Гибкий слоистый упаковочный материал и упаковочный контейнер

 

Использование: изобретение относится к области упаковки. Сущность изобретения: гибкий слоистый упаковочный материал с хорошими герметизирующими свойствами, включающий несущий слой из пластмассы и наполнителя, смешанного с пластмассой, и защитный слой из пластмассы такого же типа, что пластмасса в несущем слое в смеси с пластмассой иного типа, нежели пластмасса в несущем слое. Для улучшения герметизирующих свойств защитный слой содержит электропроводящий материал в мелкозернистой форме, предпочтительно сажу. 2 с. и 8 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается гибкого слоистого упаковочного материала в виде листа или ленты с герметизирующими заградительными свойствами, имеющего скелетный слой из пластмассы и заполнителя, смешанного с пластмассой, а также заградительный слой из пластмассы того же типа, что и пластмасса в скелетном слое в смеси с пластмассой другого типа, чем пластмасса в скелетном слое, размещенном на одной стороне скелетного слоя. Изобретение, кроме того, касается упаковочных контейнеров из слоистого упаковочного материала, изготавливаемых из упаковочного материала фальцовкой, термоформовкой или другим механическим процессом формовки.

При упаковке технология, которая называется стерильной упаковкой, часто применяется для упаковки и транспортировки продуктов, чувствительных к воздействию кислорода и/или света. Она может применяться для жидких пищевых веществ типа соков, вина, пищевого масла и медицинских (фармацевтических) биологических препаратов, которые в противном случае могли бы быть легко повреждены или разрушены уже после очень короткого воздействия на них кислорода и/или света. Стерильные упаковки часто применяются и для других продуктов, таких как молоко для того, чтобы увеличить срок хранения упакованного продукта и сохранения его свежих качеств в течение очень длительных периодов времени без необходимости хранения в замороженном виде.

Требование, предъявляемое к стерильным упаковочным материалам, состоит в том, что они должны быть кислородосветонепроницаемыми и непроницаемыми для бактерий с тем, чтобы обеспечить лучшую защиту упакованного продукта. Другие требования к упаковочному материалу состоят в том, что они должны быть стойкими и механически прочными для того, чтобы выдерживать внешние нагрузки, которым подвергается упаковочный материал при обычной транспортировке и обращении с ним. Естественно, что предпочтительно, чтобы упаковочный материал, кроме того, являлся легко изготавливаемым и после использования его уничтожаемым или мог быть использован иным образом в соответствии с современными требованиями защиты окружающей среды.

Большая группа известных стерильных упаковочных материалов изготавливается из слоистого материала, включающего, с одной стороны, упрочненный скелетный слой из бумаги или картона, с другой стороны, заградительный слой из алюминия (алюминиевой фольги), который обеспечивает упаковке заданные свойства непроницаемости, накладывается на одну сторону скелетного слоя, и кроме того другие покрытия из пластмассы (обычно полиэтилена), чтобы сделать материал легко герметизируемым посредством горячей герметизации.

Из известного упаковочного материала стерильные упаковки соответствующего качества чаще всего изготовляют с помощью современных упаковочных машин, которые либо из полосы, либо из заранее изготовленного полуфабриката формуют, заполняют и закрывают упаковки в больших промышленных объемах с большой скоростью производства.

Упаковка типа Тетра Брик (зарегистр. торговая марка) изготавливается из ленты, которой придается форма трубы посредством соединения обеих продольных сторон друг с другом в продольный перекрывающий шов. Трубу заполняют содержимым, о котором идет речь, и разделяют на закрытые подушкообразные упаковки по многократным поперечным линиям заделки отрезков трубы в продольном направлении трубы ниже уровня заполнения трубы. Упаковки отделяют друг от друга разрезанием по поперечным зонам заделки и придают им заданную геометрическую, обычно параллелепипедообразную готовую форму в заключительной операции, в процессе которой двойные треугольные угловые клапаны упаковки складываются и герметично заделываются на прилегающей стороне упаковки.

Известный упаковочный материал имеет недостатки, которые в значительной степени и в определенных случаях могут быть припасены алюминиевой фольге, используемой в качестве заградительного слоя, которая вследствие ее малой эластичности часто разрывается, в частности в зонах напряжения материала при изготовлении упаковки, и тем самым вызывает нарушение герметичных свойств готовой упаковки. Кроме того, алюминиевая фольга довольно дорогая и вследствие этого значительно увеличивает стоимость упаковочного материала.

Известный упаковочный материал имеет недостатки вследствие гигроскопичности бумажного или картонного слоя, который быстро теряет свою механическую прочность и делает упаковку мягкой и трудно поддающейся обработке, когда она подвергается воздействию жидкостей и влаги. В связи с этим бумажный или картонный слой должен быть довольно толстым для того, чтобы придать упаковке необходимую жесткость и стабильность формы, что увеличивает напряженность материала и к тому же опасность образования трещин в алюминиевой фольге при изготовлении упаковки.

Цель создать упаковочные материалы, в которых не применялся бы ни волокнистый слой, ни слой из алюминиевой фольги.

Упаковочный материал, состоящий только из пластмассы и заполнителя, смешиваемого с пластмассой, лишен необходимых герметичных свойств относительно как кислорода, так и света, и поэтому должен иметь дополнительный, но меньшей мере еще один слой материала с заданными герметичными свойствами для того, чтобы его можно было использовать в качестве стерильной упаковки.

В шведской патентной заявке N 9100057-0 описывается упаковочный материал, который имеет упрочненный скелетный слой из пластмассы и заполнителя, смешанного с пластмассой, но в котором вместо алюминиевой фольги используется кислородозаградительный слой, состоящий из пластмассы того же типа, что и пластмасса в скелетном слое в смеси с пластмассой другого типа по сравнению с пластмассой скелетного слоя.

В качестве наиболее предпочтительного типа в шведской патентной заявке N 9100057-0 описывается упаковочный материал, в котором пластмасса в скелетном слое состоит из пропиленового гомополимера с индексом плавления менее чем 1 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) или сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) и сополимера этилен/виниловый спирт.

Этот последний описанный упаковочный материал может быть, тем не менее, еще более улучшен, и целью изобретения вследствие этого является указание того, каким образом можно осуществить подобные усовершенствования.

Это достигается тем, что заградительный слой также содержит электропроводящий материал в виде мелких частиц.

Благодаря введению в заградительный слой упаковочного материала мелкозернистого электропроводного материала упаковочный материал, согласно изобретению, обладает герметизирующими свойствами, который при прочих равных условиях может быть уплотнен путем использования способов уплотнения типа высокочастотного нагрева (1Н) и диэлектрического герметизирования. Тогда как тепловая герметизация известного слоистого материала без мелкозернистого электропроводного материала осуществляется с применением тепла, необходимого для оплавления облицовочных слоев пластмассы слоистого материала снаружи, электропроводный материал в слоистом материале согласно изобретению делает возможным посредством индукционного или диэлектрического нагрева создавать то же самое количество тепла на месте в слоистом материале, в результате чего заделка может осуществляться значительно прочнее, чем раньше.

Выбор мелкозернистого электропроводного материала не является критическим согласно изобретению, но в принципе можно использовать практически любые известные электропроводные материалы в этой области, однако наибольшие преимущества достигаются, если электропроводный материал состоит из углерода, который делает упаковочный материал практически полностью светонепроницаемым.

Мелкозернистый электропроводный углеродный материал может состоять, например, из сажи, либо только из нее, либо в сочетании с другим мелкозернистым углеродом, например графитом. Предпочтительно, чтобы он состоял из смеси сажи и графита, так как заградительный слой, содержащий как сажу, так и графит показал неломкость и способность деформироваться в холодном состоянии, формуемость, значительно более легкую, чем заградительный слой, содержащий только сажу в качестве мелкозернистого электропроводного материала. Если заградительный слой содержит только сажу, количество сажи должно быть между 10 и 15, предпочтительно 12 мас. так как весовое количество сажи сверх 15 мас. делает заградительный слой ломким и трудноформуемым, в то время как сажа в количестве менее 10 мас. делает заградительный слой тягучим и легко формуемым, но за счет ухудшения электропроводности. Если, с другой стороны, заградительный слой содержит и сажу и графит, количество сажи может быть только около 5% без всякого риска ухудшения электропроводности, если весовое количество графита одновременно составляет около 15-25, предпочтительно 20 мас.

Согласно предпочтительному примеру выполнения изобретения упаковочный слоистый материал имеет внешний герметизирующий слой из пластмассы того же самого типа, что и пластмасса в скелетном слое, т.е. либо пропиленового гомополимера с индексом плавления менее 1 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС), либо сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС), наносимый на заградительный слой.

На чертеже представлена схема предлагаемого упаковочного материала, поперечное сечение.

Упаковочный слоистый материал 1 содержит упрочненный скелетный слой 2 и заградительный слой 3, нанесенный на одну сторону скелетного слоя (соответствующей внутренней стороне изготавливаемого стерильного упаковочного материала), придающий упаковочному слоистому материалу герметизирующие свойства относительно кислорода и света. Слоистый материал в предпочтительном примере выполнения имеет, кроме того, наружный слой 4, нанесенный на заградительный слой 3, который служит, с одной стороны, для защиты заградительного слоя слоистого материала от прямого контакта со стерильным содержимым стерильной упаковки и, с другой стороны, для облегчения тепловой заделки слоистого материала при изготовлении упаковки.

Скелетный заградительный и наружный герметизирующий слой могут быть изготовлены в виде отдельных пленок, которые впоследствии соединяются друг с другом с помощью одного или более промежуточных связующих веществ для образования готового слоистого материала. Предпочтительно, однако, слоистый материал изготавливается совместным прессованием, в процессе которого слои прессуются и соединяются непосредственно друг с другом плавлением с использованием тепла от прессования.

Упрочненный скелетный слой состоит из пластмассы и заполнителя, смешанного с пластмассой, с пластмассой в скелетном слое, состоящей, например, из пропиленового гомополимера с индексом плавления менее 1 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) или сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС). Количество наполнителя в скелетном слое может варьироваться в широких пределах и составляет от 50 до 80% от веса скелетного слоя. Предпочтительным количеством наполнителя является около 65% Тип наполнителя также может варьироваться и сам по себе не является критической частью изобретения. На практике любой известный в этой области наполнитель может применяться согласно изобретению, даже такие как мел, глина (каолин), тальк и слюда, каждый сам по себе или в любой заданной взаимной комбинации с каждым другим образуют примеры особенно предпочтительных наполнителей. Тем не менее самым предпочтительным наполнителем является мел.

Заградительный слой состоит из смеси пластмассы и мелкозернистого электропроводного материала, смешанного с пластмассой. Пластмассовая смесь состоит частично из пластмассы того же самого типа, в частично из пластмассы другого типа, чем в скелетном слое. Пластмассой того же самого типа, как пластмасса в скелетном слое, таким образом может быть пропиленовый гомополимер с индексом плавления менее 1 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) или сополимер этилен/пропилен с индексом плавления между 05, и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС). Пластмасса другого типа, чем пластмасса в скелетном слое должна быть пластмассой с хорошими непроницаемыми для кислорода свойствами. Примерами пластмасс такого типа являются сополимер этилен/виниловый спирт (ЕУОН), поливинилиденхлорид и полиамид, среди которых наиболее предпочтительным является сополимер этилена/виниловый спирт (ЕУОН). Мелкозернистым электропроводным материалом в скелетном слое предпочтительно является углеродный материал, такой как сажа, сама по себе или в комбинации с графитом.

Количество пластмассы того же типа, как в скелетном слое, т.е. сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) может варьироваться между 20 и 60 мас. в то время как количество пластмассы другого типа по сравнению с пластмассой в скелетном слое, т.е. сополимера этилен/виниловый спирт (ЕУОН) может варьироваться между 40 до 80 мас. Количество мелкозернистого заградительного слоя может варьироваться в зависимости от особого выбора мелкозернистого материала. Если электропроводный материал, например, состоит из сажи, его количество должно быть между 10 и 15, предпочтительно 12 мас. в то время как, если электропроводный материал состоит из смеси сажи и графита относительное соотношение этих обоих углеродных материалов должно быть между 5 и 10, предпочтительно около 6 мас. и между 15 и 20 предпочтительно около 20 мас. графита соответственно.

Наружный герметизирующий слой состоит согласно изобретению из пластмассы того же самого типа, что и пластмасса в скелетном слое и может таким образом, например, быть гомополимером пропилена с индексом плавления менее 1 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) или сополимером этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС).

Самый предпочтительный пример выполнения изобретения таким образом имеет следующий состав слоев материала в упаковочном слоистом материале; скелетный слой состоит из приблизительно 35 мас. сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 05, и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС) и ок. 65 мас. наполнителя (предпочтительно мал); заградительный слой состоит из смеси 34 мас. сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС), 40 мас. сополимера этилен/виниловый спирт (УЕОН), ок. 6 мас. сажи и ок. 20 мас. графита; и наружный слой состоит из сополимера этилен/пропилен с индексом плавления между 0,5 и 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^оС).

Из слоистого материала, который известен как стерильный, изготавливается упаковка с прекрасным герметичными и заградительными свойствами (кислороднепроницаемость, светонепроницаемость и т.д.) либо путем фальцовки, термоформовки, либо другой механической формовкой слоистого слоя. Например, из полосы упаковочного слоистого материала изготавливают, как описывалось выше, из полосы, которой вначале придается форма трубы, по обоим продольным краям полосы, упаковки, путем соединения краев друг с другом в продольный герметичный шов. Трубу заполняют содержимым, о котором шла речь, и разделяют на закрытые подушкообразные упаковочные блоки по многократным поперечным заделкам трубы ниже уровня содержимого трубы. Упаковочные блоки отделяются друг от друга разрезанием по поперечным заделкам и затем им придается заданная геометрическая окончательная форма, например, параллелепипедная, в процессе последней формовочной операции, в процессе которой двойные треугольные угловые упаковки загибаются и заделываются на прилегающей стороне упаковки.

В предпочтительном выполнении упаковочный материал, кроме того, является ценным материалом с точки зрения окружающей среды, так как все слои, образующие часть слоистого материала, состоят полностью или в основном из одной и той же пластмассы, которая легко может быть утилизирована посредством существующей технологии утилизации.

Формула изобретения

1. Гибкий слоистый упаковочный материал в виде листа или ленты, имеющий несущий слой из пластмассы и наполнителя, смешанного с пластмассой, и защитный слой из пластмассы того же типа, что и пластмасса в несущем слое, в смеси с пластмассой другого типа, нежели в несущем слое, отличающийся тем, что защитный слой содержит электроприводящий материал в мелкозернистой форме.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что мелкозернистый электроприводящий материал равномерно распределен в защитном слое.

3. Материал по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что мелкозернистый электропроводящий материал состоит в основном из углерода.

4. Материал по п.3, отличающийся тем, что мелкозернистый электропроводящий материал состоит из сажи.

5. Материал по п.3, отличающийся тем, что мелкозернистый электропроводящий материал состоит из смеси сажи и графита.

6. Материал по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что он имеет наружный слой из пластмассы того же типа, что и пластмасса в несущем слое, размещенный на защитном слое.

7. Материал по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что несущий, защитный и наружные слои изготовлены совместным прессованием.

8. Материал по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что пластмасса в несущем слое состоит из пропиленового гомополимера с индексом плавления менее 1 по АСТМ (2,16 кг, 230^oС) или сополимера этилен пропилен с индексом плавления 0,5 - 5 по АСТМ (2,16 кг; 230^oС).

9. Материал по п. 8, отличающийся тем, что пластмасса защитного слоя другого типа, нежели в несущем слое является сополимером этилен-винилового спирта.

10. Упаковочный контейнер, полученный путем образования складок, термического и механического формования гибкого слоистого упаковочного материала в виде листа или ленты, содержащего несущий слой из пластмассы и смешанного с ней наполнителя, и защитный слой из пластмассы того же типа, что и пластмасса в несущем слое, в смеси с пластмассой другого типа, нежели в несущем слое, отличающийся тем, что защитный слой содержит электропроводящий материал в виде мелких частиц.

РИСУНКИ

Рисунок 1