DE69833726T2

DE69833726T2 - Verfahen zur Entfernung von Falten und Zetteltasche mit faltenlosen flachen Seiten

Info

Publication number: DE69833726T2
Application number: DE69833726T
Authority: DE
Inventors: Larry W. Wichita Falls DePoorter; Jr. Donald B. Moore Moore; Robert A. Greer Odabashian; Joseph M. 329 Greenville Ramirez; Carl L. Duncan Tucker; Richard M. Spartanburg Worley
Original assignee: Cryovac LLC
Current assignee: Cryovac LLC
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: EP0870691B1; CA2232189A1; EP0870691A3; NZ329927A; ES2259197T3; DE69833726D1; US6296886B1; EP0870691A2; ATE319626T1; CA2232189C; AU749998B2; AU5644298A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Verpacken von Fleischprodukten mit innenliegendem Knochen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Beutel mit einem schützenden Patch (Flicken) zum Vermindern oder Beseitigen von Durchstechen des Beutels durch einen Knochen in einem darin verpackten Fleischprodukt.
2. Hintergrund der Erfindung
Wärmeschrumpfbare Thermoplasten sind bekanntermaßen brauchbar als flexible Verpackungsmaterialien zum Vakuumverpacken verschiedener Nahrungsmittel einschließlich Fleisch. Derartige Kunststoffmaterialien haben, wenn sie auch allgemein zum Verpacken von Fleisch geeignet sind, verständlicherweise Probleme beim erfolgreichen Verpacken scharfkantiger oder knochiger Produkte. Versuche zum Verpacken "wie gewachsener" Fleischstücke mit innenliegenden Knochen führen beispielsweise dazu, dass eine unbefriedigend große Anzahl von Beuteln infolge von Knochendurchstichen versagt. Die Verwendung polsternder Materialien, wie Papier, Papierlaminaten, wachsimprägniertem Tuch und verschiedenen Typen von Kunststoffeinlagen, hat sich als nicht völlig befriedigend zur Lösung des Probleme herausgestellt. Die Herstellung spezieller Schnittweisen des Fleisches oder Abtrennen nahe am Knochen unter Entfernung herausragender Knochen ist auch versucht worden. Dies ist jedoch bestenfalls nur eine begrenzte Lösung des Problems, da es nicht den positiven Schutz bietet, der für eine weite Vielfalt von kommerziellen Fleischtypen mit innenliegenden Knochen erforderlich ist. Die Entfernung des Knochens ist außerdem ein vergleichsweise teures und zeitraubendes Verfahren.
Die Verwendung wärmeschrumpfbarer Beutel mit einem oder zwei daran geklebten wärmeschrumpfbaren Patches ist in letzter Zeit zu einer im Handel bevorzugten Weise des Verpackens einer Reine von Fleischprodukten mit innenliegendem Knochen geworden. Selbst die Beutel mit zwei Patches darauf weisen jedoch noch "unbedeckte Bereiche" auf (d. h. Bereiche des Beutels, die nicht durch den Patch bedeckt sind, hier auch als "nackte Bereiche" bezeichnet), die anfälliger gegenüber Durchstich sind, weil darüber kein Patch geklebt worden ist.
Patch-Beutel, die zum Verpacken von Fleischprodukten mit innenliegenden Knochen verwendet werden, werden allgemein in "flachgelegter" Position bereitgestellt, in der sich die werkseitige Siegelung bzw. Siegelungen in Kontakt mit einer Tischoberfläche befindet, auf der der Patch-Beutel während des Einführens des Fleischprodukts in den Beutel angeordnet ist. Es ist jedoch gefunden worden, dass bei einigen Schnittarten des Fleisches die nicht bedeckten Bereiche an einem oder mehreren Rändern des Beutels wahrscheinlich an der Peripherie des Fleischprodukts, das in den Beutel eingeführt wird, mit freiliegenden Knochen in Kontakt kommen. Infolgedessen haben einige Verpacker derartiger Stücke den Beutel um etwa 90° "gedreht", bevor das Fleischprodukt mit darin befindlichem Knochen in den Beutel eingeführt wird. Auf diese Weise ist der nicht bedeckte Bereich des Beutels in einem gewissen Abstand von den freiliegenden Knochen entlang der Peripherie des Fleischprodukts angeordnet.
In Reaktion auf dieses Problem ist ein Patch-Beutel entwickelt worden, der als "gedrehter Patch-Beutel" bekannt geworden ist, bei dem die Patches mindestens einen Teil eines Rands des Beutels bedecken, wobei diese Beutel nicht bedeckte Bereiche zwischen den Patches aufweisen, wobei sich diese Bereiche von den Beutelrändern entfernt befinden. In dem Verfah ren zur Herstellung derartiger Patch-Beutel ist jedoch gefunden worden, dass die Knicke (in dem Schlauchmaterial, aus dem der Beutelbereich hergestellt ist) die Heißsiegelung stören. Durch einige der Siegelungen geht speziell eine "Linie" hindurch. Es wird angenommen, dass diese Linie mit einer mangelhaften Siegelung zusammenhängt, die entweder leckt oder ein besonders schwacher Punkt in der Siegelung ist. Es wäre erwünscht, einen Patch-Beutel mit Patches herzustellen, die einen oder mehrere Beutelränder bedecken und Siegelungen aufweisen, die nicht über Knicken in der Beutelfolie gefertigt sind.
EP-A-O 621 205 offenbart einen Patch-Beutel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liefert einen Patch-Beutel, bei dem ein Patch einen Beutelrand bedeckt, mit einer Siegelung, die nicht über einem Knick in der Beutelfolie verläuft. Sie liefert auch ein Verfahren zum Entfernen von Folienknicken in einem Folienschlauchmaterial vor der Siegelstufe, das während der Herstellung eines Patch-Beutels durchgeführt wird, wobei ein Patch einen Beutelrand bedeckt. Auf diese Weise ist das Problem der mangelhaften Siegelung gelöst worden. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Patch-Beutel, der einen Beutel mit einem daran geklebten Patch umfasst, wobei der Patch-Beutel aufweist: einen oberen Bereich; einen unteren Rand; einen ersten Seitenrand; einen zweiten Seitenrand; eine erste flachgelegte Seite und eine zweite flachgelegte Seite, und wobei der Patch mindestens einen Teil der ersten flachgelegten Seite sowie einen Teil der zweiten flachgelegten Seite und ein Segment eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem ersten Seitenrand, dem zweiten Seitenrand und dem unteren Rand bedeckt, und dadurch ge kennzeichnet ist, dass die erste flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat und die zweite flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat.
Der Beutel umfasst vorzugsweise eine erste wärmeschrumpfbare Folie, und der Patch umfasst eine zweite wärmeschrumpfbare Folie. Die erste Folie ist vorzugsweise biaxial orientiert worden, und die zweite Folie ist biaxial orientiert worden. Der Beutel kann ein Beutel mit Endsiegelung oder ein Beutel mit Seitensiegelung sein.
Der Patch ist vorzugsweise ein erster Patch, der ein Segment des ersten Seitenrands bedeckt, wobei der Patch-Beutel ferner einen zweiten Patch umfasst, der ein Segment des zweiten Seitenrands bedeckt, wobei der zweite Patch eine dritte biaxial orientierte, wärmeschrumpfbare Folie umfasst. Beide Patche werden vorzugsweise mit Klebstoff an den Beutel geklebt. Die Patche werden vorzugsweise an die Außenseite des Beutels geklebt. Der Beutel hat vorzugsweise einen ersten unbedeckten Bereich, der zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch liegt und sich auf der ersten flachgelegten Seite des Beutels befindet, und einen zweiten unbedeckten Bereich, der sich zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch befindet und sich auf der zweiten flachgelegten Seite des Beutels befindet. Der erste unbedeckte Bereich hat vorzugsweise eine Breite von etwa 5 bis 380 mm (0,2 bis 15 Zoll), und der zweite unbedeckte Bereich hat eine Breite von etwa 5 bis 380 mm (0,2 bis 15 Zoll), insbesondere etwa 12 bis 250 nm (0,5 bis 10 Zoll), bevorzugter etwa 25 bis 200 mm (1 bis 8 Zoll).
Die erste Folie umfasst vorzugsweise: (i) eine Außenseiten-Schutzschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Co polymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer umfasst, (ii) eine innere O₂-Barriereschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril umfasst, und (iii) eine Innenseiten-Siegelschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischem Polyolefin, thermoplastischem Polyamid, thermoplastischem Polyester und thermoplastischem Polyvinylchlorid umfasst.
Die zweite Folie und die dritte Folie umfassen jeweils mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer.
Die erste Folie hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,04 bis 0,13 mm (1,5 bis 5 mil), insbesondere etwa 0,06 mm (2,5 mil). Die erste Folie hat vorzugsweise eine gesamte freie Schrumpfung (d. h. L + T) bei 85°C (185°F) von etwa 20 bis 120 %, insbesondere 30 bis 80%, bevorzugter etwa 50%. Die zweite Folie hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,08 bis 0,15 mm (2 bis 8 mil), insbesondere etwa 0,06 mm bis 0,12 mm (3 bis 6 mil). Die zweite Folie hat vorzugsweise eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von etwa 10 bis 100%, insbesondere etwa 20 bis 60%, bevorzugter etwa 30%.
Die dritte Folie hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,05 bis 0,2 mm (2 bis 8 mil), insbesondere etwa 0,08 mm bis 0,15 mm (3 bis 6 mil). Die dritte Folie hat vorzugsweise eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von etwa 10 bis 100%, insbesondere etwa 20 bis 60%, bevorzugter etwa 30 %. Die dritte Folie hat vorzugsweise die gleiche chemische Zu sammensetzung, Schichtreihenfolge und Schichtdicke wie die zweite Folie.
Der erfindungsgemäße Patch-Beutel kann alternativ ein Beutel mit Seitensiegelung mit einem Patch sein, der mindestens ein Segment des unteren Rands des Beutels bedeckt. Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Patch-Beutel mit Seitensiegelung ist ansonsten gemäß dem bevorzugten erfindungsgemäßen Patch-Beutel mit Endsiegelung.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Patch-Beutels, bei dem (A) ein Patch an eine erste flachgelegte Seite eines Folienschlauchmaterials geklebt wird, wobei sich das Schlauchmaterial in einer ersten flachgelegten Anordnung befindet, wodurch ein Schlauchmaterial-Patch-Laminat gebildet wird, wobei das Schlauchmaterial einen ersten Knick entlang eines ersten Seitenrands und einen zweiten Knick entlang eines zweiten Seitenrands hat, (B) das Schlauchmaterial-Patch-Laminat durch ein erstes Paar Quetschwalzen geleitet wird, wobei das Schlauchmaterial durch eine gefangene Gasblase zwischen dem ersten Paar Quetschwalzen und einem zweiten Paar oberer Quetschwalzen aufgeblasen wird, wodurch ein aufgeblasenes Schlauchmaterial-Patch-Laminat gebildet wird, (C) ein erster Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats, der einen ersten Knick enthält, und ein zweiter Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats, der einen zweiten Knick enthält, erwärmt werden, wobei das Erwärmen so durchgeführt wird, dass jeder der Knicke relaxiert, (D) der erste und der zweite Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats abgekühlt werden, (E) aus dem rotierten Schlauchmaterial-Patch-Laminat das Gas abgelassen wird und das Laminat zu einer zweiten flachgelegten Anordnung flachgelegt wird, indem das Schlauchmaterial-Patch-Laminat durch das zweite Paar Quetschwalzen geleitet wird, das einen Spalt hat, der etwa 10 bis 90° außer der Parallelen relativ zu einem Spalt des ersten Paars Quetschwalzen orientiert ist, so dass der Patch ein Segment eines ersten neuen Seitenrands des Schlauchmaterials bedeckt, und (F) das Schlauchmaterial gesiegelt und geschnitten wird, so dass ein Patch-Beutel aus einem Segment des Schlauchmaterials gebildet wird, wobei an das Segment des Schlauchmaterials der Patch geklebt ist.
Das zweite Paar von Quetschwalzen kann vorzugsweise etwa 1 bis 90° außer der Parallelen, insbesondere etwa 40 bis 90° außer der Parallelen, bevorzugter etwa 60 bis 90° außer der Parallelen und besonders bevorzugt etwa 75 bis 90° außer der Parallelen relativ zu dem ersten Paar von Quetschwalzen orientiert sein. Genau etwa 90° außer der Parallelen ist nicht bevorzugt, weil dies dazu führt, dass die erwärmten Bereiche in einer Reihe miteinander liegen, was sich in der nachfolgenden Siegelungs- und Schneidestufe als weniger bevorzugt erwiesen hat.
Der erste und der zweite Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats werden vorzugsweise jeweils auf eine Temperatur von etwa 50 bis 75°C (120 bis 170°F) erwärmt (insbesondere etwa 60 bis 75°C (140 bis 170°F), und das Abkühlen des ersten und des zweiten Bereichs des Schlauchmaterial-Patch-Laminats kühlt den ersten und den zweiten Bereich auf eine Temperatur von etwa 30 bis 40°C (85 bis 110°F) ab. Das Erwärmen wird vorzugsweise durch mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Infrarotstrahlung und Heißluft durchgeführt, und das Abkühlen wird vorzugsweise durchgeführt, indem kühle Luft gegen die erwärmten Bereiche der Folie geblasen wird, wobei die Luft eine Temperatur von etwa 10 bis 30°C (55 bis 85°F) hat.
