FI85963B

FI85963B - Laeckagetaet behaollare och foerfarande foer dess framstaellning.

Info

Publication number: FI85963B
Application number: FI863653A
Authority: FI
Inventors: Michael Thomas Brown; Andrew Julian Wnuk
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1992-03-13
Also published as: FI863653A; FI85963C; CA1277295C; DK434386D0; DK174214B1; ATE66866T1; EP0215630A2; EP0215630B1; AU6256686A; DE3681238D1; EP0215630A3; AU589209B2; JP2583218B2; FI863653A0; DK434386A; IE58649B1; JPS62128752A; GR862304B; IE862419L; US4753832A

Description

1 85963

Vuototiivis säiliö ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksintö koskee kuumasaumattua, vuototiivistä tuo-tesäiliötä ja menetelmää tällaisen säiliön valmistamisek-5 si. Hyvien estokerrosominaisuuksiensa ansiosta keksinnön mukaisella säiliöllä on parantunut varastointikestävyys ja säiliön sisältäessä juomaa, se estää oleellisesti juoman sisältämien eteeristen öljyjen, vitamiinien ja makuaineiden absorption ja/tai häviön. Juoma on edullisesti sekä 10 kuoriöljyä että 1-askorbiinihappoa (C-vitamiini) sisältävä sitrushedelmämehu, jolloin sekä kuoriöljyn että 1-askor-biinihapon pitoisuudet pysyvät säiliössä likimain samoina kuin alunperin, kun mehua ensin lisättiin säiliöön, jopa vaikka täytetty ja suljettu säiliö on varastoitu pitkiä 15 aikoja ennen mehun käyttämistä.

Viime vuosina hedelmämehun valmistajat ja kuluttajat ovat tulleet jossain määrin kriittisiksi normaalien polyetyleenillä päällystettyjen pahviastioiden suhteen, joita nykyisin on saatavana, niiden taipumuksen vuoksi 20 absorboida ja/tai menettää erilaisia eteerisiä öljyjä, vitamiineja ja kriittisiä makuaineita, joita sisältyy useimpiin hedelmä- ja sitrusjuomiin. Erikoisesti sitrushedelmien yhteydessä kuoriöljy diffundoituu helposti astian sisäpuolisen polyetyleenipäällysteen lävitse ja ab-. 25 sorboituu sekä polyetyleenikalvoon että kartonkiin itseensä, mikä huomattavasti heikentää hedelmäjuoman makua ja laatua. Lisäksi happi tunkeutuu helposti astiaan ja hapettaa juomassa olevia eri makuaineita, mukaanluettuna 1-askorbiinihappo (C-vitamiini), joka voi hajaantua muiksi 30 aineiksi, jolloin tuotteen 1-askorbiinihapon (C-vitamii-nin) pitoisuus alenee ja mikä vaikuttaa myös haitallisesti juoman makuun. Yksityiskohtaisempi kuvaus niistä vaikeuksista, joita liittyy polyetyleenillä vuorattujen kar-tonkiastioiden käyttöön sitrushedelmäjuomia varastoitaes-35 sa, on esitetty US-patentissa 4 529 606, joka tässä viitteenä mainittakoon.

2 85963

Eräs hyvin tunnettu pyrkimys edellä esitetyn vaikeuden poistamiseksi on ollut astioiden valmistaminen la-minaatista, jossa on välissä sijaitseva metallikalvokerros tavallisesti alumiinia. Esimerkki kartonki/alumiinikalvo/-5 polyetyleeni-laminaatista on esitetty ja sille on haettu patenttia US-patentissa 3 565 111, joka tässä viitteenä mainittakoon. Kuten siinä on esitetty, välissä sijaitseva alumiinikalvokerros antaa hyvän eston hapen siirtymisen suhteen astiaan. Lisäksi kalvo estää juoman eteeristen 10 öljyjen absorboitumisen kartonkialustaan. Tästä huolimatta on havaittu, että juomaa koskettava polyetyleenikerros absorboi edelleen helposti epähyväksyttävän määrän juoman eteerisiä öljyjä ja makuaineita.

Toinen pyrkimys edellä esitetyn vaikeuden ratkai-15 semiseksi erilaisissa pakatuissa sitrushedelmäjuomissa olevien eteeristen öljyjen, vitamiinien (erikoisesti C-vitamiinin) ja makuaineiden säilyttämiseksi on esitetty US-patentissa 4 513 036, joka on päivätty 23. huhtikuuta 1985. Siinä esitetty estokerroslaminaatti käsittää ulko-20 pinnalta sisäpinnalle kartonkialustan, sille päällystetyn propyleenipolymeerikerroksen ja propyleenipolymeeri-kerrosta peittävän olefiinipolymeerikerroksen. Edullisesti kartonkialusta on päällystetty myös sen ulkopinnalta kuu-masaumattavalla olefiinipolymeerikerroksella. Kuitenkin 25 patentin esimerkeissä esitetyt arvot osoittavat, että kuuden viikon varastoinnin jälkeen tästä laminaatista valmistetuilla astioilla saadaan vain vähäinen parannus eteeristen öljyjen, erikoisesti d-limoneenin (joka on kuoriöljyn pääaineosa) säilymiseen verrattuna normaaliin polyetylee-• 30 ni/kartonki/polyetyleenilaminaatista valmistettuun säi- . liöön. Erikoisesti suositellussa pakkausrakenteessa etee risten öljyjen häviö oli 39,5 % verrattuna 60,5 % olevaan eteeristen öljyjen häviöön normaalissa polyetyleeni/kar-tonki/polyetyleeni-pakkauksessa. Suositellun pakkausraken-35 teen parannus C-vitamiinin säilymisen suhteen oli vielä 3 85963 pienempi. Erikoisesti normaalissa polyetyleeni/kartonki/-polyetyleeni-pakkauksessa C-vitamiinin häviö oli 84 prosenttia kuuden viikon jakson päätyttyä, kun taas suositellussa pakkausrakenteessa tapahtui 71 prosentin häviö saman 5 jakson aikana.

Alalla tiedetään yleisesti, että polyesterin, ku ten PET-materiaalin (polyetyleenitereftalaatti) maun esto-kerrosominaisuudet ovat erinomaiset. Siten ei ole yllättävää, että PET-materiaalia käytetään laajalti valmistet-10 taessa muottipuhalluksen avulla pulloja esimerkiksi virvoitusjuomia varten. Hieman menestystä on myös ollut lami-noitaessa epäsuorasti PET-materiaalia kartongille muita sovellutuksia varten. Esimerkiksi US-patentissa 4 455 184 on esitetty menetelmä PET-kerroksen suulakepuristamiseksi 15 yhdessä polymeeriliimaa olevan välikerroksen kanssa kar- tonkialustalle. Saatu laminaatti on käyttökelpoinen valmistettaessa matalia, uuniin sijoitettavia lautasia ja alalla tiedetään hyvin, että on erittäin vaikea kuumasau-mata PET-materiaalia, kuten pyrittäessä valmistamaan PET-20 vuorattua harjapäätteistä pakkausta, kuten US-patentissa 3 120 333 on esitetty. Päävaikeus tällaisia suljettuja pakkauksia valmistettaessa perustuu erittäin korkeaan lämpötilaan (noin 260 °C), mikä vaaditaan PET-materiaalin kuumasaumausta varten PET-materiaaliin. Kuitenkin näissä 25 korkeissa lämpötiloissa tavallisen kartongin väri muuttuu ; voimakkaasti ja jopa syttyy pala-maan. Asian vaikeuttami seksi edelleen PET-materiaali kiteytyy, kun se jäähdytetään niistä lämpötiloista, joita vaaditaan PET/PET-kuuma-sauman muodostamiseksi, joten on käytännössä mahdotonta 30 saada kaupallisesti luotettavaa, nestetiivistä liitosta.

Äskettäin on markkinoille saapunut uusi polyeste-rihartsi, jota kutsutaan nimellä PET-G (glykolimodifioitu :'· - polyetyleenitereftalaatti) . Esimerkiksi US-patentissa .·;·. 4 572 340 (Ferrante et ai., 18. helmikuuta 1986) on esi- 35 tetty uuniin sijoitettava, itseavautuva leipätaikinasäi- * 4 85963 liö. Suositeltavassa toteutuksessa glykolilla modifioitua polyetyleenitereftalaattia on ehdotettu käytettäväksi taikinaa koskettavana vuorauksena alustalla, joka voi muodostua kartongista.

5 PET-materiaalista poiketen PET-G-materiaalia voi daan laminoida alustoille kuten kartongille tarvitsematta käyttää välissä sijaitsevia liimakerroksia tai alustan esikäsittelyä erikoismateriaaleilla tai erikoismenetelmien käyttöä. Lisäksi on merkittävää se, että PET-kerroksista 10 poiketen PET-G-kerroksia voidaan kuumasaumata toisiinsa käyttäen tavanomaisia kuumasaumausmenetelmiä ja laitteita. PET-G-materiaalin luonnostaan amorfisemman luonteen vuoksi vaadittavat saumauslämpötilat ovat merkittävästi alempia kuin PET-materiaalin saumaukseen vaadittavat. Lisäksi voi-15 daan saada lujempia liitoksia PET-G-materiaalilla, koska sen taipumus kiteytymiseen jäähdytettäessä on pienempi. Lisäksi PET-G-materiaalin alemmat saumaus- ja liitoslämpö-tilat minimoivat kartonkialustan mahdollisuuden ruskistua. Täten esillä oleva keksintö kohdistuu suureen joukkoon 20 laminaatteja, jotka ovat erittäin käyttökelpoisia valmistettaessa taloudellisia pakkauksia ja säiliöitä, jotka eivät vain erinomaisesti säilytä ja ylläpidä niiden sisältämien juomien haihtuvia makuaineita, vaan niillä saavutetaan myös kaupallisesti hyväksyttäviä, nestetiiviitä 25 saumauksia.

Keksintö koskee kuumasaumattua, vuototiivistä tuo-tesäiliö, joka on valmistettu taitettavasta laminaattiai-hiosta ja joka käsittää useita sivuseinälevyjä, jotka on yhdistetty toisiinsa pääasiallisesti suorakulmaisen poik-30 kileikkauksen omaavan putkimaisen kappaleen muodostamiseksi, sekä sisääntaitetut ylä- ja pohja-sulkuosat, jotka on kuumasaumattu toisiinsa oleellisesti ei-kiteisten vuoto-: tiiviiden liitosten muodostamiseksi niiden välille, jol- loin mainittu taitettava laminoitu säiliöaihio käsittää 35 alusmateriaalin, jossa on sisäpinta ja ulkopinta ja joka 5 85963 muodostuu paperista, kartongista, kuitulevystä tai valkaistusta voimapaperista. Säiliölle on tunnusomaista, että alusmateriaalin sisäpinnalla on siihen liitettynä glykoli-modifioitu polyetyleenitereftalaattikerros ja taitettava, 5 laminoitu säiliöaihio on koottu ja kuumasaumattu siten, että säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuva pinta muodostuu oleellisesti kokonaan mainitusta glykolimodifi-oidusta polyetyleenitereftalaattikerroksesta.

Keksintö koskee myös menetelmää edellä kuvatun kuulo masaumatun, vuototiiviin säiliön valmistamiseksi taitettavasta laminoidusta aihiosta. Menetelmälle on tunnusomaista, että a) glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaattikal-vo saatetaan kosketukseen alusmateriaalirainan sisäpinnan 15 kanssa laminaatin muodostamiseksi, jolloin alusmateriaali on paperi, kartonki, kuitulevy tai valkaistu voimapaperi; b) laminaatti saatetaan lämpö- ja painekäsittelyyn glykolimodifioidun polyetyleenitereftalaattikalvon kiinnittämiseksi alusmateriaalirainaan aiheuttamatta glykoli- 20 modifioidun polyetyleenitereftalaatin kiteytymistä, jolloin muodostuu estolaminaatti; c) estolaminaatista leikataan yhtenä kappaleena oleva taitettava säiliöaihio, joka käsittää useita sivu-seinälevyjä, jotka on yhdistetty toisiinsa, jolloin säi- 25 liöaihio lisäksi käsittää sisääntaitettavat ylä- ja poh-ja-sulkuosat, jotka on kiinnitetty sivuseinälevyihin; d) taitettava säiliöaihio kootaan pääasiallisesti suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavan putkimaisen kappaleen muodostamiseksi ja pohjasulkuosa ja sivuseinälevyt 30 kuumasaumataan toisiinsa lämpö- ja painekäsittelyllä ilman, että glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaatti ki-. . teytyy, jolloin saadussa säiliössä glykolimodifioitu po lyetyleenitereftalaatti muodostaa säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuvan pinnan; ja ;35 6 85963 e) yläsulkuosa ja sivuseinälevyt kuumasaumataan toisiinsa lämpö- ja painekäsittelyllä vuototiiviin liitoksen muodostamiseksi ilman, että glykolimodifioitu po-lyetyleenitereftalaatti kiteytyy, jolloin kuumasaumatun 5 säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuva pinta oleellisesti kokonaan muodostuu oleellisesti kiteytymättömästä glykolimodifioidusta polyetyleenitereftalaatista.

Käytettävien estokerroslaminaattien ansiosta keksinnön mukaisten säiliöiden pidätys- ja säilytysominaisuu-10 det säiliöiden sisältämien erilaisissa nesteissä olevien eteeristen öljyjen, vitamiinien ja makuaineiden suhteen ovat erinomaiset, jolloin mainitut laminaatit käsittävät esimerkiksi kartonkia olevan perusalustan ja kuumasaumat-tavaa PET-G-materiaalia olevan juomaa koskettavan sisäpuo-15 lisen kerroksen. Muissa erikoisen edullisissa toteutuksissa laminaatit käsittävät myös välikerroksia, jotka on tehty hapen estomateriaaleista, kuten alumiinikalvosta, PET-materiaalista, nailonista, polyvinylideenikloridista (PVDC) ja etyleeni/vinyylialkoholi-kopolymeeristä (EVAL). 20 Kyiset estokerroslaminaatit mahdollistavat eteeris ten öljyjen vitamiinien ja makuaineiden säilyttämisen, joita esiintyy useissa nesteissä, erikoisesti kuoriöljyn ja 1-askorbiinihapon (C-vitamiini) säilyttämisen, joita tavallisesti esiintyy sitrushedelmäjuomissa. On ilmeistä, 25 että liitokset, jotka ovat sekä kaasu- että nestetiiviitä, ovat oleellisia, jos näistä estokerroslaminaateista valmistettujen säiliöiden on täytettävä niille tarkoitettu tehtävä.

Estokerroslaminaatti muodostuu alustasta, jolla on 30 tuotteen kanssa kosketukseen joutuva PET-G-materiaalia oleva sisäpuolinen kerros, joka voidaan taittaa helposti . . ja kuumasaumata tavanomaisella tavalla nestetiiviin, ta loudellisen säiliön muodostamiseksi, joka oleellisesti säilyttää eteeriset öljyt, vitamiinit ja makuaineet, joi-35 ta esiintyy niihin säilötyissä juomissa, aika, joka on 7 85963 likimain se aika, jonka useimmat juomatuotteet pidetään astiassa ennen käyttöä kuluttajan toimesta, esimerkiksi tyypillisesti noin kuusi viikkoa.

Esimerkkeinä erinomaisista estokerroslaminaateista 5 erinomaisista estokerroslaminaateista ovat PET-G-karton-ki/Pet-G- ja PET-G/PET/kartonki/PET-G-materiaalit, jotka ovat käyttökelpoisia valmistettaessa tavanomaisia kuuma-saumattavia säiliöitä eri juomien varastoimiseksi, jotka sisältävät eteerisiä öljyjä, vitamiineja ja makuaineita. 10 Termien "eteeriset öljyt" ja "makuaineet" on tar koitettu käsittävän ne havaittavat aineosat, joita löytyy useissa juomissa ja joilla on suora vaikutus näiden juomien makuun, mikä appelsiinimehun tapauksessa käsittää kuoriöljyn (jonka pääaineosa on d-limoneeni). Termin "vi-15 tamiinit" on tarkoitettu käsittävän materiaalit kuten 1-askorbiinihappo (C-vitamiini), jota tavallisesti on läsnä sitrushedelmäjuomissa kuten appelsiinimehussa.

Yhteinen tekijä, joka liittyy jokaiseen keksinnön mukaisesti käytettävään estokerroslaminaattiin, on sen 20 sisäpuolinen, juomaa koskettava pinta, joka muodostuu ohuesta PET-G-materiaalia olevasta kerroksesta tai kalvosta. Erikoisen suositeltavan toteutuksen eräässä esimerkissä estokerroslaminaatti muodostuu kartonkialustasta, jolla on ohut kerros glykolilla modifioitua polyetyleenitere-! 25 ftalaattia (PET-G), joka on suoraan liitetty kartongin sisempään nestettä koskettavaan pintaan ja sen ulkopintaan. Muihin esimerkkeihin sopivista alustoista kuuluvat paperi, metallikalvot, akrylonitriili-butadieeni-styreeni (ABS), styreeni-akrylonitriili (SAN), polyvinyylikloridi 30 (PVC), polystyreeni (PS), polykarbonaatti (PC), polyety-leeni (PE ja polypropyleeni (PP). Muissa esillä olevan . . keksinnön erikoisen edullisissa toteutuksissa estokerros- laminaatti käsittää alustan, välikerroksena olevan hapen estokerroksen esimerkiksi polyvinylideenikloridia (PVDC), : 35 etyleeni/vinyylialkoholi-kopolymeeriä (EVAL) , nailonia, 8 85963 PET-materiaalia tai alumiinikalvoa; ja ohuen kerroksen PET-G-materiaalia astian juomaa koskettavana pintana.

Edellä esitetyt estokerroslaminaatit soveltuvat erikoisen hyvin eri tyyppisten suljettujen pakkausten val-5 mistamiseen, joiden hyvin tunnettu esimerkki on harjahuip-puinen pakkaus ja jonka aihioita on esitetty US-patentissa 3 120 333, joka tässä viitteenä mainittakoon. Toinen erikoisen hyvin tunnettu juomasäiliö, jossa voidaan käyttää näitä estokerroslaminaatteja, on Hypa-S-säiliö, joka on 10 puolijäykkä säiliö ja jota myy Bosch Packaging Machinery, Robert Bosch Technical Products Corporation'in osasto, Piscataway, N.J. Muihin sopiviin säiliöihin tölkkeihin ja pakkauksiin, joita voidaan valmistaa esillä olevan keksinnön mukaisista estokerroslaminaateista, kuuluvat ne, 15 jotka on esitetty US-patentissa 3 795 359, julkaistu 5. maaliskuuta 1974 (Tetrapak International AB, Lund, Ruotsi); US-patentissa 3 977 591, joka on julkaistu 31. elokuuta 1976 (AB Ziristor, Lund, Ruotsi), mitkä molemmat tässä viitteenä mainittakoon. Vielä muihin sopiviin säi-20 liöihin, pakkauksiin ja vastaaviin, joita voidaan valmistaa esillä olevan keksinnön mukaisista estokerroslaminaateista, kuuluvat säiliöt kuten TetraPaks®, Combi Blocs® ja kalvo/kuitu-purkit, joita viimeksimainittuja käytetään nykyisin laajalti jäädytettyjä appelsiinimehutiivisteitä ' 25 valmistavassa teollisuudessa.

Niissä on myös esitetty lukuisia menetelmiä näiden estokerroslaminaattien ja niistä muodostettujen pakkausten ja säiliöiden valmistamiseksi.

Seuraavassa viitataan oheisiin kuvioihin, joista 30 kuva 1 on poikkileikkausesitys esillä olevan kek sinnön estokerroslaminaatin eräästä toteutuksesta, kuva 2 on poikkileikkausesitys esillä olevan keksinnön erikoisen edullisesta estokerroslaminaatista, kuva 3 on poikkileikkausesitys laitteesta esillä ' 35 olevan keksinnön estokerroslaminaattien valmistamista var- . · * ten, j a 9 85963 kuva 4 on poikkileikkausesitys esillä olevan keksinnön toisesta, erikoisen edullisesta estokerroslaminaa-tista.

Kuva 1 on poikkileikkausesitys esillä olevan kek-5 sinnön mukaisesta erinomaisesta estokerroslaminaatista 10. Kuvassa 1 laminaatti 10 käsittää alusmateriaalin 12, kuten esimerkiksi kartonkia, johon on liitetty ohut kerros 14 glykolilla modifioitua polyetyleenitereftalaattia (PET-G). Erikoisen merkittävää on, että PET-G-kerros on kiinni-10 tetty suoraan kartonkialustaan 12 tarvitsematta käyttää liimavälikerrosta. Edelleen on merkittävää se, että kar-tonkialustan 12 ei tarvitse omata erikoisominaisuuksia, kuten aluskerrosta tai sille ei tarvitse suorittaa erikoiskäsittelyjä kuten koronapurkauskäsittelyä. Esimerkik-15 si kartonkialusta 12 voi muodostua normaalista, valkaistusta voimapaperista, joka tunnetaan hyvin säiliöiden valmistustekniikassa .

Kuva 3 esittää laitetta, jota käytettiin valmistettaessa kuvan 1 mukaista estokerroslaminaattia. Kuvassa 20 3 on sijoitettu 30 cm x 30 cm x 0,050 mm suuruinen kalvo 14 PET-G-materiaalia, jota myy Van Lear Plastics of Houston, Texas ja tunnetaan nimellä tuote # 42002, suoraan raa'an, päällystämättömän 30 cm x 30 cm x 0,610 mm suuruiselle kartonkialustalle 12, jota myy International Paper 25 Company of Stamford, Connecticut ja joka on oleellisesti sama kuin kartonkialusta, jota käytetään valmistettaessa heidän normaalia, polyetyleenillä päällystettyä harjahuip-puista pakkausta. Sitten kartonkialusta 12 ja PET-G-kalvo 14 sijoitettiin yläpuolisen puristimen vuorausliuskan, 30 joka on yleisesti merkitty numerolla 20 ja joka käsittää yläpuolisen, 0,76 mm paksuisen alumiinilevyn 22 ja fluoro-lasia olevan erotusarkin ja yleisesti numerolla 30 esitetyn alapuolisen puristimen vuorausliuskan väliin, joka käsittää yläosasta alaosaan esitettynä fluorolasia olevan 35 erotusmateriaalilevyn 32, 0,46 mm paksuisen painopaperiar- 10 85963 kin 34, 0,8 mm paksuisen silikonikumimaton 36, toisen 0,46 mm paksuisen painopaperiarkin 34, toisen 0,8 mm paksuisen silikonikumimaton 36 ja alapuolisen 0,76 mm paksuisen alu-miinilevyn 38. Saatu "laminaatti" sijoitettiin sitten ta-5 vanomaiseen kuumapuristimeen, jossa on yläpuolinen, noin 121 °C lämpötilaan kuumennettu puristuslevy 40 ja alapuolinen, huoneenlämpötilassa oleva aluspuristuslevy. Lami-naattiin kohdistettiin noin 50 tonnin paino noin 30 sekunnin ajaksi. Puristin avattiin sitten ja PET-G-materiaalil-10 la päällystetty kartonki poistettiin. Erikoisen merkittävää oli se, että PET-G itse kiinnittyi erittäin hyvin kartonkiin tarvitsematta käyttää liimavälikerrosta PET-G-kerroksen ja kartongin välissä ja tarvitsematta esikäsi-tellä kartonkialustaa esimerkiksi sähköpurkausmenetelmän 15 avulla. Itse asiassa kun PET-G-kalvo poistettiin kuorimalla käsin laminaatista, PET-G-kalvon peittivät siihen kiinnittyneet kartonkikuidut, mikä osoittaa, että PET-G-kar-tonki-liitos oli huomattavasti lujempi kuin liitos, joka kiinnittää yhteen yksittäiset kartonkikuidut.

20 PET-G-materiaalin amorfisemman luonteen vuoksi vaa dittavat saumauslämpötilat ovat huomattavasti alempia kuin PET-G-materiaalille vaadittavat lämpötilat. Lisäksi PET-G-materiaalilla voidaan saada lujempia liitoksia, koska sen taipumus kiteytymiseen jäähtyessään on pienempi. Li-25 säksi PET-G-materiaalin alemmat liitos- ja saumauslämpötilat minimoivat kartonkialustan mahdollisuuden ruskis-tumiseen. Kuva 2 on poikkileikkausesitys erikoisen edullisesta laminaatista, joka on käyttökelpoinen valmistettaessa kuumasaumattuja astioita ja pakkauksia. Kuvassa 2 30 estokerroslaminaatti 50 käsittää kartonkialustan 52, jolla on ohut PET-G-kerros 54 kiinnitettynä kartongin pintaan ja muodostaa se nestettä koskettavan pinnan, kun laminaatti 50 muodostetaan säiliöksi tai pakkaukseksi. Estokerrosla-minaatissa 50 on toinen ohut PET-G-kerros 56, joka on le-.· · 35 vitetty kartonkialustan 52 ulkopinnalle, oleellisesti sa- 11 85963 man levitysmenetelmän avulla, kuin edellä on esitetty, joko yksivaiheisen tai kaksivaiheisen menetelmän mukaan. Tällainen ulkopuolelta ja sisäpuolelta vuorattu laminaatti soveltuu erikoisen hyvin kartonkiaihioiden valmistamiseen, 5 jotka on tarkoitus taittaa pakkaukseksi ja kuumasaumata alueilta, joissa uiko- ja sisäpinta peittävät toisensa, kuten pakkauksen sivusaumat, pohjalevy ja kansilevy. Esimerkki tällaisesta pakkauksesta on haarahuippuinen pakkaus, joka on esitetty US-patentissa 3 120 333, joka jäl-10 leen tässä viitteenä mainittakoon.

Valmistettaessa harjahuippuisia pakkauksia tässä esitetyistä estokerroslaminaateista on yllättävästi havaittu, että voidaan käyttää tavanomaisia aihion muotoilu-, taivutus- ja saumausmenettelyjä, jotka alan asiantun-15 tijat hyvin tuntevat valmistettaessa harjahuippuisia pakkauksia. Erikoisen yllättävä oli havainto, että PET-mate-riaalista poiketen PET-G-kerrokset kiinnittyvät helposti toisiinsa suoritettaessa niille tavanomainen kuumasaumaus käyttäen kohtuullisia lämpötiloja ja paineita ja samanai-20 kaisesti saadaan kaupallisesti hyväksyttäviä, nestetiivii- tä liitoksia. Esimerkiksi PET-G-/kartonki/PET-G-estoker-roslaminaatti leikattiin ja uurrettiin harjahuippuiseksi aihioksi yhteisessä lävistin- ja puristin-laitteessa

4,2 kp/cm2 paineessa. Sitten aihio taivutettiin suorakul-* ; 25 maiseksi putkeksi ja sivusaumat kuumasaumattiin 121 °C

lämpötilassa ja 4,2 kp/cm2 paineessa noin 30 sekunnin aikana. Sitten pöhjataivutukset kuumasaumattiin pöhjasaumaajän kanssa 135 °C lämpötilassa ja 4,2 kp/cm2 paineessa noin yhden minuutin aikana. Pakkaus täytettiin sitten appelsii-30 nimehulla ja pakkauksen kansitaivutukset kuumasaumattiin tavanomaisen teollisuudessa käytetyn kannen kuumasaumaajän .*. : avulla. Erikoisen merkittävää oli se, että PET/PET-kuuma- saumauksista poiketen PET-G/PET-G-kuumasaumaukset olivat nestetiiviitä ja erittäin luotettavia. Tämän oletetaan 35 aiheutuvan osaksi siitä, että PET kiteytyy jäähdytettäessä i2 8 5 9 63 siitä lämpötilasta, joka vaaditaan kuumasaumauksen suorittamiseen (noin 260 °C), kun taas PET-G-materiaali ei merkittävästi kiteydy jäähdytettäessä sille vaadittavasta kuumasaumauslämpötilasta, joka on noin 135 °C.

5 On havaittu, että pakkaus tai säiliö, jossa on PET-G-kerros on juomaa koskettavana pintana, estää merkittävästi eteeristen öljyjen ja makuaineiden absorption/-läpäisyn. Tuotteen varastointiajasta, PET-G-kerroksen paksuudesta ja tuotteen alttiudesta riippuen hajaantumiselle 10 hapettumisen vaikutuksesta on joskus havaittu, että PET-G itse voi osoittautua hieman puutteelliseksi hapen tulon estämiseksi pakkaukseen tai säiliöön. Kuten edellä on mainittu, happi hapettaa useissa juomissa olevia erilaisia aineosia mukaanluettuna 1-askorbiinihappo (C-vita-15 miini), jolloin maku hieman heikkenee. Ratkaisu tähän vaikeuteen on lisätä hapen väliestokerros laminaatin alustan ja juomaa koskettavan PET-G-kerroksen väliin. Esimerkiksi PET-välikerros laminaatin alustan ja laminaatin nestettä koskettavan PRT-G-kerroksen välissä muodostaa erinomaisen 20 hapen estokerroksen. Kuvassa 4 estokerroslaminaatti 60 käsittää esimerkiksi kartonkia olevan alustan 62, jolla on PET-G-ulkokerros siihen suoraan liitettynä. Laminaatissa 60 on PET-välikerros kiinnitettynä alustan 62 sisäpintaan .. 1ilmakerroksen 68 avulla, jollainen on esitetty US-paten- ·' 25 tissa 4 455 184, joka tässä viitteenä mainittakoon. Lopuk si estokerroslaminaatissa 60 on sisin, juomaa koskettava .r PET-G-kerros 69, joka on liitetty suoraan PET-välikerrok- seen 66 lämpöä ja painetta samanaikaisesti käyttäen.

Muihin esimerkkeihin happea estävinä välikerrosma-30 teriaaleina, joilla voidaan korvata PET-välikerros 68 kuvassa 4, kuuluvat alumiinikalvo, PVDC, EVAL ja nailon.

: Eräissä tapauksissa on myös välttämätöntä lisätä hartsi- kerros laminaatin alustan (kuten kartongin) ja tällaisen happea estävän välikerroksen väliin. Yleensä hartsikerros 35 on polyolefiinipohjainen, lamellien välinen sideaine, jota I: i3 8 5 963 käytetään kiinnittämään toisiinsa yhteensopimattomia kerroksia yhteissuulakepuristetuissa tai laminoiduissa rakenteissa. Erilaisten polymeerikerrosten yhteenliittämisen lisäksi käytetään sidehartseja myös kiinnittämään polymee-5 rejä metalleihin (kalvoihin), kartonkiin ja paperiin. Näitä materiaaleja joko suulakepuristetaan yhdessä muiden polymeerien kanssa niiden väliin tai päällystetään suulak-epuristamalla muille alustoille ennen niiden yhdistämistä yhdistelmärakenteiksi lämpöä ja painetta käyttämällä. Yh-10 teissuulakepuristussovellutuksiin kuuluvat valetut kalvot ja levyt, puhalletut kalvot ja muottiinpuhallettujen pullojen suulakepuristus.

Tyypillisiin sidehartseihin kuuluvat CXA-hartsit, joita valmistaa DuPont ja Plexar-ryhmä, jota valmistaa 15 Northern Petrochemical Company (Norchem). CXA-hartsit ovat monikäyttöisiä polymeerejä, jotka perustuvat etyleenirun-koon. Niihin kuuluvat etyleeni/vinyyliasetaattiterpolymee-rit, kvatrapolymeerit ja muut modifioidut polyolefiinityy-pit. PLEXAR-hartseja valmistetaan modifioiduista LDPE-, 20 MDPE-, HDPE-, PP- ja EVA-kopolymeereistä.

Sidehartsin valinta määrättyä sovellutusta varten riippuu lukuisista tekijöistä kuten yhdistettävien materiaalien luonteesta, yhdessä suulakepuristettavien muiden hartsien sulaviskositeetista, materiaalin käsittelylämpö-25 tiloista, käytetystä menetelmästä ja käsittelylaitteen tyypistä. Edellä mainittujen valmistajien tarjoamat side-hartsit peittävät laajan sulaindeksialueen ja pystyvät ne yhdistämään lukuisia alusmateriaaleja, joita käytetään pakkaussovellutuksissa, kuten kirjoituksessa "What + Can 30 Be Coextruded? The Sky's The Limit" on esitetty, julkaistu sivuilla 78-80 "Modern Plastics Magazine" syyskuun 1980 .·, painoksessa, mikä mainittu artikkeli tässä viitteenä mai nittakoon.

Vertailuesimerkki 1 35 PET-G-materiaalilla vuoratun pakkauksen, joka on i4 85963 valmistettu ja täytetty edelläesitetyllä tavalla, erin omaisen kyvyn osoittamiseksi kuoriöljyn säilyttämiseksi, mitä öljyä pidetään eräänä appelsiinimehussa löytyvänä eteerisenä öljynä, suoritettiin vanhennustutkimus appel-5 siinimehulle, jota oli säilytetty haarahuippuisissa pakkauksissa, jotka valmistettiin esillä olevan keksinnön mukaisesta estokerroslaminaatista. Vertailun vuoksi testattiin myös erilaisia alan aikaisempia pakkauksia ja säiliöitä. Täytettyjä pakkauksia varastoitiin 4,44 °C läm-10 pötilassa 35 vuorokauden jakso, minkä jälkeen appelsiini-mehu analysoitiin eteerisen kuoriöljyn prosentuaalisen häviön määräämiseksi. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 1.

15 Taulukko 1

Kuoriöljyn häviö, %

Pakkaus A 60

Pakkaus B 45

Pakkaus C 25 20 Pakkaus D 16

Pullo E >5

Pakkaus A - normaali polyetyleeni/kartonki/polyetyleeni pakkaus

Pakkaus B - polypropyleeni/kartonki/polypropyleenipakkaus 25 Pakkaus C - polyetyleeni/kartonki/polyetyleeni/alumiini-kalvo/polyetyleeni-pakkaus

Pakkaus D - PET-G/kartonki/PET-G-pakkaus esillä olevan keksinnön mukaisesti Pullo E - lasia (vertailu) 30 Kaikkien pakkausten ja pullojen tilavuus oli 0,95 litraa paitsi pakkauksen B, jonka tilavuus oli 1,9 litraa.

Menettelyn, jota pääasiassa seurattiin mitattaessa kuoriöljyn prosentuaalista häviötä, ovat yksityiskohtaisesti esittäneet Scott, Clifford ja M.K. Veldhuis kir-35 joituksessaan "Rapid Estimate of Recoverable Oil in Citrus ll is 85963

Juices by Bromate Titration", Journal of the Association of Agricultural Chemists, osa 49, No 3, 628633 (1966), mikä tässä viitteenä mainittakoon.

Edellä esitetystä vanhennustutkimuksesta voidaan 5 havaita, että merkinnällä "pakkaus D" esitetty suositeltava rakenne omaa huomattavan parannuksen kuoriöljyn pidätyskyvyn suhteen kaikkiin muihin testattuihin pakkaus-rakenteisiin verrattuna ja lähenee jopa lasin pidätyskykyä (vertailu), joka on merkitty nimellä "pullo E".

10 Vertailuesimerkki 2 PET-G-vuorattujen pakkausten, jotka oli valmistettu ja täytetty samalla tavalla kuin esimerkissä 1 nimellä "pakkaus D" merkitty näyte, kyvyn tutkimiseksi säilyttää sekä kuoriöljyä että 1-askorbiinihappoa (C-vitamiini), 15 joita tavallisesti löytyy appelsiinimehussa, suoritettiin "vanhennustutkimus" jälleen käyttäen esilläolevan keksinnön mukaisia "D"-tyyppisiä pakkausnäytteitä. Täytettyjä pakkauksia varastoitiin 4,44 °C lämpötilassa. Lukuunottamatta viikkoa 5, kuten seuraavassa on esitetty, kaksi täy-20 tetyistä pakkauksista analysoitiin jokaisen viikon jälkeen 6 viikon tutkimuksen aikana sekä eteerisen kuoriöljyn prosentuaalisen häviön että 1-askorbiinihapon (C-vitamiini) prosentuaalisen häviön määräämiseksi. Jokaisen ryhmän vii-kottaisten tulosten keskiarvot on esitetty seuraavassa ·' 25 taulukossa 2.

Taulukko 2

Viikko 1 Viikko 2 : 30 Kuoriöljy- C-vitam. Kuoriöljy- C-vitam.

_häviö. % häviö. %_häviö. % häviö. %

Pakkaus D 1,1 1,1 3,3 6,2

Viikko 3 Viikko 4 2,2 11,5 5,5 13,5 35 Viikko 5 Viikko 6 5,5 - 6,6 18,3 i6 8 5 9 63

Menettely kuorihapon %-häviön mittaamiseksi oli oleellisesti sama kuin mitä käytettiin vertailuesimerkissä 1 ja menetelmä, jota pääasiallisesti käytettiin 1-askor-biinihapon %-häviön mittaamiseksi, on yleisesti esitetty 5 julkaisun "Quality Control Manual for Citrus Processing Plants" sivuilla 65 - 66, julkaissut INTECIT, INC., 1575 South Tenth Street, Safety Harbor, Florida 33572, uusinut ja laajentanut V.C. Praschan (1975), mikä tässä viitteenä mainittakoon.

10 Vertailuesimerkki 3 PET-G-vuorattujen pakkausten, jotka olivat vertai-luesimerkkien 1 ja 2 mukaisesti valmistettua ja testattua tyyppiä (pakkaus D), kyvyn vertaamiseksi muiden vertailu esimerkissä 1 testattujen pakkaustyyppien suhteen säilyt-15 tää 1-askorbiinihappoa (C-vitamiinia) , suoritettiin toinen "vanhennustutkimus" appelsiinimehulle käyttäen vertailuesimerkissä 1 esitettyjä pakkaustyyppejä. Näitä täytettyjä pakkauksia varastoitiin 4,44 °C lämpötilassa. Kolmen viikon jälkeen ja uudestaan kuuden viikon jälkeen jo-20 kaista tyyppiä oleva pakkaus analysoitiin sekä 1-askor-biinihapon (C-vitamiini) prosentuaalisen häviön että eteerisen kuoriöljyn prosentuaalisen häviön määräämiseksi. Tulokset on esitetty taulukossa 3 seuraavassa.

; 25 Taulukko 3

Viikko 3 Viikko 6

Kuoriöljy- C-vitam.- Kuoriöljy- C-vitam.- _häviö. %_häviö. %_häviö. %_häviö. %

Pakkaus A 35,3 42,5 65,7 75,0 30 Pakkaus B 23,5 32,1 41,2 56,2

Pakkaus C 29,4 13,1 29,4 34,0

Pakkaus E 0 4,9 0 24,9

Menettelyt, joita käytettiin kuoriöljyn %-häviön ja 35 1-askorbiinihäviön (C-vitamiini) prosentuaalisten häviöi- i7 85963 den mittaamiseen, olivat oleellisesti samat kuin vertailu- esimerkeissä 1 ja 2.

Edellä esitettyjen vertailuesimerkkien 1, 2 ja 3 arvojen mukaan on ilmeistä, että kuumasaumatut ja taivu-5 tetut pakkaukset, jotka on valmistettu esillä olevan keksinnön mukaisesta estokerroslaminaatista (pakkaus D) ovat parempia muihin alan aikaisempiin kuumasaumattaviin ja taivutettaviin pakkauksiin verrattuna sekä kuoriöljyn että l-askorbiinihapon (C-vitamiinin suhteen, mitkä ovat kaksi 10 normaalia sitrushedelmäjuomissa esiintyvää tärkeää aineosaa. Itse asiassa esillä olevan keksinnön mukaisesta estokerroslaminaatista valmistetut pakkaukset vastaavat läheisesti lasin kykyä säilyttää sekä kuoriöljyä että 1-as-korbiinihappoa (C-vitamiini).

15 Vaikka on esitetty ja kuvattu useita esillä olevan keksinnön mukaisia erikoisen edullisia toteutuksia, on alan asiantuntijoille ilmeistä, että erilaisia muutoksia ja modifikaatioita voidaan tehdä poikkeamatta keksinnön alueesta ja hengestä. Lisäksi vaikka esillä olevan kek-20 sinnön edellä oleva kuvaus kohdistuu yleisesti erinomaisen estokerroslaminaatin valmistamiseen valmistettaessa säiliöitä, jotka säilyttävät huomattavat määrät eteerisiä öljyjä, vitamiineja ja makuaineita, joita esiintyy niiden . . sisältämissä hedelmämehuissa, voidaan esillä olevaa kek- 25 sintöä soveltaa yhtä hyvin jokaiseen säiliöön tai pakkaukseen, jotka on tarkoitettu sisältämään muita juomia ja tuotteita, joissa esiintyy samanlainen vaikeus oleellisten aineosien säilyttämiseksi.

Claims

18 85363

1. Kuumasaumattu, vuototiivis tuotesäiliö, joka on valmistettu taitettavasta laminaattiaihiosta ja joka kä- 5 sittää useita sivuseinälevyjä, jotka on yhdistetty toisiinsa pääasiallisesti suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavan putkimaisen kappaleen muodostamiseksi, sekä si-sääntaitetut ylä- ja pohja-sulkuosat, jotka on kuumasaumattu toisiinsa oleellisesti ei-kiteisten vuototiiviiden 10 liitosten muodostamiseksi niiden välille, jolloin mainittu taitettava laminoitu säiliöaihio käsittää alusmateri-aalin (12), jossa on sisäpinta ja ulkopinta ja joka muodostuu paperista, kartongista, kuitulevystä tai valkaistusta voimapaperista, tunnettu siitä, että alus-15 materiaalin (12) sisäpinnalla on siihen liitettynä gly-kolimodifioitu polyetyleenitereftalaattikerros (14) ja taitettava, laminoitu säiliöaihio on koottu ja kuumasaumattu siten, että säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuva pinta muodostuu oleellisesti kokonaan mainitusta 20 glykolimodifioidusta polyetyleenitereftalaattikerroksesta (14).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että taitettavan, laminoidun säiliöai-hion alusmateriaalin ulkopinnalla on siihen liitettynä 25 glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaattikerros (56).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuva pinta muodostuu oleellisesti kokonaan oleellisesti kiteytymättömästä, glykolimodifioidusta po- 30 lyetyleenitereftalaattikerroksesta (14).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että alusmateriaalin sisäpinnan ja glykolimodifioidun polyetyleenitereftalaattikerroksen väliin on sovitettu happea läpäisemätöntä materiaalia oleva : 35 välikerros (66). I; i9 85963

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että välikerroksen (66) happea läpäisemätön materiaali on polyvinylideenikloridi, etyleeni/-vinyylialkoholikopolymeeri, nailon, polyetyleeniterefta- 5 laatti tai metallikalvo.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että taitettavan, laminoidun säi-liöaihon alusmateriaalin ulkopinnalla on siihen liitettynä glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaattikeros.

7. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että säiliön juoman kanssa kosketukseen joutuva pinta muodostuu oleellisesti kokonaan oleellisesti kiteytymättömästä glykomodifioidusta poly-etyleenitereftalaattikerroksesta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen säiliö, tunnettu siitä, että sillä on harjamainen yläosa .

9. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen kuuma-saumatun, vuototiiviin säiliön valmistamiseksi taitetta- 20 vasta laminoidusta aihiosta, tunnettu siitä, että a) glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaattikal-vo saatetaan kosketukseen alusmateriaalirainan sisäpinnan kanssa laminaatin muodostamiseksi, jolloin alusmateriaa-li on paperi, kartonki, kuitulevy tai valkaistu voimapa- : 25 peri; b) laminaatti saatetaan lämpö- ja painekäsittelyyn glykolimodifioidun polyetyleenitereftalaattikalvon kiinnittämiseksi alusmateriaalirainaan aiheuttamatta glykoli-modifioidun polyetyleenitereftalaatin kiteytymistä, jol- 30 loin muodostuu estolaminaatti; c) estolaminaatista leikataan yhtenä kappaleena oleva taitettava säiliöaihio, joka käsittää useita sivu-seinälevyjä, jotka on yhdistetty toisiinsa, jolloin säiliöaihio lisäksi käsittää sisääntaitettavat ylä- ja poh- • 35 ja-sulkuosat, jotka on kiinnitetty sivuseinälevyihin; 20 8 5 963 d) taitettava säiliöaihio kootaan pääasiallisesti suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavan putkimaisen kappaleen muodostamiseksi ja pohjasulkuosa ja sivuseinälevyt kuumasaumataan toisiinsa lämpö- ja painekäsittelyllä il- 5 man, että glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaatti kiteytyy, jolloin saadussa säiliössä glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaatti muodostaa säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuvan pinnan; ja e) yläsulkuosa ja sivuseinälevyt kuumasaumataan 10 toisiinsa lämpö- ja painekäsittelyllä vuototiiviin liitoksen muodostamiseksi ilman, että glykolimodifioitu polyetyleenitereftalaatti kiteytyy, jolloin kuumasaumatun säiliön tuotteen kanssa kosketukseen joutuva pinta oleellisesti kokonaan muodostuu oleellisesti kiteytymättömästä 15 glykolimodifioidusta polyetyleenitereftalaatista.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen glykolimodifioitu po-lyetyleenitereftalaattikalvo saatetaan suoraan kosketukseen alusmateriaalirainan ulkopinnan kanssa ja kiinnite- 20 tään alusmateriaalirainan ulkopintaan ilman, että glyko-limodifoitu polyetyleenitereftalaatti kiteytyy, jolloin muodostuu kaksipuolinen estolaminaatti ennen taitettavan säiliöaihion leikkaamista estolaminaatista.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetel- 25 mä, tunnettu siitä, että happea läpäisemätöntä materiaalia oleva välikerros liitetään alusmateriaalin sisäpintaan ennen glykolimodifoidun polyetyleeniterefta-laattikalvon liittämistä alusmateriaalin sisäpintaan.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että estolaminaatista leikataan säiliöaihio, josta muodostuu harjamaisella yläosalla varustettu tuotesäiliö. li 21 85963