Ламінований пакувальний матеріал, спосіб його виготовлення та пакувальна тара, виготовлена з цього пакувального матеріалу

Номер патенту: 81397

Опубліковано: 10.01.2008

Автори: Берлін Мікаель, Бентмар Матс, Флеммер Катаріна, Ліндквіст Ульф

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Ламінований пакувальний матеріал (10), що включає каркасний шар (11) і захисний шар (14), сформований з рідкої композиції, яка містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, на одному з боків каркасного шару, при цьому захисний шар містить також частинки аморфного SiO2, який відрізняється тим, що частинки аморфного SiO2 присутні в захисному шарі у вигляді частинок колоїдних розмірів в кількості більше 40 мас. %, але менше 80 мас. %.

2. Ламінований пакувальний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 присутні в захисному шарі (14) в кількості більше 45 мас. %, переважно більше 50 мас. % і ще переважніше більше 55 мас. %, але менше 75 мас. %, переважно менше 70 мас. % і ще переважніше менше 65 мас. %.

3. Ламінований пакувальний матеріал за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають розміри щонайменше 3 нм, переважно щонайменше 4 нм і ще переважніше щонайменше 5 нм, але щонайбільше 150 нм, переважно щонайбільше 100 нм і ще переважніше щонайбільше 70 нм.

4. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають питому поверхню 80 - 500 м2/г.

5. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що основою дисперсії або розчину є полімер, котрий має функціональні гідроксильні групи або функціональні карбоксильні групи.

6. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що основою дисперсії або розчину є полімер з групи, до котрої входять співполімери етилену і акрилової кислоти, співполімери етилену і метакрилової кислоти, співполімери етилену і вінілацетату, співполімери етилену і вінілового спирту, модифіковані співполімери етилену, полівініловий спирт, співполімери стиролу та їх комбінації.

7. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що захисний шар (14) має масу одиниці площі, у перерахунку на суху масу, порядку 1-10 г/м2, переважно 1-8 г/м2, а ще переважніше 1-5 г/м2.

8. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що каркасний шар (11) складається з шару паперу або картону.

9. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що каркасний шар (11) складається з шару полімерного матеріалу.

10. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що захисний шар (14) знаходиться у прямому контакті із каркасним шаром (11), а також добре інтегрований з ним фактично вздовж усіх їх поверхонь, котрі розміщені одна навпроти іншої.

11. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із пп.  1-9, який відрізняється тим, що захисний шар (14) непрямим чином накладено на каркасний шар (11) і добре інтегровано з ним фактично вздовж усіх їх поверхонь, котрі розміщені одна навпроти іншої, причому між ними розміщено проміжний шар з полімерного матеріалу.

12. Ламінований пакувальний матеріал за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що він додатково містить зовнішні, непроникні для рідини покриття (12, 13) з полімерного матеріалу, переважно термопластичного.

13. Пакувальна тара, переважно для харчових продуктів, яка відрізняється тим, що вона сформована з ламінованого пакувального матеріалу (10) згідно з будь-яким із попередніх пунктів.

14. Спосіб виготовлення ламінованого пакувального матеріалу (10), що включає каркасний шар (11) і захисний шар (14), сформований з рідкої композиції, яка містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, на одному з боків каркасного шару, при цьому захисний шар містить також частинки аморфного SiO2, який відрізняється тим, що захисний шар, котрий сформовано з рідкої композиції, що містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, а також містить частинки аморфного SiO2, які мають колоїдні розміри, в кількості більше 40 мас. %, але менше 80 мас. %, у перерахунку на суху масу, наносять на один бік каркасного шару (11).

15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що захисний шар містить частинки аморфного колоїдного SiO2 в кількості більше 45 мас. %, переважно більше 50 мас. % і ще переважніше більше 55 мас. %, але менше 75 мас. %, переважно менше 70 мас. % і ще переважніше менше 65 мас. %.

16. Спосіб за п. 14 або 15, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають розміри щонайменше 3 нм, переважно щонайменше 4 нм і ще переважніше щонайменше 5 нм, але щонайбільше 150 нм, переважно щонайбільше 100 нм і ще переважніше щонайбільше 70 нм.

17. Спосіб за будь-яким із пп. 14-16, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають питому поверхню 80-500 м2/г.

18. Спосіб за будь-яким із пп. 14-17, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 сферичні або в основному сферичні.

19. Спосіб за будь-яким із пп. 14-18, який відрізняється тим, що основою дисперсії або розчину є полімер, котрий має функціональні гідроксильні групи або функціональні карбоксильні групи.

20. Спосіб за будь-яким із пп. 14-18, який відрізняється тим, що основою дисперсії або розчину є полімер з групи, до котрої входять співполімери етилену і акрилової кислоти, співполімери етилену і метакрилової кислоти, співполімери етилену і вінілацетату, співполімери етилену і вінілового спирту, модифіковані співполімери етилену, полівініловий спирт, співполімери стиролу та їх комбінації.

21. Спосіб за будь-яким із пп. 14-20, який відрізняється тим, що захисний шар (14) наносять з масою одиниці площі, у перерахунку на суху масу, порядку 1-10 г/м2, переважно 1-8 г/м2, а ще переважніше 1-5 г/м2.

22. Спосіб за будь-яким із пп. 14-21, який відрізняється тим, що захисний шар (14) наносять у вигляді рідкої плівки рідкої захисної композиції за допомогою процесу (15) нанесення покриття.

23. Спосіб за будь-яким із пп. 14-22, який відрізняється тим, що захисний шар (14) наносять (15) у вигляді рідкої плівки рідкої захисної композиції принаймні на один бік несучого шару і висушують (16) під час нагрівання, після чого несучий шар з нанесеним висушеним захисним шаром (14) суміщають і перманентно з'єднують з одним боком каркасного шару (11).

24. Спосіб за будь-яким із пп. 14-23, який відрізняється тим, що захисний шар (14) висушують (16) переважно при температурі поверхні стрічки 80-160 °С і навіть більш переважно 140-160 °С, на першому етапі, після чого захисний шар піддають термообробці (20) для тверднення при температурі поверхні стрічки щонайменше 170 °С, переважно щонайменше 200 °С, але щонайбільше 230 °С.

25. Спосіб за будь-яким із пп. 14-24, який відрізняється тим, що на пакувальний ламінат додатково наносять (17, 18, 19) зовнішні, непроникні для рідини покриття (12, 13) з полімерного матеріалу, переважно термопластичного.

Текст

1. Ламінований пакувальний матеріал (10), що включає каркасний шар (11) і захисний шар (14), сформований з рідкої композиції, яка містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, на одному з боків каркасного шару, при цьому захисний шар містить також частинки аморфного SiO2, який відрізняється тим, що частинки аморфного SiO2 присутні в захисному шарі у ви гляді частинок колоїдних розмірів в кількості більше 40 мас. %, але менше 80 мас. %. 2. Ламінований пакувальний матеріал за п. 1, який відрізняє ться тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 присутні в за хисному шарі (14) в кількості більше 45 мас. %, переважно більше 50 мас. % і ще переважніше більше 55 мас. %, але менше 75 мас. %, переважно менше 70 мас. % і ще переважніше менше 65 мас. %. 3. Ламінований пакувальний матеріал за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають розміри щонайменше 3 нм, переважно щонайменше 4 нм і 2 (19) 1 3 81397 4 10. Ламінований пакувальний матеріал за будьяким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що захисний шар (14) знаходиться у прямому контакті із каркасним шаром (11), а також добре інтегрований з ним фактично вздовж усіх їх поверхонь, котрі розміщені одна навпроти іншої. 11. Ламінований пакувальний матеріал за будьяким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що захисний шар (14) непрямим чином накладено на каркасний шар (11) і добре інтегровано з ним фактично вздовж усіх їх поверхонь, котрі розміщені одна навпроти іншої, причому між ними розміщено проміжний шар з полімерного матеріалу. 12. Ламінований пакувальний матеріал за будьяким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що він додатково містить зовнішні, непроникні для рідини покриття (12, 13) з полімерного матеріалу, переважно термопластичного. 13. Пакувальна тара, переважно для харчових продуктів, яка відрізняється тим, що вона сформована з ламінованого пакувального матеріалу (10) згідно з будь-яким із попередніх пунктів. 14. Спосіб виготовлення ламінованого пакувального матеріалу (10), що включає каркасний шар (11) і захисний шар (14), сформований з рідкої композиції, яка містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, на одному з боків каркасного шару, при цьому захисний шар містить також частинки аморфного SiO2, який відрізняється тим, що захисний шар, котрий сформовано з рідкої композиції, що містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, а також містить частинки аморфного SiO2, які мають колоїдні розміри, в кількості більше 40 мас. %, але менше 80 мас. %, у перерахунку на суху масу, наносять на один бік каркасного шару (11). 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що захисний шар містить частинки аморфного колоїдного SiO2 в кількості більше 45 мас. %, переважно більше 50 мас. % і ще переважніше більше 55 мас. %, але менше 75 мас. %, переважно менше 70 мас. % і ще переважніше менше 65 мас. %. 16. Спосіб за п. 14 або 15, який відрізняється тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають розміри щонайменше 3 нм, переважно щонайменше 4 нм і ще переважніше щонайменше 5 нм, але щонайбільше 150 нм, переважно щонайбільше 100 нм і ще переважніше щонайбільше 70 нм. 17. Спосіб за будь-яким із пп. 14-16, який відрізняє ться тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 мають питому поверхню 80-500 м 2/г. 18. Спосіб за будь-яким із пп. 14-17, який відрізняє ться тим, що частинки аморфного колоїдного SiO2 сферичні або в основному сферичні. 19. Спосіб за будь-яким із пп. 14-18, який відрізняє ться тим, що основою дисперсії або розчину є полімер, котрий має функціональні гідроксильні групи або функціональні карбоксильні групи. 20. Спосіб за будь-яким із пп. 14-18, який відрізняє ться тим, що основою дисперсії або розчину є полімер з групи, до котрої входять співполімери етилену і акрилової кислоти, співполімери етилену і метакрилової кислоти, співполімери етилену і вінілацетату, співполімери етилену і вінілового спирту, модифіковані співполімери етилену, полівініловий спирт, співполімери стиролу та їх комбінації. 21. Спосіб за будь-яким із пп. 14-20, який відрізняє ться тим, що захисний шар (14) наносять з масою одиниці площі, у перерахунку на суху масу, порядку 1-10 г/м 2, переважно 1-8 г/м 2, а ще переважніше 1-5 г/м 2. 22. Спосіб за будь-яким із пп. 14-21, який відрізняє ться тим, що захисний шар (14) наносять у вигляді рідкої плівки рідкої захисної композиції за допомогою процесу (15) нанесення покриття. 23. Спосіб за будь-яким із пп. 14-22, який відрізняє ться тим, що захисний шар (14) наносять (15) у вигляді рідкої плівки рідкої захисної композиції принаймні на один бік несучого шару і висушують (16) під час нагрівання, після чого несучий шар з нанесеним висушеним захисним шаром (14) суміщають і перманентно з'єднують з одним боком каркасного шару (11). 24. Спосіб за будь-яким із пп. 14-23, який відрізняє ться тим, що захисний шар (14) висушують (16) переважно при температурі поверхні стрічки 80-160 °С і навіть більш переважно 140-160 °С, на першому етапі, після чого захисний шар піддають термообробці (20) для тверднення при температурі поверхні стрічки щонайменше 170 °С, переважно щонайменше 200 °С, але щонайбільше 230 °С. 25. Спосіб за будь-яким із пп. 14-24, який відрізняє ться тим, що на пакувальний ламінат додатково наносять (17, 18, 19) зовнішні, непроникні для рідини покриття (12, 13) з полімерного матеріалу, переважно термопластичного. Винахід стосується ламінованого пакувального матеріалу, що складається з каркасного шару і захисного шар у, сформованого, на одному з боків каркасного шару, з рідкої захисної композиції, яка містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, при цьому захисний шар містить також частинки аморфного SiO2. Крім того, даний винахід стосується пакувальної тари, яка виготовлена з цього пакувального матеріалу, а також стосується способу виготовлення пакувального матеріалу. 5 81397 Відомо, що в таропакувальному виробництві для пакування і транспортування рідких харчових продуктів широко застосовуються ламіновані пакувальні матеріали одноразового використання. Зазвичай, щоб отримати гарну механічну просторову стабільність, до складу такого ламінованого пакувального матеріалу вводять просторово жорсткий але такий, що піддається згинанню, каркасний шар, виготовлений, наприклад, з паперу або картону. На обидва боки каркасного шару накладаються непроникні для рідини покриття з пластику, які ефективно захищають рідинопоглинальні волокна каркасного шару від проникаючої вологи. Ці зовнішні шари звичайно складаються з термопластику, переважно поліетилену, який, на додаток надає пакувальному матеріалу чудові властивості для термозварювання, внаслідок чого пакувальний матеріал може бути перетворений у завершені упаковки бажаної геометричної форми. Однак ламінованому пакувальному матеріалу, який складається лише з паперу або картону і непроникного для рідини пластику, бракує непроникності щодо газів, зокрема, кисню. Це є основним недоліком при пакуванні багатьох харчових продуктів, тривалість зберігання яких різко зменшується у разі, коли вони приходять у контакт з киснем, наприклад, плодово-ягідні соки. Щоб доповнити пакувальний матеріал захисним бар'єром від газів, зокрема, від кисню, згідно з відомою технологією, на той бік каркасного шару, який за призначенням спрямовано всередину упаковки, необхідно нанести шар, надзвичайно непроникний для кисню, наприклад, алюмінієву фольгу або полівініловий спирт. Порівняно з алюмінієвою фольгою полівініловий спирт має багато привабливих властивостей, а тому у багатьох відношеннях йому віддається перевага, як захисному матеріалу. Серед іншого, полівініловий спирт має більшу механічну міцність, кращу сумісність з харчовими продуктами і більш економічно вигідний, у той же час він виявляє відмінні властивості, як захисний бар'єр від кисню. Крім того, він вважався матеріалом, у певних випадках придатним, з точки зору охорони довкілля або з метою переробки і утилізації, замінити алюмінієву фольгу, як захисний матеріал від газу, в упаковках для харчових продуктів. Одним з його недоліків є те, що полівініловий спирт чутливий до вологи і у вологому середовищі швидко втрачає свої захисні властивості. Раніше цей недолік було усунено в [документі WO 97/22536], де полівініловий спирт поєднувався з одним або більшою кількістю відомих полімерів, апробованих на сумісність з харчовими продуктами, наприклад, із співполімерами етилену і акрилової кислоти (ЕАА) або співполімерами стиролу/бутадієну. В комбінації з полівініловим спиртом вони утворюють суцільний і єдиний шар з чудовими властивостями захисного бар'єру від газу, зокрема, від кисню, і в той же час у вологому середовищі зберігаються привабливі надзвичайні властивості полівінілового спирту, як захисного бар'єру від газ у. 6 Хоча полімерні матеріали, що виконують роль захисних бар'єрів від газу, можуть надати пакувальному ламінату гарних захисних властивостей, тим не менше вони до деякої міри проникні для кисню. В той же час проникність для кисню таких матеріалів, як метал або скло для банок або пляшок, практично дорівнює нулеві. З метою подальшого покращання захисних властивостей від газу, полімерний захисний матеріал можна змішати з неорганічним пластинчатим матеріалом. Така полімерна композиція для захисного матеріалу від газу описана, наприклад, в [документі ЕР-А-0 590 263], і вона має відмінні захисні властивості від газу і вологи. Отже, в [документі ЕР-А-О 590 263] пропонується спосіб виготовлення полімерної композиції для захисного матеріалу від газу або готовий виріб, наприклад, плівка, причому композиція містить полімер і неорганічний пластинчатий матеріал з розміром частинок в 5мкм або менше і кількісним співвідношенням 505000, а спосіб має етап, у якому неорганічний пластинчатий матеріал знаходиться диспергованим у полімері або в розчині полімеру в такому стані, що цей неорганічний пластинчатий матеріал розбухає або розширюється в розчиннику/дисперсній речовині, після чого він витягується з дисперсії, при необхідності у вигляді плівки, в той час коли пластинчатий матеріал залишається в розбухлому стані. З [документу JP 56004563] відомий також пластиковий матеріал, який з метою отримання гарних захисних властивостей від газу і вологи покривався плівкою полівінілового спирту (PVOH) та SiO2. Відношення SiO2/PVOH може складати 5/95 - 80/20. Показано також, що розмір частинок SiO2 не є предметом обмежень, але їх середній діаметр повинен бути меншим за 100 мікрон. Крім того, показано, що для нанесення покриття використовується водна дисперсія, котра містить PVOH і SiO2, та що покриття може бути піддане термотвердненню, наприклад, протягом часового періоду, що сягає години, при температурі 80 200°С. Згідно з документом JP10-001515 метою винаходу є зшивка головних ланцюгів PVOH з допомогою SiO2. Задача винаходу полягає в тому, щоб покращити захисні властивості від газу для ламінату з каркасним шаром з картону, незважаючи на вогке та вологе середовище. У [документі WO 99/44826] описано ламінат з каркасним шаром з двоосно орієнтованого поліпропілену. Зовнішній шар може складатися з гомо- або співполімеру вінілового спирту, який може містити "антиадгезив". Такий "антиадгезив" може складатися із сферичних частинок SiO2 величиною порядку 1-6 мкм у кількості 0,1-2 вагових відсотка. У [документі ЕР 761 876] описано пакувальний ламінат, наприклад, для пакування рідких харчових продуктів, у якого каркас виконано з картону. На картон нанесено шар покриття, який містить PVOH і аморфний SiO2 і метою якого є створення захисного бар'єру від вологи і запахів. 7 81397 У [документі WO 00/40404] описано термопластичну плівку, призначену для пакування харчових продуктів, наприклад, шляхом їх загортання в прозору плівку, але не призначену для створення просторово стабільних упаковок для рідких харчових продуктів. Принаймні на одній із своїх поверхонь плівка згідно з [WO 00/40404] має шар покриття, котрий містить полімерну зв'язуючу речовину або клей і домішку, яка складається з наночастинок, наприклад, SiO2. Показано, що ці наночастинки складають переважно від 5 до 20 вагових відсотків домішки, а ця домішка складає від 40 до 90 вагових відсотків покриття. У порівнянні з відомими технічними рішеннями задачею даного винаходу є подальша оптимізація захисних властивостей від газу для шару, який сформовано з рідкої композиції, що містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю та частинки аморфного SiO2. Зокрема, задача даного винаходу полягає в тому, щоб у такому шарі досягти підвищеного захисту від кисню та кращої стійкості до рідин. Підставою для цього є те, що у зв'язку з розробкою даного винаходу з'ясувалося, що при певних критеріях вибору складу шару можна досягти на диво гарного ефекту. Згідно з даним винаходом такий оптимізований шар призначено для використання в ламінованому пакувальному матеріалі, що має відмінні захисні властивості, зокрема, від газів, а пакувальний матеріал, у свою чергу, призначений для використання в упаковках, які мають відмінні захисні властивості. Задачею даного винаходу є також створення ламінованого пакувального матеріалу, що має кращу жорсткість. Пакувальний матеріал, в якому передбачено шар захисного бар'єру від кисню, що містить полімер, крохмаль або похідну крохмалю та SiO2, згідно з даним винаходом, може містити каркасний шар, тобто шар, котрий дає найбільший вклад у товщин у матеріалу та в його механічні властивості, при цьому каркасний шар складається з шару паперу або картону або ж із шару полімерного матеріалу. Критерії вибору, котрі необхідні для отримання кращого захисного ефекту і жорсткості, описані в пункті 1 формули винаходу, що стосується ламінованого пакувального матеріалу. У пунктах, які стосуються способу його виготовлення та стосуються пакувальної тари, виготовленої з пакувального матеріалу, також показані ці критерії вибору. Таким чином, згідно з даним винаходом захисний шар, який містить полімер, що може бути диспергованим або розчиненим у воді, крохмаль або похідну крохмалю і аморфний SiO2, буде оптимізованим відносно кількості SiO2 в шарі та розміру частинок SiO2. Було також доведено, що на захисні властивості можуть впливати вибраний тип частинок SiO2, а також, ймовірно, форма частинок SiO2, причому існують ознаки, що їх форма повинна бути сферичною або фактично сферичною. Однак, не можна виключати, що ефект згідно з даним винаходом можуть давати 8 також інші форми частинок. У даному винаході несподівано виявилося, що можна досягти помітно кращих захисних властивостей стосовно кисню, ніж ті захисні властивості, які можна було б очікувати на основі вибраної розрахункової моделі впливу на речовину-наповнювач у захисному шарі від кисню. Крім того, несподівано виявилося, що додавання частинок SiO2 в захисний шар дає значне збільшення жорсткості ламінату. Не прив'язуючи даного винаходу до будь-якої теорії стосовно збільшеного захисного бар'єра від кисню, припускається, що колоїдні частинки SiO2 діють як шар зародків для кристалічного росту полімеру, результатом чого є краща кристалічність і, таким чином, кращий захист від кисню, а також краща стійкість до рідин. Однак, все ще є потреба у створенні теорій щодо причин оптимуму, який було знайдено при певних кількостях SiO2 і певних розмірах частинок - результати дійсно несподівані. Захисний шар згідно з даним винаходом може бути використаний для отримання кращих захисних властивостей пакувальних ламінатів звичних видів - при звичних значеннях мас одиниці площі або граматури захисного шару, та/або може бути використаний для збереження захисних властивостей пакувального ламінату відомого виду - при менших масах одиниці площі або граматурах, ніж ті, що були раніше. Додатково до вже згаданих переваг даний винахід дає й те, що кращої стійкості до рідин і більшого захисту від кисню в шарі полімеру, крохмалю або похідної крохмалю та SiO2 можна досягти без збільшення витрат, оскільки діоксид кремнію звичайно не більш дорогий, ніж полімер, крохмаль або похідна крохмалю. Крім того, до переваг буде віднесено те, що загальна кількість твердих частинок дисперсії може бути збільшена без погіршення в'язкості (тобто без збільшення в'язкості). Це є перевагою, оскільки це означає менші витрати енергії на висушування і в той же час збереження гарних характеристик для нанесення шару. Наприклад, при домішці діоксиду кремнію в 60 відсотків загальна кількість твердих частинок може бути збільшена від 10% до 18%, від 12% до 20,7% або від 15% до 24% при збереженні в'язкості. Ще одна перевага полягає в тому, що маючи шар згідно з даним винаходом, у пакувальному ламінаті можна уникнути шарів алюмінієвої фольги або інших шарів, які забезпечують захист від газу. Захисний шар містить більше 40 вагових %, переважно більше 45 вагових %, ще переважніше більше 50 вагових % і найбільш переважно більше 55 вагових %, але менше, ніж 80 вагових %, переважно менше 75 вагових %, ще переважніше менше 70 вагових % і найбільш переважно менше 65 вагових % частинок аморфного колоїдного SiO2, у перерахунку на суху вагу- В прикладах показано селективний ефект, досягнутий при вмістах SiO2 , яким віддана перевага. Нижня границя для розміру частинок SiO2 на практиці визначається тим, наскільки малими частинки можуть бути виготовлені. Отже, розмір цих частинок складає щонайменше 3нм, переважно щонайменше 4нм і ще переважніше 9 81397 щонайменше 5нм, хоча могли б бути використані навіть менші частинки, якби вони були виготовлені. Верхня межа встановлюється тим фактом, що частинки повинні мати здатність перебувати в стабільному колоїдному розчині. Отже, цей розмір частинок складає щонайбільше 150нм, переважно щонайбільше 100 нм і ще переважніше щонайбільше 70нм. Крім того, доведено, що для отримання ефекту згідно з даним винаходом важливим також є тип частинок SiO2. Фірма Eka Chemicals з групи Akzo Nobel продає колоїдні розчини SiO2 під торгівельною маркою Bindzil®, а також Nyacol®, принаймні частина з яких особливо підходить для використання у зв'язку з даним винаходом. Ці колоїдні розчини містять частинки SiO2 в межах зазначеного вище діапазону розмірів у кількості 750 вагових відсотків і мають в'язкість щонайбільше 50МПа- с, а в більшості випадків -щонайбільше 20МПа- с Частинки типу Bindzil мають, крім того, питому поверхню 80 -500м 2/г. Згідно з одним аспектом даного винаходу основою згаданої дисперсії або розчину є полімер, котрий містить функціональні гідроксильні групи або функціональні карбоксильні групи. Згідно з іншим аспектом даного винаходу полімер, що здатний утворювати дисперсію або розчин, є переважно полімером, котрий сам по собі має властивості захисного бар'єру від кисню. Згідно з іще одним аспектом даного винаходу полімер, що здатний утворювати дисперсію або розчин, крохмаль або похідна крохмалю натомість є полімером, крохмалем або похідною крохмалю, які самі по собі не мають помітних властивостей захисного бар'єру від кисню, а ці властивості захисного бар'єру від кисню досягаються за рахунок домішування частинок SiO2 згідно з даним винаходом. Найбільша перевага досягається, коли основою згаданих дисперсії або розчину полімеру є полімер з групи, до котрої входять співполімери етилену і акрилової кислоти, співполімери етилену і метакрилової кислоти, співполімери етилену і вінілацетату, співполімери етилену і вінілового спирту, модифіковані співполімери етилену, полівініловий спирт, співполімери стиролу та їх комбінації. Однак, даний винахід не обмежується цими полімерами, а на додаток до крохмалю або похідної крохмалю можливі інші полімери, котрі здатні утворювати дисперсію або розчин. До складу захисного бар'єру від газу можуть входити також присадки, наприклад, речовини, що стабілізують дисперсію, переважно в кількості, яка не перевищує порядку 1 вагового відсотку сухого покриття. У переважному випадку, коли полімер складається з полівінілового спирту, він повинен мати ступінь гідролізу щонайменше 98% і молекулярну масу між 16000г/моль і 200000г/моль. Згідно з подальшим аспектом варіанту даного винаходу, якому віддається перевага, до складу захисного шару, на додаток до полівінілового спирту і частинок БіОг, може входити також співполімер етилену і акрилової кислоти (ЕАА) та/або неорганічний пластинчатий матеріал, так 10 звані наночастинки. Співполімер ЕАА повинен входити до складу захисного шару переважно у відношенні приблизно 1 - 20 вагових відсотків, у перерахунку на суху вагу покриття. Ймовірний до застосування неорганічний пластинчатий матеріал повинен мати властивості, які викладені в [документі WO 00/01715]. Неорганічний пластинчатий матеріал, відповідно, може бути застосованим і у випадках інших полімерів, крохмалю або похідних крохмалю. Проте великою несподіванкою став факт, що ЕАА у разі, коли він єдиний полімер, може разом з частинками SiO2 згідно з даним винаходом, давати ефект захисного бар'єру від кисню, і це незважаючи на те, що сам ЕАА не виявляє будьяких помітних захисних властивостей від кисню. Каркасний шар пакувального матеріалу складається переважно з шару паперу або картону, який зазвичай має вагу одиниці площі або граматуру приблизно 100 - 500г/м 2, а переважно приблизно 200 - 300г/м 2. Однак зрозуміло, що каркасний шар може складися також з полімерного матеріалу, переважно з відповідною вагою одиниці площі або граматурою. Захисний шар наноситься переважно у вигляді рідкої плівки композиції, яка утворена на основі води і містить дисперсію або розчин полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, а також частинки SiO2. Захисний шар накладається переважно безпосередньо на каркасний шар або на несучий шар з допомогою технології нанесення покриття, з вагою одиниці площі порядку від 1 до 10г/м 2, переважніше порядку від 1 до 8г/м 2, а найбільш переважно порядку від 1 до 5г/м 2, у перерахунку на суху вагу. Якщо нанесений шар надто тонкий, то захисний бар'єр від газу може виявитися слабким, а якщо він надто товстий, то існує ризик, що захисний шар стане жорстким і в ньому будуть утворюватися тріщини. У випадку, коли для формування захисного шару згідно з даним винаходом використовується несучий бар'єр, останній може складатися з паперу або пластику або ж паперу, покритого пластиком. Якщо використовується папір, то він переважно тонкий. Згідно з однією альтернативою несучий шар складається переважно з паперу з вагою одиниці площі або граматурою приблизно в 5 - 35г/м 2, наприклад, 7-25г/м 2, найбільш переважно приблизно 10-20г/м 2. Несучий шар може бути з'єднаним із захисним шаром і каркасним шаром різними способами, відповідно до описаних у [документі WO 00/01715]. Згідно з іншим варіантом здійснення даного винаходу захисний шар згідно з даним винаходом може бути нашарований на каркасний шар через проміжний полімерний шар. Такий проміжний шар, наприклад, поліетиленовий, може бути нанесеним на каркасний шар на першому етапі, переважно засобами екструзії, після чого на другому етапі на проміжний шар наноситься захисний шар від газу. Згідно з подальшим аспектом даного винаходу дуже гарна стійкість захисного шару до рідини може бути отримана і без його термообробки, принаймні у випадку полівінілового спирту, як 11 81397 полімеру, а після термообробки досягається несподівано гарна стійкість до рідини. Тому слід віддавати перевагу процесу, коли захисний шар піддається термообробці зразу після його нанесення на каркасний шар або на несучий шар і після висушування. Температура поверхні стрічки при термообробці (твердненні) переважно складає щонайменше 170°С, а більш переважно щонайменше 200°С, причому в цьому випадку час обробки повинен бути якомога коротшим, зазвичай порядку мілісекунд, наприклад, щонайбільше 100мс, а переважно щонайбільше 50мс. У найбільш переважному випадку матеріал, що містить полімер, крохмаль або похідну крохмалю та частинки SiO2, спочатку висушують при температурах поверхні стрічки від 80 до 160 °С (переважно 140-160°С), на першому етапі, після чого на другому етапі його піддають твердненню при температурах поверхні стрічки від 170 до 230°С, внаслідок чого підвищується захисний бар'єр від газу при відносній вологості 80%. Можливо, між цими двома етапами несучий матеріал і захисний матеріал можуть охолоджуватися. У переважному випадку пакувальний ламінат містить шар полімеру, переважно термопластичного, наприклад, поліетилену, нашарованого безпосередньо на захисний шар від газу. Цим пластиком переважно є LDPE (поліетилен низької щільності). Інші термопластики, які можуть бути застосовані, відносяться до інших видів поліетилену (серед інших LLDPE (лінійний поліетилен низької щільності), ULDPE (поліетилен ультранизької щільності), VLDPE (поліетилен дуже низької щільності), М-РЕ (поліетилен середньої щільності) та HDPE (поліетилен високої щільності)), поліпропілену та поліетилентерефталату. На іншому боці каркасного шару, тобто на тому боці, котрому призначено бути зовнішнім боком пакувальної тари, можуть бути передбачені один або більше інших шарів, включно з шаром для термозварювання, наприклад, один із раніше зазначених термопластиків. Згідно з іще подальшим аспектом даного винаходу пропонується також пакувальна тара, яка виготовляється шляхом згинання листка або стрічки ламінованого пакувального матеріалу згідно з даним винаходом. Короткий опис ілюстрацій Далі даний винахід буде описано більш детально з посиланням на варіант здійснення винаходу, якому віддається перевага, та з посиланням на додані ілюстрації, де: на Фіг.1 схематично показано переріз ламінованого пакувального матеріалу згідно з одним варіантом здійснення даного винаходу, якому віддається перевага; а на Фіг.2 схематично зображено спосіб виготовлення ламінованого пакувального матеріалу згідно з даним винаходом. Опис варіанту здійснення винаходу, якому віддається перевага Перш за все слід відмітити, що показаний на Фіг.1 пакувальний матеріал ні в якій мірі не 12 обмежує обсягу даного винаходу, а призначений лише для ілюстрації можливого надзвичайно простого варіанту здійснення винаходу. Так, у пакувальному ламінаті може змінюватися кількість шарів, і також може вільно змінюватися їх склад, в залежності від бажаного кінцевого продукту. На Фіг.1 схематично показано переріз ламінованого пакувального матеріалу, згідно з даним винаходом, який загалом позначено позицією 10. У показаному простому випадку ламінований пакувальний матеріал містить каркасний шар 11, виконаний з волокнистого або іншого придатного матеріалу, наприклад, полімерного матеріалу. Прикладами волокнистого матеріалу є папір або картон стандартної якості, що використовується для пакувальних ламінатів, у той же час до придатних полімерних матеріалів для каркасного шару 11 відноситься поліолефін, наприклад, поліетилен, поліпропілен і співполімери, олефінові мономери, поліестер, поліамід тощо. У випадку, коли каркасний шар 11 складається з полімерного матеріалу, цей матеріал може виявляти однорідну суцільну структур у або може складатися також із спіненого або розбухлого полімеру. Цим полімерним матеріалом може бути і наповнений полімер. З обох боків каркасного шару 11 розміщені зовнішні, непроникні для рідини, покривні шари 12, 13, виконані з пластику, який необов'язково, але переважно складається з термопластику, котрий піддається екструзії, наприклад, з поліетилену, згідно з вищезгаданим. Ці шари діють також як герметизуючі шари при термозварюванні відомими методами. Між каркасним шаром 11 і одним зовнішнім, непроникним для рідини, покривним шаром 12 передбачено шар полімеру, крохмалю або похідної крохмалю, згідно з вищезазначеним, які можуть диспергувати або розчинятися у воді; в даному переважному випадку це - полівініловий спирт (PVOH), який відповідно до винаходу містить оптимальну кількість частинок SiO2, згідно з вищезазначеним. Згідно з даним винаходом, показаний на Фіг.1 пакувальний ламінат 10 може бути виготовлений у спосіб, схематично показаний на Фіг.2. Стрічка 11 паперу, картону або полімерного матеріалу розкручується з накопичувального барабана 11' і протягується повз аплікатор 15, переважно пристрій для нанесення покриття, який розміщено поруч зі стрічкою і з допомогою якого розчин або дисперсія полівінілового спирту, що містить SiO2, наноситься на один бік стрічки 11 у вигляді фактично суцільного захисного шару 14. Спеціалістам загалом відомо, що нанесення покриття полегшує формування дуже тонких шарів, якщо порівнювати, наприклад, з екструзією. Шляхом нанесення покриття можуть бути виконані добре сформовані тонкі шари товщиною 1мкм, тоді як з допомогою екструзії не можливо виготовити шар, тонший за 5мкм. Після цього стрічка 11 протягується далі повз сушильний пристрій 16, виконаний наприклад, у вигляді радіаційної сушарки або пристрою, що 13 81397 подає гаряче повітря, який діє на покритий бік стрічки 11 з метою видалення води і висушування нанесеного шару 14. Після цього з метою тверднення шару 14 висушена стрічка переважно нагрівається до принаймні 170°С у вузлі термообробки 20. Час обробки з метою тверднення може бути надзвичайно коротким і відповідати звичайно використовуваним швидкостям стрічки. Тверднення шляхом термообробки призводить також до значного покращання адгезії або зв'язку між захисним шаром 14 і каркасним шаром 11 або проміжним шаром. Покрита, висушена і затверділа плівка 11 остаточно протягується через зазор між двома валками 17, що обертаються, і в той же час на обидва боки стрічки 11 екструдуються тонкі пластикові плівки 12 і 13, з допомогою екструдерів 18 і 19, які формують завершений пакувальний ламінат 10 згідно з даним винаходом. З листового або стрічкоподібного пакувального ламінату 10, на який відомим способом нанесені лінії загину, котрі полегшують згинання, у відомий спосіб формуються пакети шляхом застосування раціональної технології (не показана) формування, заповнення і зварювання. Пакувальна тара може виготовлятися, наприклад, зі стрічки пакувального ламінату 10 на автоматичних пакувальних і розливних машинах у такий спосіб, коли стрічка розкручується з накопичувального барабана і перетворюється в трубу шляхом з'єднування країв стрічки стиком або з'єднуванням унапуск, після чого сформована труба заповнюється необхідним об'ємом продукту і розділяється на окремі пакети при періодичному виконанні поперечного зварювання на відстані одне від одного під прямим кутом до труби. Як тільки залиті порції продукту запаковано у заварені секції труби, ці секції відділяються від труби шля хом її розрізу у ви щезгаданих поперечних зонах зварювання. Після цього за рахунок згинання уздовж ліній загину, передбачених у пакувальному матеріалі, з відокремлених секцій труби формуються пакети бажаної конфігурації, наприклад, паралелепіпеди. Приклад 1 Метою початкового експерименту було визначення реального ефекту захисту від кисню при додаванні колоїдного SiO2 в захисний шар PVOH у порівнянні з ефектом, розрахованим для наповненого полімеру. Розрахункова модель бере до уваги кількість і розміри частинок (будь-яких) в наповненому полімері і оцінює очікувану проникність для кисню: Рнаповненого полімеру = Рполімеру/(1+(довжина/2 * висота) * Об'ємна частка) Таким чином, розрахована проникність для кисню порівнювалася з фактичною проникністю для кисню в захисному шарі. Для виготовлення захисного шару полівініловий спирт змішувався з колоїдним діоксидом кремнію в кількостях 5, 50, 60 і 80 вагових відсотків, що відповідає об'ємним часткам в 0,03, 0,35, 0,45 і 0,7, відповідно. Частинки діоксиду кремнію (сферичні) мали розмір 40нм, тобто в розрахунковій моделі відповідали 14 40нм довжини і 40нм висоти. Полівініловий спирт мав ступінь гідролізу в 99% і молекулярну масу в 90000г/моль. Суміш наносилися шаром товщиною 5мкм (у перерахунку на сухий шар) на плівку ОРЕТ товщиною 36 мкм і висушувалась при 150°С, після чого сухий нанесений шар протягом 4 хвилин піддавався термообробці при 200°С. В таблиці 1 дається порівняння між розрахованим і фактичним впливом на проникність для кисню при 23°С і 83% відносної вологості. Як бачимо, в експериментальних точках для 50 і 60 вагових відсотків отримано несподівано гарні результати, тобто пропускання кисню значно менше, ніж очікуване з даних розрахункової моделі. Таблиця 1 Пропускання кисню PVOH 3 2 (см /м *24 го д, 1 атм.) SiO2, в агов их % 7,0 7.0 7*,0 7.0 5 50 60 80 Розрахов ане пропу скання кисню 3 2 (см /м *24 го д, 1 атм.) 7,0 6,0 5.8 5,2 Зареєстров ане пропу скання кисню 3 2 (см /м *24 го д, 1 атм.) 7,1-7,2 2,5-3,0 1,2-2,0 76-80 Приклад 2 В цій серії експериментів було приготовано низку зразків, у яких водний розчин 10відсоткового за вагою PVOH нагрівався до 60 °С і змішувався з водною дисперсією, кімнатної температури, частинок SiO2 типу BindziK© 40/170 виробництва фірми Ека Chemicals. Полівініловий спирт мав ступінь гідролізу в 99%, в'язкість 15% при 20°С у 4-відсотковому розчині і молекулярну масу в 90000г/моль. Суміш розмішувалась протягом 4 хвилин при 10000 об./хв. Після перемішування суміш відстоювалася до наступного дня. Приготована в такий спосіб суміш використовувалась для дисперсійного покриття з утворенням шару товщиною 5мкм (у перерахунку на сухий шар) на плівці ОРЕТ товщиною 36мкм, після чого плівка висушувалась при 150°С. Протягом 4 хвилин зразки тверднули при 200°С. В таблиці 2 показано виміряне пропускання кисню для різних вмістів SiO2 (у перерахунку на суху вагу). Результати являють собою середнє значення двох експериментів і показують, що при вмістові SiO2 до 40 вагових % властивості захисного бар'єру від кисню не поліпшувалися, а навпаки погіршувалися. Між 50 і 70 ваговими % відмічається несподіваний ефект, пропускання кисню різко падає. Найкращі результати були отримані при вмістові SiO2 порядку 60 вагових %. При 80 вагових % зовсім не було досягнуто е фекту захисного бар'єру від кисню. Експериментальні дані для пропускання кисню були отримані при відносній вологості порядку 83%, тобто у відносно вологій атмосфері. Гарні результати, які були отримані незважаючи на цю вологу атмосфер у, показують, що захисний бар'єр від газу, згідно з даним винаходом, демонструє дуже високу стійкість до рідин, одночасно з гарними властивостями захисного бар'єру від газу, які ймовірно, але не безперечно, можуть залежати 15 81397 від вищого рівня кристалічності полівінілового спирту. Таблиця 2 Пропускання кисню (см 3/м 2*24 год, 1 атм.) SiO2 (%) 0 10 20 ЗО 40 50 60 65 70 6,3 7,1 9,2 8,1 6,0 3,7 1,3 2,5 3,5 16 кислоти (ЕАА) (Epotal 2343, BASF, Німеччина) та частинок SiO2. Отримані в результаті цього дисперсії наносились на плівку ОРЕТ (Меііпех 800, Du Pont, 36мкм) на пристрої для нанесення покриття в лабораторії Хірано (1м/хв.) і висушувалися при 150 °С. Товщина сухого покриття складала 5мкм. В таблиці 4 показано отриманий у покритті захисний бар'єр від кисню (захисний бар'єр плівки ОРЕТ при розрахунках не брався до уваги). Несподіваним результатом є те, що ЕАА, який сам по собі не має помітного захисного бар'єру від кисню, після змішування з частинками SiO2 згідно з даним винаходом, проявив захисний ефект від кисню. Таблиця 4 Приклад 3 В цій серії експериментів низка зразків була приготована подібно до прикладу 2. В таблиці 3 показано виміряне пропускання кисню для різних типів і вмістів SiO2 (у перерахунку на суху вагу). Результати являють собою середні значення двох експериментів і переконливо показують оптимум при вмістові порядку 50 - 70 вагових %. Бажаний ефект досягається також при домішці наночастинок неорганічного пластинчатого матеріалу. В той же час результати показують, що не всі типи частинок SiO2 дають бажаний результат. Наприклад, Eka Np 090 дає гірший захисний бар'єр від кисню у порівнянні з еталоном, те ж саме відбувається і з Bindzil NH3 30/220. З іншого боку, з матеріалом Bindzil 50/80 ефект відповідно до даного винаходу спостерігається. (У позначеннях XX/YYY для матеріалів Bindzil, XX означає ваговий відсоток SiO2 вколоїдному розчині діоксиду кремнію, який змішано з полівініловим спиртом, а позначення YYY означає питому поверхню частинок SiO2 в м 2/г.) Таблиця 3 Пропускання кисню, SiO2 см 3/м 2/24год/5мкм, Р=1 атм. Відсутній 6,7 5% Bindzil 40/170 7,3 50% Bindzil 40/170 2,8 60% Bindzil 40/170 1,3 70% Bindzil 40/170 3,5 80% Bindzil 40/170 Бар'єр відсутній 50% Bindzil 40/170+10% 1,9 наночастинок 50% Eka Np 090 9,8 50% Bindzil 50/80 3,7 60% Bindzil NH3 30/220 11,0 65% Bindzil NH3 30/220 27,4 70% Bindzil NH3 30/220 31,2 Приклад 4 Для цього експерименту змішувалися між собою дисперсії співполімеру етилену і акрилової Зразок Epotal Еталон Bindzi l/Epotal (40/170) Bindzi l/Epotal (40/170) Bindzi l/Epotal (30/220) Bindzi l/Epotal (30/220) Пропускання % кисню, Частинки/полімер, в ідносної 3 2 %/% см /м /24го д/5мк м, в ологості Р=1 атм. -/100 50 Бар'єр в ідсу тній 40/60 50 419 50/50 50 648 50/50 50 648 60/40 50 1332 Приклад 5 В цьому експерименті змішувалися дисперсії PVOH і частинок SiO2. Отримані в результаті цього дисперсії наносились на картон і потім висушувалися. В таблиці 5 показано отримані дані для жорсткості при згинанні картону, який було покрито цими дисперсіями, у порівнянні з покриттям лише одним PVOH. Ці результати показують несподіване підвищення жорсткості в машинному напрямі (МН) картону. Однак у поперечному напрямі (ПН) помітного покращання жорсткості не відмічено. Зразок Картон Еталон PVOH Еталон PVOH/Bindzil (40/170) PVOH/Bindzil (40/170) PVOH/Bindzil (40/170) PVOH/Bindzil (40/170) PVOH/Bindzil (30/220) PVOH/Bindzil (30/220) PVOH/Bindzil (30/220) PVOH/Bindzil Частинки/ полімер, %/% -/100 30/70 Покриття, г/м 2 40/60 7,5 347,8 168 50/50 9,1 376,0 173 60/40 11,5 379,8 193 30/70 8,1 361,2 168 40/60 7,6 370,8 170 50/50 11,4 364,9 171 60/40 10,7 379,2 176 3,4 7,2 Жорсткість при згин мН ΜΗ ПН 333,5 145 337,4 157 349,6 158 17 (30/220) Даний винахід не обмежується описаними вище варіантами його здійснення і може мати інші варіанти в межах обсягу доданої формули. 81397 18

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Laminated packaging material, method to make it and packaging container made of that packaging material

Автори англійською

Berlin Mikael, Bentmar Mats, Lindqvist Ulf, Flemmer Katarina

Назва патенту російською

Ламинированный упаковочный материал, способ его изготовления и упаковочная тара, изготовленная из этого упаковочного материала

Автори російською

Берлин Микаель, Бентмар Матс, Линдквист Ульф, Флеммер Катарина

МПК / Мітки

МПК: D21H 19/00, B32B 27/18, C08L 3/00, D21H 27/10, C08K 7/00, B65D 65/40, C08K 3/36, C08L 29/00, B32B 29/00

Мітки: виготовлення, пакувальний, ламінований, матеріал, виготовлена, спосіб, пакувального, пакувальна, матеріалу, тара, цього

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-81397-laminovanijj-pakuvalnijj-material-sposib-jjogo-vigotovlennya-ta-pakuvalna-tara-vigotovlena-z-cogo-pakuvalnogo-materialu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Ламінований пакувальний матеріал, спосіб його виготовлення та пакувальна тара, виготовлена з цього пакувального матеріалу</a>

Подібні патенти