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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Verpackungsbehälter
zum Kaltlagern von flüssigen
Nahrungsmitteln, um hervorragende Geschmacks- und Aromaeigenschaften
in dem verpackten Produkt zu erhalten, wobei der Behälter von
dem Typ ist, der durch Faltformen und Versiegeln eines flächigen,
im wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Verpackungsbehälterrohlings
hergestellt wird, welcher Seitenwandfelder, obere Felder und Bodenfelder
zur Bildung eines schlauchförmigen
Rohlings mit einer Längsversiegelungsverbindung
zwischen den überlappenden
Einschnittkanten des Verpackungsbehälterrohlings aufweist, wobei
der schlauchförmige
Rohling danach die gewünschten
Bodenverschlüsse
und oberen Verschlüsse
durch Faltformung und Versiegelung des Bodenfeldes bzw. des oberen
Feldes des Verpackungsbehälterrohlings
erhält,
wobei der Verpackungsbehälterrrohling
aus einem laminierten Verpackungsmaterial hergestellt wird, das
eine Kernschicht aus Papier oder Pappe, eine äußere Aromasperrschicht aus
PET und eine Gassperrschicht aufweist, die zwischen der Kernschicht
und der Aromasperrschicht angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Verpackungsbehälter.
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STAND DER TECHNIK
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Seit langem werden in der Verpackungsindustrie
Einwegverpackungen (sogenannte Einwegwegwerfverpackungen) zum Verpacken
und Transportieren von flüssigen
Nahrungsmitteln verwendet. Eine sehr große Gruppe dieser wegwerfbaren
Einwegverpackungen wird aus einem laminierten Verpackungsmaterial
auf der Basis einer dazwischenliegenden Kernschicht aus Papier oder
Pappe und äußere Laminatschichten
aus einem warmsiegelbaren Kunststoff hergestellt, der hervorragende
Flüssigkeitssperreigenschaften
hat, wie normalerweise Polyethylen niedriger Dichte (LDPE; PE-LD).
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Je nachdem, welches Nahrungsmittel
verpackt werden soll, d. h. seiner Zusammensetzung und Lagerempfindlichkeit,
seiner Lagerbeständigkeit, können zusätzliche
Laminatschichten – oder
Laminatschichten anderer Typen als LDPE – in der Laminatstruktur aufgenommen
werden. Beispiele solcher zusätzlicher
oder anderer Laminatschichten können Materialschichten
sein, die hervorragende Gassperreigenschaften besitzen, wie eine
Aluminiumfolie oder eine Schicht aus Polyamid oder von Copolymeren von
Ethylen und Vinylalkohol. Bestimmte Nahrungsmittel wie Saft stellen
strengere Anforderungen daran, daß das Verpackungsmaterial hervorragende Aromasperreigenschaften
besitzt, d. h. eine Aromaverschlechterung als Ergebnis davon verhindert,
daß nichtpolare
Geschmacks- und Aromasubstanzen aus dem verpackten Produkt in das
Verpackungsmaterial absorbiert werden. Die Verpackung muß dem Produkt
die bestmöglichen
Produktschutzeigenschaften bieten, und gleichzeitig muß die Herstellung
solcher Einwegpackungen auch einfach und rationell sein, damit sie ökonomisch
rentabel ist.
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Innerhalb der Technologie aus dem
Stand der Technik wurde Polyethylenterephthalat (PET) oft als Material
vorgeschlagen, das hervorragende Sperreigenschaften besitzt und
für die
Innenschicht in einem Verpackungsbehälter zum direkten Kontakt mit
dem verpackten Produkt geeignet ist, beispielsweise im Gegensatz
zu LDPE. PET besitzt extrem gute Sperreigenschaften gegen ätherische Öle wie D-Limonen
und andere nichtpolare Geschmacksund Nährsubstanzen z. B. in Orangensaft,
und ist deshalb ein hoch wünschenswertes
Material für
diesen Zweck. Allerdings leidet PET an dem Hauptnachteil bei Verwendung
als innerste Laminatschicht in einem Verpackungsbehälter zum
direkten Kontakt mit dem verpackten Produkt, daß es schwer bei rationellen Produktionsgeschwindigkeiten
warm versiegelt werden kann, insbesondere bei der Versiegelung der Längsverbindungen
in einem Verpackungsbehälter, der
aus einem bogenförmigen
Verpackungsbehälterrohling
hergestellt ist, bei welchem die Längskanten des bogenförmigen Verpackungsbehälterrohlings einander überlappen
und derart freigelegt sind, daß die
Außenseite
der inneren Kante gegen die Innenseite der äußeren Kante versiegelt ist.
