Поліпшена комбінована система для упаковок

Реферат: Даний винахід належить до багатошарової комбінованої системи, придатної для виготовлення плівкових упаковок, наприклад, для харчових продуктів. Зокрема, багатошарова комбінована система придатна для виготовлення стійких пакетів, призначених для упакування рідких харчових продуктів, наприклад напоїв. Комбінована система, придатна для виготовлення упакувань для харчових продуктів, що не містить в собі жодної металевої фольги, складається з паперового шару й бар'єрного шару. Бар'єрний шар містить у собі матеріал, що розкладається, й являє собою несучий шар з нанесеним на нього шляхом конденсації шаром бар'єрного матеріалу. Несучий шар складається з матеріалів на основі полімолочної кислоти або з целофану, а шар бар'єрного матеріалу - з нанесених шляхом конденсації оксидів металів (напівметалів). UA 110638 C2 (12) UA 110638 C2 UA 110638 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід відноситься до багатошарової комбінованої системи, придатної для виготовлення плівкових упаковок, наприклад, для харчових продуктів. Зокрема, багатошарова комбінована система придатна для виготовлення стійких пакетів, призначених для упакування рідких харчових продуктів, наприклад напоїв. Рівень техніки Відомі виконані з комбінованих систем упакування харчових продуктів, зокрема стійкі пакети або пакети, установлювані на днище. Типові комбіновані системи для таких стійких пакетів є, як правило, кашированими за допомогою клею й/або кашированими або ж підданими покриттю за допомогою екструзії, при цьому, зокрема, у якості носія бар'єрного шару або в якості шару для поліпшення механічних властивостей передбачена металева фольга. Наступними шарами таких шаруватих матеріалів є полімерні шари, які, залежно від області застосування, можуть бути виконані різним образом. Типовим є дотепер застосування матеріалів, які виготовляють на основі нафти й/або які не є, що біологічно розкладаються або компостовуваними. Такі комбіновані системи, а також стійкі пакети й способи виготовлення стійких пакетів або інших пакувальних систем, відомі по стану техніки, наприклад, з EP 2 223 866 A1, WO 2008/037447 або EP 0 600 502. Описані там комбіновані системи не є, що біологічно розкладають, так що впакування, що виготовляються з них, можуть зазнати утилізації лише традиційним способом, у той час як утилізація шляхом компостування неможлива. Одночасно в цих комбінованих системах застосовують вихідні матеріали, що виготовляються з більшими витратами енергії, наприклад металеву фольгу, і, крім того, витрачають матеріали на основі нафти. Зрозуміло бажане, зокрема в харчовій промисловості, перемкнутися на екологічно сумісні матеріали й, зокрема, відмовитися від застосування металевої фольги (тому що вона виготовляється з більшими витратами енергії й інших ресурсів, наприклад води). Крім того, можливість компостування могла б забезпечити простий шлях утилізації, оскільки такі шаруваті матеріали й упакування могли б зазнати подальшому застосуванню просто за допомогою широко розповсюджених систем утилізації відходів. Крім того, застосування матеріалів на основі відтвореного сировини могло б привести до відмови від використання існуючих нафтових ресурсів, а також сприяти внеску в поліпшення балансу CO 2. Пакувальні матеріали описані в WO 2009/005947 A1, WO 96/31303 A1, DE 202005011641 U1, JP 2010069766 A, CN 2457074 і WO 2008/037447. Завдання даного винаходу Таким чином, у даному винаході поставлене завдання запропонувати комбіновану систему, зокрема, придатну для виготовлення стійкого пакета, при цьому комбінована система має властивості, необхідні для виготовлення таких упакувань для харчових продуктів, наприклад стабільністю, непроникністю для рідини, газонепроникністю і т.д., причому широке застосування повинні знаходити екологічно сумісні або ж біологічно розкладають матеріали. Короткий опис винаходу Це завдання вирішене за допомогою комбінованої системи згідно п. 1 формули винаходу. Кращі варіанти виконання цієї комбінованої системи наведені в залежні пп. 2-8 формули винаходу, а також у наступному описі. Крім того, у даному винаході запропонована також упакування для харчових продуктів, що включає в себе комбіновану систему по одному з пп. 1-8 формули винаходу. Переважно цим упакуванням для харчових продуктів є стійкий пакет. Докладний опис винаходу Відповідно до даного винаходу комбінована система містить у якості істотної складеної частини паперовий шар, а також щонайменше один бар'єрний шар, і відрізняється тим, що комбінована система