-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft ein gasdichtes, insbesondere sauerstoffdichtes
Verpackungsmaterial umfassend ein Papier hoher Dichte als die Grundschicht und
eine darauf angeordnete obere Schicht.
-
Nahrungsmittelverpackungen
müssen
das Produkt vor dem Verderben und vor Flüssigkeit schützen. Die
Verpackung muss auch die Flüssigkeit, Fette
und Aromen im verpackten Nahrungsmittel daran hindern, die Verpackung
zu verlassen. Aus diesem Grund muss das Verpackungsmaterial für Gas, Fett,
Aroma, Wasser und Wasserdampf höchst
undurchdringbar sein, damit das Nahrungsmittel für eine benötigte Zeit in der Verpackung
verwendbar bleibt. Der Zweck der Undurchdringbarkeit von Fett und
Aroma besteht hauptsächlich
darin, Fett daran zu hindern, aus dem verpackten Nahrungsmittel
in die Umgebung abgegeben zu werden, und Aromen daran zu hindern,
den Geschmack so zu beeinflussen, dass er schwächer wird, d. h. dass er aus
dem verpackten Nahrungsmittel verdampft. Undurchdringbarkeit für Aromen
dient auch dazu, äußere schädliche Aromen
daran zu hindern, in die Verpackung einzudringen. Ferner muss die
Verpackung, um das verpackte Produkt am Austrocknen zu hindern,
für Wasserdampf
undurchdringbar sein und andererseits, um das Produkt daran zu hindern,
zu verderben, d. h. Fette daran zu hindern, ranzig zu werden, muss
die Verpackung gasdicht sein, d. h. den Sauerstoff daran hindern,
die Verpackung und folglich das Produkt zu durchdringen. Gleichermaßen, wenn
das verpackte Produkt trocken ist, müssen verschiedene Komponenten
daran gehindert werden, in einer entsprechenden Art und Weise aus
der Verpackung auszutreten und in sie einzudringen. In der Praxis
kann Verpackungsmaterial dieser Art nicht absolut dicht gemacht
werden und folglich beziehen sich die Definitionen gasdicht, fettdicht,
usw. auf ein Material, das den Materialien gestattet, wie zum Beispiel
einem Gas oder einer Gasmischung, einem Fett usw., in einer Menge
durchzudringen, die einen Maximalwert für „dichtes Material", der von einem allgemein
im Stand der Technik bekannten Messprinzip definiert wird, nicht überschreitet.
-
Bekannte
Verpackungsmaterialien verwenden üblicherweise verschiedene beschichtete
Materialien umfassend beschichtete Schichten mit mindestens zwei
verschiedenen Materialien. Solche beschichtete Materialien enthalten
Aluminium, Kunststoff, Papier, usw., von welchen zumindest zwei
Materialien als eine beschichtete Schicht kombiniert werden. Entsprechend
sind Aluminium/Papier-Laminate, Kunststoff/Papier-Laminate, Aluminium/Kuststoff-Laminate
usw. allgemein bekannt. Solch ein Material ist zum Beispiel aus
der WO 91/15410 bekannt. Diese Produkte stellen naturgemäß eine optimale Undurchdringbarkeit
für Gas,
Fett, Aroma, Wasser und Wasserdampf zur Verfügung, da insbesondere die Eigenschaften
von Aluminium und Kunststoffen in Bezug dazu gut sind. Jedoch bilden
sich bei der Herstellung von Verpackungen häufig Brüche bei verschiedenen Falten
und Verbindungen, was zu leckenden Nähten und Ecken führt, die
erlauben, dass Material austritt und gleichzeitig Sauerstoff die
Verpackung durchdringt. Ferner werden die Eigenschaften von einigen
Materialien schwächer,
wenn sich die Umstände ändern, und
folglich ist zum Beispiel Ethylvinylalkohol mit zunehmender relativer
Feuchtigkeit bedeutend weniger sauerstoffdicht. Ein weiterer Schwachpunkt
der bekannten Verpackungen ist, dass das Recycling von beschichteten
Materialien praktisch unmöglich
ist und das Trennen der Schichten sowohl technisch mühsam als
auch ökonomisch unrentabel
ist.
-
Das
finnische Patent 92311 lehrt einen Karton-Rohling, d. h. eine gewisse
Art von Verpackungsmaterial umfassend beschichteten Karton, der
von fettdichtem Papier beschichtet ist, wobei eine Polyolefin-Schicht
als ein Bindemittel zwischen den Schichten benutzt wird. Zusätzlich sind
beide Seiten des Materials mit einem Polyolefin beschichtet, wie zum
Beispiel Polyethen oder Ähnlichem.
Dieses beschichtete Verpackungsmaterial ist aufgrund der Eigenschaften
der verschiedenen Laminatschichten mühsam herzustellen und zu recyceln,
obwohl seine Eigenschaften unter anderen Gesichtspunkten verwendbar
sind.
-
Die
finnische Patentanmeldung 951637 lehrt ein Verpackungsmaterial mit
fettdichtem Papier, das mit einer Schicht von bioabbaubarem Kunststoff
als Grundschicht beschichtet ist. Die Eigenschaften dieser Lösung sind
verwendbar, aber seine Herstel lungskosten sind relativ hoch. Das
schnelle Recycling dieses Materials ist auch problematisch.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verpackungsmaterial
zu erhalten, welches das Recyclingproblem der bekannten Verpackungen
vermeidet und mit welchem die benötigte Undurchdringbarkeit für gegebene
Einflüsse,
insbesondere Gase, leicht und einfach erreicht wird. Das Verpackungsmaterial
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere Schicht
eine Latex-artige Beschichtung ist, die als eine wasserbasierte
Dispersion auf das Papier hoher Dichte aufgetragen und dann getrocknet wird.
-
Es
ist eine wesentliche Idee der Erfindung, dass fettdichtes Papier
hoher Dichte mit einer wasserbasierten Latex-artigen Polymerdispension
beschichtet ist, welche zusammen mit Papier hoher Dichte ein vorteilhaftes
Ganzes bildet, das für
Wasser, Wasserdampf, Fett und insbesondere Gas undurchdringbar ist.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass durch die Verwendung solcher
Latex-artigen wasserbasierten Dispersionen ein Verpackungsmaterial
erhalten wird, das in jeder Hinsicht gute Eigenschaften hat, und
gleichzeitig die Herstellungskosten niedrig und die Herstellung
einfach gehalten werden kann. Es ist ein weiterer Vorteil des Verpackungsmaterials
der Erfindung, dass es leicht recycelbar ist und sich zusätzlich Latex-artige
Materialien relativ schnell in der Natur zersetzen, wobei ihre Handhabung
keine Probleme verursacht. Ein weiterer Vorteil des Verpackungsmaterials
der Erfindung ist, dass es leicht eingestampft, kompostiert und
verbrannt werden kann, wobei die Verpackung recycelt oder in verschiedenen Arten
nach der Benutzung verwendet werden kann. Ferner ist das Verpackungsmaterial
der Erfindung technisch von verschiedenen Vorrichtungen, zum Beispiel
einer Presse, verschiedenen Beschichtungsmaschinen und sogar von
den Beschichtungs- oder Größenpressungseinheiten
einer Papiermaschine herzustellen und daher besteht kein Bedarf nach
getrennten fest zugeordneten Vorrichtungen. Es ist ferner gefunden
worden, dass das Verpackungsmaterial der Erfindung besondere unvorhergesehene
Eigenschaften hat, die das verpackte Produkt beschützen. Es
ist gefunden worden, dass das Verpackungsmaterial der Erfindung eine
gute Barriere gegen Mikroben, wie zum Beispiel Hefe, Schimmelpilz,
Bakterien, usw. ist, wobei das von diesen im Produkt verursachte
Verderben in der Verpackung eindeutig besser als vorher verhindert
werden kann.
-
Die
Erfindung wird in den begleitenden Zeichnungen ausführlicher
beschrieben werden, in welchen
-
1 schematisch
einen Querschnitt des Verpackungsmaterials der Erfindung zeigt,
-
2 schematisch
einen zweiten Querschnitt des Verpackungsmaterials der Erfindung zeigt,
und
-
3 schematisch
einen dritten Querschnitt des Verpackungsmaterials der Erfindung
zeigt.
-
Die 1 bis 3 zeigen
eine Materialschicht von fettdichtem Papier 1 hoher Dichte,
das die Grundlage des Verpackungsmaterials bildet. Fettdichtes Papier 1 hoher
Dichte ist ein Papiermaterial, das aus Zellulose-basierter Masse
gemacht ist und allgemein in Nahrungsmittelverpackungen verwendet
wird. Bei der Herstellung von Papier hoher Dichte (d. h. fettdichtem
Papier) wird Zellulose gut raffiniert, was zu einer kompakten Struktur
führt.
Daher ist es als solches höchst
fettdicht und verhindert ferner relativ gut, dass Aromen ausdunsten.
Sollte das Ziel sein, die Eigenschaften von fettdichtem Papier gegenüber jenen
von einfachem Papier zu verbessern, kann es mechanisch bearbeitet
werden, zum Beispiel durch Kalendern. Mit Schwefelsäure behandeltes Zellulose-basiertes
Papier kann in ähnlicher
Weise als das Basismaterial, d. h. Papier 1 hoher Dichte, verwendet
werden, wobei seine Undurchdringbarkeitseigenschaften als solche
gut sind. In beiden Alternativen ist das Rohmaterial Sulfid- oder
Sulfat-Zellulose. Die Dichte dieses Grundmaterials ist üblicherweise
zwischen 50 und 600 s, ausgedrückt
als die allgemein verwendete Linden-Dichte, obwohl höhere Werte erreicht werden
können.
Das Flächengewicht solchen
Papiers ist üblicherweise
zwischen 30 und 100 g/m2. Die Figur zeigt
sehr schematisch das Papier hoher Dichte, wobei seine eine Oberfläche eben gezeigt
und die der Beschichtung gegenüberliegende
Oberfläche
ausgeprägt
rau gezeigt ist, um die Details der Beschichtung klarzustellen.
In der Praxis ist die Oberfläche
solchen Papiers hoher Dichte auf beiden Seiten im Wesentlichen gleich
rau.
-
Das
Grundmaterial ist mit einer wasserbasierten Latex-artigen Polymerdispersion
beschichtet, die auf der Oberfläche
des Papiers hoher Dichte ausgebreitet ist, wobei sie auf dem Papier
hoher Dichte eine Beschichtung 2 bilden, wenn das Wasser
verdampft. In solche einer Dispersion ist das Beschichtungsmaterial
in der Form von kugelförmigen
Teilchen in Wasser, wobei der Teil des Beschichtungsmaterials variieren
kann. Zusätzlich
zum tatsächlichen
Beschichtungsmaterial kann die Dispersion verschiedene Füllstoffe
umfassen, wobei der Gehalt von Trockenmasse der Dispersion üblicherweise
innerhalb des Bereichs 25 bis 75% variiert, wobei der Rest hauptsächlich Wasser
ist. Die Dispersion kann zusätzlich
andere verschiedene Füllstoffe,
wie zum Beispiel Wachs, Pigmente usw., in einer Menge von 0 bis 80%
des Gehalts an Trockenmasse umfassen. Die Undurchdringbarkeitseigenschaften
solch eines fertigen Ganzen in Bezug auf verschiedene Gasen, Aromen,
Wasserdampf, Wasser und Fett sind hervorragend. Nachdem das Papier 1 hoher
Dichte beschichtet worden ist, wird die Dispersion in einer geeigneten Art
und Weise getrocknet, um daraus Wasser zu verdampfen, wobei sich
die verbleibenden Beschichtungsmaterialteilchen kombinieren, um
die Beschichtung 2 zu bilden. In Übereinstimmung mit der Erfindung
schließen
solche Beschichtungsmaterialien verschiedene Latex-artige synthetische
Polymere, wie zum Beispiel Styren/Butadien, Styrenacrylate, verschiedene
Acrylate, wie zum Beispiel Polyacrylate und Polymethacrylate, und
verschiedene mögliche bioabbaubare
Polymere oder Mischungen von zweien oder mehreren dieser Materialien
ein. Diese Materialien können
als solche oder vervollständigt
mit verschiedenen Füllstoffen,
Wachsen usw. verwendet werden. Es ist wesentlich, dass solche Beschichtungsdispersionen
nicht Polyvinychlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), oder Ethylvinylalkohol (EVOH)
enthalten, welche allgemein verwendete, bekannte Sauerstoffbarrieren
sind. Daher kann die Erfindung am einfachsten umgesetzt werden,
indem chemisch oder mechanisch hergestelltes Papier hoher Dichte,
das mit einer geeigneten wasserbasierten Latex-artigen Beschichtungsmaterialdispersion
beschichtet ist, verwendet wird. Die Beschichtung wird getrocknet,
was zu einem höchst
gasdichtem Verpackungsmaterial führt.
-
Extrem
gute Werte für
die Undurchdringbarkeit von Wasserdampf und Gasen können mit
dem Verpackungsmaterial der Erfindung erreicht werden. Gasdichtigkeit
als solche ist nicht eine absolute Dichtigkeit, aber ein Material
wird als gasdicht definiert, wenn es dem zu messenden Gas erlaubt,
in einer Menge durchzudringen, die nicht einen vorherbestimmten
Grenzwert übersteigt.
In den durchgeführten
Experimenten war die Sauerstoffpermeabilität des Verpackungsmaterials
der Erfindung bei
0,3 cm3/(1 m2 × d × bar) am
niedrigsten und sicher kleiner als
20 cm3/(1
m2 × d × bar),
was als der normale Grenzwert für
die Sauerstoffpermeabilität
eines sauerstoffdichten Materials angesehen wird. Ähnlich waren
die Wasserdampfpermeabilitätseigenschaften
am niedrigsten kleiner als 2 g/(m2 × d) und
sicher kleiner als 10 g/(m2 × d). Daher
kann die für
Nahrungsmittelverpackungen benötigte
Undurchdringbarkeit mit dem Verpackungsmaterial der Erfindung unter
Verwendung von Papier hoher Dichte und einer wasserbasierten Latex-artigen
Dispersionsbeschichtung ohne jegliche andere Maßnahmen leicht erreicht werden. Solch
eine Gasdichtigkeit verhindert im Wesentlichen, dass alle Arten
von Gasen außerhalb
der Verpackung, wie zum Beispiel Luft und Sauerstoff darin usw.,
in die Packung eindringen, und hindert gleichzeitig Stickstoff,
Kohlendioxid usw., die in die Verpackung gespeist wurden, daran,
die Verpackung zu verlassen.
-
1 zeigt
schematisch einen Querschnitt des Verpackungsmaterials der Erfindung.
In der Figur ist das Grundmaterial, d. h. Papier 1 hoher
Dichte, wie oben beschrieben, mit einer Beschichtungsschicht von
im Wesentlichen konstanter Dicke beschichtet.
-
2 ihrerseits
zeigt ein Ausführungsbeispiel
des Verpackungsmaterials der Erfindung, in welchem das Papier 1 hoher
Dichte mit der Beschichtungsschicht 2 in solch einer Art
und Weise beschichtet ist, dass die Beschichtungsoberfläche des
Verpackungsmaterials im Wesentlichen eben ist.
-
3 ihrerseits
zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel
des Verpackungsmaterials der Erfindung, in welchem eine dritte Schicht 3,
die in diesem Ausführungsbeispiel
am Grundmaterial, d. h. dem Papier 1 hoher Dichte befestigt
ist, mit dem Ausführungsbeispiel
der 1 kombiniert wird. Die dritte Schicht kann aus
einem anderen Papiermaterial oder aus einem anderen geeigneten Material
sein, das zum Beispiel das äußere Erscheinungsbild
der Verpackungen verbessert. In der Figur ist die dritte Schicht
sehr schematisch gezeigt, als ob beide ihrer Seiten eben wären, obwohl
sie in der Praxis in einer bestimmten Art und Weise rau sind. Daher
kann die Schicht 3 aus entweder einem oder mehreren Materialien
sein und kann unter Verwendung von Metallisierung, Extrusionsbeschichtung,
Beschichtung von Papier, Kunststoff oder Karton am Grundmaterial usw.
hergestellt werden. In dieser Art und Weise können verschiedene verwendbare
Verpackungsmaterialien mit geeigneten Erscheinungsbildern und Eigenschaften
erhalten werden. Obwohl die dritte Schicht am Grundmaterial in 3 befestigt
ist, kann sie genauso gut an der Beschichtung, d. h. der Schicht 2 oder,
falls gewünscht,
an beiden Seiten des Verpackungsmaterials befestigt werden.
-
Die
Beschichtung 2 des Verpackungsmaterials der Erfindung kann
auch in verschiedenen Weisen gemacht werden. Daher kann die Beschichtung auf
verschiedene, an sich bekannte Weisen, wie zum Beispiel Dosieren,
Ausspülen,
usw., aufgetragen werden. Ähnlich
kann das Verpackungsmaterial mehr als einmal mit Beschichtungsmaterial
beschichtet werden, in welchem Fall dasselbe Beschichtungsmaterial
oder, falls gewünscht,
verschiedene Beschichtungsmaterialien für die verschiedenen Beschichtungen
verwendet werden können.
Genauso gut kann dasselbe oder ein verschiedenes Beschichtungsmaterial
auf beide Seiten des Verpackungsmaterials aufgetragen werden, um
den gewünschten Wert
an Gasdichtigkeit zu erreichen.