Bei einer rationellen Herstellung herkömmlicher Verpackungsbehälter findet
diese Längsverbindungsversiegelung bei
sehr hohen Geschwindigkeiten statt, da die bogenförmigen Rohlinge
in rascher Folge vorgeschoben, umgeformt und durch Warmversiegelung
zu schlauchförmigen
Verpackungsbehälterrohlingen längsversiegelt
werden. Der Begriff "schlauchförmig " soll im folgenden
Schläuche
mit kreisförmigem
und quadratischem oder rechteckigem Querschnitt bedeuten. Zur Warmversiegelung
von PET ist erforderlich, daß der
Druck von den Versiegelungsbacken während des Erwärmungsvorgangs
wenigstens auf etwa 165°C
aufrechterhalten wird, was grob 0,5 s dauert. Allerdings beträgt die erforderliche
Haltezeit während
des Versiegelungsvorgangs beim Versiegeln der Verbindungen, d. h.
die Zeit, während
der der Druck von den Versiegelungsbacken aufrechterhalten wird,
nur etwa 0,01 s und reicht damit nicht aus. Andererseits findet
die Versiegelung des Oberteils und des Bodens der gleichen Verpackungsbehälter in
Verbindung damit intermittierend statt, daß das Produkt in den Behälter gefüllt wird,
was längere Haltezeiten
bei der eigentlichen Versiegelungsoperation erlaubt und dadurch
für eine
Warmversiegelung mittels einer Oberflächenverschmelzung zwischen zwei
PET-Schichten gesorgt ist.
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Es wurden Versuche unternommen, um
diese Schwierigkeiten auf verschiedene Weisen zu überwinden,
beispielsweise durch Verwendung eines modifizierten PET, das die
Warmversiegelung vereinfacht. Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 237 235 ist bekannt,
daß ein
glycolmodifiziertes PET, sogenanntes PETG warmgesiegelt werden kann.
Allerdings wohnt diesem glycolmodifizierten PET insofern ein ernster
Nachteil inne, als es zu einer brüchigeren Materalschicht mit
weniger Flexibilität
und Haltbarkeit führt
und damit in einem Verpackungslaminat nicht so erwünscht ist
wie normales, amorphes, nicht glycolmodifiziertes PET. Darüber hinaus
kann bei Verwendung von PETG die Warmversiegelung auch nicht bei
so hohen Produktionsgeschwindigkeiten stattfinden, wie sie tatsächlich erwünscht sind.
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Eine Methode im Versuch, die Schwierigkeiten
beim Warmsiegeln von Verpackungsrohlingen mit schwer versiegelbaren
Innenschichten wie amorphem PET zu umgehen, lag statt dessen darin,
die Längsüberlappungsverbindungen
mittels Schmelzklebstoff zu versiegeln, durch Aufbringen eines Schmelzklebstoffs
entlang einer Kante und dann durch Zusammendrücken mit der anderen Kante
in der Überlappungsverbindung
zwischen den zwei Kanten. Allerdings war es bis jetzt noch nicht
möglich,
unter Verwendung dieser Technik rationelle Versiegelungsgeschwindigkeiten
zu erreichen. Bis jetzt war es nicht möglich, das Aufbringen von Schmelzklebstoff
bei annehmbaren Geschwindigkeiten zu verwenden, und es ergaben sich
größere Probleme bei
großen
Mengen von verschüttetem
Schmelzklebstoff und mit der Tatsache, daß das Aufbringen des Schmelzklebstoffs
ungleichmäßig wird,
woraus sich klebrige Ausflüsse
ergeben. Eine weitere Schwierigkeit beim Versuch, einen Verpackungsbehälter mit hervorragenden
Aromasperreigenschaften herzustellen, liegt darin, daß eine solche,
mit Schmelzklebstoff versiegelte Längsverbindung nicht bei langfristiger
Kaltlagerung haltbar ist. Ein solcher Verpackungsbehälter konnte
also bis jetzt nicht über
einen längeren
Zeitraum mit guten Flüssigkeits-,
Gas- und Aromasperreigenschaften, weil die mit Schmelzklebstoff
versiegelte Längsverbindung
undicht wird.
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Was die Flüssigkeits-, Gas- und Aromasperreigenschaften
angeht, schaffen solche Einschnittkanten des bogenförmigen Verpackungsrohlings,
die frei dem verpackten Produkt ausgesetzt sind, dadurch Probleme,
daß Gas
und flüssige
Moleküle
wie nichtpolare Gechmackssubstanzen durch die damit freiliegenden
Einschnittekken langsam in dem Verpackungsmaterial absorbiert werden.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß konfigurationsmäßig stabile,
feste und haltbare Verpackungsbehälter nach der Technologie des
Stands der Technik normalerweise größere Mengen der in der Packung
aufgenommenen Materialien benötigen,
um eine verbesserte Stabilität
und verbesserte Sperreigenschaften trotz längerer Kaltlagerung zu erreichen, und
deshalb höherpreisig
sein müssen.
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In der Technologie aus dem Stand
der Technik war es demnach bis jetzt nicht möglich, auf kosteneffiziente
und rationelle Weise Verpackungsbehälter aus bogenförmigen Rohlingen
aus einem Verpackungslaminat aus Papier mit Innenschichten aus PET
herzustellen und in Längsverbindungsrichtung zu
versiegeln, die aufgespeicherte hervorragende Gas- und Aromasperreigenschaften
auch bei der längeren
Kaltlagerung von flüssigen
Nahrungsmitteln besitzen.
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AUFGABEN DER ERFINDUNG
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Deshalb liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, einen neuen Verpackungsbehälter des in der Einleitung
beschriebenen Typs zu realisieren, ohne damit verbundene Probleme
des Typs, die mit der Technologie aus dem Stand der Technik eng verbunden
sind.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, aus einem bogenförmigen Rohling aus einem Verpackungslaminat
einen konfigurationsstabilen Verpackungsbehälter zu realisieren, der hervorragende
Gas- und Sperreigenschaften zum Verpakken und zum längeren Kaltlagern
von flüssigen Nahrungsmitteln.
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Eine spezielle Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, einen faltgeformten Verpackungsbehälter zu
realisieren, der was den Materialverbrauch und das Produktionsverfahren
angeht, kosteneffizient ist und auch während längerer Kaltlagerung von flüssigen Nahrungsmitteln
eine gute Konfigurationsstabilität
und gute Gas- und Aromasperreigenschaften aufweist.
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Darüber hinaus liegt eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, ein einfaches und rationelles Verfahren
zur Herstellung eines Verpackungsbehälters nach der vorliegenden
Erfindung zu realisieren, der hervorragende Langkaltlagerungseigenschaften hat.
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LÖSUNG
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Diese und weitere Aufgaben wurden
mittels eines Verfahrens gelöst,
das die kennzeichnenden Merkmale aufweist, die im kennzeichnenden
Teil des beigefügten
Anspruchs 1 dargelegt sind. Bevorzugte Ausführungsformen des Verpackungsbehälters nach der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen 2 bis
8. Ein Verfahren zum Herstellen eines Verpakkungsbehälters nach der
vorliegenden Erfindung hat die im unabhängigen Anspruch 9 dargelegten
kennzeichnenden Merkmale, während
bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung aus den beigefügten Unteransprüchen 10
bis 16 deutlich werden. Die japanische Patentanmeldung JP-A-1199847 beschreibt
einen Papierlaminatbehälter
für flüssige Nahrungsmittel,
wobei das Laminat eine innerste Fläche z. B. aus Polyethylenterephthalat
(PET) hat, und wobei das Laminat derart gefaltet ist, daß die innerste Schicht
an sich selbst gesiegelt ist, womit der Behälterkörper ausgebildet ist. Allerdings
ist eine solche direkte Heißsiegelung
von PET-Schichtflächen
in einem Laminat aneinander kein rationelles und zuverlässiges Verfahren
zur Herstellung von Papierlaminatbehältern für flüssige Nahrungsmittel. Die Heißsiegeloperation
nimmt zu viel Zeit in Anspruch, und die resultierende Bindefestigkeit
variiert unter Verpackungen zu stark.
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Die deutsche Patentanmeldung DE-A-2721390
beschreibt das Spalten und Heißsiegeln
der inneren Polymerschicht einer Milchpakkung, stellt aber nicht
die Probleme in Verbindung mit einer ganz innen liegenden Schicht
aus PET dar.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Der Ausgangspunkt zum Erreichen der
gewünschten
Aromasperreigenschaften in einem Verpackungsbehälter zum längeren Lagern von flüssigen Nahrungsmitteln
ist also ein Verpackungslaminat, das eine Innenschicht aufweist,
d. h. diejenige Schicht, die so gedreht ist, daß sie in einem aus dem Verpackungslaminat
hergestellten Verpackungsbehälter
nach innen gewandt ist, für
den direkten Kontakt mit dem verpackten Produkt, wobei es hervorragende
Aromasperreigenschaften besitzt, sie Polyester, geeigneterweise
PET und bevorzugt amorphes PET. Bestimmte aktuelle verfahrenserleichternde
Additive, die in der Technologie aus dem Stand der Technik verwendet
werden, können
dem amorphen PET beigegeben werden, um die Extrusion und das Aufbringen
einer solchen Folie oder Schicht aus PET zu erleichtern.
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Geeignete Kernschichten in Verpackungslaminaten
für Verpakkungsbehälter nach
der Erfindung bestehen aus Papier oder Pappe geeigneter Verpackungsqualität.
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Zum Erhalt hervorragender Gassperreigenschaften
zum Schutz des verpackten Produkts wie beispielsweise dem Vitamin-C-Gehalts
von Orangensaft ist eine getrennte Schicht aus einem Material erforderlich,
das hervorragende Gassperreigenschaften besitzt Polymergassperrmaterialien
sind heute bei der Neuentwicklung von Verpackungsmaterialien am
erwünschtesten,
da sie sowohl unter dem Gesichtspunkt des Recyclens und der Umgebung
als unter dem Kostengesichtspunt als bevorzugt gelten. Wohlbekannte
Gassperrmaterialien sind beispielsweise Polyamid (PA) oder Copolymere
von Ethylen und Vinylalkohol (EVOH). Die bevorzugte Materialalternative
für den
Verpackungsbehälter
nach der relevanten Erfindung ist Polyamid oder eine Mischung aus
verschiedenen Polyamiden wegen ihrer hervorragenden Gassperreigenschaften
und inhärenten Materialsteifigkeit.
Mischungen von im wesentlichen Polyamid und PET oder EVOH sind gut
funktionierende Gassperralternativen in einem Verpackungsbehälter nach
der vorliegenden Erfindung.
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Ein weiterer überraschender Vorteil bei einem
Verpackungsmaterial, das eine innere Schicht aus PET und eine Gassperrschicht
im wesentlichen aus Polyamid umfaßt, besteht darin, daß solche
Aroma- und Gassperrschichten unabhängig wesentlich zur gesamten
Steifigkeit des Verpackungslaminats beitragen und die Steifigkeit
der Kernschicht als Ergebnis nicht so kritisch ist. Durch die Optimierung
der Materialmenge in der Kernschicht und jeder Sperrschicht läßt sich
in Anbetracht der qualitativen Vorteile, die gleichzeitig erreicht
werden, ein kosteneffizientes Verpakkungslaminat erhalten: Es hat
sich überraschend
herausgestellt, daß es
dann, wenn eine PET-Schicht mit einem Quadratmetergewicht von etwa
18–30
g/m2 mit einer PA-Schicht mit einem Quadratmetergewicht
von etwa 5–15
g/m2 kombiniert wird, möglich ist, bei beibehaltener
Gesamtsteifigkeit ein "schwächeres" und deshalb billigeres
Papier für die
Kernschicht zu verwenden. Durch solche Mittel kann die Steifigkeit
der Papierkernschicht von 360 mN auf zwischen 280 und 340 mN reduziert
werden. Eine bevorzugte Papierkernschicht nach der Erfindung hat
also eine Steifigkeit von etwa 280–340 mN, bevorzugt etwa 290–330 mN.
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Bevorzugt hat die PET-Schicht ein
Quadratmetergewicht von etwa 18–25,
am bevorzugtesten etwa 20 g/m2 für optimale
Aromasperreigenschaften, was bei Meßtests als eine wenigstens
90%ige Retention von D-Limonen in dem verpackten Produkt definiert
wurde. Das Quadratmetergewicht sollte bevorzugt nicht weniger als
20 g/m2 sein, aber die Aromasperrschicht
funktioniert selbst bei etwa 18 g/m2 gut.
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Die Gassperrschicht besteht also
bevorzugt aus PA und wird dann bevorzugt in einer Menge von etwa
8–12 g/m2, am bevorzugtesten etwa 10 g/m2 aufgebracht,
woraus sich optimale Gassperr- und Steifigkeitseigenschaften
ergeben.
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Die Gassperrschicht kann an die Kernschicht mittels
einer dazwischenliegenden Schicht aus LDPE und/oder einer Haftschicht
aus einem Haftpolymer wie beispielsweise einem säuremodifizierten Polyethylen
laminiert sein. Beispielsweise funktionieren nach de Erfindung Haftstoffe
des Typs maleinsäureanhydridmodi fiziertes
Polyethylen sehr gut. Die Gassperrschicht wird bevorzugt mittels
einer Laminierschicht aus LDPE, die der Kernschicht am nächsten liegt,
und einer Haftschicht zwischen der LDPE-Schicht und der Gassperrschicht
laminiert, um eine optimale Haftung und Laminatfestigkeit zu erhalten.
Allerdings ist es je nach der Qualität und den Eigenschaften der
Polyamidschicht auch vorstellbar, daß diese direkt mittels Extrusion
auf die Kernschicht aufgebracht wird.
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Bevorzugt wird die innere/die Aromasperrschicht
an die Gassperrschicht mit Hilfe einer dazwischenliegenden Haftschicht
des gleichen Typs aus säuremodifiziertem
Polymer laminiert.
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An der Außenseite des Verpackungsmaterials,
d. h. derjenigen Seite, die die Außenseite eines aus dem Verpackungslaminat
hergestellten Verpackungsbehälters
bildet, ist auch geeignet eine eine Schicht aus einem warmsiegelbaren
Polymeren – bevorzugt
LDPE – aufgebracht.
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In Hinsicht auf das Erreichen der
erforderlichen hervorragenden Gas- und Aromasperreigenschaften bei
längerer
Kaltlagerung des Verpackungsbehälters
nach der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, die Einschnittkanten
des bogenförmigen
Verpackungsrohlings gegen Kontakt mit dem verpackten Produkt in
dem Verpakkungsbehälter
zu schützen. Dies
kann auf unterschiedliche, an sich bekannte Arten bewirkt werden,
beispielsweise durch das Aufbringen getrennter Schutzstreifen über den
Einschnittkanten aufgebracht werden. Weil das Problem mit schwer
zu versiegelnden PET-Schichten ungelöst bleibt, ist die Abdeckung
der Einschnittkanten mit getrennten Streifen keine gute Lösung.
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Durch Teilung und teilweises Entfernen
der Längskante
des bogenförmigen
Verpackungslaminatrohlings durch sogenanntes "Spalten ", die an der Innenseite eines aus dem
Verpackungsrohling hergestellten Behälters ist, d. h. der Innenkante,
zur Bildung eines vorstehenden Streifens mit der halben Dicke des
Verpackungslaminats einschließlich
der Innenschicht aus PET und Zurückfalten
und Versiegeln des vorstehenden Streifens gegen die Außenseite des
Verpackungslaminats ist die Einschnittkante statt dessen hinter
der äußeren Kante
verborgen (vgl. 2) und
kommt also nicht mit dem verpackten Produkt in Kontakt. Der gespaltene
und doppelt gefaltete Streifen wird gegen die PET-Innenseite versiegelt,
wodurch die Situation vermieden wird, daß Einschnittkanten und anderes
Material als PET in direkten Kontakt mit dem verpackten Produkt
in dem Längsverbindungsbereich
der Innenseite des Verpackungsbehälters kommen.
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Der gespaltene und doppelt gefaltete
Streifen einschließlich
der Innenschicht aus PET wird an die Außenseite der Innenkante teilweise
mittels Warmversiegelung entlang eines schmalen Be reichs gesiegelt,
in welchem die äußerste Längskante
des Streifens die nicht gespaltene Außenschicht des Verpackungsmaterials
aus LDPE trifft, und teilweise dadurch, daß der Schmelzklebstoff, der
für die
Längsverbindungsversiegelung
aufgebracht ist, zu der äußersten
Kante des Streifens ausfließt
und diese gegen das nicht geteilte Verpackungslaminat in der Innenkante
versiegelt.
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Der obere und der untere Abschnitt
des Verpackungsbehälters
werden ebenfalls derart faltgeformt, daß ausgeschlossen ist, daß Einschnittkanten dem
verpackten Produkt ausgesetzt werden. Ein Beispiel möglicher
Oberteil- und Bodenformtechniken nach der Erfindung ist durch eine
Giebeloberteilpackung vom Typ "Tetra
Rex"® dargestellt.
Um zu vermeiden, daß Einschnittkanten
in dem faltgeformten Boden eines solchen Verpackungsbehälters kann
eines der Bodenfelder auf eine an sich bekannte Weise mit einem
kleinen Vorsprung versehen sein, der nach außen zur Außenseite des Verpackungsbehälters gefaltet
und unter das äußerste Bodenfeld
eingesiegelt werden, um die Einschnittkante nach außen weg von
der Innenseite des Verpackungsbehälters zu drehen.
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Durch solche Verfahren zum Spalten
und Falten von Feldern wird ein Verpackungsbehälter erhalten, bei welchem
alle Kontaktflächen
gegenüber dem
verpackten Produkt an der Innenseite des gefüllten und versiegelten Behälters aus
PET bestehen.
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Das oben beschriebene Verpackungslaminat,
das für
einen Verpakkungsbehälter
nach der vorliegenden Erfindung gedacht ist, wird bevorzugt durch
mehrschichtige Koextrusion von zwei oder mehreren der Gassperrschicht,
der Haftschichten und der Aromasperrschicht an der einen Seite der Kernschicht
hergestellt. Natürlich
ist es auch möglich,
eine Folie der inneren Schicht des Verpackungslaminats vorzufertigen,
die an eine Kernschicht oder eine mit LDPE beschichtete Kernschicht
laminiert wird. Nach einer bevorzugten Art der Herstellung werden
alle Schichten an der Innenseite des Verpackungslaminats mittels
einer Fünf-Schicht-Extrusionsdüse auf der
Kernschicht koextrudiert. Nach einer weiteren bevorzugten Herstellungsart
können
die Gassperrschicht, die Haftschichten und die Aromasperrschicht
als vier Schichten auf einer mit LDPE beschichtete Kernschicht koextrudiert
werden. Nach einer alternativen, bevorzugten Herstellungsart können die
Gassperrschicht, die Polyesterschicht und eine dazwischenliegende
Haftschicht mittels Koextrusion direkt auf die Kernschicht extrudiert
werden.
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Die gespaltene und doppelt gefaltete
Kante wird mit Hilfe eines Schmelzklebstoffs gegen die überlappende
Innenseite der Außenkante
versiegelt, der hervorragende Aufbring-, Klebe- und Dichtigkeitseigenschaften
hat, wobei diese Eigenschaften nach längerer Kaltlagerung gründlich erhalten
bleiben, d. h. bei Lagerung bei Kühltemperaturen von etwa 4–8°C für wenigstens
sechs Wochen. Ein geeigneter Schmelzklebstoff für die vorliegende Erfindung muß eine gute
Haftung an verschiedenen Substraten und gute Beständigkit
gegen Kälte
vorsehen, d. h. selbst bei niedrigen Temperaturen flexibel sein.
Bei der praktischen Anwendung nach der Erfindung ist also erwünscht, daß der Schmelzklebstoff
nicht brüchig
wird und seine klebrigen und Haftfähigkeiten bei Kaltlagertemperaturen
verliert, d. h. bei etwa 4–8°C, selbst
bei einer so langen Zeit wie wenigstens sechs Wochen. Gleichzeitig
ist erforderlich, daß der
Klebstoff einen hohen sogenannten Heftpunkt und eine hohe Viskosität hat, um
PET ausreichend gute Hafteigenschaften zu verleihen, was wiederum
bedeutet, daß der
geschmolzene Klebstoff bei einer relativ hohen Temperatur aufgebracht
werden muß.
Darüber hinaus
gewährleist
ein hoher Heft- oder Erweichungspunkt, daß die Hot-Melt-Längsversiegelungsverbindung
nicht durch die hohe Versiegelungstemperatur der nachfolgenden intermittierenden
Heißsiegeloperation
quer oder oben oder unten durch erneutes Schmelzen oder Erweichen
des Hot-Melt in der Verbindung negativ beeinflußt wird. Ein gut funktionierendes
Beispiel für
einen solchen Schmelzklebstoff basiert auf einem Copolymeren von
Ethylen und Vinylacetat (EVA) in einer Zusammensetzung mit einem
klebrig machenden Kollophoniumesterharz, wobei der Schmelzklebstoff
eine bevorzugt eine thermische Viskosität ("Thermosel") von etwa 30000–45000 cp, bevorzugter 36500
cp bei 190°C (375
F) (27/5,0) ( alternativ weniger bevorzugt eine Thermosel-Viskosität von etwa
60000–70000
cp bei 177°C
(350 F) (27/2,5) und etwa 25000–35000
cp bei 204°C
(400 F) (27/5,0)) und eine Plastifizierungs- oder Erweichungstemperatur
bei etwa 80– 100°C, bevorzugt
etwa 90–100°C. Um optimaler
Eigenschaften bei Kühltemperatur
willen weist die Hot-Melt-Zusammensetzung 50 –70 Gew.-% EVA, 20–40 Gew.-% Kollophonium
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KURZE BESCHREIBUNG DER
BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun
im einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erhellt/beschrieben,
darin zeigen:
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1 schematisch
veranschaulichend einen Querschnitt eines laminierten Verpackungsmaterials für einen
Verpackungsbehälter
nach der vorliegenden Erfindung;
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2 schematisch
veranschaulichend mit einem Querschnitt durch einen in Längsrichtung
versiegelten, schlauchförmigen
Kartonrohling aus einem bogenförmigen
Rohling des Verpackungslaminats von 1,
wie die oben erwähnte
innere Längskante in
dem Verpackungsbehälter
gespalten, zurückgefaltet
und gegen die überlappende
obere äußere Längskante
versiegelt wird;
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3 schematisch
veranschaulicht bevorzugten Verpakkungsbehälter, der aus einem Rohling eines
Verpackungslaminats nach 1 hergestellt ist
und nach 2 in Längsrichtung
an der Verbindung versiegelt ist; und
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4 schematisch
das endgültige
Aussehen eines bogenförmigen
Verpackungslaminatrohlings für
den bevorzugten Verpakkungsbehälter
nach der Erfindung von 3;
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
also schematisch einen Querschnitt eines laminierten Verpackungsmaterials,
das für
einen Verpackungsbehälter
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei das Verpackungsmaterial die generische
Bezugsziffer 10 trägt.
Das Verpackungslaminat 10 weist eine Kernschicht 11 aus
einem Papier aus einer Verpackungsqualität mit einer Papiersteifigkeit
von etwa 280–340
mN.
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Die Innenschicht 12, d.
h. die Schicht, die derart gedreht ist, daß sie in einem aus dem Verpackungslaminat
hergestellten Verpackungsbehälter zum
direkten Kontakt mit dem verpackten Produkt nach innen gewandt ist,
funktioniert also als Sperrschicht gegen ätherische Öle wie beispielsweise D-Limonen
und andere polare Geschmackssubstanzen und besteht aus einem amorphen,
schwer zu versiegelnden PET wie beispielsweise "Eastapak 9921" der Eastman Chemical Company.
