DE60200038T2 - Verpackungsmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung, sowie daraus hergestellte Verpackung - Google Patents

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Description

  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein kaltsiegelbares Verpackungsmaterial und insbesondere auf ein Verpackungsmaterial, das zum Verpacken von Schokoriegeln und anderen Süßwaren geeignet ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kaltsiegelbare Materialien sind zum Verpacken von Produkten bekannt, die, wenn Hitze exponiert, wie es beim Hitzesiegeln einer Verpackung auftreten könnte, nachteilig beeinflußt würden, nachdem das Produkt hergestellt worden ist. Schokoriegel mit einem äußeren Schokoladenüberzug sind ein Beispiel eines solchen Produkts.
  • Bisher verwendete Kaltsiegel-Verpackungsmaterialien verwenden typischerweise eine von zwei Strukturen. Eine Struktur beinhaltet eine Beschichtung aus weißem orientierten Polypropylen-Material (OPP-Material), das auf der mit einer Lackbeschichtung bedeckten Außenseite einen Druckerschwärze-Druck und auf der Innenseite einen Kattsiegel-Belag aus Kautschuklatex aufweist. Eine andere Struktur beinhaltet ein Laminat aus einer weißen OPP-Lage und einer klaren OPP-Lage, die mittels eines Klebstoffs miteinander verschweißt sind, wobei die exponierte Innenfläche der weißen OPP-Lage einen Kautschuklatex-Kaltsiegelbelag aufweist. Die klare OPP-Lage ist umgekehrt gedruckt. Diese beiden Strukturen weisen einige Probleme auf. Bei der laminierten Struktur, wenn das Material in Rollen gelagert wird, liegt der Kaltsiegelbelag an der klaren OPP-Außenlage, und es ist schwierig, das Verschieben des Kaltesiegelbelags auf der Außenlage zu verhindern, wenn das Material ausgerollt ist. Spezielle Maßnahmen können beim Auftragen des Belags ergriffen werden, um das sichere Verschweißen des Belags an der weißen OPP-Lage sicherzustellen, so dass er mit der Lage verbunden bleibt und sich nicht auf der Außenlage verschiebt. Solche Maßnahmen erhöhen jedoch die Kosten und den Fertigungsaufwand. Der Lack in der einlagigen Struktur kann so formuliert werden, dass er als eine Release-Beschichtung dient, aber bisher verwendete Lacke enthalten oft mobile Zusatzstoffe. Solche Zusatzstoffe können den Kaltsiegelbelag vergiften, während das Verpackungsmaterial in Rollen gelagert ist und der Kaltsiegelbelag in Kontakt mit dem Lack steht, oder sie können durch die Verpackung wandern und den Inhalt bei Verwendung verunreinigen. Solche Lacke sind auch nicht sonderlich stabil und haben auf Grund des Verlusts von flüchtigen oder wandernden Komponenten eine begrenzte Lebensdauer.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verpackungsmaterial, das einige der Probleme der bisher vorgeschlagenen Materialien vermeidet oder wenigstens reduziert.
  • Bei einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verpackungsmaterial und ein Verfahren zum Fertigen eines solchen Materials bereit. Ein Substrat beinhaltet mindestens eine Schicht Kunststoffmaterial. Ein Energie aushärtbarer Belag wird auf eine Seite des Substrats aufgetragen, die die Außenseite der endgültigen Verpackung sein wird. Der Energie aushärtbare Belag wird ausgehärtet, indem er einer geeigneten Energie exponiert wird. Ein Kaltsiegel-Kohäsionsbelag wird auf die andere Seite des Substrats aufgetragen.
  • Das Substrat kann mit Druckerschwärze gedruckt sein und die Druckerschwärze kann durch den Energie ausgehärteten Belag bedeckt und geschützt sein. Diese Struktur ersetzt eine laminierte Struktur, die eine klare Außenlage einschließt, die auf der Innenseite dieser Lage oder auf der zugewandten Oberfläche der nächsten Lage gedruckt ist.
  • Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Verpackung aus dem Verpackungsmaterial geformt. Abschnitte der Innenfläche von mindestens einer Schicht des Materials, die einen Kaltsiegel-Kohäsionsbelag darauf aufweisen, werden zum Formen eines Siegels zusammengedrückt.
  • Vorzugsweise wird der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag nur auf jene Abschnitte des Materials, die Säume in der endgültigen Verpackung formen sollen, aufgetragen.
  • Vorzugsweise ist der Energie aushärtbare Belag ein Belag, der vernetzt ist, wenn er mittels eines Elektronenstrahls bestrahlt wird.
  • Die oben erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden genauen Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen, wie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schräge Ansicht einer erfindungsgemäßen Verpackung.
  • 2 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials.
  • 3 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen, und zuerst auf 1, ist eine Form der erfindungsgemäßen Verpackung gezeigt und im Allgemeinen durch die Bezugszahl 10 angezeigt. Die Verpackung 10 beinhaltet eine Schicht 12 Verpackungsmaterial, das den Inhalt 14, der ein Schokoriegel sein kann, einschließt. Wie in 1 gezeigt, ist die Schicht 12 um den Inhalt 14 gewickelt, und ihre Seitenkanten sind nach oben gedreht, um Flansche 16 zu formen, die mit ihren einander zugewandten Innenflächen mittels eines Kaltsiegels 18 zusammengefügt und aneinander gesiegelt sind, um eine im Allgemeinen röhrenförmige Form zu formen. Die Enden des Rohrs sind flachgedrückt und mittels Kaltsiegel 20 zusammengefügt und aneinander gesiegelt. Ein Lagerraum, der den Inhalt 14 enthält, ist daher durch den Bereich innerhalb der Schicht 12 und innerhalb der Siegel 18 und 20 definiert. Der Lagerraum ist von der Umgebung versiegelt.
  • Wenn der Inhalt 14 ein fester Gegenstand ist, wie etwa ein Schokoriegel, kann die Verpackung um den Inhalt in im Wesentlichen der Reihenfolge, in die es beschrieben worden ist, geformt werden. Wenn der Inhalt 14 aus losen Gegenstände besteht, wie etwa kleine Stücke aus Süßwaren, kann die Verpackung dann als eine Tüte geformt werden, indem das längslaufende Siegel 18 und ein Endsiegel 20 gesiegelt, gefüllt und dann durch das Siegeln des anderen Endsiegels 20 verschlossen werden. In beiden Fällen kann das Material für die Schicht 12 in Form eines langen Streifens bereitgestellt werden, wobei die Flansche 16 durch die Seitenkanten der Schicht geformt sind, und kann unmittelbar vor oder nach dem Formen der Endsiegel 20 in Längen geschnitten werden. Maschinen zum Formen und Versiegeln solcher Verpackungen sind im Handel erhältlich und das Verfahren wird hier nicht ferner beschrieben.
  • Die Schicht 12 der Verpackung 10 kann aus einer wie in 2 gezeigten Struktur auf der Basis einer einzigen Lage Kunststoffmaterial oder aus einer in 3 gezeigten Laminatstruktur gefertigt sein.
  • Nun mit Bezug auf 2 weist die erste Form eines Verpackungsmaterials ein Substrat auf, das aus einer einzelnen Lage 34 von weißem orientiertem Polypropylen-Material (OPP-Material) besteht. Druckerschwärze-Druck 36 ist auf die Außenfläche der OPP-Lage 34 aufgetragen. Wie in 2 gezeigt, ist die Druckerschwärze in separaten Bereiche aufgetragen, wodurch ermöglicht wird, dass die weiße Farbe der OPP-Lage 34 als ein Hintergrund gesehen werden kann, aber sie kann stattdessen auch als eine kontinuierliche Beschichtung aufgetragen werden. Die Druckerschwärze kann eine herkömmliche Druckerschwärze zum Drucken auf OPP sein und kann mittels für den Zweck bekannten Druckverfahren aufgetragen werden.
  • Die Außenseite der OPP-Lage 34 ist über dem Druck 36 mit einer Beschichtung von Elektranenstrahl aushärtbarem (EB-) Belag 38, der unten genauer beschrieben werden wird, bedeckt. Der Belag 38 wird unmittelbar nach dem Auftragen ausgehärtet. Er formt eine schützende Beschichtung, wodurch das Schmieren oder das Abreiben des Drucks bei der Handhabung verhindert wird, und dient auch als eine Release-Beschichtung für den unten besprochenen Kaltsiegelbelag.
