СОДЕРЖАЩИЙ ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ ПЛАСТМАССОВЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК B29C49/04 C08K3/04 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка испрашивает приоритет корейской патентной заявки № 10-2010-0033784, поданной 13 апреля 2010 г., описание которой во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством данной ссылки.

Уровень техники, к которой относится изобретение

1. Область техники, к которой относится изобретение

Аспект настоящего изобретения относится к пластмассовому упаковочному материалу, содержащему функциональное вещество, и, более конкретно, к содержащему древесный уголь пластмассовому упаковочному материалу и к способу его изготовления.

2. Описание предшествующего уровня техники

В настоящее время пластмассовые упаковочные материалы широко используют в качестве упаковочных материалов вследствие их свойств, подходящих для упаковочных материалов, таких как низкая масса и эффективность герметизации, превосходная обрабатываемость, экономическая эффективность и т.п. В последние годы были сделаны попытки дополнить не только простой упаковочной функцией пластмассовые упаковочные материалы, но также их функциональные свойства подавления гнилостного разложения содержимого (продукты питания и т.д.), сохранения степени свежести и т.п. Например, способ изготовления мелких пор в пленке и способ содержания нескольких функциональных веществ (таких как, например, неорганическое вещество, минерал, порошок древесного угля, химический ароматизатор и т.д.) в пленке разрабатывают таким образом, чтобы сохранить степень свежести содержимого (продукты питания и т.д.) в течение продолжительного периода времени.

Из числа этих функциональных веществ, порошок древесного угля привлекает общественное внимание вследствие ряда преимуществ, включающих подавление гнилостных бактерий, поглощение загрязняющих частиц и запахов, выделение дальнего инфракрасного излучения и анионов и предотвращение образования статического электричества. Корейский патент № 10-0302957 описывает способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового контейнера путем смешивания порошка древесного угля, имеющего размер частиц 20 мкм или менее при объемном содержании от 1 до 40% с полиэтиленовой или полипропиленовой смолой, таким образом, чтобы изготавливать гранулы плоского типа и затем осуществлять инжекционное или пневматическое формование с использованием гранул в качестве исходного материала. Корейский патент № 10-0828585 описывает способ изготовления винила пленочного типа, включающий измельчение древесного угля в порошок древесного угля, имеющий размер частиц, составляющий приблизительно от 500 до 4000 меш, смешивание смолы и диспергирующего вещества с порошком древесного угля, удаление влаги из смеси таким образом, чтобы изготавливать гранулы, и затем осуществление экструзионного формования с использованием гранул. Корейский патент № 10-0623495 описывает способ изготовления виниловой пленки, включающий измельчение желтой охры и древесного угля для получения порошка желтой охры и древесного угля, смешивание порошка и диспергирующего вещества со смолой таким образом, чтобы изготавливать гранулы, и затем смешивание гранул со смолой и другими добавками.

Однако если содержащий древесный уголь упаковочный материал изготавливают, используя пластмассовую смолу в качестве исходного материала, появляется проблема неудовлетворительного качества, например, возникновение разрыва на поверхности раздела между частицами порошка древесного угля и полимерной смолы, возникновение дефектных форм или концентрирование порошка древесного угля на определенной части вследствие ухудшения подвижности расплавленной смолы. Эта проблема возникает вследствие того, что совместимость между порошком древесного угля и пластмассовой смолой является неудовлетворительной, поскольку объемная плотность порошка древесного угля составляет приблизительно 0,3, как у гидрофильного материала, внутри которого находится пористая структура, но объемная плотность пластмассовой смолы составляет приблизительно от 0,9 до 1,2, как у гидрофобного материала, имеющего высокую вязкость. Таким образом, порошок древесного угля невозможно однородно диспергировать в пластмассовой смоле, используя способ простого смешивания двух материалов. Корейский патент № 10-0302957 представляет собой предшествующее изобретение заявителя настоящего изобретения, которое в существенной степени решает данную проблему путем измельчения в порошок древесного угля, смешанного со смолой для получения частиц, размер которых составляет 20 мкм или менее, и, в частности, решает проблему образования пор вследствие содержания древесного угля. Однако, несмотря на способ, описанный в корейском патенте № 10-0302957, по-прежнему остается проблема, возникающая вследствие недостаточной совместимости между древесным углем и смолой, и, в частности, проблема неудовлетворительного качества, включая, например, возникновение разрывов на поверхности раздела между частицами порошка древесного угля и полимерной смолой, возникновение дефектных форм или концентрирование порошка древесного угля на определенной части вследствие ухудшения подвижности расплавленной смолы. Эти проблемы в значительной степени проявляются в виниле типа пленки.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что возникают различные проблемы в зависимости от толщины изготавливаемого пластмассового упаковочного материала, в процессе решения проблем, вызываемых недостаточной совместимостью между древесным углем и смолой, такие как недостатки механических свойств, явление агрегации (ощущение инородных тел), дефектные формы и неудовлетворительное качество. Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что проблему, вызванную недостаточной совместимостью между древесным углем и смолой, можно решить, регулируя размер частиц, количество, используемое для смолы, и однородность размера частиц порошка древесного угля, смешиваемого со смолой в зависимости от толщины изготавливаемого пластмассового упаковочного материала. Соответственно, авторы выполнили настоящее изобретение.