виконана без металевої фольги. Наступні варіанти виконання комбінованої системи згідно з винаходом і сполучені з ними переваги наведені нижче. Згадані нижче додаткові шари, переважно застосовувані матеріали шарів, товщини шарів і інші варіанти виконання можуть відповідно довільно комбінуватися один з одним, а наведені нижче специфічні послідовності шарів комбінованої системи згідно з винаходом служать для опису й ілюстрації даного винаходу, який однак не обмежене цими специфічними варіантами виконання. Паперовий шар: Відповідно до даного винаходу комбінована система як істотний шар містить паперовий шар. Цей паперовий шар типовим образом має товщину в діапазоні від 150 до 15 мкм, переважно від 100 до 25 мкм, зокрема переважно від 80 до 30 мкм, наприклад приблизно 35, 45 або 50 мкм. Згідно з винаходом можуть застосовуватися довільні види паперу, включаючи паперу з наповнювачами, наприклад каоліном, тальком, двоокисом титану, крохмалем, карбонатом кальцію і т.д. Застосовуваної згідно з винаходом папером може бути крейдована або не крейдований папір, при цьому кращими є папери з дуже короткими волокнами. Зокрема, 1 UA 110638 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кращими є прозорі папери, наприклад пергаміновий папір, виготовлена з тонко здрібненої целюлози. Істотний згідно з винаходом паперовий шар типовим образом відносно широко розповсюджений по стороні комбінованої системи, зверненої в готовому впакуванні для харчових продуктів назовні, і застосовуваний згідно з винаходом паперовий шар, зокрема, кращий паперовий шар з пергамінового папіру, сприяє механічній міцності й твердості комбінованої системи згідно до даного винаходу. Крім того, краще застосування пергамінового папіру приводить до того, що завдяки прозорості цього паперу можливі різні способи нанесення друкованого малюнка, наприклад печатка зі зворотної сторони, при якій печатки піддають розташовану усередині сторону шару пергамінового папіру (при цьому друковане зображення просвічує назовні, так що, зокрема, можна уникнути ушкоджень і стирання зображення, надрукованого на зовнішній стороні паперового шару). Крім того, паперовий матеріал цього шару може бути постачений додатковими добавками, наприклад абсорберами. У такий спосіб може бути оптимізований внесок цього шару в загальні властивості комбінованої системи. Крім того, застосування паперових шарів сприяє захисту клімату, тому що для виготовлення паперу, у тому числі, пергамінового папіру, застосовують відтворена сировина, так що в цілому забезпечена можливість поліпшення балансу CO2. Бар'єрний шар: Крім того, відповідно до даного винаходу, комбінована система містить щонайменше один бар'єрний шар. Тут, залежно від бажаного варіанта виконання комбінованої системи, можливі різні варіанти, як відносно типу бар'єрного шару і його розташування в комбінованій системі, так і відносно кількості бар'єрних шарів. Комбінована система згідно до даного винаходу може мати один або кілька бар'єрних шарів, наприклад один, два або три бар'єрні шари. Вони можуть різнитися у відношенні їх типу й розташування в комбінованій системі. Наприклад, бар'єрним шаром може бути шар з бар'єрного матеріалу й/або ущільнюючий шар з бар'єрними властивостями й/або лаковий шар, як це відповідно описане нижче. Шар бар'єрного матеріалу: Першим варіантом є передбачити шар бар'єрного матеріалу на розташованій в упакуванні для харчових продуктів усередині стороні паперового шару, описаного вище. Відповідно до даного винаходу такий шар бар'єрного матеріалу переважно містить у собі несучий шар, що містить переважно нанесений шляхом конденсації шар з бар'єрного матеріалу. Альтернативно можливо також нанесення шару з бар'єрного матеріалу у вигляді лаку, як це описане нижче. При цьому несучий шар утворює основну складову частину бар'єра, тому що переважно нанесений шляхом конденсації шар з бар'єрного матеріалу сам по собі має товщину лише трохи ангстрем, або ж, передбачений альтернативно лаковий шар також значно тонше, чим несучий шар. У якості основної складеної частини несучий шар переважно містить у собі матеріал, який є, що біологічно розкладає й/або виготовлений з відтвореного сировини. Зокрема, що підходять матеріалами несучого шару для застосовуваного згідно з винаходом шару бар'єрного матеріалу є матеріали на основі полімолочної кислоти, а також целофан. Матеріали на основі полімолочної кислоти вже застосовують для плівкових матеріалів і впакувань, наприклад, у вигляді плівки для мульчування або для мішків для покупок. Наступними відомими областями застосування полімолочної кислоти є одноразові столові прилади, соломинки для питва й банки з кришками, що нагвинчуються. Наступним кращим матеріалом для бар'єрного шару є целофан, відомий також за назвою гідрат целюлози. Кращі матеріали для несучих шарів шару бар'єрного матеріалу даного винаходу вже мають певні бар'єрні властивості, зокрема, стосовно рідин. Ці несучі шари бар'єрного матеріалу типовим образом мають товщину приблизно від 10 до 100 мкм, переважно від 12 до 50 мкм, зокрема переважно від 15 до 40 мкм, наприклад приблизно 25 мкм. Однак, щоб забезпечити бажані бар'єрні властивості, необхідно постачити описаний вище несучий шар шаром з бар'єрного матеріалу. При цьому згідно з винаходом застосовують, зокрема, нанесені шляхом конденсації бар'єрні матеріали, так що бажана бар'єрна дія, зокрема стосовно кисню, CO2, а також до водяної пари, може бути забезпечене за допомогою дуже тонкого шару (трохи ангстрем). Згідно з винаходом підходящими бар'єрними матеріалами є нанесені шляхом конденсації шари з оксидів металів (напівметалів) або металів (напівметалів), наприклад алюмінію, SiО2, Al2O3, або інших оксидів або сумішей оксидів. Кращими при цьому є оксидні матеріали, оскільки в такий спосіб можна повністю відмовитися від застосування металевого шару. Нанесений шляхом конденсації шар з бар'єрного матеріалу переважно розміщають на одній стороні несучого шару, однак можливо також розташування цього нанесеного шляхом конденсації бар'єра на обох сторонах несучого шару. Як згадано вище, кращим є бар'єр, що 2 UA 110638 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 включає в себе несучий шар і нанесений шляхом конденсації шар з бар'єрного матеріалу, розташований у комбінованій системі згідно з винаходом таким чином, що нанесений шляхом конденсації бар'єр перебуває на зверненій від паперового шару стороні несучого шару. Зрозуміло, можливі також інші варіанти виконання. Найчастіше, з урахуванням способу виготовлення (тобто, послідовності нанесення або розташування окремих шарів комбінованої системи) вибирають таке розташування, яке забезпечує, що бар'єрний матеріал максимально швидко покривають наступним шаром, щоб захистити цей відносно чутливий шар від ушкоджень надалі процесі виготовлення. Згідно з винаходом є кращим, якщо згаданий вище шар бар'єрного матеріалу нанесений на описаний вище паперовий шар. При цьому між ними можуть бути розміщені загальновживані поліпшуючі адгезію шари, які типовим образом мають товщину менш 20 мкм, зокрема кращої є товщина від 1 до 10 мкм, наприклад від 2 до 5 мкм. Підходящі матеріали й способи нанесення для таких шарів відомі фахівцям прикладами, що й відповідають, є клейові шари (екструзійний клей, клей для каширування і т.д.). При цьому також переважно, якщо матеріали для таких клейових шарів є, що біологічно розкладають і/або засновані на відтвореній сировині. Крім того, згадані вище кращі для несучого шару матеріали, наприклад матеріали на основі полімолочної кислоти й целофан, завдяки їхній гладкій поверхні, що виходить при виготовленні плівки, забезпечують можливість нанесення шляхом конденсації дуже тонких шарів бар'єрного матеріалу, оскільки тут не потрібно великого вирівнювання шорсткуватої поверхні несучого шару. Одночасно описані вище бар'єрні матеріали добре втримуються на несучому шарі, так що забезпечене надійне виготовлення бар'єрного шару, що включає в себе несучий шар і нанесений шляхом конденсації шар з бар'єрних матеріалів. Поряд зі своєю бар'єрною дією, бар'єрний шар сприяє механічній міцності, а також захисту від ультрафіолетового випромінювання. Шляхом застосування наповнювачів або добавок ці властивості можуть додатково модифікуватися й оптимізуватися, при цьому, наприклад, у якості поглинача ультрафіолетового випромінювання або наповнювачів для підвищення міцності можуть застосовуватися звичайні відомі фахівцям матеріали. Наступним варіантом бар'єрного шару є відповідним чином виконаний ущільнюючий шар, який описаний нижче. Ущільнюючий шар: Крім того, відповідно до даного винаходу комбінована система містить у собі ущільнюючий шар, який наносять на одну сторону описаного вище шару бар'єрного матеріалу. Цей ущільнюючий шар розташований таким чином, що він є самим внутрішнім з суттєвих шарів комбінованої системи, тобто, типовим чином ущільнюючий шар безпосередньо є внутрішнім шаром готової упаковки для харчових продуктів. Відповідно до даного винаходу ущільнюючий шар також переважно виготовлений з, що біологічно розкладаються або переважно навіть компостовуваних матеріалів і/або з матеріалів, заснованих на відтвореній сировині. Кращими є, зокрема, полімерні матеріали на основі складних поліефірів, наприклад уже описані вище матеріали на основі полімолочної кислоти, а також PBAT (полібутилен-адипаттерефталат) і інші аналогічні матеріали, а також їх суміші. Наприклад, придатним є матеріал, комерційно доступний на фірмі BASF під найменуванням Ecoflex®. Ущільнюючий шар переважно має товщину приблизно від 10 до 200 мкм, переважно від 20 до 150 мкм, зокрема переважно від 100 до 50 мкм, наприклад приблизно 90, 75 або 60 мкм. Ущільнюючий шар також може бути постачений добавками й наповнювачами, описаними вище для інших шарів. Завдяки цьому також можуть модифікуватися й оптимізуватися властивості комбінованої системи. Щоб надійним образом нанести цей ущільнюючий шар на описаний вище бар'єрний шар, також може застосовуватися поліпшуючий адгезію шар, виконаний, як це вже було описано вище. Для подальшого поліпшення адгезії можуть також застосовуватися додаткові технології поліпшення адгезії окремих шарів, наприклад, обробка поверхні полум'ям або коронним розрядом. Крім того, описаний вище ущільнюючий шар також може бути покритий бар'єрними матеріалами, переважно нанесенням шляхом конденсації. При цьому можуть застосовуватися вже описані вище матеріали, зокрема, кращими при цьому знову є оксидні покриття, наприклад SiOx, AlOx їх суміші й інші оксиди. Такі бар'єри також можуть бути нанесені на одну або на обидві поверхні ущільнюючого шару, при цьому, зокрема, з міркувань вартості, здебільшого є достатнім нанесення на одну поверхню. Якщо описаний тут ущільнюючий шар містить у собі такий бар'єрний шар, то у варіанті виконання даного винаходу можна відмовитися від описаного вище шару бар'єрного матеріалу, оскільки в цьому варіанті виконання ущільнюючий шар здійснює бар'єрну дію, так що можливе розташування шарів, що включає в себе паперовий шар 3 UA 110638 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 і передбачений на ньому ущільнюючий шар, при якому вже досягаються достатні бар'єрні й механічні властивості всієї комбінованої системи. Завдяки застосуванню описаних вище матеріалів на основі складних поліефірів також забезпечене, що комбіновані системи згідно до даного винаходу по суті складаються з матеріалів, які щонайменше є, що біологічно розкладаються, або ж, переважно, компостовуваними. Наступним варіантом бар'єрного шару є лаковий шар, описаний нижче. Лаковий шар: Наступним варіантом бар'єрного шару є лаковий шар, який, наприклад, може бути нанесений на паперовий шар. Підходящими варіантами лакових шарів є лаки, засновані на нітроцелюлозі. Вони можуть служити, наприклад, у якості бар'єра від вологи. Підходящі способи нанесення, товщини шарів і матеріали для таких шарів відомі фахівцям. Клейові шари: Якщо потрібно, між описаними тут шарами для поліпшення адгезії можуть бути передбачені клейові шари, при цьому можуть застосовуватися звичайні клейові матеріали, відомі фахівцям, наприклад, уже згадані вище екструзійний клей і клей для каширування. Підходящі матеріали відомі фахівцям, і тут знову слід згадати, що кращим є, якщо матеріали для таких клейових шарів є, що біологічно розкладаються і/або засновані на відтвореній сировині. Такі клейові шари переважно знаходять застосування між паперовим шаром і бар'єрним шаром, зокрема, між паперовим шаром і несучим шаром, який є складовою частиною згаданого вище шару бар'єрного матеріалу. Крім того, клейові шари переважно передбачені між ущільнюючим шаром і бар'єрним шаром, при цьому знову кращим варіантом виконання є, якщо такий клейовий шар передбачений між ущільнюючим шаром і несучим шаром шару бар'єрного матеріалу. Зрозуміло, існує також варіант передбачити клейовий шар між паперовим шаром і бар'єрним шаром або ж між ущільнюючим шаром і бар'єрним шаром таким чином, що цей клейовий шар перебуває в контакті із шаром з бар'єрного матеріалу. Такі клейові шари поліпшують адгезію окремих шарів комбінованої системи, і вони можуть також додатково сприяти бар'єрним властивостям, зокрема, відносно проникності для кисню. Шелаковий шар: Наступним варіантом є передбачити додаткові шари, які по суті складаються із шелаку. Такі шелакові шари можуть бути передбачені в комбінованій системі в довільних положеннях, і переважно ці шари мають порівняно малу товщину, типовим чином менш 20 мкм, переважно приблизно від 1 до 10 мкм, зокрема переважно від 2 до 5 мкм. Такі шелакові шари можуть бути передбачені між паперовим шаром і бар'єрним шаром, між бар'єрним шаром і ущільнюючим шаром, або ж між несучим шаром і шаром з бар'єрного матеріалу. Може бути передбачено один або кілька шарів із шелаку, щоб додатково поліпшити в такий спосіб бар'єрна дія комбінованого матеріалу згідно з винаходом. Описані тут варіанти бар'єрних шарів можуть застосовуватися в комбінованій системі згідно з винаходом поодинці або ж у комбінації, залежно від бажаної мети застосування. Кількість цих шарів може вибиратися вільно, і, наприклад, можуть мати місце один, два або три бар'єрні шари, які можуть бути однаковими або різними. Таким чином, у даному винаході в цілому запропонована поліпшена комбінована система, придатна для виготовлення упаковок для харчових продуктів, зокрема стійких пакетів, при цьому можна відмовитися від застосування металевої фольги без негативного впливу на бар'єрні й механічні властивості, і застосування знаходять по суті засновані на відтвореній сировині й/або полімерні матеріали, що біологічно розкладаються. Поряд з описаними вище істотними шарами й додатковими шарами, що поліпшують адгезію, комбінована система згідно до даного винаходу може містити в собі також додаткові шари, наприклад лак на зовнішній поверхні паперового шару, або додаткові ущільнюючі шари на внутрішній і/або на зовнішній стороні комбінованої системи. Таким чином, зразкові комбіновані системи можуть мати наступну будову (зовні усередину, стосовно до упаковки для харчових продуктів): лак / паперовий шар / клей / шар бар'єрного матеріалу / клей / ущільнюючий шар, лак / паперовий шар / клей / шар бар'єрного матеріалу / клей / ущільнюючий шар з бар'єрним матеріалом, лак / паперовий шар / клей / ущільнюючий шар з бар'єрним матеріалом, паперовий шар / клей / шар бар'єрного матеріалу / клей / ущільнюючий шар, лак / паперовий шар / шар бар'єрного матеріалу / ущільнюючий шар. Однак даний винахід цими зразковими варіантами виконання не обмежений. Відповідно до даного винаходу комбінована система придатна, зокрема, для виготовлення упаковок для харчових продуктів, наприклад для рідких або напіврідких харчових продуктів, 4 UA 110638 C2 5 переважно напоїв, зокрема фруктових соків і інших утримуючих фрукти напоїв. Зокрема, комбінована система згідно з винаходом дозволяє виготовляти стійкий пакет за допомогою традиційного способу виготовлення, так що можуть бути отримані упаковки для харчових продуктів, які по суті засновані на сировині, що біологічно розкладає, і з метою утилізації можуть, наприклад, зазнати компостуванню. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 1. Комбінована система, придатна для виготовлення упакувань для харчових продуктів, що не містить в собі жодної металевої фольги, яка складається з паперового шару й бар'єрного шару, яка відрізняється тим, що зазначений бар'єрний шар містить у собі матеріал, що розкладається, й являє собою несучий шар з нанесеним на нього шляхом конденсації шаром бар'єрного матеріалу, причому несучий шар складається з матеріалів на основі полімолочної кислоти або з целофану, а шар бар'єрного матеріалу - з нанесених шляхом конденсації оксидів металів (напівметалів). 2. Комбінована система за п. 1, яка відрізняється тим, що, крім того, передбачений ущільнюючий шар. 3. Комбінована система за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що бар'єрний шар нанесений на паперовий шар, а ущільнюючий шар нанесений на протилежну поверхню бар'єрного шару. 4. Комбінована система за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що паперовий шар складається із прозорого паперу. 5. Комбінована система за одним з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що паперовий шар має товщину від 10 до 100 мкм. 6. Комбінована система за одним з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що ущільнюючий шар містить у собі нанесений шляхом конденсації шар бар'єрного матеріалу. 7. Комбінована система за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що між паперовим шаром і бар'єрним шаром і/або між бар'єрним шаром і ущільнюючим шаром передбачений шар, що поліпшує адгезію. 8. Комбінована система за одним з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що передбачено один, два або три бар'єрні шари. 9. Комбінована система за одним з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що вона містить компостовані матеріали, і переважно комбінована система є компостованою. 10. Упакування для харчових продуктів, що включає в себе шаруватий матеріал за одним з пп. 1-9. 11. Упакування для харчових продуктів за п. 10, яке відрізняється тим, що воно є пакетом, установлюваним на днище. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5