CZ290652B6

CZ290652B6 - Víko pro překrytí nádoby pro uložení potravin tvořené lepenkovou vrstvou a způsob jednotahové výroby této lepenkové vrstvy

Info

Publication number: CZ290652B6
Application number: CZ1995141A
Authority: CZ
Inventors: Barry Gene Calvert
Original assignee: Westvaco Corporation
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 2002-09-11
Also published as: EP0664358A3; FI950308L; US5418008A; NO950205D0; CA2140597A1; AU1136395A; NO950205L; HUT73640A; HU217554B; PL180168B1; EP0664358A2; FI950308A7; PL306938A1; CZ14195A3; HU9500214D0; AU666632B2; JPH07267242A; FI950308A0; CA2140597C

Abstract

Víko je tvořeno lepenkovou vrstvou mající první stranu a druhou stranu, na které je uložen kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody. Povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je tepelně přitavitelný k jinému lepenkovému podkladu při teplotě alespoň 121 .degree.C, je hmotnostně stabilní od teploty vyšší než 57,2 .degree.C do teploty 204 .degree.C a obsahuje extrahovaný podíl rozpustný v chloroformu, který je nejvýše roven 0,197 mg/cm.sup.2.n. povrchu přicházejícího do styku s potravinou v případě, že je tento povrch vystaven účinku rozpouštědla simulujícího potravinu při teplotě 65,5 .degree.C po dobu 2 hodin, přičemž nejvýše 5 % všech polymerních jednotek kontinuálního povlaku vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je zvoleno z množiny zahrnující kyselinu akrylovou, akrylamid, 1,3-butylenglykoldimethakrylát, 1,4-butylenglykoldimethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykoldimethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, N-methylolakrylamid, N-methyl-1,4-pentan-dioldimethakrylát, propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát a N-hexylmethakrylát.ŕ

Description

Víko pro překrytí nádoby pro uložení potravin tvořené lepenkovou vrstvou a způsob jednotahové výroby této lepenkové vrstvy

Oblast techniky

Vynález se týká víka pro překrytí nádoby pro uložení potravin (misek, vík, krabic nebo jejich kombinací), které je tvořeno lepenkovou vrstvou a rovněž se týká kontinuálního způsobu jednotahové výroby této lepenkové vrstvy, při jehož provádění se aplikace bariérových potahů kombinuje s vytištěním prodejní grafiky, čímž se eliminuje potřeba samostatné potahovací operace a s ní spojeného zařízení.

Známy stav techniky

Aby byla splněna komplexní čistota a technické podmínky, byly pro účely distribuování, prodeje a ohřívání potravin vyvinuty vysoce specializované obalové systémy, ve kterých lze potraviny jak uchovávat a prodávat, tak tepelně upravovat. Základem mnoha takových obalových systémů je strukturální základní vrstva složená z předtištěné a vysekávané bělené sulfátové lepenky, jaká je popsána v patentu US 4 249 978 (T. R. Baker) nazvaném „Method of Forming A Heat Resistant Carton“, patentu US 3 788 876 (D. R. Baker a kol.) nazvaném „Carton Blanks Printed with a Heat Sealable Composition and Method Thereof“ a obecně v patentu US 4 930 639 (W. R. Rigby) nazvaném „Ovenable Food Container with Removable Lid“.

Aby se v případě potravinových obalů zabránilo degradaci papírového obalu nebo krabice v důsledku vlhkosti, která vzniká při přímém kontaktu s potravinou, jsou vnitřní povrchy takové krabice potaženy bariérovou vrstvou chránící papír proti vlhkosti tvořenou jednou nebo více kontinuálními fóliemi termoplastické pryskyřice. U dalších potravinových a nepotravinových aplikací je kartón potažen bariérovými fóliemi, které poskytují odolnost vůči kyslíku, vůni nebo přenosu dalších plynných molekul. Tyto fólie se zpravidla aplikují na lepenkové tkanivo, před potištěním a řezáním, jako horká, viskózní, vytlačovaná plošná vrstva nebo jako viskózní roztok nebo emulze za použití konvenčních potahových technik. Nízkohustotní polyethylen (LDPE), polypropylen (P) a polyethylentereftalát (PET) jsou tři vytlačované termoplastické pryskyřice obecně pro tyto účely používané. Akryláty, polyvinyldichlorid (PVDC) a PET se zpravidla aplikují za použití konvenčních způsobů známých pro potahování viskózními materiály.

Krabicemi pro potravinové obaly na bázi lepenky mohou mít jednu z několika forem, mezi něž patří krabice mající horní chlopeň, která tvoří celistvou součást; stejné lepenkové vrstvy neboli „polotovaru“ z něhož je krabice sestavena tak, že je horní chlopeň otočná kolem jedné boční stěně uvedené krabice. Další typ krabice obecně používané pro potravinové obaly má víko nezávislé na lepenkovém polotovaru, ze kterého je uvedená krabice vyrobena. Víko pro takovou krabici lze k této krabici upevnit různými způsoby. Některé z obecných technik zahrnují upevnění k bočním stranám uvedené krabice nebo k obvodovým obrubám vybíhajícím z bočních stěn uvedené krabice.

Avšak výroba výše popsaných krabic a vík vyžaduje dvě oddělené zpracovatelské operace, které následují po vyrobení uvedené lepenky, přičemž těmito operacemi jsou: samostatné potahování nebo vytlačování uvedeného termoplastického bariérového povlaku; a 2) vytištění prodejní grafiky. Sloučení těchto operací nabízí zjevné ekonomické výhody.

Navíc se vytlačování nebo oddělené potahování, používané v současné době pro výrobu základní vrstvy pro popsaný obal, provádějí ve výrobních zařízeních, která jsou oddělená od závodu na vytištění žádané grafiky. To s sebou přináší zvýšení výrobních nákladů a dopravní náklady a navíc problémy spojené s odpadem. Pokud se tyto dvě operace provádějí odděleně vyžadují odříznutí koncových částí pásu se sníženou kvalitou, čímž zpravidla vzniká až 15% odpad se

- 1 CZ 290652 B6 sníženou kvalitou, čímž zpravidla vzniká až 15% odpad základní vrstvy potahového materiálu. Sloučením těchto operací a použitím zde popsaných technologií se množství odpadu sníží nejméně o 50 % a zcela se eliminují transportní náklady. Vzhlede, k tomu, že se zkrátí transportní dráha lepenkového pásu, dochází i k podstatně menšímu manipulování s tímto pásem, což vede i ke snížení poškození těchto rolí, ke kterým dochází v důsledku vlastní dopravy.

Kromě toho je pro vytlačovanou bariérovou vrstvu proti vlhkosti třeba použít polymemí potahové vrstvy s relativně vy sokými hmotnostmi (zpravidla od 4990 do 11 793 g na 279 m² rysu) protože nižší hmotnosti mají zpravidla za následek proměnlivou tloušťku polymerní vrstvy nebo vrstvu s malou nebo žádnou přilnavostí k uvedené lepence.

Konečně extrudovaná polymemí bariérová vrstva zabraňující přístupu vlhkosti značně komplikuje recyklační postupy, které jsou nezbjtné pro izolování lepenkového vlákna.

Z výše uvedeného je zřejmé, že je zde potřeba vyvinout způsob, který bude schopen produkovat lepenkové bariérové obaly, a zařízení určená k provádění tohoto způsobu, která budou levnější a budou produkovat méně odpadu v porovnání se známými způsoby a známými zařízeními pro výrobu bariérových obalů.

Podstata vynálezu

Obecně řečeno, vynález tyto výše uvedené potřeby splňují tím, že poskytuje jednotahový způsob výroby lepenkového pásu majícího kalandrovanou potahovou vrstvu částicových materiálů umístěných v podstatě na první straně lepenkového pásu, který probíhá jako jediný sloučený zpracovatelský postup a který zahrnuje: tištění prodejních grafických znaků v podstatě na kalandrované potahové vrstvě na první straně lepenkového pásu a potahování druhé strany lepenkového pásu emulzí, která poskytne bariérovou vrstvu a tepelně izolační vlastnosti.

Vynález tedy poskytuje víko pro překrytí nádoby pro uložení potraviny tvořené lepenkovou vrstvou mající první stranu a druhou stranu, na které je uložen kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody, přičemž uvedené víko je charakteristické tím, že povlak vy sušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je tepelně přitavitelný k jinému lepenkovému podkladu při teplotě alespoň 121 °C, je hmotnostně stabilní od teploty vyšší než 57,2 °C do teploty 204 °C a obsahuje extrahovaný podíl rozpustný v chloroformu, který je nejvýše roven 0,197 mg/cm² povrchu přicházejícího o styku s potravinou v případě, že je tento povrch vystaven účinku rozpouštědla simulujícího potravinu při teplotě 65,5 °C po dobu 2 hodin, přičemž nejvýše 5 % všech polymemích jednotek kontinuálního povlaku vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je zvoleno z množiny zahrnující kyselinu akrylovou akrylamid, 1,3-butylenglykoldimethakrylát, 1,4-butylenglykolmethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykolmethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, Λ-methylolakrylamid, M-methyl-l,4-pentandioldi-methakrylát, propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát a AMiexylmethakrylát.

U jednoho provedení víka podle vynálezu je kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody uložen na druhé straně lepenkové vrstvy a má plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 4,84 g/m² až 14,63 g/m².

U dalšího výhodného provedení je druhá strana lepenkové vrstvy rovněž povlečena kalandrovaným povlakem částicových minerálů, přičemž kalandrovaný povlak částicových minerálů je povlečen 1,63 g/m² až 6,50 g/m² vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody.

Jak již bylo uvedeno, vynález se dále týká způsobu jednotahové výroby lepenkové vrstvy, který je charakteristický tím, že se na jednu stranu lepenkové vrstvy natisknou komerční grafické

-2CZ 290652 B6 znaky a v podstatě současně se druhá strana emulze akrylového kopolymeru na bázi vody, který je tepelně přitavitelný k jinému lepenkovému podkladu při teplotě alespoň 121 °C, je hmotnostně stabilní od teploty vyšší než 57,2 °C do teploty 204 °C a obsahuje extrahovaný podíl rozpustný v chloroformu, který je nejvýše roven 0,197 mg/cm² povrchu přicházejícího do styku spotravi5 nou v případě, že je tento povrch vystaven účinku rozpouštědla simulujícího potravinu při teplotě

65,5 °C po dobu 2 hodin, přičemž nejvýše 5 % všech polymerních jednotek kontinuálního povlaku vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je zvoleno z množiny zahrnující kyselinu akrylovou, akrylamid. 1,3-butylenglykoldimethakrylát, 1,4-butylenglykoldimethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykoldimethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykolio dimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, -V-methylolakrylamid, yV-methy 1-1,4pentandiol-dimethakrylát. propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát a A-hexylmethakrylát.

U výhodného provedení způsobu podle vynálezu se z lepenkové vrstvy vytvaruje víko pro 15 nádobu pro uložení potravin, přičemž tento tvářecí stupeň tvoří součást uvedené jednotahové výroby.

Vynález se dále týká provedení způsobu podle vynálezu, při kterém se kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody nanese na druhou stranu lepenkové vrstvy 20 mající plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 4,84 g/m² až 14,63 g/m².

Výhodné provedení způsobu podle vynálezu dále zahrnuje aplikaci kalandrovaného povlaku částicových minerálů na lepenkovou vrstvu na první stranu před vytištěním komerčních grafických znaků, přičemž druhá strana lepenkové vrstvy je potažena vysušenou emulzí akrylového 25 kopolymeru na bázi vody mající plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 66,1 g/m² až 162,6 g/m².

Další provedení způsobu podle vynálezu dále zahrnuje finální krok, ve kterém se natištěné komerční grafické znaky a emulze suší.

Jak je zřejmé z výše uvedené charakteristiky vynálezu, je tento způsob v porovnání s dříve používanými způsoby mnohem ekonomičtější a tím, že řeší problémy spojené s odpadem, je i ekologický.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji objasněn v následují popisné části a na doprovodných obrázcích, na kterých jsou podobné znaky má několika různých obrázcích popsány stejnými vztahovými 40 značkami. Je však třeba uvést, že následující popis má pouze ilustrativní a objasňující charakter a nikterak neomezuje rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen přiloženými patentovými nároky.

Obr. 1 znázorňuje prostorově lepenkovou krabici na potraviny mající samostatné víko podle 45 vynálezu;

obr. 2 znázorňuje prostorově lepenkovou potravinovou krabici mající integrální víko podle vynálezu;

obr. 3 prostorově znázorňuje lisovanou lepenkovou potravinovou krabici mající samostatné víko podle vynálezu;

obr. 4 prostorově znázorňuje modifikované víko pro nádobu z obrázku 2 podle vynálezu;

-3CZ 290652 B6 obr. 5 graficky znázorňuje tepelnou analýzu procentických změn hmoty v závislosti na teplotě (°F) v závislosti na tepelných rozdílech mezi troubou a vzorkem (°F); a obr. 6 schematicky znázorňuje zařízení pro výrobu tepelně uzavřených, vík potravinových krabic, ve kterých lze uvedené jídlo tepelně upravovat v troubě.

Příklady provedení vynálezu

Lepenková základní vrstva podle vynálezu je zpravidla tvořena 0,45 mm silnou bělenou sulfátovou vrstvou, pevným neběleným sulfátem (SUS) nebo sběrovým papírem natíraným kaolínem (CCNB). Výraz lepenka popisuje papír o tloušťce 0,2 mm až 0,7 mm.

Pokud se lepenka použije k výrobě krabic pro uskladňování potravin, je zpravidla alespoň na povrchu jedné strany a příležitostně na obou stranách natřena kaolínem. Obchodní označení lepenkového pásu nebo fólie, která je natřena kaolínem na jedné straně, je CIS a fólie natřená na obou stranách je označena jako C2S. Kompozičně je potahovou vrstvou uvedené lepenky fluidizovaná vrstva minerálů, jakými jsou kaolín, uhličitan vápenatý a/nebo oxid titaničitý se škrobem nebo adhezivem, které je jemně aplikována na povrch pohybujícího se pásu. Postupné zhuštění a leštění, které se provádí za použití kalandrování, zjistí vysoký stupeň hladkosti minerálem potaženému povrchu, který má být opatřen grafickým tiskem.

Pokud se použije CIS lepenka pro potravinové obaly, potom kaolínem natíraný povrch představuje vnější povrch, tj. povrch, který nepřijde do kontaktu s potravinami. Ve shodě s vynálezem je druhá strana (strana, která je v kontaktu s potravinami) potažena speciální emulzí na bázi vody, která bude dále popsána detailněji. Způsob nanášení emulze může využít prostředky, mezi které lze zahnout hlubotiskový válec, ohybový natírací stroj, tyčový natírací stroj, vzdušný stírač nebo čepel.

Rychlost, jakou se emulze zpravidla aplikuje na lepenku v případě nezávislého (není připojeno kuvedené misce nebo okraji obruby nádoby), CIS lepenkového víka, které má být tepelně spojeno s okrajem obruby lepenkové nádoby pro uchování potravin, je 1361 g až 4082 g na 279 m² rysu. Víko C2S potravinové krabice vyžaduje rychlost pouze 454 g až 1814 g na 279 m²rysu vzhledem k většímu „zadržování emulzní bariérové potahové vrstvy zabraňující pronikání vlhkosti v kalandrovaném papírovém povrchu natřeném kaolínem.

Rychlost, jakou se emulze zpravidla aplikuje, na lepenkovou nezávislou misku a/nebo misku s výklopným víkem vyrobenou z lepenky CIS, je 2721 g až 5443 g na 279 m² rysu. Víko potravinové krabice vyrobené z lepenky C2S vyžaduje pouze 1814 g až 4536 g na 279 m² rysu vzhledem k většímu „zadržování“ emulzní bariérové potahové vrstvy zabraňující pronikání vlhkosti v kalandrovaném papírovém povrchu natřeném kaolínem.

Jedno provedení podle vynálezu předpokládá konstrukci krabice 2 podobnou té znázorněné na obrázku 1, které obecně zahrnuje nádobu 4 a uzávěr 20. Součástmi uvedené nádoby jsou spodní deska 6, boční stěny 8, obruba 10 a rohové klínky 12. Uvedený uzávěr 20 je v tomto případě oddělený.

Plochý uzávěr nebo víko 20 na obr. 1 je vyříznut z lepenkové fólie nebo pásu 52 (obr. 6) velké délky. Z válečkového systému pro manipulaci s materiálem, je v případě CIS lepenkového pásu, emulze 24 na bázi vody kontinuálně nebo podle vzoru aplikována za použití již zmíněných konvenčních potahových technologií na stranu uvedeného pásu na které není nastříkán kaolín při rychlosti ukládání výhodně 1361 g až 4082 g na 279 m² rysu. Pokud se pro potahovou vrstvu 24 použije lepenka C2S, potom se aplikuje na jeden z povrchů natřených kaolínem výhodně při rychlosti 454 g až 1814 g na 279 m² rysu. Co se týká obrázku 1, strana 24 víka potažená emulzí by měla být stranou opačnou k vnitřnímu povrchu uvedené nádoby. Kromě toho, je povrch

-4CZ 290652 B6 nastříkaný kaolínem (mající vztahovou značku 26 na nádobě 4 resp. 28 na víku 20) uvedeného pásu z válečkového zařízení pro manipulaci s materiálem ve stanici 62 (obr. 6) potištěn prodejními a informačními grafickými znaky.

Uvedená vanička 4 na obrázku 1 je vyříznuta z lepenkové fólie nebo pásu (obr. 6) velké délky. V případě CIS lepenkového pásu, se emulze 24 na bázi vody kontinuálně nebo podle vzoru aplikuje za použití již zmíněných konvenčních potahových technologií na stranu uvedeného pásu na které není nastříkán kaolín při rychlosti ukládání výhodně 2722 g až 5443 g na 279 m' rysu. Pokud se pro potahovou vrstvu 24 použije lepenka C2S. potom se aplikuje na jeden z povrchů natřených kaolínem výhodně při rychlosti 1814 g až 4536 g na 279 m² rysu. Co se týká obrázku 1, strana potažená emulzí by měla tvořit vnitřní povrch nádoby.

Při normálním sledu událostí, jsou potištěné polotovary víka a vaničky, které jsou (viz obr. 1) kontinuálně vyřezány z fólie nebo pásu, dopraveny do potravinového procesu jako stohy nezávislých výrobků. Uvedená lepenková nádoba 4 je naplněna potravinovým produktem před tím, než se na tuto nádobu 4 aplikuje víko 20 a než se toto víko utěsní. Víka jsou zpravidla tepelně spojována s obrubami 10 uvedených vaniček pomocí vytápěného tlakového lisu, horkovzdušného nebo mikrovlnného zatavovací systém. Takové systém vyrábí např. společnost Kliklok Corp. of Altanta GA., Raque Food Systems of Louisville, KY., a Sprinter of Halmstad, Sweden.

Alternativními provedeními krabice z obrázku 1 mohou být lisováním vytvořené vaničky mající formu tvářené papírovinové vaničky, pevné plastické vaničky nebo skládané vaničky s nalisovanou nebo vytlačovanou bariérovou vrstvou.

Druhým provedením vy nálezu je krabice 40 znázorněná na obr. 2, která je obecně tvořena nádobou 44 s integrálním uzávérovým prostředkem 60. Součástmi uvedené krabice 40 jsou dno 46, boční stěny 48, obruba 50, rohové klíny 52 a integrální uzávěrový díl 60.

Uvedená vanička a víko na obrázku 2 jsou vyříznuty z lepenkové desky nebo pásu (viz obr. 6) velké délky. Z válečkového systému pro manipulaci s materiálem, se v případě lepenkového pásu CIS, kontinuálně nebo v určitém vzoru pomocí již dříve zmíněné potahovací technologie aplikuje na tu stranu pásu, na kterou není nanesen kaolín, emulze na bázi vody při rychlosti výhodně 2722 g až 5443 g na rys. Pokud se použije lepenka C2S, potom se potahová vrstva aplikuje na jeden z povrchů potažených kaolínem, výhodně při rychlosti 1814 g až 4536 g na rys. Co se týče obrázku 2, emulzí potažená strana by měla představovat vnitřní povrch nádoby.

Alternativním provedením krabice podle vynálezu z obr. 2 by mohla být vanička s klínky navržená bez obrub, u které je víko upevněno k bočním stranám vaničky nebo ke dnu.

U třetího provedení vynálezu, znázorněného na obr. 3 a 4, je otvor nádoby 4 uzavřen nezávislým krytem 30. Sestava krabice a víka je popsána v patentu US 5 090 615 (B. D. Hopkins a kol. s názvem „Container/Lid Assembly“ a patentu US 5 234 159 (M. W. Lorence a kol) s názvem „Container/Lid Assembly“. Typický typ vaničky použity' v kombinaci s tímto víkem by měl být vyroben z lisované lepenky potažené na jedné nebo obou stranách polymerem, avšak lze použít i již zmíněné alternativní typy vaniček. Součástmi nádoby 4 jsou spodní deska neboli dno, boční stěny a obruby podobné těm znázorněným na obr. 1. Součástmi uzávěru 30 jsou potom horní deska 32, boční desky 34 a spodní chlopně 36. Plochý víkový polotovar znázorněný na obr. 4 lze vyrobit způsobem popsaným v souvislosti s obrázkem 1, avšak pokud je to žádoucí, může potahová vrstva kopírovat chlopňové plochy. Uvedená víka neboli uzávěry 30 by měly být dopravovány do potravinového procesu jako součásti stohů nezávislých výrobků.

Po sestavení je lisovaná lepenková nádoba 4 naplněna potravinovým produktem a následně se uzavře víkem 30 a toto víko se utěsní. Potom co se uvedené víko 30 tepelně spojí s obrubami uvedené nádoby, se chlopně 36 zahnou a upevní ke dnu uvedené vaničky způsobem znázorněným na obr. 3.

-5CZ 290652 B6

Jednou reprezentativní surovinou emulzí potahové vrstvy tvořené emulzí na bázi vody pro potřeby vynálezu je MW 10 výrobek firmy Michelman, lne., 9080 Shell Road, Cincinnati, Ohio. Další takovou vhodnou surovinou je CARBOSET XPT-1103, výrobek firmy B. F. Goodrich Company, 9911 Breckville Road. Brecksville, Ohio.

Výrobek Michelman MW 10 zahrnuje akrylovou kopolymerní pryskyřici a polyethylenový vysokohustotní vosk. Výrobek CARBOSET XPD-1103 firmy Goodriche je popsán jako aniontová emulze kopolymeru esteru kyseliny akrylové ve vodě. CARBOSET XPD-1103 je rovněž charakterizován jako emulze styren-akrylového kopolymeru obsahující tepelně aktivované vytvrzovací mechanizmy stimulované vytvrzovacími teplotami 120 až 150 °C.

Podstatnými vlastnosti obou těchto emulzí na bázi vody, jestliže se použijí pro vnitřní potahovou vrstvu, a přijdou do styku s potravinami, jsou: a) stabilita hmoty při teplotách nižších než 205 °C, tj. potahová vrstva se nebude při teplotě nižší než je teplota 205 °C tavit, degradovat nebo jiným způsobem ztrácet hmotu (například těkáním rozpouštědla) a b) míra extrakce látek rozpustných v chloroformu, pokud se po dobu 2 hodin vystaví působení rozpouštědla, jakým je například N-heptan při teplotě 65,5 °C, nepřevyšuje 0,0775 mg/cm² povrchu, který přijde do kontaktu s potravinami.

Tyto vlastnosti jsou důležité protože zajišťují, aby uvedená potahová vrstva nekontaminovala potraviny, které jsou s ní během skladování a použití uvedené potravinové krabice ve styku.

Reprezentativní stabilita hmoty produktu Michelman MW-10 je znázorněna na obr. 5. Diagram Diferenciální Skanovací Kalorimetrie (DSC) představuje měření rozdílů teplot mezi vzorkem potahové vrstvy a trouby vynesené proti teplotě vzrůstající v rozsahu od pokojové teploty do teploty přibližně 205 °C. Jakýkoliv endotermní nebo exotermní průběh podél vynesené křivky reprezentuje fyzikální přechod (tj. tavení). Plná čára reprezentuje fyzikální přechod (tj. tavení). Plná čára reprezentuje potahovou vrstvu s tepelnými vlastnostmi, které jsou nezbytné pro tepelné aplikace prováděné v troubě. Přerušovaná čára je typická pro potahovou vrstvu, která není vhodná pro tyto aplikace, protože se roztaví při 163 °C.

Graf tepelné vážkové analýzy (TGA), rovněž zobrazený na obr. 5, vyjadřuje hmotnost vzorku potahové vrstvy vynesené proti teplotě. Jakákoliv podstatná hmotnostní ztráta, jako ta vyjádřená přerušovaná TGA čarou, označuje odplynění produktu. Plná TGA čára reprezentuje potahovou vrstvu přijatelnou pro popsané použití. Přerušovaná TGA čára reprezentuje nepřijatelnou potahovou vrstvu vzhledem ke značné hmotnostní ztrátě při teplotách nižších než 205 °C.

Jak již bylo uvedeno, další podstatnou vlastností popsaného potahového materiálu, který ve většině případů přichází přímo nebo nahodile do kontaktu s potravinami, je to, že použité materiály nepředcházejí v průběhu skladování nebo přípravy potravinového produktu do tohoto produktu. Potravinové látky, které jsou zpravidla zabaleny v uvedených krabicích mohou obsahovat vysoký obsah tuků, olejů a cukrů. Tyto látky mohou za určitých podmínek snadno rozpouštět potahovou vrstvu, která může být zase absorbována uvedeným potravinovým produktem.

Aby se vyloučil přenos uvedených látek z uvedeného obalu do potravinového produktu, lze provést u povrchu, který má přijít do kontaktu s potravinami, extrakční test. Potaženou lepenkou lze testovat za použití extrakční buňky popsané v „Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists“, 13. vydání (1980) části 21.010-21.015 pod názvem „Exposing Flexible Barrier Materials for Extraction“. Vhodným potraviny simulujícím rozpouštědlem použitým pro výše uvedený test by mohl být N-heptan. N-heptanem by měl být N-heptan reagenční jakosti, před použitím čerstvě předestilovaný při 98 °C.

Uvedená extrakční metodika zahrnuje nejprve vyříznutí vzorku víka, který má být podroben extrakci na velikost, která je slučitelná se zvoleným upínacím zařízením. Potom je tento vzorek,

-6CZ 290652 B6 který má být extrahován, umístěn do uvedeného zařízení tak, že se rozpouštědlo dostane do kontaktu pouze s povrchem, který má přijít do styku s potravinami. Do držáku vzorku se následně přidá uvedené rozpouštědlo a držák se umístí na dvě hodiny do trouby, která je vyhřátá na 66 °C.

Na konci expoziční periody se uvedená testovací buňka vyjme z trouby a rozpouštědlo se nalije do čisté Pyrex® baňky nebo kádinky, přičemž se dbá na vypláchnutí uvedené testovací buňky malým množstvím čistého rozpouštědla. Uvedené potraviny-simulující rozpouštědlo se odpaří přibližně na 100 mm v uvedené nádobě a přemístí do čisté vyvažovači odpařovací nádoby. Uvedená baňka se propláchne třikrát malými podíly heptanu a odpaří na několik milimetrů na horké plotýnce. Posledních pár milimetrů by se mělo odpařit v troubě, ve které se udržuje teplota přibližně na 105 °C. Uvedená odpařovací nádobka se chladí v exikátoru po dobu 30 minut.

Chloroformová extrakce se následně provádí přidáním 50 milimetrů čistého chloroformu (reagenční jakosti) ke zbytku získanému výše uvedeným způsobem. Směs se následně ohřeje, potom přefiltruje skrze filtrační papír Whatman č. 41 v nálevce Pyrex® a filtrát se shromáždí v čisté vyvažovači odpařovací nádobě. Chloroformová extrakce se následně zopakuje propláchnutím filtračního papíru druhou částí chloroformu. Tento filtrát se přidá k původnímu filtrátu a celý filtrát se odpařil na několik milimetrů na nízkoteplotní teplé plotýnce. Posledních několik milimetrů by se mělo odpařit v troubě udržované přibližně na teplotě 105 °C. Odpařovací nádoba se chladí v exikátoru po dobu 30 minut a zváží s přesností na 0,1 miligramu za účelem získání chloroformem-rozpustného extrahovaného zbytku.

Tabulka 1 ukazuje typické hodnoty získané pomocí tohoto postupu pro kopolymemí potahovou vrstvu na bázi vody mající nezbytné atributy pro zde popsanou aplikaci.

Tabulka 1

Rozpouštědlo

N-heptan

Čas/Teplota h/65 °C

Zbytek (mg/cm²)

0,051

0,070

0,042

0,043

0,034

0,037

Aby se vyloučil znatelný přesun potahové vrstvy do potravinového výrobku, neměly by chloroformem rozpustné extrahované látky přesahovat 0,077 mg/cm².

Další vlastností společnou pro výše popsané potahové vrstvy na bázi vody, je to, že méně než 5 % celkových polymemích jednotek je odvozených z jedné z následujících sloučenin: Kyselina akrylová, akrylamid, 1,3-butylenglykolmethakrylát, 1,4-butylenhlygoldomethakrylát, 1,4butylenglykoldimethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykoldimethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, Nmethylolakrylamid, 2V-methyl-l,4-pentandioldimethakrylát, propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát nebo A-hexylmethakrylát. Tyto složky jsou nezbytné pro výrobu potahové vrstvy, nicméně obsahy vyšší než 5 % jedné z výše zmíněných složek nebo jejich kombinace by mohly poskytnout dobré výsledky, pokud se použijí pro výše uvedené aplikace.

Dalšími vlastnostmi emulze na bázi vody podle vynálezu je to, že mohou být tepelně spojeny navzájem, dále s kaolínem potaženou lepenkou a dalšími polymery, jakými jsou polyester a polypropylen.

-7CZ 290652 B6

Reprezentativní příklad tepelného spojení Michelmanova produktu MW-10 je popsán v níže uvedené tabulce 2. Vzorky použité pro test, jehož výsledky jsou uvedeny v tabulce 2, zahrnují potištěnou lisovanou potahovou vrstvu na sulfátové lepence, na jejíž obě strany byl nanesen kaolín. Kooperativní PET vzorky, s kterými je akrylová emulze na bázi vody podle vynálezu spojena nesla 9525 g horké vytlačované potahové vrstvy PET/279 m² rysu. Kooperativními experimentálními podmínkami jsou konstantní upínací tlak 0,41 MPa při teplotách 177 °C. Doba upnutí v uvedených svorkách se měnila od 0,25 sekund do 2,0 sekund. „MW10“ v níže uvedené tabulce označuje MW 10 akrylový emulzní produkt od firmy Michelman aplikovaný na 0,046 cm silnou (měřenou posuvným měřítkem) kaolínem potažený lepenkový testovací vzorek rychlostí 1361 g/279 m² rysu.

Tabulka 2

Doba upnutí (s)	0,25	0,40	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
PET/PET	-	-	—	0%	10%	50%	100%	100%	100%
PET/MW10	0%	10%	100%	100%	—	—	—	—	—
MW10/MW10	0%	85%	100%	100%	—	—	—	—	—
PET/kaolín	0%	—	0%	0%	0%	100%	100%	—	—
MWlO/Kaolín	0%	—	0%	0%	100%	100%	100%	—	—

Tabulka 2 zcela jasně ukazuje výhodu potahové vrstvy podle vynálezu, která spočívá v tom, že lze značně snížit dobu upnutí potřebnou pro její tepelné spojení (0,50 s) v případě, že se použije víko potažené akrylovým polymerem podle vynálezu na bázi vody, v porovnání v PET víkem (1,50 s). Toto zkrácení doby upnutí může značně zvýšit rychlost výrobní linky, a účinnost spoje a snížení výdajů vynaložených na potřebnou energii.

Z výše uvedeného popisu je zřejmé, že tyto obaly podle vynálezu lze použít pro balení potravin, které mají být tepelně zpracovány. Při použití tohoto obalu mohou být tyto potraviny tepelně upravovány v původním distribučním obalu, tj. krabici, v klasické konvenční troubě, nebo pokud je to žádoucí v mikrovlnné troubě.

Ačkoliv výhodná provedení podle vynálezu kladou důraz na jedinečné funkční a ekonomické výhody spojené se specializovanou tepelně zatavitelnou a v troubě ohřívatelnou potahovou vrstvuje třeba vyzdvihnout i další funkční výhodu lisováním aplikovatelné emulze podle vynálezu na bázi vody, kterou je účinná ochrana proti vlhkosti nezbytná pro výše popsané aplikace.

Přestože byla podrobněji popisována emulze na bázi vody, stejně tak je možné použít vhodný roztok na bázi rozpouštědla, pokud vykazuje v podstatě shodné vlastnosti vyžadované u emulze na bázi vody.

Jak již bylo uvedeno dříve, obrázek 6 znázorňuje samostatné, jednotahové zařízení určené pro výrobu lepenkových obalových polotovarů, u kterého se aplikace bariérové vrstvy a/nebo tepelně zatavitelné potahové vrstvy kombinuje s tištěním prodejních grafických značek, což eliminuje potřebu samostatného nespřaženého aplikování potahové vrstvy. Tento obrázek znázorňuje výrobu lepenkových vík 20 a 30. Uvedené zařízení 50 v podstatě zahrnuje roli 52 papíru, pás 54 papíru, potahovací zařízení 56, konvenční sušárnu 60 potahové vrstvy, tiskařskou stanici 62, vytvrzovací stanici 64, potahovací stanici 66, konvenční sušárnu 68 potahové vrstvy, konvenční řezače 70 a víka 20 a 30. Je zřejmé, že nádoby 4 a 44 lze rovněž vyrábět za použití tohoto zařízení 50.

Pokud je zařízení 50 v chodu, odvíjí se papírová role 52 tak, že vytváří pás 54. Tento pás 54 je dopravován podél zařízení 50 běžnými způsoby do potahovací stanice 56.

-8CZ 290652 B6

V uvedené potahovací stanici 56 se pás 54 potáhne emulzí na bázi vody, a to ta strana pásu, která není potažena kaolínem v případě, že se použije lepenková základní vrstva CIS, nebo kaolínem potažený povrch v případě, že se použije základní vrstva C2S.

Po aplikování emulze na bázi vody na pás 54 následuje dopravení tohoto pásu do konvenční sušárny 60, kde se emulze suší běžnými sušicími způsoby. Potom, co pás 54 projde jednotlivými sušicími jednotkami, je ochlazen uvedením do kontaktu s běžnými válcovými chladiči (nejsou znázorněny).

Uvedený pás 54 se dopraví do grafických tiskařských stanic 62, ve které jsou na uvedený pás 54 umístěny grafické značky, například prodejní, a to na stranu protilehlou ke straně, na níž se aplikovala emulze na bázi vody. Inkoustová barva se následně vytvrdí ve vytvrzovací stanici 64. Za výhodné lze považovat inkousty vytvrditelné radiací, vzhledem ke jejich grafické atraktivnosti, trvanlivosti a konečnému použití.

V potahovací stanici 66 lne aplikovat další potahovou vrstvu stejného typu jiné funkční potahové vrstvy za účelem optimalizování uvedeného výrobku. Příkladem může být potahová vrstva, jejímž účelem je optimalizovat koeficient tření, což by napomohlo při skládání a dopravě konečného polotovaru. Potahovací stanici 66 lze v případě, kdy se další potahování pásu zdá zbytečné, obej ít.

Obrázek 6 ukazuje pouze navrhované pořadí jednotlivých aplikací potahové vrstvy a tisku grafických značek. Nicméně, ve všech případech se oba procesy provádějí ve shodné základní operaci na jedné lince.

Potom, co je uvedený pás potištěn a potom, co je na jeho zadní stranu aplikována potahová vrstva, je tento pás dopraven k řezacímu mechanizmu 70, který naměří a nařeže uvedený pás na požadované vaničkové a/nebo víkové polotovary. Rotační řezací systémy jsou pro tuto operaci výhodné avšak lze použít i další běžné způsoby řezání. Konečně může být takto zpracovaný pás navíjen na roli nebo uložen ve formě desek a nařezán později.

I když se výše uvedený popis změřil především na obaly určené pro balení potravin, které mají být tepelně zpracovány, je zřejmé, že je vynález vhodný rovněž pro další lepenkové obaly, kterým se žádané vlastnosti, jako ochrana před vlhkostí a tepelná zatavitelnost, poskytují zpravidla za použití konvenčních potahovacích způsobů, jakým je například vytlačování, které se provádějí odděleně od tisku.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Víko pro překrytí nádoby pro uložení potraviny, tvořené lepenkovou vrstvou k mající první stranu a druhou stranu, na které je uložen kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody, vyznačené tím, že povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je tepelně přitavitelný k jinému lepenkovému podkladu při teplotě alespoň 121 °C, je hmotnostně stabilní od teploty vyšší než 57,2 °C do teploty 204 °C a obsahuje extrahovaný podíl rozpustný v chloroformu, který je nejvýše roven 0,197 mg/cm² povrchu přicházejícího do styku s potravinou v případě, že je tento povrch vystaven účinku rozpouštědla simulujícího potravinu při teplotě 65,5 °C po dobu 2 hodin, přičemž nejvýše 5 % všech polymerních jednotek kontinuálního povlaku vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je zvoleno z množiny zahrnující ky selinu akrylovou, akrylamid, 1,3-butylenglykoldimethakrylát, 1,4-butylenglykoldimethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykoldimethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, Nmethylolakrylamid, Λ-methyl-1 ,4-pentandioldimethakrylát, propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát a A-hexylmethakrylát.
2. Víko podle nároku 1,vyznačené tím, že kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je uložen na druhé straně lepenkové vrstvy a má plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 4,84 g/m² až 14,63 g/m².
3. Víko podle nároku 1, vyznačené tím, že druhá strana lepenkové vrstvy je rovněž povlečena kalandrovaným povlakem částicových minerálů, přičemž kalandrovaný povlak částicových minerálů je povlečen 1,63 g/m² až 6,50 g/m² vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody.
4. Způsob jednotahové výroby lepenkové vrstvy, vyznačené tím, že se na jednu stranu lepenkové vrstvy natisknou komerční grafické znaky a v podstatě současně se druhá strana papírové vrstvy povleče kontinuálním povlakem vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody, který je tepelně přitavitelný kjinému lepenkovému podkladu při teplotě alespoň 121 °C, je hmotnostně stabilní od teploty vyšší než 57,2 °C do teploty 204 °C a obsahuje extrahovaný podíl rozpustný v chloroformu, který je nejvýše roven 0,197 mg/cm² povrchu přicházejícího do styku s potravinou v případě, že je tento povrch vystaven účinku rozpouštědla simulujícího potravinu při teplotě 65,5 °C po dobu 2 hodin, přičemž nejvýše 5 % všech polymerních jednotek kontinuálního povlaku vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody je zvoleno z množiny zahrnující kyselinu akrylovou, akrylamid, 1,3-butylenglykoldimethakrylát, 1,4-butylenglykoldimethakrylát, diethylenglykoldimethakrylát, dipropylenglykoldimethakrylát, divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, kyselina itakonová, kyselina methakrylová, N-methylolakrylamid, A^-methyl-lty-pentandioldimethakrylát, propylenglykoldimethakrylát, trivinylbenzen, kyselina fumarová, glycidylmethakrylát a A-hexylmethakrylát.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že se z lepenkové vrstvy vytvaruje víko pro nádobu pro uložení potravin, přičemž tento tvářecí stupeň tvoří součást uvedené jednotahové výroby.
6. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že se kontinuální povlak vysušené emulze akrylového kopolymeru na bázi vody nanese na druhou stranu lepenkové vrstvy, mající plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 4,84 g/m² až 14,63 g/m².
7. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že kalandrovaný povlak částicových minerálů na lepenkovou vrstvu se aplikuje na první stranu před vytištěním komerčních grafických znaků, přičemž druhá strana lepenkové vrstvy je potažena vysušenou emulzí akrylového

- 10CZ 290652 B6 kopolymeru na bázi vody mající plošnou hmotnost, počítanou na suchý kopolymer, 66,1 g/m² až 162,6 g/m².
8. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že natištěné komerční grafické znaky 5 a emulze se ve finálním kroku suší.