Flächiges Verpackungsmaterial und Verfahren zur Herstellung einer Verpackung und zur Qualitätskontrolle eines

Bestrahlungsprozesses

Es werden ein flächiges Verpackungsmaterial und ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung und zur Qualitätskontrolle eines Bestrahlungsprozesses angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren

anzugeben, mit dem leicht erkennbar ist, ob eine

Sterilisation eines Verpackungsmaterials und/oder eines mit dem Verpackungsmaterial verpackten Produkts korrekt erfolgt ist .

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein

Verpackungsmaterial und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens oder des Herstellens eines Verpackungsmaterials. Bei dem Verpackungsmaterial handelt es sich bevorzugt um ein flächiges Verpackungsmaterial. Flächig kann bedeuten, dass eine mittlere Dicke des

Verpackungsmaterials um mindestens einen Faktor 100 oder 1000 kleiner ist als eine mittlere laterale Ausdehnung des

Verpackungsmaterials. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke des Verpackungsmaterials bei mindestens 1 ym oder 5 ym oder 15 ym und/oder bei höchstens 55 ym oder 110 ym oder

1000 ym. Ferner kann flächig zum Beispiel bedeuten, dass eine Grundfläche des Verpackungsmaterials vor und/oder nach dem Verpacken des Produkts, etwa entrollt und/oder in Draufsicht gesehen, mindestens 5 mm ² oder 1 cm ² oder 100 cm ² oder 1 m ² beträgt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem

Verpackungsmaterial zumindest ein Leuchtstoff eingebracht. Bei dem mindestens einen Leuchtstoff handelt es sich

bevorzugt um einen anorganischen Leuchtstoff.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Leuchtstoff, in Draufsicht auf das Verpackungsmaterial gesehen, zumindest in solchen Bereichen des

Verpackungsmaterials eingebracht, die nachfolgend zum

Verpacken eines Produkts verwendet werden. Das heißt, dass beispielsweise Randbereiche des Verpackungsmaterials, die nach einem Verpacken des Produkts entfernt werden oder bei denen es sich bestimmungsgemäß um Verschnitt handelt, frei von einem Leuchtstoff sein können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Verpackens des Produkts mit dem

Verpackungsmaterial auf. Insbesondere wird dabei das Produkt vollständig von dem Verpackungsmaterial umhüllt oder

umschlossen. Dies kann bedeuten, dass sich zwischen dem

Produkt und dem Verpackungsmaterial wenigstens stellenweise ein weiteres Medium wie ein Gas oder ein Polstermaterial befindet oder dass das Verpackungsmaterial stellenweise oder ganzflächig das Produkt berührt. Dabei können auch mehrere Komponenten, auch mit unterschiedlichen

Verpackungsmaterialien, zu der Verpackung zusammengefügt werden. Zum Beispiel wird das Produkt gasdicht verpackt.

Gasdicht kann bedeuten, dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch keine die bestimmungsgemäße Funktion beeinträchtigende Gasmenge durch das Verpackungsmaterial hindurch gelangt.

Beispielsweise kann dann über einen vorgegebenen Zeitraum, zum Beispiel mindestens ein Tag oder ein Monat oder ein Jahr, ein Verpackungsvakuum oder eine Schutzgasatmosphäre innerhalb der Verpackung beibehalten werden.

Bei dem Produkt handelt es sich beispielsweise um ein Getränk oder ein flüssiges Lebensmittel oder auch um feste

Lebensmittel oder Futtermittel oder Rohstoffe. Ebenso handelt es sich bei dem Produkt beispielsweise um ein Kosmetikprodukt oder um ein Arzneimittel oder um einen medizinischen

Gegenstand wie ein Implantat oder ein Werkzeug.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Verpackungsmaterial um ein mechanisch flexibles Material oder Materialsystem. Mit anderen Worten ist das

Verpackungsmaterial dann bestimmungsgemäß biegbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Verpackungsmaterial um ein mechanisch starres Material oder Materialsystem. Das heißt beispielsweise, dass das

Verpackungsmaterial im bestimmungsgemäßen Gebrauch formstabil ist und sich nicht oder nicht signifikant verbiegt. In diesem Fall handelt es sich bei dem Verpackungsmaterial zum Beispiel um eine Schale, eine Dose, einen Becher, eine Schachtel, eine Transportkiste, einen Kanister oder eine Flasche.

Das Verpackungsmaterial kann aus einer einzigen, homogenen Schicht zusammengesetzt sein. Alternativ ist es möglich, dass es sich bei dem Verpackungsmaterial um einen Verbundwerkstoff handelt, das aus mehreren Lagen, etwa aus Papier, Karton, Kunststoff und/oder Metall, zusammengesetzt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bestrahlens des Verpackungsmaterials mit einer hochenergetischen Strahlung. Bei der Strahlung handelt es sich insbesondere um Elektronenstrahlung, Gamma-Strahlung, Röntgen-Strahlung oder ultravioletter Strahlung. Mehrere verschiedene Strahlenarten können hierbei miteinander

kombiniert werden. Unter ultravioletter Strahlung wird zum Beispiel Strahlung mit einer Wellenlänge von höchstens 380 nm verstanden. Bevorzugt wird das gesamte, zum Verpacken

herangezogene Verpackungsmaterial bestrahlt, insbesondere gleichmäßig bestrahlt.

Beim Bestrahlen ist das Produkt besonders bevorzugt bereits fertig mit dem Verpackungsmaterial umhüllt. In diesem Fall wird bevorzugt auch das Produkt bestrahlt, insbesondere wobei das Bestrahlen des Produkts dann

insbesondere durch das Verpackungsmaterial hindurch erfolgt

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das

Bestrahlen das Verpackungsmaterial und optional auch das Produkt stellenweise oder insgesamt desinfiziert,

sterilisiert und/oder aseptisch behandelt und/oder es wird eine Keimzahl reduziert, beispielsweise um mindestens einen Faktor 10 oder 100 oder 1000 oder 10 ⁶ .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das

Bestrahlen eine Lumineszenz von dem oder von zumindest einem der Leuchtstoffe verändert. Insbesondere ändert sich,

insbesondere reduziert sich die Lumineszenzlebensdauer des zumindest einen Leuchtstoffs. Alternativ oder zusätzlich ändert sich die spektrale Signatur der Lumineszenz. Hier und im Folgenden bezeichnet der Begriff Lumineszenz die

Fotolumineszenz bei Anregung mit Strahlung, etwa mit nahultravioletter Strahlung, sichtbarem Licht oder nahinfraroter Strahlung. Die Veränderung der Lumineszenz ist bevorzugt irreversibel. Beispielsweise wird durch die

Bestrahlung ein Kristallgitter des Leuchtstoffs irreversibel verändert, womit die Lumineszenzveränderung einhergeht. Es ist möglich, dass, etwa als Referenz, ein Leuchtstoff in dem Verpackungsmaterial vorhanden ist, der in seinen

Lumineszenzeigenschaften durch die Bestrahlung nicht oder nicht signifikant beeinflusst wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Auslesens der Lumineszenz des zumindest einen Leuchtstoffs. Das Auslesen erfolgt nach dem Bestrahlen. Mit dem Auslesen kann überprüft werden, ob das Bestrahlen

ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Dabei kann zusätzlich ein Vorabauslesen vor dem Bestrahlen erfolgen, zum Beispiel um einen Referenzwert zu erhalten und/oder um die

Lumineszenzeigenschaften vor und nach dem Bestrahlen

miteinander vergleichen zu können.

In mindestens einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung einer Verpackung und zur Qualitätskontrolle und umfasst zumindest die folgenden Schritte:

A) Bereitstellen oder Herstellen eines flächigen

Verpackungsmaterials, wobei in das Verpackungsmaterial zumindest ein Leuchtstoff eingebracht wird und der mindestens eine Leuchtstoff, in Draufsicht gesehen, zumindest in solchen Bereichen des Verpackungsmaterials eingebracht wird, die nachfolgend zum Verpacken eines Produkts verwendet werden, B) Verpacken des Produkts mit dem Verpackungsmaterial,

C) Bestrahlen des Verpackungsmaterials und optional eines darin verpackten Produkts mit Elektronen, Gamma-Strahlung, Röntgen-Strahlung und/oder ultravioletter Strahlung, sodass ddaass VVeerrppaacckkuunnggssmmaatteerriiaall wweenniiggsstteennss sstteelllleennwweeiissee *

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3300 VVeerrppaacckkuunnggssmmaatteerriiaall iinntteeggrriieerrtt,, wwoobbeeii ddiiee LLeeuucchhttssttooffffee

sseennssiittiivv aauuff iioonniissiieerreennddee SSttrraahhlluunnggeenn rreeaaggiieerreenn.. ZZuumm BBeeiissppiieell LLeeuucchhttssttooffffppaarrttiikkeell äännddeerrnn iimm ZZuuggee ddeerr BBeessttrraahhlluunngg,, ssppeezziieellll bbeeii EElleekkttrroonneennbbeessttrraahhlluunngg,, iihhrree ooppttiisscchheenn EEiiggeennsscchhaafftteenn ssoo,, dass Rückschlüsse auf die applizierte Dosis gezogen werden können. Das mit LeuchtstoffPartikeln versehene

Verpackungsmaterial umhüllt und/oder umschließt dabei bevorzugt vollständig das Produkt und ermöglicht eine

zerstörungsfreie, schnelle und ortsaufgelöste Messung der Bestrahlungsdosis. Die Schnelligkeit und Ortsauflösung des beschriebenen Verfahrens ermöglicht außerdem eine gezielte Prozesssteuerung über eine Rückkopplung, um gegebenenfalls unzureichend bestrahlte Stellen auf der Verpackung

nachzusterilisieren . Damit erlaubt das Verfahren auch eine online-Qualitätssicherung des Sterilisationsprozesses.

Es gibt derzeit keine bestehende Lösung zur ortsaufgelösten, schnellen Qualifizierung und Quantifizierung einer

Dosisapplikation. Das Erreichen der Zieldosis wird aktuell mithilfe eines Filmdosimeters an einer Stelle auf dem Produkt oder nur über die Prozessparameter oder über direkt in der Verpackungsherstellung an einer Stelle angebrachten

Farbumschlagspunkte kontrolliert. Ein Nachteil der

Filmdosimeter ist, dass diese zum einen nicht flächig

aufgetragen werden können, da sie sonst die Bestrahlung abschirmen würden. Des Weiteren sind für eine Dosisbestimmung ein Tempern der Messstreifen und eine anschließende optische Charakterisierung notwendig, welches ein vergleichsweise zeitlich aufwändiges Verfahren darstellt.

Die reine Überwachung der Prozessparameter ermöglicht dagegen nicht die Kontrolle unmittelbar am verpackten Produkt, ob die Sterilisation erfolgreich durchgeführt wurde.

Das Anbringen von Farbumschlagspunkten, sogenannte

Indikatorstreifen, auf der Außenseite der Verpackung während der Herstellungsprozesses ist teuer, da ein zusätzlicher Prozessschritt, nämlich das Anbringen der Indikatorstreifen oder eine Bedruckung mit einem entsprechenden Material, erforderlich ist. Indikatorstreifen zeigen an, ob eine

Sterilisationsbehandlung erfolgte, bieten jedoch keine Gewähr dafür, dass tatsächlich mit Erfolg sterilisiert wurde. Der Dosiseintrag kann hierbei über die gesamte Verpackung weder direkt quantifiziert noch ortsaufgelöst bestimmt werden.

Mit dem hier beschriebenen Verfahren können diese Nachteile überwunden werden und ein schneller, flächiger,

ortsaufgelöster Nachweis der erfolgten Sterilisation mit ionisierender Strahlung ist ermöglicht, womit die Sicherheit der Sterilisation qualifizierbar und/oder quantifizierbar und dokumentierbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine Leuchtstoff oder sind die Leuchtstoffe in ein Matrixmaterial eingebettet. Insbesondere ist der zumindest eine Leuchtstoff homogen in dem Matrixmaterial verteilt, so dass

Konzentrationsschwankungen lediglich im Rahmen statistischer Schwankungen auftreten. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich vorzugsweise um einen Kunststoff oder um ein Polymer, insbesondere um einen thermoplastischen Stoff. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung für die Sterilisation und/oder für die Lumineszenzveränderung mit einer Dosis von mindestens 1 kGy oder 3 kGy oder 5 kGy oder 10 kGy oder 15 kGy oder 25 kGy und/oder von höchstens 300 kGy oder 120 kGy oder 80 kGy oder 60 kGy oder 40 kGy. Die Bestrahlung erfolgt ungepulst oder gepulst mit einer

Impulsdauer von bevorzugt mindestens 1 ys oder 0,01 ms oder 0,1 ms oder 1 ms oder 10 ms oder 20 ms oder 50 ms oder 1 s und/oder von höchstens 1 min oder 20 s oder 5 s oder 2 s oder 1 s.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ändert sich die

Lumineszenzlebensdauer von dem oder von zumindest einem der Leuchtstoffe in wenigstens einem Teilgebiet des

Verpackungsmaterials bei der Bestrahlung um mindestens 10 % oder 25 % oder um mindestens einen Faktor 1,5 oder 3 oder 5. Die Änderung ist bevorzugt irreversibel. Es ist möglich, dass von dem oder von jedem der Leuchtstoffe zumindest ein

Teilgebiet bestrahlt wird, sodass sich die

Lumineszenzeigenschaften, insbesondere die

Lumineszenzlebensdauern, derart ändern. Ebenfalls kann durch Bestrahlung von Teilgebieten oder durch Variation der

Bestrahlungsgparameter eine laterale Signatur des

Lumineszenzabklingverhaltens in das Verpackungsmaterial eingeschrieben werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mindestens die Schritte B, C sowie D in einer Verpackungsanlage

durchgeführt. Alternativ und besonders bevorzugt werden die Verfahrensschritte C und D außerhalb der eigentlichen

Verpackungsanlage durchgeführt. Beispielsweise kann der

Schritt D während eines Transports des fertig verpackten Produkts oder bei einem Endabnehmer erfolgen. Ebenso kann der Verfahrensschritt D mehrmals durchgeführt werden,

insbesondere innerhalb der Verpackungsanlage und/oder

Bestrahlungsanlage, etwa durch einen

Bestrahlungsdienstleister, und außerdem beim Endabnehmer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt D entschieden, ob in einem nachfolgenden Schritt E eine weitere Bestrahlung etwa mit Elektronen erforderlich ist. Erforderlichenfalls wird dann der Schritt E durchgeführt, so dass eine vollständige Sterilisation gewährleistet ist. Der Schritt E kann dabei analog oder identisch zum Schritt C durchgeführt werden, wobei es möglich ist, nur bestimmte, insbesondere zuvor nicht ordnungsgemäß behandelte Bereiche erneut zu bestrahlen.

Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Verpackungsmaterial um einen Verbundaufbau, auch als Verbundverpackung bezeichnet. Die Verpackung beinhaltet dann mindestens zwei Teilschichten mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen. Insbesondere weist mindestens eine oder genau eine oder mehrere der Teilschichten den wenigstens einen Leuchtstoff auf. Es ist möglich, dass die Teilschicht mit dem Leuchtstoff beidseitig von einer leuchtstofffreien

Teilschicht umgeben ist. Hierdurch ist verhinderbar, dass der zumindest eine Leuchtstoff mit dem Produkt oder mit einer äußeren Umgebung in Berührung gelangt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das mit dem

Leuchtstoff versetzte Verpackungsmaterial mittels

Compoundierung und/oder Extrusion, insbesondere Coextrusion, hergestellt. Das Herstellen des Verpackungsmaterials kann auch eine Kaschierung mit einem Kaschierklebstoff aufweisen, wobei in dem Kaschierklebstoff der zumindest eine Leuchtstoff eingebracht sein kann. Weiterhin ist es möglich, dass ein Grundmaterial des Verpackungsmaterials mit einer oder mit mehreren Lackschichten versehen wird, wobei der zumindest eine Leuchtstoff in die wenigstens eine Lackschicht

integriert sein kann. Außerdem kann der wenigstens eine

Leuchtstoff über ein Druckverfahren auf ein Grundmaterial aufgebracht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen der oder die Leuchtstoffe oder liegt zumindest einer der Leuchtstoffe in Form einer Schicht, beispielsweise epitaktisch oder durch ein Aufdrucken hergestellt, oder in Form von Partikeln vor. Die Partikel haben bevorzugt einen mittleren Durchmesser von mindestens 10 nm oder 100 nm oder 300 nm oder 1 ym und/oder von höchstens 100 ym oder 75 ym oder 50 ym oder 10 ym oder 5 ym. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein

Gewichtsanteil oder Masseanteil des mindestens einen

Leuchtstoffs an dem Verpackungsmaterial oder an der

Teilschicht des Verpackungsmaterials mit dem Leuchtstoff bei mindestens 0,01 % oder 0,1 % oder 0,5 % oder 1 % und/oder bei höchstens 40 % oder 20 % oder 10 % oder 7,5 % oder 5 % oder 1,5 ~6.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst oder ist der mindestens eine Leuchtstoff oder sind alle Leuchtstoffe ein Oxid, ein Oxihalogenid, ein Sulfid, ein Oxisulfid, ein

Sulfat, ein Oxisulfat, ein Selenid, ein Nitrid, ein

Oxinitrid, ein Nitrat, ein Oxinitrat, ein Aluminat

insbesondere mit Ba und/oder Mg wie BAM, ein Phosphid, ein Phosphat, ein Carbonat, ein Silikat, ein Oxisilikat, ein Vanadat, ein Molybdat, ein Wolframat, ein Germanat, ein

Oxigermanat oder ein Halogenid der Elemente Li, Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Zn, Gd, Lu, AI, Ga und/oder In. Bevorzugt beinhalten der Leuchtstoff oder zumindest einer der Leuchtstoffe ein oder mehrere

lumineszierende Ionen aus der Gruppe In ⁺ , Sn ²⁺ , Pb ²⁺ , Sb ³⁺ , Bi ³⁺ , Ce ³⁺ , Ce ⁴⁺ , Pr ³⁺ , Nd ³⁺ , Sm ²⁺ , Sm ³⁺ , Eu ²⁺ , Eu ³⁺ , Gd ³⁺ , Tb ³⁺ , Dy ³⁺ , Ho ³⁺ , Er ³⁺ , Tm ²⁺ , Tm ³⁺ , Yb ²⁺ , Yb ³⁺ , Ti ³⁺ , V ²⁺ , V ³⁺ , V ⁴⁺ , Cr ³⁺ , Mn ²⁺ , Mn ³⁺ , Mn ⁴⁺ , Fe ³⁺ , Fe ⁴⁺ , Fe ⁵⁺ , Co ³⁺ , Co ⁴⁺ , Ni ²⁺ , Cu ⁺ , Ru ²⁺ , Ru ³⁺ , Pd ²⁺ , Ag ⁺ , Ir ³⁺ , Pt ²⁺ und Au ⁺ .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Auslesen im Schritt D ein optisches Ausleseverfahren. Es ist möglich, dass das Auslesen in den Bestrahlungsprozess integriert wird. Das heißt, die Schritte C) und D) können dann parallel oder unmittelbar hintereinander oder einander mehrfach,

alternierend wiederholt durchgeführt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Qualitätskontrolle der Bestrahlung ist entkoppelt speziell von den Schritten A) und B) . Insbesondere weist das Verfahren zur Qualitätskontrolle dann nur die Schritte C) und D) auf. Auch kann das Verfahren zur Qualitätskontrolle der Bestrahlung auf die Feststellung, ob die Bestrahlung korrekt erfolgt ist, also auf den Schritt D) , beschränkt sein. Somit sind Merkmale des Verfahrens zur Verpackungsherstellung auch für das Verfahren zur

Qualitätskontrolle der Bestrahlung offenbart.

Darüber hinaus wird ein Verpackungsmaterial angegeben. Das Verpackungsmaterial wird bevorzugt in einem Verfahren zur Verpackungsherstellung und/oder zur Qualitätskontrolle einer Bestrahlung verwendet, wie in Verbindung mit einem oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale der Verfahren sind daher auch für das

Verpackungsmaterial offenbart und umgekehrt.

In mindestens einer Ausführungsform ist das

Verpackungsmaterial als flächiges Verpackungsmaterial, insbesondere als einlagige Folie oder als Verbundfolie, gestaltet. Der oder die Leuchtstoffe sind bevorzugt über die ganze Folie verteilt in das Verpackungsmaterial eingebracht, in Draufsicht auf die Folie gesehen. Dabei sind der oder die Leuchtstoffe bevorzugt gleichmäßig über die Folie verteilt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert das

Verpackungsmaterial auf einem thermoplastischen Polymer, in das Leuchtstoffpigmente oder anorganische Leuchtstoffpartikel integriert sind. Die Integration der Pigmente oder Partikel kann dabei im Prinzip in jede Schicht, insbesondere polymere Schicht des Verpackungsmaterials erfolgen. Alternativ können die Leuchtstoffpartikel auf einer Polymerschicht, oder auch auf einer Papierschicht oder einer Metallschicht, aufgebracht sein .

Verschiedene Güter, wie Lebensmittel oder Medizinprodukte, müssen entsprechend ihren Anforderungen verpackt und

geschützt werden. Kunststoffe weisen ein Eigenschaftsprofil auf, das für einfache Verpackungslösungen ausreicht, jedoch bei anspruchsvollen Füllgütern oder angewendeten Prozessen entsprechend funktional angepasst werden muss. Durch

Materialien mit spezifischen Funktionen können

Verpackungslösungen erfolgreich gestaltet werden. Die

funktionale Verpackung hat es erst möglich gemacht, Füllgüter aller Art von Lebensmitteln über Kosmetika und

pharmazeutischen und medizinischen Produkten bis hin zu technischen Anwendungen fachgerecht zu schützen und dadurch den Handel ermöglicht. Die Verpackung dient als Schutz vor Wechselwirkungen mit der Umgebung, die einen Qualitätsabbau des Füllgutes bewirken würden, zum Beispiel Oxidation in Gegenwart von Licht und Sauerstoff. Ein wichtiger Punkt, den die Verpackung auch realisieren kann, ist zudem eine sterile Handhabung von Produkten. Das Grundmaterial und/oder das Matrixmaterial des Verpackungsmaterials ist bevorzugt ein thermoplastisches Polymer wie Polyethylenterephthalat (PET) , Polyethylen (PE) , Polyamid (PA) , Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS) . Das Verpackungsmaterial ist einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut, wobei bei mehreren Schichten diese coextrudiert oder mit einem Kaschierkleber kaschiert werden können.

Außerdem kann es sich bei dem Verpackungsmaterial um ein Foliensystem mit oder ohne Metallschichten handeln, wobei Teilschichten insbesondere aus AI und/oder SiO _x vorhanden sein können. Auch Materialverbünde mit Papier, Pappe und/oder Karton sind verwendbar.

Beispiele zum Einbringen von Partikeln und/oder Pigmenten in Foliensysteme aus thermoplastischen Polymeren für das

Verpackungsmaterial sind:

- Einbringen in Masterbatch und anschließende Coextrusion: Die thermoplastische Verarbeitung durch Extrusion stellt das am häufigsten genutzte Verfahren dar, um Verpackungsfolien für die unterschiedlichen Einsatzgebiete herzustellen. Die Verpackungsfolien werden in der Regel durch die Modifikation der Kunststoffe selbst, mit Zusatzstoffen oder durch

Kombination von unterschiedlichen Materialien zu

Mehrschichtverbunden funktionalisiert . Durch die

Mehrschichtextrusion oder Coextrusion werden die Folien hergestellt, die Eigenschaften besitzen, welche von einem einzigen Kunststoff nicht erreicht werden können. Bei der Coextrusion werden die Polymere in Extrudern

aufgeschmolzen, die erhaltenen Polymerstränge werden in einem Adapter vereint und über eine breite Austrittsdüse und anschließendem Glättwerk zu der Verbundfolie verarbeitet. - Einbringen in einen Kaschierklebstoff: Bei der Kaschierung werden flächige Materialien mit Hilfe eines KlebstoffSystems verbunden . - Einbringen in ein Lacksystem: Viele Verpackungen werden im Prozess mit einer Lackschicht versehen, welche sich auch eignet, um den mindestens einen Leuchtstoff zu integrieren.

- Einbringen in den Druck: Viele Verpackungen werden aus Designgründen und um Informationen für den Konsumenten anzubringen bedruckt. Hierbei kann eine leuchtstoffhaltige Tinte zum Einsatz kommen.

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und ein hier beschriebenes Verpackungsmaterial unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß

dargestellt sein.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung von

Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Verfahrens,

Figur 2 und 3 eine Darstellung von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verpackungsmaterialien, und

Figur 4 eine schematische Darstellung von Signaturen von

Lumineszenzabklingverhalten von Leuchtstoffen. In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Herstellungsverfahren dargestellt. Gemäß der Draufsicht in Figur 1A wird ein Verpackungsmaterial 1 bereitgestellt. Bei dem Verpackungsmaterial 1 handelt es sich um eine flächige Folie. Über die gesamte Folie hinweg sind homogen

Leuchtstoffe 21, 22 eingebracht.

In Figur 1B ist dargestellt, dass ein Produkt 3, etwa ein medizinisches Produkt, in dem Verpackungsmaterial 1 verpackt wird. Das Produkt 3 wird dabei bevorzugt luftdicht und vollständig von dem Verpackungsmaterial 1 umhüllt.

Im Verfahrensschritt, wie in Figur IC gezeigt, wird das Verpackungsmaterial 1, in dem sich das Produkt 3 befindet, bestrahlt, beispielsweise mit Elektronen e. Durch diese Bestrahlung wird das Verpackungsmaterial 1 und/oder das Produkt 3 sterilisiert. Anders als dargestellt, kann das Sterilisieren auch dem Verpacken vorausgehen.

Gemäß Figur 1D wird getestet, ob das Sterilisieren

ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Hierbei werden mit einer Teststrahlung T die Leuchtstoffe 21, 22 zur Fotolumineszenz angeregt. Eine Fotolumineszenzstrahlung L wird mit einem Detektor 5 detektiert. Dabei wird der zeitliche und/oder spektrale Verlauf der Lumineszenzstrahlung L gemessen und ausgewertet. Ist der Schritt gemäß Figur IC nicht korrekt erfolgt, so kann anhand des Schritts der Figur 1D auch entschieden werden, ob der Schritt der Figur IC nochmals durchzuführen ist.

Durch die Bestrahlung etwa mit Elektronen e, wie in Figur IC gezeigt, wird die Lumineszenz der Leuchtstoffe 21, 22 verändert. Aufgrund der Detektion der Lumineszenz L ist damit feststellbar, ob die Sterilisierung korrekt durchgeführt wurde. Eine zum Beispiel zeitliche Änderung der Lumineszenz L aufgrund der Bestrahlung ist schematisch in Figur 4 gezeigt. In Figur 4 ist dabei ein Verlauf einer Intensität I der

Lumineszenz L in der Zeit t aufgetragen.

Die Verfahrensschritte der Figuren 1A und 1B können in einer Verpackungsanlage erfolgen. Der Schritt gemäß Figur IC kann außerhalb dieser Verpackungsanlage, zum Beispiel bei einem

Bestrahlungsdienstleiter, erfolgen. Der Schritt, wie in Figur 1D gezeigt, kann auch mehrmals erfolgen, zum Beispiel bei dem Bestrahlungsdienstleister, insbesondere vor und nach jedem Bestrahlungsvorgang, bei einem Transportunternehmen, bei einem Zwischenhändler und/oder bei einem Endabnehmer.

In einer schematischen Schnittdarstellung ist in Figur 2 ein Ausführungsbeispiel des Verpackungsmaterials 1 gezeigt. Das Verpackungsmaterial 1 ist als Verbundmaterial ausgeführt und weist mehrere Teilschichten 6a bis 6d auf. Bei der

Teilschicht 6a handelt es sich bevorzugt um eine

Trägerschicht. Bei der Schicht 6b handelt es sich

insbesondere um eine Barriereschicht. Die Teilschicht 6c ist bevorzugt eine Funktionsschicht. Bei der Teilschicht 6d handelt es sich bevorzugt um eine Siegelschicht. In den

Schichten 6c und/oder 6d können zumindest ein Leuchtstoff 21, 22 in Partikelform homogen verteilt eingebracht sein. Die Schichten 6c und 6d können ein Matrixmaterial insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweisen.

Beim Ausführungsbeispiel des Verpackungsmaterials 1, siehe die Draufsicht in Figur 3, sind mehrere Teilgebiete

vorhanden, in denen unterschiedliche Leuchtstoffe 21, 22 oder verschiedene Leuchtstoffmischungen angebracht sind. Sind mehrere solcher Teilgebiete vorhanden, so kann beispielsweise anhand unterschiedlicher relativer Abklingzeiten eine

Referenzierung erfolgen oder eine Messgenauigkeit beim

Bestimmen der Lumineszenzänderung erhöht werden.

Entsprechende Teilgebiete können bei allen anderen

Ausführungsbeispielen ebenso vorhanden sein.

Ferner ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ein

optionaler Randbereich 7 vorhanden, der frei von einem

Leuchtstoff ist. Dieser Randbereich 7 ist nicht dazu

vorgesehen, in der fertigen Verpackung vorhanden zu sein. Insbesondere wird der Randbereich 7 bestimmungsgemäß beim Erstellen der Verpackung entfernt.

Die Herstellung des Verpackungsmaterials 1 erfolgte

beispielhaft wie folgt:

Die Integration des Leuchtstoffs 21, 22, insbesondere der Leuchtstoffpartikel in thermoplastische Kunststoffe erfolgt durch eine Compoundierung mit einem gleichläufigen

Doppelschneckenextruder (Firma Dr. Collin

GmbH, Verfahrenslänge 24D und Schneckendurchmesser 25 mm) . Zur Herstellung von einschichtigen oder mehrschichtigen

Verpackungsmaterialien wurde eine Flachfolienanlage der Firma Dr. Collin GmbH (5-Schicht Coextrusionsbox, Chill-Roll

CR i36/350), bestehend aus vier Einschneckenextrudern, verwendet. Die Compoundierung des additivierten Materials erfolgte auf einem Doppelschneckenextruder des Fraunhofer IVV. Es wurde in Polyethylen (Basell Typ 1806H) 3 Masse-% der Partikel eingearbeitet. Bei den Partikeln handelt es sich um einen mit Seltenen Erden dotierten Fluorid-Leuchtstoff . Auf der Flachfolienanlage des Fraunhofer IVV (Freising) , bestehend aus einem Einschneckenextruder mit 30 mm

Durchmesser, Verfahrenslänge 30D (L/D = 30), einem

Einschneckenextruder mit 25 mm Durchmesser (L/D = 25) und zwei Einschneckenextrudern mit 20 mm Durchmesser,

Verfahrenslänge 25D bei 180 °C bis 220 °C mit

Kalandereinheit, wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 3,0 m/min eine additivierte Folie mit einer Dicke von 50 ym extrudiert. Für die additivierte Schicht wurde der

Einschneckenextruder mit 25 mm Durchmesser (L/D = 25) benutzt. In einem zweiten Versuchslauf wurde eine Coextrusion der additivierten Polyethylenschicht mit einer reinen

Polyethylenschicht durchgeführt, die Schichtdicken lagen je bei 50 ym.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verpackungsmaterials 1 sieht vor, dass in einem PET/PE-Folienverbund, wobei die PE- Schicht durch 3fach-Coextrusion entsteht und die

Siegelschicht darstellt, die Leuchtstoffpartikel in die mittlere PE-Schicht homogen integriert werden. Zum Zeitpunkt tl = 0 liefern die Partikel den optischen Parameter τΐ als erste Lumineszenzabklingzeit. Nach einer

Elektronenbestrahlung zum Zeitpunkt t2 hat sich die optische Antwort auf τ2 geändert und indiziert damit die

Dosisapplikation.

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Leuchtstoff 21, 22, bei einem der Leuchtstoffe oder, bevorzugt, bei allen Leuchtstoffen zum Beispiel um eines der folgenden Materialien oder um eine Mischung

hieraus: Y ₃ Al ₅ 0i ₂ :Ln (Ln = Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und/oder Yb) , SrAl ₂ 0 ₄ : Eu, Dy, CaAl ₂ 0 ₄ : Eu, Nd,

Sr ₄ Al ₁₄ 0 ₂ 5 :Eu, Dy, Sr ₂ MgSi ₂ 0 ₇ : Eu, Dy, Sr ₃ MgSi ₂ 0 ₈ : Eu, Dy, CaMgSi ₂ 0 ₆ :Eu, Dy, Ba ₃ MgSi ₂ 0 ₈ : Eu, Dy, BaMg ₂ Al ₆ Si ₉ 03o : Eu, Dy,

Sr ₂ Al ₂ Si0 ₇ :Eu, Dy, BaMgAl ₁₀ O ₇ : Eu, BaMg ₂ Al ₁₆ 0 ₂₇ : Eu, Mn,

Sr ₂ Al ₁₀ SiO ₂₀ :Eu, Ho, CaAl ₂ Si ₂ 0 ₈ : Eu, Dy, CaAl ₂ Si ₂ 0 ₈ : Eu, Pr,

Sr ₂ Si0 ₄ :Eu, Dy, Sr ₂ ZnSi ₂ 0 ₇ : Eu, Dy, CaS:Eu,Tm, CaGa ₂ S ₄ : Eu, Ho, CaGa ₂ S ₄ :Eu, Ce, NaYF ₄ :Ln,Ln (Ln = Er, Eu, Ho, Pr, Tm und/oder Yb) , BaY ₂ Fg : Ln, Ln (Ln = Er, Eu, Ho, Pr, Tm und/oder Yb) , LiYF ₄ : Ln, Ln (Ln = Er, Eu, Ho, Tm und/oder Yb) , KY ₃ F ₁₀ :Ln,Ln (Ln = Er, Eu, Ho, Pr, Tm und/oder Yb) , NaF : Ln (Ln = Er, Eu, Ho, Tm und/oder Yb) , Sr ₂ P ₂ 0 ₇ : Eu, Y, Ln ₂ 0 ₂ S (Ln = Er, Eu, Ho, Pr, Tm und/oder Yb) , Ca ₂ P ₂ 0 ₇ : Eu, Y, Ca ₂ SiS ₄ : Eu, Nd,

Ca ₂ MgSi ₂ 0 ₇ :Eu, Tb, Yttrium-Aluminium-Monoklin (YAM) , Yttrium- Aluminium-Perovskit (YAP) , Y ₂ 0 ₃ , Zr0 ₂ , A1 ₂ 0 ₃ , Si ₃ Ni ₄ , ZrB ₂ .

Ist eine Leuchtstoffmischung vorhanden, so werden bevorzugt zumindest zwei Leuchtstoffe eingesetzt, deren

Fotolumineszenzlebensdauern sich unbehandelt oder aufgrund der Bestrahlung um mindestens einen Faktor 5 voneinander unterscheiden. Beispielsweise liegt die

Fotolumineszenzlebensdauer von dem oder von zumindest einem der Leuchtstoffe bei mindestens 100 ys oder 0,8 s oder 1,5 s und/oder bei höchstens 10 s oder 2 s oder 400 ys .

Das Auslesen der Informationen aus dem Leuchtstoff 21, 22 erfolgt besonders bevorzugt mit einem optischen Lesegerät zur Bestimmung des spektral integrierten oder spektral

aufgelösten, zeitlichen Verlaufs der Lumineszenz des

Leuchtstoffs 21, 22 oder der Leuchtstoffe. Bevorzugt umfasst das Lesegerät auch eine Lichtquelle zur Anregung der

Leuchtstoffe, etwa einen Laser oder eine Leuchtdiode. Das Ausleseverfahren kann direkt in den Bestrahlungsprozess integriert werden, um eine direkte Rückkopplung der

ausgelesenen Informationen zum Bestrahlungsprozess zu ermöglichen und bei Bedarf eine gezielte Nachsterilisation durchzuführen .

Um eine zuverlässige Aussage bezüglich Produktsterilität und gemessenem Dosiseintrag treffen zu können und somit die

Qualitätssicherung zu gewährleisten, erfolgt bevorzugt eine Validierung des Verfahrens. Hierfür werden der ausgelesene Messwert mit der applizierten Dosis und der Produktkeimzahl korreliert .

Mit dem hier beschriebenen Verfahren und dem hier

beschriebenen Verpackungsmaterial ist eine ortsaufgelöste Information über Dosiseintrag in der Produktverpackung sowie eine Verbesserung der Qualitätssicherung für

Strahlensterilisation gegeben. Außerdem besteht eine

Möglichkeit zur Prozesssteuerung über eine Rückkopplung der ausgelesenen Information und gezielten Nachsterilisation von Stellen auf der Produktverpackung, wo keine ausreichende Dosis appliziert wurde.

Optische Eigenschaften des Verpackungsmaterials, insbesondere eine Transparenz des Verpackungsmaterials, werden durch die Integration des Leuchtstoffs bevorzugt nicht oder nicht signifikant beeinflusst. Für einen Außenstehenden ist nur anhand der Folie dann nicht erkennbar, ob eine dosimetrische Funktion in der Folie vorhanden ist oder nicht. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch einen Leuchtstoff, der nur in einer vergleichsweise geringen Konzentration

eingebracht wird oder der sichtbare Spektralbereich ohne Lumineszenzanregung einen neutralen Farbeindruck aufweist. Insbesondere ist der Leuchtstoff nur durch nahultraviolette Strahlung oder durch Infrarotstrahlung zur Fotolumineszenz anregbar. Damit ist es möglich, dass der Leuchtstoff bei normalem Tageslicht nicht oder nicht signifikant zur

Fotolumineszenz angeregt wird.

Erfolgt die Integration des Leuchtstoffs, insbesondere der Leuchtstoffpartikel , in eine mittlere Lage des

Verpackungsmaterials 1, so wird das potenzielle

Migrationsrisiko des Leuchtstoffs auf das verpackte Produkt 3 gesenkt und eine Biokompatibilität kann gewährleistet werden. Außerdem sind mechanische sowie Siegeleigenschaften dann durch den Leuchtstoff nur unwesentlich beeinflusst.

Zusammengefasst ist mit dem beschriebenen Verfahren ein ortsaufgelöster Nachweis einer erfolgreichen

Strahlensterilisation zum Beispiel in der Medizinverpackung, der Lebensmittelverpackung oder der Pharmaverpackung

erzielbar. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von niederenergetischer Bestrahlung mit Energien zwischen

40 keV und 300 keV oder hochenergetischer Bestrahlung mit Energien von bis zu 10 MeV, wobei die Bestrahlung besonders bevorzugt mit Elektronen, Gammastrahlen oder UV-Strahlen erfolgt .

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht ferner die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 101 396.7, deren

Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste

1 Verpackungsmaterial

21, 22 Leuchtstoff

3 Produkt

4 Verpackungsanlage

5 Detektor

6 Teilschicht

7 Randbereich e Elektronen

I Intensität

L Lumineszenz

t Zeit

T Teststrahlung zur Fotolumineszenzanregung