IT201900003321A1 - Imballaggio ecologico con strato interno in carta selettivamente metalizzata e metodo per la sua realizzazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

TITOLO IMBALLAGGIO ECOLOGICO CON STRATO INTERNO IN CARTA SELETTIVAMENTE METALIZZATA E METODO PER LA SUA REALIZZAZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione appartiene al settore degli imballaggi in carta per alimenti; in particolare agli imballaggi multistrato. Più specificamente l’invenzione appartiene al settore degli imballaggi multistrato realizzati almeno parzialmente con carta metallizzata in alto vuoto.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti da tempo materiali per l’imballaggio degli alimenti che comprendono due strati accoppiati di materiali diversi. Lo strato esterno è normalmente costituito da carta robusta, che non viene a contatto con gli alimenti e conferisce solidità all’imballaggio, oltre a renderne stampabile la superficie esterna; lo strato interno, a contatto con gli alimenti, è costituito da un sottile film plastico, compatibile con gli alimenti, che possiede una elevata resistenza ai prodotti umidi, agli olii ed ai grassi.

La presenza contemporanea di due materiali diversi, quali ad esempio carta e un film polimerico, rende difficile riciclare questi imballaggi dopo che sono stati usati, dovendo provvedere alla separazione dei diversi materiali che li compongono, pertanto in tempi recenti è molto aumentata la richiesta di imballaggi facilmente riciclabili.

Per questo motivo sono stati sviluppati materiali comprendenti due strati sovrapposti, entrambi di carta, l’accoppiamento fra i due strati può avvenire per incollaggio o anche per calandratura.

In particolare lo strato esterno può essere realizzato con carta da imballaggio di tipo noto, ad esempio carta kraft oppure carta anche parzialmente riciclata o cartoncino, di grammature anche molto diverse, a seconda dell’uso finale. Lo strato interno viene realizzato con carta specialmente trattata per essere umidoresistente, in taluni casi per impedire che la carta assorba olii ed umidità presenti negli alimenti si provvede con appositi trattamenti, quali ad esempio la collatura, per renderla più o meno impermeabile. Normalmente lo strato interno e lo strato esterno possono venire fra loro accoppiati grazie ad un apposito collante, di tipo alimentare, a base ureica oppure a base vinilica o anche a base di una miscela fra collante ureico e collante vinilico.

Le carte più adatte per essere impiegate quale strato interno sono le seguenti: pergamyn, pelleaglio, greaseproof, idroresistenti tipo vegetali. La grammatura della carta usata come strato interno può variare notevolmente, da un minimo di circa 18 gr/m<2 >ad un massimo di circa 300 gr/m<2>. Tradizionalmente lo strato esterno e lo strato interno di questo tipo di imballaggi hanno la medesima estensione; sono tuttavia note delle soluzioni che prevedono una maggiore estensione dello strato interno, di talché quest’ultimo può venire ripiegato su se stesso in modo da creare un involucro di carta già chiuso, che viene poi arrotolato in modo da presentare all’esterno lo strato di carta robusta.

Inoltre, da molti anni è stata sviluppata la tecnica della metallizzazione in alto vuoto, per deporre un sottile strato di alluminio sia su oggetti che su materiali nastriformi avvolti in bobine.

La metallizzazione in alto vuoto su carta in bobine ha essenzialmente due finalità: la prima consiste nell’ottenere una superficie brillante e altamente riflettente, una applicazione tipica è la stampa di etichette per bottiglie di birra e simili; la seconda per aumentare la barriera all’ossigeno, in modo da incrementare la cosiddetta vita di scaffale del prodotto racchiuso in un involucro metallizzato, una applicazione tipica è l’imballaggio delle sigarette nei pacchetti.

La metallizzazione viene fatta evaporando dell’alluminio in speciali camere da vuoto, dove appositi gruppi di pompaggio riducono la pressione atmosferica a valori inferiori a 10<-3 >mbar, in questo modo il contenuto di ossigeno dell’atmosfera residua è quasi nullo e i vapori di alluminio metallico non si ossidano, ma si depositano sul substrato rimanendo brillanti.

Lo spessore dello strato di alluminio che viene depositato è nell’ordine di poche decine di nanometri e pertanto la maggiore o minore brillantezza del prodotto finale è molto influenzata dalla rugosità superficiale del substrato.

Per questo motivo normalmente la carta viene laccata prima di essere metallizzata in alto vuoto, inoltre la laccatura sigilla il lato della carta che viene esposto all’evaporazione di alluminio e in questo modo si riduce la fuoriuscita di gas dalla carta, principalmente vapor d’acqua, che è dannosa perché tende a far risalire la pressione nella camera da vuoto, riducendo il libero cammino medio delle particelle di alluminio.

L’evaporazione dell’alluminio per la metallizzazione dei materiali nastriformi viene realizzata grazie ad un banco di evaporazione con una pluralità di sorgenti di evaporazione, sostanzialmente allineate trasversalmente all’asse longitudinale del nastro di carta che gli scorre sopra. Le sorgenti sono costituite da speciali resistenze a forma di vaschetta, normalmente di materiali ceramici sinterizzati, che vengono riscaldate per effetto joule con il fluire di corrente a bassa tensione; ciascuna resistenza è automaticamente rifornita di filo di alluminio man mano che quest’ultimo evapora e si deposita sul nastro di carta.

Le macchine di metallizzazione comprendono una prima bobina, dalla quale si svolge il nastro di carta, una seconda bobina sulla quale il nastro si avvolge dopo essere stato metallizzato e un rullo di processo, con asse parallelo all’asse longitudinale del banco di evaporazione e posto sopra a quest’ultimo. Solitamente il rullo di processo è raffreddato per sottrarre alla carta il calore che le cede l’alluminio quando si solidifica.

Normalmente la metallizzazione viene fatta su un intero lato del nastro di carta perché non sono noti esempi di metallizzazione selettiva su carta. La tecnica della metallizzazione selettiva è infatti stata sviluppata essenzialmente su substrati plastici, quali ad esempio il polipropilene o il poliestere, per la metallizzazione di strisce di film destinate alla produzione di condensatori cilindrici; in questo caso si riescono ad ottenere delle sottili strisce prive di metallizzazione grazie al preventivo deposito di una striscia di olio siliconico, la cui presenza sul film plastico impedisce l’adesione dei vapori di alluminio. Queste e altre soluzioni, comunque basate sulla preventiva applicazione di olio siliconico, non sono applicabili se il substrato da metallizzare è carta, la quale lo assorbirebbe a causa della sua porosità; inoltre non è prevista l’applicazione di olio siliconico su imballaggi destinati ad alimenti.

Recentemente sono stati messi a punto degli imballaggi multistrato nei quali lo strato interno è più largo dello strato esterno, in modo da formare due ali laterali, che possono venire ripiegate verso l’interno fino a richiudersi; preferibilmente le ali laterali hanno dimensioni tali che, quando si richiudono verso l’interno, le loro estremità si soprammettono, così da formare un involucro che racchiude completamente il contenuto di quanto è stato preventivamente appoggiato sulla porzione centrale.

Queste soluzioni prediligono strati interni trasparenti, quali quelli di pergamyn, in modo che srotolando l’involucro sia possibile vederne il contenuto senza dover aprire le ali laterali. Poiché la metallizzazione priva il substrato del requisito della trasparenza non sono noti imballaggi multistrato in carta, il cui strato interno sia metallizzato nella porzione centrale e abbia le ali laterali ripiegabili e trasparenti.

SCOPI E SOMMARIO DELL’INVENZIONE

Le soluzioni illustrate nella presente domanda di brevetto sorprendentemente risolvono le problematiche sopra richiamate grazie ad un innovativo imballaggio multistrato in carta, il cui strato interno è umidoresistente e comprende due ali laterali ripiegabili trasparenti e una porzione centrale metallizzata.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è insito nella possibilità di metallizzare in alto vuoto lo strato interno senza dover necessariamente ricorrere ad una laccatura preventiva.

Lo strato esterno viene realizzato con carta di tipo kraft o con carta riciclata mentre lo strato interno è realizzato con carta pergamyn la cui superficie è stata resa liscia grazie a un trattamento di calandratura o di supercalandratura, ossia un trattamento meccanico, noto agli esperti del settore, che comprimere le fibre della carta e ne aumenta la lisciatura e il lucido. La lisciatura è ottenuta per effetto della pressione, mentre il lucido deriva dall’attrito. Per effetto dello schiacciamento subito dal foglio, la calandratura riduce sempre lo spessore e la porosità della carta.

La calandra meccanicamente è formata da due robuste spalle, alle quali vengono fissate un’alternanza di presse elastiche e di cilindri rigidi. La calandra classica è composta solitamente da dodici cilindri, mentre la supercalandra è dotata da un numero maggiore di cilindri sovrapposti.

La metallizzazione selettiva della bobina di carta avviene inserendo delle mascherature fra il banco evaporante e il rullo di processo del metallizzatore, inoltre non vengono utilizzate le sorgenti evaporanti che si trovano al di sotto delle zone della bobina che non devono essere metallizzate.

Per evitare il surriscaldamento delle mascherature queste possono comprendere un sistema di raffreddamento che, generalmente, usa la stessa acqua fredda usata per raffreddare il rullo di processo e gli altri componenti del metallizzatore soggetti a surriscaldamento.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Fig. 1 mostra un vista assonometrica del materiale da imballaggio oggetto della presente domanda di brevetto ove è visibile lo strato interno (1) e lo strato esterno (2), sono anche visibili le ali laterali trasparenti (12, 13) che si ripiegano secondo le cerniere laminari lungo i bordi longitudinali (14) della porzione centrale (11) fino a coprire quest’ultima.

La Fig. 2 mostra una seconda vista assonometrica del materiale da imballaggio oggetto della presente domanda di brevetto, in particolare è mostrata la faccia (15) della porzione centrale (11) dello strato interno (1), rivolta verso lo strato esterno (2) e metallizzata.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA FORMA DI ATTUAZIONE DELL’INVENZIONE La descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, evidenzia le ulteriori caratteristiche ed i vantaggi che da esse derivano e che sono parte integrante dell’invenzione in oggetto.

Il materiale da imballaggio per alimenti oggetto della presente domanda di brevetto comprende uno strato esterno (2) ed uno strato interno (1).

Mentre lo strato esterno (2) è di tipo tradizionale, lo strato interno (1) è realizzato con carta del tipo pergamyn trasparente, resa liscia e lucida per mezzo di un trattamento di calandratura o di supercalandratura, lo strato interno (1) comprende una porzione centrale (11) e due ali laterali (12, 13) rotazionalmente connesse ai bordi longitudinali (14) della porzione centrale (11) tramite delle cerniere laminari realizzate con delle piegature.

La larghezza della porzione centrale (11) dello strato interno (1) è al più pari alla larghezza dello strato esterno (2), generalmente è appena un po’ più stretta di quest’ultima.

La faccia (15) della sola porzione centrale (11) rivolta verso lo strato esterno (2) è coperta con un sottile strato di alluminio deposto con la tecnica della metallizzazione in alto vuoto. Lo spessore del riporto è compreso fra 20 e 100 nm, preferibilmente fra 30 e 50 nm.

Occorre sottolineare che la metallizzazione utilizzata è di tipo innovativo, in quanto è una metallizzazione selettiva, ossia vengono metallizzate soltanto delle strisce longitudinali della bobina, dalle quali verranno ricavate le porzioni centrali (11) degli imballaggi, mentre restano prive di metallizzazione altre strisce dalle quali verranno poi ricavate le ali laterali trasparenti (12, 13).

Per ottenere questo speciale effetto nel banco di metallizzazione vengono alimentate soltanto le sorgenti di evaporazione sottostanti alle aree della bobina che dovranno essere metallizzate; inoltre, per ottenere delle strisce metallizzate dai bordi netti e non sfumati, vengono frapposte delle apposite mascherature fra il rullo di metallizzazione e il banco d’evaporazione; secondo una preferita forma realizzativa queste mascherature sono realizzate con materiali metallici, resistenti al calore e con elevata conducibilità termica, inoltre sono connesse ad un circuito di raffreddamento.

Per ridurre la possibilità che i bordi della metallizzazione risultino sfumati le mascherature preferibilmente sono poste nell’immediata vicinanza del nastro di carta che scorre sul rullo di processo.

Dopo la metallizzazione viene generalmente effettuato un passaggio su una taglierina per rifilare i bordi della bobina di carta e per riavvolgerla, se sul nastro di carta è stata realizzata più di una striscia metallizzata è necessario provvedere anche al taglio della bobina in una pluralità bobine più stette, una per ogni striscia metallizzata con le ali trasparenti ai lati.

Al momento dell’assemblaggio finale lo strato esterno (2) e quello interno (1) possono essere uniti tramite operazioni di incollaggio, impiegando collanti a base ureica, vinilica o anche collanti misti.

È poi da ricordare che, secondo una soluzione realizzativa particolarmente efficace ed innovativa, i due strati, interno ed esterno, sono uniti fra loro tramite una goffratura, in modo da rendere inutile il collante, o comunque da ridurne grandemente le quantità necessarie.

Secondo una forma realizzativa particolarmente riuscita, la grammatura della carta dello strato interno (1) oscilla fra un minimo di 25 ed un massimo di 35 gr/m<2>.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Materiale da imballaggio per alimenti o simili, del tipo con un strato esterno (2) di carta o di cartoncino accoppiato ad uno strato interno (1), quest’ultimo realizzato con carta umidoresistente trasparente, comprendente una porzione centrale (11), la cui larghezza è al più pari alla larghezza di detto strato esterno (2); in cui, in corrispondenza dei bordi longitudinali (14) di detta porzione centrale, detto strato interno (1) prosegue verso l’esterno in senso trasversale, formando due ali laterali (12, 13), rotazionalmente connesse a detta porzione centrale (11) per mezzo cerniere laminari definite lungo detti bordi longitudinali (14) di detta porzione centrale (11), ciascuna di dette ali laterali (12, 13) essendo mobile fra una posizione esterna aperta ed una posizione interna chiusa, caratterizzato dal fatto che la faccia (15) di detta porzione centrale (11) rivolta verso detto strato esterno (2) è coperta da un sottile strato di alluminio deposto con la tecnica della metallizzazione in alto vuoto.
2. 2. Materiale da imballaggio come da rivendicazione che precede caratterizzato dal fatto che detto strato interno (1) è realizzato con carta pergamyn, calandrata o supercalandrata.
3. 3. Materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la larghezza complessiva di entrambe dette ali (12, 13) è superiore alla larghezza di detta porzione centrale (11) di talché quando entrambe dette ali (12, 13) si trovano in posizione interna chiusa le loro porzioni estreme sono parzialmente sovrapposte.
4. 4. Materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che l’accoppiamento tra detto strato esterno (2) e detto strato interno (1) avviene tramite incollaggio effettuato mediante collante a base vinilica oppure mediante collante a base ureica oppure con una miscela di entrambi i tipi di collante.
5. 5. Materiale da imballaggio come da rivendicazioni da 1 a 3 che precedono caratterizzato dal fatto che l’accoppiamento tra detto strato esterno (2) e detto strato interno (1) avviene tramite goffratura.
6. 6. Materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la carta di detto strato esterno (2) ha grammatura variabile fra un minimo di 18 gr/m<2 >ed un massimo di 300 gr/m<2>.
7. 7. Materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la carta di detto strato interno (1) ha grammatura compresa fra un minimo di 25 gr/m<2 >ed un massimo di 35 gr/m<2>.
8. 8. Materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che una o entrambe le facce di detto strato esterno (2) e/o di detto strato interno (1) hanno subito almeno parzialmente un trattamento superficiale, quale ad esempio la laccatura.
9. 9. Processo per la metallizzazione selettiva di una porzione di una delle facce di detto strato interno (1) di detto materiale da imballaggio come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che durante la metallizzazione vengono frapposte delle mascherature fra il banco evaporante e la carta che scorre sul rullo di processo.
10. 10. Processo per la metallizzazione selettiva come da rivendicazione che precede caratterizzato dal fatto che dette mascherature comprendono un circuito di fluido refrigerante per il loro raffreddamento.