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1. DE000069812381 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES MIT DRUCKTINTE VERZIERTEN VERPACKUNGSMATERIAL, INSBESONDERE FÜR ASEPTISCHE PACKUNGEN

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Beschreibung

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines mit Drucktinte verzierten Verpackungsmaterials in der Art eines Laminats, das eine äußere Beschichtung aus Kunststoff aufweist, die als Dekorträger dient und die ein auf ihrer Außenseite angebrachtes Dekor aus einer Drucktinte auf Wasserbasis aufweist, wobei in dem Verfahren eine Bahn aus steifem aber faltbarem Papier, das zumindest auf seiner einen Seite eine äußere Beschichtung aus Kunststoff als Dekorträger aufweist, einer Oberflächenbehandlung zum Zwecke der Verbesserung der Adhäsion unterzogen wird, wobei ihre Polarität mittels elektrischer Korona-Entladung verändert wird und in welchem Verfahren die derart oberflächenbehandelte äußere Kunststoffbeschichtung der Bahn anschließend mit einem Dekor aus Drucktinte auf Wasserbasis versehen wird, die durch die Nutzung herkömmlicher Drucktechniken in einem beliebigen optionalen Muster auf der Außenseite der oberflächenbehandelten Kunststoffbeschichtung aufgebracht wird.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen mit Drucktinte verzierten Verpackungsmaterials in der Art eines Laminats für aseptische Packungen, die aus einer Verpackungsmaterialbahn herge stellt werden, die zum Zwecke der Sterilisation durch ein Bad aus wässrigem Wasserstoffperoxid geführt wird, bevor die Bahn in fertige, aseptische Packungen geformt wird.
Stand der Technik
In der Verpackungsindustrie werden flüssigkeitsdichte, formstabile Einwegpackungen häufig zum Verpacken und Transportieren von flüssigen Lebensmitteln verwendet.
Die hier betrachteten Einwegpackungen werden typischerweise aus einem Verpackungsmaterial in der Art eines Laminats hergestellt, das eine steife aber faltbare Kernschicht aus Papier aufweist, die zumindest auf ihrer einen Seite eine äußere Beschichtung aus Kunststoff aufweist, die als Dekorträger dient, vorzugsweise aus Polyethylen geringer Dichte (LDPE) ist und auf ihrer Außenseite ein Dekor aus Drucktinte auf Wasserbasis aufgebracht hat. Vorzugsweise hat die Kernschicht auch auf ihrer anderen Seite eine äußere Kunststoff Schicht normalerweise Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE), wodurch das Verpackungsmaterial zur Herstellung von formstabilen, flüssigkeitsdichten Packungen durch einfaches, effektives Warmverschließen geeignet ist.
In bestimmten Fällen, insbesondere wenn das Verpackungsmaterial für sogenannte aseptische Packungen verwendet werden soll, wird das Verpackungsmaterial auch mit einer Materialschicht versehen, die als Gassperre dient und die zwischen der Kernschicht und einer der zwei äußeren Kunststoffschichten angebracht wird und die so ausgelegt ist, dass sie nach innen gerichtet ist, wenn das Verpackungsmaterial in Packungen geformt wird. Das Material dieser Gassperrschicht kann ein sogenanntes Sperrpolymer sein, z. B. Polyamid oder Ethylenvinylal kohol-Kopolymer, im Allgemeinen besteht es jedoch aus einer Aluminiumfolie (einer sogenannten Alufolie).
Heutzutage werden formstabile, flüssigkeitsdichte Packungen im Allgemeinen mit Hilfe moderner Hochgeschwindigkeits-Verpackungs- und Füllmaschinen hergestellt, die entweder aus einer Bahn oder aus vorgefertigtem Verpackungsmaterialzuschnitt Packungen formen, füllen und verschließen. Aus einer Bahn werden die Packungen beispielsweise so hergestellt, dass die Bahn zunächst in eine Röhre geformt wird, indem beide Längskanten der Bahn miteinander durch eine überlappende Verbindung verschlossen werden. Die Röhre wird mit dem entsprechenden Inhalt gefüllt, z. B. flüssigem Lebensmittel, und wird durch sich wiederholende querverlaufende Abschlüsse, die sich quer zur Längsachse der Röhre unter dem Niveau des Inhalts der 3 Röhre erstrecken, in geschlossene, gefüllte Packungen unterteilt. Die Packungen werden voneinander durch Einschnitte oder Durchschnitte in den querverlaufenden Verschließabschnitten getrennt und erhalten durch weitere Form- und Verschließschritte zur Herstellung der fertigen Packungen die gewünschte geometrische, normalerweise parallelepipede Konfiguration.
Sogenannte aseptische Packungen werden grundsätzlich auf gleiche Art und Weise hergestellt, allerdings mit dem wesentlichen Unterschied, dass sowohl das Verpackungsmaterial als auch der entsprechende Inhalt vor dem Füllen sterilisiert werden und dass das Füllen in einer sterilen (aseptischen) Füllumgebung stattfindet, um eine Re-infektion des sterilisierten Inhalts zu vermeiden.
Eine Sterilisation des Verpackungsmaterial findet oft mit Hilfe eines chemischen Sterilisationsmittels statt, z. B. einer wässrigen Losung von Wasserstoffperoxid, mit der das Ver packungsmaterial in Kontakt gebracht wird, um unerwünschte, insbesondere pathogene Mikroorganismen auf wenigstens den Teilen des Verpackungsmaterials zu eliminieren, die in Kontakt mit dem sterilisierten Inhalt kommen oder bei denen das Risiko besteht, dass sie in Kontakt mit dem sterilisierten Inhalt kommen. Es wird jedoch oft das gesamte Verpackungsmaterial sterilisiert, indem eine Verpackungsmaterialbahn in und durch ein Bad aus wässrigem Wasserstoffperoxid geführt wird, dem es zum oben erwähnten Zweck der Sterilisation ermöglicht wird, auf das Verpackungsmaterial einzuwirken, bevor die Bahn in aseptische Packungen wie oben beschrieben geformt wird.
Drucktinten für die beschriebene Anwendung in Verbindung mit Verpackungsmaterialien sind oft auf Wasserbasis und es ist deshalb nötig, dass die Oberfläche, auf die sie aufgetragen werden, ausreichend hydrophil ist, um eine gute Adhäsion zwischen der Drucktinte auf Wasserbasis und der entsprechenden, zu bedruckenden Oberfläche zu erreichen.
Eine Oberfläche aus Polyethylen, z. B. LDPE, die als Druckfläche für das oben beschriebene bekannte Verpackungsmaterial beschrieben wird, ist jedoch hydrophob (wasserabweisend) und muss deshalb bearbeitet werden, um die gewünschte gute Adhäsion zwischen der Drucktinte und der zu bedruckenden Oberfläche zu erhalten. Um die Adhäsion zu verbessern, wird das Verpackungsmaterial gemäß einem bekannten Verfahren einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die seine Polarität durch elektrische Korona-Entladung verändert, wodurch die Polyethylenoberfläche die gewünschte hydrophile Eigenschaft erhält.
Es war bereits früher möglich, Verpackungsmaterial mit Tintendekor des im Oberbegriff beschriebenen Typs mit einer guten Adhäsion zwischen der Drucktinte auf Wasserbasis und der äuße ren Polyethylenbeschichtung des Verpackungsmaterials herzustellen, es hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, dass das bekannte Verpackungsmaterial, insbesondere das für aseptische Packungen, durch Verwendung einfacher Mittel wesentlich verbessert werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, zu beschreiben, wie ein solches verbessertes Verpackungsmaterial insbesondere für aseptische Packungen auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst, der gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die kennzeichnenden Merkmale, wie in unabhängigen Anspruch 5 dargelegt, erhält.
Darstellung der Erfindung
Durch das Aussetzen der mit Drucktinte versehenen Verpackungsmaterialbahn einer Oberflächenenergie reduzierenden Nachbehandlung wie im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, mit Drucktinte verziertes Verpackungsmaterial herzustellen, das nicht nur einer Lagerung in einer feuchten Umgebung sogar für eine lange Lagerungsdauer standhält, ohne dass das Dekor seine Klarheit und Frische verliert, sondern das auch unter Verwendung von wässrigem Wasserstoffperoxid wie oben beschrieben sterilisiert werden kann, und zwar mit einem wesentlich geringeren Wasserstoffperoxidverbrauch, als dies in den bekannten Verfahren bisher möglich war.
Eine Erklärung für die oben beschriebenen Nachteile des bekannten mit Drucktinte verzierten Verpackungsmaterials, d. h. die Feuchtigkeitsempfindlichkeit bei der Lagerung und der sehr hohe Verbrauch von Wasserstoffperoxid bei der Sterilisation, kann sein, dass eine Korona-Behandlung, die eine Veränderung (Polaritätsänderung) der dekortragenden Polyethylenschicht des Verpackungsmaterials realisiert, gleichzeitig stark genug ist, dass die Polyethylenbeschichtung "aufgebrochen" wird, wenn sie von den elektrischen Korona-Entladungen getroffen wird. In solchen "aufgebrochenen" Abschnitten fehlen der Polyethylenbeschichtung ganz oder teilweise hydrophile "Befestigungspunkte", die bei einer Drucktinte auf Wasserbasis nötig sind, um mit guter Adhäsion zu haften; als Ergebnis haftet die Drucktinte in diesen Abschnitten nur teilweise. Das Risiko einer Wechselwirkung zwischen der Drucktinte und Feuchtigkeit oder Flüssigkeit und des daraus folgenden Qualitätsverlusts des aufgetragenen Dekors wird so in den beschriebenen Abschnitten erhöht.
Das Problem der "aufgebrochenen" Materialabschnitte in der äußeren Polyethylenbeschichtung des Verpackungsmaterials wird besonders gravierend, wenn das Verpackungsmaterial zum Zweck der Sterilisation durch ein Bad aus wässrigem Wasserstoffperoxid geführt wird, wie dies bei der Herstellung von aseptischen Packungen der Fall ist. Abgesehen von der Tatsache, dass die Drucktinte in Kontakt mit dem Wasser der Wasserstoffperoxidlösung kommt und mit diesem in Wechselwirkung tritt, wird das Wasserstoffperoxid in starken Ausmaß von den exponierten hydrophilen "Befestigungspunkten" in der Polyethylenbeschichtung angezogen und absorbiert, auch in Abschnitten, die sich außerhalb des aufgetragenen Dekors aus Drucktinte befinden, was eine starke Wasserstoffperoxidaufnahme als Ergebnis hat.
Dadurch dass die koronabehandelte äußere Polyethylenschicht des Verpackungsmaterials einer die Oberflächenenergie reduzierenden Nachbehandlung durch Wärme unterzogen wird, können die im Zusammenhang mit den bekannten Verfahren entstehenden Nachteile effektiv ausgeschlossen werden.
Die die Oberflächenenergie reduzierende Nachbehandlung wird vorzugsweise mittels Heißpresswalzen oder Presszylinder durchgeführt, zwischen denen das Verpackungsmaterial hindurchgeführt wird, wobei ein physikalischer Ausgleichseffekt der "aufgebrochenen" Polyethylenbeschichtung erreicht wird, was zusammen mit der verminderten Oberflächenenergie auch dazu beiträgt, dass der Tendenz der koronabehandelten Polyethylenschicht Flüssigkeit zu absorbieren, entgegengewirkt wird.
Kurze Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun insbesondere mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei:
Fig. 1 einen schematische Querschnitt durch ein per se bekanntes Verpackungsmaterial für aseptische Packungen darstellt, das unter Verwendung des Verfahrens gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde; und
Fig. 2 schematisch die Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Verpackungsmaterials darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Verpackungsmaterial wird mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet. Das Verpackungsmaterial 10 besteht aus einer Kernschicht 11 aus steifem aber faltbarem Papier konventioneller Verpackungsqualität und äußeren, flüssigkeitsdichten Beschichtungen 12 und 13 aus Polye thylen, vorzugsweise Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE). Zwischen der Papierschicht 11 und einer der zwei äußeren Polyethylenbeschichtungen 12 ist eine Aluminiumfolie 14 (eine so genannte Alufolie) vorgesehen, die als Gassperre dient und die durch eine Zwischenschicht 15 aus Klebstoff an der Seite der Kernschicht 11 befestigt wird, die nach innen gerichtet ist, wenn das Verpackungsmaterial in Packungen geformt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf die zweite äußere Polyethylenbeschichtung 13 des Verpackungsmaterials 10 ein Dekor 16 aus Drucktinte auf Wasserbasis aufgetragen, das unter Verwendung konventioneller Drucktechniken im gewünschten dekorativen Muster auf der Außenseite der Polyethylenbeschichtung 13 aufgetragen wird.
Das Verpackungsmaterial 10 in Fig. 1 wird gemäß der Erfindung auf die Art und Weise wie schematisch in Fig. 2 dargestellt hergestellt. Um den Vergleich zu vereinfachen, wurden in Fig. 2 für gleiche Teile dieselben Referenznummern wie in Fig. 1 verwendet.
Eine Bahn 10' aus kunststoffbeschichteten Papier wird von einer Magazinrolle (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeils gerollt und wird mit einer Folie 14 aus Aluminium versehen, die als Gassperrschicht dient und die mittels einer extrudierten Zwischenschicht 15 aus Klebstoff auf eine Seite der Bahn laminiert wird, während die Bahn durch einen Zwischenraum zwischen zwei Walzen oder Zylinder 17 und 18 geleitet wird.
Die mit der Folie versehene Bahn wird dann zu einer Extrusionsstation geleitet, an der die Aluminiumfolie 12 beschichtet wird mit einem Film 12 aus Polyethylen, vorzugsweise Polyethylen geringer Dichte (LDPE), das auf die Außenseite der Alumi niumfolie 14 extrudiert wird, um die eine der äußeren Kunststoffschichten 12 des Verpackungsmaterials 10 herzustellen.
Die kunststoffbeschichtete Bahn wird dann zum Zwecke der Adhäsionsverbesserung bei 19 einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die ihre Polarität verändert, wobei die Oberfläche der zweiten äußeren Beschichtung 13 aus Polyethylen, vorzugsweise Polyethylen geringer Dichte (LDPE), auf per se bekannte Art und Weise mit Hilfe von elektrischen Korona-Entladungen verändert wird.
Die koronabehandelte Bahn wird weiter zu einer Druckstation 20 geleitet, bei der die Bahn unter Verwendung einer konventionellen Drucktechnik mit einem äußeren Dekor 16 aus Drucktinte auf Wasserbasis, das im gewünschten Muster auf der Außenseite der oberflächenbehandelten äußeren Polyethylenbeschichtung 13 angebracht wird, versehen wird.
Die Bahn wird schließlich zu einer Nachbehandlungsstation 21 geleitet, bei der die Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung durch den Zwischenraum zwischen zwei heißen Presswalzen oder Presszylindern 22, 23 hindurchgeführt wird, wobei die Oberflächenenergie der koronabehandelten, mit Drucktinte beschichteten äußeren Kunststoffbeschichtung 13 der Bahn reduziert wird, während gleichzeitig die Kunststoffbeschichtung 13 etwas ausgeglichen wird.
In einem praktischen Vergleichsversuch hat ein erfindungsgemäßes Verpackungsmaterial für aseptische Packungen bei der Sterilisierung einen Verbrauch von Wasserstoffperoxid gezeigt, der um ungefähr 70 Prozent geringer ist als der entsprechende Wasserstoffperoxidverbrauch bei einem bekannten Verpackungsmaterial, das keiner Nachbehandlung zur Reduzierung der Oberflä chenenergie unterzogen wurde, wobei zur Sterilisation ein Bad aus wässrigem Wasserstoffperoxid wie oben beschrieben verwendet wurde.
Es ist also aus der obigen Beschreibung offensichtlich, dass es die vorliegende Erfindung ermöglicht, auf eine einfache Art und Weise und unter Verwendung einfacher Mittel ein mit einem Dekor aus Drucktinte versehenes Verpackungsmaterial insbesondere für aseptische Packungen herzustellen, das überraschend vorteilhafte Eigenschaften hat.
Selbstverständlich sind viele Modifikationen und Veränderungen ohne Abweichung vom offenbarten Erfindungskonzept möglich. Diese Modifikationen und Veränderungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, befinden sich also im Umfang der vorliegenden Erfindung wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird.