МНОГОСЛОЙНЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2005 года по МПК B05D1/34 B32B31/00 B65D65/40 

Настоящее изобретение относится к способам производства слоистых упаковочных материалов и применения таких слоистых материалов при формировании и заполнении упаковок.

Слоистые упаковочные материалы, в общем, содержат подложку, несущую один или более покрывающих слоев. Покрывающие слои можно, в зависимости от их композиции, наносить в виде расплавленных пластиковых материалов, или можно наносить во влажном состоянии, либо в растворе, либо в виде дисперсии в жидкости - носителе, с последующей сушкой. До настоящего времени, покрытия, нанесенные во влажном состоянии, наносили по отдельности с промежуточными стадиями сушки.

Влажные покрытия также наносят на подложки в области производства фотобумаги. Известно, что для этой цели на подложку одновременно наносят несколько влажных слоев при использовании либо средства для скользящего покрытия, либо средства для нанесения покрытия в падающем слое.

Было установлено, что можно использовать такие технологии при производстве упаковочных слоистых материалов.

Предпочтительно, указанные влажные покрывающие слои включают по меньшей мере один слой каждого из по меньшей мере двух видов, выбранных из адгезивных слоев, газобарьерных слоев, прослоек, слоев для удаления кислорода и термозапечатывающих слоев. Наиболее часто в качестве термозапечатывающих слоев используют полиолефины, предпочтительно полиэтилены, но также можно использовать другие термопластиковые материалы.

Адгезивные слои служат для обеспечения адгезии между подложкой и покрывающим слоем или между двумя покрывающими слоями. Этилен акриловую кислоту (ЕАА) или этилен метакриловую кислоту ЕМАА (сополимеры (метакриловой) акриловой кислоты и полиолефина) обычно используют в качестве такого адгезивного слоя. Такие адгезивные полимеры также можно использовать в качестве термозапечатывающих слоев.

Газобарьерные слои используют, чтобы снизить проникание нежелательных газов и паров через упаковочный ламинированный материал. Водяной пар и кислород являются основными газами для таких газобарьерных слоев в пищевых, фармацевтических и косметических упаковках, но другие газы и пары также могут быть объектами защиты для таких слоев. Материалы, которые можно наносить во влажном состоянии и сушить с образованием газобарьерных слоев, включают поливиниловый спирт (PVOH), этилен виниловый спирт (EVOH) и крахмал.

Прослойки служат для снижения парциального давления кислорода между двумя слоями, прослойкой. Таким образом, снижается скорость диффузии кислорода через дополнительный слой.

Слои для удаления кислорода содержат вещества, удаляющие кислород, которые вступают в реакцию с кислородом, чтобы предотвратить его дальнейшее проникание через слоистый материал. Например, аскорбиновая кислота может быть включена в такой слой в качестве активного вещества для удаления кислорода. Другие вещества для удаления кислорода включают витамин Е, железо и Fe²⁺.

Термосклеивающиеся слои облегчают склеивание вместе одной и той же или противоположных поверхностей слоистого материала путем термосклеивания, чтобы обеспечить производство жестких или деформируемых упаковок.

Предпочтительно, по меньшей мере один из указанных влажных покрывающих слоев представляет собой газобарьерный слой, содержащий полимер, включающий дисперсию ламинарных наночастиц. Предпочтительно, указанные наночастицы представляют собой отслаиваемую неорганическую ламинарную смесь. Такие наночастицы и их применение при формировании газобарьерных слоев подробно описано в литературе, включая ЕР-А-0590263 и статье Zilg и др. “Пластиковые и каучуковые накомпозиты на основе слоистых силикатов”, Технология пластиков 2000, Октябрь 1988.

Предпочтительно, указанные влажные покрывающие слои наносят при использовании средства для скользящего покрытия или средства для нанесения покрытия в падающем слое. Эти два различных вида покрывающих машин описаны у Cohen и др. “Современная технология покрытия и сушки”, стр.117-122, опубликованном VCH. Вкратце, в средстве для скользящего покрытия (или каскадном) покрывающие жидкости подают вверх через каналы на наклонную плоскость для протекания вниз к острому краю в конце плоскости. Полотно, которое следует покрыть, перемещается, примыкая к указанному краю, вокруг покрывающего ролика, и слои покрывающего материала протекают через зазор между краем пластины и полотном, чтобы покрыть полотно. Различные слои жидкости не смешиваются, а протекают один над другим. В средстве для нанесения покрытия в падающем слое слои жидкости формируются таким же образом, но полотно не перемещается, примыкая к краю наклонной плоскости. Вместо этого текущие слои перемещаются над краем плоскости и стекают завесой на горизонтально перемещающемся полотне, которое проходит под нижним краем пластины.

Вязкость слоев жидкости можно регулировать, как известно в области предварительно дозированного покрытия, чтобы поддержать и оптимизировать работу. В общем, при скользящем покрытии, нижний слой должен иметь низкую вязкость, предпочтительно 50 мПа или ниже, более предпочтительно 5-10 мПа. Для каждого верхнего слоя вязкость должна немного повышаться, но, с другой стороны, поверхностная энергия должна снижаться. При необходимости можно использовать поверхностно активные вещества, по аналогии с известным в данной области, в частности при использовании покрытия в падающем слое.

Как известно в области скользящих покрытий, под матрицей (то есть краем наклонной плоскости) можно применять небольшое разрежение, вытягивая пленки вниз к поверхности полотна. Такое разрежение можно создать с помощью небольших лопастей, вблизи покрывающей матрицы и валика полотна.

Предпочтительно, подложка представляет собой бумажную, картонную или пластиковую пленку, причем каждая уже, возможно, несет один или более покрывающих слоев. Такие ранее образованные покрывающие слои могут быть образованы либо за отдельную операцию влажного покрытия и сушки, либо могут быть образованы посредством технологий горячего ламинирования, таких как экструзия в расплавленном состоянии и экструзионное ламинирование. Предварительное нанесение слоя посредством влажного покрытия и сушки, в общем, не является предпочтительным из-за риска повреждения подложки (менее вероятного, когда подложка является относительно плотной, например картон) или образования трещин при сушке. Если подложка представляет собой тонкую бумажную или пластиковую пленку, на нее предпочтительно не наносят предварительно влажное покрытие, так что ее только один раз подвергают воздействию напряжения при операции сушки.

Общая толщина во влажном состоянии нанесенных слоев составляет около 50 мкм. Ниже 45 мкм трудно осуществить правильную работу покрывающего оборудования. Для содержания твердых веществ в диапазоне, предпочтительно используемом для данного изобретения, то есть между около 5 и 25%, высокая общая толщина может быть более сложной для сушки и требуется более сложное оборудование для сушки. В общем, поэтому желательно, чтобы общая толщина (во влажном состоянии) одновременно покрываемых слоев должна быть в диапазоне от 45 до 100 мкм, более предпочтительно 45-60 или 45-55 мкм.

В этой общей толщине толщина отдельных слоев может выбираться произвольно.

Предпочтительно, по меньшей мере один слой имеет толщину во влажном состоянии не более 20 мкм. По меньшей мере один слой может, более предпочтительно, иметь толщину во влажном состоянии в диапазоне от 2 до 10 мкм.

Предпочтительно, таким тонким слоем покрывают наиболее дорогой материал.

Это отличается от традиционного нанесения последовательных влажных слоев, которые сушат по отдельности, где каждый слой должен быть от 30 до 40 мкм, по меньшей мере для правильного нанесения.

Подложка может быть такой, чтобы придать целостность формы упаковкам, образованным из слоистого материала, таким как бумажные или картонные упаковки, или может быть такой для изготовления гибких слоистых материалов для выполнения пакетов или мешков или для использования в качестве оберточных пленок. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения подложки, несущие тонкую бумагу или пленку, можно использовать, как описано в WO-A-99/46121, для дальнейшего включения в картонный упаковочный ламинированный материал.

Согласно изобретению предложен многослойный упаковочный материал, который получен посредством нанесения двух или более влажных покрывающих слоев на подложку для образования влажных наложенных слоев на ней, и сушки указанных слоев, который содержит по меньшей мере один слой с толщиной во влажном состоянии не более 20 мкм и (1) по меньшей мере один слой, имеющий кислородобарьерные свойства, такие, что перенос кислорода ламинированного материала составляет не более 150 см³/м² в течение 24 часов, (23°С, 83% отн.вл.) при 1 атм, или (2) по меньшей мере один слой для удаления кислорода.

Предпочтительно материал имеет перенос кислорода не более 50 см³/м² в течение 24 часов, 1 атм (23°С, 83% отн.вл.).

Предпочтительно перенос кислорода составляет не более 20 см³/м² в течение 24 часов, 1 атм (23°С, 83% отн.вл.).

Предпочтительно влажные покрывающие слои включают по меньшей мере один слой из каждого из по меньшей мере двух видов, выбранных из адгезивных слоев, газобарьерных слоев, прослоек, слоев, удаляющих кислород, и термосклеивающихся слоев.

Предпочтительно по меньшей мере один из указанных влажных покрывающих слоев является газобарьерным слоем, содержащим полимер, включающий дисперсию ламинарных наночастиц.

Предпочтительно наночастицы представляют собой отслаиваемую неорганическую ламинарную смесь.

Предпочтительно влажные покрывающие слои нанесены с помощью средства для скользящего покрытия или средства для покрытия в падающем слое.

Предпочтительно подложка представляет собой бумажную, картонную или пластиковую пленку, причем каждая, возможно, уже несет один или более покрывающих слоев.

Предпочтительно материал дополнительно имеет один или более покрывающих слоев, нанесенных на высушенные слои.

Из описанного указанного упаковочного материала могут быть выполнены различные упаковки, которые могут быть затем наполнены и запечатаны.

Упаковки, выполненные из многослойного упаковочного материала, согласно изобретению можно использовать для упаковывания пищевых продуктов или напитков, включающих молоко и фруктовые соки (включая свежий цитрусовый сок для хранения в охлажденном состоянии или хранения в асептической среде) или в любом другом из множества известных применений упаковочных слоистых материалов.

Изобретение дополнительно будет пояснено посредством следующего описания предпочтительных вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - покрытие полотна при использовании средства для скользящего покрытия; и

Фиг.2 - покрытие полотна при использовании средства для нанесения покрытия в падающем слое.

Как показано на Фиг.1, полотно 10 подложки слоистого упаковочного материала, такой как картон, продвигается в направлении против часовой стрелки на покрывающем валике 12, расположенном вблизи скользящего блока 14, имеющего верхнюю, наклонную плоскую поверхность 26, заканчивающуюся на его нижнем конце, на крае 16, отстоящем от полотна 10 на некотором расстоянии.

Блок 14 имеет четыре канала 18, 20, 22, 24, ведущие к соответствующим щелевым отверстиям в наклонной плоской поверхности 26 для подачи четырех потоков покрывающего материала. Может быть образовано больше или меньше каналов и щелевых отверстий. Покрывающие жидкости подают посредством прохождения над плоскостью 26, одна над другой, без смешивания, и проходят над промежутком у края 16 для покрытия полотна. Полотно затем проходит к устройству для сушки (не показано).

На Фиг.2 полотно 10 подложки слоистого упаковочного материала, такой как картон, продвигается горизонтально справа налево. Завеса 28 покрывающих материалов падает от края 16 блока 14, по аналогии со средством по Фиг.1. Совмещенные потоки покрывающих жидкостей протекают вниз по наклонной поверхности блока 14 к краю 16, от которого они падают в виде завесы 28 на полотно 10. Полотно затем проходит к устройству для сушки (не показано).

Как пример, изобретение включает упаковочный слоистый материал, содержащий подложку, такую как картон, несущую на одной стороне любой из следующих схем слоев, нанесенных во влажном состоянии за одну или несколько операций:

/adh/PVOH/dist/PVOH/adh/

/adh/nano/dist/nano/adh/

/adh/nano/dist/nano/eater/adh/

/adh/PVOH/nano/dist/nano/PVOH/adh/

/adh/PVOH/nano/dist/nano/PVOH/eater/adh/,

где PVOH - газобарьерный слой PVOH, который может включать меньшее количество дополнительного полимера, такого как предпочтительно ЕАА,

adh - адгезивный слой,

nаnо - несущий полимер, содержащий наночастицы,

eater - несущий полимер, содержащий вещество для удаления кислорода,

dist - прослойка.

Более конкретно, нанесенные таким образом слои могут включать следующее:

/EAA/PVOH + наночастицы/PVOH + EAA/PVOH + наночастицы/ЕАА/

Многослойный упаковочный материал, который получен посредством нанесения двух или более влажных покрывающих слоев на подложку для образования влажных наложенных слоев на ней, и сушки указанных слоев, который содержит по меньшей мере один слой с толщиной во влажном состоянии не более 20 мкм и по меньшей мере один слой, имеющий кислородобарьерные свойства, такие, что перенос кислорода ламинированного материала составляет не более 150 см³/м³ в течение 24 часов, при 1 атм, или по меньшей мере один слой для удаления кислорода. Предложенное решение обеспечивает получение упаковочного материала, используемого для выполнения различных упаковок, которые могут быть затем наполнены и запечатаны. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Многослойный упаковочный материал, который получен посредством нанесения двух или более влажных покрывающих слоев на подложку для образования влажных наложенных слоев на ней и сушки указанных слоев, который содержит по меньшей мере один слой с толщиной во влажном состоянии не более 20 мкм и (1) по меньшей мере один слой, имеющий кислородобарьерные свойства, такие, что перенос кислорода ламинированного материала составляет не более 150 см³/м² в течение 24 ч, (23°С, 83% отн.вл.) при 1 атм.; или (2) по меньшей мере один слой для удаления кислорода.2. Материал по п.1, имеющий перенос кислорода не более 50 см³/м² в течение 24 ч, 1 атм. (23°С, 83% отн.вл.).3. Материал по п.2, в котором перенос кислорода составляет не более 20 см³/м² в течение 24 ч, 1 атм. (23°С, 83% отн.вл.).4. Материал по п.1, отличающийся тем, что указанные влажные покрывающие слои включают по меньшей мере один слой из каждого из по меньшей мере двух видов, выбранных из адгезивных слоев, газобарьерных слоев, прослоек, слоев, удаляющих кислород, и термосклеивающихся слоев.5. Материал по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере один из указанных влажных покрывающих слоев является газобарьерным слоем, содержащим полимер, включающий дисперсию ламинарных наночастиц.6. Материал по п.5, отличающийся тем, что указанные наночастицы представляют собой отслаиваемую неорганическую ламинарную смесь.7. Материал по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что указанные влажные покрывающие слои нанесены с помощью средства для скользящего покрытия или средства для покрытия в падающем слое.8. Материал по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что подложка представляет собой бумажную, картонную или пластиковую пленку, причем каждая, возможно, уже несет один или более покрывающих слоев.9. Материал по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что дополнительно имеет один или более покрывающих слоев, нанесенных на высушенные слои.