  • Ein Kaltsiegelbelag 40 ist auf die Innenfläche der weißen OPP-Lage 34 aufgetragen. Der Kaltsiegelbelag 40 kann eine kontinuierliche Beschichtung sein, er ist aber vorzugsweise, wie in 2 gezeigt, an jenen Stellen, an denen ein Siegel geformt werden soll, mustermäßig aufgetragen. Das bedingt, dass die den Kaltsiegelbelag aufweisende Rückseite mit der Druck aufweisenden Vorderseite Register hält. Die Kaltsiegelbeschichtungsmaschine ist vorzugsweise eine Flexodruckmaschine oder Rotationstiefdruckmaschine, die einen Teil der gleichen Produktionsanlage wie die Druckpresse für den Druckerschwärze-Druck 36 bildet und mit dieser mechanisch synchronisiert ist. Flexodruckmaschinen und Rotationstiefdruckmaschinen sind im Fach wohlbekannt und werden zum Zweck der Prägnanz hier nicht beschrieben. Die Maschine zum Formen und Schneiden der Verpackung kann dann mit dem Kaltsiegelmuster auf genau die gleiche Weise Register halten, wie sie mit dem Druckerschwärze-Druck auf der anderen Seite des Materials Register hält. Stattdessen kann der Druckerschwärze-Druck 36 als erstes aufgetragen werden und die Kaltsiegelbeschichtungsmaschine und die Maschine zum Formen und Schneiden der Verpackung können getrennt mit dem Druck Register halten. Verfahren zum und Vorrichtungen für das Malten von nachfolgenden Maschinen von Registern mit einem gedruckten Muster sind im Fach wohl bekannt und werden zum Zweck der Prägnanz hier nicht beschrieben werden. Das mustermäßige Auftragen des Kaltsiegels hat die Vorteile, dass weniger Kaltsiegelbelag verwendet wird und der Kaltsiegelbelag mit dem Inhalt der Verpackung 10 nicht oder nur entlang sehr engen Bereichen an den Säumen in Kontakt kommt. Das mustermäßige Auftragen des Kaltesiegels 40 wird für einige Anwendungen nötig sein, insbesondere für Nahrungsmittelanwendungen, bei welchen mehr als minimaler Kontakt zwischen dem Inhalt 14 der Verpackung 10 und dem Kaltsiegelbelag 40 nicht annehmbar sein wird.
  • Nun, mit Bezug auf 3, weist die zweite Form des Verpackungsmaterials ein Substrat auf, das ein Laminat einer inneren Lage 42 aus weißem OPP-Material und einer Außenlage 44 aus klarem OPP-Material, die mittels einer Beschichtung 46 eines geeigneten Klebstoffs zusammen laminiert sind, beinhaltet. Der Druckerschwärze-Druck 36 ist auf die Innenfläche der äußeren OPP-Lage 44 aufgetragen. Wie bei der ersten Form des in 2 gezeigten Materials ist die Druckerschwärze in separaten Bereichen aufgetragen, wodurch ermöglicht wird, dass die weiße Farbe der inneren OPP-Lage 42 als ein Hintergrund gesehen werden kann, aber sie kann stattdessen als eine kontinuierliche Beschichtung aufgetragen werden. Stattdessen kann der Druckerschwärze-Druck 36 auf die Außenfläche der inneren OPP-Lage 42 aufgetragen werden, unter der Bedingung, dass der Klebstoff 46 ausreichend klar ist, so dass er den Druck nicht verdunkelt.
  • Die Außenseite der äußeren OPP-Lage 44 ist mit einer Beschichtung aus EB-Belag 38 abgedeckt. Bei dieser Struktur wird sie nicht zum Schützen der Druckerschwärze 36 benötigt, sondern sie formt eine schützende Beschichtung für die Außenfläche des OPP-Laminats und dient als eine Release-Beschichtung für den unten besprochenen Kaltsiegelbelag.
  • Der Klebstoff 46 ist ein auf Lösungsmittel basierender Klebstoff, der auf zwei aliphatischen Komponenten-Materialien, die die chemische Zusammensetzung eines Polyols und eines Isocyanats aufweisen, basiert. Diese beiden Komponenten können auf Chemikalien basieren, die ein Molekulargewicht aufweisen, das niedrig genug ist, dass sie auf die Filme aufgetragen werden können, ohne Lösungsmittel für die Verdünnung und Auftragung zu benötigen. Die chemische Bestandteile sind immer noch durch 21 C.F.R. § 177.1390 und § 175.105 zugelassen, wenn sie innerhalb der Verpackung benötigt werden, und können daher in Verpackungen für Nahrungsmittel verwendet werden.
  • Der in beiden Formen des in 2 und 3 gezeigten Verpackungsmaterials verwendete Kaltsiegelbelag 40 kann auf Kautschuklatex basieren, aber basiert vorzugsweise auf nicht ausgehärtetem Isopren oder Styrol-Butadienkautschuk. Diese Kunstkautschuke sind stabiler als Naturkautschuk, was ein Material mit einer längeren Lebensdauer ermöglicht, sind beständiger und bringen nicht die Gefahr von allergischen Reaktionen und sogar anaphylaktischem Schock mit sich, die einige Menschen bei Naturlatexprodukten erleiden. Der Belag 40 ist vorzugsweise ein Kohäsionsmaterial. Ein Kohäsionsmaterial ist als ein Material definiert, das an einer anderen Oberfläche des gleichen Materials fest kleben bleibt und nur schwach an anderen Oberflächen kleben bleibt und das beim Abziehen eher durch das Trennen an der Grenzfläche zwischen den zwei Kohäsionsbelägen als durch das Ablösen einer der Beläge von dem Substrat scheitert. Um das Kleben des Belags 40 an seinem Substrat zu gewährleisten, können ungefähr 20% Acrylat- oder Ethylen-Vinyl-Acetat-Monomere zu dem Belagmaterial zugegeben werden, um als ein Tensid und Klebstoff zu dienen. Der Belag 40 wird zum Auftragen in eine Emulsion mit Wasser bei einer Konsistenz, die unter Verwendung einer herkömmlichen Rotationstiefdruckpresse aufgetragen werden kann, geformt. Der Belag wird bei einer picke von 5 oder 7 Mikronen (etwa 0,2 bis 0,3 mil) aufgetragen.
  • In den beiden Verpackungsmaterialien 30 oder 32 kann der Elektronenstrahl aushärtbare Belag 38 eine Anzahl von geeigneten Verbindungsarten beinhalten. Die Materialien, die am besten für den Belag 40 geeignet sind, sind eine Kombination von Oligameren und Monomeren. Das bevorzugte Oligomer ist ein Epoxyacrylat. Das bevorzugte Monomer ist Acrylat. Die Monomere dienen als Verdünnungsmittel, die zum Reduzieren der Viskosität des Belags zum Zweck des Auftragens verwendet werden. Die Monomerkonzentration kann angepasst werden, um eine große Auswahl von Viskosität bereitzustellen, so dass viele Belagssysteme zum Auftragen des EB-Belags verwendet werden können.
  • Der Elektronenstrahl aushärtbare Belag 40 ist unter Verwendung einer Elektronenstrahlquelle ausgehärtet. Geeignete Elektronenstrahlquellen sind von Energy Science, Inc. von Wilmington, Massachusetts im Handel erhältlich. Die Elektronenenergie-Ausgabe sollte innerhalb des Bereichs von 110 kV bis 135 kV bei einer Dosis von 2,5 bis 5,0 Megarad liegen. Vorzugsweise liegt die Energie innerhalb des Bereichs von 125 kV bis 135 kV bei einer Dosis von 3,0 bis 4,0 Megarad.
  • Wenn es einem Elektronenstrahl aus einer geeigneten Quelle exponiert wird, reagiert das Acrylat-Monomer zur Epoxyacrylat-Kette ein, um Vernetzungen zu formen. Das Vernetzen benötigt keine Initiatorverbindungen. Demzufolge sind in dem Endprodukt keine flüchtigen, organischen Rest-Vetbindungen vorhanden. Das Aushärten erfolgt im Wesentlichen sofort und liefert einen Aushärtungsprozentsatz, der genau oder fast bei einhundert Prozent liegt.
  • Verschiedene wünschenswerte Zusatzstoffe, deren genaue Beschaffenheit von den Spezifikationen des Verpackungsmaterials 30 oder 32 abhängt, können auch zugegeben werden. Entschäumungsmittel und Gleitmittel sind oft wünschenswert. Zusatzstoffe können auch bereitgestellt werden, um Eigenschaften, wie Reibungskoeffizienten-, Glanz-, und Verarbeitungseigenschaften zu verbessern. Die Zusatzstoffe, die in dem EB-Belag 40 enthalten sind, neigen dazu während der Polymerisation des Belags „einreagiert" zu werden. Gleitmittel, die zum Verbessern des Reibungskoeffizienten bereitgestellt sind, sind zum Beispiel in dem Vernetzungsverfahren festgelegt und sind daher für die Probleme, die mit dem Wandern verbunden sind, weniger anfällig. Es ist daher möglich, eine größere Auswahl von Zusatzstoffen zu verwenden und daher unerwartete bessere Regelung der Eigenschaften auf der äußeren Fläche der Verpackung, als bei den bisher verwendeten Belägen aus Lack möglich war, zu erreichen.

Claims (24)

  1. Ein Verpackungsmaterial, das Folgendes beinhaltet: ein Substrat, das mindestens eine Schicht Kunststoffmaterial beinhaltet; einen Kaltsiegel-Kohäsionsbelag auf einer Innenseite des Substrats; und einen Energie ausgehärteten Belag auf einer Außenseite des Substrats.
  2. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat ein Laminat aus mindestens zwei Schichten Kunststoffmaterial beinhaltet.
  3. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 2, wobei eine Außenschicht des Laminats klar ist, und das ferner das drucken auf einer Fläche zwischen der Außenschicht und einer angrenzenden Schicht beinhaltet.
  4. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, das ferner das Drucken auf einer Außenfläche des mit dem Energie ausgehärteten Belag abgedeckten Substrats beinhaltet.
  5. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag Naturkautschuklatex, Styrol-Butadien, Isopren oder Kunstkautschuk beinhaltet.
  6. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag einen geringen Anteil an Acrylat oder Ethyl-Vinyl-Acetat beinhaltet.
  7. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag nur auf ausgewählte Abschnitte der Innenfläche des Substrats aufgetragen wird.
  8. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der Energie ausgehärtete Belag ein Elektronenstrahl ausgehärteter Belag ist.
  9. Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei der Energie ausgehärtete Belag ein Belag aus vernetztem Epoxyacrylat ist.
  10. Eine Verpackung, die Folgendes beinhaltet: mindestens eine Schicht Verpackungsmaterial, die Folgendes beinhaltet: ein Substrat, das mindestens eine Schicht Kunststoffmaterial beinhaltet; einen Kaltsiegel-Kohäsionsbelag auf einer Innenseite des Substrats; und einen Energie ausgehärteten Belag auf einer Außenseite des Substrats; wobei die Verpackung mindestens einen Saum aufweist, der durch zusammenhängende Abschnitte des Kaltsiegel-Kohäsionsbelags geformt ist.
  11. Verpackung gemäß Anspruch 10, wobei das Substrat ein Laminat aus mindestens zwei Schichten Kunststoffmaterial beinhaltet.
  12. Verpackung gemäß Anspruch 11, wobei eine Außenschicht des Laminats klar ist, und das ferner das Drucken auf einer Oberfläche zwischen der Außenschicht und einer angrenzenden Schicht beinhaltet.
  13. Verpackung gemäß Anspruch 10, das ferner das Drucken auf einer Außenfläche des mit dem Energie ausgehärteten Belag abgedeckten Substrats beinhaltet.
  14. Verpackung gemäß Anspruch 10, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag Naturkautschuklatex, Styrol-Butadien, Isopren oder Kunstkautschuk beinhaltet.
  15. Verpackung gemäß Anspruch 14, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag einen geringen Anteil an Acrylat oder Ethyl-Vinyl-Acetat beinhaltet.
  16. Verpackung gemäß Anspruch 10, wobei der Kaltsiegel-Kohäsionsbelag nur auf ausgewählte Abschnitte der Innenfläche des Substrats aufgetragen wird.
  17. Verpackung gemäß Anspruch 17, wobei der Kalisiegel-Kohäsionsbelag nur bei diesem mindestens einen Saum auf das Substrat aufgetragen wird.
  18. Verpackung gemäß Anspruch 10, wobei der Energie ausgehärtete Belag ein Elektronenstrahl ausgehärteter Belag ist.
  19. Verpackung gemäß Anspruch 10, wobei der Energie ausgehärtete Belag ein Belag aus vernetztem Epoxyacrylat ist.
  20. Ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials, das folgende Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines Substrats, das mindestens eine Schicht Kunststoffmaterial beinhaltet; Auftragen eines Energie aushärtbaren Belags auf eine Seite des Substrats; Aushärten des Energie aushärtbaren Belags, indem er einer geeigneten Energie exponiert wird; und Auftragen eines Kaltsiegel-Kohäsionsbelags auf die andere Seite des Substrats.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 20, das ferner den Schritt des Druckens mit Druckerschwärze auf die mindestens eine Schicht Kunststoffmaterial vor dem Auftragen des Energie aushärtbaren Belags beinhaltet.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 21, das das Auftragen des Energie aushärtbaren Belags auf den Druckerschwärze-Druck beinhaltet.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 21, das folgende Schritte beinhaltet: Drucken mit Druckerschwärze auf eine Kunststoffschicht; und Zusammenlaminieren der bedruckten Kunststoffschicht und einer anderen Kunststoffschicht, wobei der Druck zwischen diesen liegt, um das Substrat zu formen; wobei eine der Kunststoffschichten, die das Substrat formen, klar ist; und Auftragen des Energie aushärtbaren Belags auf die exponierte Seite der klaren Kunststoffschicht.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Schritt beinhaltet, den Energie aushärtbaren Belag einem Elektronenstrahl zu exponieren.
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