CZ291213B6

CZ291213B6 - Lepenkový substrát pro ukládání potravin a lepenkový obal na potraviny

Info

Publication number: CZ291213B6
Application number: CZ19982693A
Authority: CZ
Inventors: Barry Gene Calvert; Jack Ronald Hornsby
Original assignee: Westvaco Corporation
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2003-01-15
Also published as: AU7896498A; EP0899379A3; CA2245138A1; DE69814765T2; EP0899379B1; CA2245138C; DE69814765D1; CZ9802693A3; EP0899379A2; US5855973A; JPH11130058A

Abstract

Lepenkov² substr t pro ukl d n potravin obsahuje prvn stranu a druhou stranu pro nanesen povlaku (18) z vysu en kopolymerov emulze na vodn m z klad pro p° m² styk s potravinami. Tento povlak (18) je p°itaviteln² k dal sti lepenkov ho substr tu p°i teplot 121 .degree.C nebo vy a je stabiln p°i teplot 204 .degree.C nebo ni . Povlak (18) obsahuje extrahovateln l tky rozpustn v chloroformu, jejich mno stv nep°esahuje 0,5 mg/2,54 cm.sup.2.n. povrchu, kter² je ve styku s potravinami p°i p soben rozpou t dla, simuluj c ho potraviny, p°i teplot 65,5 .degree.C po dobu dvou hodin. Povlak (18) je nanesen na druhou stranu v hmotnosti od 2,72 do 5,44 kg su iny na 278,7 m.sup.2.n.. Lepenkov² substr t je vroubkovan² v p° n m sm ru s vruby o v² ce 0,05 cm a s r²hami o hloubce 0,16 cm p°i zachov n pom ru d lky trhlin nejv² e 0,1. Povlak (18) d le obsahuje nerozpustn stice, maj c m rnou hmotnost od 0,8 do 3,5. Lepenkov² obal (2, 20, 50) na potraviny sest v a je tvarov n z lepenkov ho substr tu uveden²ch vlastnost .\

Description

Vynález se týká lepenkového substrátu pro ukládání potravin a lepenkového obalu na potraviny, vhodných pro distribuci, nákup a ohřívání hotových potravinářských výrobků.

Podobné konstrukce tohoto typu jsou obvykle opatřeny povlakem, který má stabilní hmotu a neměkne až do teploty 204 °C a který obsahuje extrahovatelné látky rozpustné v chloroformu, jejichž množství nepřesahuje 0,5 mg/2,54 cnr na povrchu, který je ve styku s potravinovou náplní, a to při vystavení působení rozpouštědla, simulujícího potravinový výrobek, při teplotě 65,5 °C po dobu dvou hodin, je dostatečně pružný k tomu, aby odolal běžnému poškrábání v průřezovém směru ve velikosti 0,05 cm a 0,16 cm rýhy při udržení poměru délky trhlin nepřevyšujícího 0,1 a při vykazování odolnosti proti kluzu či zaklínění při podrobení zatížení za okolních podmínek o velikosti 0,23 kg/2,54 cm² nebo vyšší.

Dosavadní stav techniky

Za účelem splnění požadavků na čistotu, hygienu a preciznost provedení byly vyvinuty vysoce specializované obalové systémy pro distribuci, prodej, nákup a ohřívání potravinářských výrobků pro služby a spotřebu.

Celá řada z těchto obalových systémů je založena na strukturálním substrátu, který je zohýbán z předem potištěného a lisovacím způsobem nařezaného běleného sulfátového lepenkového kartónu, jak je popsáno například v patentovém spise US 4 249 978, v patentovém spise US 3 788 876 a v patentovém spise US 4 930 639.

Za účelem ochrany papírového nebo kartónového obalu před poškozením vlivem vlhkosti, a to v důsledku přímého styku povrchu tohoto obalu s hmotou potravinářského výrobku, je vnitřní povrch takového kartónového obalu potažen ochrannou vrstvou, odolnou proti vlhkosti a sestávající z jedné nebo z více spojitých fólií z termoplastické pryže.

Tyto fólie jsou obvykle aplikovány již na lepenkový pás, a to ještě před jeho potiskováním a rozřezáváním, jako horká viskózní vytlačovaná clona. Polyetylén o nízké hustotě, polypropylen a polyetylén tereftalát představují některé z nejběžnějších termoplastických piyží, používaných pro tyto účely.

Rovněž potravinářské misky, vyráběné na základě lepenkových kartónů, mohou mít některou z několika forem, a to včetně lisované misky, misky z lisované buničiny, pevné misky z plastické hmoty nebo ohýbané misky.

Avšak misky shora uvedeného typu vyžadují provedení tří samostatných zpracovatelských či úpravárenských operací, které následují za výrobou miskového pásu, a to nanášení nebo vytlačování termoplastických ochranných povlakových vrstev, tisk obchodních nápisů, a vysekávání polotovarů kartónových misek.

Sloučení těchto tří operací do jediné operace může poskytovat zjevné ekonomické výhody.

A navíc je pro vytlačování ochranných povlakových vrstev požadována poměrně značná hmotnost povlaku, která bývá obvykle od 4,99 kg do 11,79 kg na 278,7 m², neboť lehčí hmotnosti povlaku obvykle způsobují nekonzistentnost tloušťky polymerové vrstvy, nebo způsobují dosažení vrstvy s malou nebo dokonce žádnou přilnavostí k lepenkovému kartónovému materiálu.

