УЛУЧШЕННАЯ КОМПОЗИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПАКОВОК Российский патент 2016 года по МПК B32B27/10 

Настоящее изобретение относится к многослойной комбинированной системе, пригодной для изготовления пленочных упаковок, например, для пищевых продуктов. В частности, многослойная комбинированная система пригодна для изготовления устойчивых пакетов, предназначенных для упаковки жидких пищевых продуктов, например напитков.

Уровень техники

Известны выполненные из комбинированных систем упаковки пищевых продуктов, в частности устойчивые пакеты или пакеты, устанавливаемые на днище. Типичные комбинированные системы для таких устойчивых пакетов являются, как правило, кашированными при помощи клея и/или кашированными или же подвергнутыми покрытию при помощи экструзии, при этом, в частности, в качестве носителя барьерного слоя или в качестве слоя для улучшения механических свойств предусмотрена металлическая фольга. Следующими слоями таких слоистых материалов являются полимерные слои, которые, в зависимости от области применения, могут быть выполнены различным образом. Типичным является до сих пор применение материалов, которые изготавливают на основе нефти и/или которые не являются биологически разлагаемыми или компостируемыми.

Такие комбинированные системы, а также устойчивые пакеты и способы изготовления устойчивых пакетов или других упаковочных систем, известны по состоянию техники, например, из EP 2223866 A1, WO 2008/037447 или EP 0600502. Описанные там комбинированные системы не являются биологически разлагаемыми, так что изготавливаемые из них упаковки могут подвергаться утилизации лишь традиционным способом, в то время как утилизация путем компостирования невозможна. Одновременно в этих комбинированных системах применяют изготавливаемые с большими затратами энергии исходные материалы, например металлическую фольгу, и, кроме того, расходуют материалы на основе нефти. Разумеется, желательно, в частности в пищевой промышленности, переключиться на экологически совместимые материалы и, в частности, отказаться от применения металлической фольги (так как она изготавливается с большими затратами энергии и других ресурсов, например воды). Кроме того, возможность компостирования могла бы обеспечить простой путь утилизации, поскольку такие слоистые материалы и упаковки могли бы подвергаться дальнейшему применению просто при помощи широко распространенных систем утилизации отходов. Кроме того, применение материалов на основе воспроизводимого сырья могло бы привести к отказу от использования существующих нефтяных ресурсов, а также способствовать вкладу в улучшение баланса CO₂.

Упаковочные материалы описаны в WO 2009/005947 A1, WO 96/31303 A1, DE 202005011641 U1, JP 2010069766 A, CN 2457074 и WO 2008/037447.

Задача настоящего изобретения

Таким образом, в настоящем изобретении поставлена задача предложить комбинированную систему, в частности, пригодную для изготовления устойчивого пакета, при этом комбинированная система обладает свойствами, необходимыми для изготовления таких упаковок для пищевых продуктов, например стабильностью, непроницаемостью для жидкости, газонепроницаемостью и т.д., причем широкое применение должны находить экологически совместимые или же биологически разлагаемые материалы.

Краткое описание изобретения

Эта задача решена при помощи комбинированной системы согласно п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения этой комбинированной системы приведены в зависимых пп.2-8 формулы изобретения, а также в последующем описании. Кроме того, в настоящем изобретении предложена также упаковка для пищевых продуктов, включающая в себя комбинированную систему по одному из пп.1-8 формулы изобретения. Предпочтительно этой упаковкой для пищевых продуктов является устойчивый пакет.

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением комбинированная система содержит в качестве существенной составной части бумажный слой, а также по меньшей мере один барьерный слой, и отличается тем, что комбинированная система выполнена без металлической фольги.

Следующие варианты выполнения комбинированной системы согласно изобретению и сопряженные с ними преимущества приведены ниже. Упомянутые ниже дополнительные слои, предпочтительно применяемые материалы слоев, толщины слоев и другие варианты выполнения могут соответственно произвольно комбинироваться друг с другом, а приведенные ниже специфические последовательности слоев комбинированной системы согласно изобретению служат для описания и иллюстрации настоящего изобретения, которое, однако, не ограничено этими специфическими вариантами выполнения.

Бумажный слой:

В соответствии с настоящим изобретением комбинированная система в качестве существенного слоя содержит бумажный слой. Этот бумажный слой типичным образом имеет толщину в диапазоне от 150 до 15 мкм, предпочтительно от 100 до 25 мкм, в частности предпочтительно от 80 до 30 мкм, например приблизительно 35, 45 или 50 мкм. Согласно изобретению могут применяться произвольные виды бумаги, включая бумаги с наполнителями, например каолином, тальком, двуокисью титана, крахмалом, карбонатом кальция и т.д. Применяемой согласно изобретению бумагой может быть мелованная или не мелованная бумага, при этом предпочтительными являются бумаги с очень короткими волокнами. В частности, предпочтительными являются прозрачные бумаги, например пергаминовая бумага, изготовленная из тонко измельченной целлюлозы.

Существенный согласно изобретению бумажный слой типичным образом относительно широко распространен по стороне комбинированной системы, обращенной в готовой упаковке для пищевых продуктов наружу, и применяемый согласно изобретению бумажный слой, в частности предпочтительный бумажный слой из пергаминовой бумаги, способствует механической прочности и жесткости комбинированной системы согласно настоящему изобретению. Кроме того, предпочтительное применение пергаминовой бумаги приводит к тому, что благодаря прозрачности этой бумаги возможны различные способы нанесения печатного рисунка, например печать с обратной стороны, при которой печати подвергают расположенную внутри сторону слоя пергаминовой бумаги (при этом печатное изображение просвечивает наружу, так что, в частности, можно избежать повреждений и истирания изображения, напечатанного на наружной стороне бумажного слоя). Кроме того, бумажный материал этого слоя может быть снабжен дополнительными добавками, например абсорберами. Таким образом может быть оптимизирован вклад этого слоя в общие свойства комбинированной системы.

Кроме того, применение бумажных слоев способствует защите климата, так как для изготовления бумаги, в том числе пергаминовой бумаги, применяют воспроизводимое сырье, так что в общей сложности обеспечена возможность улучшения баланса CO₂.

Барьерный слой:

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, комбинированная система содержит по меньшей мере один барьерный слой. Здесь, в зависимости от желаемого варианта выполнения комбинированной системы, возможны различные варианты, как в отношении типа барьерного слоя и его расположения в комбинированной системе, так и в отношении количества барьерных слоев. Комбинированная система согласно настоящему изобретению может иметь один или несколько барьерных слоев, например один, два или три барьерных слоя. Они могут различаться в отношении их типа и расположения в комбинированной системе. Например, барьерным слоем может быть слой из барьерного материала и/или уплотняющий слой с барьерными свойствами и/или лаковый слой, как это соответственно описано ниже.

Слой барьерного материала:

Первым вариантом является предусмотреть слой барьерного материала на расположенной в упаковке для пищевых продуктов внутри стороне бумажного слоя, описанного выше. В соответствии с настоящим изобретением такой слой барьерного материала предпочтительно включает в себя несущий слой, содержащий предпочтительно нанесенный путем конденсации слой из барьерного материала. Альтернативно возможно также нанесение слоя из барьерного материала в виде лака, как это описано ниже. При этом несущий слой образует основную составную часть барьера, так как предпочтительно нанесенный путем конденсации слой из барьерного материала сам по себе имеет толщину лишь несколько ангстрем, или же, предусмотренный альтернативно лаковый слой также значительно тоньше, чем несущий слой. В качестве основной составной части несущий слой предпочтительно включает в себя материал, который является биологически разлагаемым и/или изготовлен из воспроизводимого сырья. В частности, подходящими материалами несущего слоя для применяемого согласно изобретению слоя барьерного материала являются материалы на основе полимолочной кислоты, а также целлофан. Материалы на основе полимолочной кислоты уже применяют для пленочных материалов и упаковок, например, в виде пленки для мульчирования или для мешков для покупок. Следующими известными областями применения полимолочной кислоты являются одноразовые столовые приборы, соломинки для питья и банки с навинчивающимися крышками. Следующим предпочтительным материалом для барьерного слоя является целлофан, известный также под названием гидрат целлюлозы.

Предпочтительные материалы для несущих слоев слоя барьерного материала настоящего изобретения уже обладают определенными барьерными свойствами, в частности, по отношению к жидкостям. Эти несущие слои барьерного материала типичным образом имеют толщину примерно от 10 до 100 мкм, предпочтительно от 12 до 50 мкм, в частности предпочтительно от 15 до 40 мкм, например приблизительно 25 мкм.

Однако, чтобы обеспечить желаемые барьерные свойства, необходимо снабдить описанный выше несущий слой слоем из барьерного материала. При этом согласно изобретению применяют, в частности, нанесенные путем конденсации барьерные материалы, так что желаемое барьерное действие, в частности по отношению к кислороду, CO₂, а также к водяному пару, может быть обеспечено при помощи очень тонкого слоя (несколько ангстрем). Согласно изобретению подходящими барьерными материалами являются нанесенные путем конденсации слои из оксидов металлов (полуметаллов) или металлов (полуметаллов), например алюминия, SiO₂, Al₂O₃, или других оксидов или смесей оксидов. Предпочтительными при этом являются оксидные материалы, поскольку таким образом можно полностью отказаться от применения металлического слоя.

Нанесенный путем конденсации слой из барьерного материала предпочтительно размещают на одной стороне несущего слоя, однако возможно также расположение этого нанесенного путем конденсации барьера на обеих сторонах несущего слоя. Как упомянуто выше, предпочтительным является барьер, включающий в себя несущий слой и нанесенный путем конденсации слой из барьерного материала, расположенный в комбинированной системе согласно изобретению таким образом, что нанесенный путем конденсации барьер находится на обращенной от бумажного слоя стороне несущего слоя. Разумеется, возможны также другие варианты выполнения. Зачастую, с учетом способа изготовления (то есть, последовательности нанесения или расположения отдельных слоев комбинированной системы) выбирают такое расположение, которое обеспечивает, что барьерный материал максимально быстро покрывают следующим слоем, чтобы защитить этот относительно чувствительный слой от повреждений в дальнейшем процессе изготовления.

Согласно изобретению является предпочтительным, если упомянутый выше слой барьерного материала нанесен на описанный выше бумажный слой. При этом между ними могут быть размещены общеупотребительные улучшающие адгезию слои, которые типичным образом имеют толщину менее 20 мкм, в частности предпочтительной является толщина от 1 до 10 мкм, например от 2 до 5 мкм. Подходящие материалы и способы нанесения для таких слоев известны специалистам, и соответствующими примерами являются клеевые слои (экструзионный клей, клей для каширования и т.д.). При этом также предпочтительно, если материалы для таких клеевых слоев являются биологически разлагаемыми и/или основаны на воспроизводимом сырье.

Кроме того, упомянутые выше предпочтительные для несущего слоя материалы, например материалы на основе полимолочной кислоты и целлофан, благодаря их гладкой поверхности, получающейся при изготовлении пленки, обеспечивают возможность нанесения путем конденсации очень тонких слоев барьерного материала, поскольку здесь не требуется большого выравнивания шероховатой поверхности несущего слоя. Одновременно описанные выше барьерные материалы хорошо удерживаются на несущем слое, так что обеспечено надежное изготовление барьерного слоя, включающего в себя несущий слой и нанесенный путем конденсации слой из барьерных материалов.

Наряду со своим барьерным действием, барьерный слой способствует механической прочности, а также защите от ультрафиолетового излучения. Путем применения наполнителей или добавок эти свойства могут дополнительно модифицироваться и оптимизироваться, при этом, например, в качестве поглотителя ультрафиолетового излучения или наполнителей для повышения прочности могут применяться обычные известные специалистам материалы.

Следующим вариантом барьерного слоя является соответствующим образом выполненный уплотняющий слой, который описан ниже.

Уплотняющий слой:

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением комбинированная система включает в себя уплотняющий слой, который наносят на одну сторону описанного выше слоя барьерного материала. Этот уплотняющий слой расположен таким образом, что он является самым внутренним из существенных слоев комбинированной системы, то есть типичным образом уплотняющий слой непосредственно является внутренним слоем готовой упаковки для пищевых продуктов. В соответствии с настоящим изобретением уплотняющий слой также предпочтительно изготовлен из биологически разлагаемых или предпочтительно даже компостируемых материалов и/или из материалов, основанных на воспроизводимом сырье.

Предпочтительными являются, в частности, полимерные материалы на основе сложных полиэфиров, например уже описанные выше материалы на основе полимолочной кислоты, а также РВАТ (полибутилен-адипат-терефталат) и другие аналогичные материалы, а также их смеси. Например, пригодным является материал, коммерчески доступный на фирме BASF под наименованием Ecoflex®.

Уплотняющий слой предпочтительно имеет толщину примерно от 10 до 200 мкм, предпочтительно от 20 до 150 мкм, в частности предпочтительно от 100 до 50 мкм, например приблизительно 90, 75 или 60 мкм.

Уплотняющий слой также может быть снабжен добавками и наполнителями, описанными выше для других слоев. Благодаря этому также могут модифицироваться и оптимизироваться свойства комбинированной системы.

Чтобы надежным образом нанести этот уплотняющий слой на описанный выше барьерный слой, также может применяться улучшающий адгезию слой, выполненный, как это уже было описано выше. Для дальнейшего улучшения адгезии могут также применяться дополнительные технологии улучшения адгезии отдельных слоев, например обработка поверхности пламенем или коронным разрядом.

Кроме того, описанный выше уплотняющий слой также может быть покрыт барьерными материалами, предпочтительно нанесением путем конденсации. При этом могут применяться уже описанные выше материалы, в частности, предпочтительными при этом снова являются оксидные покрытия, например SiO_x, AlO_x, их смеси и другие оксиды. Такие барьеры также могут быть нанесены на одну или на обе поверхности уплотняющего слоя, при этом, в частности, из соображений стоимости, большей частью является достаточным нанесение на одну поверхность. Если описанный здесь уплотняющий слой включает в себя такой барьерный слой, то в варианте выполнения настоящего изобретения можно отказаться от описанного выше слоя барьерного материала, поскольку в этом варианте выполнения уплотняющий слой осуществляет барьерное действие, так что возможно расположение слоев, включающее в себя бумажный слой и предусмотренный на нем уплотняющий слой, при котором уже достигаются достаточные барьерные и механические свойства всей комбинированной системы. Благодаря применению описанных выше материалов на основе сложных полиэфиров также обеспечено, что комбинированные системы согласно настоящему изобретению, по существу, состоят из материалов, которые, по меньшей мере, являются биологически разлагаемыми, или же, предпочтительно, компостируемыми.

Следующим вариантом барьерного слоя является лаковый слой, описанный ниже.

Лаковый слой:

Следующим вариантом барьерного слоя является лаковый слой, который, например, может быть нанесен на бумажный слой. Подходящими вариантами лаковых слоев являются лаки, основанные на нитроцеллюлозе. Они могут служить, например, в качестве барьера от влаги. Подходящие способы нанесения, толщины слоев и материалы для таких слоев известны специалистам.

Клеевые слои:

Если требуется, между описанными здесь слоями для улучшения адгезии могут быть предусмотрены клеевые слои, при этом могут применяться обычные клеевые материалы, известные специалистам, например, уже упомянутые выше экструзионный клей и клей для каширования. Подходящие материалы известны специалистам, и здесь снова следует упомянуть, что предпочтительным является, если материалы для таких клеевых слоев являются биологически разлагаемыми и/или основаны на воспроизводимом сырье. Такие клеевые слои предпочтительно находят применение между бумажным слоем и барьерным слоем, в частности, между бумажным слоем и несущим слоем, который является составной частью упомянутого выше слоя барьерного материала. Кроме того, клеевые слои предпочтительно предусмотрены между уплотняющим слоем и барьерным слоем, при этом снова предпочтительным вариантом выполнения является, если такой клеевой слой предусмотрен между уплотняющим слоем и несущим слоем слоя барьерного материала. Разумеется, существует также вариант предусмотреть клеевой слой между бумажным слоем и барьерным слоем или же между уплотняющим слоем и барьерным слоем таким образом, что этот клеевой слой находится в контакте со слоем из барьерного материала. Такие клеевые слои улучшают адгезию отдельных слоев комбинированной системы, и они могут также дополнительно способствовать барьерным свойствам, в частности, в отношении проницаемости для кислорода.

Шеллаковый слой:

Следующим вариантом является предусмотреть дополнительные слои, которые, по существу, состоят из шеллака. Такие шеллаковые слои могут быть предусмотрены в комбинированной системе в произвольных положениях, и предпочтительно эти слои имеют сравнительно малую толщину, типичным образом менее 20 мкм, предпочтительно примерно от 1 до 10 мкм, в частности предпочтительно от 2 до 5 мкм.

Такие шеллаковые слои могут быть предусмотрены между бумажным слоем и барьерным слоем, между барьерным слоем и уплотняющим слоем, или же между несущим слоем и слоем из барьерного материала. Может быть предусмотрено один или несколько слоев из шеллака, чтобы дополнительно улучшить таким образом барьерное действие комбинированного материала согласно изобретению.

Описанные здесь варианты барьерных слоев могут применяться в комбинированной системе согласно изобретению поодиночке или же в комбинации, в зависимости от желаемой цели применения. Количество этих слоев может выбираться свободно, и, например, могут иметь место один, два или три барьерных слоя, которые могут быть одинаковыми или различными.

Таким образом, в настоящем изобретении в общей сложности предложена улучшенная комбинированная система, пригодная для изготовления упаковок для пищевых продуктов, в частности устойчивых пакетов, при этом можно отказаться от применения металлической фольги без отрицательного влияния на барьерные и механические свойства, и применение находят, по существу, основанные на воспроизводимом сырье и/или биологически разлагаемые полимерные материалы.

Наряду с описанными выше существенными слоями и дополнительными слоями, улучшающими адгезию, комбинированная система согласно настоящему изобретению может включать в себя также дополнительные слои, например лак на наружной поверхности бумажного слоя, или дополнительные уплотняющие слои на внутренней и/или на наружной стороне комбинированной системы.

Таким образом, примерные комбинированные системы могут иметь следующее строение (снаружи внутрь, по отношению к упаковке для пищевых продуктов):

лак / бумажный слой / клей / слой барьерного материала / клей / уплотняющий слой,

лак / бумажный слой / клей / слой барьерного материала / клей / уплотняющий слой с барьерным материалом,

лак / бумажный слой / клей / уплотняющий слой с барьерным материалом,

бумажный слой / клей / слой барьерного материала / клей / уплотняющий слой,

лак / бумажный слой / слой барьерного материала / уплотняющий слой.

Однако настоящее изобретение этими примерными вариантами выполнения не ограничено.

В соответствии с настоящим изобретением комбинированная система пригодна, в частности, для изготовления упаковок для пищевых продуктов, например для жидких или полужидких пищевых продуктов, предпочтительно напитков, в частности фруктовых соков и других содержащих фрукты напитков. В частности, комбинированная система согласно изобретению позволяет изготавливать устойчивый пакет при помощи традиционного способа изготовления, так что могут быть получены упаковки для пищевых продуктов, которые, по существу, основаны на биологически разлагаемом сырье и с целью утилизации могут, например, подвергаться компостированию.

Настоящее изобретение относится к многослойной композитной системе, пригодной для изготовления пленочных упаковок, например, для пищевых продуктов. В частности, предложена многослойная композитная система, пригодная для изготовления устойчивых пакетов, предназначенных для упаковки жидких пищевых продуктов, например напитков. 2 н. и 8 з.п. ф-лы.

1. Композитная система, пригодная для изготовления упаковок для пищевых продуктов, включающая в себя бумажный слой и барьерный слой, причем барьерный слой включает в себя биологически разлагаемый несущий слой, состоящий из материалов на основе полимолочной кислоты или из целлофана, и слой барьерного материала, состоящий из нанесенных путем парофазного осаждения оксидов металлов или оксидов полуметаллов.

2. Композитная система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно предусмотрен изолирующий слой.

3. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что барьерный слой нанесен на бумажный слой, а изолирующий слой нанесен на противоположную поверхность барьерного слоя.

4. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что бумажный слой состоит из прозрачной бумаги.

5. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что бумажный слой имеет толщину от 10 до 100 мкм.

6. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что изолирующий слой содержит нанесенный путем парофазного осаждения слой барьерного материала.

7. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что между бумажным слоем и барьерным слоем и/или между барьерным слоем и изолирующим слоем предусмотрен слой, улучшающий адгезию.

8. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что предусмотрены один, два или три барьерных слоя.

9. Композитная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит компостируемые материалы и предпочтительно композитная система является компостируемой.

10. Упаковка для пищевых продуктов, включающая в себя слоистый материал по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что она является устойчивым пакетом.