Vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles Verpackungsmaterial, insbesondere ein siegel-und/oder
sterilisierbares Verpackungsmaterial, aus einer Monofolie oder einem Folienverbund
mit einer ein- oder beidseitigen Bedruckung sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung und die Verwendung des Verpackungsmaterials.
Die Bedruckung von flexiblen Verpackungsmaterialien, wie Papierfolien, Kunststofffolien,
Metallfolien oder Folienverbunden aus zwei oder mehreren der vorgenannten Verpakkungsmaterialien
erfolgt herkömmlicherweise im Hochdruck, z.B. Flexodruck, im Tiefdruck,
im Flachdruck, z.B. Offsetdruck, oder im Durchdruck, z.B. Siebdruck.
Zur Bedruckung werden die Druckfarben mittels Druckzylinder, Druckplatte, Sieb oder dgl.
auf das Verpackungsmaterial aufgetragen. Entsprechend der Anzahl Farben erhöht sich der
Druckaufwand. Das Druckmuster muss über eine oder mehrere Druckformen auf das Verpackungsmaterial
übertragen werden. Die Druckverfahren sind ausgereift und ermöglichen
eine rationelle Fertigung grosser Mengen an Verpackungsmaterialien mit einheitlichen
Druckmotiven.
Das Bedrucken kleiner Lose von Verpackungsmaterialien wird jedoch, bedingt durch die
Herstellung der Druckformen und das Auswechseln der Druckformen und Druckfarben in
den Druckmaschinen, aufwendig, zeitintensiv und entsprechend teuer. Die Kunden verlangen
jedoch immer mehr Flexibilität. So werden beispielsweise Lieferfristen immer kürzer
angesetzt, das Verpackungs-Layout wird entsprechend saisonaler Aktivitäten wie Ostern,
Weihnachten, usw. häufiger geändert oder Verpackungsmaterialien sollen in verschiedenen
Sprachen angeboten werden. Ferner gewinnt das Einbringen von Sicherheitsmerkmalen
mittels speziellen Druckmotiven zum Schutz vor Fälschungen zunehmend an Bedeutung.
Ferner soll auch die Möglichkeit gegeben sein, Verpackungsmaterialien beidseitig zu bedrucken.
Mittlerweile sind Verfahren zur Bedruckung von Verpackungsmaterialien mittels elektrophotographischen
Verfahren bekannt, welche den oben genannten Anforderungen gerecht
werden. Die in solchen elektrophotographischen Verfahren eingesetzten Druckfarben bzw.
Toner werden thermisch fixiert. Im thermischen Härtungsprozess geschieht sowohl das Aufschmelzen
und Formieren des Aufschmelzproduktes als auch die Fixierung auf das Verpakkungsmaterial.
Mittels Elektrophotographie und unter Verwendung thermisch fixierender Tonersysteme
hergestellte Bedruckungen sind jedoch nur bis rund 100°C thermisch stabil. Verpackungsmaterialien
müssen jedoch bei der Herstellung von Packungen oftmals teil- oder vollflächig
auf Temperaturen von weit über 100°C erhitzt werden.
So wird beispielsweise für siegelbare Verpackungen ein Heisssiegellack verwendet, welcher
erst bei rund 160°C zu siegeln beginnt. Weiters müssen Verpackungsmaterialien für gewisse
Anwendungen sterilisierbar und folglich auf Temperaturen von über 100°C, in der Regel auf
rund 120°C erhitzbar sein, ohne selbst Schaden zu nehmen.
Damit die mittels Elektrophotographie erzeugte Bedruckung durch solche Wärmebehandlungen
nicht beschädigt oder zerstört wird, wird in DE 299 03 364 vorgeschlagen, die
Druckfarbe zwischen zwei konventionelle Lackschichten einzubetten, wobei eine der
Schichten ein Niedertemperatur-Heisssiegellack ist.
Die zusätzliche Lackbeschichtung erfordert jedoch weitere Vorrichtungen, in welchen die
Lackschicht mittels Eintauchen, Aufpinseln, Aufwalzen, Schleudern, Spritzen oder sogenanntes
Coil-Coating auf das Verpackungsmaterial aufgebracht werden kann. Ferner ist die
Verwendung lösungsmittelhaltiger Lacke ökologisch nicht bedenkenlos.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein hitzebeständiges bzw. hitzepressfestes Verpakkungsmaterial
mit einer photoelektrischen Bedruckung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
vorzuschlagen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Verpackungsmaterial eine mittels
eines elektrophotographischen Verfahrens wenigstens auf die Bedruckung aufgebrachte
teilweise oder vollständig transparente, wärmebeständige Überzugsschicht enthält und die
Überzugsschicht aus einem durch Ultraviolett- oder Elektronenstrahlung härtenden Toner
erzeugt ist.
Nachfolgend werden der Einfachheit halber mittels Ultraviolett-Strahlung härtende Toner
UV-härtende Toner und mittels Elektronen-Strahlung (Electron Beam) härtende Toner EB-härtende
Toner genannt.
Unter einem elektrophotographischen Verfahren fallen definitionsgemäss unter anderem
direkte und indirekte elektrophotographische Verfahren, wie z.B. die Xerographie, wobei
bevorzugt ein indirekters elektrophotographisches Verfahren, insbesondere ein Xerographie-Verfahren
angewendet wird.
Das Prinzip des elektrophotographischen Verfahrens setzt sich aus folgenden Teilschritten
zusammen:
An einer Koronaentladungsstation wird die photoleitende Oberflächenschicht eines Phototrägers,
z.B. einer Kopiertrommel, in Dunkelheit gleichmässig aufgeladen. Die photoleitende
Schicht wird einer das Druckbild als Belichtungsmuster wiedergebenden Lichtquelle
ausgesetzt, wobei der belichtete Teil der photoleitenden Schicht entladen wird. Ein dem
Druckbild entsprechendes Ladungsbild entsteht.
Im Entwicklungsschritt wird ein elektrostatisch geladener Toner auf das Ladungsbild übertragen,
wobei die der Ladung der photoleitenden Schicht entgegengesetzt geladenen Toner-partikel
durch die wirkenden elektrostatischen Kräfte unter Wiedergabe des Druckbildes auf
das Ladungsbild auf dem Phototräger gezogen werden.