Die PET-Schicht 12 wird in einer Menge von etwa 20–25 g/m2, bevorzugt etwa 20 g/m2 aufgebracht.
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Zwischen der oben erwähnten Aromasperrschicht 12 und
der Kernschicht 11, ist eine Schicht 13 angeordnet,
die hervorragende Gasperreigenschaften besitzt, wobei sie im wesentlichen
ein Polyamid oder eine Mischung aus verschiedenen Polyamiden aufweist.
Bevorzugt ist dies eine Schicht aus etwa 8–12 g/m2,
am bevorzugtesten etwa 10 g/m2 eines PA des
Typs "Selar PA 3508"® von
DuPont oder eine Schicht aus einer Mischung von PA-6 und einem weiteren
Polyamid, das hervorragende Verarbeitungs- und Gassperreigenschaften
besitzt, beispielsweise ein Polyamid des Typs MXD-6.
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An der Innenseite kann die Kernschicht
mit einer Schicht 14 aus LDPE zur guten Haftung und Laminierungsfestigkeit
zwischen der Kernschicht und den restlichen Innenschichten beschichtet
sein.
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Eine solche LDPE-Schicht wird bevorzugt
in einer Menge von etwa 15 g/m2 aufgebracht.
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Zwischen den oben erwähnen Schichten 12, 13 und 14 sind
bevorzugt dazwischenliegende Haftschichten 15, 16 aufgebracht,
um ein gründlich
integriertes Verpackungslaminat zu erhalten, das gute Haftung und
Laminierungsfestigkeit zwischen den verschiedenen Laminatschichten
zeigt. Solche Haftschichten 15, 16 bestehen bevorzugt
aus maleinsäureanhydridmodifiziertem
Polyethylen des Typs Admer® oder Bynel® und
sind bevorzugt jeweils in einer Menge von etwa 5 g/m2 aufgebracht.
Allerdings kann gegebenenfalls die Haftschicht 15 weggelassen
und die Polyamidschicht 13 damit auf die Laminierschicht 14 oder
alternativ auf die Kernschicht 11 extrudiert werden.
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Schließlich wird die andere, äußere Seite
der Kernschicht mit einer äußeren Schicht 17 aus
LDPE versehen, bevorzugt in einer Menge von etwa 12 g/m2,
um die Papierkernschicht gegen Feuchtigkeit und Schmutz an der Außenseite
des Verpackungsbehälters
zu schützen.
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Das Verpackungslaminat 10 wird
bevorzugt dadurch hergestellt, daß die Schichten 12–16 auf
die Kernschicht mittels Koextrusion aufgebracht werden, oder daß die Schichten 12, 13, 15 und 16 mittels
Koextrusion auf eine Kernschicht 11 aufgebracht werden,
die mit einer LDPE-Schicht 14 beschichtet ist.
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2 zeigt,
wie ein bogenförmiger
Rohling des Verpackungslaminats 10 zu einem schlauchförmigem Verpackungsrohling 20 mit
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umgeformt und an der
Längsverbindung
versiegelt wurde. Die innere Längskante 21 wurde
entlang der Kante gespalten, so daß ein Abschnitt der äußeren Laminatschicht
auf die halbe Dicke des Verpackungslaminats entfernt wurde, und
die inneren Laminatschichten eineschließlich der PET-Schicht 12 wurden
in einem vorstehenden Streifen 22 an Platz gelassen. Der
Streifen 22 wurde gegen die Außenseite der inneren Längskante
zurückgefaltet
und gegen die nicht geteilte Außenschicht 17 aus
LDPE in der Kante des ge spaltenen 23 versiegelt, und zwar
durch Erwärmung
und das Aufbringen von Schmelzklebstoff entlang der gespaltenen
inneren Längskante 24 in
einem gleichmäßig aufgebrachten
Strang, und danach mit der überlappenden äußeren Längskante 25 zusammengedrückt, um
eine dauerhafte und dichte Längssiegelverbindung
zu bilden. Das Aufbringen von Schmelzklebstoff findet bevorzugt
mittels Walzenauftrag mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa
380 m/min statt.
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Ein Verfahren für solch ein Aufbringen von Schmelzklebstoff
und zur Versiegelung wurde zum Gegenstand einer parallelen Anmeldung,
die am gleichen Tag vom gleichen Ende mit eingereicht wurde und
den Titel hat "A
Method and an Apparatus for Producing Packaging Containers for Liquid
Foods, as well as Packaging Containers". Nach diesem Verfahren wird ein dünner, gleichmäßig dicker
und gleichmäßig breiter
Strang des Schmelzklebstoffs mit Hilfe einer Applikatorwalze aufgebracht,
die auf eine Aufbringtemperatur erwärmt wird, die für den Schmelzklebstoff
geeignet ist, wenigstens etwa 180°C,
bevorzugt etwa 190– 200°C und am
bevorzugtesten etwa 220°C,
und deren Umfangsfläche
teilweise mit einer Beschichtung beschichtet ist, die gute Gleit-
oder Freigabeeigenschaften gegenüber
dem Schmelzklebstoff. Bei einer niedrigeren Temperatur als etwa 180°C haftet
der Klebstoff viel zu gut an der Oberfläche der Walze und kann nicht
in ausreichender Menge zu dem Verpackungslaminat übertragen
werden, während
bei höheren
Temperaturen als etwa 220°C die
Gefahr einer Verfärbung
und des Abbaus sowohl des Schmelzklebstoffs als auch der restlichen
Polymerschichten in dem Verpakkungslaminat besteht.
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Die aufgebrachte Menge an Schmelzklebstoff
ist an die Größe der relevanten
Siegelverbindung angepaßt,
aber für
einen Verpakkungsbehälter nach
der Erfindung wird bevorzugt ein Schmelzklebstoffstrang von etwa
4–5 mm
in der Breite und etwa 50– 100 μm, bevorzugt
etwa 60–70 μm, am bevorzugtesten
etwa 65 um in der Dicke aufgebracht.
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Der doppelt gefaltete Streifen 22 hat
etwa die gleiche Dicke wie das nicht gespaltene Verpackungslaminat,
so daß der
Versiegelungsdruck gleichmäßig über die
gesamte Breite der überlappender.
Versiegelungsverbindung verteilt werden kann.
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Zur optimalen Haftung zwischen den PET-Flächen und
dem Schmelzklebstoff kann eine Flammbehandlung des aufgebrachten
Schmelzklebstoffstrangs sowie der gegenüberliegenden Versiegelungsfläche aus
PET unmittelbar vor dem Zusammendrücken zur Bildung einer Siegelverbindung durchgeführt werden.
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Der überlappende Abschnitt der äußeren Längskante 26 wird
gegen die Außenschicht
der inneren Kante aus LDPE mittels Warmversiegelunc versiegelt,
was dadurch möglich
wird, da die LDPE-Fläche
entlang des überlappenden
Bereichs 26 der Innenkante 21 zunächst mit
einer Oberflächenaktivierungsbehandlung
vorbehandelt wird, bevorzugt einer Koronabehandlung.
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3 einen
bevorzugten Verpackungsbehälter 30 nach
der vorliegenden Erfindung, eine sogenannte Tetra Rex®-Packung.
Als Ergebnis des typischen oberen Giebelfaltabschnitts 31 sind
keine freien Einschnittkanten dem verpackten Produkt ausgesetzt.
In der unteren Falte 32 das Freilegen der Einschnittkante
vermieden, indem ein kleiner Vorsprung an einem der Bodenfelder
nach außen
gefaltet wird, woraufhin die Einschnittkante des Vorsprungs hinter dem äußersten
Bodenfeld verborgen ist und statt dessen die Faltkante ohne Einschnittkanten
in direkten Kontakt mit dem verpackten Produkt kommt.
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4 zeigt
das bevorzugte Aussehen eines bogenförmigen Rohling 40 aus
dem Verpackungslaminat 10 zur Herstellung eines Verpackungsbehälters 30 mit
einem oberen Faltabschnitt 41, einem Bodenfaltabschnitt 42 und
Seitenwandfeldern 47. Die Einschnittkante 46 des
inneren Bodenfeldes 43 kommt normalerweise mit dem verpackten
Produkt teilweise in Kontakt, ist aber nach der vorliegenden Erfindung
mit dem Vorsprung 44 versehen, der nach außen unter
den Boden des Verpackungsbehälter gefaltet
und gegen das äußere Bodenfeld 45 versiegelt
ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde im
einzelnen unter Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, die
in den Zeichnungen gezeigt sind, dem Fachmann ist aber klar, daß verschiedene
Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne
von dem erfinderischen Konzept nach der Definition der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung
wird also deutlich, daß die
vorliegende Erfindung auf einfache Weise und mit einfachen Mitteln
den gestellten Aufgaben genügt
und einen Verpackungsbehälter sowohl
mit beibehaltener guter Konfigurationsstabilität als auch mit beibehaltenen
Gas- und Aromasperreigenschaften selbst nach längerer Kaltlagerung durch eine
einzigartige Kombination aus Kantenabdeckung, Versiegelung mittels
der Schmelzklebstofftechnik und einem Verpackungslaminat realisiert, das
für die
Zwecke des Verpackungsbehälters
optimiert wurde. Tests an Verpackungsbehältern nach der vorliegenden
Erfindung haben eine gute Lagerbeständigkeit nach wenigstens sechs
Wochen bei 8°C
und nach wenigstens zehn Wochen bei 4°C gezeigt. Darüber hinaus
realisiert die vorliegende Erfindung eine einfache, rationelle Art
der Herstellung solcher Verpackungsbehälter, die nach der vorliegenden
Erfindung gute langfristige Kaltlagereigenschaften besitzen.