CZ283265B6 - Ohebný skládaný materiál - Google Patents

Abstract

Ohebný skládaný materiál ve formě plošného útvaru nebo pásu je určen pro výrobu kapalinotěsných obalů s dobrou rozměrovou stálostí. Ohebný skládaný materiál sestává z jedné nebo většího počtu základních vrstev, které jsou k sobě laminovány a sestávají z termoplastického materiálu, plněného anorganickou látkou, tvořící 50 až 80 % hmotnostních celkové hmotnosti směsi. Termoplastickým materiálem je polymer na bazi propylenu s indexem tání 0,5 až 5. Základní vrstva nebo základní vrstvy jsou opatřeny plasticky deformovanými čarami ohybu, například drážkami, provedenými ve dvou na sebe kolmých směrech.ŕ

Description

Vynález se týká ohebného skládaného materiálu ve formě plošného útvaru nebo pásu, určeného pro výrobu kapalinotěsných zásobníků s dobrou rozměrovou stálostí. Tento materiál sestává z jedné nebo většího počtu vytlačených základních vrstev, které jsou ksobě laminovány pomocí termoplastického materiálu, sestávajícího z 50 až 80 % hmotnostních anorganického částicového plniva, vztaženo na celkovou hmotnost směsi.

Dosavadní stav techniky

V obalové technologii se užívají již dlouho nevratné obaly, které jsou vyrobeny z materiálu, sestávajícího ze základní vrstvy papíru nebo lepenky s vnitřním a zevním povlakem z termoplastického materiálu. Materiál pro výrobu těchto nevratných obalů je často ještě opatřen dalšími vrstvami z jiných materiálů, například hliníkovou fólií nebo fólií z plastické hmoty.

Vynález vychází ze snah zajistit co nejlepší možnou ochranu baleného produktu a současně navrhnout obal s požadovanou mechanickou pevností a takovou trvanlivostí, aby obal mohl vydržet namáhání při obvyklé manipulaci s obaly tohoto typu. Aby bylo možno dosáhnout mechanické pevnosti, která současně zajišťuje mechanickou ochranu produktu a na druhé straně zajišťuje takovou rozměrovou pevnost obalu, aby manipulace s obalem včetně zachycení rukou byla prováděna bez obtíží, často se materiál v těchto obalech opatřuje poměrně silnou základní vrstvou papíru nebo lepenky. Takový materiál však nemá dostatečnou těsnost pro kapaliny a jeho pevnost se rychle ztrácí v případě namočení. Aby bylo možno materiálu dodat požadovanou těsnost pro kapaliny postupuje se často tak, že se tento materiál opatří, často na obou stranách, povlakem z plastické hmoty a v případě, že tato plastická hmota je termoplastická, je možno povlak užít také k vzájemnému spojení povlaků z plastické hmoty zatavením. Tímto způsobem je možno obaly uzavřít a udělit jim trvalý požadovaný tvar svařením přečnívajících částí termoplastického materiálu za vzniku spojení, které je mechanicky trvalé a kapalinotěsné.

Nevratné obaly uvedeného typu se většinou vyrábí při použití balicích strojů, do nichž se přivádí balicí materiál většinou ve formě pásu a v nichž dochází k plnění a uzavření hotových obalů velkou rychlostí. Obaly se vyrábí z pásu například tak, že se spojí jeho podélné hrany za vzniku trubice, která se pak plní obsahem a opakovaným zatavením této trubice v pravém úhlu napříč kolmo k podélné ose trubice se trubice rozdělí na jednotlivé uzavřené obaly. Tyto jednotlivé obaly se pak od sebe oddělí rozřezáním a je jim udělen dalším složením a zatavením požadovaný tvar, například tvar rovnoběžnostěnu.

V průběhu výroby obalů svrchu uvedeným způsobem je laminovaný materiál podroben namáhání, které je zvláště vysoké při přehýbání a skládání materiálu vzhledem k poměrně velké tloušťce základní vrstvy, takže při ohýbání je podroben obal z plastické hmoty silnému tahu a současně je obal z plastické hmoty na druhé straně do určité míry stlačován podél čáry ohybu. Vzhledem k velké tažnosti obalu z plastické hmoty vede takové ohýbání materiálu jen zřídka k trhlinám nebo jinému poškození, které má za následek netěsnost obalu z plastické hmoty. Tento problém se však podstatně zhoršuje v případě, že materiál sestává také z hliníkové fólie, která má ve srovnání s obalem z plastické hmoty daleko nižší tažnost a v důsledku toho pak dochází k trhlinám ve fólii při ohýbání materiálu.

I když jediný přehyb materiálu o 180° obvykle nemá vážné důsledky, dochází k velkým potížím v případě, že je zapotřebí materiál přehnout podle dvou čar ohybu. K tomu velmi často dochází na zevním povrchu při uzávěru obalu zatavením bez ohledu na to, zda je obal vyroben z pásu

- 1 CZ 283265 B6 nebo z předem připraveného polotovaru. Uzavření se obvykle provádí na tom povlaku z plastické hmoty, který vystýlá vnitřní prostor obalu, tento povlak je zahřát tak, aby došlo k tání okrajových oblastí, které mají být spolu spojeny, načež jsou tyto zahřáté oblasti z plastické hmoty ksobě přitlačeny za vzniku těsnicí oblasti, která je k sobě přidržována stavením obou vrstev. Tato oblast tedy sestává ze dvou vrstev materiálu, a aby nevytvářela překážku, je obvykle ohnuta směrem dolů tak, aby ležela plochou na vnější straně obalu, to znamená že je zapotřebí materiál ohnout o 180° a stěna obalu v této oblasti pak obsahuje tři vrstvy materiálu aje třikrát silnější. Takovýto uzavírací pruh často probíhá po jedné nebo větším počtu stěn obalu a například při výrobě obalů typu rovnoběžnostěnu, kde je zapotřebí celou řadu spojů ohnout o 180° v pravém úhlu, může dojít k tomu, že v některých místech obalu se nahromadí až šest vrstev laminátu. V místě, kde dochází k ohybu o 180° napříč k oblasti uzávěru, dochází také k tomu, že materiál v nejzevnější vrstvě je podroben velmi silnému tahu a tím vzniká velké nebezpečí vzniku trhlin v tomto materiálu. Tato tržná sílaje často tak velká, že dochází ke vzniku trhlin nejen v hliníkové fólii, kterou materiál obsahuje, nýbrž také v povlaku z termoplastického materiálu, čímž současně dochází také k nebezpečí netěsnosti celého balení a může dojít k vytékání obsahu, který se může vsakovat například do základní vrstvy materiálu a nepříznivě ovlivňovat pevnost této vrstvy.

Běžné obalové materiály na bázi papíru nebo lepenky trpí vážnými nedostatky, které jsou spojeny s vláknitou strukturou materiálu, která musí být poměrně silná k zajištění dostatečné pevnosti. Byly proto vyvíjeny snahy navrhnout nový obalový materiál, který by byl zcela prostý vláknitého materiálu a bylo by možno jej použít k výrobě kapalinotěsných obalů s dobrou rozměrovou stálostí. Vynález si klade za úkol navrhnout takový obalový materiál, prostý papíru nebo lepenky.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří ohebný skládaný materiál ve formě plošného útvaru nebo pásu pro výrobu kapalinotěsných obalů s dobrou rozměrovou stálostí, sestávající ze základních vrstev, které jsou k sobě laminovány pomocí termoplastického materiálu, sestávajícího z 50 až 80 % hmotnostních z anorganického částicového plniva, vztaženo na celkovou hmotnost směsi. Termoplastický materiál je z polymerů na bázi propylenu s indexem toku taveniny v rozmezí 0,5 až 5, základní vrstvy jsou opatřeny plasticky deformovanými čarami ohybu a obě základní vrstvy jsou spojeny mezivrstvou z pěnového polymeru na bázi propylenu s indexem tání 0, 5 až 5.

Ve výhodném provedení jedna ze dvou základních vrstev materiálu, nalaminovaných na sebe, s výhodou ta přivrácená do vnitřního prostoru budoucího obalu, obsahuje 50 až 80 % hmotnostních slídy a druhá 50 až 80 % hmotnostních vápenaté soli, s výhodou síranu nebo uhličitanu vápenatého.

Podle dalších výhodných provedení materiál obsahuje současně vytlačené základní vrstvy, popřípadě s mezivrstvou. Materiál podle vynálezu lze využít v moderních výkonných balicích strojích na kapalinotěsné, tvarově stálé, obaly, aniž by docházelo k nebezpečí vzniku trhlin při ohýbání materiálu v průběhu výroby obalů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude osvětlen formou příkladů v souvislosti s přiloženými výkresy.

Na obr. 1 je znázorněna část obalového materiálu ve formě pásu podle jednoho provedení vynálezu. Na obr. 2 je ve velkém zvětšení znázorněn příčný řez materiálem z obr. 1 podél čáry II-II. Na obr. 3 je schematicky znázorněna výroba obalového materiálu. Na obr. 4 je znázorněna

-2 CZ 283265 B6 část obalového materiálu v celé délce jako část pásu podle druhého provedení vynálezu. Na obr. 5a je ve velkém zvětšení znázorněn příčný řez materiálem z obr. 4 podle čáry V-V. Na obr. 5b je znázorněn ve velkém zvětšení příčný řez, odpovídající materiálu z obr. 5a podle dalšího provedení vynálezu. Na obr. 6 je schematicky znázorněna výroba obalových materiálů z obr. 4 a 5a.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna část, která odpovídá celé délce L obalů materiálu podle vynálezu ve formě pásu 1. Z tohoto pásu 1 je možno vyrobit obaly, jak bude dále uvedeno tak, že obě podélné okrajové zóny 2 pásu 1 se spojí za vzniku trubice, která se pak vyplní příslušným obsahem. Pak se naplněná trubice rozdělí na jednotlivé obalové jednotky opakovaným zatavením této trubice podle úzkých příčných těsnících zón 3 v pravém úhlu k podélné ose trubice. Nakonec se 15 jednotlivé obalové jednotky od sebe oddělí řezem, vedeným v úzkých příčných těsnicích zónách

3, a obal se zpracuje na požadovaný tvar, například rovnoběžnostěn, dalším zpracováním a utěsněním.

Jak je zřejmé z obr. 2, sestává materiál podle vynálezu z vrstvy 4 polymeru na bázi propylenu 20 s indexem tání v rozmezí 0,5 až 5 podle ASTM, 2,16 kg, 230 °C. Množství plniva v polymeru se může pohybovat v rozmezí 50 až 80 % hmotnostních, s výhodou 65 až 75 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost směsi, toto množství zajišťuje optimální vlastnosti materiálu, pokud jde o jeho pevnost a elastičnost.

Polymer na bázi propylenu může být například homopolymer polypropylenu s indexem tání nižším než 1 podle ASTM, 2,16 kg, 230 °C, s výhodou se však tento polymer volí z kopolymerů propylenu a ethylenu s indexem tání v rozmezí 0,5 až 5, protože tyto kopolymery snadno vydrží ohýbání, aniž by přitom došlo k trhlinám, a to i při nízkých teplotách, při nichž se obvykle obalový materiál plní například kapalnými potravinami, jako mlékem.

Volba plniva není kritická, avšak z praktického hlediska je možno užít zejména obvyklá minerální plniva, jako jsou slída, mastek, vápenaté soli, například síran vápenatý nebo uhličitan vápenatý a podobně. Bylo prokázáno, že zejména základní vrstva, která obsahuje 65 % hmotnostních uhličitanu vápenatého ve formě částic s průměrem pod 10 pm velmi dobře 35 vyhovuje z praktického hlediska a umožňuje výrobu kapalinotěsných obalů s požadovanou dobrou rozměrovou stálostí. Tloušťka b materiálu základní vrstvy se může pohybovat v rozmezí 100 až 400 pm, obvykle 300 pm.

Aby bylo možno usnadnit přeměnu pásu 1 na obaly, je vrstva 4 opatřena čarami ohybu 5 a 6, 40 které usnadňují ohýbání a které probíhají rovnoběžně a příčně k podélnému směru pásu. Ve znázorněném příkladu byly čáry ohybu 5 a 6 vytvořeny plastickou deformací vrstvy 4 při vytlačování nebo bezprostředně po vytlačení této vrstvy.

Materiál ve tvaru pásu 1 je možno zpracovat způsobem a zařízením, které je znázorněno 45 schematicky na obr. 3. Toto zařízení obsahuje vytlačovací jednotku 7 s tryskou 8 vhodného rozměru a se dvěma přívodními nálevkami 9 a 10 pro výchozí materiál, to je pro granulovaný polymer na bázi propylenu s indexem tání v rozmezí 0,5 až 5, jak bylo uvedeno svrchu, například homopolymer polypropylenu nebo kopolymer propylenu a ethylenu a pro minerální plnivo. Hmota termoplastického materiálu s obsahem 50 až 80, například 65 % hmotnostních plniva se 50 zahřeje na teplotu měknutí nebo počínajícího tání přibližně 180 až 300 °C a pak se vytlačuje tryskou 8 za vzniku vytlačeného pásu Γ s tloušťkou 100 až 400 μηι, například 300 μπι. Vytlačený pás Γ se nechá projít štěrbinou mezi dvěma spolupracujícími chlazenými tlakovými válci 11 a 12, z nichž první tlakový válec 11 je na svém povrchu opatřen vyvýšenými pruhy, které jsou tlačeny proti vytlačenému pásu Γ, čímž dojde na jedné straně vytlačeného pásu Γ ke tvorbě reliéfu ve formě čar ohybu 5 a 6. Zchlazený vytlačený pás 1, opatřený čarami ohybu 5 a 6, je možno navinout na válec 13.

Na obr. 4 a 5a je znázorněna část materiálu, která odpovídá úplné délce L obalu ve formě vícevrstvého pásu 14 podle druhého provedení vynálezu. Z vícevrstvého pásu 14 je možno vyrobit kapalinotěsné obaly svrchu uvedeným způsobem tak, že se podélné okraje 15 vícevrstvého pásu 14 spojí za vzniku trubice, která se pak plní požadovaným obsahem. Naplněná trubice se pak rozdělí na zatavené obaly opakovaným zploštěním a zatavením trubice podle příčných těsnicích zón 16 v pravém úhlu vzhledem k podélné ose trubice. Pak je možno naplněnému obalu udělit požadovaný konečný geometrický tvar, například tvar rovnoběžnostěnu dalším ohýbáním a zatavením.

Jak je zřejmé z obr. 5a, sestává materiál 17 podle tohoto provedení ze základních vrstev 17a a 17b, uložených na sebe, toto uložení se provádí při vytlačení směsi s obsahem polymeru na bázi propylenu plněného minerálním plnivem s indexem tání 0,5 až 5, tak jak bylo uvedeno svrchu, a s obsahem 50 až 80, s výhodou 65 až 70 % hmotnostních částicového anorganického plniva, vztaženo na celkovou hmotnost směsi. Polymerem na bázi propylenu s indexem tání ve svrchu uvedeném rozmezí může být homopolymer propylenu s indexem tání nižším než 1, avšak z důvodů, které již byly svrchu vysvětleny, je výhodnější použití kopolymeru propylenu a ethylenu.

Plnivem, užitým v polymeru na bázi propylenu v základních vrstvách 17a a 17b, může být slída, mastek, vápenaté soli, například síran vápenatý nebo uhličitan vápenatý a podobně. Ve znázorněném příkladu však může první základní vrstva 17a, přivrácená do vnitřního prostoru obalu, obsahovat slídu, kdežto druhá základní vrstva 17b uhličitan vápenatý se středním průměrem částic nižším než 10 pm. Tloušťka základních vrstev 17a a 17b materiálu 17 se může pohybovat v rozmezí 50 až 200, avšak z praktických důvodů je s výhodou 100 pm.

Na obr. 5b je znázorněn příčný řez, odpovídající obr. 5a podle dalšího provedení vynálezu. V tomto případě sestává třívrstvý materiál 18 ze zevních základních vrstev 18a a 18b z téhož materiálu jako jsou základní vrstvy 17a a 17b na obr. 5a, spojení je provedeno mezivrstvou 18c z pěnového polymeru nebo z polymeru na bázi propylenu se sníženou hustotou a s indexem tání v rozmezí 0,5 až 5, jak bylo svrchu uvedeno.

Celková tloušťka třívrstvého materiálu 18 se může měnit, avšak z praktického důvodu obvykle nepřevyšuje 300 pm a všechny vrstvy třívrstvého materiálu 18 obvykle mají stejnou tloušťku 100 pm.

Aby bylo možno usnadnit ohýbání vícevrstvého pásu 14 při výrobě obalů svrchu uvedeným způsobem, je vícevrstvý pás 14, jak je zřejmé z obr. 4, opatřen podélnými a příčnými čarami ohybu 19 a 20. Tyto čáry ohybu 19 a 20, z nichž jsou na obr. 5a znázorněny pouze čáry ohybu 19, byly vytvořeny plastickou deformací na jedné straně nebo na obou stranách materiálu 17. Stejným způsobem se vytváří čáry ohybu na třívrstvém materiálu 18, tak jak je znázorněno na obr. 5b.

Na obr. 6 je schematicky znázorněno zařízení pro výrobu vícevrstvého pásu 14 z obr. 4 a obr. 5a. Toto zařízení sestává z jednotky pro vytlačování několika pásů současně s hubicí 23 vhodného rozměru, opatřenou dvěma štěrbinovými otvory, jimiž jsou současně vytlačovány základní vrstvy 17a a 17b výsledného materiálu. Vícevrstvý pás 14, který se skládá z obou současně vytlačených základních vrstev 17a, 17b se pak ještě v měkkém stavu přivádí do štěrbiny mezi dvěma spolupracujícími tlakovými válci 21 a 22, které jsou chlazeny a jejichž povrchy jsou opatřeny vystupujícími pruhy nebo matricemi takového tvaru, který má být vytlačen do vícevrstvého pásu

-4CZ 283265 B6 ve formě čar ohybu, usnadňujících ohýbání, a to na obou stranách pásu plastickou deformací. Zchlazený vícevrstvý pás 14, opatřený čarami ohybu 19 a 20 je možno navinout na válec. Odpovídajícím způsobem je možno vyrobit také materiál z obr. 8b, pouze vytlačovací jednotka v tomto případě obsahuje hubici 23 se třemi štěrbinovitými otvory, aby bylo možno současně vytlačovat všechny tři vrstvy třívrstvého materiálu 18.

Claims (4)

1. Ohebný skládaný materiál, ve formě plošného útvaru nebo pásu, pro výrobu kapalinotěsných obalů s dobrou rozměrovou stálostí, sestávající ze základních vrstev, které jsou k sobě laminovány pomocí termoplastického materiálu, sestávajícího z 50 až 80% hmotnostních anorganického částicového plniva, vztaženo na celkovou hmotnost směsi, vyznačující se t í m , že termoplastický materiál je z polymerů na bázi propylenu s indexem toku taveniny v rozmezí 0,5 až 5, základní vrstvy (17a, 17b, 18a, 18b) jsou opatřeny plasticky deformovanými čarami ohybu (5, 6, 19, 20) a obě základní vrstvy (17a, 17b, 18a, 18b) jsou spojeny mezívrstvou (18c) z pěnového polymeru na bázi propylenu s indexem tání 0,5 až 5.

2. Ohebný skládaný materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že jedna ze dvou základních vrstev (17a, 17b, 18a, 18b) materiálu, nalaminovaných na sebe, s výhodou ta přivrácená do vnitřního prostoru budoucího obalu, obsahuje 50 až 80 % hmotnostních slídy a druhá 50 až 80 % hmotnostních vápenaté soli, s výhodou síranu nebo uhličitanu vápenatého.

3. Ohebný skládaný materiál podle nároku 2, vyznačující se tím, že obsahuje současně vytlačené základní vrstvy (17a, 17b , 18a, 18b).

4. Ohebný skládaný materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje současně vytlačené základní vrstvy (17a, 17b, 18a, 18b) s mezívrstvou (18c).