SE515824C2 - Förfarande för tillverkning av ett flerskiktat förpackningslaminat genom våtbeläggning, samt laminat tillverkat enligt förfarandet - Google Patents

Description

25 30 35 515 824 _ 2 _ polyetener, används som värmeförseglingsskikt, men även andra termopla.ter kan användas.

Vidhäftningsskikten ger vidhäftning mellan substratet och ett beläggningsskikt eller mellan tvà beläggningsskikt. Som sàdana vidhäftningsskikt används C;- J. ._ A» .^-.1-v-~»'I»-1r-v--\ ID7\7\\ uu. ut. \._.. cnakiyisyia. _., eller etenmetakrvls Q ___4__yra (WMAA (sampolymerer metakrylsyra-polyolefin). Sådana vidhäftningspolymerer kan ocksà användas som värmeför- seglingsskikt.

Gasbarriärskikt används för att minska genom- trängningen av oönskade gaser och àngor genom förpack- ningslaminatet. Vattenänga och syrgas är de viktigaste ämnen som sàdana gasbarriärskikt skall stoppa när det gäller förpackningar för livsmedel, läkemedel och kos- metika, men dessa skikt kan även vara avsedda att stoppa andra àngor eller gaser. Bland material som kan anbringas vatt och torkas till att bli gasbarriärskikt innefattas exempelvis polyvinylalkohol eten/vinylalkohol (EVOH) (PVOH), och stärkelse.

Syftet med distansskikten är att minska partial- trycket av syrgas mellan tvà skikt som hälls àtskilda av distansskiktet. Därigenom minskar syremolekylernas diffusionshastighet genom det extra skiktet.

Skikt som fàngar syre innehàller syrefängande ämnen, som reagerar med syre och därigenom förhindrar att syret fortsätter längre in genom laminatet. I ett sàdant skikt kan exempelvis askorbinsyra vara inlagt som aktiv syrefàngare. Andra syrefàngare är E-vitamin, järn och Feß.

Värmeförseglingsskikt underlättar sammansmält- ningen av tva delar av samma skikt eller av tvà mot- stàende skikt pä laminatet under värmeförsegling, vilket gör det möjligt att tillverka styva eller defor- merbara förpackningar.

Företrädesvis utgörs minst ett av vatbeläggnings- skikten av ett gasbarriärskikt som innefattar en 10 l5 20 25 30 35 polymer som innehàller en dispersion av laminära nano- partiklari Företrldesvis utgörs dessa nanopartiklar av ett fjällande oorganiskt laminärt ämne. Sàdana nano- partiklar och deras användning vid framställning av gasbarriärskikt har beskrivits ingàende i litteraturen, 1_1-.,_,a .__......4_ .I Un 'A A L/LLALJJ-L LLJ.L.L¿\A\- .L J. LA V CGÛ ÜC-I fiavvsf- 1' '7 gav gu., _.. 1 , ~-...v _. ._ .. ._ _ lg med flere (1).

Vàtbeläggningsskikten anbringas företrädesvis med hjälp av en glidbestrykare eller en ridàbestrykare.

Dessa bàda olika beläggningsmaskiner beskrivs av Cohen m fl (2). Kortfattat fungerar glidbestrykaren (eller kaskadbestrykaren) sà att beläggningsvätskor pumpas genom kanaler upp pà ett lutande plan, och fàr rinna nedàt mot en skarp kant i änden pà detta plan. En materialbana som skall beläggas löper förbi nära denna kant, kring en beläggningsvals, och skikten av belägg- ningsmaterial flyter över spalten mellan planets kant och banan, sà att banan beläggs. De olika vätskeskikten blandar sig inte utan rinner ovanpà varandra. Ridà- bestrykaren fungerar sà att vätskeskikt bildas pà samma sätt, men materialbanan löper inte nära intill kanten pà det lutande planet. Istället fàr de rinnande skikten strömma över kanten pà planet och falla i form av en ridà pà en horisontellt löpande bana, som passerar under nederkanten pà planet.

Viskositeten hos vätskeskikten kan styras enligt känd doseringsteknik för beläggningsmaterial, för att upprätthålla och optimera resultatet. Normalt vill man vid glidbestrykning ha làg viskositet i det undre - skiktet, företrädesvis 50 mPas eller lägre, och än mer föredraget 5 - 10 mPas. För varje överliggande skikt man bör Viskositeten öka nàgot, men à andra sidan bör ytspänningen minska. Man kan enligt liknande känd teknik utnyttja tensider efter behov, särskilt vid ridàbestrykning. .n .- 10 15 20 25 30 35 515 824 _ 4 _ Sàsom är känt vid glidbestrykning kan ett svagt undertryck läggas pà under munstycket (dvs kanten pà SL (D t lutande plan 1D t), sä skikten dras nedåt mot ytan pà materialbanan. Detta kan man uppnà med hjälp av smà f äktar nära beläggningsmunstycket och beläggnings- Substratet bestàr företrädesvis av papper, kar- tong eller en plastfilm, som alla om sà önskas redan kan uppvisa ett eller flera beläggningsskikt. Sàdana i förväg bildade beläggningsskikt kan antingen àstadkom- mas i ett separat vàtbeläggningssteg med torkning, eller genom värmelamineringstekniker sàsom smältsträng- sprutning och strängsprutningslaminering. Det är nor- malt inte fördelaktigt att vàtbelägga och torka i för- väg, pà grund av risken för skador pà substratet (vilket är mindre sannolikt om substratet är relativt eller för bildning av sprickor tjock, t ex av kartong), under torkningen. Om substratet bestàr av tunt papper eller en plastfilm later man företrädesvis bli att vàtbelägga den i förväg, sà att den endast en gang behöver utsättas för pàfrestningen av ett torknings- steg.

Uppfinningen avser ett förfarande enligt ovan som dessutom innefattar beläggning med ett eller flera yt- terligare skikt över de torkade skikten. Även sàdana i efterhand pàlagda skikt kan anbringas genom ett separat vätbeläggningssteg med torkning eller genom värmelaminering som smältsträngsprutning och sträng- sprutningslaminering. Exempelvis kan man anbringa värmeförseglingsskikt av polyeten över de vàtbelagda - skikten pä konventionellt sätt.

Den sammanlagda vàta tjockleken hos de pàlagda - skikten enligt beskrivningen ovan är företrädesvis omkring 50 um. Under 45 um är det svàrt att köra beläggningsutrustningen med godtagbart resultat. För den torrsubstanshalt som företrädesvis tillämpas i u. .- 10 15 20 25 30 35 515 824 _ 5 _ uppfinningens förfarande, dvs mellan ca 5 och 25%, kan stora sammanlagda tjocklekar vara svàrare att torka och kräva mer sofistikerad torkningsutrustning. Allmänt sett är det därför önskvärt att den sammanlagda (vàta) tjockleken hos de samtidigt anbringade skikten ligger förmÄ-v-:arfaf- mal 1 är ..._...U_., _.. _ W-- 45 60 um eller mellan 45 och 55 um.

Inom dessa intervall för den sammanlagda tjock- leken kan de enskilda skiktens tjocklek väljas fritt.

Företrädesvis är minst ett av skikten högst 20 um tjockt i vatt tillstànd. Minst ett skikt kan mer föredraget vara mellan 2 och 10 um tjockt i vatt till- stànd.

Företrädesvis beläggs det dyraste materialet som ett sàdant tunt skikt.

Detta stàr i motsats till traditionell bestryk- ning med successiva vàta skikt, som torkas var för sig, varvid varje skikt behöver vara minst 30 till 40 um för att beläggningen skall bli godtagbar.

Substratet kan vara sàdant att förpackningar som bildas av laminatet får formstyvhet, exempelvis för- packningar av papper eller kartong, eller kan ge upphov till flexibla laminat för tillverkning av säckar eller pàsar eller för användning som förpackningsfilm. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen används tunna pappers- eller filmsubstrat enligt WO-A-99/46121, för efterföljande inplacering i ett förpackningslaminat med kartong.

Uppfinningen omfattar ett flerskiktat förpack- ningslaminat som framställts med en metod som beskrivs innefattande minst (1) minst ett skikt med sàdana syrgasbarriäregenskaper att i nagot av patentkraven l till 7, ett skikt med en vàt tjocklek pä högst 20 pm och syregenomsläppligheten för laminatet inte överstiger 150 cmß/mz per 24 h <23°c, 83% RH) vid 1 arm,- eiler <2) minst ett syrefàngande skikt. m. m 10 15 20 25 30 35 ~w 1A. u . f: 9 «. . n 1» u. ~ 1 n ». - ,. n |n z Q « » o v u . . . .- . f w 1 o v 1- n. . _ 5 _ Företrädesvis är syrgasgenomsläppligheten högst 50 cm3hfi vid de angivna förhållandena. Företrädesvis är syrgasgenomsläppligheten högst 20, än mer föredraget högst 10, och mest föredraget högst 1 cm?/m2. 1 uppfinningens förfaranden kan också ingà att forma förpackning av nämnda förpackning=material_ ._ __.-- ___r,.....---____¿¿ och därutöver kan andra steg innefattas, exempelvis fyllning av förpackningen och stängning av densamma.

Förpackningar som framställts med det uppfin- ningsenliga förfarandet kan användas för förpackning av livsmedel eller drycker, exempelvis mjölk och frukt- juice (inklusive färskpressad citrusjuice för förvaring i kyla eller för aseptisk förvaring i rumstemperatur), eller för nàgon av alla de kända användningarna av för- packningslaminat.

Uppfinningen kommer nedan att illustreras med en beskrivning av föredragna utföringsformer, varvid hän- visning görs till bifogade ritningsfigurer, av vilka: Figur 1 visar beläggning av en materialbana medelst en glidbestrykare; och Figur 2 visar beläggning av en materialbana medelst en ridàbestrykare.

Figuren 1 visar hur en bana 10 av substrat- material till ett förpackningslaminat, exempelvis av kartong, matas fram moturs kring en beläggningsvals 12, nära intill ett glidblock 14 med en övre yta 26 som bildar ett lutande plan som i dess nedre ände slutar med en nedre kant 16 som àtskiljs fràn banan 10 av en spalt.

Blocket 14 har fyra kanaler 18, 20, 22 och 24, som leder till slitsformade öppningar i ytan av det lutande planet 26, för frammatning av fyra flöden av beläggningsmaterial. Fler eller färre kanaler och slitsformade öppningar kan vara anordnade. Beläggnings- vätskor som matas fram genom dessa kanaler strömmar längs planet 26, och ovanpà varandra, utan omblandning, .n .- 10 15 20 25 30 35 515 824 _7_ passerar över spalten vid kanten 16 sà att banan blir belagd. Därefter leds banan till en tork (ej avbildad).

T Figur 2 matas det fram en bana 10 av ett sub- strat, sàsom en kartong, för ett förpackningsmaterial, horisontellt fràn höger till vänster. En rida 28 av nån onani-avi 21 Fnl1ør Fv-ån lrr-xnf-cm 'IG av ett block k^1g~ 14 som liknar det i figuren 1. Flödena av beläggnings- vätskor ligger ovanpà vandra och strömmar nedför den lutande ytan hos blocket 14 fram till kanten 16, och faller därefter som en rida 28 ned pà banan 10.

Därefter matas banan vidare till en tork (ej visad).

Uppfinningen kan exempelvis innefatta ett för- packningslaminat som bestàr av ett substrat av kartong som pà sin ena sida har nàgot av följande strukturer av vàtbelagda skikt, som kan vara anbringade i ett steg eller flera: /adh/PVOH/dist/PVOH/&dh/ /adh/nano/dist/nano/adh/ /adh/nano/dist/nano/eater/adh/ /adh/PVOH/nano/dist/nano/PVOH/àdh/ /adh/PVOH/nano/dist/nano/PVOH/eater/adh/ där som kan innehàlla PVOH = ett gasbarriärskikt av PVOH, en mindre mängd av nagon ytterligare polymer, t ex företrädesvis EAA adh = ett vidhäftningsskikt nano = en bärarpolymer som innehàller nanopartiklar eater = en bärarpolymer som innehåller en syrefàngare dist = ett distansskikt Närmare bestämt kan de pàlagda skikten innefatta följande sekvens: /EAA/PVOH+nanopartiklar/PVOH+EAA/PVOH+nanopartiklar/EAA Referenser 1. C.

R. Muelhaupt, Zilg, P. Reichert, F. Dietsche, T. Engelhardt och “Plastics and Rubber Nanocomposites based u. .- :u-,||a 515 824 ¿,fl1,».§¿,_ _ 8 _ upon Layered Silicates", Plastics Technology 2000, nLnststoffe Plast Europe, OktOber 1998- to t11 F) O E (D M Och E_ Gutqff, "Modern Coating and Drying Technology", s. 117-122, utgiven av VCH.

Claims (12)

10 l5 20 25 30 35 PATENTKRAV :

1. l. Förfarande för framställning av ett flerskiktat förpackningslaminat som innefattar ett substrat pà vilket det är anordnat minst tvà överlagrade skikt, kännetecknat av att det innefattar anbringandet av tvà eller flera vätbeläggningsskikt på nämnda substrat, så att detta blir försett med vàta överlagrade skikt, varefter dessa skikt torkas.

2. Förfarande enligt kravet l, där nämnda vät- beläggningsskikt innefattar minst ett skikt fràn vardera av minst tvà kategorier, valda bland vid- häftningsskikt, gasbarriärskikt, distansskikt, syrefàngande skikt och värmeförseglingsskikt.

3. Förfarande enligt kravet 2, där minst ett av nämnda vàtbeläggningsskikt utgörs av ett gasbarriär- skikt som innefattar en polymer som innehåller en dispersion av laminära nanopartiklar.

4. Förfarande enligt kravet 3, där nämnda nano- partiklar utgörs av ett fjällande oorganiskt laminärt ämne.

5. Förfarande enligt nagot av föregående krav, där nämnda vàtbeläggningsskikt anbringas medelst en glid- bestrykare eller en ridàbestrykare.

6. Förfarande enligt nàgot av föregàende krav, där substratet utgörs av papper, kartong eller plastfilm som valfritt redan i förväg kan uppvisa ett eller flera beläggningsskikt.

7. Förfarande enligt nàgot av föregàende krav, inne- fattande att ett eller flera beläggningsskikt anbringas över de torkade skikten.

8. Förfarande enligt nàgot av föregàende krav, innefattande att en förpackning formas av nämnda för- packningsmaterial.

9. Förfarande enligt kravet 8, innefattande att nämnda förpackning fylls. 10 515 824 §3§n; _ lg _

10. Flerskiktat förpackningslaminat som framställts enligt förfarandet enligt nàgot av kraven 1 - 7, innefattande minst ett skikt som i vàtt tillstànd har en tjocklek som inte överstiger 20 pm, och (1) minst ett skikt med sàdana syrgasbarriaregenskaper att syre- __.1 '_~.-...1_'...'L..,_a_.~..-. SR.,- ï-fi-w-Énfiknš- vy.. gëlïfzfllo¿ayy4. igiu.. hu”. Lv; 150 CmB/mz per 24 h <23°c, 83% RH) vid 1 atm,- elier <2) iamina inte överstiger minst ett syrefàngande skikt.

11. Laminat enligt kravet 10, där syregenomsläpplig- heten inte överstiger 50 cm3hfi per 24 h vid 1 atm (23°C, 83% RH).

12. Laminat enligt kravet ll, där syregenomsläpplig- heten inte överstiger 20 cmêüf per 24 h vid 1 atm (23°C, 83% RH).