-1 CZ 291213 B6

V důsledku shora uvedeného lze docílit mnohem výhodnější kartónové misky tehdy, pokud by ochranná povlaková termoplastická vrstva byla eliminována při současném snížení počtu výrobních operací.

Lepenkový kartón, určený pro distribuci potravin, je popsán v patentovém spise EP 760 342.

Se shora uvedených skutečností vyplývá, že v dosavadním známém stavu techniky existuje potřeba vyvinout kartónovou misku a víčko, které budou schopny poskytovat příslušnou ochranu potravinářským produktům, a u kterých nebude nutno používat ochranných povlakových termoplastických vrstev, které však současně bude možno vyrábět v jediné výrobní operaci.

Účelem tohoto vynálezu je uspokojit shora uvedenou potřebu a kromě toho ještě i jiné potřeby dosavadního stavu techniky, a to způsobem, který bude pro odborníka z dané oblasti techniky zcela evidentně zřejmý na základě následujícího popisu.

Podstata vynálezu

V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl proto vyvinut lepenkový substrát pro ukládání potravin, obsahující první stranu a druhou stranu pro nanesení povlaku z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě pro přímý styk s potravinami, přičemž tento povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je přijatelný k další části lepenkového substrátu při teplotě 121 °C nebo vyšší a je stabilní při teplotě 204 °C nebo nižší, přičemž povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě obsahuje extrahovatelné látky rozpustné v chloroformu, jejichž množství nepřesahuje 0,5 mg/2,54 cm² povrchu, který je ve styku s potravinami při působení rozpouštědla, simulujícího potraviny, při teplotě 65,5 °C po dobu dvou hodin, přičemž povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je nanesen na druhou stranu ve hmotnosti od 2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m², přičemž lepenkový substrát je vroubkovaný v příčném směru s vruby o výšce 0,05 cm a s rýhami o hloubce 0,16 cm při zachování poměru délky trhlin nejvýše 0,1, přičemž povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě dále obsahuje nerozpustné částice, mající měrnou hmotnost od 0,8 do 3,5.

Druhá strana je s výhodou potažena kalandrovaným povlakem minerálů ve formě částic tak, že kalandrovaný povlak je umístěn mezi lepenkovým substrátem a povlakem z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě.

Povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je s výhodou nanesen na druhý kalandrovaný povlak v hmotnosti od 2,72 do 3,63 kg sušiny na 278,7 m².

Povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je s výhodou kontinuální.

Nerozpustné částice mají výhodně velikost od 5 do 60 mikronů.

U výhodných provedení předmětů tohoto vynálezu mohou nerozpustné částice obsahovat sklo, skleněné kuličky nebo nylonové kuličky.

Povlak z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je s výhodou tvořen parní bariérou.

První strana je s výhodou opatřena kalandrovaným povlakem minerálů ve formě částic pro tisk nebo grafické symboly.

Lepenkový substrát podle tohoto vynálezu má s výhodou odolnost proti zatížení 0,23 kg/2,54 cm²nebo vyšší.

-2CZ 291213 B6

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut lepenkový obal na potraviny, kteiý sestává ze shora uvedeného lepenkového substrátu.

U některých výhodných provedení předmětu tohoto vynálezu může být uvedená emulze na vodním základě dále připojena přichycením při teplotách zhruba 121 °C nebo vyšších, přičemž má stabilní hmotu a neměkne až do teploty 204 °C.

Emulze na vodním základě může být rovněž nanášena v povlakových hmotnostech od 0,91 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

A konečně za účelem dosažení odolnosti či odporu proti kluzu a zaklínění jsou do povlaku přidány nerozpustné částice o specifickém rozměrovém rozmezí. Měrná hmotnost těchto nerozpustných částic musí ležet v určitém rozmezí, které je závislé na rozpouštědle povlaku.

U přednostního výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je shora uvedeným rozpouštědlem voda. Měrná hmotnost nerozpustných částic pro povlak na vodním základě leží v rozmezí od 0,8 do 3,5.

Měrná hmotnost nerozpustných částic musí být taková, že zůstanou rozptýleny v rámci hmoty povlaku, a to bez nadměrného promíchávání. Je-li jejich měrná hmotnost příliš nízká, pak se tyto nerozpustné částice budou shromažďovat na povrchu povlaku. Je-li naopak jejich měrná hmotnost příliš vysoká, pak se budou tyto nerozpustné částice usazovat v emulzi na vodním základě.

U jiného dalšího výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu pak použití vysušené emulze na vodním základě zvyšuje pružnost a ohebnost misky a víčka tak, že nadměrné tvoření rýh a trhlin je podstatně omezeno.

Výhodný lepenkový kartónový obal podle tohoto vynálezu poskytuje následující výhody: nízkou hmotnost, jednoduchost při sestavování, vynikající tepelnou neprodyšnou spojitelnost, omezení nadměrného tvoření rýh a trhlin, vynikající pružnost a ohebnost, dobrou trvanlivost a životnost, dobrou stabilitu, vynikající odolnost proti kluzu a zaklínění a vynikající hospodárnost.

Ve skutečnosti jsou u mnoha výhodných provedení předmětu tohoto vynálezu shora uvedené faktory, jako je jednoduchost při sestavování, vynikající tepelná neprodyšná spojitelnost, omezení nadměrného tvoření rýh a trhlin, odolnost proti kluzu a zaklínění a pružnost či ohebnost, optimalizovány do té míry, že jsou výrazně vyšší ve srovnání s těmi faktory, kterých je dosahováno u lepenkových kartónových obalů, známých z dosavadního stavu techniky.

Přehled obrázků na výkresech

Shora uvedené a ještě další znaky předmětu tohoto vynálezu budou mnohem zřejmější na základě následujícího popisu a budou mnohem pochopitelnější na základě podrobného popisu s odkazy na výkresy, které představují některé charakteristické části a několik charakteristických pohledů na příklady provedení předmětu tohoto vynálezu, přičemž na těchto výkresech:

obr. 1 znázorňuje axonometrický pohled na lepenkový kartónový obal pro distribuci potravin podle tohoto vynálezu, který má integrální uzavírací víčko, obr. 2 znázorňuje axonometrický pohled na jiné provedení lepenkového kartónového obalu pro distribuci potravin podle tohoto vynálezu, který má rovněž integrální uzavírací víčko, obr. 3 znázorňuje půdorysný pohled na lisovanou lepenkovou kartónovou misku na potravinářské výrobky podle tohoto vynálezu,

-3CZ 291213 B6 obr. 4 znázorňuje axonometrický pohled na ohýbanou lepenkovou misku a víčko pro distribuci potravin podle tohoto vynálezu, obr. 5 znázorňuje schematické zobrazení zařízení na xýrobu tepelně neprodyšně uzavřené a ohřívatelné lepenkové kartónové misky na potravinářské xýrobky podle tohoto vynálezu a obr. 6 znázorňuje grafické zobrazení tepelné analýzy percentuálních změn hmotnosti v závislosti na teplotě ve stupních Celsia a v závislosti na teplotních rozdílech mezi troubou a vzorkem ve stupních Celsia.

Příklady provedení vynálezu

Lepenkový substrát podle tohoto vynálezu je obvj kle vy ráběn z pevného běleného sulfátového archu o tloušťce 0,046 cm.

Výrazem lepenka se vyjadřuje papír, jehož tloušťka leží v rozmezí od 0,18 do 0,71 cm. Předmět vynálezu se vztahuje na plný rozsah tohoto rozmezí, které je uplatňováno v obalové technice, a dokonce se vztahuje i na hodnoty mimo toto rozmezí.

Pokud se lepenka používá pro lepenkové kartónové obaly na uložení potravin, bývá tato lepenka obvykle pokryta hlinkou alespoň na povrchu jedné strany a velmi často na obou stranách.

V obchodním označení se lepenkový pás nebo arch, který je pokryt hlinkou na jedné straně, označuje jako CIS a pokrytý na obou stranách se označuje jako C2S.

Z hlediska složení je uvedený lepenkový povlak tvořen fluidizovanou směsí minerálů, jako je například potahovací hlinka, uhličitan vápenatý a/nebo oxid titaničitý se škrobem nebo lepidlem, přičemž tato směs je hladce nanášena na pohybující se povrch pásu. Poté následuje zahušťování a leštění prostřednictvím kalandrovací konečné povrchové úpravy povrchu minerálního povlaku do vysokého stupně hladkosti pro vynikající povrch grafického potisku.

Pokud je pro potravinářské obaly použita lepenka, pokrytá hlinkou pouze na jedné straně, je hlinkou pokrytý povrch použit jako vnější povrch, to znamená povrch, který nepřichází do styku s hmotou potravinové náplně.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je potom druhá strana (to znamená strana, která přichází do styku s hmotou potravinové náplně) pokryta speciální emulzí na vodním základě, která bude dále popsána mnohem podrobněji.

Proces nanášení emulze může zahrnovat hlubotiskový válec, gumotiskový natírací stroj, tyčový nanášecí stroj, vzduchový nůž nebo stínící břit.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je typické rozmezí pro nanášení emulze pro nezávislou (to znamená nespojenou s víčkem) lepenkovou misku z lepenky, pokryté hlinkou pouze na jedné straně, která má být tepelně neprodyšně spojena s lepenkovým kartónovým víčkem, v rozmezí od

2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

Lepenkový kartón, pokrytý hlinkou na obou stranách, pak pro použití u potravinářských obalů vyžaduje pouze rozmezí od 0,91 do 3,63 kg sušiny na 278,7 m², a to v důsledku vyšší „přídržnosti“ emulzního vlhkého ochranného povlaku vázaného na kalandrovaný a hlinkou pokrytý povrch papíru.

S odkazem nejprve na obr. 1 je možno konstatovat, že na obr. 1 je zobrazen lepenkový kartónový obal 2 zejména na potraviny. Tento lepenkový kartónový obal 2 sestává z nádobky nebo misky 4

-4CZ 291213 B6 s integrovaným uzavíracím víčkem 14. Součásti lepenkového kartónového obalu 2 dále zahrnují spodní dnovou desku 6, boční stěny 8, rohové styčníky 12, chlopně 16 a povlak 18.

Lepenkový kartónový obal 2, znázorněný na obr. 1, je vyříznut z lepenkového archu nebo pásu (viz obr. 5) o veliké délce. V navíjecím systému pro manipulaci s materiálem je v případě lepenkového pásu, opatřeného hlinkovým povlakem pouze na jedné straně, kontinuálně nebo ve vzoru nanášen prostřednictvím známých konvenčních povlakových technik, uváděných dříve, na stranu bez hlinkového povlaku lepenkového pásu povlak 18 vodní emulze v ukládací dávce, a to s výhodou v množství od 2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

Je-li použito lepenky s oboustranným hlinkovým povlakem, je povlak 18 nanášen na jednu z hlinkovým povlakem opatřených povrchových ploch, a to s výhodou v množství od 2,72 do

3,63 kg sušiny na 278,7 m².

S přihlédnutím k vyobrazení na obr. 1 pak emulzí pokrytá strana misky 2 bude ta strana, která leží proti vnitřnímu povrchu víčka.

V navíjecím systému pro manipulaci s materiálem je rovněž hlinkou pokrytá povrchová plocha lepenkového pásu potiskovaná obchodními nebo informačními nápisy, a to v potiskovací stanici 80 (viz obr. 5).

Za normálního stavu jsou ploché potištěné lepenkové listy nebo polotovary, z nichž mají být dále vytvořeny obaly, zobrazené na obr. 1, nařezány a narýhovány pro následné ohýbání z archu nebo pásu a jsou dodávány zpracovateli nebo výrobci potravin jako sloupce nezávislých předmětů či zboží. Tyto polotovary jsou opatřeny mechanicky uzavíracími styčnými chlopněmi.

Lepenková nádobka 4 je poté naplněna potravinářským výrobkem, a to ještě před tím, než dojde k jejímu uzavření víčkem 14 a k neprodyšnému připojení tohoto víčka 14. Víčka 14 jsou obvykle neprodyšně připojována prostřednictvím chlopní 16, které jsou tepelným způsobem utěsněné připojeny k bočním stěnám 8.

Druhé provedení předmětu tohoto vynálezu představuje kartónový obal 20, který je znázorněn na obr. 2, a který obecně sestává z nádobky nebo misky 22, s integrovaným uzavíracím víčkem 32.

Dalšími součástmi kartónového obalu 20 jsou spodní dnová deska 24, boční stěny 26, obruba 28, rohové styčníky 30 a povlak 18. Kartónový obal 20 podle obr. 2 je vyříznut z lepenkového archu nebo pásu (viz obr. 5) o veliké délce.

V navíjecím systému pro manipulaci s materiálem je v případě lepenkového pásu, opatřeného hlinkovým povlakem pouze na jedné straně, kontinuálně nebo ve vzoru nanášen prostřednictvím známých konvenčních povlakových technik, uváděných dříve, na stranu bez hlinkového lepenkového pásu povlak 18 vodní emulze v ukládací dávce, a to s výhodou v množství od 2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

3,63 kg sušiny na 278,7 m².

S přihlédnutím k vyobrazení na obr. 2 pak emulzí pokrytá strana misky 22 bude ta strana, která leží proti vnitřnímu povrchu víčka 32.

-5CZ 291213 B6

Lepenkové listy nebo polotovary, z nichž mají být dále vytvořeny obaly 20, zobrazené na obr. 2, jsou vyrobeny a dodávány v paletizovaných stozích zpracovateli nebo výrobci potravin, jak již bylo dříve popsáno. Tyto polotovary jsou opatřeny mechanicky uzavíracími styčnými chlopněmi.

Lepenková nádobka 22 je poté naplněna potravinářským výrobkem, a to ještě před tím, než dojde k jejímu uzavření víčkem 32 a k neprodyšnému připojení tohoto víčka 32. Víčka 32 jsou obvykle neprodyšně připojována prostřednictvím tepelného utěsněného připojení předních chlopní a bočních obrub.

Na obr. 3 je vyobrazena miska 40, která obsahuje miskové oddíly 44, obruby 46 a povlak 18. Tato miska 40 podle obr. 3 je vyříznuta z lepenkového archu nebo pásu (obr. 5 o veliké délce).

V navíjecím systému pro manipulaci s materiálem je v případě lepenkového pásu, opatřeného hliníkovým povlakem pouze na jedné straně, kontinuálně nebo ve vzoru nanášen prostřednictvím známých konvenčních povlakových technik, uváděných dříve, na stranu bez hliníkového povlaku lepenkového pásu povlak 18 vodní emulze v ukládací dávce, a to s výhodou v množství od

2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

Je-li použito lepenky s oboustranným hliníkovým povlakem je povlak 18 nanášen na jednu z hliníkovým povlakem opatřených povrchových ploch, a to s výhodou v množstvích od 2,72 do

3,63 kg sušiny na 278,7 m².

S přihlédnutím k vyobrazení na obr. 3 pak emulzí pokrytá strana misky 40 bude ta povrchová plocha, která je umístěna při povlaku 18.

Ploché lepenkové listy nebo polotovary, z nichž mají být dále vytvořeny obaly, zobrazené na obr. 3, jsou nařezány a narýhovány pro následné ohýbání z lepenkového archu nebo pásu. Tyto ploché polotovary jsou poté vylisovány do tvaru kartónového obalu.

Vytvarované misky jsou dodávány zákazníkům ve stozích nebo sloupcích pro plněni potravinářskými výrobky a následné uzavírání. Příslušné uzávěry mohou být vyrobeny z potaženého deskovitého materiálu, obdobného jako je materiál misky, nebo z fólie. V každém případě však bude použito běžného konvenčního tepelného způsobu utěsněného připojování za účelem připevnění uzávěru na obruby misky.

Na obr. 4 je zobrazena lepenková kartónová miska 50 a její příslušné víčko 60. Součástmi této lepenkové kartónové misky 50 jsou dále spodní dnová deska 52, boční stěny 54, obruba 56, rohové styčníky 58 a povlak J8. Lepenková kartónová miska 50 a víčko 60 jsou vyříznuty z lepenkového archu nebo pásu (viz obr. 5) o veliké délce.

2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m².

Je-li použito lepenky s oboustranným hliníkovým povlakem je povlak 18 nanášen na jednu z hliníkovým povlakem opatřených povrchových ploch, a to s výhodou v množství od 2,72 do

3,63 kg sušiny na 278,7 m².

S přihlédnutím k vyobrazení na obr. 4 pak emulzí pokrytá strana misky 50 bude ta povrchová plocha, která je umístěna při povlaku 18.

-6CZ 291213 B6

Ploché lepenkové listy nebo polotovary, z nichž mají být dále vytvořeny obaly, zobrazené na obr. 4, jsou vyrobeny a dodávány zpracovatelům nebo výrobcům potravin, jak již bylo dříve popsáno. Polotovar je vytvořen způsobem tepelného utěsněného spojení příslušných styčníků.

Lepenková kartónová miska 50 je poté naplněna potravinářským výrobkem, a to ještě předtím, než je uzavřena víčkem a utěsněna. Víčko 60 může být vyrobeno z potaženého deskového materiálu, který je obdobný, jako je materiál misky 50, nebo může být vyrobeno z fólie.

V každém případě je však použito známého konvenčního tepelného utěsňovacího procesu za účelem připevnění víčka 60 nebo uzávěru k obrubám misky 50.

Jak již bylo dříve do určitých podrobností rozebíráno, je na obr. 5 znázorněno samočinné jednosměrné zařízení 70 na výrobu polotovarů lepenkových obalových misek a víček, v němž je vytváření přepážek a/nebo tepelné nanášení těsnicího povlaku 18 kombinovaného s tištěním obchodních nápisů, což vylučuje nutnost samostatného provádění povlakových operací.

Na vyobrazení podle obr. 5 je znázorněna výroba lepenkových polotovarů pro misky 2, 20, 40, 40, a 50 a pro víčka 60.

Konkrétně pak uvedené samočinné jednosměrné zařízení 70 na výrobu polotovarů lepenkových obalových misek a víček zahrnuje papírový kotouč 72, papírový pás 74, potahovací povlakový mechanizmus 76, konvenční povlakovou sušičku 78, potiskovací stanice 80, vytvrzovací stanici 82, potahovací povlakovou stanici 84, konvenční povlakovou sušičku 86, konvenční strojní nůžky 88 a lepenkové polotovary pro misky 2,20, 40, a 50 a pro víčka 60.

Při provozu uvedeného samočinného jednosměrného zařízení 70 na výrobu polotovarů lepenkových obalových misek a víček je materiál z papírového kotouče 72 odvíjen tak, že je vytvářen papírový pás 74. Tento papírový pás 74 je posouván či potahován celým zařízením 70 pomocí známých konvenčních způsobů až k potahovací povlakové stanici 76.

V uvedené potahovací povlakové stanici 76 je na papírový pás 74 nanášena vodní emulze v souladu s předmětem tohoto vynálezu, a to na stranu nepotaženou hlinkou při použití lepenkového substrátu, potaženého hlinkou pouze na jedné straně, nebo na hlinkou potažený povrch při použití lepenkového substrátu, potaženého hlinkou na obou stranách.

Po nanesení vodní emulze na papírový pás 74 je tento papírový pás 74 dále posouván ke konvenční povlakové sušičce 78, kde je nanesená vodní emulze vysoušena prostřednictvím známých konvenčních vysoušečích technik.

Za každou vysoušeči jednotkou je papírový pás 74 ochlazován prostřednictvím styku se známými konvenčními bubnovými chladiči (na obrázku neznázoměno).

Poté je papírový pás 74 posouván k potiskovací stanici 80, kde jsou na tento papírový pás 74 natištěny grafické nápisy, například obchodního, informačního nebo jiného charakteru, a to stranu opačnou, než je strana, na kterou je nanesena vodní emulze.

Použité tiskařské barvy jsou poté vytvrzeny ve vytvrzovací stanici 82. Přednostně jsou doporučovány sáláním vytvrditelné tiskařské barvy, které jsou výhodné zejména z hlediska jejich grafické působivosti, stálosti, trvanlivosti a celkového užitného provedení.

Na obr. 5 je schematicky znázorněn pouze ideový návrh postupu, týkajícího se nanášení povlaku a potiskování papírového pásu grafickými nápisy. Avšak ve všech případech jsou oba uvedené procesy prováděny ve stejné základní operaci a při jediném „průchodu“.

Po natištění grafických nápisů a po nanesení povlaku 18 na zadní stranu papírového pásu 74, se tento papírový pás 74 posouvá ke stříhacímu mechanizmu konvenčních strojních nůžek 88, kde je

-7CZ 291213 B6 tento papírový pás 74 rýhován a odstřihován na požadované polotovary pro misky 2, 20, 40 a 50 a pro víčka 60.

Zkušenosti ukázaly, že je výhodné používat rotačních stříhacích systémů strojních nůžek 88, i když je možno využít i jiných známých konvenčních stříhacích technik.

A navíc si zákazník může zvolit, zda neodebere papírový pás ve formě navinuté na válci nebo ve formě archu pro jeho pozdější střihání.

Jedním typickým zdrojem povlaku 18 na bázi vodní emulze, který je založen na předmětu tohoto vynálezu, je Michelmanův miskový povlak 16, vyráběný firmou Michelman, lne., Cincinnati, Ohio.

Michelmanův výrobek sestává z tepelně aktivovatelného (nebo svařitelného) kopolymemího nebo zpolymemího povlaku s „pružnostními“ charakteristikami. Základními vlastnostmi této vodní emulze při jejím použití pro povlaky, které přicházejí do styku s potravinami, jsou hmotová stabilita při teplotách do 204 °C, to znamená, že při teplotách do 204 °C se povlak nebude tavit nebo jinak ztrácet hmotnost (například odplynováním rozpouštědla), může být spojována příchytným svarem při teplotách od 121 °C nebo vyšších, hladina v chloroformu rozpustných extrahovatelných látek nepřevýší 0,5 mg/254 m² při styku s povrchem potravinářského výrobku, který je vystaven působení rozpouštědla, například N-heptanu při teplotě 65,5 °C po dobu dvou hodin, je dostatečně pružný a ohebný k tomu, aby odolal běžnému poškrábání v průřezovém směru ve velikosti 0,05 cm a 0,16 cm rýhy, při udržení poměru délky trhlin, definovaného jako celková délka trhlin na celkovou délku rýhy, přičemž tento poměr není větší, než 0,1 a vykazuje odolnost proti poškození při podrobení zatížení za okolních podmínek o velikosti 0,23 kg/2,54 cm², nebo vyšší.

Tyto vlastnosti jsou velmi důležité, neboť zajišťují, že povlak nebude praskat nebo znečišťovat či kontaminovat potravinovou náplň, která přijde do styku s tímto povlakem během skladování a používání kartónů jako potravinářských obalů, a že archy nebo kartóny budou moci být od sebe oddělovány běžnými konvenčními plnicími systémy.

Typická hmotnostní stabilita povlaku 18 je znázorněna na obr. 6.

Diagram diferenciální rozkladové kalorimetrie (DSC) neboli měření množství tepla představuje míru rozdílu teplot mezi vzorkem povlaku v troubě v závislosti na teplotě, tak, jak je zvyšována z okolní teploty až na hodnotu 204 °C+. Jakýkoliv endotermický nebo exotermický jev podél tohoto diagramu představuje fyzikální přeměnu (tání).

Plná čára představuje povlak s nezbytnými tepelnými vlastnostmi pro uplatnění pro ohřívání v troubě. Čárkovaná čára je typická pro povlak, který nelze považovat za výhodný pro toto uplatnění, neboť se taví přibližně při teplotě 163 °C.

Diagram tepelné vážkové analýzy (TGA), který je rovněž znázorněn na obr. 6, představuje míru hmotnosti vzorku povlaku v závislosti na teplotě. Každá významná hmotnostní ztráta, která je v diagramu tepelné vážkové analýzy znázorněna čárkovou čárou, představuje odplynění výrobku.

Hodnoty tepelné vážkové analýzy, znázorněné plnou čarou, představují povlak, který je akceptovatelný pro shora uvedené účely. A naopak hodnoty tepelné vážkové analýzy, znázorněné přerušovanou čarou, představují povlak, který je pro shora uvedené účely neakceptovatelné, a to z důvodu výrazných hmotnostních ztrát při teplotách nižších, než 204 °C.

Jak již bylo shora zmíněno, tak další podstatnou vlastností shora popsaného povlakového materiálu, který ve většině případů přichází buď přímo, nebo náhodně do styku s potravinářskými

-8CZ 291213 B6 výrobky, je skutečnost, že materiál nepřechází do potravinářského výrobku během skladování nebo rekonstituce.

Hmota potravinářských výrobků, která je obvykle balena do shora popsaných obalových kartónů, může obsahovat vysoké hladiny tuků, olejů a cukrů. Tyto látky mohou za určitých podmínek předmětný povlak snadno rozpouštět, přičemž materiál tohoto povlaku může být poté pohlcován či absorbován potravinářským výrobkem.

Aby bylo zajištěno, že nebude docházet k přechodu látek z obalového materiálu do potravinářského výrobku, může být na stykové ploše mezi potravinářským \ýrobkem a obalovým materiálem proveden vyluhovací či extrakční test.

Potahovaná lepenka může být testována s použitím extrakční kyvety, popsané v publikaci „Ofícial Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists“, třinácté vydání (1980) oddíly 21.010 až 21.015, pod názvem „Exposing Flexible Barrier Materials ofExtraction“.

Vhodným rozpouštědlem, které může simulovat potravinářský výrobek, může být pro uplatnění u shora popsaných obalových misek například N-heptan. N-heptan bude jakostní činidlo, například znovu předestilované před jeho použitím, a to pouze vařením při teplotě 98 °C.

Extrakční metodika sestává za prvé z odříznutí vzorku víčka, který má být podroben extrakci, o velikosti vhodné pro zvolené upínací zařízení. Za další bude vzorek pro extrakci umístěn do zařízení tak, že rozpouštědlo se bude dotýkat pouze povrchu, který přichází do styku s potravinářským výrobkem. Poté je do držáku vzorku přidáno rozpouštědlo a vše je umístěno do trouby po dobu dvou hodin při teplotě 65,5 °C.

Na konci expozičního období je testovací kyveta vyjmuta z trouby a rozpouštědlo je vylito do čisté baňky nebo kádinky firmy Pyrex®, přičemž testovací kyvetu je nutno vypláchnout malým množstvím čistého rozpouštědla. Potravinářský výrobek simulující rozpouštědlo je poté v nádobce odpařováno až na zhruba 100 mm, načež je přemístěno na čistou a převáženou odpařovači misku.

Baňkaje třikrát vymyta vždy malým množstvím heptanového rozpouštědla, načež je rozpouštědlo odpařováno až na několik milimetrů na horké desce. Posledních několik milimetrů může být odpařováno v troubě při udržování teploty přibližně na hodnotě 105 °C. Odpařovači miska je ochlazována v sušicí skříni po dobu 30 minut.

Extrakce chloroformu je poté provedena přidáním 50 ml jakostního činidla chloroformu k příslušnému zbytku. Směs je ohřátá, přefiltrována přes filtrační papír č. 41 firmy Whatman, umístěný v nálevce firmy Pyrex®, přičemž je filtrát shromažďován v čisté a zvážené odpařovači misce.

Chloroformová extrakce je poté zopakována promytím filtračního papíru za pomoci druhé dávky chloroformu. Tento filtrát je přidán k originálnímu filtrátu a celková směs je odpařována až na několik milimetrů na nízkoteplotní horké desce. Posledních několik milimetrů může být odpařováno v troubě, jejíž teplota je udržována přibližně na hodnotě 105 °C. Odpařovači miska je ochlazována v sušicí skříni po dobu 30 minut a je zvážena s přesností 0,1 mg za účelem získání zbytku v chloroformu rozpustných extrahovatelných látek.

Tabulka 1 znázorňuje typické hodnoty, získané s použitím shora uvedeného postupu pro kopolymemí povlak vodním základě, který má nezbytné vlastnosti pro shora uvedené uplatnění.

Aby byla získána jistota, že nedojde k žádnému znatelnému přechodu materiálu povlaku do potravinářského výrobku, nesmí množství v chloroformu rozpustných extrahovatelných látek překročit 0,5 mg/2,54 cm².

-9CZ 291213 B6

Další vlastností emulze na vodní bázi podle předmětu tohoto vynálezu je pružnost, to jest odolnost proti popraskání. Typické hodnoty z hlediska pružnosti předmětného povlaku jsou znázorněny v tabulce 2.

Jak vyplývá z informací, uvedených v tabulce 2, bylo konvenční testovací rýhovací integrity provedeno na konvenčním povlaku A, založeném na akrylovém polymeru, v porovnání s ve vodě rozpustným povlakem B, založeném na vinylacetátovém kopolymeru, podle tohoto vynálezu.

Lepenka, pokrytá hlinkou na obou stranách, byla povlečena každým z obou uvedených povlaků v různých povlakových hmotnostních hladinách. Vzorky byly připraveny protažením dolů přes závitovou tyč. Vzorky byly konvenčně poškrábány, přičemž délka rýhy probíhala v příčném směru. Rýhovací parametry jsou uvedeny v tabulce 2.

Rýhované vzorky byly hodnoceny dvěma konvenčními způsoby.

První konvenční způsob sestává z potřísnění úseku rýhy o velikosti 2,5 až 5 cm, tj. jednoho až dvou palců kukuřičným olejem, který obsahuje běžné červené barvivo, a to při teplotě 21,1 °C. Kukuřičný olej působil na rýhu po dobu 30 sekund, poté byl dočista vytřen.

Jeden palcový úsek rýhy byl poté podroben zkoumání pod mikroskopem (při dvacetinásobném zvětšení), přičemž byla stanovena procentuelní oblast, která byla olejem potřísněna. Účelem tohoto testu bylo předpovědět množství průniku šťávy z potravinářského výrobku v průběhu jeho tepelné přípravy, neboť pronikání šťávy z potravinářského výrobku do materiálu kartónového obalu je škodlivé pro integritu obalu a způsobuje neviditelné poškození tohoto kartónového obalu.

Druhé konvenční hodnocení bylo provedeno s použitím jodu, kterým byla potřísněna rýhová oblast. Touto technikou lze způsobit, že veškeré trhliny v takto ošetřeném povlaku, se stanou mimořádně viditelnými. Trhliny na každé rýze byly hodnoceny jako průměrná velikost trhlin s dosahem (v délkovém slova smyslu) přes 2,54 cm rýhované oblasti.

Jak lze seznat z údajů, uvedených v tabulce 2, tak povlak B jednoznačně představuje vysokou odolnost proti rýhovaným trhlinám v důsledku snížení průniku šťávy z potravinářského výrobku, a v důsledku snížení velikosti trhlin a jejich dosahu.

Konečnou významnou vlastností emulze na vodním základě podle předmětu tohoto vynálezu je odolnost proti rozbití, kdy jsou archy nebo misky vystaveny zatížení o velikosti 0,23 kg/2,54 cm²nebo vyšší.

Jak již bylo dříve uvedeno, jsou archy nebo misky, vyrobené s použitím způsobu podle tohoto vynálezu, dodávány konečným uživatelům ve stozích. Archy jsou obvykle ukládány do přepravek (přibližně po tisíci kusech na jednu přepravku) nebojsou paletizovány. Tyto palety jsou poté naskládány na sebe, přičemž vytvářejí čisté výškové zatížení spodní vrstvy archů o velikosti 0,23 kg/2,54 cm².

Misky mohou být na sebe „uhnízděny“ a mohou být dodávány a distribuovány obdobným způsobem.

Když jsou misky nebo archy konečným uživatelem rozbalovány, jsou obvykle zaváděny do mechanického zařízení, které odděluje jednotlivé předměty a převádí je k dopravníku nebo k utěsňovacímu zařízení. Pokud jsou archy nebo misky vzájemně k sobě nějakým způsobem spojeny, musí mít povlak 16 takové nezbytné vlastnosti, které umožňují jejich snadné oddělení od sebe.

-10CZ 291213 B6

Shora uvedeného účelu může být, jak již bylo výše uvedeno, dosaženo přidáním částic do povlaku 16, které mají měrnou hmotnost v rozmezí od 0,8 do 3,5 a velikost částic v rozmezí od 5 do 60 mikronů. Těmito částicemi může být s výhodou sklo, skleněné kuličky a/nebo nylonové kuličky.

Na základě shora uvedeného popisu je pro odborníka z dané oblasti techniky zcela zřejmá celá řada znaků, modifikací či zdokonalení a vylepšení předmětu tohoto vynálezu.

Tyto znaky, modifikace či zdokonalení a vylepšení je však nutno považovat za součást předmětu tohoto vynálezu, jehož rozsah je vymezen v následujících patentových nárocích.

Tabulka 1

Rozpouštědlo	Čas/teplota	Zbytek mg/2,54 cm²
N-heptan	2 h/65,5 °C	0,33 0,45 0,27 0,28 0,22 0,24

Tabulka 2

Materiálové a rýhované údaje

Tloušťka desky = 0,046 cm (C2S)

Povlak A = akrylový kopolymer (dosavadní stav techniky)

Povlak B = kopolymerový povlak 18 (předmět tohoto vynálezu)

Hmotnost povlaku (sušiny) = 1,13 kg až 3,37 kg na 278,7 m²

Rýhovací údaje: předepsaná tloušťka = 0,71 cm

Šířka rýhy = rýha č. 1-0,0157 cm č. 2-0,0178 cm č. 3-0,198 cm č. 4-0,218 cm norma/světlost rýhy = 0,000 cm

-11 CZ 291213 B6

Tabulka 3

Hodnocení minerálního oleje

Hmotnost povlaku kgs/278,7 m²	Povlak	Percentuální průnik kukuřičného oleje Rýha č.
1	2	3	4
1,13	A	100	90	75	55
1,13	B	25	10	0	0
1,77	A	80	65	50	15
1,77	B	10	0	0	0
2,22	A	40	35	10	5
2,22	B	< 5	0	0	0
3,36	A	20	10	5	<5
3,36	B	0	0	0	0

Tabulka 4

Hodnocení jodu

Hmotnost povlaku kgs/278,7 m²	Povlak	Průměrná velikost trhlin/dosah trhlin Rýha č.
1	2	3	4
1,13	A	0,46 cm/90 %	0,08 cm/80 %	0,08 cm/60 %	0,03 cm/5 %
1,13	B	0,03 cm/50 %	0,03 cm/50 %	0,03 cm/5 %	BÚ
1,77	A	0,15 cm/20 %	0,15 cm/20 %	0,15 cm/10%	0,01 cm/5 %
1,77	B	0,03 cm/5 %	BÚ	BÚ	BÚ
2,22	A	0,15cm/15%	0,01 cm/5 %	BÚ	BÚ
2,22	B	BÚ	BÚ	BÚ	BÚ
3,36	A	0,01 cm/10%	BÚ	BÚ	BÚ
3,36	B	BÚ	BÚ	BÚ	BÚ

BÚ -bezúdajů

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Lepenkový substrát pro ukládání potravin, obsahující první stranu a druhou stranu pro nanesení povlaku (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě pro přímý styk s potravinami, přičemž tento povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je přitavitelný k další části lepenkového substrátu při teplotě 121 °C nebo vyšší a je stabilní při teplotě 204 °C nebo nižší, přičemž povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě obsahuje extrahovatelné látky rozpustné v chloroformu, jejichž množství nepřesahuje 0,5 mg/2,54 cm² povrchu, kteiýje ve styku s potravinami při působení rozpouštědla, simulujícího potraviny, při teplotě 65,5 °C po dobu dvou hodin, přičemž povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je nanesen na druhou stranu ve hmotnosti od 2,72 do 5,44 kg sušiny na 278,7 m², přičemž lepenkový substrát je vroubkovaný v příčném směru s vruby o výšce

-12CZ 291213 B6

0,05 cm a s rýhami o hloubce 0,16 cm při zachování poměru délky trhlin nejvýše 0,1, v y znáčů j i c í se t í m , že povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě dále obsahuje nerozpustné částice, mající měrnou hmotnost od 0,8 do 3,5.

2. Lepenkový substrát podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhá strana je potažena kalandrovaným povlakem minerálů ve formě částic tak, že kalandrovaný povlak je umístěn mezi lepenkovým substrátem a povlakem (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě.

3. Lepenkový substrát podle nároku 2, vyznačující se tím, že povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je nanesen na druhý kalandrovaný povlak v hmotnosti od 2,72 do 3,63 kg sušiny na 278,7 m².

4. Lepenkový substrát podle nároku 1,vyznačující se tím, že povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodném základě je kontinuální.

5. Lepenkový substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že nerozpustné částice mají velikost od 5 do 60 mikronů.

6. Lepenkový substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že nerozpustné částice obsahují sklo.

7. Lepenkový substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že nepropustné částice obsahují skleněné kuličky.

8. Lepenkový substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že nepropustné částice obsahují nylonové kuličky.

9. Lepenkový substrát podle nároku 1,vyznačující se tím, že povlak (18) z vysušené kopolymerové emulze na vodním základě je parní bariéra.

10. Lepenkový substrát podle nároku 1,vyznačující se tím, že první strana je opatřena kalandrovaným povlakem minerálů ve formě částic pro tisk nebo grafické symboly.

11. Lepenkový substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že má odolnost proti zatížení 0,23 kg/2,54 cm² nebo vyšší.

12. Lepenkový obal, tvořený obalem (2, 20, 50) na potraviny, vyznačující se tím, že obal (2, 20, 50) sestává z lepenkového substrátu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků.