КОМБИНИРОВАННЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2022 года по МПК B65D30/08 B65D65/40 

Настоящее изобретение относится к комбинированному упаковочному материалу, представляющему собой многослойный полимерный рулонный или листовой продукт, каждый слой которого состоит из полиолефина, но при этом различается как по текстильной структуре (ткань из плоских полимерных нитей, расплав полимера, нетканое полимерное полотно), так и по поверхностной плотности каждого слоя. Из упаковочного материала посредством термосваривания или сшивания краев полиолефиновой нитью изготавливаются конечные изделия для упаковки, предпочтительно, пищевых продуктов – мешки, контейнера различных типоразмеров. Представленный комбинированный упаковочный рулонный или листовой материал, а также конечные для использования упаковочные единицы (мешки, контейнеры), произведенные из указанного материала, технологичны и технически просты в изготовлении, позволяют упаковывать и защищать от внешних неблагоприятных факторов продукты различных отраслей промышленности.

Предпосылки к созданию изобретения

Известен листовой материал, содержащий слой бумаги, на одной из сторон которого при помощи клеящего состава закреплена полимерная пленка, при этом клеящий состав нанесен равномерно распределенными участками, разделенными пробельными участками, при этом суммарная площадь участков с клеящим составом составляет 20-95% от общей площади листа (патент РФ на полезную модель №40998). Известный материал требует использования сложной технологии изготовления, а также зонированного нанесения клеящего вещества.

Известен листовой материал, содержащий не менее трех термоскрепленных слоев, из которых слой, контактирующий с продуктом, выполнен из полиэтилена, внутренний слой выполнен из пищевой фольги, или металлизированного пропилена, или полиамидной двухосноориентированной пленки, а наружный слой выполнен из бумаги, или лавсана, или опалинового полиэтилена, или пропилена, или полиэстера, или биоорена (патент РФ на полезную модель №94456). Данный упаковочный материал требует использования дорогостоящей фольги в качестве барьерного элемента.

Известен листовой упаковочный материал, предпочтительно, для упаковки замороженных пищевых продуктов, содержащий наружный бумажный слой (НБС), слой тканого термосвариваемого полимерного материала (ПТ), выполненного из переплетенных полимерных полос, и сплошной слой термосвариваемого полимера (СТП), размещенный между НБС и ПТ, в котором упомянутые НБС, ПТ и СТП объединены между собой посредством термосварки (патент РФ на полезную модель №124667). Такой упаковочный продукт менее технологичен и сложнее в изготовлении, является более дорогостоящим продуктом, как за счет используемого сырья, аппаратурного оформления процесса производства, энергоемкости, так и за счет увеличения затрат на транспортировку в силу большей поверхностной плотности и, следовательно, веса конечных упаковочных единиц, имеет более низкие потребительские качества по механической прочности, износостойкости, гидрофобности, биоинертности и декоративности.

Основная цель предлагаемого изобретения - в увеличении ассортимента упаковочных изделий улучшенных потребительских качеств, в разработке экономически эффективных, технологичных и технически простых в изготовлении гибких материалов с повышенной механической прочностью, с более высокими защитными свойствами от внешних неблагоприятных факторов для упаковки, преимущественно, пищевых продуктов.

При промышленном применении данного изобретения, потребитель получает ряд полезных, прежде всего, защитных преимуществ для упаковываемого продукта, в сравнении с традиционно используемыми аналогичными упаковочными материалами:

1. Предлагаемый композитный материал и изделия из него обладают более высокой механической и ударной прочностью (сопротивление разрыву, излому, продавливанию) за счет использования в качестве внешнего слоя полимерного нетканого полотна.

2. Материал, а также изготовленные из него мешки и контейнеры, обладают большей стойкостью к неблагоприятным факторам и воздействиям окружающей среды в силу хемостойкости используемого при изготовлении полимера, в сравнении с мешками с бумажным внешним слоем (патент РФ на полезную модель №124667). Предлагаемая упаковка устойчива к воздействию из окружающей среды кислот, щелочей, органических растворителей, защищает продукт от УФ-лучей, а также от атмосферного кислорода, предотвращая окисление жиров, обеспечивает сохранность температурного режима упаковываемого продукта. В результате срок хранения упакованных пищевых продуктов, в том числе и в замороженном виде, увеличивается.

3. В силу биоинертности используемого полимера такая упаковка не способствует размножению бактерий, возможно попадающих из атмосферы на внешний слой упаковки, в сравнении с бумажным внешним слоем из целлюлозы. Упаковочный материал не токсичен, не вызывает аллергических реакций, является гипоаллергенным.

4. Полимерный нетканый материал внешнего слоя упаковки является гидрофобным. Вследствие более высокой в сравнение с бумагой гидрофобности нетканого полотна во внешнем слое предлагаемый материал защищает упакованный продукт от воздействия влаги (не требуется в отличие от бумаги дополнительная гидрофобная обработка внешнего слоя), обеспечивает пароизоляцию. При этом предлагаемый упаковочный материал более устойчив к истиранию в сухом и мокром состоянии, не изменяет свойств под воздействием климатических условий.

5. Упаковочный многослойный материал обладает теплостойкостью и морозостойкостью, которые определяются свойствами полимера, и изготовленные из него мешки, контейнеры пригодны к эксплуатации при температурах от «минус» 40 градусов Цельсия до «плюс» 100 градусов Цельсия без потери прочностных характеристик.

6. Предлагаемый комбинированный многослойный материал и упаковочные изделия из него обладают большей гибкостью и эластичностью в сравнении с упаковкой, содержащей бумажный слой, при этом сохраняя и высокие прочностные свойства, как в продольном, так и в поперечном направлении.

7. Мешки с упакованным продуктом не скользят при складировании и штабелировании за счет внешнего слоя из нетканого полотна.

8. Предлагаемый упаковочный материал является более декоративным в сравнении с традиционной упаковкой с бумажным внешним слоем, так как может изготавливаться в широкой цветовой гамме по желанию потребителя за счет дозирования красителя при производстве нетканого внешнего слоя. Данная функция не только обеспечивает большую декоративность упаковочных единиц, но и позволяет потребителю лучше идентифицировать упаковываемые продукты. Кроме того, такие цвета, как бирюзовый (или цвет морской волны) в большей степени отражают УФ-лучи и позволяют сохранять, например, специфический красный цвет замороженного морского окуня в процессе хранения. На внешний нетканый слой возможно нанесение рисунка (1-5 цветов).

9. Предлагаемый полимерный материал экономически более эффективен как за счет снижения затрат на производство (меньше расход сырья вследствие более низкой поверхностной плотности при достаточно высоких прочностных показателях, ниже затраты на аппаратурное оформление процесса изготовления и энергозатраты), так и за счет более низких затрат на транспортировку вследствие меньшего веса упаковочных единиц.

Для решения поставленной задачи разработан комбинированный полимерный упаковочный рулонный или листовой материал (КПУМ), предпочтительно для упаковки пищевых продуктов, внешний слой которого состоит из нетканого полимерного полотна (НПП) с поверхностной плотностью от 5 г/м² до 100 г/м².

Нетканые материалы производятся способом формования из расплава полимера с последующим термоскреплением нетканого полотна в рамках одностадийного непрерывного технологического процесса. Они менее затратны и обладают рядом преимуществ эксплуатационно-экономического характера, характеризуются высокой износостойкостью, рентабельностью, возможностью формирования полотен с заданными свойствами, преимуществами сочетания «прочность-масса».

Нетканые полотна во внешнем слое используются для обеспечения:

- высоких показателей механической, ударной прочности, они обладают большим сопротивлением разрыву, излому, продавливанию. Разрывная нагрузка нетканых материалов в продольном и поперечном направлении составляет не менее 30 H, стойкость к истиранию не менее 100 циклов; высокие прочностные характеристики повышают защитные функции упаковочного материала и обеспечивают сохранность упакованного продукта;

- влагостойкости вследствие гидрофобных свойств используемого полимера; это связано с низкой поверхностной энергией полимерного сырья (30 cN/m), что не позволяет нетканым материалам впитывать воду и водные растворы под воздействием неблагоприятных атмосферных факторов, гигроскопичность упаковочного материала близка к нулю; сырьевая гидрофобность нетканого внешнего слоя упаковочного материала не требует дополнительных затрат для придания влагостойкости, как в случае с внешним бумажным слоем традиционно используемой упаковки для замороженной продукции;

- стойкости к неблагоприятным факторам и воздействиям окружающей среды в силу хемостойкости используемого при изготовлении полимера; предлагаемая упаковка устойчива к воздействию из окружающей среды кислот, щелочей, органических растворителей, защищает продукт от УФ-лучей, а также от атмосферного кислорода, предотвращая окисление жиров, в результате срок хранения упакованных пищевых продуктов, в том числе и в замороженном виде, увеличивается;

- функции декоративности вследствие способности окрашиваться при формовании красителями в широкой цветовой гамме; придание упаковочному материалу различных цветов также позволяет потребителю обеспечивать лучшую идентификацию упаковываемого продукта; кроме того, такие цвета, как бирюзовый (или цвет морской волны) в большей степени отражают УФ-лучи и позволяют сохранять, например, специфический красный цвет замороженного морского окуня в процессе хранения; на внешний нетканый слой возможно нанесение рисунка (1-5 цветов);

- снижение затрат на производство и транспортировку мешков, контейнеров.

Внутренний слой полимерной упаковки выполнен из тканого на ткацком оборудовании материала (ПТМ) путем саржевого или полотняного переплетения плоских ориентированных полимерных нитей. Поверхностная плотность ткани внутреннего слоя упаковки составляет 20-150 г/м². Число нитей основы и утка ткани составляет не менее 23 нитей на 10 см. Разрывная нагрузка ткани по основе и утку составляет не менее 588 H.

Тканый полимерный слой придает готовому упаковочному изделию повышенную механическую прочность, ударопрочность, высокую прочность на изгиб, излом, продавливание, износостойкость, жесткость, формоустойчивость, влагостойкость, жиростойкость.

Промежуточный слой (ТСП) выполнен из полиолефина, предназначенного для склеивания (термосварки) между собой внутреннего и внешнего слоев упаковочного рулонного или листового продукта. При этом ТСП представляет собой расплав полимера, который наносится сплошным слоем поверхностной плотностью 5-50 г/м².

Комбинированный полимерный упаковочный рулонный или листовой материал (КПУМ) имеет многослойную структуру с суммарной поверхностной плотностью 58-180 г/м² (выбор поверхностной плотности определяется потребителем в зависимости от требований, предъявляемых к сохранности качества упаковываемого продукта). Физико-механические характеристики комбинированного многослойного полимерного упаковочного продукта определяются физическими свойствами используемого сырья, заданными и полученными в процессе производства упаковочного продукта физико-механическими показателями, как отдельно каждого слоя многослойной структуры упаковки, так и суммирующими характеристиками конечного упаковочного продукта.

Физико-механические характеристики многослойного упаковочного материала и изделий на его основе представлены в таблице 1:

Таблица 1

Наименование показателя Единица измерения Значение показателя Поверхностная плотность г/м² 30-300 Разрывная нагрузка в продольном и поперечном направлении, не менее Н 686 Разрывная нагрузка шва упаковочного мешка, не менее Н 294 Число нитей ткани (внутренний слой) по основе и утку на 10 см, не менее шт 23 Стойкость к истиранию нетканого внешнего слоя, не менее циклы 100 Гигроскопичность внешнего нетканого слоя ~ 0 Температура эксплуатации без потери прочностных свойств градусов Цельсия от минус 40 до плюс 100 Гарантийный срок хранения год 1

Из комбинированного полимерного рулонного или листового упаковочного материала могут быть изготовлены упаковочные мешки или контейнеры различных типоразмеров, у которых края полимерного материала соединяются посредством термосварки, либо посредством швов на специализированном оборудовании.

Промышленная применимость конечных упаковочных изделий (мешки, контейнера) из комбинированного полимерного материала имеет широкий диапазон. Мешки, контейнеры из полимерного материала могут быть использованы для упаковки, прежде всего, пищевых продуктов, в том числе замороженных, а также для упаковки иных гранулированных, сыпучих, требующих герметичности, как пищевых, так и технических продуктов. В случае использования для упаковки продукции пищевой отрасли полимерный упаковочный материал производится по заранее заданным свойствам из полимера, разрешенного к контактному использованию в пищевой промышленности. Широкий диапазон сфер применения предложенного изобретения определяется набором преимущественных характеристик в сравнении с традиционно используемыми упаковочными мешками и контейнерами.

Требования к мешочной упаковочной таре определены межгосударственным стандартом ГОСТ 30090-93 «Мешки и мешочные ткани».

Виды и типоразмеры упаковочных единиц, изготовленные из комбинированного полимерного материала, определяются в зависимости от упаковываемого продукта (его размеров, веса, структуры, габаритов, форм, необходимости идентификации, требований к складированию, хранению, а также условий загрузки-выгрузки).

Различают следующие виды мешков: плоские, с фальцами, с открытым или закрытым (клапанным) верхом, с подвернутым и подшитым дном или с прямоугольным дном. Мешки могут изготавливаться способом сшивки, термосварки (склеивания).

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на:

Фиг.1 Слои комбинированного полимерного материала КПУМ.

1. внешний слой НПП - нетканое полотно;

2. промежуточный слой ТСП - расплав;

3. внутренний слой ПТМ - тканый материал из переплетенных плоских полимерных нитей.

Предложенное техническое решение не известно из уровня техники по доступным источникам информации, из которого явным образом следует для специалиста, и может быть практически реализовано в серийном производстве по обычной технологии, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Настоящее изобретение относится к комбинированному упаковочному материалу, представляющему собой многослойный полимерный рулонный или листовой продукт, каждый слой которого состоит из полиолефина, но при этом различается как по текстильной структуре (ткань из плоских полимерных нитей, расплав полимера, нетканое полимерное полотно), так и по поверхностной плотности каждого слоя. Из упаковочного материала посредством термосваривания или сшивания краев полиолефиновой нитью изготавливаются конечные изделия для упаковки, предпочтительно, пищевых продуктов - мешки, контейнеры различных типоразмеров. Представленный комбинированный упаковочный рулонный или листовой материал, а также конечные для использования упаковочные единицы (мешки, контейнеры), произведенные из указанного материала, технологичны и технически просты в изготовлении, позволяют упаковывать и защищать от внешних неблагоприятных факторов продукты различных отраслей промышленности. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Комбинированный многослойный полимерный рулонный или листовой упаковочный материал, для упаковки пищевых продуктов, преимущественно замороженных, содержащий внешний слой из нетканого полимерного полотна, в котором удлинение нетканого полимерного полотна при разрыве в продольном и поперечном направлении - не более 150% и нетканое полимерное полотно имеет стойкость к истиранию не менее 100 циклов, а также внутренний слой полимерного тканого материала, выполненного из переплетенных полимерных полос, и сплошной слой термосвариваемого полимера, размещенный между нетканым полимерным полотном и полимерным тканым материалом.

2. Материал по п.1, в котором слой термосвариваемого полимера между нетканым полимерным полотном и полимерным тканым материалом выполнен в виде сплошного ламинирующего слоя расплава термопластичного полимера, выполняющего функцию неразрывного герметичного соединения внешнего нетканого полимерного полотна и внутреннего полимерного тканного материала в многослойном комбинированном полимерном упаковочном материале.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что внешний (наружный) слой нетканого полимерного полотна состоит из нетканого полотна, произведённого способом формования из расплава полимера с последующим термоскреплением нетканого полотна в рамках одностадийного непрерывного технологического процесса, и имеет поверхностную плотность 5÷100 г/м², предпочтительно от 10 до 50 г/м².

4. Материал по п.1, в котором разрывная нагрузка нетканого полимерного полотна в продольном и поперечном направлении составляет не менее 30 H.

5. Материал по п.1, в котором слой термосвариваемого полимера между нетканым полимерным полотном и полимерным тканым материалом выполнен в виде сплошного ламинирующего слоя расплава термопластичного полимера, выполняющего функцию неразрывного герметичного соединения внешнего нетканого полимерного полотна и внутреннего полимерного тканного материала в многослойном комбинированном полимерном упаковочном материале, а нетканое полимерное полотно применяется окрашенным в широкой цветовой гамме за счет дозирования красителя при его производстве.

6. Материал по п.1, в котором слой термосвариваемого полимера между нетканым полимерным полотном и полимерным тканым материалом выполнен в виде сплошного ламинирующего слоя расплава термопластичного полимера, выполняющего функцию неразрывного герметичного соединения внешнего нетканого полимерного полотна и внутреннего полимерного тканного материала в многослойном комбинированном полимерном упаковочном материале, а нетканое полимерное полотно применяется окрашенным в широкой цветовой гамме за счет дозирования красителя при его производстве, в котором нетканое полимерное полотно, окрашенное и неокрашенное, снаружи имеет дополнительные графические и/или буквенные изображения для идентификации упаковываемого продукта.

7. Материал по п.1, в котором полимерный тканый материал имеет полотняное, саржевое, сатиновое и/или атласное переплетение полос полимера путем ткачества на ткацком оборудовании.

8. Материал по п.1, в котором полосы полимерного тканого материала выполнены из плоских ориентированных полимерных нитей.

9. Материал по п.1, в котором полимерный тканый материал имеет поверхностную плотность 20-150 г/м².

10. Материал по п.1, в котором полимерный тканый материал имеет разрывную нагрузку ткани по основе и утку не менее 588 H.

11. Материал по п.1, в котором термосвариваемый полимер выполнен из полиолефина, предназначенного для склеивания (термосварки) между собой слоев внутреннего полимерного тканого материала и внешнего нетканого полимерного полотна в упаковочном рулонном или листовом продукте комбинированного многослойного полимерного материала. При этом термосвариваемый полимер представляет собой расплав полимера, который наносится сплошным слоем поверхностной плотностью 5-50 г/м².

12. Материал по п.1, в котором все слои выполнены из полимера, предпочтительно из полипропилена, полиэтилена или полиэтилентерефталата.

13. Мешок для упаковки пищевых продуктов, преимущественно замороженных, выполненный из комбинированного многослойного полимерного рулонного или листового упаковочного материала по любому из пп.1-12.

14. Мешок по п.13, в котором края материала, из которого он изготовлен, соединены между собой путем термосваривания на специализированном оборудовании.

15. Мешок по п.13, в котором края материала, из которого он изготовлен, соединены между собой посредством швов, выполненных на специализированном швейном оборудовании.

16. Упаковочный контейнер для упаковки пищевых продуктов, преимущественно замороженных, образованный из рулонного или листового упаковочного материала по любому из пп.1-12.

17. Штабелируемый контейнер для упаковки пищевых продуктов, преимущественно замороженных, содержащий корпус, выполненный из гофрокартона, который изнутри обклеен листовым продуктом комбинированного многослойного полимерного упаковочного материала по любому из пп.1-12.