FI80236B - Flerskiktad djupdragsfolie och djupfrysbestaendig vakuumdjupdragsfoerpackning. - Google Patents

Description

80236

Monikerroksinen syvävetokalvo ja syväjäädytyksen kestävä tyhjiösyvävetopakkaus - Flerskiktad djupdragsfolie och djupfrysbeständig vakuumdjupdragsförpackning

Keksintö koskee monikerroksisia syvävetokalvoja, etenkin syväjäädytyksen kestävien tyhjiösyvävetopakkausten valmistukseen tai teräväreunaisten tuotteiden tyhj iösyväveto-pakkauksiin sekä syväjäädytyksen kestävää, syvävetokalvoa yhdessä yläkalvon kanssa käyttäen valmistettua tyhj iösyvä-vetopakkausta siihen pakattuine elintarvikkeineen.

Monikerroksiset syvävetokalvot (alakalvot) syväjäädytyksen kestävien pakkausten valmistamiseksi tyhjiösyväveto-menetelmän mukaisesti ovat tunnettuja. Laajalti tunnettuja ovat polyamidikalvosta ja sille päällystämällä kerrostetusta polyeteenistä koostuvat laminaatit. Sellainen kalvo on polyeteenikerroksensa ansiosta erinomaisen hyvin hitsattavissa, mutta sen haittana on, että näiden kahden kal-vokerroksen valmistamiseen tarvitaan yleensä kaksi työvaihetta ja niiden yhdistämiseen vielä yksi työvaihe. Ratkaiseva haitta on, että riittävän lävistyslujuuden saavuttamiseksi toinen mainituista kalvokerroksista on valmistettava polyamidista, joka on suhteellisen kallis raaka-aine.

Myös koekstrudeerattujen laminaattikalvojen valmistusmenetelmiä, joiden käyttö tekee mahdolliseksi kaksi- tai monikerroksisen kalvon valmistamisen yhden työvaiheen aikana, tunnetaan. Näillä menetelmillä valmistetaan pääasiassa laminaattikalvoja, jotka voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

Kahta tai useampaa rengasmaisesti järjestettyä suutin-ta käyttäen valmistetut letkut, joita a) käytetään sellaisina pakkauspussien valmistukseen ja b) samalla tavalla valmistetut letkukalvot, joissa letku kuitenkin katkaistaan ja kalvoa käytetään laakakalvo-na.

Molemmissa tapauksissa syntyy, esim. käytettäessä kah- 2 80236 ta rengassuutinta, kulloinkin kalvot, jotka koostuvat kahdesta yhteenliitetystä kerroksesta. Sellaiset kalvot ja menetelmät ovat tunnettuja julkaisuista DE-AS 11 36 818 ja DE-PS 12 89 297.

c) Koekstrudeeratut laminaattiletkut, joiden eri kerrokset on yhdistetty toisiinsa esim. yhteenliittämällä yhtenäiseksi laminaattikalvoksi niin, että niiden eri kerroksia ei voida enää irrottaa toisistaan (DE-OS 19 66 466 ja 21 02 377).

Kaikkiin näihin monikerroskalvoihin liittyy edellämainittu haitta, eli riittämätön puhkeamislujuus, mikäli niissä ei käytetä ainakin yhdessä kerroksessa suhteellisen kallista polyamidimateriaalia.

Toinen tunnettujen syvävetokalvojen haitta, joka esiintyy erityisesti monimutkaisissa syvävetomuoteissa, johtuu polyamidi- tai polyesterikerrosten suuresta tilantarpeesta. Tämän vuoksi ei syvävetokalvon tarkka muotoilu ole aina mahdollista.

Suomalaisen patenttihakemuksen 831436 kuvaama yhdiste-kalvo kuuluu myös tekniikan tasoon. Tässä patenttihakemuksessa on kuvattu kalvo, jossa on kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista lineaaripolymeeriulkokerrosta ja kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista sisäkerrosta, jotka muodostuvat metalli-ioneilla verkkou-tetusta eteeni/metakrylaattihappokopolymeerista tai etee-ni/vinyyliasetaattikopolymeerista, jossa kalvossa ulkokerrokset on yhdistetty sisäkerroksiin sulaliitoksella sekä sisäkerrokset keskenään yhteenpuristamalla.

