FI98636B - Muovimateriaali pakkauksia varten - Google Patents

Description

98636

Muovimateriaali pakkauksia varten Plastmaterial för förpackningar 5 Keksintö kohdistuu palattavaan polymeeriseokseen ja menetelmään sen valmistamiseksi sekä polymeeriseoksesta valmistettuihin kalvoihin, levyihin ja laminaatti- ja päällystystuotteisiin.

Pakkausteollisuudessa on tavanomaista, että tuote pakataan muovikalvon tai kovan 10 muovipakkauksen sisälle ja pakkaus saumataan kiinni. Sauman tulee pysyä kuljetuksen ja varastoinnin aikana tiiviinä ja kestää mekaanista rasitusta. Vaatimuksena on, että pakkaus saadaan avattua niin, ettei sisällä oleva tuote vaurioidu, mutta lisääntyvässä määrin on myös taipeen, että itse pakkaus ei avattaessa vaurioidu, vaan sauma irtoaa helposti käsin vetämällä ilman saksia tai muita työkaluja eli piilautuu. Pakkausta 15 saatetaan käyttää vielä aukaisemisen jälkeenkin vaikkapa ruoan tarjoilu- tai lämmitysastiana (esim. jugurtti, mikromoat) tai tuotetta ei kerralla oteta pois, vaan säilytetään avatussa pakkauksessa (murot, makeiset).

Piitattava sauma voidaan määritellä kahden kalvon tai levyn välisenä saumana tai liitoksena, joka on tehty kuumasaumaamalla tai pulssisaumaamalla ja jolla on se • · :1·.. ominaisuus, että se voidaan avata käsin vetämällä. Sauma voi olla kahden kalvon tai ·:**: levyn välinen tai kalvon tai levyn ja jonkin alaradan välinen. Riippuen alaradasta ’·/·· erillinen adheesiokerros substraatin ja kalvon tai levyn välissä voi joskus olla tarpeen.

• · · ···· • ·· : .25 Piitattavien saumojen käyttö erilaisissa pakkauksissa on tekniikan kehittyessä yleistynyt nopeasti. Erityistä tarvetta on elintarviketeollisuuden piirissä, jossa käyttökohteita on kaikilla aloilla, esimerkiksi meijerituotteet (juustot, rasvat, jugurtit ym), pakastetuotteet, einesruoat, säilykkeet, liha ja lihajalosteet, erilaiset muro· ja makeispakkaukset. Erityisen ·· · ;;; nopeasti kasvavana ryhmänä ovat valmiit, lähinnä mikroaaltouunissa lämmitettäväksi • 1 · 3(X tarkoitetut einesruoat ja säilykkeet.

• · • · · • · · ··» · • · · • 1 '···] Palattavissa seoksissa on käytetty yleisimmin yhtenä komponenttina polybuteenia ja • · · « · · « · · · 2 98636 toisena eteeaipolymeeria, useimmiten eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeria (EVA) tai matatatiheyksistä polyeteeniä (LDPE). Seoksissa voi olla mukana myös polypropeenia. Esimerkiksi julkaisussa US4759984 on esitetty polymeerikoostumus, jossa pääkom-ponenttina on EVA (75-92 p-%) ja siihen on sekoitettu pienempiä määriä polybuteenia 5 (6-25 p-%) ja polypropeenia (2-15 p-%). Substraatiksi soveltuu erityisesti polyamidi tai polykarbonaatti.

Patenttijulkaisussa EP213698 on esitetty koostumus, jossa polybuteenia on enemmän kuin 50 p-% ja muu osa on polypropeenia sekä eteenipolymeeria (EVA, HDPE, LDPE, 10 LLDPE). EP-patentissa 178061 on puolestaan on seos, jossa on 65-85 % eteenin homo-tai kopolymeeria (mieluiten LDPE tai EVA), 5-30 % polybuteenia ja 3-15 % propeenipolymeeria.

Patenttijulkaisussa EP196727 on esitetty monikerrosrakenne, jossa on yksi kerros 15 polymeeriseosta, joka sisältää 65-95 p-% lineaarista matalatiheyksistä polyeteeniä (LLDPE) ja 5-35 p-% polypropeenia ja/tai polyisobuteenia.

• ·

Patenttihakemuksessa FI925182 on esitetty piitattava polymeerikoostumus, joka sisältää 65-95 p-% etrnii/butyyliakrytaattikopolymeeria ja 35-5 p-% styreenillä oksastettua l 20 eteenipolymeeria, joka on edullisesti eteeni/butyyliakrylaatti- tai ··♦ eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeri. Ongelmana on kuitenkin ollut, ettei 1« :*: eteeni/butyyliakrytaattikopolymeeri ole toistaiseksi saanut FDA:n hyväksyntää suoraan etintarvikekontaktiin. Toisaalta myöskin sauman lujuudessa polystyreeniataradan kanssa f: on puutteita. Erilaiset polystyreenikupit ja astiat ovat hyvin yleisesti käytettyjä ‘ * 25 elintarvikealalta.

• · • · • · **: Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi polymeerikoostumus, joka on ··. saumattava ja piitattava erittäin taajalta lämpötila-alueella. Tunnusomaista keksinnön ·« mukaiselle polymeerikoostumukselle on, että se sisältää 5-80 paino-% » 30 vinyylimonomeerilta, edullisesti styreenillä, oksastettua eteeni/alkyyli(met)akrylaatti-kopolymeeria ja 95-20 paino-% eteenikopolymeeria, kuitenkin poissulkien koostumuksen, 3 98636 jossa käytetään oksastamattomana kopolymeerina eteeni/butyyliakrylaattikopolymeeria. Edullisimmin eteenikopolymeeri on eteeni/metyyli(met)akrylaatii-, eteeni/etyyli(met)-akrylaatti- tai ctceni/vinyyli-asetaattikopolymceri. Eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeri voi sisältää metyyliakrylaattia 5-40 paino·*, edullisesti 16-25 paino-%.

5 Eteeni/etyyliakrylaattikopolymeerin etyyliakrylaattipitoisuus on 10-30 paino-*. Eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerin vinyyliasetaattipitoisuus on 10-30 paino-*. Keksinnön mukaisella polymeeri-seoksella saadaan aikaan erityisen tiukka, mutta silti hyvin piitattava sauma myös polystyreenialaiataan. Käytettävillä kopolymeereilla on FDA:n hyväksyntä suoraan elintaivikekontaktiin.

10

Eteenikopolymeeri voidaan oksastaa vinyylimonomeerilla kaikilla tavanomaisilla oksastusmenetelmtilä tai edullisesti impregnoimalla vinyylimonomeeri ja vapaaradikaali-initiaattori eteenipolymeeripelletteihin ja polymetoimalla sen jälkeen korotetussa lämpötilassa. Impregnointi voi tapahtua vedettömissä olosuhteissa, lisäämällä hiukan vettä 15 tai lisäämällä vettä, kun kun vinyylimonomecrista on impregnoitunut yli puolet tai kokonaan runsaan veden läsnäollessa. Pdymerointi tapahtuu vesisuspensiossa. Edullisia menetelmiä vinyylimonomeerilla oksastukseen on kuvattu suomalaisissa patenteissa FI85496, F186642 ja patenttihakemuksessa F1920359. Polymeroituneen vinyylimonomeerin pitoisuus oksastetussa eteenikopolymeerissa on 10-70 paino-*, : *.20 edullisesti 40-60 paino-*.

·♦ • · • ·* « : Polymeeriseos valmistetaan tavanomaisilla polymeeriseosten valmistusmenetelminä, kuten • · • · · *· " sulasekoittamalla 1- tai 2-ruuviekstruuderilla tai Banbury-sekoittimessa. Myös ·· * kuivasekoitusta voidaan käyttää.

• · · ···& .. Polymeeriseokset voivat sisältää myös pieniä määriä tavanomaisia polymeerien • ·♦ *... lisäaineita, kuten antioksidantteja, taittumista tai samentumista estäviä aineita, anti-• · · • · · staattisia aineita jne.

* * · · • · • · • · **20 Keksinnön mukaista seosta voidaan käyttää tavanomaisten pidättäviä saumoja sisältävien pakkaus tuotteiden valmistamisessa. Poly meeriseoksesta voidaan valmistaa puhallus- tai ··· • · * * ··· 98636 4 tasokalvojaja -levyjä sekä laminaatti-japäällystystuotteita, jotka ovat piitattavia. Lisäksi voidaan tehdä monikerrosrakenteita, joissa yhtenä kerroksena on on keksinnön mukainen seos. Keksinnön mukaisille polymceriscoksille on tyypillistä, että ne soveltuvat erittäin hyvin eri alusratojen päällä, kuten paperi, orientoitu polypropeeni, polyamidi, 5 polyeteenitereftalaatti.

Alaradaksi sopivat tavanomaiset pakkauksissa käytettävät materiaalit kuten polystyieeni, polypropeeni, polyeteeni ja pol^ctykeniterettalaatti. Myös muovilla, erimerkiksi polyeteenillä, päällystettyä kartonkia voidaan käyttää.

10

Keksintöä kuvataan tarkemmin seuiaavien erimerkkien avulla.

Esimerkeissä tutkittiin keksinnön mukaisten polymeeriseosten piilautumisalueita ja sauman lujuuksia. Sovellutuksina olivat ekstruusiopäällystys ja puhalluskalvot. Kokeissa IS käytettiin seuraavia muovimateriaaleja: LD-polyeteeni = NCPE 4524 HD-polyeteeni = NCPE 0985

Eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeri, E/MA = NCPE 5620, akrylaattipitoisuus 20 % •1 2 3?0 Eteen i/etyyliakrylaattikopolymeeri, E/EA = NCPE 5860, akrylaattipitoisuus 19 %

Eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeri, E/VA = NCPE 5118, vinyyliasetaattipit. 18 % **: Styreenillä oksastettu E/MA = NCPE 5475, polystyreenipitoisuus 50 % *·· Styreenillä oksastettu E/EA = SEEA, polystyreenipitoisuus 50 % » ··· m ·1 : 25 Kaikki edellä mainitut polymeerit ovat Borealis Polymers Oy:n valmistamia. Materiaalien ominaisuuksia on esitetty taulukossa 1. Sulaindekrin määrityksessä on käytetty ** menetelmää ISO 1133 ja sulamispisteen määrityksessä ISO 3146.

· • · ··· · 2 • · 3 ··· «·· • ·· ··· » 5 98636

Taulukko 1. Materiaalien ominaisuuksia polymeeri sulaindeksi g/10 min sulamispiste

(190 eC, 2,16 kg) eC

NCPE4524 4,5 112 5 NCPE 0985 0,5 125 NCPE 5620 6,0 77 NCPE 5860 7,0 80 NCPE5118 2,0 85 NCPE 5475 0,7 77 10 SEEA 1,5 95

Esimerkki 1 • · · • · · • · • · ·· • · • Γ5 Beloit ekstruusiopäällystyslinjalla valmistettiin sarja saumausnäytteitä. Lämpötila-asetus • [ polyeteenille (LDPE) oli 320 °C ja piilattaville seoksille 280 °C. Ajonopeus oli 100 • · · ** m/min. LDPE-kerroksen paksuus oli 15 g/m2 japiilattavan kerroksen paksuus 25 g/m2.

«· · ···· ··· • * * • · ·

Saumausnäytteet olivat seuraavat: 20

1. Paperi / LDPE / 80 % E/MA + 20 % SEMA

2. Paperi / LDPE / 80 % E/MA + 20% SEEA

···· ··· • · » • · · . *.* Näytteistä leikattiin kansia, joiden halkaisija oli 75 mm ja ne saumattiin polypropeeni-• · * [Γ25 ja polystyreenikuppeihin KOPP’in laboratoriosaumauslaitteella. Laitteessa käytettiin • · *·*· tasaista teflonoitua kuppisaumausleukaa. Saumausaika oli 0,5 s, saumauspa!ne 0,5 * · » ’*'·[ N/mm2. Tulokset on esitetty taulukoissa 2 ja 3. Lämpötila-alue, jolla sauma on 98636 6 piitattavissa oli polypropeenikupilta noin 190-250 °C ja sauman avauturaisvoima 3-14 N sekä lämpötila-alue polystyxeenikupilta di noin 150-260 1C ja sauman avautumisvoima 4-14 N. Lämpötila-alue vaihtelee hiukan polymeeriseoksen koostumuksesta riippuen.

5 Taulukko 2.

Ekstruusiopäällystys, polypropeenlkuppi. Saumattavuus ja saumojen lujuudet.

Koeajo KO Utf&h AvaOniooia· PCI auta rail uniin· piitattavalla (tiu·) (qAtmla)

•CNN

Il ISO 4.4 14 piilatuva 160 4.4 14 piilatuva 170 44 14 piilatuva 110 44 1.6 palattava 190 44 14 piilaaava 200 44 2.0 palattava 210 6,0 2.1 piilatuva 220 74 2.4 piilatuva 230 M 24 piilatuva ! ' .1 240 114 3.1 piilatuva • o 250 11.7 34 piilatuva • o · 260 144 44 piitattava ♦ .-.19 2 160 64 14 pölaiuva ** / 170 6.7 14 pölaiuva ..!Γ ISO S.0 1.6 pölaiuva 111 190 ·4 1.7 pölaiuva 200 9.0 2.0 piilatuva 210 10,1 2.0 piilatuva 220 104 24 pölaiuva 230 134 3.6 piilatuva .1. 240 1S.1 34 pulanava 'Hl 250 16,0 4,0 pölaiuva ·.’ 1 260 16.0 4.1 palattava

.» l ..............U

• » » • ·· » ·· • · • · • · • · · • · · 7 96636

Taulukko 3.

Ekstruusiopäflllystys, polystyreenflnippl. Saumattavuus ja saumojen lujuudet.

ΚμΦ k« timpurit» Avuttu nurmin veimu piiUorvuu*

Onylffii—in)

•CNN

5 1 190 74 14 pfitattnv» 300 9.0 2,0 piitattevm 310 124 3.6 piitattava 220 19.4 2.6 putattava 230 17,1 3,0 piitattava 240 11.0 3.4 piitattava 250 20,1 3,6 piitattava 2 190 44 1.4 piitattava 200 7.6 1.9 putattava 210 15,0 2.4 putattava 220 15.1 3,0 putattava 230 20,0 3,1 piitattava 240 194 34 piitattava 250 19.7 3,9 piitattava aaaa·· BHaBaBuuan μμηηββοβ ββμμβηβμ ^Bu^^n^HunuuMu· • · • · • · • · • ΦΦ *;Ϊ0 Esimerkki 2 φ φ φ φ φ φ φφ φ φ φ » φ · ·;;; Sekoitettiin kuivaseoksena 20 paino-% styreenillä oksastettua eteeni/metyyliakrylaat- φ · φ tikopolymeeria (SEMA, NCPE 5475) ja 80 paino-% eteeni/metyyliakrylaatti- kopolymeeria (E/MA, NCPE 5620). Reifenhäuser-puhalluskalvolinjalla ajettiin 15 kaksikerroskalvoa, jonka rakennekerroksena oli HD-polyeteeni (NCPE 0985) ja piilattavana kerroksena edellä mainittuapolymeeriseosta. Rakennekerroksen paksuus oli ”··. 150 /tm ja pilattavan kerroksen paksuus 30 /tm. Puhallussuhde (blow-up ratio) kalvoa φ φ · ajettaessa oli 2,5. HD-poIyeteeniekstruuderin lämpötilaprofiilioli 190-210-210-220-220- φ φ φ 220-220-220 ja piilattavan seoksen ekstruuderin 150-170-170-180-190-220-220-220, φ φ · *30 jolloin lämpötila suuttimessa oli 220 °C.

φ φ · · φ # · φ·· 98636 g

Kalvoista leikattiin kansia, joiden halkaisija oli 75 mm, ja ne saumattiin KOPP-laboratoriosaumauslaitteella, jossa oli kupin saumaamiseen tarkoitettu tasainen teflonoitu saumausleuka. Saumausaika oli 0,3 s ja saumauspaine 0,5 N/mm1. Lämpötila-alue, jolla sauma oli pilattavissa polypropeenikupista oli 190-220 1C. Sauman avaamislujuus oli 5 3-7 N. Vastaavasti lämpötila-alue, jolla sauma oli piilattavissa polystyreenikupoista oli 180-240 eC ja sauman avaamislujuus oli 5-9 N. Tarkemmat tulokset on esitetty taulukossa 4.

Taulukko 4a.

10 Puhalluskalvo. Saumattavuus ja saumojen lujuudet. Folypropeenlkuppi Lämpötila Avautumia- Piilautumis- piilattavuus voima voima (alussa) (myöhemmin)

15 eC

N N

190 3,1 0,7 piilattava :·... 200 3,4 0,8 piilattava 210 6,2 1,5 piilattava

220 6,9 1,6 piilattava I

$0 230 18,0 2,8 piilattava I

···· • 1 1 ^ • 1 1 »· · *«1· • · · • · · • · • » · • · · • · · ♦ « ·· • 1 • · · · · • · « 98636 9

Taulukko 4b.

PuhaDuskalvo. Saumattavuus ja saumojen htfuudet. Polystyreenikuppl 5 Lämpötila Avautumis- Piilautumis- piilattavuus voima voima (alussa) (myöhemmin)

•C

N N

180 5,2 0,9 piilattava 10 190 5,2 1,1 piilattava 200 7,1 1,3 piilattava 210 8,2 1,5 piilattava 220 8,4 2,1 piilattava 230 8,7 2,2 piilattava 15 240 8,8 2,3 piilattava ·· · 1······^·· ·Η·^ΚΒη·ΒΒ • · · • · • · ·· • · • · · £simerfeki 3 • · • 1 · • · · • · ..20 Tehtiin kuten esimerkissä 2, mutta käytettiin 20 % styreenillä oksastettua • · · v : eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeria (SEMA) ja 80 % eteeni/etyyliakrylaatti- kopolymeeria (E/EA).

Lämpötila-alue, jolla sauma oli piitattavissa polypropeenikupista oli 190-230 °C, sauman **^5 avaamislujuus 2-12 N. Vastaavasti lämpötila-alue polystyreenikupista oli 190-240 °C • » *. . ja sauman avaamislujuus 2-3 N. Tulokset on esitetty taulukossa 5.

• · 9 · · • · · ·♦» · • 1· *· · • · · » • · · • · · 10 98636

Taulukko 5a.

Tasokalvo. Saumattavuus Ja saumojen lujuudet. Polypropeenikuppi Lämpötila Avautumia Piilautumis- piilattavuus 5 voima voima (alussa) (myöhemmin)

°C

N N

190 1,9 0,2 piilattava 200 1,9 0,3 piilattava 10 210 2,6 0,5 piilattava 220 6,9 1,3 piilattava 230 9,8 2,2 piilattava 240 12,3 2,6 piilattava 15 Taulukko 5b :*·[; Tasokalvo. Saumattavuus ja saumojen lujuudet. Folystyreenikuppi ·· « · • ·« ♦ t. . Lämpötila Avautumia Piilautumis- piilattavuus • ·* \i[ voima voima /jo (alussa) (myöhemmin)

eC

N N

190 1,7 0,7 piilattava ···· 200 1,7 0,7 piilattava :·; . 210 3,4 0,8 piilattava :.:25 220 4,1 1,0 piilattava ··· 230 4,0 1,2 piilattava 240 4,0 1,7 piilattava | ···· BSSSSSSa^BS^^SSSSSSSaaBHMBasaBS^^^^SSBSBBBaEBBEBBSSB^Sa 11 98636

Esimerkki 4

Tehtiin kuten esimerkki 2, mutta sekoitettiin 20 % SEMA (NCPE 5475) ja 80 % E/VA (NCPE5il8). Lämpötila-alue, jolla sauma oli piilattavissa polystyreenikupista, oli 190-5 240 °C ja sauman avaamislujuus oli 4-7 N.

Esimerkki 5

Tehtiin kuten esimerkki 2f mutta sekoitettiin 20 % SEMA (NCPE 5475), 40 % E/VA 10 (NCPE5118) ja 40 % E/EA (NCPE 5860). Lämpötila-alue, jolla sauma oli piilattavissa polystyreenikupista, oli 190-280 °C ja sauman avaamislujuus oli 4-14 N.

Esimerkki 6 15 Tehtiin kuten esimerkki 2, mutta sekoitettiin 40 % SEMA (NCPE 5475), 60 % E/MA (NCPE5620). Lämpötila-alue, jolla sauma oli piilattavissa polypropeenikupista, oli 190-270 °C ja sauman avaamislujuus oli 5-9 N.

• · · • · » • · f1» Esimerkki 7 ‘:120

'·.2: Tehtiin kuten esimerkki 2, mutta sekoitettiin 60 % SEMA (NCPE 5475), 40 % E1MA

···:' (NCPE5620). Lämpötila-alue, jolla sauma oli piilattavissa polypropeenikupista, oli2!0- • · *<1 1 260 °C ja sauman avaamislujuus oli 4-10 N.

·· · • ··· ··· • · • · • · • » · • · · ·»· · • ·» ··1 • · m * · • · ·#· · ·· 2 • ·

Claims (11)

98636

1. Saumattava ja piitattava polymeeriseos tunnettu siitä, että se sisältää 5-80 paino· % vinyylimonomeeriUa oksastettua eteeni/alkyyli(met)akrylaattikopolymeeria ja 95-20 5 paino-% eteenikopolymeeria, joka ei ole eteeni/butyyliakrylaattikopolymeeri.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos tunnettu siitä, että se sisältää 15-60 paino-% vinyylimonomeeriUa oksastettua eteeni/alkyyli(met)akrylaattikopolymeeria ja 85-40 paino-% eteenikopolymeeria, joka ei ole eteeni/butyyliakrylaattikopolymeeri. 10

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen seos tunnettu siitä, että eteenikopolymeeri on eteeni/ metyyliakrylaattikopoly meeri, jossa metyyliakrylaattipitoisuus on 5-40 paino-%.

4. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen seos tunnettu siitä, että eteenikopolymeeri on 15 eteeni/etyyliakrylaattikopolymeeri, jossa etyyliakrylaattipitoisuus on 10-30 paino-%.

5. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen seos tunnettu siitä, että eteenikopolymeeri on m ... eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeri, jossa vinyyliasetaattipitoisuus on 10-30 paino-%. ··· ·.: 20

6. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen seos tunnettu siitä, että vinyylimonomeeri on *:* styreeni. m · • · • ·

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen polymeeriseos tunnettu siitä, että * :: polystyreenipitoisuusoksastetussaeteeni/alkyyliakrylaattikopolymeerissaon 10-70paino- f:25 %. « » • · ·· · , J

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen seos tunnettu siitä, että polystyieenipitoisuus '1; oksastetussa eteeni/alkyyliakiylaattikopolymeerissa on 40-60 paino-%. *·· • * • ·

9. Menetelmä saumattavan ja piitattavan polymeeriseoksen valmistamiseksi tunnettu siitä, että 5-80 paino-% vinyylimonomeeriUa oksastettua 98636 ctecni/alkyyliakrylaattikopolymccria ja 95-20 paino-% eteenikopolymeeria, joka ei ole eleeni/butyyliakrylaaltikopolymeeri, sekoitetaan keskenään joko sulassa tilassa tai kuivasekoittamalla.

10. Pakkauskalvo tai levy tunnettu siitä, että se on valmistettu jonkin patent tivaatimuksen 1-8 mukaisesta polymeeriseoksesta.

11. Kerrosrakenne tunnettu siitä, että yhtenä kerroksena on jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaista polymeeriseosta. 10 • · » · · · • · • · • · • » ··· ·«« ··· • · » · • · · ' · · • · » · » · · »·· · ··· i : ··· 1 · • * · • · » · 98636 Paten tkrav: