СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА УПАКОВОЧНОГО ЛАМИНАТА В ФОРМЕ ТОНКОГО ЛИСТА Российский патент 2008 года по МПК B32B37/15 B29D7/01 

Настоящее изобретение относится к способу производства упаковочного ламината в форме листа, в котором пленка полимерного материала экструдируется вниз, в зазор между охлаждающим валком и противодействующим валком, и указанная пленка полимерного материала соединяется вместе в зазоре, непосредственно или опосредованно, по меньшей мере, еще с одним слоем упаковочного ламината. Настоящее изобретение также относится к системе для осуществления способа.

Упаковочные ламинаты для упаковки, например, для упаковок, предназначенных для жидких пищевых продуктов, обычно составляются из ряда слоев, где каждый слой имеет свою конкретную функцию. Так, например, слой сердцевины, который, как правило, изготавливается из материала на основе волокон, такого как картон, или материала на основе полимера, обеспечивает изготовление упаковки из ламината с прочностью, стабильностью при захвате и стабильностью размеров. Один полимерный слой обеспечивает (или несколько полимерных слоев обеспечивают) непроницаемость для жидкости, и барьерный слой, изготовленный, например, из алюминиевой фольги, обеспечивает барьер для кислорода. Типы слоев, рассмотренных выше, обычно включаются в ламинат в форме заранее изготовленных материалов в форме тонкого листа, полимерного слоя (слоев), как правило, экструдируемых в виде пленки расплавленного полимерного материала вниз, в зазор между охлаждающим валком и противодействующим валком, например покрытым каучуком печатным валком. В то же самое время, по меньшей мере, еще один из других готовых слоев, обычно, по меньшей мере, слой сердцевины, направляется в зазор таким образом, чтобы он соединился там вместе с пленкой полимерного материала, по существу, по всей его поверхности.

Другие типы слоев, которые, вместо этого, включаются в ламинат, посредством, по меньшей мере, одного готового слоя в ламинате, на который наносится покрытие, с помощью композиции на водной основе, которая содержит некоторое количество сухого вещества. После сушки, то есть, так сказать, удаления воды, сухое вещество остается, а затем формирует слой. Такие слои могут представлять собой, например, слои, которые обеспечивают получение упаковочного ламината с улучшенными свойствами барьера для запахов, барьера для газа, блеска, захватываемости, эффекта поглощения кислорода, адгезии или возможности легкого деламинирования для рециклирования. Некоторое количество сухого вещества может включать в себя, например, поливиниловый спирт, этиленвиниловый спирт, этиленакриловую кислоту, этиленметакриловую кислоту, аскорбиновую кислоту, витамин Е, Fe или соединения Fe²⁺, карбоксиметилцеллюлозу, поливинилацетат или крахмал, а также, возможно, наночастицы. Одна из проблем при формировании таких слоев на водной основе в ламинате заключается в том, чтобы сделать его тонким, но при этом обеспечить требуемые свойства. Другая проблема заключатся в том, что для их производства необходимо дорогое, громоздкое и сложное оборудование для нанесения покрытий, что представляет собой достаточно большую проблему, постольку рассматривается возможность создания совершенно новой линии для производства упаковочного ламината, и еще большую проблему, когда хотят дополнить существующую линию оборудования для нанесения покрытий, для производства такого слоя покрытия в упаковочном ламинате. На сегодняшний день единственным решением является размещение оборудования для нанесения покрытий вне линии, то есть, так сказать, вне обычной производственной линии, что, в свою очередь, вызывает логистические проблемы, и тому подобное, и увеличение себестоимости продукции.

В соответствии с настоящим изобретением созданы способ и система для производства упаковочного ламината в форме тонкого листа, посредством которых решаются указанные выше проблемы. Более конкретно, созданы способ и система для производства упаковочного ламината в форме тонкого листа, посредством которых очень тонкий слой композиции на водной основе, содержащей некоторое количество сухого вещества, может быть включен в упаковочный ламинат. Кроме того, система в соответствии с настоящим изобретением может преимущественно включаться в существующую линию для производства упаковочного ламината, с лишь небольшой потребностью в дополнительном оборудовании. В новой линии для производства упаковочного ламината настоящее изобретение приводит к значительной экономии, с точки зрения пространства и стоимости инвестиций. Стоимость обслуживания также снижается по сравнению со случаем, где используется обычное оборудование для нанесения покрытий.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в способе производства упаковочного ламината в форме тонкого листа, при котором пленку полимерного материала экструдируют вниз в зазор между охлаждающим валком и противодействующим валком, и в зазоре указанную пленку полимерного материала соединяют вместе, непосредственно или опосредованно, с еще, по меньшей мере, одним слоем упаковочного ламината, согласно изобретению на охлаждающий валок наносят покрытие в виде поверхностного слоя композиции на водной основе, содержащей сухое вещество, причем в зазоре эту композицию переносят в виде тонкого слоя на пленку полимерного материала, пока пленка полимерного материала все еще остается горячей.

Предпочтительно, композиция на водной основе состоит из композиции, которая улучшает свойство упаковочного ламината в группе свойств, состоящей из повышенного барьера для запахов, барьера для газов, блеска, захватываемости, эффекта поглощения кислорода, адгезии или возможности легкого деламинирования. Эффект поглощения кислорода подразумевает способность ламината к потреблению или «съеданию» кислорода, так что кислород не достигает продукта в упаковке.

Предпочтительно, композиция на водной основе содержит сухое вещество, по меньшей мере, одного вещества из группы, состоящей из поливинилового спирта, этиленвинилового спирта, этиленакриловой кислоты, этиленметакриловой кислоты, аскорбиновой кислоты, витамина Е, Fe или соединений Fe²⁺, карбоксиметиленцеллюлозы, поливинилацетата и крахмала.

Предпочтительно, композиция на водной основе содержит сухое вещество, по меньшей мере, одного вещества из группы, состоящей из поливинилового спирта, этиленвинилового спирта, этиленакриловой кислоты, этиленметакриловой кислоты, а также сухого вещества наночастиц, предпочтительно наночастиц минеральной глины или SiO₂.

Предпочтительно, для контроля толщины слоя указанной композиции в упаковочном ламинате используют вязкость и/или концентрацию композиции на водной основе.

Предпочтительно, слой, переносимый на пленку из полимерного материала, имеет содержание воды 0,5-8 г/м², предпочтительно 1-5 г/м², после того как он перенесен на пленку полимерного материала.

Предпочтительно, после того как упаковочный ламинат покинул охлаждающий валок, перенесенный слой сушат в сушилке, предпочтительно в инфракрасной сушилке.

Предпочтительно, слой, перенесенный на пленку из полимерного материала, имеет массу на единицу площади от 0,1 г/м² до 10 г/м², предпочтительно до 5 г/м², еще более предпочтительно до 3 г/м² и наиболее предпочтительно до 2 г/м², по отношению к сухой массе.

Предпочтительно, пленка полимерного материала содержит, по меньшей мере, один полимер из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, этиленакриловой кислоты и этиленвинилового спирта.

Предпочтительно, на упаковочном ламинате на последующей стадии образуют, по меньшей мере, один дополнительный слой, который покрывает указанный перенесенный слой композиции на водной основе.

Предпочтительно, перенесенный слой композиции на водной основе создают для того, чтобы он составлял наружный, самый внешний слой упаковочного ламината.

Однако также возможным является для указанного перенесенного слоя композиции на водной основе, чтобы он составлял наружный, крайний снаружи слой в упаковочном ламинате, который должен располагаться либо на наружной, либо на внутренней стороне упаковки. Это является необходимым, по меньшей мере, в случае слоев, которые должны обеспечивать улучшенный блеск или захватываемость (снаружи), и является в некоторых случаях пригодным для использования для слоев, которые должны обеспечивать улучшенный барьер для запахов и/или барьер для кислорода (внутри). Таким образом, будет понятно, что термин "наружный" или "самый внешний" обозначает оба слоя, которые могут быть обращены к пространству упаковки с продуктом (внутри), которая должна изготавливаться из упаковочного ламината, и слои, которые обращены наружу или составляют наружную часть упаковки.

Указанные технические результаты также достигаются за счет того, что система для производства упаковочного ламината в форме листа, содержащая экструдер, расположенный таким образом, чтобы экструдировать пленку из полимерного материала вниз в зазор между охлаждающим валком и противодействующим валком, а также средства для введения в указанный зазор еще, по меньшей мере, одного слоя упаковочного ламината для соединения пленки вместе со слоем, согласно изобретению содержит устройство для покрытия охлаждающего валка поверхностным слоем композиции на водной основе, содержащей сухое вещество, для обеспечения переноса композиции в виде тонкого слоя композиции на водной основе на пленку полимерного материала в зазоре, пока она остается в еще горячем состоянии.

Предпочтительно, охлаждающий валок имеет поверхность с углублениями.

Предпочтительно, устройство для покрытия охлаждающего валка состоит из устройства разбрызгивания или распыления или устройства, содержащего один или несколько скребковых ножей.

Предпочтительно, система снабжена сушилкой, предпочтительно инфракрасной сушилкой, установленной после охлаждающего валка.

Предпочтительно, система снабжена оборудованием, расположенным после охлаждающего валка, для выполнения на упаковочном ламинате, по меньшей мере, одного дополнительного слоя на той же стороне ламината, что и пленка из полимерного материала.

Рассмотренные выше примеры содержания сухого вещества в композиции на водной основе не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение, но настоящее изобретение является применимым ко всем типам композиций на водной основе, которые содержат сухое вещество.

Настоящее изобретение будет описано ниже со ссылкой на чертеж, который схематически изображает систему в соответствии с настоящим изобретением.

Вращающийся охлаждающий валок 1 обычно охлаждается изнутри посредством охлаждающей среды (охлаждающей жидкости). Охлаждающий валок 1 имеет оболочку, изготовленную из металла, обычно стали, и предпочтительно имеет поверхность с углублениями, например, типа сеточного валка, что означает, что его поверхность способна удерживать большее количество композиции на водной основе в поверхностном слое, чем может абсолютно гладкая поверхность. Также является возможным, в соответствии с настоящим изобретением, однако, для валка иметь совершенно гладкую поверхность, или поверхность, которая только слегка отличается от совершенно гладкой поверхности, например, посредством матирования.

Противодействующий валок 2, например покрытый каучуком печатный валок, устанавливается напротив охлаждающего валка 1 в положении вдоль его горизонтальной центральной линии с зазором, с регулируемым давлением в зазоре. Лист 4, по меньшей мере, из одного слоя ламината, который должен производиться, обычно, слоя сердцевины, который может уже быть ламинированным вместе с барьерным слоем, вводится в этот зазор. Также вводится в зазор между листом 4 и охлаждающим валком 1 пленка 5 из расплавленного полимерного материала, экструдируемого из экструдера 3. В зазоре, лист 4 соединяется вместе с расплавленной пленкой 5 полимера, по существу, по всем их поверхностям, обращенным друг к другу. В течение контакта с поверхностями охлаждающего валка 1, когда ламинат из листа 4 и пленки 5 проходит вокруг охлаждающего валка 1, пленка 5 охлаждается, а затем отверждается/кристаллизуется.

В соответствии с настоящим изобретением устройство 6 для нанесения на охлаждающий валок 1 поверхностного слоя композиции 7 на водной основе, содержащей сухое вещество располагается на противоположной стороне зазора, в положении рядом с горизонтальной центральной линией охлаждающего валка 1. Устройство 6 показано здесь как содержащее два валка, которые переносят композицию 7 на поверхность охлаждающего валка. Однако, как показано выше, множество других конфигураций являются возможными. Нанесение композиции на водной основе на охлаждающий валок 1 должно, разумеется, осуществляться по всей ширине листа 4, вводимого в зазор, и пленки 5. В зазоре поверхностный слой, присутствующий на охлаждающем валке, затем будет переноситься на полимерную пленку 5, пока она все еще является горячей и пригодной для формования. Таким образом, слой композиции на водной основе формируется на полимерной пленке, этот слой будет образовывать часть законченного упаковочного ламината. Перенос в соответствии с настоящим изобретением дает возможность изготовления слоя композиции на водной основе настолько тонкого, что после сушки он имеет природу кожи.

Система также содержит средства (не показаны) контроля толщины слоя композиции на водной основе, которая переносится на полимерную пленку 5 в зазоре. Толщина предпочтительно контролируется, по меньшей мере, частично, посредством вязкости и/или концентрации композиции на водной основе.

Когда упаковочный ламинат 9, который теперь может завершать или составлять основание для дополнительного включения других слоев, покидает охлаждающий валок 1, при этом он содержит, по меньшей мере, один готовый слой (предпочтительно слой сердцевины), рядом с которым лежит непосредственно слой полимера, который на своей другой стороне имеет слой композиции на водной основе. В то время как слой композиции на водной основе располагается между поверхностью охлаждающего валка и полимерного слоя, он подогревается с помощью полимерного слоя (который, в случае, например, полиэтилена, экструдируется при температуре примерно 280-325°С). Когда ламинат 9 покидает охлаждающий валок 1, вода будет испаряться из нагретой композиции на водной основе, которая, вследствие этого, высыхает, по меньшей мере, частично.

За парой валков 1, 2, тем не менее, как правило, обычно следует сушилка 8, предпочтительно инфракрасная сушилка, с максимальной длиной до 8 м, или более предпочтительно 5 м. После этого упаковочный ламинат готов для формирования в виде упаковок, если это удобно, путем фальцевания и разрезания на индивидуальные заготовки, или же лист из упаковочного ламината может переноситься в следующее далее оборудование 10 для образования на упаковочном ламинате, по меньшей мере, еще одного слоя на той же стороне ламината, что и слой полимерного материала, то есть, так сказать, для инкапсулирования слоя композиции на водной основе. На другой стороне ламината 9 также могут, разумеется, образовываться дополнительные слои.

ПРИМЕР

На производстве осуществляют исследования, в которых имеющийся охлаждающий валок нагружают поверхностным слоем поливинилового спирта в соответствии с условиями таблицы. Берется большое количество образцов из ламинированного картона, и они имеют барьеры для кислорода от 27 до 108 см³/м²·24 час, 1 атм при 23°С, относительной влажности 50%. Разброс вызывается тем фактом, что оборудование, используемое в исследовании, не дает возможности для более точного контроля толщины наносимого слоя, который теоретически составляет 0,6 г/м², в сухом виде. Однако целью настоящего примера является, прежде всего, демонстрация того, что технология в соответствии с настоящим изобретением функционирует на практике.

ТаблицаПолимерный материалПолиэтилен низкой плотностиМасса ламината (г/м²)25Температура ламината (°С)325Скорость тонкого листа (м/мин)25ДисперсияПоливиниловый спирт 15-99 (PVOH)Содержание сухого продукта (%)10Подача (кг/час)3,5Наносимая ширина (м)0,4Масса единичной площади, в мокром состоянии (г/м²)6Барьер для кислорода27-108

Настоящее изобретение не является ограниченным воплощениями, демонстрируемыми здесь, но может изменяться в рамках формулы изобретения.

Изобретение относится к способу и системе для изготовления упаковочного ламината в форме листа. Способ включает экструдирование пленки полимерного материала вниз в зазор между охлаждающим валком и противодействующим валком. При этом пленку полимерного материала соединяют с по меньшей мере одним слоем упаковочного материала в указанном зазоре. На охлаждающий валок наносят покрытие в виде поверхностного слоя композиции на водной основе, содержащей сухое вещество. Эту композицию переносят в виде тонкого слоя на пленку полимерного материала в зазоре, пока пленка является горячей. Описана также система для изготовления упаковочного ламината. Система содержит экструдер, охлаждающий и противодействующий валки, средства для введения в зазор между ними по меньшей мере одного слоя упаковочного ламината и устройство для покрытия охлаждающего валка поверхностным слоем композиции. Изобретение позволяет получать очень тонкое однородное поверхностное покрытие, а также изготавливать упаковочный ламинат с улучшенными барьерными свойствами. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ производства упаковочного ламината (9) в форме тонкого листа, при котором пленку (5) полимерного материала экструдируют вниз в зазор между охлаждающим валком (1) и противодействующим валком (2) и в зазоре указанную пленку полимерного материала соединяют вместе непосредственно или опосредованно с еще по меньшей мере одним слоем (4) упаковочного ламината, отличающийся тем, что на охлаждающий валок (1) наносят покрытие (6) в виде поверхностного слоя композиции (7) на водной основе, содержащей сухое вещество, причем эту композицию переносят в виде тонкого слоя на пленку (5) полимерного материала в зазоре, пока пленка полимерного материала еще остается горячей.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная композиция (7) на водной основе состоит из композиции, которая улучшает свойство упаковочного ламината (9) в группе свойств, состоящей из повышенного барьера для запахов, барьера для газов, блеска, захватываемости, эффекта поглощения кислорода, адгезии или возможности легкого деламинирования.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная композиция (7) на водной основе содержит сухое вещество по меньшей мере одного вещества из группы, состоящей из поливинилового спирта, этиленвинилового спирта, этиленакриловой кислоты, этиленметакриловой кислоты, аскорбиновой кислоты, витамина Е, Fe или соединений Fe²⁺, карбоксиметиленцеллюлозы, поливинилацетата и крахмала.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная композиция (7) на водной основе содержит сухое вещество по меньшей мере одного вещества из группы, состоящей из поливинилового спирта, этиленвинилового спирта, этиленакриловой кислоты, этиленметакриловой кислоты, а также сухого вещества наночастиц, предпочтительно наночастиц минеральной глины или SiO₂.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для контроля толщины слоя указанной композиции в упаковочном ламинате (9) используют вязкость и/или концентрацию композиции (7) на водной основе.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой, переносимый на пленку (5) из полимерного материала, имеет содержание воды 0,5-8 г/м², предпочтительно 1-5 г/м², после того, как он перенесен на пленку полимерного материала.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перенесенный слой сушат в сушилке (8) после того, как упаковочный ламинат (9) покинул охлаждающий валок (1), предпочтительно, посредством инфракрасной сушилки.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой, перенесенный на пленку (5) из полимерного материала, имеет массу на единицу площади от 0,1 до 10 г/м², предпочтительно до 5 г/м², еще более предпочтительно до 3 г/м² и наиболее предпочтительно до 2 г/м² по отношению к сухой массе.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная пленка (5) полимерного материала содержит по меньшей мере один полимер из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, этиленакриловой кислоты и этиленвинилового спирта.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что на указанном упаковочном ламинате (9) на последующей стадии образуют по меньшей мере один дополнительный слой, который покрывает указанный перенесенный слой композиции (7) на водной основе.11. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что указанный перенесенный слой композиции (7) на водной основе создают для того, чтобы он составлял наружный, самый внешний слой упаковочного ламината (9).12. Система для производства упаковочного ламината (9) в форме листа, содержащая экструдер (3), расположенный таким образом, чтобы экструдировать пленку (5) из полимерного материала вниз в зазор между охлаждающим валком (1) и противодействующим валком (2), а также средства для введения в указанный зазор еще по меньшей мере одного слоя (4) упаковочного ламината для соединения пленки (5) вместе со слоем (4), отличающаяся тем, что система содержит устройство (6) для покрытия охлаждающего валка (1) поверхностным слоем композиции (7) на водной основе, содержащей сухое вещество, для обеспечения переноса композиции в виде тонкого слоя композиции на водной основе на пленку полимерного материала в зазоре, пока она остается еще в горячем состоянии.13. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанный охлаждающий валок (1) имеет поверхность с углублениями.14. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанное устройство (6) для покрытия охлаждающего валка (1) состоит из устройства разбрызгивания или распыления или устройства, содержащего один или несколько скребковых ножей.15. Система по п.12, отличающаяся тем, что она снабжена сушилкой (8), предпочтительно инфракрасной сушилкой, установленной после охлаждающего валка (1).16. Система по п.12, отличающаяся тем, что она снабжена оборудованием (10), расположенным после охлаждающего валка (1), для выполнения на упаковочном ламинате (9) по меньшей мере одного дополнительного слоя на той же стороне ламината, что и указанная пленка (5) из полимерного материала.