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Dokumentenidentifikation DE69713605T2 19.12.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0921980
Titel SYSTEM ZUM AKTIVIEREN SAUERSTOFFABSORBIERENDER FILME
Anmelder Cryovac, Inc., Duncan, S.C., US
Erfinder BOAL, K., Dilip, Greenville, US;
SPEER, V., Drew, Columbia, US;
LUTHRA, P., Narender, Columbia, US;
THOMAS, A., Jeffrey, Moore, US
Vertreter Uexküll & Stolberg, 22607 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69713605
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.08.1997
EP-Aktenzeichen 979370962
WO-Anmeldetag 01.08.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/13598
WO-Veröffentlichungsnummer 0009805555
WO-Veröffentlichungsdatum 12.02.1998
EP-Offenlegungsdatum 16.06.1999
EP date of grant 26.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.12.2002
IPC-Hauptklasse B65B 55/08
IPC-Nebenklasse C08J 7/18   C08K 5/00   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zum Verpacken sauerstoffempfindlicher Materialien und insbesondere ein System zum Aktivieren (Triggern) einer Sauerstoffabfangfolie.

Es ist wohl bekannt, dass die Begrenzung der Einwirkung von Sauerstoff auf sauerstoffempfindliche Artikel die Qualität des Artikels erhält und dessen Lagerbarkeit verlängert. Durch Begrenzung der Sauerstoffeinwirkung auf sauerstoffempfindliche Nahrungsmittelartikel in dem Verpackungssystem bleibt die Qualität des Nahrungsmittelartikels erhalten, und der Verderb wird verringert. Dieses Verpacken hält den Artikel auch länger im Bestand, wodurch Kosten der Wiederauffüllung und aus Abfall resultierende Kosten verringert werden.

Zu den üblicherweise verwendeten Verpackungssystemen gehören Verpacken unter modifizierter Atmosphäre (MAP) und Vakuumverpacken zusammen mit Sauerstoffsperrfolien. In diesen Fällen werden zum Zeitpunkt des Verpackens Umgebungen mit reduziertem Sauerstoffgehalt verwendet, während die Sauerstoffsperrfolie die Menge an Sauerstoff verringert, die während der Lagerung physikalisch in die Packung eintritt.

US-A-5 211 875 von Speer et al. offenbart Verfahren und Zusammensetzungen zum Abfangen von Sauerstoff. Die von Speer et al. offenbarten "Sauerstoffabfangmaterialien" sind Zusammensetzungen, die die Menge an Sauerstoff aus einer gegebenen Umgebung verbrauchen, diese an Sauerstoff verarmen lassen oder die Sauerstoffmenge reduzieren.

Sauerstoffabfangmaterialien sind in MAP- und Sperrverpackungsumgebungen brauchbar. Sauerstoffabfangmaterialien erfordern typischerweise jedoch Triggern oder Aktivieren, um die Sauerstoffabfangeigenschaften hervorzubringen, und mitunter zeigen sich Verzögerungen, die als Induktionsperiode bezeichnet werden, bevor die brauchbaren Sauerstoffabfangeigenschaften einsetzen. Zusammensetzungen, die längere Induktionszeiten zeigen, müssen von einem Endanwender eine ausreichende Zeitdauer vor Gebrauch im Bestand gehalten werden. Andererseits müssen Sauerstoffabfangzusammensetzungen mit einer kürzeren Induktionsperiode innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums verbraucht werden, damit sich die Sauerstoffabfangeigenschaften des Materials nicht vorzeitig erschöpfen.

Es bleibt ein Bedarf für eine Vorrichtung zum Aktivieren einer Sauerstoffabfangfolie, um die Folie mit einer kurzen oder vernachlässigbaren Induktionsperiode zu versehen, wobei vorzugsweise die Sauerstoffabfangrate und Langlebigkeit verbessert werden, und speziell für eine Vorrichtung, die sich leicht in bestehende Verpackungssysteme zum Aktivieren von Sauerstoffabfangfolie beim oder unmittelbar vor dem Verpacken integrieren lässt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verpackungssystem umfassend:

a) Eine Abwickelrolle, die zum Halten einer Rolle von Sauerstoffabfangfolie ausgebildet ist, wobei die Folie eine oxidierbare organische Verbindung und einen Übergangsmetallkatalysator umfasst;

b) eine Vorrichtung zur Aktivierung der Folie, wobei die Vorrichtung eine Serie von Leuchtkörpern umfasst, die zur Ausstrahlung von UV-C Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 280 nm ausgelegt sind;

c) eine Reihe von Rollen, die einen Folienlauf ausgehend von der Abwicklungsrolle zu der Vorrichtung für die Aktivierung der Folie bilden, wobei die Leuchtkörper der Aktivierungsvorrichtung in Gruppen angeordnet sind, um die Sauerstoffabfangfolie einer Dosis des UV-C Lichts von mindestens 100 mJ/cm² auszusetzen, wenn die Folie die Leuchtkörper passiert;

d) Mittel zur Weiterführung der aktivierten Folie von der Vorrichtung für die Aktivierung zu einer Vorrichtung zur Verpackung von Artikeln; und

e) Mittel in der Vorrichtung zur Verpackung von Artikeln zur Applikation der aktivierten Folie zur Herstellung von Verpackungen zur Aufnahme dieser Artikel,

wobei die aktivierte Folie kontinuierlich aktiviert und in die Verpackungen eingebracht wird, um Sauerstoff abfangende Verpackungen zu liefern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es folgt eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen, worin

Fig. 1 schematisch eine eigenständige Vorrichtung und ein eigenständiges Verfahren zum Aktivieren einer Sauerstoffabfangfolie illustriert;

Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäß in ein Verpackungssystem eingereihte integrierte Vorrichtung illustriert;

Fig. 3 und 4 die Sauerstoffmenge illustrieren, die von verschieden Sauerstoffabfangdeckelmaterialfolien abgefangen werden, die mit 254 beziehungsweise 365 nm aktiviert werden;

Fig. 5 und 6 den Sauerstoff illustrieren, der von verschieden zu Sperrverpackungen verarbeiteten Sauerstoffabfanglaminaten abgefangen wird, die mit 254 beziehungsweise 365 nm aktiviert werden;

Fig. 7 einen Vergleich des Sauerstoffabfangens von Folien, die durch eine einzelne Einwirkung von 40 Sekunden aktiviert wurden, mit einer Folie illustriert, die in 4 sequentiellen Perioden von 10 Sekunden aktiviert wurde;

Fig. 8 eine Beziehung zwischen Lampenintensität und vertikaler Verschiebung von dem Leuchtkörper für umkleidete und nicht umkleidete Leuchtkörper illustriert;

Fig. 9 die Beziehung zwischen durchschnittlicher Sauerstoffabfangrate und auf die Folie bei 254 nm angewendete Dosis illustriert;

Fig. 10 die Sauerstoffkonzentration in einer Mortadellaverpackung mit aktivierter Sauerstoffabfangfolie im Vergleich zu einer Nicht-Sauerstoffabfangfolie illustriert;

Fig. 11 die durchschnittlichen O&sub2;-Restmengen von Packungen illustriert, die in der beleuchteten Wartenauslage positioniert werden;

Fig. 12 die Kalibrierungskurve von Dosis gegen Hunter A- Wert illustriert; und

Fig. 13 die relative Farbverbesserung (höherer Hunter A- Wert) von Mortadellascheiben illustriert, die in der Sauerstoffabfangfolie von Beispiel 4 verpackt sind, verglichen mit in T6235 verpackter Mortadella.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verpackungssystem zum Aktivieren einer Sauerstoffabfangfolie, vorzugsweise zur Verwendung zum Verpacken von Artikeln. Die Erfindung kann beim Verpacken einer weiten Vielfalt von sauerstoffempfindlichen Artikeln verwendet werden, einschließlich frischem rotem Fleisch, wie Rind, Schwein, Lamm und Kalb, geräucherten und verarbeiteten Fleischprodukten wie Truthahnscheiben, Pepperoni, Schinken und Mortadella, pflanzlichen Artikeln wie Produkten auf Tomatenbasis, anderen Nahrungsmittelprodukten einschließlich Babynahrung, Getränken wie Bier und Produkten wie Elektronikkomponenten, Pharmaka und dergleichen. Die Erfindung ist leicht an verschiedene vertikale Form-, Füll- und Siegel- (VFFS) und horizontale Form-, Füll- und Siegel- (HFFS)-Verpackungsstraßen adaptierbar.

Es wird ein Verpackungssystem zum Aktivieren von Sauerstoffabfangfolie geliefert, bei dem eine Induktionsperiode der Folie nach dem Aktivieren auf Perioden von im Wesentlichen weniger als einem Tag reduziert werden kann, wodurch die Aktivierung, vorzugsweise durch einen Endanwender der Sauerstoffabfangfolie, als eingereihte Stufe integriert wird, um so Bestandsprobleme in Bezug auf aktivierte Folien zu vermeiden.

Sauerstoffabfangzusammensetzungen im Allgemeinen sind in US-A-5 211 875, US-A-5 350 622 und US-A-5 399 289 von Speer et al. beschrieben, auf die hier vollständig Bezug genommen wird. Sauerstoffabfangfolie bezieht sich, wie hier verwendet, auf Folie mit einer Zusammensetzung, die die Menge an Sauerstoff aus einer gegebenen Umgebung verbraucht, die gegebene Umgebung an Sauerstoff verarmen lässt oder die Menge an Sauerstoff aus einer gegebenen Umgebung reduziert, der die Zusammensetzung ausgesetzt wird. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Aktivieren der Sauerstoffabfangfolie dient zum Triggern oder Aktivieren der Sauerstoffabfangfähigkeit der Folie.

Andere Sauerstoffabfangmittel, die im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet werden können, sind in der PCT-Patentveröffentlichung WO 94/12590 (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) offenbart, auf die hier vollständig Bezug genommen wird. Diese Sauerstoffabfangmittel schließen mindestens eine reduzierbare organische Verbindung ein, die unter vorbestimmten Bedingungen reduziert wird, wobei die reduzierte Form der Verbindung durch molekularen Sauerstoff oxidierbar ist, wobei die Reduktion und/oder nachfolgende Oxidation der organischen Verbindung unabhängig von der Anwesenheit von Übergangsmetallkatalysator stattfindet. Die reduzierbare organische Verbindung ist vorzugsweise ein Chinon, ein photoreduzierbarer Farbstoff oder eine Carbonylverbindung, die Extinktion im UV-Spektrum zeigt.

Folien zur erfindungsgemäßen Verwendung schließen vorzugsweise eine oxidierbare organische Verbindung und einen Übergangsmetallkatalysator ein. Die Sauerstoffabfangfolie kann gegebenenfalls auch Photoinitiatorzusammensetzungen, Antioxidantien und andere Additive einschließen, die beispielsweise in US-A- 5 211 875 offenbart sind. Bevorzugte Folien enthalten oxidierbare organische Verbindung von substituierten oder unsubstituierten, ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffpolymeren, die vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 1000 haben.

Die oxidierbare organische Verbindung ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol/Butadien-Copolymeren, Styrol/Isopren-Copolymeren, Polybutadien, Polyisopren oder Mischungen derselben.

Der Übergangsmetallkatalysator der Sauerstoffabfangzusammensetzung ist vorzugsweise ein Übergangsmetallsalz von Kobalt, Mangan oder Mischungen derselben. Andere geeignete Übergangsmetallkatalysatoren sind in US-A-5 211 875 offenbart.

Der ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoff und der Übergangsmetallkatalysator können ferner mit einem oder mehreren polymeren Verdünnungsmitteln kombiniert werden, wie thermoplastischen Polymeren, die typischerweise zur Bildung von Folienschichten in Kunststoffverpackungsartikeln verwendet werden. Bei der Herstellung bestimmter Verpackungsartikel können auch wohl bekannte Duroplaste als polymeres Verdünnungsmittel verwendet werden. Polymere, die als Verdünnungsmittel verwendet werden können, schließen Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen, Polyethylen mit niedriger oder sehr niedriger Dichte, Polyethylen mit ultraniedriger Dichte, lineares Polyethylen mit niedriger Dichte, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Ethylencopolymere, wie Ethylen/Vinylacetat, Ethylen/Alkyl(meth)acrylate, Ethylen/(Meth)acrylsäure und Ethylen/(Meth)acrylsäure- Ionomere ein. Es können auch Mischungen unterschiedlicher Verdünnungsmittel verwendet werden. Die Auswahl des polymeren Verdünnungsmittels hängt teilweise von dem herzustellenden Artikel und der Endanwendung ab.

Es ist gefunden worden, dass die Einwirkung von UV-Licht mit bestimmter Wellenlänge, bestimmter Intensität, bestimmter Verweilzeit und bestimmtem Abstand von der Folie auf Sauerstoffabfangfolie zur Aktivierung der Sauerstoffabfangeigenschaften der Folie in einem relativ kurzen Zeitraum führt, d. h. der Induktionsperiode. UV-C-Licht, wie UV-Licht mit keimtötenden Wellenlängen, hat sich als besonders wirksam zum Aktivieren von Sauerstoffabfangfolien herausgestellt. Bevorzugte Wellenlängen liegen zwischen 200 nm und 280 nm, wie 254 nm.

Zu aktivierende Sauerstoffabfangfolien werden UV-C-Licht mit der gewünschten Wellenlänge mit einer Intensität und Verweilzeit ausgesetzt, die ausreichen, um die Folie mit einer Dosis an UV-C-Licht von mindestens 100 mJ/cm², vorzugsweise mindestens 200 mJ/cm², insbesondere zwischen 350 und 1600 mJ/cm² zu versehen. Es hat sich herausgestellt, dass unterschiedliche Dosen an UV-C-Licht innerhalb dieses Bereichs die Abfangrate der Folie nach der Aktivierung beeinflussen. Wenn die aktivierte Folie in Verpackungen mit einem Kopfraum verwendet werden soll, wie Verpackungen für modifizierte Atmosphäre (MAP), ist eine raschere Sauerstoffabfangrate bevorzugt, vorzugsweise mit einer sehr kurzen Induktionsperiode. Bei solchen Verpackungen liegen die bevorzugten Dosen an UV-C-Licht zwischen 350 und 1600 mJ/cm², wie zwischen 500 und 800 mJ/cm².

Wenn die Sauerstoffabfangfolie in Sauerstoffsperrverpackungen verwendet werden soll, wirkt die Abfangfolie als Unterstützung zur Verhinderung des Eindringens von Sauerstoff durch die Verpackungsschichten. Bei dieser Anwendung sind niedrigere Sauerstoffabfangraten akzeptabel und bevorzugt, so dass die Sauerstoffabfangfolie die Sauerstoffsperreigenschaft der Verpackung über längere Zeiträume verstärkt. Zur Verwendung mit Sperrverpackungen, insbesondere Langzeitverpackungen mit hoher Sperrwirkung, liegt die bevorzugte Dosis des aktivierenden UV-C- Lichts zwischen 100 und 600 mJ/cm².

Die Intensität und Verweilzeit von UV-C-Licht kann ausgenutzt werden, um die gewünschte Dosis für eine spezielle Folie zu liefern. Es ist bevorzugt, mit UV-C-Licht mit einer Wellenlänge zwischen etwa 240 und 265 nm zu aktivierende Folie mit einer Intensität von mindestens 0,8 mW/cm², insbesondere mindestens 2,0 mW/cm² zu aktivieren. Um nicht sehr lange Folienläufe zu liefern, wird zu aktivierende Folie insbesondere UV-C-Licht mit einer Intensität zwischen 3,0 und 10 mW/cm² ausgesetzt, wie zwischen 3,0 und 7,5 mW/cm². Diese Intensität wird in einem Abstand von der Quelle des UV-C-Lichts zu der Folie von vorzugsweise zwischen 1 cm und 3 cm bereitgestellt.

Die gewünschte Dosis an UV-C-Licht wird einer speziellen Folie geliefert, indem die Folie über einen Lauf (Transportweg) mit einer speziellen Länge geführt wird, über die die Folie dem UV-C-Licht ausgesetzt wird. Sauerstoffabfangfolie wird mit den oben beschriebenen Intensitäten brauchbarerweise über Folienläufe, die vorzugsweise eine Länge zwischen 1 m und 12 m, vorzugsweise 2 bis 4 m haben, und mit einer durchschnittlichen Transportgeschwindigkeit der Folie über den Lauf zwischen 1 m/Min und 30 m/Min, typischerweise 1,2 bis 4 m/Min aktiviert. Dieses Verfahren führt zu Einwirkungszeiten von UV-C-Licht auf die Folie von typischerweise zwischen 15 und 90 Sekunden. Es hat sich herausgestellt, dass die oben beschriebene Wellenlänge, Intensität und Verweilzeit von UV-C-Licht Sauerstoffabfangfolie auf hervorragende Sauerstoffabfangraten und mit sehr kleinen oder vernachlässigbaren Induktionsperioden aktiviert, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren eingereiht in bestehende Verpackungsverfahren integriert werden kann, so dass die Sauerstoffabfangfolie beim oder kurz vor dem Verpacken aktiviert werden kann und Probleme gelindert werden, die mit Lagerung und Bestand von aktivierten Sauerstoffabfangfolien verbunden sind.

Derart aktivierte Sauerstoffabfangfolien zeigen in Abhängigkeit von der Formulierung und dem Verpackungstyp, für den die Folie verwendet wird, Sauerstoffabfangraten zwischen 1 cm³/m²/Tag und 100 cm³/m²/Tag bei Temperaturen von 4ºC, wenn 4 Tage nach der Aktivierung gemessen wird. Bei Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre (MAP), die einen Kopfraum mit modifizierter Atmosphäre aufweisen (MAP, 1 bis 2% O&sub2;), zeigt aktivierte Sauerstoffabfangfolie eine Sauerstoffabfangrate zwischen 20 und 66 cm³/m²/Tag bei 4ºC, gemessen 4 Tage nach dem Aktivieren, wodurch Sauerstoff aus dem Kopfraum einer solchen Verpackung entfernt wird, um so nachteilige Auswirkungen auf den darin verpackten Artikel zu reduzieren oder zu beseitigen.

Sauerstoffabfangfolien, die wie oben zur Verwendung in Langzeitverpackungen mit hoher Sperrwirkung beschrieben aktiviert worden sind, zeigen Sauerstoffabfangraten, die vorzugsweise zwischen 1 und 10 cm³/m²/Tag liegen, gemessen bei Raumtemperatur und 30 Tage nach der Aktivierung, wodurch eine weitere Sauerstoffsperre in den Sauerstoffsperrschichten der Verpackung bereitgestellt wird, auf die die Sauerstoffabfangfolie aufgebracht wird, wobei die Sauerstoffabfangwirkung über einen längeren Zeitraum anhält.

Aktivierte Sauerstoffabfangfolien können verwendet werden, um den Restsauerstoffgehalt einer gekühlten MAP-Packung rasch auf weniger als oder gleich 0,5% zu reduzieren, vorzugsweise weniger als oder gleich 0,1% in weniger als oder gleich 7 Tagen, vorzugsweise weniger als oder gleich 4 Tagen und idealerweise so rasch wie möglich nach Verpacken des Artikels. Dies ermöglicht, dass Verpackungen, die die aktivierte Sauerstoffabfangfolie einschließen, mit einem anfänglichen Restsauerstoffgehalt von 1 bis 2% oder höher verpackt werden können. Die Sauerstoffabfangfolie reduziert den Restsauerstoffgehalt rasch auf akzeptable Niveaus, und das Verpacken mit einem höheren anfänglichen Restsauerstoffgehalt ermöglicht raschere Maschinencyclen, wodurch der Artikelausstoß erhöht wird.

Das Verpackungssystem, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aktivieren von Sauerstoffabfangfolie verwendet, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1, die nicht erfindungsgemäß ist, illustriert eine frei stehende Aktivierungseinheit 10 mit Abwickelrolle 12 zum Zuführen von Folie zu Einheit 10, einer Reihe von Rollen 14, die einen Folienlauf 16 durch Aktivierungseinheit 10 festlegen, und eine Aufwickelrolle 18 zur Aufnahme von aktivierter Folie zur nachfolgenden Verwendung. Aktivierungseinheit 10 schließt eine Serie von Niederdruck-UV-Leuchtkörpern mit germizider Wellenlänge 20 ein, die in Gruppen 22 angeordnet sind, wobei der Folienlauf 16 so angeordnet ist, dass eine Folie relativ zu Gruppen 22 geführt wird, um so die Folie der gewünschten Dosis UV-C-Licht auszusetzen.

Die Sauerstoffabfangfolie kann eine Anzahl von Schichten einschließen, wobei die oxidierbare organische Verbindung und Übergangsmetallkatalysatorschicht vorzugsweise zu einer Seite derselben angeordnet sind. Mehrschichtige Sauerstoffabfangfolien sind in US-A-5 350 622 beschrieben. Es ist bevorzugt, nur die oxidierbare organische Verbindung und die Übergangsmetallkatalysatorseite der Mehrschichtfolie UV-C-Licht auszusetzen. Es ist zudem bevorzugt, dass beliebige Schichten der Mehrschichtfolie, die sich zwischen der Quelle für UV-C-Licht und der Sauerstofffolie befinden, effektiv zwischen 240 und 265 nm transparent sind. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, kann der Folienlauf 16 so angeordnet werden, dass nur eine Seite der Folie Gruppen 22 von Leuchtkörpern 20 ausgesetzt wird, obwohl gegebenenfalls beide Seiten der Folie Leuchtkörpern 20 ausgesetzt werden können.

Es ist bevorzugt, Folienläufe 16 in einem Abstand von Gruppen 22 von Leuchtkörpern 20 zwischen 1 cm und 3 cm, wie 2 cm, bereitzustellen. Bei Abständen von mehr als 3 cm verliert die Intensität von UV-C-Licht beim Aktivieren von Folien an Wirkung. Bei Abständen von weniger als 1 cm kann die Folie durch Wärme und statische Elektrizität der Leuchtkörper nachteilig beeinflusst werden.

Fig. 2 illustriert die Aktivierungseinheit 10, die eingereiht in ein Verpackungssystem integriert wird. Aktivierungseinheit 10 wird so angeordnet, dass sie Folie von Abwickelrolle 12 erhält, Folie zur Einwirkung von UV-C-Licht den Folienlauf 16 entlang leitet und aktivierte Folie direkt in eine Verpackungseinheit einspeist, beispielsweise Siegelungs-/Gasspülungsdüsen 24. Aktivierte Folie wird zusammen mit geformter Bahn 26, die von anderen Elementen der Verpackungsanlage zugeführt wird, sofort als Schicht in Verpackungen eingebaut. Siegelungs-/Gasspülungsdüsen 24 dienen dazu, aktivierte Folie 28 auf geformte Bahn 26 aufzubringen, um so Verpackungen 30 zu liefern, die aktivierte Folie einschließen.

Die aktivierte Einheit 10 kann mit einer Sensoreinheit 32 zur Überwachung der Dosis des von den Leuchtkörpern 20 emittierten UV-C Lichts ausgestattet werden. Dies ermöglicht den Nachweis von alternden oder nicht funktionierenden Leuchtkörpern 20, so dass die Verwendung von nicht aktivierter Folie beim Verpacken im Wesentlichen vermieden werden kann. Sensoreinheit 32 kann beispielsweise ein Online-UV-Intensitätsanzeigemodul (EIT, Inc., Sterling, VA, USA) mit 250 bis 260 nm Standard-UVI-Sensoren sein. Es sind natürlich zahlreiche andere Vorrichtungen zur Verwendung zum Messen des Niveaus der UV-C-Lichtausgabe von Gruppen 22 erhältlich. Sensoreinheit 32 kann mit einer Steuerung für die Verpackungsstraße verzahnt oder in Wirkbeziehung verbunden sein, so dass das Verpacken automatisch unterbrochen werden kann, wenn der UV-C-Lichtausstoß unzureichend ist.

Leuchtkörper 20 sind vorzugsweise abgeschirmt, um so zu gewährleisten, dass die UV-Belastung der Arbeiter während einer achtstündigen Schicht innerhalb eines zulässigen Niveaus liegt. Dies entspricht einer effektiven Intensität oder Bestrahlung E (wie in Radiation Curing, Mai 1985, Seiten 10 bis 13, definiert) von weniger als oder gleich 0,1 uW/cm² im Bereich von 200 bis 315 nm.

Leuchtkörper 20 sind vorzugsweise mit einem Umkleidungsteil ausgestattet, um die Folie in dem Folienlauf 16 vor Kontakt mit zerbrochenen Elementen zu schützen, wie Glas, usw. aus einem Leuchtkörper 20, falls Leuchtkörper 20 zerbricht oder anderweitig versagt. Dies vermeidet Verunreinigung der Folie infolge eines solchen Versagens. Die Umkleidung kann ein Schrumpfteil sein, oder Beschichtung, die auf Leuchtkörper 20 aufgebracht wird und vorzugsweise eine minimale Wirkung auf die Intensität des von den Leuchtkörpern 20 emittierten UV-C-Lichts hat. Die bevorzugte Umkleidung ist eine wärmegeschrumpfte FEP-Teflon®- Umkleidung, die die Intensität der germiziden 254 nm Leuchtkörper nicht nachteilig beeinflusst, die zur Bereitstellung von UV- C-Licht verwendet werden.

Leuchtkörper 20 können Leuchtkörper vom Typ fluoreszierende Röhre sein, die vorzugsweise eine ausreichende Breite haben, um sich über jede Seite der zu behandelnden Folie hinaus zu erstrecken, wodurch die Applikation einer vollständigen Dosis von UV-C-Licht auf die zu aktivierende Sauerstoffabfangfolie gewährleistet wird. Leuchtkörper, die zur Behandlung von Folien mit einer Breite zwischen 13 und 40 Zoll geeignet sind, haben eine Breite von vorzugsweise zwischen 20 und 48 Zoll. Geeignete Leuchtkörper werden von Voltarc unter der Artikelbezeichnung UV- LUX GRFX5194 angeboten.

Die Stufe der Einwirkung von UV-C-Licht auf Sauerstoffabfangfolie kann gegebenenfalls in einem Stufenverfahren durchgeführt werden, bei dem die Folie in einer Vielzahl diskreter Zeiträume belichtet wird. Wenn beispielsweise die vorgesehene Einwirkungszeit (Belichtungszeit) oder Verweilzeit 40 Sekunden beträgt, kann die Einwirkungsstufe in einer Reihe von vier Einwirkungsstufen durchgeführt werden, die jeweils 10 Sekunden lang sind, wobei vorzugsweise ein Intervall von zwei Sekunden dazwischen liegt. Diese stufenweise Einwirkung liefert verbesserte Sauerstoffabfangcharakteristika der dadurch aktivierten Folie. Diese Ausführung lässt sich leicht an Verpackungsmaschinen anpassen, die mit mit stoßweiser Bewegung arbeiten, wie MULTIVAC R7000, vertrieben von KOCH, Kansas City, Missouri, USA.

Die folgenden Beispiele werden gegeben, um die vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen.

Beispiel 1

Eine dreilagige Sauerstoffabfangfolie wurde nach einem Flachcoextrusionsverfahren hergestellt. Die äußeren Schichten der Folie bestanden aus LLDPE (Dowlex® 3010, Dow Chemical), und die innere Sauerstoffabfangschicht (OSL) bestand aus auf 68% 1,2-Polybutadien (RB830, JSR (Japan Synthetic Rubber)), 12% EPDM-Kautschuk (Vistalon® 3708, Exxon) und 20% EVA-9 (Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Exxon) basierendem Kobaltneodecanoat- und Benzophenon-Masterbatch, der zuvor in einem Doppelschneckenextruder hergestellt worden war. Die Endkonzentration an Kobalt in der Abfangschicht der Folie betrug 540 ppm als Kobaltmetall, und die Endkonzentration von Benzophenon betrug 0,5%. Die Gesamtdicke der Folie betrug 3 mil, wobei jede Schicht 1 mil dick war. Abschnitte der Folie (200 cm²) wurden wie nachfolgend in Tabelle 1 beschrieben mit einer germiziden Lampe UVP Inc., Modell XX-15S bestrahlt. Der Ausstoß der Lampe wurde in einem Abstand von 2 cm mit einem International Light Modell 1400A Radiometer gemessen, das mit einem SEL 240 Detektor, einem 254 nm Schmalbandpassfilter (NS254), UV-Diffusor und Neutraldichtefilter (QND2) ausgestattet war. Nach einer Aufwärmperiode von 5 Minuten lag der Ausstoß im Bereich von 4,2 bis 5,7 mW/cm² bei 254 nm. Bestrahlte Folien wurden in Sperrbeuteln versiegelt (BDF 2001, Cryovac® Division of W. R. Grace & Co.) und mit 300 cm³ Luft aufgeblasen. Portionen des Kopfraums wurden periodisch abgezogen und mit einem Mocon LC 700F Sauerstoffanalysegerät auf Sauerstoff analysiert. Die resultierenden Abfangdaten sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Die Durchschnittsrate wird mit der folgenden Formel berechnet, wobei nur die Endpunkte berücksichtigt werden:

Durchschnittsrate = cm³ abgefangenes O&sub2;/(m²·Tag)

und wurde in diesem Beispiel nach 30 Tagen berechnet. Der Spitzenwert der Momentanrate ist die höchste Abfangrate, die während eines beliebigen Messzeitraums beobachtet wurde, und ist gegeben durch Δ cm³ abgefangenes O&sub2;/(m²·DTag), wobei Δ die inkrementelle Änderung ist. Die Zahl in Klammern ist die Anzahl der Tage nach der Aktivierung, die erforderlich ist, um die Spitzenrate zu erreichen.

Tabelle 1 Aktivieren von LLDPE/OSL/LLDPE-Folien mit germizidem UV (254 nm) mit niedriger Intensität bei Raumtemperatur

Die Daten in Tabelle 1 zeigen, dass das kurzwellige UV- Licht mit geringer Intensität recht wirksam zur Aktivierung der Sauerstoffabfangwirkung ist. Zudem haben höhere Dosen wenig Wirkung auf die Durchschnittsabfangrate, scheinen jedoch den Spitzenwert der Momentanrate zu erhöhen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel illustriert den Vorteil von UV-C-Licht von 254 nm gegenüber anderen Wellenlängen zur Verwendung zur Aktivierung von Sauerstoffabfangfolie. Proben der Folie wurden als Deckelmaterialfolie und Laminat für vertikale Form-/Füll-/Siegelbeutel ("ONPACK" in Tabelle 3) bewertet. Die Deckelfolie war eine dreischichtige Folie mit der Struktur LLDPE/OSL/LLDPE (1/1/1 mil). Die LLDPE-Schichten waren Schichten aus Dowlex 3010 Folie von Dow Chemical. Die OSL (Sauerstoffabfangschicht) bestand aus 50% Styrol-Isopren-Styrol-Triblockcopolymer (VectorTM 4114-D von Dexco), 40% LDPE 1017 (Chevron), 10% SF (seitliche Einspeisung), die Quantum MU763-EVA, 5% Benzophenon und 3% Kobaltneodecanoat (Ten-Cem® von OMG, Inc.) und 1% Calciumoxid enthielt. Das Laminat war auch eine Dreischichtstruktur LLDPE/OSL/LLDPE (1/1/1 mil) mit einer OSL-Schicht aus RB-830TM von Japan Synthetic Rubber, und Vistalon® 3708 (Exxon) (eine Endkonzentration von 540 ppm Kobalt und 0,5% Benzophenon).

Die Aktivierung der Folien wurde bei zwei Wellenlängen und verschiedenen Dosierungen unter Verwendung von vier unterschiedlichen Lampentypen als Lichtquelle bewertet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Dosis in diesen Beispielen bei oder etwa bei der angegebenen Wellenlänge gemessen wurde. Tabellen 2 bis 4 geben die Parameter von jedem Test an.

Tabelle 2 Parameter, die zur Aktivierung von Deckelmaterial und Laminatstrukturen verwendet wurden
Tabelle 3 Aktivierungsexperimente bei 365 nm
Tabelle 4 Aktivierungsexperimente bei 254 nm

Jede Folie wurde als 200 cm²-Stück vorgelegt, das mit der angegebenen Dosis aktiviert und in einem Sperrbeutel mit 300 cm³ Kopfraum aus Luft bei Raumtemperatur getestet wurde. Die Sauerstoffabfangraten für jede Probe wurden ermittelt und sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. Die Einwirkungszeiten lagen, wie gezeigt wird, im Bereich von so kurz wie 16 Sekunden bis so lang wie 625 Sekunden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wurde die Deckelmaterialfolie erfolgreich unter Verwendung von Licht mit geringer Intensität von 254 nm aktiviert. Deckelmaterialfolien, die mit Dosierungen von 0,4 J/cm² aktiviert worden war, hatte ähnliche Abfangraten wie Folien, die mit 3,6 bis 3,8 J/cm² aktiviert worden waren. Aktivierung mit 365 nm führte zu längeren Induktionsperioden und niedrigeren Sauerstoffabfangraten (siehe Fig. 4), wodurch eindeutig die Überlegenheit von Licht mit 254 nm und niedriger Intensität gezeigt wird. Bei der Laminatfolie lieferte Licht mit 254 nm auch bessere Ergebnisse, wie von den Fig. 5 und 6 gezeigt wird.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde Deckelmaterialfolie wie in Beispiel 2 Licht mit 254 nm (1) 40 Sekunden lang und (2) 4 Perioden von 10 Sekunden ausgesetzt, die jeweils durch Pausen von 2 Sekunden getrennt wurden. Fig. 7 illustriert die von den Folien gezeigten Sauerstoffabfangraten, wodurch gezeigt wird, dass die stufenweise Aktivierung zu mindestens gleichwertiger oder besserer Sauerstoffabfangwirkung als die Einzelaktivierungsstufe führte.

Beispiel 4

Dieses Beispiel illustriert ferner die erfindungsgemäße wirksame Aktivierung von Sauerstoffabfangfolien. Proben eines Deckelfolienmaterials wurden unter Verwendung der Vorrichtung in Fig. 1 aktiviert, wobei 254 nm Licht in mehreren Dosisraten und Bahngeschwindigkeiten verwendet wurde und die aktivierten Proben auf Sauerstoffabfangraten und Induktionsperiode getestet wurden. Folienproben mit der folgenden Struktur: saranbeschichtetes PET//EVA/OSL/LLDPE (0,48//1,2/0,5/0,3 mil) wurde vorgelegt. Die EVA-Schicht war eine Ethylen/Vinylacetat-Copolymerschicht (Rexene PE1375). Die OSL-Schicht war 50% SBS (Vector 8508 von Dexco), 40% LDPE (Chevron PE1017), 8,54% EVA (Quantum), 0,90% Kobaltneodecanoat (Ten-Cem von OMG, Inc.), 0,5% Benzophenon, 0,05% CaO und 0,01% Stabilisierungsmittel (Irganox 1076 von Ciba-Geigy). Die LLDPE-Schicht war Dowlex 2244A. Die Folie wurde auf 4ºC gekühlt und aktiviert, und anschließend einem 300 cm³ Kopfraum ausgesetzt, der 99% N&sub2; und 1% O&sub2; enthielt, und weiter bei 4ºC gelagert. Die Abfangraten für jede Probe sind nachfolgend in Tabelle 5 beschrieben. Tabelle 5

Abfangleistung von laminierter Folie, die mit der Vorrichtung von Fig. 1 aktiviert wurde [200 cm³ Folienprobe]

(a) Durchschnittsrate, berechnet nach 4 Tagen.

(b) Tage zum Erreichen der Spitzenrate

(c) Verpackungen liefen auf einer Multivac® R7000.

Wie gezeigt hatte jede Probe eine Induktionsperiode von weniger als einem Tag und zeigte hervorragende durchschnittliche und Spitzenwert-Momentan-Sauerstoffabfangraten.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Effizienz von Leuchtkörpern mit einem Umkleidungsteil bei der Aktivierung von Sauerstoffabfangfolie. Die UV-Intensität von umkleideten und nicht umkleideten Leuchtkörpern wurde unter Verwendung eines in Beispiel 1 beschriebenen Radiometers ermittelt. Die Intensität zwischen zwei Leuchtkörpern in einem Abstand von 2,54 cm von der Ebene der Leuchtkörper entfernt und vertikaler Verschiebung entlang des Weges von einem Leuchtkörper zu dem anderen wurde ermittelt und ist in Fig. 8 dargestellt. Wie gezeigt ist, wird die Intensität der umkleideten Leuchtkörper nicht wesentlich beeinflusst.

Eine Folie mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 4 beschrieben wurde unter Verwendung der umkleideten und nicht umkleideten Leuchtkörper wie oben beschrieben aktiviert. Dosisratenkalibrierung wurde unter Verwendung von radiochromen Control Cure®-Etiketten (UV Process Supply/Chicago Il., USA) bewirkt. Diese Etiketten wurden unter Verwendung des Blak Ray XX- 15S unterschiedlichen Dosisraten ausgesetzt. Die aufgenommene Dosis ist proportional zu dem Farbänderungsgrad des Etiketts (grün zu rot). Der Hunter A-Wert der Etiketten wurde mit dem Minolta CR-001 (D-65 Lichtwert) gemessen. Die Kalibrierungskurve ist in Fig. 12 dargestellt. In Fig. 12 gibt die horizontale Achse (Abszisse) die Dosis wieder, gemessen in mJ/cm², und die vertikale Achse (Ordinate) gibt den Hunter A-Wert wieder. Die von jeder Probe aufgenommene durchschnittliche Dosis wurde ermittelt und ist nachfolgend in Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 6

Dosimetrie von umkleideten und nicht umkleideten UV-Leuchtkörpern Straßengeschwindigkeit 12 ft/Min

Wie gezeigt wird, wurde die Dosis bei den umkleideten Leuchtkörpern nur um 6% verringert.

Standard-gekühlte MAP-Kopfraumabfangtests wurden mit der wie oben beschrieben aktivierten Folie durchgeführt. Aktivierte Probestücke wurden auf der Innenseite eines P640B-Beutels (erhältlich von Cryovac® Division of W. R. Grace & Co.) befestigt, vakuumversiegelt und mit 300 cm³ modifizierter Atmosphäre (1% O&sub2;, 99% N&sub2;) aufgeblasen und bei 4ºC gelagert. Dann wurden Proben gezogen und wie oben in Beispiel 1 beschrieben auf Sauerstoffgehalt getestet. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 7 beschrieben. Tabelle 7

Abfangleistung von laminierter Folie, die mit FEP-Teflon-umkleideten Leuchtkörpern aktiviert wurde 100 cm² Folienprobe

(a) Durchschnittsrate, berechnet nach 6 Tagen

(b) Tage bis zum Erreichen der Spitzenrate

Wie gezeigt wurde, zeigt Folie, die mit umkleideten Leuchtkörpern aktiviert wurde, im Wesentlichen unveränderte Sauerstoffabfangfähigkeit, verglichen mit der Folie, die mit nicht umkleideten Leuchtkörpern aktiviert wurde.

Beispiel 6

Dieses Beispiel erläutert die Vorteile, die unter Verwendung von aktivierter Sauerstoffabfangfolie erhalten wurden, verglichen mit Packungen, die ohne aktivierte Sauerstoffabfangfolie hergestellt wurden.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, lieferten Dosen von UV-C-Licht mit 254 nm und mehr als 200 bis 250 mJ/cm² hervorragende durchschnittliche Sauerstoffabfangraten.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, lieferte die Deckelmaterialfolie aus Beispiel 4, die aktivierte Sauerstoffabfangfolie einschloss, über einen längeren Zeitraum konsistent niedrigere Restsauerstoffgehalte, verglichen mit Verpackung aus T6235B (einem Standard-Sperrdeckelmaterial von Cryovac) ohne die aktivierte Sauerstoffabfangfolie.

Beispiel 7

Dieses Beispiel zeigt die Abfangrate von erfindungsgemäß aktivierter Folie. Für dieses Beispiel wurde die Folie von Beispiel 4 gewählt. Der getestete Artikel waren Mortadellascheiben, die von Greenwood Packing/Greenwood SC erhalten wurden. Mortadella wurde ausgewählt, weil ihre Farbe extrem empfindlich auf Einwirkung von O&sub2; und Licht reagiert. Die Farbe dieses Artikels neigt auch dazu, sehr einheitlich zu sein, was zur Reduktion der Veränderlichkeit bei Farbmessungen beiträgt. Die Folie wurde auf dem Modul in Fig. 1 mit 12 FPM (559 mJ/cm²) aktiviert und auf 405 mm Breite aufgeschnitten. Es wurden auf der Multivac R7000 Verpackungen hergestellt (Taschengröße: 110 mm · 110 mm · 40 mm). Die Packungen wurden mit N&sub2; auf ungefähr 0,1% Rest-O&sub2; gasgespült. Um die Situation der schlimmstmöglichen Gasspülung zu simulieren, wurde der Rest-O&sub2; dann auf 0,7% bis 1,0% eingestellt, indem 2 cm³ 90% O&sub2; : 10% N&sub2; in die Verpackung injiziert wurden. Die Verpackungen wurden dann im Dunklen bei 4,4ºC (40ºF) über verschiedene Zeitspannen von 0 bis 19 Tagen gelagert. Es wurden zwei Proben für jede Behandlung verwendet. Die Packungen wurden 5 Tage vor der Probennahme bei 4,4ºC (40ºF) unter den Warenauslagelichtern positioniert. Die Sauerstoffkonzentration wurde drei Mal bei jeder Packung gemessen:

1. Nach dem Verpacken,

2. Wenn die Packung in der beleuchteten Warenauslage positioniert wurde,

3. Nach 5 Tagen in der beleuchteten Warenauslage.

Die Farbe wurde mit dem Minolta CR-100 (C Lichtwert) auf der Hunterlab L*a*b-Skala gemessen. Die Farbmessungen wurden durch eine Schicht aus 75 ga. BDF-2001 an 4 Punkten um den Umkreis und ein Mal in der Mitte der Mortadellascheibe genommen. Fig. 13 illustriert die relative Farbverbesserung (höherer Hunter A-Wert) von Mortadellascheiben, die in der Sauerstoffabfangfolie von Beispiel 4 verpackt sind, im Unterschied zu Mortadella, die in T6235 verpackt ist. In Fig. 13 gibt die horizontale Achse (Abszisse) Tage nach dem Verpacken wieder. Die untere Linie steht für Tage der Lagerung im Dunkeln, und die obere Linie steht für Tage in der beleuchteten Warenauslage. Bei dem letzten Paar von Balken, das in dem äußersten rechten Teil des Graphen zu sehen ist, wurde jede Probe 19 Tage Lagerung im Dunkeln ausgesetzt, gefolgt von 5 Tagen in der beleuchteten Warenauslage. Die vertikale Achse (Ordinate) von Fig. 13 steht für den Hunter A-Wert. Fig. 11 illustriert die durchschnittlichen O&sub2;-Restgehalte von Packungen, die in der beleuchteten Warenauslage positioniert wurden. Es ist zu sehen, dass die Folie eine gute Abfangwirkung zeigte, wobei der O&sub2;-Restgehalt innerhalb von 5 Tagen von 1% auf weniger als 0,2% verringert wurde.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Veranschaulichungen begrenzt, die zur als illustrierend angesehen werden und in Form, Größe, Anordnung von Teilen und Details der Arbeitsweise Veränderungen unterliegen.


Anspruch[de]

1. Verpackungssystem umfassend:

a) Eine Abwickelrolle (12), die zum Halten einer Rolle von Sauerstoffabfangfolie ausgebildet ist, wobei die Folie eine oxidierbare organische Verbindung und einen Übergangsmetallkatalysator umfasst;

b) eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Folie, wobei die Vorrichtung eine Serie von Leuchtkörpern (20) umfasst, die zur Ausstrahlung von UV-C Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 280 nm ausgelegt sind;

c) eine Reihe von Rollen (14), die einen Folienlauf (16) ausgehend von der Abwicklungsrolle zu der Vorrichtung (10) für die Aktivierung der Folie bilden, wobei die Leuchtkörper der Aktivierungsvorrichtung in Gruppen (22) angeordnet sind, um die Sauerstoffabfangfolie einer Dosis des UV-C Lichts von mindestens 100 mJ/cm² auszusetzen, wenn die Folie die Leuchtkörper passiert;

d) Mittel (15) zur Weiterführung der aktivierten Folie von der Vorrichtung (10) für die Aktivierung zu einer Vorrichtung (24) zur Verpackung von Artikeln; und

e) Mittel in der Vorrichtung (24) zur Verpackung von Artikeln zur Applikation der aktivierten Folie (28) zur Herstellung von Verpackungen zur Aufnahme dieser Artikel,

wobei die aktivierte Folie kontinuierlich aktiviert und in die Verpackungen eingebracht wird, um Sauerstoff abfangende Verpackungen zu liefern.

2. Verpackungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Reihe der Rollen (14) einen Folienverlauf mit einem Abstand von den Gruppen der UV-C Leuchtkörper zwischen 1 und 3 cm bewirken.

3. Verpackungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Folie außerdem eine Sensoreinheit zur Überwachung der Dosis des von den Leuchtkörpern emittierten UV-C Lichts umfasst.

4. Verpackungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Leuchtkörper (20) abgeschirmt sind, so dass sie einer wirksamen Bestrahlungsstärke E von weniger als oder gleich 0,1 mW/cm² entsprechen.

5. Verpackungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Leuchtkörper (20) mit einer Umkleidung ausgestattet sind.

6. Verpackungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Umkleidung eine auf die Leuchtkörper aufzubringende Schrumpfumkleidung oder Beschichtung ist.

7. Verpackungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Leuchtkörper (20) Leuchtkörper vom Röhrenfluoreszenztyp sind.

8. Verpackungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Folie ausgebildet ist, um die Folie in einer Vielzahl von diskreten Zeiträumen zu bestrahlen.

9. Verpackungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Folie ausgebildet ist, um die Folie den Gruppen (22) von UV-C Leuchtkörpern zwischen 15 und 90 Sekunden ausgesetzt zu sein.

10. Verpackungssystem nach einem der Anspruch 1 bei 9, bei dem die Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Folie ausgebildet ist, um die Folie den Gruppen (22) von UV-C Leuchtkörpern über einen Verlauf von 1 m bis 12 m ausgesetzt zu sein.







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