Ламинированный упаковочный материал, способ его изготовления и упаковочный контейнер, изготовленный из этого материала и обладающий высокой непроницаемостью для газообразного кислорода

 

Описывается ламинированный упаковочный материал для формостабильного, непроницаемого для жидкости упаковочного контейнера, обладающего высокой непроницаемостью по отношению к газообразному кислороду, причем указанный упаковочный материал имеет конфигурационно жесткий, но складываемый базовый слой из бумаги или картона и слой поливинилового спирта, нанесенный в качестве барьера для газообразного кислорода на одну сторону базового слоя. Материал отличается тем, что слой поливинилового спирта присоединен к базовому слою слоем пластика, нанесенным между слоем поливинилового спирта и базовым слоем. Технический результат -уменьшение количества используемого поливинилового спирта в упаковочном материале. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к ламинированному упаковочному материалу, предназначенному для формостабильного, непроницаемого для жидкости упаковочного контейнера, обладающего высокой непроницаемостью для газообразного кислорода, причем упаковочный материал имеет конфигурационно жесткий, но складываемый базовый слой из бумаги для картона, а также слой поливинилового спирта, нанесенный на одну сторону базового слоя и действующий как барьер для газообразного кислорода. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления ламинированного упаковочного материала, а также к имеющим стабильную форму, не проницаемым для жидкости упаковочным контейнерам, обладающим высокой непроницаемостью для газообразного кислорода и изготовленным фальцеванием листа или ленты слоистого упаковочного материала.

Упаковывание и транспортировка жидких пищевых продуктов в формостабильных, непроницаемых для жидкости упаковочных контейнерах из ламинированного упаковочного материала уже известны в данной области. Такие так называемые упаковочные ламинаты содержат несколько отдельных слоев, которые вместе способствуют приданию готовой упаковке желательных механических и химических защитных свойств по отношению к упакованному продукту. Традиционный упаковочный ламинат имеет конфигурационно жесткий, но складываемый базовый или "срединный" слой из бумаги или картона, покрытый с обеих сторон наружными слоями пластика, предпочтительно полиэтилена, для защиты чувствительного к воздействию влаги базового слоя и одновременного придания упаковочному ламинату способности к термосвариванию.

Ламинированный упаковочный материал описанного выше типа со слоями, выполненными только из бумаги (или картона) и пластика, позволяет изготавливать формостабильные, непроницаемые для жидкости упаковочные контейнеры, но он не обладает непроницаемостью по газообразному кислороду и другим газам, и поэтому его необходимо дополнять одним или более дополнительными слоями (так называемыми барьерными слоями) из материала, обладающего требуемой газонепроницаемостью, чтобы сделать упаковочный ламинат пригодным для упаковочных контейнеров, предназначенных для продуктов, чувствительных также и к воздействию газообразного кислорода.

Из патента Швеции 440519 известно, что вышеописанный упаковочный материал, для придания ему непроницаемости по газообразному кислороду, дополняют слоем поливинилового спирта, который представляет собой один из многих других известных примеров материалов, обладающих высокой непроницаемостью для газообразного кислорода. В соответствии с патентом Швеции N 440519 тонкий слой водной эмульсии поливинилового спирта наносят в виде покрытия или аналогичным способом непосредственно на одну поверхность слоя бумаги или картона, после чего нанесенный слой водной эмульсии поливинилового спирта высушивают с образованием сплошного поливинилового слоя, покрывающего всю поверхность одной стороны слоя из бумаги или картона.

Чтобы предотвратить чрезмерное проникновение слоя водной эмульсии поливинилового спирта во впитывающий жидкость слой из бумаги и картона, водная эмульсия поливинилового спирта в соответствии с патентом Швеции 440519 должна также содержать загуститель (например, альгинат), который способствует повышению вязкости водной эмульсии, так чтобы существенно уменьшить способность водной эмульсии проникать в расположенный ниже слой бумаги или картона.

Вследствие того, что непроницаемость поливинилового спирта по газообразному кислороду сильно зависит от влагосодержания поливинилового спирта и быстро снижается при повышении влажности, высушенный слой поливинилового спирта должен быть защищен с помощью наружного, непроницаемого для жидкости покрытия из пластика, которое наносят на ту сторону слоя поливинилового спирта, которая обращена наружу от слоя бумаги или картона.

Ламинированный упаковочный материал по патенту Швеции 440519 обладает однако серьезными недостатками, которые тесно связаны не только с влагозависимой непроницаемостью поливинилового спирта по газообразному кислороду, но также с физическими и химическими свойствами поверхности слоя бумаги или картона.

Из-за волокнистой структуры бумаги или картона, соответственно поверхность бумаги или картона не будет совершенно гладкой, но характеризуется присущей ей по природе шероховатостью и неровностью поверхности. Следовательно, в способе по патенту Швеции N 440519 необходимо наносить водный поливиниловый спирт в больших количествах, чем потребовалось бы в том случае, если бы покрываемая поверхность была совершена гладкой, чтобы "заполнить" неровности в шероховатой волокнистой поверхности и тем самым гарантировать то, что нанесенный слой станет сплошным и хорошо свяжется с покрываемой поверхностью. Это избыточное, но необходимое количество покрывающего поливинилового спирта приводит к нежелательным, но неизбежным повышенным затратам материала и производственным затратам при изготовлении упаковочного материала.

С учетом того, что покрытая бумага или картон также высыхают при высушивании нанесенного слоя водной эмульсии поливинилового спирта, возникает неизбежная опасность того, что слой бумаги или картона будет соответственно подвергаться нежелательному так называемому сморщиванию (с последующим риском образования трещин в слое поливинилового спирта) вследствие избыточного, трудно регулируемого высушивания данного слоя.

Кроме того, поскольку слой поливинилового спирта находится в непосредственном контакте с расположенным под ним, влагочувствительным слоем бумаги или картона, само собой понятно, что слой поливинилового спирта в ламинированном упаковочном материале, известного из патента Швеции 440519 опасно открыт для проникновения влаги и сырости, которая легко поглощается слоем бумаги или картона и соответственно передается от этого слоя в случае утечек влаги с другой стороны слоя бумаги или картона, обращенной в другую сторону от слоя поливинилового спирта.

Следовательно, задача изобретения состоит в устранении этих недостатков и изъянов, которые тесно связаны с вышеописанным ламинированным упаковочным материалом по предшествующему уровню техники.

Другая задача изобретения состоит в разработке ламинированного упаковочного материала указанного во введении типа, без применения избыточных количеств поливинилового спирта, чтобы получить хорошо связанный упаковочный ламинат, обладающий желательной высокой непроницаемостью по газообразному кислороду.

Еще одной задачей изобретения является создание ламинированного упаковочного материала, содержащего барьерный по газообразному кислороду слой поливинилового спирта, хорошо защищенный от проникновения влаги и сырости.

Эти задачи достигаются в соответствии с настоящим изобретением с помощью упаковочного материала вышеуказанного типа, имеющего отличительные признаки, приведенные в п. 1 формулы изобретения. Наиболее рациональные и предпочтительные варианты осуществления упаковочного материала по изобретению представлены признаками, приведенными в зависимых пунктах 2-6 формулы изобретения.

Таким образом, с помощью непроницаемого для жидкости слоя из пластика, нанесенного между базовым (срединным) слоем и слоем поливинилового спирта в упаковочном материале по изобретению, будет создан барьер для влаги, эффективно защищающий слой поливинилового спирта от какого-либо возможного проникновения влаги из впитывающего жидкость базового слоя. Промежуточный пластиковый слой также способствует "заполнению" неровностей в шероховатой структуре поверхности базового слоя, тем самым будет получена более гладкая поверхность, расположенная под слоем поливинилового спирта, благодаря чему поливиниловый спирт может быть нанесен в меньшем количестве, которое тем не менее будет столь же эффективно, как и в рассмотренном выше ламинированном упаковочном материале по предшествующему уровню техники, чтобы добиться желательной, регулируемой и однородной непроницаемости по газообразному кислороду в готовом упаковочном материале.

Выбор пластика для промежуточного пластикового слоя не является решающим фактором в соответствии с настоящим изобретением, хотя и было доказано, что в настоящее время наиболее предпочтительным для данного слоя является экструдируемый термопластик. Предпочтительно, пластик состоит из полиэтилена, который хорошо совместим с поливиниловым спиртом и создает хороший барьер для влаги, и в то же время он эффективно сцепляется как с центральным слоем, так и с рассмотренным выше слоем поливинилового спирта.

Для защиты слоя нанесенного поливинилового спирта от проникновения влаги также с другой стороны слоя поливинилового спирта, обращенной наружу от базового слоя, в соответствии с изобретением эту сторону слоя поливинилового спирта также рационально покрыть слоем пластика, тем самым слой поливинилового спирта в готовом упаковочном материале оказывается хорошо инкапсулированным между двумя охватывающими слоями из пластика, которые эффективно защищают слой поливинилового спирта от влаги с обеих сторон слоя поливинилового спирта, которая бы понизила его непроницаемость по газообразному кислороду.

Согласно изобретению выбор пластика и для этого слоя, покрывающего другую сторону слоя поливинилового спирта, не является решающим фактором. В соответствии с изобретением пригодными пластиками могут быть термопластики, такие, например, как полиэтилен, который удовлетворяет требованиям создания барьера для влаги и который сцепляется с поливиниловым спиртом с хорошей адгезионной прочностью.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается простой и эффективный способ изготовления ламинированного упаковочного материала по изобретению.

Способ по изобретению имеет отличительные признаки, приведенные в п. 7 прилагаемой формулы изобретения. Наиболее рациональные и практические варианты осуществления способа по изобретению имеют дополнительные отличительные признаки, приведенные в зависимых п. 8-13 формулы изобретения.

Главное преимущество, которое достигается с помощью способа по изобретению по сравнению с известным способом по патенту Швеции 440519, заключается в том, что сушка (регулирование содержания влаги) нанесенного слоя водного поливинилового спирта через промежуточный слой пластика происходит без риска нежелательного сморщивания (с вытекающим из этого риском образования трещин и потери непроницаемости).

Кроме того, как было указано выше, способом по изобретению можно получить ламинированный упаковочный материал описанного типа с хорошим связыванием слоев, который будет обладать желательными исключительными свойствами непроницаемости по отношению к газообразному кислороду, и при этом используются существенно меньшие количества (приблизительно на 50 процентов меньше) поливинилового спирта, чем в известном способе по патенту Швеции 440519.

В соответствии с еще одним объектом изобретения предлагается формостабильный упаковочный контейнер, обладающий высокой непроницаемостью по газообразному кислороду, такого типа, который обычным образом получают фальцеванием листового или лентообразного ламинированного упаковочного материала по изобретению, который предпочтительно выполнен с декоративными иллюстрациями и линиями сгиба.

Далее настоящее изобретение описано более подробно на предпочтительных вариантах его выполнения как упаковочного материала, так и способа его изготовления со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых: фиг. 1 - схематичное поперечное сечение ламинированного упаковочного материала по изобретению; фиг. 2 - схема иллюстрирующая способ изготовления ламинированного упаковочного материала по изобретению; фиг. 3 - схематичный вид верхней части обычного, формостабильного упаковочного контейнера, полученного фальцеванием лентообразного ламинированного упаковочного материала по изобретению.

На фиг. 1 схематично представлено поперечное сечение ламинированного материала 10 (упаковочного ламината) по изобретению. Упаковочный материал 10 имеет конфигурационно жесткий, но выполненный с возможностью складывания (фальцевания) базовый (срединный) слой 11 из бумаги или картона, а также наружные, непроницаемые для жидкости слои 12 и 13 из пластика, из которых наружный слой 12 (самый верхний на фиг. 1) расположен с той стороны упаковочного материала 10, которая в упаковочном контейнере, изготовленном из этого материала, должна быть обращена наружу, тогда как наружный слой 13 (самый нижний на фиг. 1) соответственно расположен с той стороны упаковочного материала, которая в контейнере, изготовленном из него, должна быть обращена внутрь.

Наружный (самый верхний) пластиковый слой 12 предпочтительно состоит из полиэтилена, например, полиэтилена низкой плотности (LDPE - ПЭНП), который, с одной стороны, обеспечивает защиту упаковочного материала 10 от проникновения влаги извне (с наружной стороны упаковочного материала) и, с другой стороны, создает возможность запечатывания упаковочного материала с помощью обычного способа термосваривания, в соответствии с которым обращенные друг к другу слои пластика путем подачи тепла и давления могут быть эффективно присоединены друг к другу за счет сплавления их поверхностей с образованием механически прочных, непроницаемых для жидкости, уплотнительных соединений в процессе преобразования ламинированного упаковочного материала 10 в упаковочные контейнеры. Следует отметить, что хотя это и не относится к сущности изобретения (и поэтому не показано на чертежах), но тем не менее наружный пластиковый слой 12 может быть, кроме того, выполнен с соответствующими сделанными печатной краской рисунками декоративного и/или информационного характера (так называемыми декоративными иллюстрациями), чтобы идентифицировать, например, упакованный продукт.

Другой наружный (самый нижний) пластиковый слой 13 также предпочтительно состоит из полиэтилена, например, полиэтилена низкой плотности (LDPE - ПЭНП), который соответствующим образом обеспечивает защиту ламинированного упаковочного материала 10 от проникновения влаги "изнутри" (с внутренней стороны упаковочного материала), и одновременно создает возможность запечатывания упаковочного материала с помощью обычного термосваривания, посредством которого внутренняя сторона упаковочного материала может быть присоединена к его наружной стороне с образованием механически прочных, непроницаемых для жидкости уплотнительных соединений в процессе преобразования упаковочного материала 10 в упаковочные контейнеры.

Между базовым слоем 11 и вторым наружным (самым нижним) пластиковым слоем 13 в упаковочном материале 10 имеется слой 14 поливинилового спирта, который служит в качестве барьера для газообразного кислорода и который связан с центральным слоем 11 посредством уплотнительного слоя 15, расположенного между базовым слоем 11 и слоем 14 поливинилового спирта. Уплотнительный слой 15 предпочтительно состоит из экструдируемого термопласта, например, полиэтилена, который сцепляется с хорошей адгезионной прочностью как с базовым слоем 11, так и со слоем 14 поливинилового спирта, и одновременно уплотнительный слой 15 обеспечивает влагочувствительному слою 14 поливинилового спирта хорошую защиту от влаги с наружной стороны упаковочного материала 10. Уплотнительный слой 15, находящийся в непосредственном контакте с центральным слоем 11, заполняет неизбежные неровности в шероховатой структуре поверхности базового слоя и образует гладкую поверхность для слоя 14 поливинилового спирта, расположенную под ним.

Как показано на фиг. 1, важным признаком упаковочного материала 10 по изобретению является то, что влагочувствительный, непроницаемый для газообразного кислорода слой 14 поливинилового спирта расположен так, что он оказывается инкапсулированным между охватывающими, непроницаемыми для жидкости пластиковыми слоями 15 и 13, и тем самым он не подвергается никакой опасности потерять свою непроницаемость по газообразному кислороду из-за проникновения влаги с наружной и/или с внутренней стороны ламинированного упаковочного материала.

На фиг. 2 показана схема способа в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для изготовления описанного выше упаковочного материала 10. Для ясности, для обозначения таких же или соответствующих элементов на фиг. 2 использованы те же позиции, что и на фиг. 1.

Ленту (полотно) бумаги или картона 11, которая с одной стороны покрыта пластиковым слоем 12, как показано в увеличенном масштабе в охваченной окружностью зоне A слева на фиг. 2, подают через зазор между двумя вращающимися валками 16, 16, и одновременно другую (непокрытую) сторону ленты покрывают слоем 15 пластика, который экструдируют на ленту экструдером 17. После этого покрытую уже с двух сторон ленту бумаги или картона (см. увеличенное поперечное сечение в охваченной окружностью зоне B) подают дальше к позиции обработки поверхности, которая обозначена поз. 18, на которой нанесенный слой 15 пластика подвергается обработке для улучшения адгезионных свойств поверхности, например, обработке коронным разрядом, с помощью соответствующего устройства 19 для обработки поверхности, т. е. устройством для обработки коронным разрядом.

Ленту с обработанной поверхностью подают дальше к позиции 20 нанесения покрытия, на которой водную эмульсию поливинилового спирта наносят в виде тонкого водного слоя в количестве 10 г/м² на пластиковый слой 15 с обработанной поверхностью с помощью устройства 21 для покрывания или нанесения покрытия с целью образования структуры в поперечном сечении, показанной в увеличенном масштабе в охваченной окружностью зоне C.

Покрытую поливиниловым спиртом ленту далее подают к позиции 21 сушки, на которой осуществляется регулирование содержания влаги в водном слое 14 поливинилового спирта путем удаления или испарения воды с помощью соответствующего сушительного устройства 22.

И в завершение ленту со слоем 14 поливинилового спирта, содержание влаги, в котором отрегулировано, подают через зазор между двумя вращающимися валками 23 с одновременным нанесением на слой 14 поливинилового спирта одного (или возможно, больше) слоя 13 расплавленного пластика с помощью экструдера 24 с целью образования готового упаковочного материала 10, имеющего структуру в поперечном сечении, показанную в увеличенном масштабе в охваченной окружностью зоне D.

Из листового или лентообразного упаковочного материала 10 по изобретению могут быть изготовлены формостабильные, непроницаемые для жидкости упаковочные контейнеры 25, обладающие высокой непроницаемостью по газообразному кислороду, причем они могут быть изготовлены фальцеванием по себе известным образом. Пример такого обычного упаковочного контейнера схематично показан на фиг. 3.

На фиг. 3 показана верхняя часть известного упаковочного контейнера 25 типа Tetra Brik^R, изготовленного с помощью современных, рациональных упаковочных машин такого типа, которые образуют, заполняют и запечатывают упаковки из лентообразного, предпочтительно выполненного с линиями сгиба и с нанесенным рисунком ламинированного упаковочного материала. Поскольку такие упаковочные контейнеры, а также способ их изготовления хорошо известны специалистам в данной области, считаем нецелесообразным описывать их здесь более подробно. Тем не менее, основной принцип заключается в том, что лентообразный упаковочный материал сначала преобразуют в трубку, которую затем наполняют желательным содержимым, в данном случае продуктом, чувствительным к газообразному кислороду, и после этого разделяют на закрытые, подушкообразные упаковки путем образования повторяющихся поперечных швов на трубке ниже уровня содержимого в трубке. Упаковки отделяют друг от друга путем выполнения надрезов в поперечных зонах запечатывания, и придают им желательную конечную геометрическую конфигурацию, обычно форму параллелепипеда, как показано на фиг. 3, с помощью конечной операции фальцовки и запечатывания.

Таким образом, из вышеизложенного становится ясно, что настоящее изобретение позволяет эффективно устранить рассмотренные выше недостатки, присущие технологии по предшествующему техническому уровню, и простым образом и с использованием обычной технологии и оборудования создает возможность получения ламинированного упаковочного материала для формостабильных, непроницаемых для жидкости упаковочных контейнеров, обладающих высокой непроницаемостью по газообразному кислороду. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано выше со ссылкой на определенные предпочтительные варианты осуществления как упаковочного слоистого материала, так и способа его изготовления, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено теми вариантами осуществления, которые были представлены и описаны только для иллюстрации настоящего изобретения. Для специалиста в данной области очевидно, что возможны многочисленные варианты и модификации, без выхода из объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Ламинированный упаковочный материал для формостабильного, непроницаемого для жидкости упаковочного контейнера, обладающего высокой непроницаемостью по отношению к газообразному кислороду, причем указанный упаковочный материал имеет конфигурационно жесткий, но складываемый базовый слой из бумаги или картона (11), и слой поливинилового спирта (14), нанесенный в качестве барьера для газообразного кислорода на одну сторону базового слоя, отличающийся тем, что слой (14) поливинилового спирта присоединен к базовому слою (11) слоем пластика (15), нанесенным между слоем поливинилового спирта и базовым слоем.

2. Ламинированный упаковочный материал по п.1, отличающийся тем, что слой (15) пластика между базовым слоем (11) и слоем (14) поливинилового спирта состоит из термопласта.

3. Ламинированный упаковочный материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что слой (15) пластика между базовым слоем (11) и слоем (14) поливинилового спирта состоит из полиэтилена.

4. Ламинированный упаковочный материал по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что другая сторона слоя (14) поливинилового спирта, обращенная в сторону от базового слоя (11), покрыта слоем пластика (13), нанесенным на слой поливинилового спирта.

5. Ламинированный упаковочный материал по п.4, отличающийся тем, что пластиковый слой (13) на указанной другой стороне слоя (14) поливинилового спирта состоит из термопластика.

6. Ламинированный упаковочный материал по п.5, отличающийся тем, что пластиковый слой (13) на указанной другой стороне слоя (14) поливинилового спирта состоит из полиэтилена.

7. Способ изготовления ламинированного упаковочного материала, предусматривающий, что ленту (11) из бумаги или картона покрывают слоем (14) водного поливинилового спирта, который затем сушат, и высушенный слой (14) поливинилового спирта на ленте покрывают наружным слоем (13) пластика, отличающийся тем, что ленту (11) из бумаги и картона предварительно покрывают с одной стороны слоем (15) пластика и эту покрытую сторону покрывают слоем (14) поливинилового спирта так, чтобы слой (14) поливинилового спирта был присоединен к базовому слою (11) слоем пластика (15), нанесенным между слоем поливинилового спирта и базовым слоем, а указанную сушку проводят для регулирования содержания влаги.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что тонкий водный слой (14) поливинилового спирта наносят на пластиковую пленку с помощью операции нанесения покрытия.

9. Способ по п.7 и 8, отличающийся тем, что тонкий водный слой (14) поливинилового спирта наносят на пластиковую пленку в количестве 10 г/м².

10. Способ по любому из пп.7 - 9, отличающийся тем, что пластиковую пленку (15) подвергают обработке путем окисления поверхности перед нанесением тонкого водного слоя (14) поливинилового спирта.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что обработка путем окисления поверхности представляет собой обработку коронным разрядом.

12. Способ по любому из пп.7 - 10, отличающийся тем, что слой (15) пластика наносят путем экструдирования.

13. Формостабильный, непроницаемый для жидкости упаковочный контейнер (25), обладающий высокой непроницаемостью по отношению к газообразному кислороду, изготовленный из ламинированного упаковочного материала на основе бумаги и картона и слоев термопласта, отличающийся тем, что контейнер изготовлен из ламинированного упаковочного материала по любому из пп.1 - 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3