Die Übertragung des Toners auf das Ladungsbild geschieht bevorzugt mittels eines Verfahrens
nach der sogenannten EMB-Technologie (Elektro-Magnetic Brush Technology), wie
sie insbesondere bei Zweikomponenten-Entwicklersystem zum Einsatz kommt. Ein sogenannter
Carrier besteht hier aus ferromagnetischen Teilchen, wobei die Tonerteilchen durch
triboelektrische Kräfte an den Carrier gebunden werden. Das aus dem Carrier und den daran
haftenden Tonerteilchen bestehende Entwickler-System wird über eine rotierende dem
Phototräger bzw. der Kopiertrommel gegenüberliegende Magnetwalze aufgetragen. Durch
die zwischen der Magnettrommel und dem Carrier wirkenden magnetischen Kräfte wird das
Entwickler-System kettenförmig an die Magnettrommel gezogen und bildet eine bürstenartige
Andordnung, auch Magnetbürste genannt, aus. Die Magnetbürste überstreicht den
Phototräger und erzeugt einen sogenannter Bürsten-Effekt, durch welchen die Tonerpartikel
mit Hilfe elektrostatischer Kräfte auf das Ladungsbild des Phototrägers überführt werden.
Im Übertragungsschritt wird der Toner, z. B. mittels Koronaentladungen, vom Phototräger
auf das zu bedruckende Substrat transferiert. Der Toner wird anschliessend, gegebenenfalls
im aufgeschmolzenen Zustand, dauerhaft an das Substrat fixiert.
Das elektrophotographische Verfahren ist beispielsweise in "Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, Sixth Edition, 1999, Electronic Release: Chapter 2.1.1. Electrophotography"
ausführlich beschrieben.
Das Auftragen einer UV- oder EB-härtenden Überzugsschicht mittels Elektrophotographie
ermöglicht beispielsweise die Verwendung lösungsmittelfreier Toner-Systeme.
Der Toner zur Erzeugung der Überzugsschicht liegt bevorzugt in fester Form, z.B. pulverförmig,
vor. Der Toner kann beispielsweise ein Zweikomponenten-Toner bzw. Zweikomponenten-Entwickler,
wie Trockentoner sein. Der Toner kann auch ein Einkomponenten-Toner
sein. Der Toner ist bevorzugt pigmentfrei oder ist solcherart pigmentiert, dass die
daraus erzeugte Überzugsschicht wenigstens durchscheinend ist und eine darunter liegende
Bedruckung sichtbar bleibt.
Ein bevorzugt verwendeter Zweikomponenten-Entwickler besteht aus einem Carrier bzw.
Entwickler und dem eigentlichen UV- oder EB-härtenden Toner. Der Carrier dient wie vorangehend
beschrieben zur Entwicklung, d.h. die Toner-Partikel werden mittels Carrier auf
das Ladungsbild des Phototrägers übertragen.
Bei der erfindungsgemässen Anwendung UV- oder EB-härtender Toner zur Herstellung der
Überzugsschicht ist das fallweise notwendige Aufschmelzen und Formieren des Toners auf
dem Substrat im Gegensatz zu thermisch härtenden Tonern vom eigentlichen Härtungsprozess
entkoppelt.
Die UV- oder EB-härtenden Toner enthalten sogenannte Initiatoren, z.B. Photoinitiatoren in
UV-härtenden Tonern, welche bei entsprechendem Energiebeschuss mit UV- oder Elektronenstrahlung
platzen und eine sofortige Polymerisierung des Toner-Auftrages bewirken.
Die Toner-Partikel werden in bevorzugter Ausführung der Erfindung nach dem Übertrag
vom Phototräger auf das Substrat in einer sogenannten Heiz-Station z.B. mittels IR- (Infrarot)
Strahlung oder NIR- (nahes Infrarot) Strahlung, insbesondere mittels beheizten Walzen,
auf z.B. 70 - 80°C erwärmt und gegebenenfalls aufgeschmolzen. Durch das Aufschmelzen
wird ein feiner gleichmässiger Film auf dem Substrat ausgebildet.
Nach der Übertragung des Toners und gegebenenfalls nach Erwärmen bzw. Aufschmelzen
des Toners folgt in einer sogenannten Härtungs-Station die Fixierung des Toners bzw. des
Aufschmelzproduktes auf das Substrat. Mittels Ultraviolett- oder Elektronen-Strahlung werden
die den Härtungsprozess bewirkenden Verkettungsreaktionen im Toner ausgelöst.
Die Temperatur des vorzugsweise geschmolzenen Toner-Pulvers ist während der Härtung
vorteilhaft erhöht, z.B. auf rund 70 - 80°C, um eine genügende Beweglichkeit der Moleküle
für den Härtungsvorgang zu gewährleisten.
Der Härtungsprozess wird bei UV-härtenden Tonern vorzugsweise mittels Mikrowellengenerierter
UV-Bestrahlung ausgeführt. Der Härtungsprozess dauert in der Regel ein
Bruchteil einer Sekunde bis wenige Sekunden.
Geeignete UV- oder EB-härtende Toner, welche in vorliegender Erfindung Anwendung
finden können, werden beispielsweise in der WO 97/36049 ausführlich beschrieben.
Die auf Basis eines UV- oder EB-härtenden Toners aufgebrachte Überzugsschicht zeigt eine
ausgezeichnete Haftung auf dem Substrat und der Bedruckung. Die Überzugsschicht ist
überdies erst ab einer Temperatur von 200°C und mehr wieder aufschmelzbar und bleibt
deshalb bei einer durch Heisssiegelung oder Sterilisation erfolgter Erwärmung des Verpakkungsmaterials
stabil. Dadurch ist auch die darunter liegende Bedruckung, insbesondere
eine photoelektrische Bedruckung, vor Beschädigung geschützt.
Die Überzugsschicht ist vorzugsweise eine abschliessende Schutzschicht auf dem Verpakkungsmaterial.
Die Dicke der Überzugsschicht kann 7 - 100 µm, insbesondere 10 - 50 µm
betragen. Die Überzugsschicht ist bevorzugt eine durchscheinende oder teilweise und insbesondere
vollständig transparente Schicht. Das darunter liegende Druckbild bleibt somit trotz
Überzugsschicht sichtbar. Die Überzugsschicht bedeckt wenigstens den das Druckbild erzeugenden
Materialauftrag. Bevorzugt überdeckt die Überzugsschicht wenigstens die bedruckten
Flächenabschnitte des Verpackungsmaterials vollflächig. In besonderer Ausführung
der Erfindung ist die Überzugsschicht vollflächig als abschliessende Schutzschicht auf
das gesamte Verpackungsmaterial aufgetragen.
Die Überzugsschicht über dem Druckbild ist vorzugsweise dergestalt, dass die durch abwechselnd
bedruckten und unbedruckten Flächenabschnitte erzeugten Oberflächenunebenheiten
durch die Überzugsschicht ausgeglichen sind und die Verpackungsfolie eine ebene,
freie Oberfläche aufweist. Die Überzugsschicht selbst weist somit über die Fläche hinweg
vorzugsweise unterschiedliche Schichtdicken auf. Der Ausgleich der Unebenheiten kann
beispielsweise durch Zerfliessen des vor dem Härtungsvorgang aufgeschmolzenen UV- oder
EB-härtenden Toners erreicht werden. Ferner kann der Tonerauftrag zur Erzeugung der
Überzugsschicht im elektrophotographischen Verfahren gezielt mit unterschiedlicher
Schichtdicken erfolgen, z.B. in Form eines Negativbildes des Druckbildes, so dass an den
nichtbedruckten Flächenstellen eine dickere und an den bedruckten Flächenstellen eine
dünnere Tonerschicht aufgetragen wird.
Die Bedruckung besteht zweckmässig aus Bild- und/oder Zeichenmustern, welche beispielsweise
Zeichenfolgen, Abbildungen, Muster, Raster, Zufallsmuster enthalten. Das Bild-und/oder
Zeichenmuster kann z.B. in Farbe, Schwarz, Weiss oder Grautönen vorliegen.
Die Bedruckung des Verpackungsmaterials wird vorzugsweise ebenfalls mittels eines vorgenannten
elektrophotographischen Verfahrens in einer sogenannten Druck-Einheit vorgenommen.
Der Einfachheit halber wird die mittels Elektrophotographie hergestellte Bedrukkung
photoelektrische Bedruckung genannt.
Der Toner zur photoelektrischen Bedruckung kann ein herkömmlich thermisch härtender
Toner sein und in fester Form, z.B. pulverförmig, wachs- oder harzartig oder in flüssiger
oder pastöser Form vorliegen. Der Toner kann beispielsweise ein Trockentoner in Pulverform
oder ein Flüssigtoner sein. Bevorzugt werden Einkomponenten-Toner aus beispielsweise
Harzpartikeln, in denen unter anderem Pigmente dispergiert sind, und besonders bevorzugt
Zweikomponenten-Toner mit einem Entwickler-System aus Carrier und Pigmenttoner
verwendet.
Der Toner kann auch ein UV- oder EB-härtender Toner sein. Entsprechend ist im Anschluss
an die Druck-Einheit eine Härtungs-Station und gegebenenfalls zwischen Druck-Einheit und
Härtungs-Station eine Heiz-Station angeordnet.
Der zur photoelektrischen Bedruckung verwendete Toner kann schwarze, weisse oder farbige
Pigmente enthalten. Bei einem Mehrfarbendruck werden die Teilbilder der einzelnen
Farben vorzugsweise nacheinander auf das Verpackungsmaterial aufgetragen und fixiert.
Teile der Bedruckung können auch mittels Hochdruck, wie Buch- oder Flexodruck, Tiefdruck,
Flachdruck, wie Helio- oder Offsetdruck oder mittels Durchdruck, wie Siebdruck,
hergestellt sein. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Verpackungsmaterial einen mittels
eines der vorgenannten klassischen Druckverfahren hergestellten Vordruck oder Basisdruck
enthält und weitere zusätzliche Bedruckungen mittels eines elektrophotographischen Verfahrens
der vorgenannten Art auf das Verpackungsmaterial aufgebracht werden und die die
photoelektrische Bedruckung aufweisende Seite oder Seiten des Verpackungsmaterial
teilflächig oder vollflächig mit einer erfindungsgemässen Überzugsschicht versehen wird.
Das Verpackungsmaterial kann an der Überzugsschicht gegenüberliegenden Seite eine teil-oder
vollflächige Siegellackbeschichtung, insbesondere eine Heisssiegellackbeschichtung,
enthalten. Das Verpackungsmaterial kann auch auf der freien Oberfläche der Überzugsschicht
teil- oder vollflächig eine Siegellackbeschichtung, insbesondere eine Heisssiegellackbeschichtung,
aufweisen.
Die erfindungsgemässe Überzugsschicht kann ferner ganz allgemein als Schutzschicht für
wärmeempfindliche Oberflächen von Verpackungsmaterialien eingesetzt werden.
Das Verpackungsmaterial selbst kann beispielsweise ein ein- oder mehrschichtiges folienartiges
Material sein. Die freiliegenden Seiten des unbedruckten Verpackungsmaterials können
aus Kunststoffen, Metallen oder keramischen Materialien sein. Mehrschichtige Materialien
können Folienverbunde aus zwei oder mehreren Schichten bzw. Folien aus z.B. enthaltend
Papieren, Kunststoffen und/oder Metallfolien sein.
Beispiele von Papieren sind Pack- und Hüllpapiere oder Etikettenpapiere. Die Papiere können
Pergamin-, Pergament oder Pergamentersatzpapiere sein. Die Oberflächen der Papiere
können maschinenglatt oder einseitig glatt sein und können satiniert, gekreppt, gefärbt oder
ungefärbt sein. Fallweise können die Papiere Synthetikfasern enthalten. Die Papiere weisen
beispielsweise eine Flächenmasse von 10 bis 300 g/m2 auf, wobei eine Flächenmasse von
20 bis 180 g/m2 vorteilhaft ist.
In möglicher Ausführungsform weist das Papier eine Beschichtung auf und stellt ein Verbundmaterial
dar, welches auf wenigstens einer Seite mit einer Kunststoff-Folie und/oder
einer Metallfolie kaschiert ist oder eine Extrusions- oder Coextrusionsbeschichtung, Dispersionsbeschichtung,
Paraffinbeschichtung, Hotmeltbeschichtung, Wachsbeschichtung oder
eine Lackschicht trägt. Die Extrusionsschicht kann eine Flächenmasse von z.B. 1 bis 200
g/m2, zweckmässig von 1 bis 100 g/m2, aufweisen. Die Beschichtung ist insbesondere unmittelbar
direkt auf das Papier aufgebracht. Die Paraffin-, Wachs- oder Hotmelt-Beschichtung
kann z.B. eine Flächenmasse von 1 bis 20 g/m2 aufweisen.
Beispiele von Metallfolien als Verpackungswerkstoff sind Folien aus Eisen, Stahl, Kupfer
und bevorzugt aus Aluminium und seinen Legierungen. Die Aluminiumfolien können aus
Aluminium mit einer Reinheit von 98,5, zweckmässig 99,0 und insbesondere 99,9 sein. Gut
geeignete Legierungen für Folien sind beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung der
Reihen AlMn, AlFeMn, wie AlFe1,5Mn, AlFeSi oder AlFeSiMn, beispielsweise in einer
Reinheit von 97,5 und höher, vorzugsweise in einer Reinheit von 98,5 und höher, sein. Die
Metallfolie ist vorzugsweise eine ununterbrochene Folie.
Geeignete Kunststoffe sind Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyester,
Polycarbonate, Polyvinylacetate, Polyolefine und besonders Polyethylene (PE), wie
Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), lineares Polyethylen
mittlerer Dichte (LMDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und lineares Polyethylen
niedriger Dichte (LLDPE), dann auch Polypropylene (PP), wie cast-Polypropylen
(cPP) oder biaxial orientiertes Polypropylen (oPP), Polyamide (PA) wie Polyamid 6, Polyamid
11, Polyamid 12, Polyamid 6,6, Polyamid 6,10, Polyamid 6,12, oder Polyamid 6-3-T.
Die Folien aus Polyamid können mono- oder vorzugsweise biaxial orientiert sein (oPA).
Weitere geeignete Kunststoffe sind Cycloolefin-Copolymere (COC). Dies sind thermoplastische
Olefin-Polymere mit amorpher Struktur, die im wesentlichen Copolymere aus Ethylen
und 2-Norbornen oder Tetracyclododecen darstellen. Weitere bevorzugte Kunststoffe
sind Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) oder Polyblends davon.
Die Dicke des Verpackungsmaterials kann beispielsweise von 5 µm bis 1000 µm betragen.
Zweckmässig sind Dicken von 15 bis 200 µm. Für Papiere, die wenigstens auf einer Seite
mit Kunststoffen oder mit einer Metallfolie beschichtet sind, kann die Dicke von 5 bis 500
µm, vorzugsweise 30 bis 300 µm, betragen. Kunststoff-Folien sind beispielsweise von 8 bis
1000 µm dick. Metallfolien können eine Dicke von 5 bis 300 µm, vorzugsweise von 10 bis
225 µm, aufweisen. Bilden zwei oder mehrere Materialien einen Folienverbund, so kann
dessen Dicke 13 bis 500 µm betragen.
Geeignete Metall-Kunststoff-Verbunde können beispielsweise die Schichtabfolge (Al /
Kunststoff), (Al / Lack), (Lack / Al / Kunststoff), (Kunststoff / Al / Kunststoff), etc. enthalten
oder daraus bestehen, wobei die Aufzählung in Klammern jeweils ein durch Schrägstriche
dargestellter Lagenaufbau beschreibt.
Beispiele solcher Verbunde sind: (cPP / oPA / Al / cPP); (oPA / Al / oPA); (oPA / Al / PE);
(oPA / Al / PP); (oPA / Al / PVC); (oPA /Al / PE-beschichtet); (oPA / Al / oPA / EAA);
(oPA / Al / oPA / HS-Lack); (PP / oPP / Al / oPP / PP); (PE / oPA / Al / oPA / PE); (PVC /
oPA / Al / PVC); (PP / oPA / Al / PP); (Al / PP), wobei oPA für orientiertes Polyamid, oPP
für orientiertes Polypropylen, cPP für gegossenes (cast) Polypropylen, PVC für Polyvinylchlorid,
PE für Polyethylen, PP für Polypropylen, EAA für Copolymer von Ethylen
und Acrylsäure, HS-Lack für Heiss-Siegellack und Al für Aluminium steht und die Schichtdicken
der Verbunde vorzugsweise zwischen 13 und 500 µm liegen. Es können die Kunststoff-Folien
bzw. -schichten und/oder die Metallfolien bzw. -schichten bedruckt sein.
Reine Kunststoffverbunde können beispielsweise die Schichtabfolge (PET / oPA / PE);
(PET / oPP / PE) oder (PET / LLDPE), etc. enthalten oder daraus bestehen, wobei PET für
Polyethylenterephthalat und LLDPE für lineares Polyethylen niedriger Dichte steht. Zwischen
den einzelnen Schichten können weiters zusätzliche Barriereschichten vorgesehen
sein. Die Schichtdicken der Verbunde liegen vorzugsweise zwischen 13 und 500 µm.
Papierverbunde können beispielsweise die Schichtabfolge (Al / Papier), (Kunststoff / Aluminium
/ Papier) oder (Papier / Kunststoff), etc. enthalten. Die Schichtdicken der Verbunde
liegen vorzugsweise zwischen 13 und 500 µm.
Träger der Bedruckung können insbesondere die Oberflächen von Folien oder Schichten aus
Metallen, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, sein, wobei die
Metalloberflächen mit einem Primer oder Grundlack versehen sein können. Ein solcher
Grundlack enthält z.B. bis zu 20 Gewichts-% an feinkörnigen Bestandteilen. Die feinkörnigen
Bestandteile sind vorzugsweise hochdisperse Kieselsäure, Talkum, Kieselerde, natürliche
oder oberflächenvorbehandelte Glimmer und/oder organische Partikel, wobei diese im
Grundlack bzw. im Lösungsmittel des Grundlackes nicht löslich sind. Typische Primer sind
z.B. Acryllacke oder PVC-Copolymer-Lacke, Nitrocelluloselacke.
Weitere bevorzugte Träger der Bedruckung sind die Oberflächen von Folien oder Schichten
aus Kunststoff der vorgenannten Art. Die Kunststoff-Folien bzw. -schichten können z.B.
durchsichtig, durchscheinend oder opak und/oder angefärbt oder durchgefärbt und/oder mit
Füllstoffen oder Verstärkungsmaterialien durchsetzt sein.
Des weiteren können auch Papierschichten, beispielsweise Papierschichten der vorstehend
beschriebenen Art, Träger einer Bedruckung sein.
Das Verpackungsmaterial kann eine ein- oder beidseitige Bedruckung aufweisen, entsprechend
ein- oder beidseitig eine Überzugsschicht enthalten. Zusätzlich zur genannten Bedruckung
auf wenigstens einer freien Oberfläche des Verpackungsmaterials kann auch ein
Konterdruck auf der Innenseite, d.h. dem Folienverbund zugewandten Seite, einer aussen
liegenden und/oder innen liegenden Folie des Folienverbundes sein. Ein Konterdruck ist
besonders für durchsichtige und durchscheinende Folien geeignet. Der Konterdruck kann
z.B. ein mittels eines vorgenannten Hoch-, Tief-, Flach- oder Durchdruckverfahrens oder
mittels eines elektrophotographischen Verfahrens hergestellter Vordruck sein.
Verunreinigungen auf der Oberfläche der Verpackungsmaterialien, wie z.B. Schmiermittelrückstände
oder deren Abbauprodukte werden vor der Bedruckung entfernt.
Die freien Oberflächen der Kunststoff-Folien können vor dem Auftrag der Bedruckung
mittels bekannter Methoden vorbehandelt sein. Die freien Oberflächen können ferner vor
der Bedruckung mit einer keramischen Schicht, die z.B. in einem Vakuumdünnschichtverfahren
aufgetragen worden ist, ganz oder teilweise, bedeckt sein.
Keramische Schichten aus z.B. SiOx, wobei x eine Zahl von 1,2 bis 2 sein kann, oder aus
Al2O3, können durch Sputtern oder durch chemisches oder physikalisches Verdampfen von
Targetmaterialien erzeugt werden, wobei die keramische Schicht auf der zu beaufschlagenden
Oberfläche vorteilhaft in einer Dicke von 5 bis 500 nm (Nanometer) abgeschieden ist.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen
Verpackungsmaterials, insbesondere ein siegel- und/oder sterilisierbares Verpackungsmaterial
aus einer Monofolie oder einem Folienverbund.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Verpackungsmaterial in einer Druck-Einheit
kontinuierlich ein- oder beidseitig bedruckt wird und in einer Beschichtungs-Einheit
auf die Bedruckung bzw. Bedruckungen teil- oder vollflächig mittels eines elektrophotographischen
Verfahrens ein durch Ultraviolett- oder Elektronenstrahlung härtender Toner aufgebracht
und der Toner in einer Härtungs-Station unter Anwendung von Ultraviolett- oder
Elektronenstrahlung zu einer durchscheinenden oder vollständig transparenten Überzugsschicht
ausgehärtet wird.
Die photoelektrische Bedruckung geschieht vorzugsweise mittels thermisch härtenden Tonern.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung wird auf die Bedruckung bzw. Bedruckungen
teil- oder vollflächig mittels eines elektrophotographischen Verfahrens in einer Beschichtungs-Einheit
ein durch Ultraviolett- oder Elektronenstrahlung härtender Toner aufgebracht,
wobei der Toner in einer im Anschluss an die Beschichtungs-Einheit angeordneten
Heiz-Station erwärmt, vorzugsweise erwärmt und aufgeschmolzen, wird und unmittelbar
anschliessend in einer der Heiz-Station nachfolgenden Härtungs-Station unter Einfluss von
Ultraviolett- oder Elektronenstrahlung zu einer durchscheinenden oder vollständig transparenten
Überzugsschicht ausgehärtet wird.
Die Druck-Einheit ist vorzugsweise eine Foliendurchlaufbedruckungsanlage und das bevorzugt
in Rollenform vorliegende Verpackungsmaterial wird vorzugsweise mittels eines genannten
elektrophotographischen Verfahrens kontinuierlich ein- oder mehrfach mit einer
oder mehreren Druckfarben bedruckt.
Die Druck-Einheit, die Beschichtungs-Einheit, gegebenenfalls die Heiz-Station, und die
Härtungs-Station sind vorzugsweise in Serie angeordnet und Teil einer Produktionsanlage.
In Ausführung der Erfindung können ferner weitere im Anschluss an die vor genannten
Vorrichtungsmodule angeordnete Vorrichtungsmodule zur kontinuierlichen Herstellung von
Verpackungen oder Packungen in die genannte Produktionsanlage integriert sein.
Die photoelektrische Bedruckung ist bevorzugt mehrfarbig. Bei einem Mehrfarbendruck
werden die Teilbilder der einzelnen Farben vorzugsweise nacheinander auf das Verpakkungsmaterial
aufgetragen und fixiert. Dazu können beispielsweise in der Druck-Einheit
mehrere Druck-Stationen vorgesehen sein, in welchen jeweils das Teilbild einer entsprechenden
Farbe gedruckt wird. Das Verpackungsmaterial durchläuft hier nacheinander die
verschiedenen Druck-Stationen. Die Teilbilder von verschiedenen Phototrägern, insbesondere
Kopierwalzen, können auch hintereinander auf ein rotierendes Transferband übertragen
und von diesem nacheinander auf das Verpackungsmaterial übertragen und fixiert werden.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungen enthält das Verpackungsmaterial einen
mittels Hochdruck, insbesondere Buch- oder Flexodruck, Tiefdruck, Flachdruck, insbesondere
Offset- oder Heliodruck, Durchdruck, insbesondere Siebdruck, oder mittels Elektrophotographie
hergestellten Vordruck bzw. Basisdruck, wobei auf der den Vordruck enthaltenden
Oberfläche oder einer darüber angeordneten durchscheinenden oder transparenten
Folie oder Schicht mittels eines elektrophotographischen Verfahrens in einer Foliendurchlaufbedruckungsanlage
eine oder mehrere weitere photoelektrische Bedruckungen aufgebracht
werden.
Besonders bevorzugt sind digitale Verfahren der Elektrophotographie. In diesen Verfahren
wird unter Einsatz von Mitteln zur elektronischen Datenverarbeitung (EDV) und Verwendung
von Bild- und/oder Textverarbeitungsprogrammen ein Bild- und/oder Zeichenmuster
in Form einer digitalen Druckvorlage erstellt oder mittels Scanner von als analog vorliegende
Druckvorlage, z.B. ein Ausdruck, eingelesen und über einen Analog-Digital-Wandler in
eine digitale Druckvorlage gewandelt. Die in digitaler Form bereit gestellte Druckvorlage
wird z.B. mittels Laserstrahl in einem elektrophotographischen Verfahren in ein latentes
Bild reproduziert und als Druckbild in oben beschriebener Weise elektrophotographisch auf
das Verpackungsmaterial übertragen. Die Daten der Druckvorlage können beispielsweise
auf einem magnetischen, magnetooptischen oder optischen Speichermedium gespeichert
sein.
Bei Anwendung digitaler Elektrophotographie können zwei oder mehrere Druckvorlagen
z.B. über Text- und/oder Bildbearbeitungsprogramme mittels EDV zu einem vollständigen
Bild- und/oder Zeichenmuster, d.h. Druckbild, verarbeitet werden. Neben einer Druckvorlage
kann beispielsweise eine kontinuierlich, für jede zu bedruckende Fläche wechselnde,
oder in anderer Sequenz wechselnde, weitere Druckvorlage einkopiert werden, wobei unter
einkopieren bzw. kopieren die Reproduktion einer zweckmässig in elektronischer Datenform
vorliegende Druckvorlage zu verstehen ist. Dies ermöglicht, beispielsweise Seriennummern,
Sicherheitsvermerke, Druckmuster- oder farbunterschiedliche Verpackungsmaterialien
für Einzelverpackungen und dergl., in einem Arbeitsgang zu fertigen. Eine Druckvorlage
kann ein- und/oder mehrfach reproduziert werden.
Die Beschichtungs-Einheit ist vorzugsweise eine Foliendurchlaufbeschichtungsanlage. Der
Foliendurchlaufbeschichtungsanlage ist die sogenannte Härtungs-Station nachgeschaltet.
Das vorzugsweise direkt von einer Foliendurchlaufbedruckungsanlage oder von einer Rolle
zugeführte bedruckte Verpackungsmaterial wird vorzugsweise kontinuierlich durch die Foliendurchlaufbeschichtungsanlage
geführt mit dem genannten UV- oder EB-härtenden Toner
beschichtet und durch die Härtungs-Station geführt, in welcher der Toner mittels UV-oder
Elektronenstrahlung zu einer Überzugsschicht ausgehärtet wird.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist im Anschluss an die Foliendurchlaufbeschichtungsanlage
und vor der Härtungs-Station eine Heiz-Station vorgesehen. Das bedruckte
und mit dem UV- oder EB-härtenden Toner beschichtete Verpackungsmaterial wird
hier vor dem eigentlichen Härtungsprozess durch die Heiz-Station geführt, in welcher der
Toner aufgeschmolzen wird, und anschliessend durch die Härtungs-Station transportiert, in
welcher der aufgeschmolzene Toner mittels UV- oder Elektronenstrahlung zur Überzugsschicht
ausgehärtet wird.
Ein Verpackungsmaterial mit erfindungsgemässer Überzugsschicht ist besonders geeignet
zur Herstellung sterilisierbarer Verpackungen für Nahrungsmittel oder Tierfutter. Ferner ist
das genannte Verpackungsmaterial auch geeignet zur Herstellung von siegelbaren Verpakkungen
wie z.B. Durchdrückpackungen. Das Verpackungsmaterial eignet sich insbesondere
für siegelbare Deckelmaterialien für Gefässe oder Warenträger, siegelbare Beutel, Flachbeutel,
Bodenbeutel, Standbeutel, Tüten, Umverpackungen oder Kissenverpackungen, sowie
Warenträger oder Bodenteile von Durchdrückpackungen und Blisterpackungen.
Beispiele von erfindungsgemässen, bedruckten Verpackungsmaterialien sind Verpackungs-oder
Deckelfolien als Verpackungsmittel für z.B. Käse, wie Weich-, Schmelz oder Frischkäse,
oder für Milchprodukten insbesondere für Joghurt, wie Nature- oder Aroma-Joghurt,
cremige Dessertspeisen, Cremes sowie für dehydratisierte Nahrungsmittelzubereitungen
oder Instantprodukte wie Suppen und dergl. Beispiele solcher Verpackungsmaterialien weisen
den folgenden, von aussen nach innen dargestellten Folienaufbau auf:
a) Überzugsschicht mit einer Dicke von 7 bis 80 µm; b) Bedruckung; c) Papier mit einem Flächengewicht von 20 bis 100 g/m2, insbesondere von 35 bis 50
g/m2; d) vollflächige Klebstoffschicht mit einem Flächengewicht von 2 bis 6 g/m2, insbesondere
von 3 bis 5 g/m2; e1) Kunststoff-Folie aus Polyethylenterephthalat (PET) einer Dicke von 8 bis 16 µm, insbesondere
von 12 µm, die auf der gegen die Klebstoffschicht d) weisenden Seite in einer
Dicke von 10 bis 60 nm, vorzugsweise 10 bis 30 nm, metallisiert ist; e2) Kunststoff-Folie aus Polyethylenterephthalat (PET) einer Dicke von 8 bis 16 µm, insbesondere
von 12 µm; f) Primer oder Lack mit einem Flächengewicht von 0,3 bis 3,0 g/m2, insbesondere von 0,5
bis 1,0 g/m2; g) Siegellack, insbesondere einen Heiss-Siegellack, vorzugsweise auf der Basis von
Vinyl/Acryl oder PVC/Acryl, mit einem Flächengewicht von 1 bis 4 g/m2, insbesondere
von 1,9 bis 2,5 g/m2.
Die Verpackungs- oder Deckelfolie enthält eine Schicht aus PET entweder mit Metallisierung
e1) oder ohne Metallisierung e2). Anstelle der Primer- bzw. Lackschicht f) und der Siegellackschicht
g) kann auch eine über eine Klebschicht mit einem Flächengewicht von 1,0
bis 1,8 g/m2, insbesondere von 1,4 g/m2 auf die PET-Folie aufkaschierte Kunststoff-Folie
aus Polyethylen (PE) eirer Dicke von 40 bis 60 µm, insbesondere von 50 µm vorgesehen
sein.
Die erfindungsgemässe, bedruckte Verpackungs- oder Deckelfolie kann auch eine Metallfolie
aus Aluminium enthalten und folgenden Aufbau aufweisen:
a) Überzugsschicht mit einer Dicke von 7 bis 80 µm; b) Bedruckung; c) Papier mit einem Flächengewicht von 20 bis 100 g/m2, insbesondere von 50 g/m2; d) vollflächige Klebstoffschicht mit einem Flächengewicht von 2 bis 6 g/m2, insbesondere
von 4 g/m2; e) Aluminiumfolie einer Dicke von 6 bis 12 µm, insbesondere von 7 µm; f) vollflächige Klebstoffschicht mit einem Flächengewicht von 1 bis 3 g/m2, insbesondere
von 1,4 g/m2; g) Kunststoff-Folie aus Polyethylen (PE) einer Dicke von 15 bis 80 µm, insbesondere von
45 bis 55 µm.
Ein weiteres erfindungsgemässes, bedrucktes Verpackungsmaterial mit einer Aluminiumfolie
enthält von aussen nach innen folgenden Folienaufbau:
a) Überzugsschicht mit einer Dicke von 7 bis 80 µm; b) Bedruckung; c) Primer oder Lack mit einem Flächengewicht von 0,8 bis 3,0 g/m2, insbesondere von 1,1
g/m2; d) Aluminiumfolie einer Dicke von 15 bis 25 µm, insbesondere von 20 µm; e) vollflächige Klebstoffschicht mit einem Flächengewicht von 2 bis 5 g/m2, insbesondere
von 3,5 g/m2; f) Kunststoff-Folie aus Polyethylenterephthalat (PET) einer Dicke von 8 bis 16 µm, insbesondere
von 12 µm; g) Primer oder Lack mit einem Flächengewicht von 0,3 bis 3,0 g/m2, insbesondere von 0,6
g/m2; h) Siegellack, insbesondere einen Heiss-Siegellack, vorzugsweise auf der Basis von
PVC/Acryl mit einem Flächengewicht von 1 bis 4 g/m2, insbesondere von 2,5 g/m2.
Weitere erfindungsgemässe, bedruckbare Verpackungsmaterialien sind Nahrungsmittelbehälter,
wie Becher, Schalen, insbesondere Menuschalen aus einer Folie einer AlMn1Mg0,5-Legierung
(AA 3005) mit einer Dicke von 70 bis 110 µm, insbesondere von 90 µm, mit
einer aussen liegenden blanken Seite und einer inneren über eine Lackkaschierung mit einem
Flächengewicht von 4,0 bis 6,0 g/m2, insbesondere von 5,0 g/m2, aufgebrachten Folie
aus Polypropylen (PP) einer Dicke von 20 bis 40 µm, insbesondere von 30 µm. Anstelle
einer blanken äusseren Seite kann auch eine Einbrennlackierung in Gold oder dergl. mit
einem Flächengewicht von 2 bis 5 g/m2, insbesondere von 3,5 g/m2, auf der Aluminiumfolie
vorgesehen sein.
Neben der obgenannten Al-Legierung können besagte Becher, Schalen auch aus einer Folie
einer Al98,6-Legierung mit einer Dicke von 50 bis 70 µm, insbesondere von 60 µm sein,
wobei die Al-Folie eine äussere Glanzseite blank oder mit Druckvorlack mit einer Flächenmasse
von 1,3 bis 1,7 g/m2, insbesondere von 1,5 g/m2, und eine innere Mattseite mit einem
Haftvermittler mit einem Flächengewicht von 1,2 bis 1,6 g/m2, insbesondere von 1,4 g/m2,
und einer auf die Mattseite bzw. auf den Haftvermittler aufgebrachten schälfähigen Beschichtung
aus Polypropylen (PP) mit einem Flächengewicht von 20 bis 30 g/m2, insbesondere
von 25 g/m2. Anstelle eines Druckvorlackes kann auf der Glanzseite auch eine Einbrennlackierung
in Gold oder dergl. mit einem Flächengewicht von 2 bis 5 g/m2, insbesondere
von 3 g/m2 vorgesehen sein. Die Bedruckung und die Überzugsschicht können auf die
äussere und/oder innere Seite der Aluminiumfolie oder auf eine darüberliegende Primer-oder
Lackschicht oder Kunststoff-Folie erfolgen. Weiter Legierungstypen, welche anstelle
der vorgenannten verwendet werden können sind beispielsweise Al99 oder AlFe1,5Mn (AA
8006, AA 8014).
Beispiele von erfindungsgemäss bedruckbaren Pharmaverpackungen, insbesondere Blisterverpackungen,
sind von folgendem Schichtaufbau, wobei der Schichtaufbau von aussen
nach innen angegeben ist:
a) Lackschicht mit einem Flächengewicht von 0,8 bis 1,5 g/m2 auf der Basis von Cellulosenitrat,
Cellulosenitrat versetzt mit Syloid, Polyester oder von Polyester-Melaminharz; b) Aluminiumfolie einer Dicke von 10 bis 30 µm, insbesondere 20 µm; c) Lackschicht mit einem Flächengewicht von 5 bis 9 g/m2, insbesondere von 7 g/m2 auf
der Basis von Vinyl/Acryl, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymer/Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer/Acrylat
oder von modifiziertem Polypropylen.
Die photoelektrische Bedruckung und die Überzugsschicht können auf die äussere und/oder
innere Seite der Aluminiumfolie oder auf einer der anschliessenden Kunststoffschichten
erfolgen.
Weitere Beispiele weisen folgenden Schichtaufbau von aussen nach innen auf:
a) Pergaminpapier mit einem Flächengewicht von 30 bis 40 g/m2, insbesondere von 35
g/m2; b) Kaschierkleber mit einem Flächengewicht von 1 bis 4 g/m2, insbesondere von 3 g/m2 auf
der Basis von Polyurethan; c) Aluminiumfolie einer Dicke von 6 bis 12 µm, insbesondere von 9 µm; d) Primer oder Lack mit einem Flächengewicht von 1,0 bis 1,4 g/m2, insbesondere von 1,2
g/m2; e) Lack mit einem Flächengewicht von 4 bis 8 g/m2, insbesondere von 6 g/m2, auf der Basis
von Polyester
oder
- a) Papier mit einem Flächengewicht von 30 bis 60 g/m2, insbesondere von 50 g/m2;
- b) Kaschierkleber mit einem Flächengewicht von 1 bis 3 g/m2, insbesondere von 2 g/m2, auf
wasserlöslicher Basis;
- c) Aluminiumfolie einer Dicke von 6 bis 12µm, insbesondere von 9 µm;
- d) Haftvermittler mit einem Flächengewicht von 0,8 bis 1,2 g/m2, insbesondere von 1,0
g/m2, auf der Basis von Polyurethan;
- e) Kunststoff-Folie aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) einer Dicke von 30 bis50 µm,
insbesondere von 40 µm.
Die Bedruckung und die Überzugsschicht können auf die äussere Seite des Pergaminpapiers
und/oder auf die innere Seite der Aluminiumfolie bzw. der Kunststoffschicht oder -Folie
erfolgen.
Mit äusseren Seite bzw. aussen ist die dem Verpackungsinhalt abgewandte und mit inneren
Seite bzw. innen ist die dem Verpackungsinhalt zugewandte Seite bzw. Position gemeint.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
oder
- Fig. 1:
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bedruckung eines Verpakkungsmaterials
und zum Auftragen einer erfindungsgemässen Überzugsschicht
auf das bedruckte Verpackungsmaterial im Querschnitt;
- Fig. 2:
- einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Verpackungsmaterial.
Von einer Rolle 7 wird ein vorbedrucktes oder unbedrucktes, bahnförmiges Verpackungsmaterial
5 abgehaspelt und durch eine Foliendurchlaufbedruckungsanlage 1 geführt (siehe
Fig. 1), in welcher auf das Verpackungsmaterial 5 mittels eines elektrophotographischen
Verfahrens ein- oder mehrfach mit einem oder mehreren Tonern mit unterschiedlichen Pigmentierung
eine ein- oder mehrfarbige Bedruckung aufgetragen wird. Als Toner werden
thermisch härtende Trockentoner eines Zweikomponenten-Entwicklersystems eingesetzt. Im
Anschluss an die photoelektrische Bedruckung wird das Verpackungsmaterial 5 durch eine
der Foliendurchlaufbedruckungsanlage 1 nachgeschalteten Foliendurchlaufbeschichtungsanlage
2 geführt. In dieser wird mittels eines weiteren elektrophotographischen Verfahrens
ein flächendeckender UV- oder EB-härtender, pigmentfreier Toner auf die Bedruckung aufgetragen.
In einer nachfolgenden Heiz-Station 3 wird der UV- oder EB-härtende Toner aufgeschmolzen
und unmittelbar anschliessend in einer Härtungs-Station 4 mittels UV- oder
Elektronenstrahlung gehärtet. Das bedruckte und mit der Überzugsschicht versehene Verpackungsmaterial
wird anschliessend wieder auf eine Rolle 6 gewickelt oder in einer nachfolgenden
Verpackungsvorrichtung kontinuierlich zu Verpackungsbehältern oder Verpakkungsdeckeln
weiterverarbeitet.
In geänderter Ausführung des Beispiels kann die Heiz-Station 3 auch weggelassen werden,
so dass das bedruckte und mit dem UV- bzw. EB-härtenden Toner beschichtete Verpakkungsmaterial
5 direkt durch die Härtungs-Station 4 geführt wird.
Ein erfindungsgemässes Verpackungsmaterial 10 gemäss Fig. 2 enthält einen mit einer
photoelektrischen Bedruckung 12 versehene Monofolie oder Folienverbund 11. Die photoelektrische
Bedruckung 12 ist das Aufschmelzprodukt eines thermisch fixierten Trockentoners.
Auf die die photoelektrische Bedruckung enthaltenden Oberfläche ist erfindungsgemäss
eine mittels eines elektrophotographischen Verfahrens aufgetragene und auf einem
UV- oder EB-härtenden Toner basierende Überzugsschicht 13 aufgebracht.
Die Überzugsschicht 13 gleicht die durch die photoelektrische Bedruckung 12 hervorgerufenen
Unebenheiten aus, so dass die Oberfläche der Überzugsschicht 13 vergleichsweise
plan ist.
Auf der der photoelektrischen Bedruckung 12 gegenüber liegenden freien Oberfläche des
Folienverbundes 11 ist eine Heisssiegellackschicht 14 aufgetragen. Die Heisssiegellackschicht
14 kann partiell an eigentlichen Siegelflächen oder vollflächig auf dem gesamten
Folienverund 11 aufgetragen sein. Die Heisssiegellackschicht 14 kann ferner auch auf die
Überzugsschicht 13 aufgebracht sein.