Tämä monikerroskalvo liitetään laminoimalla yksi- tai useampikerroksiseen kantajakalvoon, ja se on osoittautunut erittäin hyväksi puhkeamisherkissä tyhjöpakkauksissa. Käytettäessä sisäkerroksiin eteeni/vinyyliasetaattikopolymee-ria, sisältää tämä 30 paino-% asti, edullisesti 3-10 pai-no-% vinyyliasetaattia.

Käytettäessä koekstrudeeratun yhdistekalvon sisältäviä monikerroskalvoja, joissa yhdistekalvon lisäksi on vielä 3 80236 kantajakalvo, tyhjiöpakkauksiin, tulisi yhdistekalvon kokonaispaksuuden olla alueella 80 - 250 ym. Ulkokerroksen paksuus on tästä edullisesti 1/2 - 4/5, kun taas sisäkerroksen paksuuden osuus on vähintään 1/5 ja korkeintaan 1/2.

Sisäkerrosten puristusliittämisen yhteydessä muodostuu näiden kerrosten välille sidos, joka mahdollistaa kerrosten mekaanisen irtoamisen toisistaan. Edullisesti ei kerrosten välinen sidoslujuus ole yli 100 cN/cm. Puristus-liittäminen suoritetaan tunnetun tekniikan mukaisesti lämpöä ja painetta hyväksikäyttäen puristustelaparilla.

Ulkokerroksiin käytettävillä lineaaripolymeereilla ymmärretään sellaisia polyeteenejä, jotka valmistetaan kopo-lymeroimalla eteeniä pienillä määrillä alfa-olefiinikomo-nomeereja (C3 - C12)· Eräs tällainen on LLDPE (linear-low-density-polyethen), jonka tiheys on 0,918 - 0,945, edullisesti 0,922 - 0,930. Tällaisen polyeteenin sulamisindeksi on välillä 0,2 - 4,0, edullisesti 0,8 - 1,5.

Sisäkerroksiin käytettävät eteenin kopolymeerit vinyy-liasetaatin kanssa, vastaavasti metalli-ioneilla verkkou-tetut eteeni/metakryylihappokopolymeerit, joita kutsutaan myös ionomeerihartseiksi, ja joita markkinoi Dupont tuote-nimellä "Surlyn", ovat hyvin toisiinsa yhteenpuristetta-vissa, mutta takaavat kuitenkin syvävedossa tietyn liikkuvuuden, ts. molemmat ulkokerrokset, jotka ovat yhdistetyt sisäkerroksiin sulaliitoksilla, voivat silloin kun molemmat sisäkerrokset ovat yhteenpuristettuina, liikkua toistensa suhteen vähäisessä määrin. Tällöin syvävedossa syvä-vetomuotin sisimmän muodostava ulkokerros, joka muodostuu esimerkiksi LDPE:stä ja joka on liitetty sulaliitoksella esimerkiksi eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerista muodostuvaan sisäkerrokseen, ei joudu automaattisesti samanlaisen venytyksen alaiseksi kuin toinen, ulkopuolella sijaitseva, LDPE:stä mudostuva ja eteeni/vinyyliasetaattikopoly-meerista muodostuvaan sisäkerrokseen liitetty ulkokerros.

Esilläolevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellämainittuja tunnettuja haittoja, ja aikaansaada erittäin 4 80236 sitkeä ja puhkeamislujuudeltaan hyvä pakkauskalvo, joka on valmistettavissa yhtenä työvaiheena edullisista raaka-aineista, ilman taloudellisesti kalliiden aineiden käyttöä. Erityisesti on keksinnön tarkoituksena aikaansaada syväve-dettävä kalvo, jolla keksinnön yhteydessä tarkoitetaan sy-vävetopakkauksen aluskalvoa, pakastekelpoisia tyhjiösyvä-vetopakkauksia, samoinkuin teräräväsärmäisten aineiden tyhjiösyvävetopakkauksia varten.

Tämän tehtävän aikaansaamiseksi käytetään keksinnön mukaisesti tekniikan tasoon kuuluvaa koekstrudeerattua yh-distekalvoa itsenäisenä syvävetokalvona, erityisesti alus-kalvona pakastuksen kestävien tyhjiösyvävetopakkausten tai teräväsärmäisten pakkaustuotteiden tyhjiösyvävetopakkausten valmistukseen, joka yhdistekalvo käsittää kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista ulkokerrosta, joiden materiaali on lineaarista polyeteeniä tai suurtiheys-polyeteeniä (matalapainepolyeteeniä, HDPE) ja kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista sisäkerrosta, jotka koostuvat metalli-ioneilla verkkoutetusta eteeni/ metakryylihappokopolymeerista tai eteeni/vinyyliasetaatti-kopolymeerista, jossa yhdistekalvossa ulkokerrokset on yhdistetty sisäkerroksiin sulaliitoksella, ja sisäkerrokset ovat liitetyt toisiinsa yhteenpuristamalla.

Verrattuna tunnettuihin monikerroksisiin, syväjäädytyksen kestäviin tyhjiösyvävetopakkauksiin tai teräväreu-naisten tuotteiden tyhjiöpakkauksiin käytettäviin syväveto-kalvoihin keksinnön mukainen syvävetokalvo valmistetaan oleellisesti huokeammista raaka-aineista kuin polyamidi, kuten lineaarisesta polyeteenistä tai High-Density-poly-eteenistä vast, eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeristä tai metalli-ioneilla verkkoutetusta eteeni/metakryylihappokopo-lymeeristä. Vaikka keksinnön mukainen syvävetokalvo ei ole paksumpi kuin tunnetut syvävetokalvot, se on yllättävästi yhtä sitkeä ja lävistysluja. Keksinnön mukaisen syväveto-kalvon erinomainen lujuus johtuu toisaalta uiko- ja sisäkerrosten valmistukseen käytettävien raaka-aineryhmien 5 80236 suuresta mekaanisesta iskunkestävyydestä, joka yksittäistapauksissa, esim. lineaarisiin polyeteeneihin kuuluvilla linear-low-density-polyeteeneillä {LLDPE, lineaariset korkeapa inepolyeteenit) voi olla jopa 175 cN. Metalli-ioneilla verkkoutettujen eteeni/metakryylihappokopolymeerien, jotka myös sopivat sisäkerrosten valmistukseen, mekaaninen iskunkestävyys on vielä huomattavasti korkeampi, nimittäin jopa n. 450 cN.

Kaikki hakemuksessa ilmoitetut mekaanista iskunkestä-vyyttä ilmaisevat luvut perustuvat mittauksiin ASTM D-1709-62 mukaan pudotuskorkeuden ollessa 650 mm ja kalvon paksuuden 25 pm.

Toisaalta suuri lävistyslujuus johtuu keksinnön mukaisesta olennaisesta toimenpiteestä yhdistää koekstrudeera-tun letkun ulkokerroksen pinta sisäkerroksiin sulatuslii-toksella suulakepuristuksen aikana, sisäkerrokset keskenään sitävastoin vain yhteenpuristamalla.

Puristamisella tarkoitetaan tämän keksinnön mielessä sellaista sisäkerrosten tarttumista toisiinsa, että ne ovat mekaanisesti irrotettavissa toisistaan. Edullisesti sisäkerrosten puristamisella saavutettu liitoslujuus on enintään 100 cN/cm. Puristaminen tapahtuu tarkoituksenmukaisesti lämpöä ja painetta käyttäen puserrusvalssiparin avulla.

Päinvastoin kuin julkaisusta DE-OS 21 02 377 tunnetut kalvot, joissa valmiin laminaattikalvon eri kerrokset nimenomaan eivät ole irrotettavissa toisistaan, keksinnön mukaisen syvävetokalvon sisäkerrosten pelkän puristuslii-toksen ansiosta saadaan aikaan repeämisesto, joka selittyy seuraavasti:

Kun keksinnön mukaiseen syvävetokalvoon kohdistuu lävis-tysrasite, esim. teräväreunaisen luun painaessa syväveto-pakkauksen sisältä syvävetokalvoa, sulatusliitoksella yhdistettyjen, välittömästi rasitekohdan vieressä olevien kalvokerrosten - ulkokerros/sisäkerros - rasitekohtaan voi syntyä repeämä. Pystyäkseen rikkomaan keksinnön mukaisen 6 80236 syvävetokalvon molemmat muut kerrokset - sisäkerros/ulko-kerros - teräväreunaisen luun lävistysvoiman pitäisi uudelleen ylittää näiden kahden kerroksen repeämislujuus kyetäkseen repäisemään myös nämä kerrokset. Koska kaikkien tasorakennelmien repeämislujuus kuitenkin on suurempi kuin niiden repeytymislujuus, vaikuttaa luun lävistysvoimaa vastaan kyseisellä kohdalla vastustusvoima, joka estää keksinnön mukaisen syvävetokalvon pidemmältä repeytymi-seltä ja takaa näin, että pakkaus pysyy tiiviinä.

On selvää, että optimaalisen syvävedettävyyskäyttäyty-misen saavuttamiseksi keksinnön mukainen, koekstrudeeraa-malla valmistettu neljäkerroksinen kalvo jätetään venyttä-mättömään tilaan.

Lineaarisilla polyeteeneillä tarkoitetaan keksinnön mielessä sellaisia polyeteeneitä, jotka valmistetaan kopo-lymeroimalla eteeniä vähäisten - olefiinikomonomeerimää-rien (C3 - C12) kanssa. Erityisen sopiva on LLDPE (linear-low-density-polyeteeni), jonka ominaispaino on 0,918 -0,945, edullisesti 0,922 - 0,930. Tämän polyeteenin sula-misindeksi on 0,2 - 4,0, edullisesti 0,8 - 1,5. Tämä aine-luokka sopii erityisen hyvin keksinnön tarkoituksiin, koska keksinnön mukainen monikerroksinen syvävetokalvo saadaan LLDPE:n huomattavan sitkeyden ansiosta erityisen lä-vistyslujaksi. Samasta syystä myös HDPE, jonka ominaispaino on vähintään 0,935, edullisesti 0,950 - 0,965 ja sula-misindeksi 0,2 - 4,0, on erinomaisesti keksinnön tarkoituksiin sopiva raaka-aine.

Keksinnön mukaisesti sisäkerrosten valmistukseen käytettävät eteenin kopolymeerit vinyyliasetaatin kanssa, vast, metalli-ioneilla verkkoutetut eteeni/metakryylihap-pokopolymeerit, joita nimitetään myös ionomeerihartseiksi, ja joita firma Dupont markkinoi kauppanimellä "Surlyn", ovat hyvin yhteen puristuvia, mutta pysyvät syvävedon aikana kuitenkin tietyssä mielessä liikkuvina, toisin sanoen:

Molemmat ulkokerrokset, jotka on yhdistetty toisiinsa yhdessä kunkin sisäkerroksen kanssa sulatusliitoksella, 7 80236 liikkuvat vielä vähäisessä määrin toisiaan kohti kohdassa, jossa sisäkerrokset on yhdistetty toisiinsa puristamalla, niin että syvävedon aikana syvävetosyvennyksen sisäosan muodostava, esim. LDPE:stä valmistettu ulkokerros ja sen kanssa sulatusliitoksella yhdistetty, esim. eteeni/vinyyli-asetaattikopolymeeristä valmistettu sisäkerros eivät syvävetosyvennyksen muodostuessa veny automaattisesti yhtä paljon kuin toinen, ulkopuolella oleva, LDPE:stä valmistettu, ja eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeristä valmistetun sisäkerroksen kanssa yhdistetty, keksinnön mukaisen monikerroksisen kalvon ulkokerros.

Vaikka metalli-ioneilla verkkoutetut eteeni/metakryyli-happokopolymeerit, joista natrium- ja sinkki-ioneilla verkkoutetut ovat erityisen edullisia, omaavat erityisen hyvän iskunkestävyyden ja myös erinomaisen puristumiskäyttäytymi-sen, käytetään niitä vain joihinkin erityistarkoituksiin, esim. silloin, kun vaaditaan äärimmäiseen suurta lävistys-lujuutta tai silloin, kun monikerroksisen syvävetokalvon halutaan olevan ohut, minkä johdosta suhteellisen ohuet sisäkerrokset on valmistettava erityisen suuren mekaanisen iskunkestävyyden omaavasta materiaalista. Eteeni/vinyyli-asetaatin kopolymeerit ovat kuitenkin osoittautuneet erinomaisen sopiviksi useimpiin keksinnön tarkoituksiin ja ovat siksi erittäin suositeltuja.

Erityisen edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukaisen syvävetokalvon sisäkerrokset valmistetaan 8-35 paino-%, edullisesti 15 - 28 paino-% vinyyliasetaattia sisältävästä eteenivinyyliasetaattikopolymeeristä. Tämän eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerin, jonka sulamisindeksi on 0,5 - 8, edullisesti 1,5 - 4 g/10 min. 190°C:ssa ja kuormituksen ollessa 2,16 kg DIN 53735 mukaan mitattuna, käyttö takaa erityisen hyvän sulatusliitoksen lineaarisesta polyeteenistä tai High-Density-polyeteenistä valmistettujen ulkokerrosten kanssa niitä koekstrudoitaessa ja tekee monikerroksisen syvävetokalvon erittäin kimmoisaksi ja lävistysluj aksi.

β 80236

Toisessa tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa koekstrudeeratun laminaattikalvon kokonaispaksuus on 100 -300 pm, jolloin ulkokerrosten osuudelle tulee enintään 4/5 ja vähintään 1/2 ja ja sisäkerrosten osuudelle enintään 1/2 ja vähintään 1/5. Erityisen sopivaksi syväjäädytyksen kestävissä syvävetopakkauksissa käytettävän keksinnön mukaisen kalvon kokonaispaksuudeksi on osoittautunut 190 -250 pm.

Seuraavassa esimerkissä ja kuvissa 1-3 keksintöä selvitetään tarkemmin, ilman että keksintöä rajoitettaisiin kuvatuilla suoritusmuodoilla.

Kuva 1 esittää kaavioesityksenä poikkileikkausta esitetystä kaksikerroksisesta puhallusletkusta.

Kuva 2 esittää poikkileikkausta samasta letkusta, kuitenkin yhteenpuristetussa tilassa.

Kuva 3 esittää leikkausta keksinnön mukaisesta tyhjiö-syvävetopakkauksesta, jonka alakalvona on keksinnön mukainen koekstrudeerattu laminaattikal-vo.

Kuvassa 1 on koekstrudeeratun puhallusletkun 1 ulkokerros merkitty A, A':llä, sen sisäkerros B, B':llä. Ulkokerros A, A' on valmistettu LLDPE:stä, jonka mekaaninen iskunkestävyys on 170 cN, sulatusindeksi 1,0 ja ominaispaino 0,930, kun taas sisäkerrokset B, B' on valmistettu eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeristä, jonka vinyyliase-taattiosuus on 25 paino-% ja sulamisindeksi 3. Kerrokset A ja B on yhdistetty toisiinsa sulatusliitoksella.

Kuva 2 esittää kuvassa 1 esitetystä puhallusletkusta 1 sisäkerrokset B, B' litistämällä ja yhteenpuristamalla muodostetun koekstrudeeratun neljäkerroksisen laminaattikalvon 1' (yhteenpuristettu letku), jossa on LLDPE:stä valmistetut ulkokerrokset A, A* ja eteeni/vinyyliasetaattiko-polymeereistä valmistetut sisäkerrokset B, B'. Ulkokerrosten A, A' paksuus on 60 pm ja sisäkerrosten B, B' 30 pm, niin että niiden kokonaispaksuus on 180 pm.

Kuva 3 esittää syväjäädytyksen kestävää tyhjiösyväveto- 9 80236 pakkausta 2, johon on pakattu gulassia 5. Yläkalvo 3 on sinänsä tunnettu, kaksikerroksinen laminaattikalvo, joka on valmistettu 30 pm paksuisesta, orientoitumattomasta po-lyamidikalvosta ja joka on kerrostettu 75 pm paksuisella orientoitumattomalla polyeteenikalvolla. Alakalvo 2 koostuu kuvissa 1 ja 2 kuvatusta keksinnön mukaisesta lami-naattikalvosta 1' (yhteenpuristettu letku).

Esimerkki:

Seuraavassa esimerkissä kuvataan keksinnön mukaisen monikerroksisen syvävetokalvon käyttöä teräväreunaisen metalli jauheen pakkaukseen, jonka jauheen rakeiden läpimitta on n. 1 - 3mmja jota firma Goldschmidt, Essen, markkinoi hitsauksessa käytettävänä apumateriaalina kauppanimellä "Thermit".

Sellaisen monikerroksisen syvävetokalvon ulkokerrokset A, A' on valmistettu LLDPE:stä, jonka ominaispaino on n. 0,92 ja sulamisindeksi 1. Kunkin ulkokerroksen paksuus on 80 pm.

Ulkokerrokset A, A' on yhdistetty sulatusliitoksella sisäkerrosten B, B' kanssa, jotka on valmistettu 8 paino-% vinyyliasetaattia sisältävästä eteenin kopolymeeristä, jonka sulamisindeksi on 1,5, kun taas sisäkerrokset B, B' on yhdistetty toisiinsa yhteenpuristamalla. Kunkin sisäkerroksen paksuus on 40 pm, niin että monikerroksisen syvävetokalvon kokonaispaksuus on 240 pm.

Kuten pakkauskokeilu osoitti, kuvattu monikerroksinen syvävetokalvo omaa erinomaisen lävistyslujuuden teräväreunaisen metallijauheen suhteen myös jäätymispisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa.

Claims (3)

10 80236

1. Useampikerroksinen koekstrudeerattu yhdistekalvo (1'), joka käsittää kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista ulkokerrosta (A,A'), joiden materiaali on lineaarista polyeteeniä tai suurtiheyspolyeteeniä (matala-painepolyeteeniä, HDPE) ja kaksi materiaaliltaan ja paksuudeltaan yhdenmukaista sisäkerrosta (B,B'), jotka koostuvat metalli-ioneilla verkkoutetusta eteeni/metakryylihap-pokopolymeerista tai eteeni/vinyyliasetaatti-kopolymeeris-ta, jossa yhdistekalvossa ulkokerrokset (A,A') on yhdistetty sisäkerroksiin (B,B') sulaliitoksella, ja sisäkerrokset (B,B') ovat liitetyt toisiinsa yhteenpuristamalla, tunnettu siitä, että yhdistekalvoa käytetään itsenäisenä syvävetokalvona, erityisesti aluskalvona pakastuksen kestävien tyhjiösyvävetopakkausten tai terävä-särmäisten pakkaustuotteiden tyhjiösyvävetopakkausten valmistukseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yhdistekalvo, tunnettu siitä, että sisäkerrosten (B,B‘) materiaalin ollessa eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeria, tämä kopoly-meeri sisältää 8-35 paino-%, edullisesti 20 - 28 paino-% vinyyliasetaattia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen yhdistekalvo, tunnettu siitä, että yhdistekalvon (1') kokonaispaksuus on 100 - 300 ym, jolloin ulkokerroksille (A,A') lankeaa paksuudesta korkeintaan 4/5 ja vähintään 1/2 ja sisäkerroksille (B,B') enintään 1/2 ja vähintään 1/5. lx 80236