischem Widerstand, Gaspermeabilität, wenn eine Gassperrverpackung gewünscht ist, abhängen, die die Verpackung in der speziellen Anwendung erfordert, und der Bedarf an Verbindungsschichten, um die Bindung zu verbessern, usw. wird von der speziell verwendeten Mono- oder Mehrschichtstruktur abhängen.
Wie oben angegeben, können Folien so dünn wie. 10 μm verwendet werden, wobei wegen des Ausbalancierens verschiedener Eigenschaften heißschrumpffähige Folien einer durchschnittlichen Dicke von etwa 14 bis etwa 40 μm, z. B. 15 μm, 19 μm, 25 μm, 30 μm oder 35 μm bevorzugt sind.
Strukturen, die in dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren und der erfindungsgemäßen Verpackung verwendet werden können, sind z. B. jene, die in US-A-4,551,380, US-A-4,532,189, EP-A-388,177, EP-A-457,598, GB-A-2,221,649, WO-91/17886 und EP-A-206,826 oder, wenn eine Gassperrschicht gewünscht ist, in EP-A-217,596, EP-A-251,769, EP-A-87,080, EP-A-141,555 und PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US95/16202, angemeldet am 15. Dezember 1995, beschrieben sind.
Abwandlungen der Herstellungsbedingungen gegenüber den in den obigen Patenten angegebenen, können wenn nötig vorgesehen sein, um Folien mit den geforderten Schrumpfeigenschaften zu erhalten.
Wenn ein thermogeformtes Tablett verwendet wird, wird dieses typischerweise aus einem ein- oder mehrschichtigen thermoplastischen Material hergestellt sein, das gasdurchlässig oder ein Gassperrmaterial sein kann, und eine heißsiegelbare innere Hautschicht (6) oder heißsiegelbare Streifen auf mindestens den Tabletträndern (7) umfasst. Beispiele von gasdurchlässigen Materialien, die zur Herstellung von thermogeformten Tabletts ver wendet werden können, sind z. B. Mehrschichtlaminate, die eine PVC-Schicht und eine innere Polyethylen-Hautschicht umfassen, um die benötigte Heißsiegelfähigkeit bereitzustellen, oder allgemein ausgedrückt Laminate, die eine PVC Schicht und eine innere und gegebenenfalls äußere Beschichtungsschicht aus irgendeinem heißsiegelbaren Material umfassen, das mit dem ausgewählten Deckelmaterial heißsiegelbar ist.
Alternativ können thermogeformte gasdurchlässige Tabletts erhalten werden, indem Polystyrolband thermogeformt wird, entweder geschäumt oder ungeschäumt, das eine Oberflächenschicht eines heißsiegelbaren Thermoplasten und eine Zwischenbindungsschicht hat.
Wenn ein thermogeformtes Gassperr-Tablett gewünscht ist, wird dieses typischerweise aus einer Mehrschichtstruktur hergestellt sein, die eine Gassperrschicht, wie z. B. eine Schicht, die PVDC, EVOH, ein Poly- oder Copolyamid, usw., wie auf diesem Gebiet bekannt, und mindestens die innere Hautschicht aus heißsiegelbarem Material umfasst. Andere Schichten können natürlich vorhanden sein, um die Struktur mit der erforderlichen Dicke und den benötigten mechanischen Eigenschaften auszustatten.
Beispiele für thermoformbare Sperr-Strukturen sind z. B. in US-A-4,735,855 beschrieben.
Bevorzugt werden diese Gassperrtabletts allerdings hergestellt, indem eine Bahn einer Oberflächenschicht eines heißsiegelbaren Thermoplasten, eine Innenschicht eines Gassperr- oder wenig-Sauerstoff-durchlassenden Materials, wie oben gesehen, eine Bindungsschicht und eine Schicht aus thermoformbarem Kunststoff, typischerweise Polystyrol, entweder ungeschäumt oder geschäumt (angegeben als EPS), thermogeformt werden. Beispiele für solche Gassperrtabletts sind z. B. in US-A-4,847,148 und US-A-4,935,089 beschrieben.
Die thermogeformten Tabletts können inline oder offline hergestellt werden.
Alternativ können vorgeformte Tabletts, spritzgussgeformte Tabletts gut verwendet werden.
Das bevorzugte Material in diesem Fall ist immer noch Polystyrol, geschäumt oder ungeschäumt, das zumindest auf den Tabletträndern mit einer Lage heißsiegelbarer flexibler Folie beschichtet ist.
Auch in diesem Fall wird, wenn ein Gassperrtablett gewünscht ist, die Beschichtung des Spritzgusspolystyroltabletts eine Gassperrzwischenschicht umfassen und die ganze Tablettoberfläche bedecken.
Die Dimensionen und die Form der Tabletts sind nicht entscheidend.
Geeignete Dimensionen der Tabletts werden von den Dimensionen der zu verpackenden Produkte abhängen. Auch die Form der Tabletts kann variieren, um die verpackten Güter mit einem besseren oder charakteristischen Erscheinungsbild zu versehen.
Die Dimensionen der Tablettränder sind ebenfalls nicht kritisch, vorausgesetzt ein Siegelbereich von mindestens 2 mm und bevorzugt 3 mm wird zugelassen, um ein verlässliches Siegel zu erhalten.
Je flexibler das für die Herstellung der Tabletts verwendete Material oder je geringer deren Dicke ist, desto geringer sollte die maximale Schrumpfkraft sein, die durch den heißschrumpffähigen Deckel in der Deckelsiegelstation entwickelt wird, um Tablettverformung zu vermeiden.
Daher wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere wenn dünnere und/oder flexiblere Tabletts verwendet werden, bevorzugt eine biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie verwendet, die durch eine maximale Schrumpfkraft bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, von nicht höher als 0,04 kg/cm in mindestens der Querrichtung gekennzeichnet ist.
Immer noch abhängig von dem speziell verwendeten Tablett, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie, die durch eine maximale Schrumpfkraft bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, von nicht mehr als 0,03 kg/cm in mindestens der Querrichtung gekennzeichnet ist, sogar noch bevorzugter verwendet.
Die am besten geeignete Schrumpfkraftgrenze für ein gegebenes Tablett und eine gegebene Verpackungsmaschine wird vom Fachmann jedoch einfach durch Ausprobieren bestimmt.
Die folgenden speziellen Beispiele sollen die vorliegende Erfindung besser veranschaulichen, aber sind nicht als ihren Bereich einschränkend zu interpretieren.
Beispiel 1
Vorgeformte thermogeformte Sperrtabletts, etwa 225 mm lang, 170 mm breit und 30 mm tief (VITEMBAL), die ein EPS Substrat mit einem Ethylenvinylalkoholcopolymer als Sperrschicht und eine Polyethylenheißsiegelschicht (Gesamtdicke von etwa 4 mm) umfassen, werden auf einer MECAPLASTIC-Maschine (MECA 2001) verwendet. Die Tabletts werden auf das Beschickungsförderband platziert und mit den zu verpackenden Produkten befüllt. Die Maschine ist zweibahnig, kann vier Tabletts pro Zyklus zu siegeln und läuft mit einer Geschwindigkeit von 8 Zyklen pro Minute läuft.
Die Tabletts werden dann in die Deckelsiegelstation gebracht.
Die heißschrumpffähige Folie A (deren Struktur und Charakteristika unten beschrieben werden) wird von einer aufwärts gespann ten Abwickeleinheit entlang eines Bereitstellungspfades innerhalb dieser Deckelsiegelstation über die vier Packungen geführt, die breitenweise angeordnet sind. Die Siegelform wird geschlossen und Vakuum wird bis zu dem Wert gezogen, der auf dem Maschinenleitstand eingestellt ist, dann wird die geeignete Gasmischung injiziert, und die erhitzte Platte mit den vorstehenden Messern senkt sich ab, um das heißschrumpffähige Deckelmaterial etwa 3 mm von den Tablettkonturen entfernt zu schneiden und das Deckelmaterial hermetisch auf die flachen Oberflächenzonen der Tabletts heißzusiegeln. Die Siegeltemperatur wird auf dem Maschinenleitstand auf einen Wert von etwa 120°C eingestellt.
Die getrennten Tabletts verlassen die Deckelsiegelstation entlang der zwei Bahnen, während der nächste Träger von vier Tabletts in der Deckelsiegelstation platziert wird. Stromabwärtige Verpackungsstufen erfolgen in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise.
Folie A, die in diesem Verpackungsverfahren verwendet wird, ist eine fünflagige vernetzte Folie der Struktur A/B/C/B/A, wobei A eine Mischung aus 25% Ethylenvinylacetatcopolymer, 25% linearem Polyethylen mittlerer Dichte und 50% linearem Polyethylen niedriger Dichte ist, die Gleit-, Antiblockier- und Antitrübungsmittel enthält, C eine Mischung aus Ethylenvinylalkoholcopolymer und einem Polyamid ist und B eine Verbindungsschicht ist, die ein modifiziertes Polyethylen niedriger Dichte umfasst. Die Folie wird hergestellt, indem im Wesentlichen das selbe Verfahren verfolgt wird, das in Beispiel 1 von EP-B-217,596 beschrieben ist. Die so erhaltene Folie wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, indem die röhrenförmige flache Folie mit einer konstanten Geschwindigkeit für eine Gesamterwärmungszeit von etwa 1,60 Sek durch eine Verarbeitungseinheit geleitet wird, die aus 6 Edelstahlrollen, die auf eine Temperatur von etwa –70 °C bis etwa 90°C erwärmt sind, und zwei Rollen, die auf etwa Raumtemperatur gekühlt sind, besteht.
Die so erhaltene Folie, die eine Gesamtdicke von 25 μm hat, besitzt eine maximale Querschrumpfkraft von 0,043 kg/cm. Der Prozentsatz an freiem Schrumpf bei der Siegeltemperatur beträgt etwa 50% in beiden Richtungen.
Die Vorteile, die mit der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden, sind, dass die erhaltene Sperrverpackung einen Tablettdeckel von nur 25 μm Dicke hat (während die konventionellen Laminatdeckel viel dicker sind), der Deckel auf der Oberseite des Tabletts bei sehr guter Kontrolle von möglichen Balloneffekten perfekt dicht ist, er glänzend mit sehr guter Optik ist (besser als die, die mit den konventionellen Laminaten erreichbar ist, auch wegen der verringerten Dicke), es keine Verformung des Tabletts gibt und es keine schlappen Säume um den Siegelbereich gibt.
Analoge Ergebnisse können erhalten werden, indem eine Caveco Automa Maschine mit Coopbox Tabletts oder eine Caveco STL Maschine mit Spritzguss-Sperrpolystyrolschaumtabletts verwendet wird.
Beispiel 2
Spritzgegossene Sperrtabletts von etwa 190 mm Länge, 130 mm Breite und 35 mm Tiefe (SOCOPA), die ein EPS Substrat mit einer Lage von Ethylenvinylalkoholcopolymer als Sperrschicht und einer Polyethylenheißsiegelschicht (Gesamtdicke etwa 7 mm) umfassen, werden auf einer MECAPLASTIC Maschine (MECA 2001) verwendet, die in einer Weise modifiziert ist, dass sie das Schneiden der Deckelfolie direkt nach dem Siegeln ermöglicht. Die Tabletts werden auf das Beschickungsförderband platziert und mit den zu verpackenden Produkten befüllt. Die Maschine ist dreibahnig, kann drei Tabletts pro Zyklus siegeln und läuft mit einer Geschwindigkeit von 10 Zyklen pro Minute.
Die Tabletts werden dann in die Deckelsiegelstation gebracht.
Folie A wird verwendet, und das Verfahren wird wie in Beispiel 1 durchgeführt mit dem einzigen Unterschied, dass sich zuerst die erwärmte Platte absenkt, um das Deckelmaterial auf die flachen Oberseitenzonen der Tabletts heißzusiegeln und unverzüglich danach eine Reihe von Messern das Schneiden des heißsiegelbaren Deckelmaterials etwa 3 mm von den Tablettkonturen entfernt vornimmt.
Die selben Vorteile, die oben angegeben sind, werden erhalten.
Beispiel 3
Das Verfahren wird auf der selben Maschine unter Verwendung von spritzgegossenen gasdurchlässigen EPS Tabletts wiederholt, die eine Polyethylenheißsiegelschicht (Gesamtdicke von etwa 7 mm) und eine Folie B haben, die 15 μm dick ist und eine Dreischichtstruktur A/B/A hat, wobei A eine Dreikomponentenmischung aus 25 Ethylenvinylacetatcopolymer, 25% linearem Polyethylen mittlerer Dichte und 50% linearem Polyethylen niedriger Dichte ist, die Gleit-, Antiblockier und Antitrübungsmittel enthält, und B ein lineares Polyethylen niedriger Dichte ist. Diese Folie B, die vernetzt ist, wird im Wesentlichen wie in US-A-4,551,380 Ausführungsform II beschrieben hergestellt. Folie B hat eine maximale Schrumpfkraft in der Querrichtung von 0,049 kg/cm und eine maximale Schrumpfkraft in der Längsrichtung von 0,03 kg/cm. Der Prozentsatz an freiem Schrumpf in beiden Richtungen bei der Siegeltemperatur ist etwa 60.
Anders als in Beispielen 1 und 2 wird das Verpacken in diesem Fall ohne Modifizierung der Verpackungsatmosphäre durchgeführt.
Die selben Vorteile, wie in Beispiel 1 angegeben, werden erhalten.

Claims

Verpackungsverfahren, bei dem (a) ein Tablett mit heißsiegelbaren Rändern bereitgestellt wird, (b) dieses Tablett mit dem zu verpackenden Produkt beladen wird, (c) der Deckel auf die Oberseite des Tabletts aufgebracht wird, wobei die sich berührenden Oberflächen der Tablettränder und des Deckels aus Materialien sind, die heiß miteinander verbunden werden können, um das Siegeln der Verpackung zu bewirken, wobei dieser Schritt die Verwendung einer biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folie, die erhitzt und in Quer- und Längsrichtungen gestreckt worden ist, um die makromolekulare Konfiguration auszurichten, und die um mindestens 5% sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung schrumpft, wenn sie 5 Sekunden einer Temperatur von 110°C ausgesetzt wird, als Deckel umfasst und (d) der Deckel auf die Tablettränder, gegebenenfalls mit einer modifizierten Atmosphäre zwischen Deckel und Tablett, heißgesiegelt wird, wobei die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelversiegelstation erreicht wird, eine maximale Schrumpfkraft von nicht größer als 0,05 kg/cm in mindestens der Querrichtung hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft nicht größer als 0,04 kg/cm gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft nicht größer als 0,03 kg/cm gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Tablett thermogeformt oder spritzgegossen ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, bei dem die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie eine Dicke von etwa 14 bis etwa 40 μ hat.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, bei dem die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, einen freien Schrumpf von mindestens 10%, bevorzugt mindestens 15% und besonders bevorzugt von mindestens 20% in beide Richtungen hat.
Eine Verpackung, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erhalten wurde.
Verpackung, die ein auf einem Tablett plaziertes Produkt und einen an die Tablettränder heißgesiegelten Deckel, gegebenenfalls mit einer modifizierten Atmosphäre zwischen dem Deckel und dem Tablett, umfasst, bei der der Deckel aus einer biaxial orientierten heißschrumpffähigen Folie hergestellt ist, die erhitzt und in Quer- und Längsrichtung gestreckt worden ist, um die makromolekulare Konfiguration auszurichten, die, wenn sie 5 Sekunden einer Temperatur von 110°C ausgesetzt wird, um mindestens 5% sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung schrumpft und die bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft nicht größer als 0,05 kg/cm in mindestens der Querrichtung gekennzeichnet ist.
Verpackung nach Anspruch 8, bei der die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft in mindestens der Querrichtung von nicht größer als 0,04 kg/cm gekennzeichnet ist.
Verpackung nach Anspruch 9, bei der die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die in dem Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, durch eine maximale Schrumpfkraft in mindestens der Querrichtung von nicht größer als 0,03 kg/cm gekennzeichnet wird.
Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, bei der die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie bei der Temperatur, die im Bereich der Deckelsiegelstation erreicht wird, einen freien Schrumpf von mindestens 10%, bevorzugt mindestens 15% und besonders bevorzugt mindestens 20% in beiden Richtungen hat.
Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, bei der die biaxial orientierte heißschrumpffähige Folie eine Dicke von etwa 14 bis etwa 40 μ hat.