Die gefangene Blase in dem Schlauchmaterial übt einen Druck von etwa 1 bis 18 Zoll Wasser auf eine Innenseite des Schlauchmaterial-Patch-Verbunds aus. Das Verfahren wird vorzugsweise durchgeführt, indem ein erster Patch an eine erste flachgelegte Seite des Schlauchmaterials geklebt wird, und ein zweiter Patch an eine zweite flachgelegte Seite des Schlauchmaterials geklebt wird, der erste Patch nach Ablassen des Gases und Flachlegen zu der zweiten flachgelegten Anordnung ein Segment des neuen ersten Seitenrands und der zweite Patch ein Segment des neuen zweiten Seitenrands bedeckt und wobei das Schneiden und Siegeln so durchgeführt wird, dass ein Patch-Beutel mit Endsiegelung hergestellt wird. Das zweite Paar von Quetschwalzen ist vorzugsweise von etwa 80 bis 89° außer der Parallelen relativ zu dem ersten Paar von Quetschwalzen orientiert.
Das Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, dass ein erfindungsgemäßer bevorzugter Patch-Beutel hergestellt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein verpacktes Produkt, das eine ein Produkt umgebende Verpackung umfasst, wobei (A) die Packung einen Patch-Beutel umfasst, der (i) einen oberen Bereich, (ii) einen unteren Rand, (iii) einen ersten Seitenrand (48), (iv) einen zweiten Seitenrand, (v) eine erste flachgelegte Seite und (vi) eine flachgelegte Seite aufweist, und wobei der Patch mindestens ein Segment eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem ersten Seitenrand, dem zweiten Seitenrand und dem unteren Rand bedeckt, und wobei die erste flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat und die zweite flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat, und (B) das Produkt ein Fleischprodukt mit innenliegendem Knochen, vorzugsweise ein Fleischstück mit innenliegendem Knochen umfasst, das mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rippenspeer, hinteren Rippen und kurzen Rippen umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert eine Schemaansicht eines bevorzugten erfindungsgemäßen Patch-Beutels mit Endsiegelung in einer flachgelegten Ansicht.
2 illustriert eine Querschnittansicht des Patch-Beutels mit Endsiegelung von 1, genommen durch Schnitt 2-2 von 1.
3 illustriert eine Schemaansicht eines Vergleichspatchbeutels mit Endsiegelung mit einem problematischen Knick entlang seiner Länge.
4 illustriert eine Querschnittansicht durch Schnitt 4-4 des in 3 illustrierten Vergleichs-Patch-Beutels mit Endsiegelung.
5 illustriert eine Querschnittschemaansicht einer Mehrschichtfolie, die eine bevorzugte Patchfolie ist.
6 illustriert eine Schemaansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen, biaxial orientierten, wärmeschrumpfbaren Patchfolie.
7 illustriert eine Schemaansicht eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen, biaxial orientierten, wärmeschrumpfbaren Beutelfolie.
8 illustriert eine Schemaansicht eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen, biaxial orientierten, wärmeschrumpfbaren Patchfolie.
9 illustriert eine Schemaansicht eines allgemeinen Verfahrens zur Herstellung von Patch-Beuteln.
10 illustriert eine Schemaansicht einer speziellen Verfahrensstufe zur Herstellung eines Patch-Beutels mit einem Patch, der einen Seitenrand des Beutels bedeckt.
11 illustriert eine Schemaansicht einer speziellen Verfahrensstufe zur Beseitigung von Knicken in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Patch-Beutels.
12 illustriert ein erfindungsgemäßes verpacktes Produkt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Begriff "unbedeckter Teil des Beutels" bezieht sich hier auf einen Teil des Beutels, der nicht mit einem Patch bedeckt ist, d. h. ein Teil des Beutels, bei dem sowohl die Innenseite als auch die Außenseite nicht mit einem oder mehreren Patches beklebt oder anderweitig bedeckt sind.
Die Formulierung "im Wesentlichen ausgerichtete Patches, wenn sich der Patch-Beutel in der flachgelegten Position befindet" bezieht sich hier auf die Patch-Ausrichtung, wenn der Patch-Beutel sich in seiner flachgelegten Position befindet, so dass mindestens ein Rand von einem der Patche sich innerhalb von 13 mm (0,5 Zoll) eines entsprechenden Rands des anderen Patches befindet, vorzugsweise innerhalb von 5 mm (0,2 Zoll), insbesondere innerhalb von 2,5 mm (0,1 Zoll). Jeder der Patches hat vorzugsweise vier Seiten, vorzugsweise ist jeder der Ränder von jedem der Patches im Wesentlichen mit dem entsprechenden Rand des anderen Patches ausgerichtet.
Der Begriff "flachgelegte Folie" bezieht sich hier auf eine Folie, die als weiter, dünnwandiger, runder Schlauch extrudiert, üblicherweise geblasen worden ist, abgekühlt, danach durch zusammenlaufende Walzensätze aufgenommen und in flachgelegter Form aufgewickelt worden ist. Der Begriff "flachgelegte Breite" bezieht sich hier auf die Hälfte des Umkreises des aufgeblasenen Folienschlauchs.
"Folie" wird hier im allgemeinsten Sinne verwendet, so dass alle Kunststoffbahnmaterialien unabhängig davon, ob sie Folie oder Feinfolie sind, eingeschlossen sind. Erfindungsgemäße und erfindungsgemäß verwendete Folien haben vorzugsweise eine Dicke von 0,25 mm oder darunter. Der Begriff "Packung" bezieht sich hier auf Verpackungsmaterialien, die um ein verpacktes Produkt herum angeordnet sind. Die Formulierung "verpacktes Produkt" bezieht sich hier auf die Kombination eines Produkts, das von einem Verpackungsmaterial umgeben ist.
Der Begriff "Siegelung" bezieht sich hier auf jede Siegelung eines ersten Bereichs einer Folienoberfläche an einen zweiten Bereich einer Folienoberfläche, wobei die Siegelung gebildet wird, indem die Bereiche auf mindestens ihre jeweiligen Siegelungsinitiierungstemperaturen erhitzt werden, d. h. eine Heißsiegelung. Das Siegeln kann mit jedem beliebigen oder jeden beliebigen aus mehreren Weisen erfolgen, wie unter Verwendung eines Heizstabs, von Heißluft, Heizdraht, Infrarotstrahlung, Ultraschallsiegelung, Radiofrequenzstrahlung, usw.
Heißsiegeln ist das Verfahren des Verbindens von zwei oder mehr thermoplastischen Folien oder Feinfolien, indem miteinander in Kontakt befindliche Bereiche auf die Temperatur erhitzt werden, bei der Schmelzen erfolgt, üblicherweise unterstützt durch Druck. Wenn die Wärme durch Düsen oder rotierende Räder zugeführt wird, die auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, wird das Verfahren als thermische Siegelung bezeichnet. Bei Schmelzperlensiegelung wird ein schmaler Strang aus geschmolzenem Polymer entlang einer Oberfläche extrudiert, dem ein Rad folgt, das die beiden Oberflächen zusammenpresst. Bei der Impulssiegelung wird Wärme durch Widerstandselemente zugeführt, die auf das Werkstück einwirken, wenn es relativ kühl ist, um die Folie rasch zu erhitzen und eine Heißsiegelung zu bilden. Simultanes Siegeln und Schneiden kann auf diese Weise durchgeführt werden. Dielektrische Siegelung wird mit polaren Materialien bewirkt, indem in den Folien mittels Radiofrequenzwellen Wärme induziert wird. Wenn das Erwärmen durch Ultraschallvibrationen erfolgt, wird das Verfahren als Ultraschallsiegelung bezeichnet.
Die Bezeichnungen "Nahrungsmittelkontaktschicht" und "Fleischkontaktschicht" beziehen sich hier auf eine Schicht einer Mehrschichtfolie, die sich in direktem Kontakt mit dem Nahrungsmittel/Fleisch in der Verpackung befindet, welche die Folie umfasst. In einer Mehrschichtfolie ist eine Nahrungsmittelkontaktschicht immer eine äußere Folienschicht, da sich die Nahrungsmittelkontaktschicht in direktem Kontakt mit dem Nahrungsmittelprodukt in der Packung befindet. Die Nahrungsmittelkontaktschicht ist eine Innenseitenschicht in dem Sinne, dass die Nahrungsmittelkontaktschicht in Bezug auf das verpackte Nahrungsmittelprodukt die Innenseitenschicht (d. h. innerste Schicht) der Verpackung ist, wobei sich diese Innenseitenschicht in direktem Kontakt mit dem Nahrungsmittel befindet. Die Bezeichnung "Nahrungsmittelkontaktoberfläche" und "Fleischkontaktoberfläche" bezieht sich auf eine Außenseite einer Nahrungsmittelkontaktschicht, wobei diese Außenseite in direktem Kontakt mit dem Nahrungsmittel in der Verpackung ist.
"EVOH" bezieht sich hier auf Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer. EVOH schließt verseifte oder hydrolysierte Ethylen-Vinylacatat-Copolymere ein und bezieht sich auf ein Vinylalkoholcopolymer mit Ethylencomonomer und wird beispielsweise durch Hydrolyse von Vinylacetatcopolymeren oder durch chemische Reaktionen mit Polyvinylalkohol hergestellt. Der Hydrolysegrad ist vorzugsweise etwa 50 bis 100 Mol.%, insbesondere etwa 85 bis 100 Mol.%.
Der Begriff "Barriere" und die Bezeichnung "Barriereschicht" werden hier in Anwendung auf Folien und/oder Folienschichten in Bezug auf die Fähigkeit einer Folie oder Folienschicht verwendet, als Barriere für ein oder mehrere Gase zu dienen. Beim Verpacken gehören zu Barriereschichten für Sauerstoff (d. h. gasförmiges O₂) beispielsweise hydrolysiertes Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (mit den Abkürzungen "EVOH" und "HEVA" und auch als "Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer" bezeichnet), Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, usw., die Fachleuten bekannt sind.
Die Bezeichnungen "Schutzschicht" sowie die Bezeichnung "durchstichfeste Schicht" beziehen sich auf eine äußere Folienschicht und/oder eine innere Folienschicht, die zum Widerstand gegen Abrieb, Durchstich und andere potentielle Ursachen der Verringerung der Packungsintegrität sowie potentielle Ursachen der Herabsetzung der Erscheinungsbildqualität der Verpackung dient.
Die Begriffe "Laminierung", "Laminat" sowie "laminierte Folie" beziehen sich auf das Verfahren und resultierende Produkt, das durch Verbinden von zwei oder mehr Schichten aus Folien oder anderen Materialien miteinander hergestellt ist. Laminierung kann durch Verbinden von Schichten mit Klebstoffen, Verbinden mit Wärme und Druck, mit Koronabehandlung und sogar durch Streichverfahren und Extrusionsbeschichten bewirkt werden. Der Begriff Laminat schließt auch coextrudierte Mehrschichtfolien ein, die eine oder mehrere Verbindungsschichten umfassen.
Der Begriff "orientiert" bezieht sich hier auf ein polymerhaltiges Material, das (allgemein bei einer erhöhten Temperatur, die als Orientierungstemperatur bezeichnet wird) gedehnt worden ist und anschließend in der gedehnten Konfiguration "fixiert" worden ist, indem das Material abgekühlt wurde, wodurch die Dimensionen im gedehnten Zustand erhalten blieben. Diese Kombination von Dehnung bei erhöhter Temperatur und anschließender Abkühlung führt zu einer Ausrichtung der Polymerketten in eine parallelere Konfiguration, wodurch die mechani schen Eigenschaften der Folie verbessert werden. Beim nachfolgenden Erwärmen von nicht festgehaltenem, nicht getempertem, orientiertem, polymerhaltigem Material auf seine Orientierungstemperatur wird Wärmeschrumpfung auf fast die ursprünglichen Abmessungen, d. h. Dimensionen vor dem Dehnen, hervorgerufen. Der Begriff "orientiert" wird hier in Bezug auf orientierte Folien verwendet, die in irgendeiner oder mehreren von vielen verschiedenen Weisen orientiert worden sein können.
Die Orientierung in einer Richtung wird hier als "uniaxiale Orientierung" bezeichnet, während die Orientierung in zwei Richtungen hier als "biaxiale Orientierung" bezeichnet wird. Bei orientierten Kunststofffolien können in der Kunststofflage innere Spannungen verbleiben, die durch erneutes Erwärmen der Folie auf eine Temperatur oberhalb derjenigen, bei der sie orientiert wurde, gelindert werden können. Bei erneuten Erwärmen einer derartigen Folie neigt die Folie dazu, auf die ursprünglichen Dimensionen zurückzuschrumpfen, die sie vor der Orientierung hatte. Folien, die schrumpfen, wenn sie erwärmt werden, werden allgemein hier als wärmeschrumpfbare Folien bezeichnet.
Der Begriff "Orientierungsverhältnis" bezieht sich hier auf das Multiplikationsprodukt des Ausmaßes, bis zu dem das Kunststofffolienmaterial in mehreren Richtungen orientiert wird, üblicherweise zwei zueinander senkrechten Richtungen. Orientierung in der Maschinenrichtung wird hier als "Ziehen" bezeichnet, während Orientierung in der Querrichtung hier als "Strecken" bezeichnet wird. Bei Folien, die durch eine Ringdüse extrudiert werden, wird das Strecken durch "Blasen" der Folie unter Ausbildung einer Blase erhalten. Bei derartigen Folien wird Ziehen erreicht, indem die Folie durch zwei Sätze angetriebener Quetschwalzen geführt wird, wobei der nachgeordnete Satz eine höhere Oberflächengeschwindigkeit als der vor geordnete Satz hat, wobei das resultierende Ziehverhältnis die Oberflächengeschwindigkeit des nachgeordneten Satzes von Quetschwalzen geteilt durch die Oberflächengeschwindigkeit des vorgeordneten Satzes von Quetschwalzen ist. Der Orientierungsgrad wird auch als das Orientierungsverhältnis, auch als das "Reckverhältnis" bekannt, bezeichnet.
Der Begriff "Monomer" bezieht sich hier auf eine relativ einfache Verbindung, die üblicherweise Kohlenstoff enthält und niedriges Molekulargewicht hat, und durch Kombinieren mit sich selbst oder mit anderen ähnlichen Molekülen oder Verbindungen unter Bildung von Polymer reagieren kann.
Der Begriff "Comonomer" bezieht sich hier auf Monomer, das in einer Copolymerisationsreaktion, deren Ergebnis ein Copolymer ist, mit mindestens einem anderen Monomer copolymerisiert wird.
Der Begriff "Polymer" bezieht sich hier auf das Produkt einer Polymerisationsreaktion und schließt Homopolymere, Copolymere, Terpolymere, Tetrapolymere usw. ein. Die Schichten einer Folie können im Allgemeinen aus einem Einzelpolymer bestehen oder können noch zusammen mit weiteren Polymeren vorliegen, d. h. damit gemischt.
Der Begriff "Homopolymer" wird hier in Bezug auf ein Polymer verwendet, das aus der Polymerisation eines Einzelmonomers resultiert, d. h. ein Polymer, das im Wesentlichen aus einem einzigen Typ von sich wiederholender Einheit besteht.
Der Begriff "Copolymer" bezieht sich hier auf Polymere, die durch die Polymerisationsreaktion von mindestens zwei verschiedenen Monomeren gebildet werden. Der Begriff "Copolymer" schließt beispielsweise das Copolymerisationsreaktionsprodukt von Ethylen und α-Olefin wie 1-Hexen ein. Der Begriff "Copolymer" schließt beispielsweise auch die Copolymerisation einer Mischung aus Ethylen, Propylen, 1-Hexen und 1-Octen ein. Der Begriff "Copolymerisation" bezieht sich auf die gleichzeitige Polymerisation von zwei oder mehr Monomeren. Der Begriff "Copolymer" schließt auch statistische Copolymere, Blockcopolymere und Pfropfcopolymere ein.
Der Begriff "Polymerisation" schließt Homopolymerisationen, Copolymerisationen, Terpolymerisationen, usw. ein und schließt alle Typen von Copolymerisationen ein, wie statistisch, Pfropf, Block, usw. Die Polymere in den erfindungsgemäß verwendeten Folien können im Allgemeinen nach jedem geeigneten Polymerisationsverfahren hergestellt werden, einschließlich Aufschlämmungspolymerisations-, Gasphasenpolymerisations-, Lösungspolymerisations- und Hochdruckpolymerisationsverfahren.
Ein hier in Form einer Vielzahl von Monomeren identifiziertes Copolymer, z. B. "Propylen/Ethylen-Copolymer" bezieht sich auf ein Copolymer, in dem eines der Monomeren in einem höheren Gewichts- oder Molprozentsatz als das andere Monomer oder die anderen Monomere copolymerisieren kann. Das erste aufgeführte Monomer polymerisiert vorzugsweise jedoch in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das zweite aufgeführte Monomer, und bei Copolymeren, die Terpolymere, Tetrapolymere, usw. sind, copolymerisiert das erste Monomer vorzugsweise in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das zweite Monomer, und das zweite Monomer copolymerisiert in einem höheren Gewichtsprozentsatz als das dritte Monomer, usw.
Terminologie, die ein "/" in Bezug auf die chemische Identität eines Copolymers (z. B. "ein Ethylen/α-Olefin-Copolymer") verwendet, identifiziert die Comonomere, die unter Bildung des Copolymers copolymerisiert werden. "Ethylen-α-Olefin-Copolymer" ist hier das Äquivalent zu "Ethylen/α-Olefin-Copolymer".
Copolymere werden hier in Form der Monomere identifiziert, d. h, benannt, aus denen die Copolymere produziert werden. Die Formulierung "Propylen/Ethylen-Copolymer" bezieht sich beispielsweise auf ein Copolymer, das durch die Copolymerisation von sowohl Propylen als auch Ethylen mit oder ohne weitere (s) Comonomer(e) hergestellt ist. Der Begriff "mer" bezieht sich hier auf eine Einheit eines Polymers, die sich von einem in der Polymerisationsreaktion verwendeten Monomer ableitet. Der Begriff "α-Olefin-mer" bezieht sich beispielsweise auf eine Einheit in beispielsweise einem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, wobei die Polymerisationseinheit jener "Rest" ist, der aus dem α-Olefinmonomer stammt, nachdem es reagiert hat, um ein Teil der Polymerkette zu werden, d. h. jener Teil des Polymers, der von einem individuellen α-Olefinmonomer beigetragen wird, nachdem es reagiert, um ein Teil der Polymerkette zu werden.
Die Bezeichnung "heterogenes Polymer" bezieht sich hier auf Polymerisationsreaktionsprodukte mit relativ weiter Variation des Molekulargewichts und relativ weiter Variation der Zusammensetzungsverteilung, d. h. Polymere, die beispielsweise unter Verwendung konventioneller Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt worden sind. Heterogene Polymere sind in verschiedenen Schichten der erfindungsgemäß verwendeten Folie brauchbar. Solche Copolymere enthalten in der Regel eine relativ weite Vielfalt von Kettenlängen und Comonomerprozentsätzen.
Der Begriff "heterogener Katalysator" bezieht sich hier auf einen Katalysator, der zur Verwendung in der Polymerisation der heterogenen Polymere wie bereits definiert geeignet ist. Heterogene Katalysatoren sind aus mehreren Sorten von aktiven Stellen zusammengesetzt, die sich in der Lewis-Acidität und der sterischen Umgebung unterscheiden. Ziegler-Natta-Katalysatoren sind heterogene Katalysatoren. Beispiele für heterogene Ziegler-Natta-Systeme schließen Metallhalogenide ein, die mit organometallischem Cokatalysator aktiviert worden sind, wie Titanchlorid, das gegebenenfalls Magnesiumchlorid enthält, mit Trialkylaluminium komplexiert, und finden sich in Patenten wie US-A-4 302 565 von Goeke et al., und US-A-4 302 566 von Karol et al., wobei auf beide hier vollständig Bezug genommen wird.
Die Formulierung "homogenes Polymer" bezieht sich hier auf Polymerisationsreaktionsprodukte mit relativ enger Molekulargewichtsverteilung und relativ enger Zusammensetzungsverteilung. Homogene Polymere können in verschiedenen Schichten der erfindungsgemäß verwendeten Mehrschichtfolie brauchbar sein. Homogene Polymere unterscheiden sich strukturell von heterogenen Polymeren dahingehend, dass homogene Polymere eine relativ einheitliche Sequenzierung von Comonomeren innerhalb einer Kette, eine spiegelbildliche Sequenzverteilung in allen Ketten und eine Ähnlichkeit der Länge in allen Ketten zeigen, d. h. eine engere Molekulargewichtsverteilung. Homogene Polymere werden zudem in der Regel unter Verwendung von Metallocen oder anderer Katalyse vom Single-Site-Typ statt der Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt.
Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere können insbesondere durch ein oder mehrere Verfahren charakterisieren werden, die Fachleuten bekannt sind, wie Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n), Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) und enger Schmelzpunktbereich und Einzelschmelzpunktverhalten. Die Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n), die auch als Polydispersität bekannt ist, kann durch Gelpermeationschromatographie bestimmt werden. Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere, die erfindungsgemäß verwendet werden können, haben vorzugsweise ein M_w/M_n von weniger als 2,7, insbesondere etwa 1,9 bis 2,5, bevorzugter etwa 1,9 bis 2,3. Der Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) dieser homogenen Ethylen/α-Olefin- Copolymere ist im Allgemeinen größer als etwa 70%. Der CDBI ist definiert als die Gewichtsprozent der Copolymermoleküle mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50% (d. h. plus oder minus 50%) des Medianwerts des gesamten molaren Comonomergehalts. Der CDBI von linearem Polyethylen, das kein Comonomer enthält, ist definitionsgemäß 100%. Der Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI) wird mit der Technik der Eluierungsfraktionierung mit ansteigender Temperatur (TREF) bestimmt. Die CDBI-Bestimmung unterscheidet eindeutig die homogenen Copolymere (d. h. enge Zusammensetzungsverteilung, die sich durch CDBI-Werte allgemein über 70% zeigt) von VLDPEs, die im Handel erhältlich sind und allgemein eine breite Zusammensetzungsverteilung haben, wie sich durch CDBI-Werte von allgemein unter 55% zeigt. TREF-Daten und Berechnungen daraus zur Bestimmung des CDBI eines Copolymers wird leicht aus Daten berechnet, die aus im Stand der Technik bekannten Techniken erhalten werden, wie beispielsweise Eluierungsfraktionierung mit steigender Temperatur, die beispielsweise in wild et al., J. Poly. Sci. Poly. Phys, Ed., Band 20, Seite 441 (1982) beschrieben ist. Die homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere haben vorzugsweise einen CDBI größer als etwa 70%, d. h. einen CDBI von etwa 70% bis etwa 99%. Im Allgemeinen zeigen die erfindungsgemäß brauchbaren homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere auch einen relativ engen Schmelzpunktbereich im Vergleich mit "heterogenen Copolymeren", d. h. Polymeren mit einem CDBI von weniger als 55%. Die homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere zeigen vorzugsweise ein im Wesentlichen singuläres Schmelzpunktcharakteristikum mit einem durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC) bestimmten Peak-Schmelzpunkt (T_m) von etwa 60°C bis 105°C. Das homogene Copolymer hat vorzugsweise einen DSC-Peak T_m von etwa 80°C bis 100°C. Die Bezeichnung "im Wesentlichen Einzelschmelzpunkt" bedeutet hier, dass mindestens etwa 80 Gew.-% des Materials einem Einzel-T_m-Peak bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60°C bis 105°C entsprechen und praktisch keine wesentliche Fraktion des Materials einen Peakschmelzpunkt über etwa 115°C hat, bestimmt mittels DSC-Analyse. DSC-Messungen wurden auf einem Perkin Elmer System 7 Thermalanalysesystem vorgenommen. Die angegebenen Schmelzinformationen sind zweite Schmelzdaten angegeben, d. h. die Probe wird mit einer programmierten Geschwindigkeit von 10°C/Minute auf eine Temperatur unterhalb ihres kritischen Bereichs erhitzt. Die Probe wird dann mit einer programmierten Geschwindigkeit von 10°C/Min erneut erwärmt (2. Heizen).
Ein homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer kann im Allgemeinen durch die Copolymerisation von Ethylen und irgendeinem oder mehreren α-Olefin(en) hergestellt werden. Das α-Olefin ist vorzugsweise ein C₃-C₂₀-α-Monoolefin, insbesondere C₄-C₁₂-α-Monoolefin, insbesondere C₄-C₈-α-Monoolefin. Das α-Olefin umfasst besonders bevorzugt mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Buten-1, Hexen-1 und Octen-1, d. h. 1-Buten, 1-Hexen beziehungsweise 1-Octen. Am meisten bevorzugt umfasst das α-Olefin Octen-1 und/oder ein Gemisch aus Hexen-1 und Buten-1.
Verfahren zur Herstellung und Verwendung homogener Polymere sind in US-A-5 206 075 von Hodgson, Jr., US-A-5 241 031 von Mehta und der internationalen PCT-Anmeldung WO-A-93/03093 offenbart.
Weitere Details hinsichtlich der Produktion und Verwendung homogener Ethylen/α-Olefin-Copolymere sind in der internationalen PCT-Veröffentlichung WO-A-90/03414 und der internationalen PCT-Veröffentlichung WO-A-93/03093 offenbart, wobei beide Exxon Chemical Patents, Inc. als Anmelderin nennen.
Eine weitere Art homogener Ethylen/α-Olefin-Copolymere ist in US-A-5 272 236 von Lai et. al. und US-A-5 278 272 von Lai et al. offenbart, wobei auf beide hier jeweils vollständig Bezug genommen wird.
Der Begriff "Polyolefin" bezieht sich hier auf jedes polymerisierte Olefin, das linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch, aromatisch, substituiert oder unsubstituiert sein kann. In den Begriff Polyolefin sind speziell Homopolymere von Olefin, Copolymere von Olefin, Copolymere von Olefin und nicht-olefinischem Comonomer, das mit dem Olefin copolymerisierbar ist, wie Vinylmonomere, modifizierte Polymere davon und dergleichen eingeschlossen. Zu speziellen Beispielen gehören Polyethylenhomopolymer, Polypropylenhomopolymer, Polybutylen, Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Propylen/α-Olefin-Copolymer, Buten/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Ethylacrylatcopolymer, Ethylen/Butylacrylat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylatcopolymer, Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Ethylen/Methacrylsäurecopolymer, modifiziertes Polyolefinharz, Ionomerharz, Polymethylpenten, usw. Modifiziertes Polyolefinharz schließt modifiziertes Polymer ein, das durch Copolymerisieren des Homopolymers des Olefins oder Copolymers davon mit ungesättigter Carbonsäure hergestellt ist, z. B. Maleinsäure, Fumarsäure oder dergleichen oder einem Derivat davon, wie dem Anhydrid, Ester oder Metallsalz oder dergleichen. Es kann auch durch Einbau von ungesättigter Carbonsäure, z. B. Maleinsäure, Fumarsäure oder dergleichen oder eines Derivats davon, wie Anhydrid, Ester oder Metallsalz oder dergleichen, in das Olefinhomopolymers oder -copolymer erhalten werden.
Begriffe, die Polymere identifizieren, wie "Polyamid", "Polyester", "Polyurethan", usw. schließen hier nicht nur Polymere ein, die sich wiederholende Einheiten umfassen, die von Monomeren abgeleitet sind, die bekanntermaßen unter Bildung eines Polymers des genannten Typs polymerisieren, sondern auch Comonomere, Derivate, usw., die mit Monomeren copolymerisieren können, die bekanntermaßen unter Bildung des genannten Polymers polymerisieren. Der Begriff "Polyamid" umfasst beispielsweise sowohl Polymere, die sich wiederholende Einheiten umfassen, die von Monomeren wie Caprolactam abgeleitet sind, die unter Bildung von Polyamid polymerisieren, als auch Copolymere, die von der Copolymerisation von Caprolactam mit Comonomer abgeleitet sind, die, wenn sie allein polymerisiert werden, nicht zur Bildung von Polyamid führen. Begriffe, die Polymere identifizieren, schließen ferner auch "Gemische" derartiger Polymere mit anderen Polymeren eines anderen Typs ein.
Die Begriffe "Ethylen-α-Olefin-Copolymer" und "Ethylen/α-Olefin-Copolymer" beziehen sich auf solche heterogenen Materialien wie Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen sehr niedriger und ultraniedriger Dichte (VLDPE und ULDPE) sowie solche homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere wie Metallocen-katalysierte EXACT(TM) lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze, erhältlich von Exxon Chemical Company, Baytown, Texas, USA, homogene, im Wesentlichen lineare Ethylen/α-Olefin-Copolymere mit langkettiger Verzweigung (z. B. Copolymere, die als AFFINITY(TM) Harze und ENGAGE(TM) Harze bekannt sind, erhältlich von Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA) sowie TAFMER (TM) lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze, erhältlich von Mitsui Petrochemical Corporation. Sowohl die heterogenen Polymere als auch die homogenen Polymere, die bereits genannt wurden, schließen allgemein Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren Comonomeren ausgewählt aus C₄-Clo-α-Olefin, wie Buten-1 (d. h. 1-Buten), Hexen-1, Octen-1, usw. ein. Obwohl LDPE und MDPE höher verzweigt als LLDPE, VLDPE, ULDPE, EXACT(TM) Harz und TAFMER(TM) Harz sind, hat diese letztere Gruppe von Harzen eine relativ große Anzahl an kurzen Verzweigungen anstelle der längeren Verzweigungen, die in LDPE und MDPE vorhanden sind. AFFINITY(TM) Harze und ENGAGE (TM) Harze haben eine relativ große Anzahl an kurzen Verzweigungen in Kombination mit einer relativ kleinen Anzahl an langkettigen Verzweigungen. LLDPE hat eine Dichte, die üblicherweise im Bereich von etwa 0,91 g/cm³ bis etwa 0,94 g/cm³ liegt.
Das Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst im Allgemeinen ein Copolymer, das aus der Copolymerisation von etwa 80 bis 99 Gew.-% Ethylen und 1 bis 20 Gew.-% α-Olefin resultiert. Das Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfasst vorzugsweise ein Copolymer, das aus der Copolymerisation von etwa 85 bis 95 Gew.-% Ethylen und 5 bis 15 Gew.-% α-Olefin resultiert.
Die Bezeichnungen "innere Schicht" und "Innenschicht" beziehen sich hier auf jegliche Schicht einer Mehrschichtfolie, deren beide Hauptoberflächen direkt an eine andere Schicht der Folie geklebt sind.
Die Bezeichnung "Innenseitenschicht" bezieht sich hier auf eine äußere Folienschicht einer Mehrschichtfolie, die ein Produkt verpackt, die relativ zu den anderen Schichten in der Mehrschichtfolie dem Produkt am nächsten liegt. "Innenseitenschicht" wird auch in Bezug auf die innerste Schicht einer Mehrzahl konzentrisch angeordneter Schichten verwendet, die simultan durch eine Ringdüse coextrudiert sind.
Die Bezeichnung "äußere Schicht" bezieht sich hier auf jegliche Folienschicht der Folie, bei der weniger als zwei ihrer Hauptoberflächen direkt an einer anderen Schicht der Folie kleben. Die Bezeichnung schließt Monoschicht- und Mehrschichtfolien ein. In allen Mehrschichtfolien gibt es zwei und nur zwei äußere Schichten, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, die an nur einer anderen Schicht der Mehrschichtfolie kleben. In Monoschichtfolien gibt es nur eine Schicht, die natürlich eine äußere Schicht ist, da keine ihrer beiden Hauptoberflächen an eine andere Schicht der Folie geklebt ist.
Die Bezeichnung "Außenseitenschicht" bezieht sich hier auf die äußere Schicht einer Mehrschichtfolie, die ein Produkt verpackt, die relativ zu den anderen Schichten in der Mehrschichtfolie von dem Produkt am weitesten entfernt ist. "Außenseitenschicht" wird auch in Bezug auf die äußerste Schicht einer Mehrzahl konzentrisch angeordneter Schichten verwendet, die simultan durch eine Ringdüse coextrudiert sind.
Der Ausdruck "direkt geklebt" ist hier in Anwendung auf Folienschichten definiert als Adhäsion der betreffenden Folienschicht an der Zielfolienschicht ohne eine Verbindungsschicht, Klebstoff oder andere Schicht dazwischen. Das Wort "zwischen" schließt im Unterschied dazu in Anwendung auf eine Folienschicht, die als zwischen zwei anderen spezifizierten Schichten bezeichnet wird, sowohl direktes Kleben der betreffenden Schicht zwischen den beiden anderen Schichten, zwischen denen sie sich befindet, als auch das Fehlen von direktem Kleben an einer oder beiden der zwei anderen Schichten ein, zwischen denen sich die betreffende Schicht befindet, d. h. es können sich eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der betreffenden Schicht und einer oder beiden der Schichten befinden, zwischen denen die betreffende Schicht liegt.
Der Begriff "Kern" und die Bezeichnung "Kernschicht" beziehen sich hier in Anwendung auf Mehrschichtfolien auf jede innere Folienschicht, die einen anderen Hauptzweck hat, als als Klebstoff oder Verträglichmacher zum Kleben zweier Schichten aneinander zu dienen. Üblicherweise versieht die Kernschicht oder Kernschichten die Mehrschichtfolie mit einem gewünschten Festigkeitsniveau, d. h. Modul und/oder optischen Eigenschaften und/oder zusätzlicher Gebrauchsfestigkeit und/oder spezieller Undurchlässigkeit.
Die Formulierungen "Siegelschicht", "Siegelungsschicht", "Heißsiegelschicht" und "Versiegelungsschicht" beziehen sich auf eine äußere Folienschicht oder -schichten, die an der Siegelung der Folie an sich selbst, einer anderen Folienschicht derselben oder einer andere Folie und/oder einem anderen Gegenstand, der keine Folie ist, beteiligt ist bzw. sind. Es sei darauf hingewiesen, dass allgemein bis zu den äußeren 3 mil einer Folie an der Siegelung der Folie an sich selbst oder einer anderen Schicht beteiligt sein können. In Bezug auf Verpackungen, die nur Siegelungen vom Flossentyp im Unterschied zu Siegelungen vom Überlappungstyp aufweisen, bezieht sich die Formulierung "Siegelschicht" im Allgemeinen auf die Innenseitenschicht einer Verpackung sowie Halteschichten innerhalb von 3 mil der Innenseitenoberfläche der Siegelschicht, wobei die Innenseitenschicht oft auch als Nahrungsmittelkontaktschicht beim Verpacken von Nahrungsmitteln dient. Siegelschichten, die in der Verpackungstechnik verwendet werden, enthalten im Allgemeinen thermoplastische Polymere, wie Polyolefin, Polyamid, Polyester und Polyvinylchlorid.
Die Bezeichnung "Verbindungsschicht" bedeutet hier jede innere Folienschicht mit dem Hauptzweck, zwei Schichten aneinander zu kleben. Verbindungsschichten können beliebiges Polymer mit einer polaren Gruppe darauf umfassen, oder irgendein anderes Polymer, das ausreichend Adhäsion zwischen angrenzenden Schichten liefert, die ansonsten nicht klebende Polymere umfassen.
Die Bezeichnung "Hautschicht" bezieht sich hier auf eine Außenseitenschicht einer Mehrschichtfolie zum Verpacken eines Produkts, wobei die Hautschicht Abnutzung unterliegt.
Die Bezeichnung "Massenschicht" bezieht sich hier auf jede Folienschicht, die vorhanden ist, um die Gebrauchsfestigkeit, die Zähigkeit, den Modul, usw. einer Mehrschichtfolie zu erhöhen. Massenschichten umfassen allgemein Polymere, die verglichen mit anderen Polymeren in der Folie preiswert sind, die irgendeinem speziellen Zweck dienen, der nicht mit Gebrauchsfestigkeit, Modul, usw. zusammenhängt.
Der Begriff "Extrusion" wird hier in Bezug auf das Verfahren zur Bildung von Endlosformen verwendet, indem ein geschmolzenes Kunststoffmaterial durch eine Düse gedrückt und anschließend gekühlt oder chemisch gehärtet wird. Unmittelbar vor der Extrusion durch die Düse wird das relativ hochviskose Polymermaterial in eine rotierende Schnecke mit variabler Ganghöhe, d. h. einen Extruder eingespeist, der das Polymermaterial durch die Düse drückt.
Der Begriff "Coextrusion" bezieht sich hier auf das Verfahren, bei dem die Ausstöße von zwei oder mehr Extrudern in einem Zuführungsblock glatt aneinander gebracht werden, um einen mehrschichtigen Strom zu bilden, der einer Düse zugeführt wird, um ein Schichten aufweisendes Extrudat zu bilden. Coextrusion kann beim Folienblasen, der Feinfolien- und Flachfolienextrusion, dem Blasformen und Extrusionsbeschichtungsverfahren verwendet werden.
Der Begriff "Maschinenrichtung", hier mit "MD" abgekürzt, bezieht sich auf eine Richtung "entlang der Länge" der Folie, d. h. in der Richtung der Folie, in der die Folie während Extrusion und/oder Beschichtung gebildet wird. Der Begriff "Querrichtung", hier mit "TD" abgekürzt, bezieht sich auf eine Richtung quer über die Folie, die zu der Maschinen- oder Längsrichtung senkrecht ist.
Die Formulierung "freie Schrumpfung" bezieht sich auf die prozentuale Dimensionsänderung eines 10 cm × 10 cm Pro benstücks der Folie, wenn es bei 85°C (185°F) geschrumpft wird, wobei die quantitative Bestimmung gemäß ASTM D 2732 wie im 1990 Annual Book of ASTM Standards, Band 08.02., Seiten 368 bis 371 beschrieben durchgeführt wird.
Obwohl die in dem erfindungsgemäßen Patch-Beutel verwendeten Folien Einschichtfolien oder Mehrschichtfolien sein können, umfasst der Patch-Beutel mindestens zwei aneinander laminierte Folien. Der Patch-Beutel ist vorzugsweise aus Folien zusammengesetzt, die zusammen insgesamt 2 bis 20 Schichten, insbesondere 2 bis 12 Schichten und besonders bevorzugt 4 bis 9 Schichten umfassen.
Die erfindungsgemäß verwendete(n) Mehrschichtfolie(n) können allgemein jede gewünschte Gesamtdicke haben, solange die Folie die gewünschten Eigenschaften für den speziellen Verpakkungsvorgang liefert, in dem die Folie verwendet wird, z. B. Gebrauchsfestigkeit (insbesondere Durchstichfestigkeit), Modul, Siegelfestigkeit, optische Eigenschaften, usw.
1 ist eine Seitenansichtdarstellung eines bevorzugten Patch-Beutels 20 in flachgelegter Position, wobei dieser Patch-Beutel erfindungsgemäß ist; 2 ist eine Querschnittansicht von Patch-Beutel 20, genommen entlang des Schnitts 2-2 von 1. Wenn 1 und 2 zusammen betrachtet werden, umfasst Patch-Beutel 20 Beutel 22, den linken Patch 24 und den rechten Patch 26. Patch-Beutel 20 weist Endsiegelung 28 auf, die durch den nicht bedeckten Teil 30 von Beutel 22 verläuft. Der linke Patch 24 hat einen Längsrand 32 des ersten Patches, der sich auf einer ersten flachgelegten Seite des Beutels befindet, und einen Längsrand 34 des zweiten Patches, der sich auf einer zweiten flachgelegten Seite des Beutels befindet, sowie den oberen Rand 36 des Patches und den unteren Rand 38 des Patches. Der rechte Patch 26 hat in ähnlicher Weise einen Längsrand 40 des ersten Patches, der sich auch auf einer ersten flachgelegten Seite des Beutels befindet, und einen Längsrand 42 des zweiten Patches, der sich auf einer zweiten flachgelegten Seite des Beutels befindet, sowie den oberen Rand 44 des Patches und den unteren Rand 46 des Patches. Wie aus 2 ersichtlich ist, bedeckt der linke Patch 24 einen ersten Seitenrand 48 des Patch-Beutels 20, während der rechte Patch 26 einen zweiten Seitenrand 50 des Patch-Beutels 20 bedeckt.
Jener Teil des Beutels 22, an den Patches 24 und 26 geklebt sind, ist von den Patches "bedeckt". An Beutel 22 sind der obere Endteil 52 und der untere Endteil 30 nicht von Patches bedeckt. Es ist weniger schwierig, durch den unbedeckten Teil von Beutel 22 zu siegeln, im Unterschied zu der Siegelung durch sowohl den Beutel als auch die Patches, insbesondere wenn die Siegelung über den Beutel beispielsweise die unbedeckten Bereiche 56 und 58 zwischen den Längsrändern der Patches 24 und 25 einschließen müsste.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei Patch-Beutel 20 kein Knick in Längsrichtung zwischen dem linken Patch 24 und dem rechten Patch 26 verläuft. Bei Verwendung des in US-A-5 540 646 von Williams et al. beschriebenen Verfahrens sind normalerweise Knicke in einem Bereich vorhanden, der sich entlang der Länge des Beutels erstreckt, d. h. nahe an den Längsrändern der Patches in einem derartigen Patch-Beutel mit Endsiegelung, jedoch davon beabstandet. Ein derartiger Patch-Beutel 60 ist in den 3 und 4 illustriert. In den 3 und 4 ist Patch-Beutel 60 ähnlich dem in 1 und 2 illustrierten Patch-Beutel 20, außer dass Patch-Beutel 60 Knicke 62 und 64 in Längsrichtung zwischen den Patches 24 und 26 hat. Es wird angenommen, dass die Knicke 62 und 64 ein Siegelungsdefektproblem herbeiführen, das durch Entfernung des Knicks in dem Verfahren zur Herstellung des Patch-Beutels 20, wie in 1 und 2 illustriert, gelöst worden ist.
4 liefert eine gewisse Einsicht in die Natur des Siegelungsproblems. Das Problem resultiert aus dem Stören der Siegelung durch die Knicke, die während der Herstellung des Patch-Beutels von den flachgelegten Seitenrändern des Schlauchmaterials auf das Innere der flachgelegten Seiten des Schlauchmaterials verschoben werden. Diese Verschiebung ist das Ergebnis des allgemeinen Verfahrens, nach dem die Patch-Beutel hergestellt werden können, d. h. dem in 10 und 11 illustrierten allgemeinen Verfahren, das nachfolgend detailliert beschrieben wird. Wie man sich bei Betrachtung von 4 vorstellen kann, trifft der Siegelstab, der auf die hervorstehenden Knicke 62 und 64 herunterkommt, beim Glätten der Knicke auf Widerstand. Es hat sich herausgestellt, dass etwa 3% der Siegelungen dadurch an der Position von einem oder beiden der Knicke eine Schwächelinie enthalten. Diese Linie hat sich als Schwachpunkt der Siegelung erwiesen und ist vermutlich anfälliger für Lecken der Verpackung von beispielsweise einem Frischfleischprodukt, wie frischem Schweinefleisch.
5 illustriert eine Querschnittansicht der bevorzugter Mehrschichtfolie 66 zur Verwendung als Vorratsmaterial, aus dem Patches 24 und 26 gebildet werden. Mehrschichtfolie 66 hat eine physikalische Struktur in Bezug auf die Schichtenzahl, Schichtdicke und Schichtanordnung sowie Orientierung in dem Patch-Beutel und eine chemische Zusammensetzung in Bezug auf die verschiedenen Polymere, usw., die in jeder der Schichten vorhanden sind, wie in der folgenden Tabelle I beschrieben.
Tabelle 1
LLDPE Nr. 1 war lineares Polyethylen niedriger Dichte DOW-LEX(TM) 2045, erhalten von Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA. EVA Nr. 1 war Ethylen/Vinylacetat-Copolymer ELVAX 3128 (TM) mit 9% Vinylacetatgehalt, erhalten von E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware, USA. EVA Nr. 2 war Ethylen/Vinylacetat-Copolymer ELVAX 3175 GC (TM) mit 28% Vinylacetatgehalt, erhalten von E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware, USA. Antiblock-Masterbatch Nr. 1 wurde in einer von zwei verschiedenen Sorten verwendet. Die erste Sorte, ein klarer Masterbatch, war ein Masterbatch, der als 10,075 ACP SY-LOID CONCENTRATE (TM) bekannt ist, erhalten von Technor Apex Co., Pautucket, Rhode Island, USA. Die zweite Sorte, ein cremefarbener Masterbatch, war ein Masterbatch, der als EPC 9621C CREAM COLOR SYLOID CONCENTRATE (TM) bekannt ist, ebenfalls erhalten von Technor Apex Co., Pautucket, Rhode Island, USA. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Masterbatches ist die Farbe, die sowohl ästhetisch als auch potentiell funktional ist, da die Photosensor-Ausrichtmittel zur genauen Registrierung der Patches auf den Beuteln die Färbung des Patches verwenden können, um die Position des Patches zu detektieren. Das Folienmaterial, aus dem die Patches geschnitten werden, hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,05 bis 0,2 mm (2 bis 8 mil), insbesondere etwa 0,08 mm bis 0,15 mm (3 bis 6 mil).
6 illustriert ein Schema eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der Mehrschichtfolie von 5. In, dem in 6 illustrierten Verfahren werden feste Polymerperlen (nicht illustriert) in eine Mehrzahl von Extrudern 74 eingespeist (der Einfachheit halber ist nur ein Extruder dargestellt). Im Inneren der Extruder 74 werden die Polymerperlen transportiert, geschmolzen und entgast, danach wird die resultierende blasenfreie Schmelze in Düsenkopf 76 transportiert und durch eine Ringdüse extrudiert, was zu Schlauchmaterial 78 führt, das 0,13 bis 1,0 mm (5 bis 40 mil) dick, insbesondere 0,5 bis 0,8 mm (20 bis 30 mil) dick, bevorzugter etwa 0,6 mm (25 mil) dick ist.
Nach Abkühlen oder Quenchen mit Wasserspray aus dem Kühlring 80 wird Schlauchmaterial 78 mittels Quetschwalzen 82 zusammengefaltet und danach durch Bestrahlungsgewölbe 84 geführt, das von Abschirmung 86 umgeben ist, wo Schlauchmaterial 78 mit Hochenergieelektronen (d. h. ionisierender Strahlung) aus Eisenkerntransformatorbeschleuniger 88 bestrahlt wird. Schlauchmaterial 78 wird auf Rollen 90 durch Bestrahlungsgewölbe geführt. Die Bestrahlung von Schlauchmaterial 56 liegt vorzugsweise auf einem Niveau von etwa 7 MR.
Nach der Bestrahlung wird das bestrahlte Schlauchmaterial 92 über Führungswalze 94 geführt, danach gelangt das bestrahlte Schlauchmaterial 92 in den Heißwasserbadtank 96, der Wasser 98 enthält. Das nun zusammengefaltete bestrahlte Schlauchmaterial 92 wird für eine Verweilzeit von mindestens etwa 5 Sekunden in das heiße Wasser eingetaucht, d. h. für einen Zeitraum, um die Folie auf die gewünschte Temperatur zu bringen, gefolgt von zusätzlichen Heizmitteln (nicht illustriert) einschließlich mehreren Dampfwalzen, um die das bestrahlte Schlauchmaterial 92 teilweise gewickelt wird, und gegebenenfalls Heißluftgebläsen, wodurch die Temperatur des bestrahlten Schlauchmate rials 92 auf eine gewünschte Orientierungstemperatur von etwa 115°C bis 121°C (240°F–250°F) erhöht wird. Danach wird die bestrahlte Folie 92 durch Quetschwalzen 100 geführt, und Blase 102 wird geblasen, wodurch das bestrahlte Schlauchmaterial 92 in Querrichtung gestreckt wird. Die bestrahlte Folie 92 wird zudem während des Blasens, d. h. Streckens in Querrichtung, zwischen Quetschwalzen 100 und Quetschwalzen 108 gezogen (d. h. in der Längsrichtung), da die Quetschwalzen 108 eine höhere Oberflächengeschwindigkeit als die Oberflächengeschwindigkeit der Quetschwalzen 100 haben. Infolge des Streckens in Querrichtung und des Ziehens in Längsrichtung wird bestrahlte, biaxial orientierte, geblasene Schlauchfolie 104 produziert, wobei dieses geblasene Schlauchmaterial vorzugsweise sowohl in einem Verhältnis von etwa 1:1,5 bis 1:6 gestreckt als auch in einem Verhältnis von etwa 1:1,5 bis 1:6 gezogen worden ist. Das Strecken und Ziehen wird jeweils insbesondere in einem Verhältnis von etwa 1:2 bis 1:4 durchgeführt. Das Ergebnis ist eine biaxiale Orientierung von etwa 1:2,25 bis 1:36, insbesondere 1:4 bis 1:16.
Während Blase 102 zwischen Quetschwalzen 100 und 108 gehalten wird, wird das aufgeblasene Schlauchmaterial 104 durch Walzen 106 flachgelegt und anschließend durch Quetschwalzen 108 und über Führungswalze 110 geführt, danach auf Aufwickelrolle 112 aufgewickelt. Tänzerrolle 114 gewährleistet ein gutes Aufwickeln.
Die Vorratsfolie, aus der der Beutel gebildet wird, hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,04 bis 0,13 mm (1,5 bis 5 mil), insbesondere etwa 0, 06 mm (2, 5 mil). Die Vorratsfolie, aus der der Beutel gebildet wird, ist vorzugsweise eine Mehrschichtfolie mit 3 bis 7 Schichten, insbesondere 4 Schichten.
7 illustriert eine Querschnittansicht der bevorzugter Mehrschichtfolie 116 zur Verwendung als Schlauchfolienmaterial, aus dem Beutel 22 gebildet wird. Mehrschichtfolie 116 hat eine physikalische Struktur in Bezug auf Schichtenzahl, Schichtdicke und Schichtanordnung sowie Orientierung in dem Patch-Beutel und eine chemische Zusammensetzung in Bezug auf die verschiedenen Polymere, usw., die in jeder der Schichten vorhanden sind, wie in der folgenden Tabelle II beschrieben.
Tabelle II
EVA Nr. 1 war das gleiche Ethylen/Vinylacetat-Copolymer wie oben beschrieben. VDC/MA Nr. 1 war Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymer SARAN^® MA-134, erhalten von Dow Chemical Company. Das epoxidierte Sojaöl war epoxidiertes Sojaöl PLAS-CHEK^® 775, erhalten von Bedford Chemical Division of Ferro Corporation, Walton Hills, Ohio, USA. Bu-A/MA/Bu-MA-Terpolymer war Butylacrylat/Methylmethacrylat/Butylmethacrylat-Terpolymer METABLEN(TM) L-1000, erhalten von Elf Atochem North America, Inc., 2000 Market Street, Philadelphia, Pennsylvania. 19103, USA. EBA Nr. 1 war Ethylen/Butylacrylat-Copolymer EA 705-009 (TM), das 5% Butylacrylat enthielt, erhalten von der Quantum Chemical Company, Cincinnati, Ohio, USA. Alternativ kann EBA Nr. 1 Ethylen/Butylacrylat-Copolymer EA 719-009 (TM) mit einem Butylacrylatgehalt von 18,5% sein, ebenfalls erhalten von Quantum Chemical Company.
8 illustriert ein Schema eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der Mehrschichtfolie von 7. In dem in 8 illustrierten Verfahren werden feste Polymerperlen (nicht illustriert) in eine Mehrzahl von Extrudern 126 eingespeist (der Einfachheit halber ist nur ein Extruder dargestellt). Im Inneren der Extruder 126 werden die Polymerperlen transportiert, geschmolzen und entgast, danach wird die resultierende blasenfreie Schmelze in Düsenkopf 128 transportiert und durch eine Ringdüse extrudiert, was zu Schlauchmaterial 130 führt, das 0, 25 bis 0, 76 mm (10 bis 30 mil) dick, insbesondere 0,38 bis 0,64 mm (5 bis 25 mil) dick ist.
Nach Abkühlen oder Quenchen mit Wasserspray aus dem Kühlring 132 wird Schlauchmaterial 130 mittels Quetschwalzen 134 zusammengefaltet und danach durch Bestrahlungsgewölbe 136 geführt, das von Abschirmung 138 umgeben ist, wo Schlauchmaterial 130 mit Hochenergieelektronen (d. h. ionisierender Strahlung) aus Eisenkerntransformatorbeschleuniger 140 bestrahlt wird. Schlauchmaterial 130 wird auf Rollen 142 durch Bestrahlungsgewölbe 136 geführt. Schlauchmaterial 130 wird vorzugsweise mit einem Niveau von etwa 4,5 MR bestrahlt.
Nach dem Bestrahlen wird das bestrahlte Schlauchmaterial 144 durch Quetschwalzen 146 geführt, danach wird das Schlauchmaterial 144 etwas aufgeblasen, was zu der gefangenen Blase 148 führt. Bei der gefangenen Blase 148 wird das Schlauchmaterial jedoch nicht erheblich in Längsrichtung gezogen, da die Oberflächengeschwindigkeit der Quetschwalzen 150 etwa die gleiche Geschwindigkeit wie die der Quetschwalzen 146 ist. Das bestrahlte Schlauchmaterial 144 wird lediglich genügend aufgeblasen, um ein im Wesentlichen rundes Schlauchmate rial ohne erhebliche Orientierung in Querrichtung, d. h. ohne Strecken, zu liefern.
Das leicht aufgeblasene, bestrahlte Schlauchmaterial 148 wird durch Vakuumkammer 152 geführt und danach durch Beschichtungsdüse 154 transportiert. Die zweite Schlauchfolie 156 wird aus der Beschichtungsdüse 154 schmelzextrudiert und als Beschichtung auf den leicht aufgeblasenen bestrahlten Schlauch 148 aufgebracht, um die zweilagige Schlauchfolie 158 zu bilden. Die zweite Schlauchfolie 156 umfasst vorzugsweise eine O₂-Barriereschicht, die die ionisierende Strahlung nicht passiert. Weitere Details der oben beschriebenen Beschichtungsstufe sind allgemein wie in US-A-4 278 738 von Brax et al. beschrieben.
Nach der Bestrahlung und Beschichtung wird die zweilagige Schlauchfolie 158 auf Aufwickelrolle 160 aufgewickelt. Danach wird die Aufwickelrolle 160 entfernt und als Abwickelrolle 162 in einer zweiten Stufe des Verfahrens zur Herstellung der letztendlich erwünschten Schlauchfolie installiert. Die zweilagige Schlauchfolie 158 wird von der Abwickelrolle 162 abgewickelt und über Führungswalze 164 geführt, danach wird die zweilagige Schlauchfolie 158 in Heißwasserbadtank 166 geleitet, der Wasser 168 enthält. Die zu diesem Zeitpunkt flachgelegte, bestrahlte, beschichtete Schlauchfolie 158 wird in heißem Wasser 168 (mit einer Temperatur von etwa 99°C (210°F)) für eine Verweilzeit von mindestens etwa 5 Sekunden untergetaucht, d. h. für einen Zeitraum, um die Folie auf die gewünschte Temperatur für die biaxiale Orientierung zu bringen. Danach wird die bestrahlte Folie 158 durch Quetschwalzen 170 geführt, und Blase 172 wird geblasen, wodurch die schlauchförmige Folie 158 in Querrichtung gestreckt wird. Während des Blasens, d. h. Streckens in Querrichtung, ziehen Quetschwalzen 174 die Schlauchfolie 158 außerdem in Längsrichtung, da die Quetschwalzen 174 eine höhere Oberflächengeschwindigkeit als die Oberflächengeschwindigkeit der Quetschwalzen 170 haben. Infolge des Streckens in Querrichtung und des Ziehens in Längsrichtung wird bestrahlte, biaxial beschichtete, orientierte, geblasene Schlauchfolie 176 produziert, wobei dieses geblasene Schlauchmaterial vorzugsweise sowohl in einem Verhältnis von etwa 1:1,5 bis 1:6 gestreckt als auch in einem Verhältnis von etwa 1:1,5 bis 1:6 gezogen worden ist. Das Strecken und Ziehen wird jeweils insbesondere in einem Verhältnis von etwa 1:1,2 bis 1:4 durchgeführt. Das Ergebnis ist eine biaxiale Orientierung von etwa 1:2,25 bis 1:36, insbesondere 1:4 bis 1:16. Während Blase 172 zwischen Quetschwalzen 170 und 174 gehalten wird, wird das aufgeblasene Schlauchmaterial 176 durch Walzen 178 flachgelegt und anschließend durch Quetschwalzen 174 und über Führungswalze 180 geführt, danach auf Aufwickelrolle 182 aufgewickelt. Tänzerrolle 184 gewährleistet ein gutes Aufwickeln.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien verwendeten Polymerkomponenten können auch geeignete Mengen anderer Additive enthalten, die solchen Zusammensetzungen normalerweise zugefügt werden. Hierzu gehören Gleitmittel wie Talkum, Antioxidantien, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente und Farbstoffe, Strahlungsstabilisatoren, Antistatikmittel, Elastomere und ähnliche Additive, die Fachleuten auf dem Sektor der Verpackungsfolien bekannt sind.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Patch-Beutels verwendeten Mehrschichtfolien werden vorzugsweise bestrahlt, um Vernetzung zu induzieren, sowie koronabehandelt, um die Oberfläche der Folien aufzurauen, die aneinander geklebt werden sollen. Bei dem Bestrahlungsverfahren wird die Folie einer Behandlung mit energiereicher Strahlung unterworfen, wie Koronaentladung, Plasma, Flammen, Ultraviolettlicht, Röntgenstrah len, γ-Strahlen, β-Strahlen und Hochenergieelektronenstrahlbehandlung, die Vernetzung zwischen Molekülen des bestrahlten Materials induziert. Die Bestrahlung von Polymerfolien ist in US-A-4 064 296 von Bornstein et al. offenbart. Bornstein et al. offenbart die Verwendung ionisierender Strahlung zum Vernetzen des in der Folie vorhandenen Polymers.
Eine geeignete Strahlendosis von Hochenergieelektronen zum Erzeugen von Vernetzung liegt im Bereich bis zu etwa 12 MR, insbesondere etwa 2 bis etwa 9 MR und besonders bevorzugt etwa 3 MR. Die Bestrahlung wird vorzugsweise durch einen Elektronenbeschleuniger durchgeführt, und das Dosisniveau wird durch Standarddosimerieverfahren durchgeführt.
Es können andere Beschleuniger wie ein Van der Graaff oder Resonanztransformator verwendet werden. Die Strahlung ist nicht auf Elektronen aus einem Beschleuniger begrenzt, da jede ionisierende Strahlung verwendet werden kann. Die Einheit der ionisierenden Strahlung, die allgemein verwendet wird, ist das rad, nachfolgend als "RAD" bezeichnet, die definiert ist als die Menge der Strahlung, die bei der Absorption von 100 erg Energie pro Gramm bestrahltes Material resultiert. Das Megarad, nachfolgend mit "MR" abgekürzt, ist eine Million (10⁶) RAD. Die ionisierende Strahlung vernetzt die Polymere in der Folie. Die Folie wird vorzugsweise in einem Niveau von 2 bis 15 MR, insbesondere 2 bis 10 MR, bevorzugter etwa 7 MR bestrahlt. Wie aus den Beschreibungen der bevorzugten Folien zur erfindungsgemäßen Verwendung ersichtlich ist, hängt die am meisten bevorzugte Strahlungsmenge von der Folie und ihrer Endanwendung ab.
Die Bezeichnungen "Koronabehandlung" und "Koronaentladungsbehandlung" beziehen sich hier darauf, dass die Oberflächen von thermoplastischen Materialien, wie Polyolefinen, Koronaentladung ausgesetzt werden, d. h. der Ionisierung von Gas wie Luft in enger Nähe zu einer Folienoberfläche, wobei die Ionisierung durch eine Hochspannung initiiert wird, die durch eine in der Nähe befindliche Elektrode geleitet wird, und Oxidation und anderen Veränderungen der Folienoberfläche herbeigeführt werden, wie Oberflächenrauheit.
Koronabehandlung von polymeren Materialien ist in US-A-4 120 716 von Bonet, ausgegeben am 17 Oktober 1978 offenbart, hier vollständig zitiert zum Zweck der Bezugnahme, die verbesserte Adhäsionscharakteristika der Oberfläche von Polyethylen durch Koronabehandlung offenbart, um die Polyethylenoberfläche zu oxidieren. US-A-4 879 430 von Hoffman offenbart die Verwendung der Koronaentladung zur Behandlung von Kunststoffbahnen zur Verwendung in kochfähigen Verpackungen für Fleisch, wobei die Koronabehandlung der Innenseitenoberfläche der Bahn die Adhäsion von Fleisch an dem proteinartigen Material erhöht.
Obwohl Koronabehandlung eine bevorzugte Behandlung der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Patch-Beutels verwendeten Mehrschichtfolien ist, kann auch Plasmabehandlung der Folie verwendet werden.
Bei dem Beutelherstellungsverfahren wird, falls ein Patch-Beutel mit Endsiegelung das gewünschte Produkt ist, das Schlauchmaterial mit den daran geklebten ersten und zweiten Patches gesiegelt und geschnitten, so dass ein Beutel mit Endsiegelung produziert wird. Wie Fachleuten bekannt ist, kann ein Beutel mit Seitensiegelung auch in ähnlicher Weise hergestellt werden.
9 illustriert eine schematische Darstellung eines allgemeinen Verfahrens zur Herstellung von Patch-Beuteln, das, wenn es zusammen mit den in den 10, 11 und 12 illustrierten speziellen Verfahrensstufen verwendet wird, zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Patch-Beutels verwendet wer den kann (z. B. eines Patch-Beutels wie in den oben beschriebenen 1 und 2 illustriert).
Das allgemeine Verfahren von 9
In 9 führt Patchfolienrolle 186 Patchfolie 188 zu, d. h. vorzugsweise die oben beschriebene bevorzugte Patchfolie. Patchfolie 188 wird durch Tänzerrolle 190 zu Koronabehandlungsvorrichtungen 192 geführt, die die Oberseite von Patchfolie 188 Koronabehandlung unterziehen, wenn Patchfolie 188 die Koronabehandlungswalze 194 passiert. Patchfolie 188 wird nach der Koronabehandlung durch Tänzerwalzen 196 und 198 in die (optionale) Bedruckungswalze 200 geführt.
Patchfolie 188 wird danach über Tänzerrollen 202, 204, 206 und 208 geführt, danach wird Patchfolie 188 in einen schmalen Spalt zwischen Klebstoffauftragungsrolle 210 und Klebstoffdosierrolle 212 geführt (d. h. einen Spalt, der ausreichend breit ist, um sich der hindurchgeführten Patchfolie 188 anzupassen, während eine Menge an Klebstoff aufgenommen wird, die einem Trockenbeschichtungsgewicht, d. h. Gewicht nach dem Trocknen, von etwa 45 mg auf 254 mm² (10 Quadratzoll) Patchfolie entspricht). Klebstoffauftragungsrolle 210 taucht teilweise in den Klebstoff 214 ein, der durch Wanne 216 bereitgestellt wird. Da sich die Klebstoffauftragungsrolle 210 gegen den Uhrzeigersinn dreht, bewegt sich Klebstoff 214, der durch die eingetauchte Oberfläche der Klebstoffauftragungsrolle 210 aufgenommen wurde, aufwärts, kontaktiert die volle Breite einer Seite der Patchfolie 188 und wird auf diese dosiert, die sich in der gleichen Richtung wie die Oberfläche der Klebstoffrolle 210 bewegt. (Beispiele für geeignete Typen von Klebstoffen schließen thermoplastische Acrylemulsionen, Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis und Klebstoffe mit hohem Feststoffgehalt, ultraviolettgehärtete Klebstoffe und mit Elektro nenstrahl gehärteten Klebstoff ein, wie Fachleuten bekannt ist. Der momentan bevorzugte Klebstoff ist eine thermoplastische Acrylemulsion, die als RHOPLEX^® N619 thermoplastische Acrylemulsion bekannt ist, erhalten von Rohm & Haas Company, Dominion Plaza Suite 545, 17304 Preston Rd., Dallas, Texas 75252, USA, Rohm & Haas haben Hauptquartiere im 7. Stock der Independence Mall West, Philadelphia, Penn. 19105, USA). Patchfolie 188 gelangt danach so weit um Klebstoffdosierrolle 212 (die sich im Uhrzeigersinn dreht) herum, dass die klebstoffbeschichtete Seite von Patchfolie 188 in einer Orientierung ist, wobei sich der Klebstoff auf der Oberseite der Patchfolie 188 befindet, da sich die klebstoffbeschichtete Patchfolie 188 zwischen der Klebstoffdosierrolle 212 und der Tänzerrolle 218 bewegt.
Die mit Klebstoff beschichtete Patchfolie 220 wird über den Tänzerrolle 218 am Eingang des Trockenofens geführt und gelangt durch Ofen 222, in dem die klebstoffbeschichtete Patchfolie 220 bis zu einem Grad getrocknet wird, dass Klebstoff 214 auf der klebstoffbeschichteten Patchfolie 220 klebrig wird. Nach Verlassen des Ofens 222 wird die klebstoffbeschichtete Patchfolie 220 teilweise um die Tänzerrolle 224 am Ofenausgang geführt, danach wird Patchfolie 220 auf den Kühlwalzen 226 und 228 ausgekühlt, die jeweils eine Oberflächentemperatur von etwa 4 bis 7°C (40–45°F) und einen Durchmesser von etwa 250 mm (12 Zoll) haben. Das Abkühlen der Patchfolie 220 wird durchgeführt, um Patchfolie 220 gegen weitere Schrumpfung zu stabilisieren.
Danach wird Patchfolie durch Tänzerrollen 230 und 232 auf einen Riemen von Vorschneide-Vakuumförderanlage 234 geführt und anschließend zu einem Messer von Drehscherentyp mit oberer Rotationsklingenanordnung 236 und unterer Klinge 238 transportiert, wobei das Messer über die Breite von Patchfolie 220 schneidet, um Patche 240 zu bilden. Patches 240 werden transportiert und oben auf einem Riemen der Nachschneide-Vakuumförderanlage 242 gehalten. Während Patches 240 auf dem Riemen der Nachschneide-Vakuumförderanlage 242 gehalten werden, führt Schlauchmaterialzuführungsrolle 244 biaxial orientiertes, flachgelegtes Beutelfolienschlauchmaterial 246 zu, das durch Tänzerrolle 248 zu Koronabehandlungsvorrichtungen 250 geführt wird, die die Oberseite des flachgelegten Beutelfolienschlauchmaterials 246 Koronabehandlung unterziehen, wenn das flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 246 Koronabehandlungsrolle 252 passiert. Das flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 246 wird nach der Koronabehandlung durch Tänzerrolle 254 teilweise um die Oberfläche der oberen Vorlaminierungs-Quetschwalze 256 herum und durch den Spalt zwischen der oberen Vorlaminierungs-Quetschwalze 256 und der unteren Vorlaminierungs-Quetschwalze 258 geführt, wobei sich die Vorlaminierungs-Quetschwalzen oberhalb und unterhalb des Nachschneide-Vakuumförderriemens befinden. Vorlaminierungs-Quetschwalzen 256 und 258 positionieren die Patches 240 auf der nun unteren koronabehandelten Außenseitenfläche des flachgelegten Beutelfolienschlauchmaterials 246. Nach dem Durchgang durch den Spalt zwischen den Vorlaminierungs-Quetschwalzen 256 und 258 verlässt das flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 246 mit intermittierend darauf laminierten Patches 240 das nachgeordnete Ende der Nachschneide-Vakuumförderanlage 242 und wird durch den Spalt zwischen der oberen Laminierungs-Quetschwalze 260 und der unteren Laminierungs-Quetschwalze 262 geführt, wobei diese Walzen Druck (etwa 75 psi) ausüben, um die Patches 240 an dem flachgelegten Beutelfolienschlauchmaterial 246 zu befestigen, um zu dem Patch-laminierten flachgelegten Schlauchmaterial 264 zu führen. Das patchlaminierte flachgelegte Schlauchmaterial 264 wird danach aufgewickelt, um die Aufwickelrolle 266 zu bilden, wobei bei der Aufwickelrolle 266 die laminierten Patches zu der nach Außen weisenden Oberfläche der Aufwickelrolle 266 orientiert sind.
In einem Folgeverfahren, das nicht separat illustriert ist, wird die Aufwickelrolle 266 von ihrem Wickelgerät entfernt und anstelle der Schlauchmaterialzuführungsrolle 266 angeordnet, und das zuvor beschriebene Verfahren von 9 wird wiederholt, wobei der zweite Satz von Patches auf das Patch-laminierte flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 266 laminiert wird, wobei dieser zweite Satz von Patches auf die andere Seite des Patch-laminierten flachgelegten Schlauchmaterials 266 aufgebracht wird. Dieser zweite Satz von Patches ist natürlich genau ausgerichtet und eingepasst, so dass sie im Wesentlichen mit der Positionierung des ersten Satzes von Patches fluchten, der auf das flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 246 laminiert worden ist. Um genaue Ausrichtung zu erreichen, werden Photosensoren (d. h. Photoaugen usw.), nicht dargestellt, verwendet, um die Position des Patches zu detektieren. Geeignete Positionen für solche Photosensoren sind stromaufwärts und stromabwärts der oberen Vorlaminierungs-Quetschwalzen 256 und 258.
Patches 240 haben eine Breite unter der Breite des flachgelegten Beutelfolienschlauchmaterials 246, so dass die Patche jeweils unbedeckte Bereiche entlang der Seiten des flachgelegten Beutelfolienschlauchmaterials 246 zurücklassen. Der erste aufgebrachte Satz von Patches passt vorzugsweise zu, d. h. ist im Wesentlichen ausgerichtet auf den Patchüberhang des zweiten Satzes von Patches, d. h. er wird auf die zweite (unbedeckte) Seite des flachgelegten Beutelfolienschlauchfolienmaterials 246 aufgebracht.
Nachdem beide Sätze von Patches auf das flachgelegte Beutelfolienschlauchmaterial 246 aufgebracht worden sind, wird das resultierende "Doppelpatch-Schlauchmaterial" zu einer Beu telherstellungsmaschine geführt, in der das Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial 266 zu Beuteln mit Endsiegelung oder Beuteln mit Seitensiegelung verarbeitet wird. 10 und 11 zeigen zusammen eine schematische Darstellung eines derartigen Verfahrens, wobei ein Patch ein Segment eines Seitenrands von jedem Endsiegelungsbeutel bedeckt, der mit dem Verfahren hergestellt ist. 10 und 11 illustrieren das gleiche Verfahren, betrachtet aus zueinander rechtwinklig liegenden Perspektiven. Während 10 eine Seitenansicht des Beutelherstellungsverfahrens ist, betrachtet 11 dasselbe Verfahren von oben. In den in den 10 und 11 illustrierten Verfahren wird das Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial 264 durch einen ersten Satz von Quetschwalzen 268 befördert. Danach wird Schlauchmaterial 264 (vorzugsweise mit Luft) mit einer gefangenen Gasblase zwischen dem ersten Satz von Quetschwalzen 268 und einem zweiten Satz von Quetschwalzen 270 aufgeblasen. Das zweite Paar von Quetschwalzen ist vorzugsweise von etwa 90° außer der Parallelen relativ zu dem ersten Paar von Quetschwalzen orientiert. Das Ergebnis ist, dass das Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial 264 umgeordnet wird, so dass der Patch nun ein Segment des neu erzeugten flachgelegten Seitenrands 272 des Schlauchmaterials bedeckt. Das nun umgeordnete Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial wird gesiegelt und geschnitten, um individuelle Patch-Beutel zu bilden.
Das in 10 und 11 illustrierte Verfahren kann zur Herstellung eines Patch-Beutels mit einem Patch verwendet werden, der mindestens einen Teil des Seitenrands des resultierenden Beutels bedeckt. Das in 10 und 11 illustrierte Verfahren erfordert jedoch eine Siegelung über einem Knick 274, der in dem Beutelschlauchmaterial aus der Produktion des Schlauchmaterials zurückbleibt. 12 illustriert ein Ver fahren zum Entfernen der Knicke 274, so dass das Siegeln und Schneiden erfolgen kann, ohne über Knicke 274 siegeln zu müssen, die in einen Bereich innerhalb der flachgelegten Seiten des umgeordneten Patch-laminierten Schlauchmaterials umpositioniert worden sind.
Das in 12 illustrierte Verfahren findet zwischen dem ersten Paar von Quetschwalzen 268 und dem zweiten Paar von Quetschwalzen 270 statt, die auch in den 10 und 11 illustriert sind. In 12 wird das Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial 264 durch ein erstes Paar von Quetschwalzen 268 eingespeist. Schlauchmaterial 264 wird dann aufwärts, d. h. vertikal nach oben, in ein zweites Paar von Quetschwalzen 270 eingespeist, die 90° zu den ersten Quetschwalzen 268 orientiert sind. Jener Teil des Schlauchmaterials 264 zwischen dem ersten Paar von Quetschwalzen 268 und dem zweiten Paar von Quetschwalzen 270 wird mit Luft aufgeblasen, so dass das Schlauchmaterial 264 durch die Gasmenge (vorzugsweise Luft) in der gefangenen Blase prall ist.
Das Knickentfernungsverfahren findet zwischen zwei Paaren von Quetschwalzen 268 und 270 statt. Das Knickentfernungsverfahren kann man sich als fünf Stufen aufweisend vorstellen: (1) einen Übergangsabschnitt, in dem das Patch-laminierte flachgelegte Schlauchmaterial zu einem runden Querschnitt aufgeblasen wird; (2) einen Heizabschnitt, in dem die beiden Bereiche des Schlauchmaterials, die jeweils einen Knick einschließen, erwärmt werden (vorzugsweise auf zwischen 71 und 76°C (160 bis 170°F); (3) einen Relaxierungsabschnitt, wo die Knicke durch sowohl (a) den Druck in dem Schlauchmaterial von etwa 25 bis 460 mm (1 bis 18 Zoll) Wasser (insbesondere 25 bis 200 mm (1 bis 8 Zoll) Wasser, bevorzugter 50 bis 75 mm (2 bis 3 Zoll) Wasser) und (b) die wärmeschrumpfbare Natur der Schlauchfolie flach gezogen werden; (4) einen Kühlabschnitt, in dem die erwärmten Bereiche des Schlauchmaterials auf zwischen 30 und 43°C (85 und 110°F) gekühlt werden; und (5) eine Konvergierzone, wo das Schlauchmaterial wieder zu flachgelegtem Schlauchmaterial zusammengelegt wird, wobei das Patchmaterial jedoch um die Seitenränder des Schlauchmaterials orientiert ist. In dem Heizabschnitt sind die Folien vorzugsweise bevorzugte Patch-und-Beutelfolien, und der erwärmte Bereich des Folienschlauchmaterials erreicht vorzugsweise eine Temperatur von etwa 43 bis 82°C (110°F bis 180°F), insbesondere etwa 50 bis 75°C (140°F bis 170°F).
Es ist gefunden worden, dass, bevor die Knicke entfernt werden, die Knicke zu einer Delaminierung der Barriereschicht von der Kernschicht führen. Die Knicke in dem Schlauchmaterial führen insbesondere zu einem Anstieg des Radius der Außenseitenschichten, wenn das Schlauchmaterial zuerst zusammengelegt wird. Diese Zunahme der Außenseitenschichten wird in dem Schlauchmaterial "fixiert", weil es vor der Anordnung der Patches auf eine Rolle gewickelt wird. Wenn das Schlauchmaterial, wie bei der Bildung einer Blase, geöffnet wird, trennen sich die Außenseitenschichten von der Kernschicht, da sie länger als die Innenseitenschichten sind. Dies führt während der Beutelherstellung zu einem schwerwiegenden Beutelintegritätsproblem, da sich der ursprüngliche Knick wieder zurückbilden und eine kleine Falte in der Siegelung bilden möchte.
Zur Überwindung dieses Problems wird das Schlauchmaterial (nun in zylinderischer Form) nur entlang der Länge der ursprünglichen Siegelung auf ungefähr 1200 mm (48 Zoll) erwärmt. Die Breite des erwärmten Bereichs ist ungefähr 38 mm (1,5 Zoll). Dieser Teil des Schlauchmaterials wird erwärmt, vorzugsweise durch Infrarotstrahlung, obwohl alternativ auch Heißluftwärme verwendet werden kann. Ein geeignetes Infrarotheizgerät ist beispielsweise Anordnung 272, wozu eine Quarz röhre mit einem Wolframelement und einem Reflektor innen in der Lampe gehört, die 200 Watt kurzwellige Strahlung leisten kann. Von den Folien wird nur etwa 10 bis 15% der Kurzwellenstrahlung absorbiert, der Rest geht an die Umgebung verloren oder wird von dem Metall in den Lampenhaltern/Radiatoren absorbiert, um reflektiert und erneut abgestrahlt zu werden. Die Lampenhalter/Radiatoren bestehen aus einem "U"-förmigen Stück rostfreiem austenitischem Stahlblechmetall ungefähr der Stärke 16, das 250 mm (10 Zoll) lang ist, wobei die Beine 30 mm (1,25 Zoll) lang sind, und mit einer offenen Breite von 22 mm (7/8 Zoll). Die Basis des "U" weist von der Blase weg, die offenen Enden des "U" weisen zu der Blase hin. Die Lampe ist so angeordnet, dass sie sich nahe der Basis des "U" befindet, ohne sich ihr zuzuwenden. Der Innenreflektor der Lampe weist auf die Blase. Es gibt einen Sekundärradiator außerhalb des Halters, der auch aus rostfreiem Stahl gefertigt ist und auch die gleiche Länge hat. Diese Radiatoren sind Flossen in Längsrichtung, die an der Basis des "U" beginnen und sich zu der Blase hin erstrecken, jedoch in einem solchen Winkel, dass die der Blase am nächsten befindlichen Enden 38 mm (1,5 Zoll) auseinander liegen. Die Lampen werden während des Betriebs an der oder in der Nähe der maximalen Leistung betrieben, um so die Temperatur des Schlauchmaterials zwischen 71 und 82°C (160 und 180°F) zu halten. Die Temperatur wird unmittelbar nach dem Heizelementen abgefühlt und die Lampen über eine Steuerung mit proportional-integraler Ableitung gesteuert.
Ein bevorzugtes Heizverfahren verwendet drei 3000 Watt Kurzwellenlampen (Quarzröhren mit Wolframelementen), die in einem Halter gehalten werden, so dass ein Querschnitt der Längsachse der Lampen die Form eines gleichseitigen Dreiecks ergibt). Zwei der drei Lampen sind der Blase am nächsten, jedoch 19 mm (3/4 Zoll) auseinander (Mitte zu Mitte), die dritte Lampe befindet sich 16,5 mm (0,65 Zoll) hinter den beiden anderen. Hinter jeder dieser Lampen befindet sich wärmebeständiges Material. wärmebeständiges Material erstreckt sich auf der Außenseite über die Lampen hinaus und ist so geformt, dass die Strahlung auf eine etwa 50 mm (2 Zoll) breite Zone auf dem Schlauchmaterial reflektiert wird. Drei dieser Halter sind vertikal angeordnet, um eine Gesamthöhe von 1500 mm (60 Zoll) zu ergeben.
Die Relaxierungszone ist ungefähr 122 cm (48 Zoll) lang und ermöglicht den erwärmten Bereichen der Folie 264, mit der Umgebung ins Gleichgewicht zu kommen. Der ursprüngliche Knick wird in der Relaxierungszone herausgezogen. Der erwärmte Abschnitt des Schlauchmaterials 264 kühlt in der Relaxierungszone durch natürliche Konvektion. Das Patch-laminierte Schlauchmaterial 264 ist in der Zeit, in der es den Kühlabschnitt erreicht hat, vorzugsweise auf 120 bis 130°F abgekühlt worden. Der Kühlabschnitt verwendet 6 WINDJET^TM Düsen 274 an jeder Seite des Schlauchmaterials, wobei diese Düsen von Exair Corporation, Cincinnati, Ohio, USA, erhalten wurden. Gekühlte Druckluft wird mit einer Rate von 130 SCFM in diese Düsen injiziert. Die Temperatur der Kühlluft liegt zwischen Raumtemperatur und 13°C (55°F). Die Einstellung der Kühlmenge bestimmt einige Bahnhandhabungscharakteristika des Schlauchmaterials und bleibt eine Einstellung der Bedienungsperson, kann jedoch so eingestellt werden, dass die Luftgeschwindigkeit an der Blase 8300 fmp ist, was zu Schlauchmaterialtemperaturen zwischen 29 und 43°C (85 und 110°F) am Ende des Kühlabschnitts führt.
Nach Verlassen des Kühlabschnitts bewegt sich die Blase zu dem konvergierenden Abschnitt, der ein Design hat, das Fachleuten auf dem Sektor der Folienherstellung bekannt ist. In dem konvergierenden Abschnitt wird das aufgeblasene Schlauchmaterial 276 zu einer zweiten flachgelegten Anordnung zusammengelegt, wenn es in die Quetschwalzen 278 zum Ablassen des Gases eintritt. Von hier aus geht das umgeordnete Patchlaminierte flachgelegte Schlauchmaterial 280 weiter, um geschnitten und gesiegelt zu werden, um Patch-Beutel zu bilden, in denen ein Patch mindestens ein Segment eines Beutelseitenrands oder unteren Rands bedeckt, z. B. nach dem in 10 und 11 illustrierten Verfahren.
Die in 1 und 2 illustrierten Patch-Beutel sind Endsiegelungsbeutel. Es können jedoch Beutel mit Seitensiegelung hergestellt werden, die auch erfindungsgemäß sind, wobei der Patch einen Teil des unteren Rands des Beutels bedeckt und wobei Knicke aus der Länge des Schlauchmaterials entfernt werden, bevor die Seitensiegelungen hergestellt werden. Bei der Herstellung der Seitensiegelungsbeutel werden zwei Siegelungen über das Schlauchmaterial und parallel zueinander und eng aneinander (z. B. 12 mm (1/2 Zoll) auseinander) vorgenommen, wobei das Schlauchmaterial danach zwischen diesen Siegelungen aufgeschnitten wird, und wobei einer der Seitenränder des Schlauchmaterials aufgeschnitten wird, um einen oben offenen Seitensiegelungsbeutel zu bilden.
Das Schlauchmaterial wird im Allgemeinen mit einem Heizstab (Heißsiegelung) oder einem Nichrom-Draht, der an einem gekühlten Metallstab befestigt ist (Impulssiegelung) gesiegelt, wie Fachleuten bekannt ist, oder beliebigem anderen Siegelungsmittel, das Fachleuten bekannt ist, wie Ultraschallstrahlung, Radiofrequenzstrahlung und Laser. Das bevorzugte Siegelmittel ist ein Impulssiegler. Folien, die vorwiegend Polyethylen sind, werden allgemein mittels Impulssiegelung oder Heizstabsiegelung gesiegelt. Es können sowohl lineare als auch geformte Siegelungen gebildet werden, wie Fachleuten bekannt ist.
Siegeln und Schneiden von Schlauchmaterial unter Bildung von Beuteln ist allgemein in US-A-3 552 090, US-A-3 383 746 und der US-Patentanmeldung Nr. 844 883, eingereicht am 25. Juli 1969, von Owen offenbart, wobei auf jede dieser beiden US-Patente sowie die Patentanmeldung hier Bezug genommen wird.
Obwohl der erfindungsgemäße Beutel im Allgemeinen zum Verpacken von beliebigem Produkt verwendet werden kann, ist der erfindungsgemäße Beutel besonders vorteilhaft zum Verpakken von Nahrungsmittelprodukten, insbesondere Frischfleischprodukten, speziell Frischfleischprodukten, die Knochen umfassen. Zu den Fleischprodukten, die in erfindungsgemäßen Folien und Packungen verpackt werden können, gehören Geflügel, Schwein, Rind, Lamm, Ziege, Ross und Fisch. Der erfindungsgemäße Beutel wird besonders bevorzugt zum Verpacken verschiedener Rippenstücke verwendet, insbesondere Spareribs, hinteren Rippen und kurzen Rippen, insbesondere Spareribs vom Schwein, hinteren Rippen vom Rind, kurzen Rippen vom Rind und hinteren Rippen vom Schwein.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass Modifikationen und Varianten verwendet werden können, ohne von den Prinzipien und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie Fachleute leicht erkennen werden. Demzufolge können derartige Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche durchgeführt werden.

Claims

Patch-Beutel (20), der einen Beutel (22) und einen daran geklebten Patch (Flicken) (24, 26) aufweist, wobei der Patch-Beutel (a) einen oberen Bereich, (b) einen unteren Rand, (c) einen ersten Seitenrand (48), (d) einen zweiten Seitenrand (50), (e) eine erste flachgelegte Seite und (f) eine zweite flachgelegte Seite aufweist, und wobei der Patch mindestens einen Teil der ersten flachgelegten Seite sowie einen Teil der zweiten flachgelegten Seite und ein Segment eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem ersten Seitenrand, dem zweiten Seitenrand und dem unteren Rand bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat und die zweite flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat.
Patch-Beutel nach Anspruch 1, bei dem der Beutel eine erste wärmeschrumpfbare Folie umfasst, die vorzugsweise biaxial orientiert worden ist, und der Patch eine zweite wärmeschrumpfbare Folie umfasst, die vorzugsweise biaxial orientiert worden ist.
Patch-Beutel nach Anspruch 2, bei dem der Beutel ein Beutel mit Endsiegelung ist.
Patch-Beutel nach Anspruch 3, bei dem der Patch ein erster Patch (24) ist, der ein Segment des ersten Seitenrands bedeckt, und der Patch-Beutel ferner einen zweiten Patch (26) umfasst, der ein Segment des zweiten Seitenrands bedeckt, wobei der zweite Patch eine dritte biaxial orientierte, wärmeschrumpfbare Folie umfasst, wobei vorzugsweise beide Patche mit einem Klebstoff an den Beutel geklebt sind, wobei sie insbesondere an eine Außenseitenoberfläche geklebt sind.
Patch-Beutel nach Anspruch 4, der einen ersten unbedeckten Bereich, der sich zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch und auf der ersten flachgelegten Seite des Beutels befindet, und einen zweiten unbedeckten Bereich hat, der sich zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch und auf der zweiten flachgelegten Seite des Beutels befindet, und wobei der erste unbedeckte Bereich vorzugsweise eine Breite von 5 bis 380 mm (0,2 bis etwa 15 Zoll) hat und der zweite unbedeckte Bereich eine Breite von 5 bis 380 mm (0,2 bis etwa 15 Zoll) hat.
Patch-Beutel nach Anspruch 2, bei dem (A) die erste Folie umfasst: (i) eine Außenseiten-Schutzschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer umfasst, (ii) eine innere O₂-Barriereschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril umfasst, und (iii) ein Innenseiten-Siegelmittel, das mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischem Polyolefin, thermoplastischem Polyamid, thermoplastischem Polyester und thermoplastischem Polyvinylchlorid umfasst, und (B) die zweite Folie und die dritte Folie jeweils mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer umfasst, wobei vorzugsweise die erste Folie eine Gesamtdicke von 0,04 bis 0,1 mm (1,5 bis etwa 4 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 85°C (185°F) von 20 bis 120% hat, die zweite Folie eine Gesamtdicke von 0,05 bis 0,2 mm (2 bis etwa 8 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von 10 bis 100% hat, und die dritte Folie eine Gesamtdicke von 0,05 bis 0,2 mm (2 bis etwa 8 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von 10 bis 100% hat.
Patch-Beutel nach Anspruch 2, bei dem der Beutel ein Beutel mit Seitensiegelung ist, und bei dem der Patch mindestens ein Segment des unteren Rands des Beutels bedeckt, wobei der Patch vorzugsweise mit einem Klebstoff auf die Außenseitenoberfläche des Beutels geklebt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Patch-Beutels (20), bei dem (A) ein Patch (24, 26) an eine erste flachgelegte Seite eines Folienschlauchmaterials geklebt wird, wobei sich das Schlauchmaterial in einer ersten flachgelegten Anordnung befindet, wodurch ein Schlauchmaterial-Patch-Laminat gebildet wird, wobei das Schlauchmaterial einen ersten Knick entlang eines ersten Seitenrands (48) und einen zweiten Knick entlang eines zweiten Seitenrands (50) hat, (B) das Schlauchmaterial-Patch-Laminat durch ein erstes Paar Quetschwalzen (100) geleitet wird, wobei das Schlauchmaterial durch eine gefangene Gasblase zwischen dem ersten Paar Quetschwalzen und einem zweiten Paar oberer Quetschwalzen (108) aufgeblasen wird, wodurch ein aufgeblasenes Schlauchmaterial-Patch-Laminat gebildet wird, (C) ein erster Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats, der einen ersten Knick enthält, und ein zweiter Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats, der einen zweiten Knick enthält, erwärmt werden, wobei das Erwärmen so durchgeführt wird, dass jeder der Knicke relaxiert, (D) der erste und der zweite Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats abgekühlt werden, (E) aus dem rotierten Schlauchmaterial-Patch-Laminat das Gas abgelassen wird und das Laminat zu einer zweiten flachgelegten Anordnung flachgelegt wird, indem das Schlauchmaterial-Patch-Laminat durch das zweite Paar Quetschwalzen geleitet wird, das einen Spalt hat, der et wa 10 bis 90° außer der Parallelen relativ zu einem Spalt des ersten Paars Quetschwalzen orientiert ist, so dass der Patch ein Segment eines ersten neuen Seitenrands des Schlauchmaterials bedeckt, und (F) das Schlauchmaterial gesiegelt und geschnitten wird, so dass ein Patch-Beutel aus einem Segment des Schlauchmaterials gebildet wird, wobei an das Segment des Schlauchmaterials der Patch geklebt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der erste und der zweite Bereich des Schlauchmaterial-Patch-Laminats jeweils auf eine Temperatur von 60 bis 76°C (140 bis etwa 170°F) erwärmt werden, das Erwärmen vorzugsweise durch mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Infrarotstrahlung und Heißluft erfolgt, das Abkühlen durch Luft mit 13 bis 29°C (55 bis 85°F) erfolgt und das Abkühlen des ersten und des zweiten Bereichs des Schlauchmaterial-Patch-Laminats den ersten und den zweiten Bereich auf eine Temperatur von 29 bis 43°C (85 bis etwa 110°F) abkühlt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die gefangene Blase in dem Schlauchmaterial einen Druck von 25 bis 460 mm (1 bis etwa 18 Zoll) Wasser auf eine Innenseitenoberfläche des Schlauchmaterial-Patch-Verbunds ausübt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Siegeln und Schneiden so durchgeführt werden, dass ein Patch-Beutel mit Seitensiegelung produziert wird, wobei der Patch mindestens ein Segment des Bodens des Beutels bedeckt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das zweite Paar Quetschwalzen um 60 bis 90° außer der Parallelen relativ zu dem ersten Paar Quetschwalzen orientiert ist, wobei der Patch vorzugsweise an der Außenseitenoberfläche des Schlauchmaterials klebt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem ein erster Patch an eine erste flachgelegte Seite des Schlauchmaterials geklebt wird, ein zweiter Patch an eine zweite flachgelegte Seite des Schlauchmaterials geklebt wird, der erste Patch nach Ablassen des Gases und Flachlegen zu der zweiten flachgelegten Anordnung ein Segment des neuen ersten Seitenrands und der zweite Patch ein Segment des neuen zweiten Seitenrands bedeckt und wobei das Schneiden und Siegeln so durchgeführt wird, dass ein Patch-Beutel mit Endsiegelung hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Schlauchmaterial einen ersten unbedeckten Bereich, der sich zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch befindet und eine Breite von 5 bis 50 mm (0,2 Zoll bis etwa 2 Zoll) hat, und einen zweiten unbedeckten Bereich hat, der sich auch zwischen dem ersten Patch und dem zweiten Patch befindet und der auch eine Breite von 5 bis 50 mm (0,2 bis etwa 2 Zoll) hat.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das zweite Paar Quetschwalzen etwa 90° außer der Parallelen relativ zu dem ersten Paar Quetschwalzen orientiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Schlauchmaterial eine erste mehrschichtige, biaxial orientierte, wärmeschrumpfbare Folie umfasst, der erste Patch eine zweite mehrschichtige, biaxial orientierte, wärmeschrumpfbare Folie umfasst, der zweite Patch eine dritte mehrschichti ge, biaxial orientierte, wärmeschrumpfbare Folie umfasst und wobei vorzugsweise (A) die erste Folie umfasst: (i) eine Außenseiten-Schutzschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer umfasst, (ii) eine innere O₂-Barriereschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril umfasst, und (iii) eine Innenseiten-Siegelschicht, die mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischem Polyolefin, thermoplastischem Polyamid, thermoplastischem Polyester und thermoplastischem Polyvinylchlorid umfasst, und (B) die zweite Folie und die dritte Folie jeweils mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen/α-Olefin-Copolymer mit einer Dichte von 0,85 bis 0,95, Propylen/Ethylen-Copolymer, Polyamid, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer und Ethylen/Butylacrylat-Copolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erste Folie eine Gesamtdicke von 0,04 bis 0,13 mm (1,5 bis etwa 5 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 85°C (185°F) von 20 bis 120% hat, die zweite Folie eine Gesamtdicke von 0,05 bis 0,2 mm (2 bis etwa 8 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von 10 bis 100% hat, die dritte Folie eine Gesamtdicke von 0,05 bis 0,2 mm (2 bis etwa 8 mil) und eine gesamte freie Schrumpfung bei 82°C (180°F) von 10 bis 100% hat.
Verpacktes Produkt, das eine ein Produkt umgebende Verpackung umfasst, wobei (A) die Packung einen Patchbeutel (20) umfasst, der (i) einen oberen Bereich, (ii) einen unteren Rand, (iii) einen ersten Seitenrand (48), (iv) einen zweiten Seitenrand (50), (v) eine erste flachgelegte Seite und (vi) eine zweite flachgelegte Seite aufweist, und wobei der Patch mindestens einen Teil der ersten flachgelegten Seite sowie einen Teil der zweiten flachgelegten Seite und ein Segment eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem ersten Seitenrand, dem zweiten Seitenrand und dem unteren Rand bedeckt, und wobei die erste flachgelegte Seite keine durch sie verlaufenden Knick hat und die zweite flachgelegte Seite keinen durch sie verlaufenden Knick hat, und (B) das Produkt ein Fleischprodukt mit innenliegendem Knochen, vorzugsweise ein Fleischstück mit innenliegendem Knochen umfasst, das mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rippenspeer, hinteren Rippen und kurzen Rippen umfasst.