FI109290B

FI109290B - Venttiilisäkki

Info

Publication number: FI109290B
Application number: FI971130A
Authority: FI
Inventors: Valter Sievers; Kari Nurmi; Mikko Hietanummi; Kimmo S Santamaeki
Original assignee: Upm Kymmene Oy; Raisio Chem Oy
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2002-06-28
Also published as: HUP0001933A2; EP1019296A1; SK128399A3; CZ9903259A3; WO1998041454A1; FI971130A; FI971130A0

Description

109290

VENTTIILISÄKKl TEKNIIKAN ALA

Keksintö liittyy paperisäkkeihin ja koskee sulkukalvolla varustettua venttiilisäkkiä.

5 Keksinnön mukaisia säkkejä voidaan käyttää erityisesti sellaisten tuotteiden säilyttämiseen, jotka on pakattava mahdollisimman tiiviisti. Säkkimateriaali voidaan uu-delleenkuiduttaa.

TEKNIIKAN TAUSTA

10 Paperisia venttiilisäkkejä valmistettaessa muodostetaan paperirainasta letku, katkotaan letkusta halutun mittaisia pätkiä ja suljetaan sen suut pohjaksi siten, että ensin taitetaan sisäänpäin kapeammat päätyliuskat ja näiden päälle leveämmät sivuliuskat. Muissa paitsi venttiilipäädyssä sivuliuskat kiinnitetään päätyliuskoihin. Venttiilipää-tyyn voidaan lisätä erillinen paperista muotoiltu venttiilikappale. Lisäksi venttiilissä 15 voi olla sulkulappu, joka säkin täytön jälkeen käännetään ja kiinnitetään venttiilin suun yli säkin pohjaan.

Kosteudenpitäviä venttiilisäkkejä on valmistettu muovikalvolla päällystetystä pape-,···. rista. Muovina on käytetty erityisesti poly eteeniä. Tällainen säkkimateriaali soveltuu · /· _ huonosti uusiopaperin valmistukseen. Kadutettaessa muovi jää nimittäin suureh- ' \ 20 koiksi partikkeleiksi, ja niiden erottaminen kuitumassasta on hyvin vaikeaa. Paperin valmistuksessa nämä partikkelit sulavat, kun paperirainaa kuivataan kuumentamalla.

Sula, tahmea muovianes aiheuttaa hankaluuksia prosessissa. Lisäksi sulaneiden par- I ♦ • ' ‘ tikkeleiden kohdalle muodostuu paperiin reikiä.

» · ·

Patenttijulkaisussa FI-C-90520 on esitetty venttiilisäkki, jossa venttiilin suu sulje-, ·. ·. 25 taan täytön jälkeen suun yli käännettävällä peitelapulla, jolla pyritään estämään si- _ . säliä olevan aineen vuotaminen ulos venttiilin reuna-alueiden kautta.

. j · Patenttijulkaisussa FI-C-92922 on esitetty kosteudenpitävä säkkipaperi, joka sovel- , · · ·. tuu myös uusiopaperin valmistukseen. Sen kosteussulkukerros sisältää modifioitua ; ’ tärkkelystä ja synteettistä polymeeriä. Tärkkelystä voidaan modifioida siten, että 1 ·. · ‘ 30 siihen oksastetaan synteettistä polymeeriä. Oksastus voidaan suorittaa emulsiopoly- I * * : .: meroimalla monomeeriliuosta tärkkelyksen läsnäollessa. Tärkkelyksenä voidaan käyttää pilkottua tärkkelystä. Synteettinen polymeeri voi sisältää styreeni-butadiee-nikopolymeeriä tai vinyyliasetaatti-akrylaattikopolymeeriä.

2 109290

KEKSINNÖN YLEINEN KUVAUS

Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen paperisäkki. Keksinnön edullisia i sovellutuksia esitetään muissa vaatimuksissa.

5 Säkin ulommassa kerroksessa on sulkukerros, joka estää esimerkiksi kosteuden tai rasvan läpipääsyn. Tämä sulkukerros on hajoava, jolloin säkki voidaan uudelleen-kuiduttaa. Parhaiten sulkukerros on myös kuumasaumautuva.

Kun säkkimateriaali uudelleenkuidutetaan, sulkukerros dispergoituu kuitumassaan, eikä haitallisia muovipartikkeleita muodostu. Lisäetuna on se, että sulkukerros ha-10 joaa myös biologisesti nopeammin kuin täyssynteettiset muovit.

Kun säkin kerrokset ovat pulpperoituvaa materiaalia, säkki soveltuu myös uusiopaperin valmistukseen. Sulkukerros voi sisältää erityisesti modifioitua tärkkelystä ja synteettistä polymeeriä. Tärkkelystä voidaan modifioida erityisesti siten, että siihen oksastetaan synteettistä polymeeriä. Oksastus voidaan suorittaa erityisesti emulsio-15 polymeroimalla monomeeriliuosta tärkkelyksen läsnäollessa. Tärkkelyksenä voidaan käyttää erityisesti pilkottua tärkkelystä. Synteettinen polymeeri voi sisältää erityisesti styreeni-akrylaattikopolymeeriä tai akrylaattikopolymeeriä.

j Säkissä on kuumasaumaamalla suljettava venttiili. Venttiili suljetaan kuumasau- ! maalla venttiilikanavan sisäpuoli kiinni tai taittamalla venttiilin suun päälle sulku- . '· 20 lappu, joka kuumasaumataan kiinni pohjaan. Näin saadaan myös venttiili täysin tiiviiksi.

• · Säkit voidaan valmistaa tavanomaisen säkinvalmistuslinjan letku- ja pohjakoneilla ilman lisäyksiköitä. Ylimääräistä materiaalia ei tarvita.

# · * k · ·

25 PIIRUSTUKSET

: ‘' Oheiset piirustukset kuuluvat osana keksinnön erityiseen kuvaukseen. Piirustuksissa v · - kuvio 1 esittää säkkiaihion suljettavaa pohjaa, johon on merkitty katkoviivoin nuuttaukset, • · ·. - kuvio 2 esittää pohjaa liuskat osaksi taitettuna ja * · ‘ 30 - kuvio 3 esittää pohjaa säkin täyttämisen jälkeen.

3 109290 YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS Sulkumateriaalin valmistus

Sulkukerros muodostuu modifioitua tärkkelystä ja synteettistä polymeeriä sisältä-5 västä seoksesta. Modifioitu tärkkelys voi olla esimerkiksi oksaspolymeeriä, jossa on tärkkelysrunkoon kovalenttisesti kiinnittyneenä synteettisistä polymeereistä muodostuneita polymeeriketjuja. Polymeeri voi sisältää esimerkiksi styreeniä ja alkyyli-akrylaattia tai erilaisten alkyylimetakrylaattien tai alkyyliakrylaalttien kopolymee-rejä.

10 Tärkkelys voi olla erityisesti pienimolekyylistä, esimerkiksi hapettamalla pilkottua. Pilkkominen voidaan tehdä myös ensimmäisenä vaiheena oksastusreaktion yhteydessä. Tällöin pyritään pitämään pilkkoutumisaste mahdollisimman vakiona.

Dispersiosta valmistetaan parhaiten emulsiopolymeroimalla monomeerejä tärkkelyksen läsnäollessa, jolloin muodostuu sekä synteettistä polymeeriä että oksastettua 15 tärkkelystä. Polymeroinnissa voidaan käyttää tavanomaisia apuaineita, kuten initiaationa ja pinta-aktiivista ainetta.

Kuumasaumautuvassa kosteussulkukerroksessa tärkkelyksen osuus pinnoiteseoksen kuiva-ainepainosta on enintään noin 40 %, kuten 10 - 40 %, erityisesti 20 - 30 %.

j

Seoksessa voidaan käytää myös täyteainetta, kuten talkkia, kalsiumkarbonaattia tai . 1 > 20 kaoliinia. Täytetaineen osuus seoksesta on enintään 40 %, kuten 10-40%, erityi- ' ‘. sesti 20 - 30 %. Täyteaineella saadaan erityisesti vähennetyksi rullalle käärityn päällystetyn paperin tarrautumista.

Esimerkki 1. Styreeni-butyyliakrylaatti-tärkkelyskopolymeeri 1 ·’ * 118,3 g natiivitärkkelystä (kosteuspitoisuus 16 %) lietetään 220 g:aan vettä. Sus- 25 pensioon lisätään 0,05 U/tärkkelysgramma B. licheniformis lämpöstabiilia alfa-i ’· amylaasia (aktiivisuus 984 U/ml). Suspension lämpötila nostetaan samalla hyvin :: : sekoittaen vähitellen 90 °C:een ja pidetään siinä 30 mion. Lisätään 0,5 ml 30-pro- : ·, ·. senttistä vetyperoksidiliuosta, ja lasketaan lämpötila 60 °C:een. Seokseen johdetaan ’ · · ·. typpivirta, lisätään 0,2 g CUSO4 ja tiputetaan 1,5 tunnin kuluessa 50,8 g styreeniä, 30 101,6 g butyyliakrykattia ja 6 g 30-prosenttista vetyperoksidiliuosta. Reaktion an- :· netaan jatkua vielä 2 tunnin ajan, minkä jälkeen saatu valkea dispersio jäähdytetään 4 109290 huoneen lämpötilaan. Dispersion viskositeetti 25 °C:ssa oo 1600 mPas ja kiin-I toainepitoisuus 51 %.

Esimerkki 2. Metyylimetakrylaatti-butyyliakrylaatti-tärkkelyskopolymeeri

Polymeeri valmistetaan esimerkkiä 1 vastaavalla tavalla käyttäen monomeereinä 5 metyylimetakrylaattia (50,8 g) ja butyyliakrylaattia (101,6 g). Saadaan kellertävä dispersio, jonka viskositeetti on 1650 mPas ja kiintoainepitoisuus 51 %.

Päällystetyn säkkipaperin valmistus

Dispersiota levitetään haluttu määrä paperin pinnalle ja kuivataan sulkukerrokseksi. Kerroksen ominaisuuksia, kuten höyrynläpäisevyyttä, voidaan säätää kerroksen 10 koostumusta ja paksuutta muuttamalla. Lisäaineena voidaan käyttää esimerkiksi va-hadispersiota. Tavanomaiselle säkkimateriaalille sopiva vesihöyryn läpäisevyys voi olla esimerkiksi noin 20 g/m2/vrk.

Pinnoitus voidaan suorittaa erityisesti siten, kuin julkaisussa FI-C-92922 on esitetty.

Sulkukerros muodostetaaan parhaiten vain paperin toiselle puolelle. Tällöin on pa-15 perin käpristymisen estämiseksi hyvä mekaanisesti taivutella (eli murtaa) kalvo ennen säkin valmistamista.

Venttiilisäkin valmistus | . t > '· Keksinnön mukaiset venttiilisäkit voidaan valmistaa edellä selostetulla tavalla pin- •' * ‘: noitetusta paperista käyttäen tavanomaista valmistustekniikkaa. Monikerrossäkeissä .:..: 20 voidaan sulkukerros jättää paperikerrosten väliin. Erityisen sopiva on kaksikerros- ....: säkki, jossa kosteussulkukerros on päällimmäisen kerroksen sisäpinnalla.

! ' ‘ Seuraavassa selostetaan esimerkkinä erityisesti kaksikerrossäkin valmistusta ohei- L: : siin piirustuksiin viitaten.

Valmistetaan kaksikerrossäkki, jonka sisäkerrros on tavanomaista, suhteellisen huo-. 25 koista säkkipaperia ja ulkokerros sulkukerroksella varustettua paperia. Sulkukerros on ulkokerroksen sisäpinnalla.

’ · · -. Paperirainat taitetaan sisäkkäin reunat yhteen ja liimataan letkuksi. Paperiletkusta ’ i ’ letkukoneella katkaistun aihion pää suljetaan pohjakoneella. Siinä muodostetaan ::: aihion reunoista 1 päähän 2 ulottuvat diagonaalinuuttaukset 3, poikittainen keski- 5 109290 nuuttaus 4, taitetaan pohjan päätyliuskat 5 diagonaalinuuttauksia myöten sisäänpäin ja muodostetaan poikittaiset sivunuuttaukset 6.

Aihion päätyliuskaan 5 on tehty aihion päästä 2 kohtisuoraan diagonaalinuuttauk-seen 3 ulottuva leikkaus 7. Päätyliuskoihin 5 näin muodostuneet lisäliuskat 8 kään-5 netty auki. Sivuliuskojen 9 ja 9' sisäpinnalle ja päätyliuskojen 5 ulkopinnalle muodostetaan päätyliimakaista 10, joka kulkee lisäliuskan 8 sivureunasta sivunuuttauk-seen 6. Päälle tulevan sivuliuskan 9' puolelle tulee sivuliuskan 9' reunaan lisäksi si-vuliimakaista 11. Sivuliuskan 9' puolella olevat liimakaistat 10 ja 11 muodostavat yhtenäisen alueen. Venttiilin puolelle tulevan päätyliuskan 5 päälle on liimattu eril-10 linen venttiili 12

Kun sivuliuskat 9 ja 9' taitetaan, päätyliimakaista 10 kiinnittää sivuliuskat päätyliuskaan 5 tai vastaavasti venttiiliin 12 tiivistäen rakenteen hyvin myös myös sivunuut-tauksen 6 kohdalta. Lisäksi päätyliimakaistan pintaan sivelty liima sulkee leikkauksen 7 reunan tunkeutumalla puristussuunnassa taitoskerrosten väliin, jolloin säkkiin 15 pakattua materiaalia ei pääse tätä kautta kerrosten väliin. Lisäliuskat 8 myös tuke-voittavat ja lujittavat säkkiä.

Venttiili 12 on pohjan levyinen litistetty paperiletku. Se on valmistettu edellä kuvatusta kuumasaumautuvalla pinnoitteella varustetusta paperista siten, että pinnoite on letkun sisäpuolella. Sen ulospäin tuleva reuna on taitettu kaksinkerroin pinnoitepuoli i | 20 ulospäin. Sisäreunaan on pohjan sisäpuolelle tulevalle sivulle haluttaessa tehty leik kauksia liuskojen 13 muodostamiseksi.

Kun säkki on täytetty, venttiili 12 voidaan sulkea kuumasaumaamalla.

Venttiilin 12 suun alle on osaksi venttiilirakennetta liimattu vielä pohjan levyinen sulkulappu 14, joka ulottuu venttiilin suun ulkopuolelle. Sulkulappu 14 on tarkoi-25 tetttu käännettäväksi täytetyn säkin venttiilin 12 suun yli vasten pohjaa ja kiinnitettäväksi siihen. Myös sulkulappu on valmistettu edellä kuvatusta kuumasaumautuvalla pinnoitteella varustetusta paperista, ja se on kiinnitetty venttiilin suun alle pinnoitepuoli ylöspäin. Täytön jälkeen lappu taitetaan venttiilin suun yli ja kiinnitetään pohjaan kuumasaumaamalla.

30 Täytön jälkeen voidaan säkki näin sulkea täydellisesti. Kuumasaumaus on käyttö-olosuhteissa helpommin, varmemmin ja siistimmin toteutettavissa kuin liimaus erillisellä liimalla ja liimauslaitteella. Lisäksi esitetty sulkutekniikka on toimintavar-mempi.

6 109290 Säkin lujuutta voidaan lisätä liimaamalla kerroksia tietyistä kohdista yhteen siten kuin hakemusjulkaisussa FI-A-945727 on esitetty. Kriittisiä kohtia ovat erityisesti täytetyn säkin pohjan päätyreuna ja -kulmat. Kuvioon 1 on merkitty näiden alueiden vahvistamiseksi kerrosten väliin lisätyt liimakaistat 15 ja 16.

5 Pohjan päälle liimataan vielä yleensä ns. pohjalappu 17. Pohjalapussa 17 on tässä parhaiten taitetut reunat, jotka tulevat sisäpuolelle.

Monikerrossäkki voidaan tehdä ilmaa täytettäessä läpäiseväksi erityisesti siten kuin hakemusjulkaisussa FI-A-945831 on esitetty. Tällöin sisäkerros on ilmaa hyvin läpäisevää lujaa säkkipaperia. Kerrosten väliin on muodostettu ilmakanavia siten, että 10 kerrosten väliin säkkiä täytettäessä säkin sisältä joutunut ilma pääsee sieltä poistumaan. Ilma voidaan poistaa erityisesti kerrosten reunasta pohjan alueelta, jolloin ilmakanavat ovat parhaiten säkin pituussuuntaisia uria. Mahdollinen päätylappu liimataan tällöin erillisin, erityisesti pohjan pituussuuntaisin liimakaistoin, jolloin pohjaan päätylapun alle kerrosten väistä tullut ilma pääsee edelleen hyvin pohjasta 15 ulos sen päädyistä.

Kaikki tarvittavat liimaukset suoritetaan käyttämällä hajoavaa, uudelleenkuidutusta haittaamatonta liimaa, erityisesti tärkkelysliimaa.

Sopivimmin säki koostuvat kahdesta kerroksesta, mutta kerroksia voi olla tarvittaessa myös useampia.

. 20 Haluttaessa voidaan kerroksien päät sovittaa sopivalla tavalla limittäin tiivistyksen ‘ ·': edelleen parantamiseksi.

Keksinnön mukaisia säkkejä voidaan valmistaa tavanomaisilla käytössä olevilla säkkilinjoilla. Tarvittava leikkaus 7 voidaan helposti toteuttaa tavanomaisilla modi-i ' ‘ fioiduilla työkaluilla pohjakoneella nuuttauksen yhteydessä. Myös päätyliimakaista !· 25 11 on helppo sivellä halutun muotoisena tavanomaisilla annostelulaitteilla. Valmis tuksessa ei tarvita lisämateriaalia eikä valmistus olennaisesti hidastu.

' .. Säkit soveltuvat erityisesti sellaisten materiaalien pakkaukseen, jotka on eristettävä ulkoilmasta mahdollisimman täydellisesti. Aine on tällöin täysin suojattu esimer-‘.: kiksi ulkoilman kosteudelta tai epäpuhtauksilta. Näin säkki soveltuu hyvin esimer- i : 30 kiksi elintarvikkeiden säilyttämiseen ja kuljettamiseen. Toisaalta säkistä ei myös- ‘( kään vuoda ulos materiaalia, joten sitä voidaan käyttää myös ympäristölle haitallis ten aineiden säilytykseen.

Claims

109290

1. Venttiilisäkki, jossa on hajoavalla sulkukalvolla varustettu paperipohjainen vaippa ja suljetut pohjat, joista toisen päädyssä on venttiili, jonka kautta säkki voidaan täyttää, tunnettu siitä, että 5 säkissä on säkin täyttämisen jälkeen kuumasaumaamalla suljettava venttiili ja että siinä on - venttiililetku (12), joka on suljettavissa kuumasaumaamalla ja joka venttiililetku on kuidutuskelpoista materiaalia, tai - sulkulappu (14), joka voidaan säkin täyttämisen jälkeen kääntää venttiilin suun yli 10 ja kiinnittää pohjaan kuumasaumaamalla ja joka sulkulappu on kuidutuskelpoista materiaalia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säkki, tunnettu siitä, venttiililetku (12) tai sulkulappu (14) on paperia, jossa on kuumasaumautuva pinnoite. j

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen säkki, tunnettu siitä, että pinnoite sisältää 15 tärkkelystä, jota on modifioitu oksastamalla siihen synteettistä polymeeriä, ja synteettistä polymeeriä ja että tärkkelystä on enintään noin 40 %, kuten 10 - 40 %, erityisesti 20 - 30 % pinnoitteen painosta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen säkki, tunnettu siitä, että tärkkelyksenä on :,,,: käytetty pilkottua tärkkelystä. ! ‘ . 20 5. Jonkin patenttivaatimuksen 2 - 4 mukainen säkki, tunnettu siitä, että synteetti- . nen polymeeri sisältää styreeniä ja akrylaattia tai alkyylimetakrylaattikopolymeeriä tai alkyyliakrylaattikopolymeeriä. • ·

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen säkki, tunnettu siitä, että sisäkerros on ilmaa hyvin läpäisevää paperia ja kerrosten väliin on muodostettu ilmakana-, ·. ·. 25 via siten, että kerrosten väliin säkkiä täytettäessä säkin sisältä joutunut ilma pääsee . ·; ‘, sieltä poistumaan. » # · ··· 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen säkki, tunnettu siitä, että siinä on . · * ·. liimaamalla suljettu pohja, jossa on diagonaalinuuttausta (3) myöten sisään taitetut >; päätyliuskat (5) ja näiden päälle poikittaista sivunuuttausta myöten taivutetut sivu- • · ' · · · ’ 30 liuskat (9, 9'), että päätyliuskassa on sivunuuttauksesta (6) diagonaalinuuttaukseen : ’. · ulottuva leikkaus (7) ja että sivuliuskaan näin muodostunut lisäke (8) on taitettu auki ennen kuin sivuliuska on taitettu päin päätyliuskaa. 109290

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen säkki, tunnettu siitä, että siinä säkin kerroksia lisäksi liimattu yhteen pohjan päätyreunasta (15) tai kulmasta (16). i

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukaisen säkin käyttö ympäristöltä suojattavan tai ympäristölle haitallisen aineen säilytykseen.

5 PATENTKRAV