CS277457B6 - Packaging material formed by a foil or a band of a formable and hot joinable plastic material - Google Patents

Description

Tento vynález se týká pružného materiálu tvaru fólie nebo pásu, používaných pro výrobu obalů. Vynález se také týká obalu a/nebo jeho části vyrobené z tohoto materiálu.

Pro balení a dopravu tekutých potravinářských výrobků, jako mléka, ovocných šťáv apod., se již dlouho používají nevratné obaly. Velká část těchto nevratných obalů se vyrábí z materiálů, jejichž základní nosný prvek tvoří papír nebo lepenka, které jsou na obou stranách opatřeny povlakem z termoplastické hmoty. Materiály těchto obalů jsou také někdy obloženy nebo potaženy další vrstvou jiného materiálu, například hliníkovou fólií nebo fólií z plastů jiných druhů.

Volba složení obalového materiálu je závislá na druhu výrobku, pro který je obal určen, neboť obal má zajišťovat co nej lepší ochranu výrobku a sám musí být dostatečně pevný, trvanlivý a odolný vůči namáhání, jemuž je vystavován při běžné manipulaci. Aby se dosáhlo dostatečné mechanické pevnosti obalu, která je nezbytná jednak pro ochranu výrobku v něm obsaženého-, jednak pro rozměrovou stabilitu obalů, zajišťující bezproblémovou manipulaci, tvoří základní materiál těchto obalů většinou relativně tlustý papír nebo kartón. Tento materiál však nemá dostatečnou nepropustnost pro tekutiny nebo plynné látky a jeho pevnost se rychle snižuje působením vlhkosti nebo přímým stykem s tekutinou. Aby se materiál tohoto druhu stal vodotěsným, opatřuje se většinou na obou stranách vodotěsným povlakem z plastu. Je-li tímto plastem termoplastický materiál, je možno využít tohoto povlaku pro spojení částí obalu svařením zatepla. Tímto způsobem lze také obaly uzavírat. Svařením sé také zvyšuje tvarová stabilita obalů a zajišťuje se vodotěsnost a mechanická trvanlivost spoje.

Nevratné obaly tohoto typu se v současné době vyrábějí pomocí moderních a vysoce produktivních balicích strojů, které obal vytvarují, naplní výrobkem a uzavřou. Tyto výkonné stroje tvarují obaly z materiálu tvaru pásu nebo z prefabrikovaných přístřihů. Vyrábějí-li se obaly z pásového materiálu, spojují se jeho podélné okraje po přeložení, čímž z pásu vznikne trubice. Trubice se naplní požadovaným obsahem a dělí se na jednotlivé části zplošťováním a uzavíráním v příčném směru vzhledem k podélné ose trubice. Takto uzavřené jednotlivé části trubice se od sebe oddělují rozstřižením v příčných závěrných pásech a jednotlivým obalům se uděluje požadovaný geometrický tvar dalším přehýbáním a spojováním jejich částí.

Při výrobě obalů tímto způsobem je laminovaný materiál vystavován značnému namáhání zejména v nutných ohybech, neboť vzhledem k relativně velké tloušťce základního materiálu je plastový povlak na jedné straně silně namáhán v tahu, zatímco se povlak na druhé straně stlačuje podél čáry ohybu. Díky vysoké roztažnosti povlaků z plastu dochází jen zřídka ke zlomení ohybu nebo k jinému porušení obalu, které by způsobilo vytékání jeho obsahu. Tento problém však vzniká při použití hliníkové fólie, která ve srovnání s fólií nebo povlakem z plastu má podstatně nižší roztažnost a proto se také snadno v ohybech láme.

I když jednotlivé ohyby v rozmezí do 180° většinou nepůsobí žádné větší potíže, jsou problematické přehyby, které se kříží

Λnebo protínají. Překřížení přehybů je běžné u vnějších závěrných částí obalů, ať již vyráběných z pásového materiálu nebo z prefabrikovaných přístřihů. Spoj se obvykle provádí zahřátím a natavením okrajů plastového povlaku na straně směřující do dutiny obalu, načež se ohřáté okraje k sobě přitlačí, čímž se spojí a vytvoří na vnější straně obalu ' závěrný šev. Takový závěrný šev je tvořen dvěma vrstvami materiálu a aby se zabezpečilo, že nebude překážet při manipulaci a skladování, zpravidla se na plocho přehýbá směrem k vnější stěně obalu. To znamená, že jedna z vrstev materiálu má ohyb 180° a že v oblasti tohoto ohybu jsou vlastně tři vrstvy materiálu. Tato oblast obalu má tedy trojnásobnou tloušťku. Závěrný šev se v některých případech vytváří na jedné nebo i více stranách obalu. Při tvarování obalů tvaru rovnoběžnostěnu se navíc ohýbají ještě závěrné části podél ohybové rýhy o 180°, v pravém úhlu vůči zmíněnému závěrnému švu. Důsledkem je, že tloušťka laminovaného materiálu je v některých oblastech obalu až šestinásobná. Při tomto příčném ohýbání o 180° přes závěrný šev dochází ve vnějších vrstvách materiálu k vysokému namáhání v tahu a tím i k jeho prodlužování, čímž se zvyšuje riziko jeho prasknutí nebo porušení v těchto namáhaných místech. Namáhání v tahu je často tak vysoké, že vznikají trhliny nejen v hliníkové fólii, ale i v termoplastickém povlaku základního obalového materiálu. Důsledkem je pronikání obsahu do základního materiálu, případně jeho vytékání.

Nevýhody obalů popsaného typu, způsobené z největší části základní papírovou hmotou nebo kartónem, které přijímají vlhkost a navíc musí mít ještě značnou tloušťku pro zajištění mechanické pevnosti obalu, odstraňuje obalový materiál, který je předmětem tohoto vynálezu.

Záměrem vynálezu je zdokonalení obalového materiálu, tvořeného fólií nebo pásem tvářitelného a zatepla spojitelného plastického. materiálu, který je alespoň z jedné strany opatřen integrálně tvarovaným reliéfovým vzorkem obsahujícím velký počet navzájem sousedících prohlubin a/nebo zpevňujících vyvýšených žeber, a podstatou řešení je, že plastický materiál je termoplast obsahující jako plnivo minerální látky, a reliéfový vzorek je vytvořen plastickou deformací tohoto materiálu. Fólie nebo pás má tloušťku v rozmezí od 200 do 800 μη. Reliéfový vzorek je přerušen nebo vynechán v zeslabených oblastech obalového materiálu. Je výhodné, je-li reliéfový vzorek přerušen nebo vynechán na spojovacích podélných okrajích a v ohýbaných příčných oblastech obalového materiálu.

Rovinné plochy příčných oblastí leží ve stejné rovině jako vrcholy vyvýšených žeber sousedícího reliéfového vzorku. Reliéfový vzorek může výhodně být tvořen vyvýšenými žebry, které se navzájem křižují nebo jsou spojena, přičemž jsou prohlubeniny menší tloušťky vymezeny vyvýšenými žebry a prohlubeniny mohou být stejné nebo podobné a mohou mít pravidelný geometrický tvar.

Použitý termoplast je homopolymer nebo kopolymer polypropylenu a obsahuje jako plnivo síran vápenatý nebo uhličitan vápenatý v rozmezí 50 až 80 procent. Výhodné je, obsahuje-li termoplastický obalový materiál síran vápenatý nebo uhličitan vápenatý v rozmezí 65 až 70 procent.

Dále podstatou řešení je, že obalový materiál je laminát, ve kterém zatepla spojitelný plastický materiál je nosným prvkem pro jednu nebo několik dalších vrstev. V tomto případě je výhodné, je-li povrchová reliéfová strana nosného prvku pokryta vrstvou materiálu s vysokým modulem pružnosti nebo s malou roztažnosti, která je pevně spojena s nosným prvkem. Uvedená vrstva je výhodně tvořena hliníkovou fólií.

Výhody, dosahované řešením podle vynálezu, jsou zřejmé z popisu dosud známého stavu techniky v této oblasti a popisu nedostatků. Konstrukce obalového materiálu podle vynálezu dokonale zabezpečuje obal proti vytékání tekutého obsahu. Obalový materiál, tvořený zatepla spojitelným plastem, je podstatně zpevněn reliéfovým vzorkem vytlačeným alespoň do jedné strany jeho povrchu. Vůči srovnatelnému stejnému materiálu stejné tlouštky s plochým a nevzorovaným povrchem má obalový materiál podle vynálezu podstatně vyšší odolnost proti namáhání v ohybu nejméně o 30%. Určitá část zvýšené rozměrové pevnosti, dosahované plastickou deformací fólie nebo pásu, se získává tím, že při lisování povrchového reliéfu dochází v materiálu k orientaci molekul s následným zpevněním.

' Materiálem základní vrstvy obalu může být termoplast obsahující jako plnivo síran vápenatý, uhličitan vápenatý, klouzek, slídu nebo i jiná minerální zrna, udělující materiálu zvýšenou pevnost. Plnivem se také snižuje spotřeba termoplastického materiálu, čímž se rovněž snižují náklady na výrobu obalů. Vhodným termoplastem pro výrobu obalového materiálu je polypropylen, například homopolymer nebo kopolymer polypropylenu s indexem tečení taveniny v rozmezí od 0,5 do 5 podle ASTM. Může to například být i kopolymer polypropylen-polyethylenu s příměsí vhodného plniva vápenatých solí, jak bylo výše uvedeno.

Reliéfový vzorek může mít tvar prohlubenin omezených a propojených vyvýšeným žebrováním. Prohlubeniny a žebra mohou být rovnoběžné a žebra se mohou protínat tak, že prohlubeniny vytvářejí oddělené buňky. Zpevňující vzorek, vytlačený alespoň na jedné straně základního materiálu, může také být vytvořen z vyvýšených povrchových ploch nebo žeber, které se navzájem kříží nebo jsou navzájem spojeny a přitom vytvářejí a ohraničují níže položené prohlubeniny, které mají stejný nebo podobný pravidelný, geometrický tvar, například čtvercový, pětihranný, šestihranný a podobně.

Šířka dna prohlubenin nebo buněk by neměla přesahovat 10 000 μιη, výhodná je šířka menší než 5 000 μιη, v některých případech i menší než 3 000 μιη. Délka těchto prohlubenin a buněk je závislá na rozměrech obalového materiálu, neměla by však přesahovat pětinásobek jejich šířky, doporučuje se však, aby nepřesahovala trojnásobek šířky. Šířka prohlubenin nebo buněk by neměla být menší než 10 μπι, případně menší než 100 μιη, nebo menší než 500 μιη.

Pro usnadnění přehybů obalového materiálu podle vynálezu při tvarování obalů může být materiál v oblastech přehybů opatřen odpovídající drážkou nebo ryskou, tedy úzkými plochými oblastmi, ve kterých je jeho povrchový vzorek přerušen nebo vypuštěn.

Má-li povrchový vzorek základního materiálu obalu směřovat do dutiny hotového obalu, je vzorovaná část přerušena a navazuje na ni ztenčená plochá část, prostá vzorku v místech, která se mají zatepla spojit, čímž se dosahuje mechanicky trvanlivého a spolehlivě vodotěsného spoje.

Předmět vynálezu je dále podrobněji popsán a jeho výhodné provedení je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje okrajovou část pásového obalového materiálu podle vynálezu, obr. 2 horní část obalu zhotoveného z materiálu znázorněného na obr. 1, obr. 3 představuje silně zvětšenou a zčásti odkrytou kroužkem A označenou část obalového materiálu z obr. 1, obr. 4 je zvětšený příčný řez podél čáry IV - IV na obr. 1, obr. 5 je zvětšený příčný řez materiálem obalu podél čáry V - V na obr. 1 a obr. 6 je zvětšený příčný řez podél čáry VI - VI na obr. 1. Obr. 7 znázorňuje zvětšený příčný řez odpovídající obr. 6, podle jiné varianty provedení předmětu vynálezu a na obr. 8 je schematicky znázorněno zařízení pro výrobu obalového materiálu podle vynálezu.

Okrajová část souvislého pásového materiálu, znázorněná na obr. 1, představuje úsek materiálu podle vynálezu, který, je podle tohoto příkladného provedení určen pro výrobu rovnoběžnostěnných obalů 2 typu znázorněného na obr. 2. Jak bylo již výše uvedeno, obaly 2 se vyrábějí spojením podélných okrajů 3., z nichž na obr. 1 je znázorněn jen jeden, do překrývajícího se spoje, čímž se vytvoří trubice, která se naplní příslušným obsahem. Naplněná trubice se pak dělí na jednotlivé obaly opakovaným zplošťováním a uzavíráním trubice v úzkých příčných oblastech 4, ve směru kolmém na podélnou osu trubice. Takto uzavřené jednotky se pak od sebe oddělují v této příčné oblasti 4 a požadovaný konečný tvar se jim uděluje v následující tvarovaci a uzavírací operaci.

Materiál podle vynálezu sestává z nosného prvku 5, zhotoveného z tvářitelného a zatepla svařitelného plastického materiálu, s výhodou z kopolymeru polypropylen-polyethylenu výše zmíněného typu, obsahujícího 50 až 80 %, s výhodou však 65 až 70 % uhličitanu vápenatého nebo síranu vápenatého. Nosný prvek 5 je na jedné straně, například na vnitřní straně obalu 2, opatřen reliéfovým povrchovým vzorkem s vyvýšenými žebry 6., která se navzájem protínají nebo jsou navzájem spojena a vytvářejí tak mezi sebou prohlubeniny 7, které mohou například mít šestihranný tvar znázorněný na obr. 3. Reliéf tohoto typu zpevňuje nosný prvek 5 a zlepšuje jakost vyrobených obalů 2. zvýšením jejich rozměrové stability. Tvar prohlubenin ]_ není nijak kritický vzhledem k jejich malým rozměrům, takže vyhovuje například i čtvercový tvar. U obalů 2 větších rozměrů se osvědčil pětiúhelníkový reliéfový vzorek. Pětiúhelníkový vzorek je výhodný zejména proto, že materiál nemá žádná zeslabená místa ležící v jedné přímce, podél které by mohl prasknout při namáhání v ohybu nebo tlaku. Pro povrchový vzorek šestiúhelníkového nebo čtvercového tvaru je však vhodné u těchto obalů použít vložené zpevňovací fólie.

Jak je zřejmé z obr. 4 až 6, vyvýšená žebra 6 jsou přerušena nebo vypuštěna podél zvolených částí materiálu tak, aby se vytvořily úzké, podélné a příčné rovinné zeslabené oblasti 8. a 9, jejichž účelem je usnadnit výše zmíněné přehýbání materiálu při tvarování obalu 2.

Z obr. 5 a 6 je také zřejmé, že vzorkem opatřená strana nosného prvku 5 má rovněž rovinné zeslabení podélného okraje 3 materiálu a v příčné oblasti 4, určené pro spojení svařením. Zeslabený povrch materiálu usnadňuje také jeho spojení v uvedených rovinách tak, že spojované části na sobě leží celou svou plochou, čímž je zajištěn mechanicky pevný a vodotěsný spoj po svaření materiálu.

Jak bylo již výše uvedeno, u zvoleného příkladného provedení je strana nosného prvku 5, opatřená vzorkem, obrácena do vnitřní části obalu 2. Prokázalo se, že u takto provedeného obalu 2 se zvýšenou pevností dosaženou zmíněným reliéfem, je možno dosáhnout dalšího zpevnění nosného prvku 5 vrstvou 10 z materiálu, který má vysoký modul pružnosti nebo nízkou roztažnost, který se připojí na vzorovanou stranu nosného prvku 5. Takovou zpevňovací vrstvou 10 může například být hliníková fólie, která se může například pomocí mezivrstvy 11 z vhodného materiálu s dobrými adhezními vlastnostmi spojit s vyvýšenými žebry 6. nosného prvku 5 a také s rovinnými zeslabenými úseky materiálu na podélném okraji 3a v příčných oblastech 4. Hliníková fólie v tomto případě plošně doléhá na vyvýšená žebra 6 a působí zde jako distanční prvek, který účinně udržuje vzdálenost mezi těmito vyvýšenými žebry 6 a zabraňuje tak protlačení stran obalu 2. při ruční manipulaci.

Na obr. 7 je příčný řez materiálem obalu 2, odpovídající části materiálu znázorněné na obr. 6, podle alternativního provedení předmětu vynálezu. Pro snadnější pochopení jsou pro přímo srovnatelné části použity stejné vztahové značky jako u obr. 6. Materiál podle obr. 7 še liší oproti předchozímu tím, že úzká příčná oblast 4, určená ke spojení, leží ve stejné rovině jako vyvýšená žebra 6. Důsledkem tohoto provedení je další zvýšení pevnosti a vodotěsnosti příčných spojů obalového materiálu při výrobě obalů 2.

Jak bylo již uvedeno, je možno materiál obalu 2 opatřit povrchovým vzorkem různých rozměrů a tvarů. Provedené zkoušky však prokázaly, že výška vyvýšených žeber 6 by měla být v rozmezí 200 až 800 μιη, s výhodou však 300 až 500 μιη, a tlouštka materiálu v rovinných oblastech nosného prvku 5 v rozmezí 50 až 400 μια, výhodně však 150 až 200 μη, aby materiál měl potřebnou pevnost a umožňoval výrobu dostatečně tuhých obalů různých velikostí, které se při manipulaci nebudou deformovat.

Popsaný pásový materiál podle vynálezu může například být vyráběn pomocí zařízení schematicky znázorněného na obr. 8. Vytlačovacím lis+m 12 s vhodně dimenzovanou fóliovou průtlačnicí se vytlačuje termoplastická hmota ohřátá na teplotu změkčení nebo počátečního tavení, tj. přibližně na 180 až 300 °C. Výhodné je použití kopolymeru polypropylenu a polyethylenu s indexem tečení taveniny v rozmezí 0,5 až 5 podle ASTM, obsahujícího jako plnivo 50 až 80 %, s výhodou však 65 až 75 % jemně zrnité vápenaté soli.

Vytlačovaná plochá a dosud měkká pásová fólie 13., o tlouštce v rozmezí 50 až 400 μιη, s výhodou však 150 až 200 μιη, se vede

CS 277457 Ββ mezi dvojici spolupracujících a chlazených tlakových válců 14 a 15, z nichž jeden, a to válec 14, má na svém povrchu negativní reliéfní vzorek s žebry 6, který vytlačuje do jedné strany procházejícího materiálu, zatím co druhá strana pásové fólie prochází jako hladká a rovná přes povrch druhého válce 15. Po průchodu tlakovými válci 14 a 15 se vzorovaná strana pásové fólie 13 pokryje tenkou hliníkovou fólií o tloušťce přibližně 10 μιη, která se pomocí mezivrstvy 11 trvale spojí s vyvýšenými žebry 6 vzorované strany nosného prvku 5 a s rovinnými zeslabenými úseky mezi vzorovanou plochou. Toto trvalé spojení zajišťují další na výkrese na obr. 8 sice znázorněné, avšak vztahovými značkami neoznačené, chlazené tlakové válce.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Obalový materiál tvořený fólií nebo pásem tvářitelného a zatepla spojitelného plastického materiálu, který je alespoň z jedné strany opatřen integrálně tvarovaným reliéfovým vzorkem, obsahujícím velký počet navzájem sousedících prohlubenin a/nebo zpevňujících vyvýšených žeber, vyznačující se tím, že plastický materiál je termoplast obsahující jako plnivo minerální látky a reliéfový vzorek je vytvořen plastickou deformací.
2. 2. Obalový materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že fólie nebo pás má tloušťku v rozmezí od 200 do 800 μπι.
3. 3. Obalový materiál podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že reliéfový vzorek je přerušen nebo vynechán v zeslabených oblastech /8, 9/ obalového materiálu.
4. 4. Obalový materiál podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že reliéfový vzorek je přerušen nebo vynechán na spojovaných podélných okrajích /3/ a v ohýbaných příčných oblastech /4/ obalového materiálu.
5. 5. Obalový materiál podle nároku 4, vyznačující se tím, že rovinné plochy příčných oblastí /4/ leží ve stejné rovině jako vrcholy vyvýšených žeber /6/ sousedícího reliéfového vzorku.
6. 6. Obalový materiál podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že reliéfový vzorek -je tvořen vyvýšenými žebry /6/, která se navzájem křižují nebo jsou spojena.
7. 7. Obalový materiál podle nároku 6, vyznačující se tím, že prohlubeniny /7/ menší tloušťky jsou vymezeny vyvýšenými žebry /6/.

   <
8. 8. Obalový materiál podle nároku 7, vyznačující se tím, že prohlubeniny /7/ jsou stejné nebo podobné a mají pravidelný geometrický tvar.
9. 9. Obalový materiál podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že termoplast je homopolymer nebo kopolymer polypropylenu a obsahuje jako plnivo síran vápenatý nebo uhličitan vápenatý v rozmezí 50 až 80 procent.
10. 10.Obalový materiál podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsahuje 6'5 až 70 procent síranu vápenatého nebo uhličitanu vápenatého.

    -ll.Obalový materiál podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obalový materiál je laminát, ve kterém zatepla spojitelný plastický materiál je nosným prvkem /5/ pro jednu nebo několik dalších vrstev /10/.
11. 12.Obalový materiál podle nároku 11, vyznačující se tím, že povrchová reliéfová strana nosného prvku /5/ je pokryta vrstvou /10/ materiálu s vysokým modulem pružnosti nebo malou roztažností, která je pevně spojena s nosným prvkem /5/.
12. 13.Obalový materiál podle nároku 12, vyznačující se tím, že vrstva /10/ je tvořena hliníkovou fólií.