Сущность изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают пластмассовый упаковочный материал, который решает проблемы, вызванные недостаточной совместимостью между древесным углем и смолой, такие как недостатки механических свойств, явление агрегации, ощущение инородных тел, дефектные формы и неудовлетворительное качество, и который не только проявляет высокий уровень общих качеств, таких как механические свойства и пригодность к формованию, но который, кроме того, в результате содержания древесного угля обладает функциональными свойствами, такими как подавление гнилостных бактерий, поглощение загрязняющих частиц и запахов, выделение дальнего инфракрасного излучения и анионов и предотвращение образования статического электричества.

Варианты осуществления настоящего изобретения также предусматривают способ изготовления пластмассового упаковочного материала, который обеспечивает функциональный пластмассовый упаковочный материал, сохраняющий свойства в качестве упаковочного материала и содержащий древесный уголь, в разнообразных формах, таких как пленка, лист и контейнер.

В настоящем изобретении предусмотрен способ изготовления пластмассового упаковочного материала, который регулирует размер частиц порошка древесного угля, смешанного со смолой, количество используемого порошка древесного угля по отношению к смоле, однородность размера частиц в зависимости от толщины изготавливаемого пластмассового упаковочного материала.

В частности, согласно аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 0,01 до 0,11 мм, причем способ включает: смешивание порошка древесного угля в количестве от 0,2 до 1 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 13 мкм (1000 меш) или менее и однородность частиц 95% или более; и изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 0,01 до 0,11 мм.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 0,12 до 2 мм, причем способ включает: смешивание порошка древесного угля в количестве от 1 до 5 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 28 мкм (500 меш) или менее и однородность частиц 90% или более; и изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 0,12 до 2 мм.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 2 мм или более, причем способ включает: смешивание порошка древесного угля в количестве от 1 до 14 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 43 мкм (325 меш) или менее и однородность частиц 80% или более; и изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 2 мм или более.

Краткое описание чертежей

Эти и/или другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными, и их можно будет легче оценивать с помощью следующего описания вариантов осуществления, рассматриваемых в сочетании с сопровождающими чертежами, в числе которых:

фиг.1 представляет схематичное изображение с увеличением внутреннего состояния упаковочного материала, изготовленного согласно примеру изготовления 1 настоящего изобретения, и фиг.2 представляет схематичное изображение с увеличением внутреннего состояния упаковочного материала, в котором частицы древесного угля не диспергированы равномерно, поскольку размер частиц и однородность частиц древесного угля не отрегулированы;

фиг.3 и 4 представляют графики, сравнивающие показатели уничтожения бактерий в зависимости от содержания древесного угля в упаковочных материалах, причем фиг.3 представляет результаты исследования пленочного упаковочного материала, и фиг.4 представляет результаты исследования листового упаковочного материала;

фиг.5 представляет график, сравнивающий эффекты устранения запаха газообразного аммиака в зависимости от истекшего времени для обычного упаковочного материала и упаковочного материала, изготовленного согласно настоящему изобретению;

фиг.6 представляет график, сравнивающий эффекты устранения запаха газообразного этилена в зависимости от содержания древесного угля и истекшего времени для упаковочных материалов, изготовленных согласно настоящему изобретению;

фиг.7 и 8 представляют графики, иллюстрирующие показатели разрушения материалов в зависимости от содержания древесного угля в упаковочных материалах, изготовленных согласно настоящему изобретению, причем фиг.7 представляет результаты исследования пленочного упаковочного материала, и фиг.8 представляет результаты исследования листового упаковочного материала;

фиг.9 представляет график распределения, полученный путем измерения размеров частиц порошка древесного угля;

фиг.10-13 представляют фотографии с увеличением состояний поверхности упаковочных материалов в зависимости от разности однородности между частицами порошка древесного угля, причем фиг.10 и 11 представляют фотографии пленочного упаковочного материала, и фиг.12 и 13 представляют фотографии листового упаковочного материала; и

фиг.14 представляет график, показывающий результаты, полученные путем исследования антистатического эффекта в зависимости от содержания древесного угля в упаковочном материале.

Подробное описание изобретения

Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых представлены варианты осуществления настоящего изобретения. Настоящее изобретение можно, однако, осуществлять в многочисленных различных формах, и его не следует считать ограниченным вариантами осуществления, которые представлены в настоящем документе. Напротив, данные варианты осуществления представлены таким образом, чтобы сделать настоящее описание всесторонним и в полной мере передающим объем настоящего изобретения специалистам в данной области техники.

Размер частиц порошка древесного угля

Поскольку в древесном угле образуются многочисленные поры, воздух в порах внутри древесного угля расширяется и выходит за пределы древесного угля, когда температура древесного угля увеличивается, когда происходит формование (с помощью инжекции, экструзии, вакуума, давления, покрытия и т.д.) древесного угля. Тогда образуются проколы, которые приводят к неудовлетворительному качеству и разрушению. В настоящем изобретении считается, что причина, по которой образуются вышеуказанные проколы, заключается в том, что количество воздуха, выходящего из пор частиц порошка древесного угля, коррелирует с толщиной изделия. Таким образом, чтобы предотвратить образование проколов, размер частиц порошка древесного угля изменяют в зависимости от толщины изготавливаемого пластмассового упаковочного материала. Когда толщина пластмассового упаковочного материала составляет от 0,01 до 0,11 мм, частицы порошка древесного угля имеют средний диаметр, составляющий 13 мкм (1000 меш) или менее, и предпочтительно их средний диаметр составляет от 2 до 13 мкм. Когда толщина пластмассового упаковочного материала составляет от 0,23 до 3 мм, частицы порошка древесного угля имеют средний диаметр, составляющий 28 мкм (приблизительно 500 меш) или менее, и предпочтительно их средний диаметр составляет от 5 до 28 мкм. Когда толщина пластмассового упаковочного материала составляет 2 мм или более, частицы порошка древесного угля имеют средний диаметр, составляющий 43 мкм (325 меш) или менее, и предпочтительно их средний диаметр составляет от 10 до 43 мкм.

Содержание частиц порошка древесного угля

Содержащий древесный уголь пластмассовый упаковочный материал не обязательно ухудшает основное качество изделий; таким образом, он является полезным на практике. Например, пластмассовый упаковочный материал, имеющий толщину от 0,01 до 0,11 мм, может представлять собой винил в виде пленки и подвергается пневматическому формованию, и его можно часто использовать для упаковки продуктов питания, включая овощи. Для виниловых упаковочных пакетов, используемых, как указано выше, в основном, требуется значительная степень прозрачности. Когда содержание древесного угля в смоле составляет от 0,2 до 1 мас.%, можно обеспечивать прозрачность в видимом свете и качество изделий, таких как виниловые упаковочные пакеты, сохраняя при этом функциональные свойства древесного угля.

Пластмассовый упаковочный материал, имеющий толщину от 0,12 до 2 мм, может представлять собой, например, полученное экструзионным формованием листовое изделие. Листовое изделие имеет меньшую толщину, чем полученное инжекционным формованием изделие, и его можно использовать в изготовлении лотков для упаковки фруктов, включая одноразовые контейнеры для продуктов питания и т.п. Листовое изделие может обеспечивать устойчивую массовую производительность в изготовлении листов с помощью экструзии и давления после экструзии или покрытия листа в пределах интервала, в котором содержание древесного угля в смоле составляет от 1 до 5 мас.%. Кроме того, листовое изделие может обеспечивать прозрачность, причем ее минимальный уровень, при котором можно видеть содержимое, соответствует интервалу, в котором содержание древесного угля в смоле составляет 2,4 мас.% или менее.

Пластмассовый упаковочный материал, имеющий толщину 2 мм или более, может представлять собой, например, изготовленное инжекционным формованием изделие, такое как воздухонепроницаемый контейнер, мусорный контейнер или контейнер для раздельного сбора. В отличие от одноразового изделия типа виниловой пленки или листового изделия, механические свойства важны для изготовленного инжекционным формованием изделия. Механические свойства изготовленного инжекционным формованием изделия представляют собой прочность при растяжении, коэффициент расширения, сопротивление удару, твердость и т.п. Когда содержание древесного угля в смоле составляет 14 мас.% или менее, решается проблема, вызванная смесью смолы с древесным углем, и изготовленное инжекционным формованием изделие практически не отличается от обычного упаковочного материала в отношении механических свойств. Предпочтительно содержание древесного угля в смоле составляет от 5 до 14 мас.%.

Однородность частиц порошка древесного угля

Однородность частиц порошка древесного угля также представляет собой важный фактор для сведения к минимуму проблемы, вызванной смесью древесного угля со смолой. При диспергировании обычных частиц порошка древесного угля было определено посредством анализа размера частиц, что содержание частиц, размер которых более чем в пять раз меньше среднего значения, составляет приблизительно 15 мас.%, и содержание частиц, размер которых превышает среднее значение, составляет приблизительно 10 мас.%. Частицы, размер которых составляет менее чем среднее значение, остаются в виде нечетких осадков на поверхности изделия вследствие изменчивости объема. Когда маточную смесь для нанесения красителя используют вместе с порошком древесного угля, разность однородности вызывает разность цвета, что приводит к неудовлетворительному качеству. С другой стороны, частицы, размер которых превышает среднее значение, имеют неудовлетворительное качество вследствие ощущения инородных тел.

Когда для пластмассового упаковочного материала требуется малая толщина и прозрачность в видимом свете, как в виниловом упаковочном пакете, ощущения инородных тел, вызываемые крупными частицами, заметно проявляются, когда снижается однородность частиц. Таким образом, однородность частиц в пластмассовом упаковочном материале, имеющем толщину от 0,01 до 0,11 мм, обязательно составляет 95% или более, таким образом, чтобы предотвращать явление агрегации (ощущения инородных тел) и обеспечивать массовую производительность. Кроме того, в листовом изделии, имеющем толщину от 0,12 до 2 мм, которое является относительно толще и менее прозрачно в видимом свете по сравнению с виниловым упаковочным материалом, можно предотвращать явление агрегации (ощущения инородных тел) и обеспечивать устойчивость качества, когда однородность частиц составляет 90% или более. В изготовленном инжекционным формованием изделии, у которого толщина составляет 2 мм или более, механические свойства являются более важными, чем прозрачность, и толщина изготовленного инжекционным формованием изделия велика. Таким образом, для изготовленного инжекционным формованием изделия требуется однородность частиц в меньшей степени, чем для винилового или листового изделия. Предпочтительно однородность частиц в изготовленном инжекционным формованием изделии составляет 80% или более.

В способе изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала согласно настоящему изобретению для изготовления пластмассы путем смешивания порошка древесного угля со смолой можно использовать способ смешивания порошка древесного угля со смолой и затем немедленно изготавливать пластмассу и способ приготовления маточной смеси, используя смесь порошка древесного угля и смолы, и затем изготавливать пластмассу, таким образом, чтобы маточная смесь являлась подходящей для желательного изделия. В последнем способе предпочтительно изготовление маточной смеси типа гранул путем смешивания и экструзии полимерной пластмассовой смолы и порошка древесного угля с помощью вакуумного экструдера, и пластмассу изготавливают, используя разнообразные способы, включая пневматическое формование, экструзионное формование, инжекционное формование и т.п. В настоящем изобретении полимерная пластмассовая смола, смешиваемая с порошком древесного угля, может представлять собой материал, выбранный из группы, которую составляют полиэтилен (PE), полипропилен (PP), сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS), ориентированный полипропилен (OPP), полиэтилентерефталат (PET), поликарбонат (PC), полистирол (PS), полистирольная бумага (PSP), полистирол общего назначения (GPPS) или смесь двух или более из них.

В настоящем изобретении термин «пластмассовый упаковочный материал» означает все пластмассовые изделия, пригодные для упаковки или хранения независимо от формы. Например, пластмассовый упаковочный материал включает имеющий тип пленки виниловый упаковочный пакет, обертку, покровную бумагу, пакет с застежкой-молнией, имеющий тип листа и предназначенный для одноразового или многоразового применения контейнер, лоток, упаковочный материал для фруктов, воздухонепроницаемый контейнер, твердый пластмассовый контейнер и т.п.

Вариант осуществления

Далее настоящее изобретение будет описано подробно в связи с примерными вариантами его осуществления. Однако данные варианты осуществления представлены только для более конкретного описания настоящего изобретения, и объем настоящего изобретения не ограничен данными вариантами осуществления.

Пример изготовления 1

Изготовление винилового упаковочного пакета

Маточную смесь типа гранул изготавливали, добавляя 0,5 кг порошка древесного угля, имеющего средний диаметр частиц 10 мкм и однородность частиц 97%, в 100 кг полиэтиленовой смолы в смесительном устройстве и затем смешивая и экструдируя смолу и порошок древесного угля в условиях вакуума. Из маточной смеси, изготовленной, как указано выше, формовали пленку, имеющую толщину 0,05 мм, используя пневматическое формование, и изготавливали, разрезая пленку, содержащий древесный уголь полиэтиленовый пакет с застежкой-молнией.

Сечение винилового упаковочного материала (пакет с застежкой-молнией), изготовленного, как описано выше, представлено в схематичном изображении на фиг.1. При изготовлении упаковочного пакета согласно настоящему изобретению размер частиц упаковочного пакета и распределение частиц по размеру регулировали в зависимости от толщины упаковочного пакета. Таким образом, частицы древесного угля не выступали на поверхность упаковочного пакета, и поверхность упаковочного пакета могла сохранять гладкое состояние без агрегации или ощущения инородных тел на всей поверхности упаковочного пакета. С другой стороны, фиг.2 иллюстрирует состояние, в котором частицы древесного угля выступают на поверхность упаковочного пакета, поскольку частицы древесного угля распределены неравномерно, и размер частиц в упаковочном пакете не является однородным. В этом состоянии пользователь пачкается древесным углем, возникают ощущения инородных тел, и ухудшаются свойства в контактной части между древесным углем и смолой. По этим причинам виниловый упаковочный пакет не может служить в качестве упаковочного материала.

Пример изготовления 2

Изготовление лотка для упаковки фруктов

Маточную смесь типа гранул изготавливали, добавляя 2 кг порошка древесного угля, имеющего средний диаметр частиц 30 мкм и однородность частиц 93%, в 100 кг полиэтиленовой смолы в смесительном устройстве и затем смешивая и экструдируя смолу и порошок древесного угля в условиях вакуума. Из маточной смеси, изготовленной, как указано выше, формовали лист, имеющий толщину 0,8 мм, используя экструзионное формование, и лоток для упаковки фруктов изготавливали прессованием листа.

Пример изготовления 3

Изготовление воздухонепроницаемого контейнера

Маточную смесь типа гранул изготавливали, добавляя 7 кг порошка древесного угля, имеющего средний диаметр частиц 35 мкм и однородность частиц 85%, в 100 кг полиэтиленовой смолы в смесительном устройстве и затем смешивая и экструдируя смолу и порошок древесного угля в условиях вакуума. Из маточной смеси, изготовленной, как указано выше, формовали воздухонепроницаемый контейнер, имеющий толщину 3 мм, используя инжекционное формование.

Экспериментальный пример 1

Исследование стерилизующей способности

(1) Стерилизующая способность пленки

Виниловые упаковочные пакеты изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0 мас.%, 0,1 мас.%, 0,3 мас.% и 1 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 1. После этого исследовали стерилизующую способность в зависимости от содержания древесного угля для виниловых упаковочных пакетов, изготовленных в экспериментальном примере 1, вместе с содержащими 0,5 мас.% древесного угля упаковочным пакетом, изготовленным в примере изготовления 1. Показатель уничтожения бактерий измеряли, используя метод адгезии под давлением. Число бактерий измеряли после того, как исследуемые бактерии в растворе стационарно культивировали при 25°C в течение 24 часов. Площадь образца составляла 60 см², и используемая линия-анализатор представляла собой Escherichia coli ATCC 25922. Результаты представлены на фиг.3. Стерилизующая способность составляла 40%, когда виниловый упаковочный пакет содержал 0,1% древесного угля, стерилизующая способность составляла 81%, когда виниловый упаковочный пакет содержал 0,5% древесного угля, и стерилизующая способность составляла 93%, виниловый упаковочный пакет содержал 1% древесного угля. Таким образом, при увеличении содержания порошка древесного угля показатель уничтожения бактерий значительно увеличивался, и максимальная стерилизующая способность уменьшалась, когда содержание порошка древесного угля составляло 0,5% или более. В то же время, когда содержание порошка древесного угля увеличивалось, прозрачность винилового упаковочного пакета уменьшалась, и, таким образом, было трудно увидеть содержимое винилового упаковочного пакета. Соответственно, можно сделать вывод, что надлежащее содержание порошка древесного угля в смоле составляет приблизительно от 0,2 до 1 мас.%, принимая во внимание качество виниловых упаковочных пакетов.

(2) Стерилизующая способность листа

Листы изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0 мас.%, 0,5 мас.%, 1 мас.%, 3 мас.% и 5 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 2. После этого стерилизующую способность в зависимости от содержания древесного угля исследовали и сравнивали для листов, изготовленных в экспериментальном примере 1. Показатель уничтожения бактерий измеряли, используя метод адгезии под давлением. Число бактерий измеряли после того, как исследуемые бактерии в растворе стационарно культивировали при 25°C в течение 24 часов. Площадь образца составляла 60 см², и используемая линия-анализатор представляла собой Escherichia coli ATCC 25922. Результаты представлены на фиг.4. Как и в случае пленок, показатель уничтожения бактерий увеличивался при увеличении содержания порошка древесного угля. Можно сделать вывод, что надлежащее содержание порошка древесного угля в смоле составляет приблизительно от 1 до 5 мас.%. В то же время, при увеличении содержания порошка древесного угля уменьшается прозрачность листов, и минимальную прозрачность можно обеспечить, когда содержание порошка древесного угля составляет 2,4 мас.% или менее.

Экспериментальный пример 2

Исследование эффекта устранения запаха

Виниловый упаковочный пакет (упаковочный материал) изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 1 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 1. Эффект устранения запаха газообразного аммиака винилового упаковочного пакета (упаковочный материал), изготовленного в экспериментальном примере 2, сравнивали с обычным упаковочным материалом, не содержащим порошок древесного угля, в зависимости от истекшего времени. В процессе исследования содержащий древесный уголь упаковочный материал и обычный упаковочный материал погружали для устранения запаха в пятилитровый контейнер, содержащий 150 частей на миллион аммиака. Через 120 минут измеряли показатель устранения запаха в зависимости от истекшего времени, используя газовый анализатор с индикаторными трубками. Результаты исследования представлены на фиг.5. Согласно результатам исследования, концентрация газообразного аммиака через 120 минут составляла 145 частей на миллион для обычного упаковочного материала, и концентрация газообразного аммиака через 120 минут составляла 4 части на миллион для содержащего древесный уголь упаковочного материала. Показатель устранения запаха газообразного аммиака для содержащего древесный уголь упаковочного материала достигает 97%, что имеет большое преимущество. Соответственно, содержащий древесный уголь упаковочный материал согласно настоящему изобретению является весьма полезным для устранения неприятного запаха и хранения мяса.

Экспериментальный пример 3

Исследование способности поглощения газообразного этилена

Виниловые упаковочные пакеты изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0,5 мас.% и 1 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 1. Способность поглощения газообразного этилена для виниловых упаковочных пакетов, изготовленных в экспериментальном примере, исследовали и сравнивали с не содержащим порошок древесного угля винилом (смолой). Для выполнения данного исследования из не содержащего порошок древесного угля винила (обозначенного термином «смола» и используемого в качестве контрольной группы) и двух содержащих древесный уголь упаковочных материалов (соответственно, содержащих 0,5% и 1% древесного угля) вырезали одинаковые стандартные образцы (15×5 см), которые помещали в двухлитровые воздухонепроницаемые контейнеры, соответственно. После этого 180 частей на миллион газообразного этилена вводили в каждый из этих контейнеров, используя инжектор для сбора газа. После этого изменение содержания газообразного этилена в каждом из контейнеров исследовали при нормальной температуре в течение 10 часов. Содержание газообразного этилена в каждом из контейнеров измеряли, используя газовый хроматограф Hewlett Packard 5890II. Содержание газообразного этилена в каждом из контейнеров измеряли, вводя 0,5 мл газообразного этилена в каждый из контейнеров, когда температура в колоночном термостате составляла 200°C, и температура пламенно-ионизационного детектора составляла 200°C. В качестве колоночного термостата использовали Carboxen™ 1006PLOT, 30 м × 0,53 мм от фирмы SUPELCO Inc. (США). Результаты исследования представлены на фиг.6.

Содержание газообразного этилена в контрольной группе незначительно уменьшалось до 179 частей на миллион после 1 часа содержания газообразного этилена в контейнере. С другой стороны, содержание газообразного этилена в содержащем древесный уголь (0,5%) виниловом упаковочном пакете значительно уменьшалось до 172 частей на миллион, и содержание газообразного этилена в содержащем древесный уголь (1%) виниловом упаковочном пакете значительно уменьшалось до 166 частей на миллион. При сравнении результатов исследования с научной статьей C. S. Jeong, S.M. Park, W.H. Kang «Влияние содержащей древесный уголь функциональной бумаги на сохранение свежести листового латука в торговле», Kor. J. Hort. Sci. Technol. (Корейский журнал науки и техники садоводства), 2003 г., т.21, стр.102-105, в которой при абсорбции или удалении этилена в начальный период (до/после 1 часа), что оказывало воздействие на качество продукта, показатель долгосрочного хранения продукта может увеличиваться, результаты исследования показывают, что превосходную начальную свежесть можно сохранить путем использования содержащего древесный уголь упаковочного материала. Кроме того, можно определить, что при увеличении периода хранения содержание этилена значительно уменьшается во всех контейнерах, что обусловлено газопроницаемостью упаковочного материала,

Экспериментальный пример 4

Исследование пригодности к формованию в зависимости от содержания древесного угля

(1) Пригодность пленки к формованию

Виниловые упаковочные пакеты изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0 мас.%, 1,5 мас.%, 2 мас.%, 2,5 мас.%, 3 мас.% и 3,5 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 1. После этого оценивали пригодность к формованию виниловых упаковочных пакетов, изготовленных в экспериментальном примере 4. Результаты исследования представлены на фиг.7. Для виниловых упаковочных пакетов показатель разрушения материала составлял 2% или менее, когда содержание порошка древесного угля составляло 3% или менее, что представляет собой устойчивую пригодность к формованию. Когда содержание порошка древесного угля составляло 3% или более, показатель разрушения материала составлял 8% и быстро увеличивался вследствие образования проколов.

(2) Пригодность листа к формованию

Листы изготавливали, используя порошок древесного угля, имеющий размер частиц приблизительно 28 мкм, и изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0 мас.%, 11 мас.%, 12 мас.%, 13 мас.%, 14 мас.% и 15 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 2. Контейнеры для продуктов питания (145×95×95 мм), имеющие толщину 0,92 мм, изготавливали из листов методом вакуумного формования. После этого показатель разрушения материала в зависимости от содержания порошка древесного угля оценивали в отношении контейнеров для продуктов питания. Результаты исследования представлены на фиг.8. При увеличении содержания порошка древесного угля увеличивался показатель разрушения материала. Когда содержание порошка древесного угля составляло 14% или менее, показатель разрушения составлял 3% или менее, что представляет собой устойчивую пригодность к формованию в некоторой степени. Когда содержание порошка древесного угля составляло 14% или более, быстро увеличивалось распространение проколов, и порошок древесного угля быстро исчезал, и, таким образом, показатель разрушения достигал 10%.

В обоих случаях пленки и листа при увеличении содержания порошка древесного угля свойства ухудшались, и увеличивался показатель разрушения материала.

Экспериментальный пример 5

Исследование пригодности к формованию в зависимости от однородности размера частиц порошка древесного угля

(1) Однородность размера частиц порошка древесного угля

Сначала оценивали однородность размера частиц порошка древесного угля, используемого в качестве исходного материала. Однородность порошка древесного угля, имеющего размер (диаметр) частиц 13 мкм (1000 меш), измеряли в интервале от 0,4 до 20,0 мкм сухим методом лазерной дифракции, используя анализатор размера частиц LS 13320, изготовленный фирмой Beckman Coulter. Результаты исследования представлены на фиг.9, и можно видеть, что получено однородное распределение в широких пределах. Когда однородность измеряли для порошка древесного угля, имеющего средний размер частиц 43 мкм (325 меш) и 28 мкм (500 меш), можно видеть однородность распределения аналогично случаю порошка древесного угля, имеющего размер частиц 13 мкм (1000 меш).

(2) Состояние поверхности упаковочного материала в зависимости от однородности размера частиц порошка древесного угля

Пленки для упаковочных пакетов изготавливали, используя содержащийся в полиэтиленовой смоле порошок древесного угля, который имел размер частиц 13 мкм (1000 меш) и однородность, составлявшую 80% или менее и 95% или более, при одинаковых условиях примера изготовления 1.

Поверхности изготовленных пленок увеличивали и фотографировали, и результаты представлены на фиг.10 и 11, соответственно. Когда однородность составляла 80% или менее, возникало явление, при котором пользователь пачкался древесным углем вследствие крупных частиц порошка древесного угля, и, таким образом, качество пленок значительно ухудшалось. Когда однородность составляла 95% или более, пленка имела чистую поверхность.

Кроме того, листы для упаковочных пакетов изготавливали экструзионным формованием, используя содержащийся в полиэтиленовой смоле порошок древесного угля, который имел размер частиц 28 мкм (500 меш) и однородность, составлявшую 80% или менее и 90% или более, при одинаковых условиях примера изготовления 2. Поверхности изготовленных пленок увеличивали и фотографировали, и результаты представлены на фиг.12 и 13, соответственно. Когда однородность составляла 80% или менее, возникало явление, при котором пользователь пачкался древесным углем вследствие крупных частиц порошка древесного угля, и, таким образом, качество пленок значительно ухудшалось. Когда однородность составляла 95% или более, пленка имела чистую поверхность.

(3) Разнообразные типы изделий изготавливали, изменяя только однородность размера частиц порошка древесного угля, содержащихся в смоле, при одинаковом среднем размере частиц, используя способы, включающие инжекционное формование, экструзионное формование, вакуумное формование, пневматическое формование и т.п. В результате можно видеть, что ощущения инородных тел появляются в тонких виниловых и листовых изделиях в зависимости однородности размера частиц порошка древесного угля даже при одинаковом среднем размере частиц. Посредством оценки однородности можно сделать следующие выводы.

(1) Разнообразные виниловые изделия, имеющие толщину от 0,01 до 0,11 мм, изготавливали методом пневматического формования, используя порошок древесного угля, имеющий различные размеры частиц и значения однородности. В результате, когда размер частиц порошка древесного угля составлял 13 мкм (1000 меш) или менее, на качество внешнего вида изделий, включая ощущения инородных тел или явление агрегации, влияла однородность частиц порошка древесного угля. Когда однородность частиц порошка древесного угля составляла 95% или более, можно было обеспечить превосходное качество внешнего вида изделия без ощущения инородных тел и явления агрегации.

(2) Листовые изделия, имеющие толщину от 0,12 до 2 мм, изготавливали методом экструзионного формования. В результате, когда размер частиц порошка древесного угля составлял 28 мкм (500 меш) или более, невозможно было устранить ощущения инородных тел вследствие неоднородности частиц. Таким образом, размер частиц порошка древесного угля устанавливали на уровне, составлявшем, по меньшей мере, 28 мкм (500 меш) или менее. Когда размер частиц порошка древесного угля составлял 28 мкм (500 меш) или менее, на качество внешнего вида изделий, например, ощущения инородных тел или явление агрегации, влияла однородность частиц порошка древесного угля. Когда однородность частиц порошка древесного угля составляла 90% или более, можно было обеспечить превосходное качество внешнего вида изделия без ощущения инородных тел и явления агрегации.

(3) Изделия, такие как воздухонепроницаемые контейнеры, мусорные контейнеры или контейнеры для раздельного сбора, имеющие толщину 2 мм или более, изготавливали методом инжекционного формования. Когда размер частиц порошка древесного угля составлял 43 мкм (325 меш) или менее, сбыт изделий был возможен без особых ограничений. Когда однородность частиц порошка древесного угля составляла 80% или более, можно было обеспечить превосходное качество внешнего вида изделия без ощущения инородных тел и явления агрегации вследствие открытого нахождения частиц порошка древесного угля на поверхности изделия.

Экспериментальный пример 6

Исследование антистатического эффекта

(1) Пленки (упаковочные материалы) изготавливали, изменяя только концентрацию порошка древесного угля, содержащегося в полиэтиленовой смоле, составлявшую 0 мас.%, 0,5 мас.%, 1 мас.%, 1,5 мас.% и 2 мас.%, при одинаковых условиях примера изготовления 1. После этого измеряли количество образующегося статического электричества. Статическое электричество, образующееся в изготовленных упаковочных материалах, измеряли в условиях влажности, составлявшей 10%. Результаты исследования представлены на фиг.14. Можно видеть, что при увеличении содержания порошка древесного угля до уровней 0,5%, 1% и 2% количество образующегося статического электричества постепенно уменьшалось. Когда содержание порошка древесного угля составляло 0,5%, антистатический эффект был максимальным по сравнению с другим содержанием порошка древесного угля.

Согласно настоящему изобретению, предусмотрен пластмассовый упаковочный материал, который решает проблемы, вызванные недостаточной совместимостью между древесным углем и смолой, такие как недостатки механических свойств, явление агрегации (ощущение инородных тел), дефектные формы и неудовлетворительное качество, а также сохраняет общие свойства пластмассового упаковочного материала и качество изделий в отношении механических свойств, пригодность к формованию, состояние поверхности и т.п. Упаковочный материал согласно настоящему изобретению обладает функциональными свойствами, такими как подавление гнилостных бактерий, поглощение загрязняющих частиц и запахов, выделение дальнего инфракрасного излучения и анионов, и предотвращение образования статического электричества, таким образом, что возможно значительное уменьшение выделения неприятного запаха и газообразного аммиака из продуктов питания и замедление скорости разложения. Кроме того, пластмассовый упаковочный материал согласно настоящему изобретению можно использовать как функциональный упаковочный материал (лоток и т.д.) для регулирования спелости фруктов, таких как яблоки и груши, и сохранения свежести путем поглощения газообразного этилена, выделяющегося из фруктов. Поскольку проблема статического электричества решается внедрением содержащего порошок древесного угля в пластмассовый упаковочный материал, пластмассовый упаковочный материал согласно настоящему изобретению можно использовать как виниловый упаковочный материал для автоматической упаковки, где обеспечивается превосходная антистатическая функция, заменяя при этом обычные виниловые упаковочные материалы.

Хотя несколько вариантов осуществления настоящего изобретения представлены и описаны, как смогут оценить специалисты в данной области техники, в данные варианты осуществления можно внести изменения без отклонения от принципов и идеи настоящего изобретения, объем которого определяют пункты формулы изобретения и их эквиваленты.

Группа изобретений относится к содержащему древесный уголь пластмассовому упаковочному материалу и к способу его изготовления. Пластмассовый упаковочный материал решает проблемы, вызванные невозможностью смешивания древесного угля и смолы за счет недостатков механических свойств, явления агрегации, ощущения инородных тел, дефектных форм и неудовлетворительного качества. Материал за счет содержания древесного угля обладает функциональными свойствами, такими как подавление гнилостных бактерий, поглощение загрязняющих частиц и запахов, выделение дальнего инфракрасного излучения и анионов и предотвращение образования статического электричества. Материал по изобретению имеет толщину от 0,01 до 0,11 мм и смешивает заданное количество порошка древесного угля с полимерной смолой. Способ изготовления пластмассового упаковочного материала, в котором размер частиц, количество, используемое для полимерной смолы, и однородность размера частиц порошка древесного угля, смешиваемого со смолой, регулируют в соответствии с толщиной изготавливаемого пластмассового упаковочного материала. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 0,01 до 0,11 мм, причем способ включает:
смешивание порошка древесного угля в количестве от 0,2 до 1 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 13 мкм (1000 меш) или менее и однородность частиц 95% или более; и
изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 0,01 до 0,11 мм.

2. Способ по п.1, в котором смесь смолы и древесного угля превращают пневматическим формованием в пленочную форму.

3. Способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 0,12 до 2 мм, причем способ включает:
смешивание порошка древесного угля в количестве от 1 до 5 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 28 мкм (500 меш) или менее и однородность частиц 90% или более; и
изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 0,12 до 2 мм.

4. Способ по п.3, в котором смесь смолы и древесного угля превращают экструзионным формованием в листовую форму.

5. Способ изготовления содержащего древесный уголь пластмассового упаковочного материала, имеющего толщину от 2 мм или более, причем способ включает:
смешивание порошка древесного угля в количестве от 1 до 14 мас.% в полимерной пластмассовой смоле, где порошок древесного угля имеет средний диаметр частиц 43 мкм (325 меш) или менее и однородность частиц 80% или более; и
изготовление смеси смолы и древесного угля в виде пластмассы, имеющей толщину от 2 мм или более.

6. Способ по п.5, в котором смесь смолы и древесного угля подвергают инжекционному формованию.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором смешивание включает приготовление маточной смеси типа гранул путем смешивания и экструзии порошка древесного угля в полимерной пластмассовой смоле.

8. Способ по п.7, в котором полимерная пластмассовая смола включает, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, которую составляют полиэтилен (PE), полипропилен (PP), сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS), ориентированный полипропилен (OPP), полиэтилентерефталат (PET), поликарбонат (PC), полистирол (PS), полистирольная бумага (PSP) и полистирол общего назначения (GPPS).