NO325274B1 - Fremgangsmater for fremstilling av pakningskartong og pakning, samt matvareunderlag og pakning oppnadd ved slike fremgansgmater. - Google Patents

Description

Gjenstand for opprinnelsen er en fremgangsmåte for fremstilling av pakningskartong i hvilket et kartongunderlag av kartong eller papp anordnes med minst et silisiumbasert, væsketett og gasstett sjikt belegg. En annen gjenstand for oppfinnelsen er en fremgangsmåte basert på belegning av et papir eller et kartongunderlag for å fremstille væsketette og gasstette pakninger, og produkter oppnådd ved slike fremgangsmåter omfattende matvare-, medisin og kosmetikkpakninger samt bakker.

For å være egnet til pakning av væsker og andre våte matvarer eller matvarer som lett ødelegger kartongen eller papiret må det være utstyrt med en væsketett og gasstett belegning. Belegningen hindrer oksygenet i luften fra å penetrere pakningen og ødelegge produktet og den hindrer også pakningen fra å bli våt og aromaene fra produktet å slippe ut av pakningen. En tilsvarende gasstetthet kan være nødvendig for medisinske, kosmetiske og detergent-pakninger.

En effektiv måte å gjøre væskepakninger, slik som saftbeholdere, væsketette og gasstette er å utstyre kartongen til beholderen med en tynn aluminiumsfolie. Aluminium som sådan er også blitt anvendt til avtrekkbare lokk til yoghurt og surnet melkebærer og smør- og margarinbokser. Imidlertid har aluminiumsfolie ulemper: høye fremstillingskostnader, det er ikke biologisk nedbrytbart, der er vanskeligheter ved gjenvinding av pakningsmaterialet og pakningene kan ikke oppvarmes i mikrobølgeovn. Et annet problem ved avtakbare aluminiumlokk er at de revner og brister lett.

En alternativ løsning til tetning av kartongen eller papiret anvendt til pakninger er å utstyre det med et eller flere sjikt av polymerbelegning. Antall sjikt og materialet som anvendes avhenger av kravene som settes til pakningsproduktet. De beste belegningsmaterialer har i det vesentlige nådd en tetthet korresponderende til den av aluminiumfolie og har som erstatningsmaterialer fjernet de ovenfor nevnte ulempene forbundet med aluminium. Imidlertid har det vært nødvendig å kombinere forskjellige polymermaterialer i disse erstatningsløsninger slik at de omfatter f.eks. en oksygentett, vanndamptett og aromatett barrieresjikt, varmetetningssjikt på begge sider av papiret eller kartongen og et eller flere sjikt av bindingsmaterialet for å binde polymerene til papiret eller kartongen og til hverandre. Derfor blir strukturen av pakningspapiret eller kartongen kompleks og forbruket av polymermaterialet er omfattende.

Eksempler på pakninger tetnet ifølge den ovenfor anførte beskrivelsen omfatter beholdere som har til hensikt å bli anvendt som pakninger til melk, fløte, surmelk, saft eller andre lignende, flytende matvarer og som er fullstendig fremstilt av kartong utstyrt med sjikt av polymerbelegning. I disse beholdere, er kartongen typisk utført med fire eller fem sjikt av polymerbelegning, slik at f.eks. pappen omfatter en oksygentett og aromatett barriere av f.eks. polyamid, et sjikt av bindingsmaterialet på overflaten av denne og på toppen et varmeforseglingssjikt av polyetylen, f.eks., og et annet varmeforseglingssjikt av polyetylen er tilveiebrakt på den motsatte side av kartongen. Andre typiske pakningsanvendelser er en porsjonspakning av f.eks. melk, surnet melk, yoghurt, vann, saft, desserter eller iskrem, hvor pakningen er på formen av et lite beger eller en beholder som typisk er fremstilt av plast eller belagt kartong og som er utstyrt med et varmeforseglende, avtakbart lokk. Lokkmaterialet er papir som er belagt med en oksygentett og aromatett barriere bestående av f.eks. polyamid, etylenvinylalkohol-kopolymer (EVOH) eller polyetylentereftalat (PET), med et sjikt av bindingsmateriale og med et varmeforseglingssjikt som er i mot åpningen av beholderen eller begeret og som består av f.eks. styrenmodifisert kopolymer av etylen og metakrylsyre gjørende produktet både varmeforseglbar og lett å bli revet av. Kosmetikkprodukter og farmasøytiske piller er blitt pakket på en lignende måte ved å anvende plast eller glassbeholdere utstyrt med et avtrekkbart papirlokk som er forseglet med en polymerbelegning.

Patentpublikasjon US 5 340 620 beskriver kartong utstyrt med en silisiumbasert polymerbelegning i hvilke polymeren tjener som en oksygentett barriere. Ifølge publikasjonen er belegningen påført ved polymerisering av organosilan ved anvendelse av UV-stråling, hvorved i tillegg til en uorganisk polymerhovedkjede organiske bindinger blir dannet i belegningen når de organiske gruppene i silan reagerer med hverandre. Imidlertid er andelen av det uorganiske polymerskjelettet dominerende i belegningen, hvilket er hvorfor den kan være for skrøpelig til å motstå f.eks. pressingen som er en del av fremstillingen av kartong eller pappbeholdere, videre er der ingen nevnelse av vanndamptettheten av belegningen. Det er åpenbart at belegningsmaterialet ifølge en utførelsesform i publikasjonen ikke kan tilveiebringe kartong eller papp egnet til væskepakker. Videre er organosilan et kostbart råmateriale for belegningen.

Silisiumbaserte belegninger er også blitt beskrevet f.eks. i de offentliggjorte søknadene DE 4 020 316 og 4 025 215, som siterer papir som et mulig substrat til belegning men som kun beskriver i detalj belegningen av plastikk eller metall, og ifølge publikasjonene er formålet med belegningen å bibringe resistens overfor slitasje slik at det filmlignende substratet stadig opprettholder dets fleksibilitet. Derfor dreier publikasjonene seg ikke om pakningsteknologi som er gjenstand for den foreliggende oppfinnelsen.

En annen anvendelse av tettet pakningskartong er matvareunderlag, slik som ovnsfaste mikrobølge eller konvensjonelle ovn bakker som kan være en del av forbrukerpakningen av matvarer, slik som gryteretter tiltenkt å bli oppvarmet eller som kan selges som separate produkter. Slike underlag må være ugjennomtrengelige for vann og fettstoff, og i tillegg til dette kreves tilstrekkelig varmeresistens av ovnsfaste bakker. Polyesterbelagt kartong har vært anvendt i ovn bakker, imidlertid omfatter dets ulemper tykkelsen av det krevde polymersjiktet og det faktum at det er meget vanskelig for polymerbelegningen å motstå typiske ovn temperaturer på mer enn 200°C. Polypropylen er blitt anvendt som polymerbelegningen i mikrobølgeovnsfaste bakker.

Formålet med oppfinnelsen er det å presentere en ny løsning som utstyrer et kartongunderlag av kartong eller papp tiltenkt å bli anvendt som pakningsmateriale med et polymersjikt av belegning som gjør pakningen væsketett og gasstett. Formålet er spesielt å tilveiebringe en enkel struktur av belagt kartong og innsparinger i belegningsmaterialet, men samtidig gjøre belegningen sterk nok til å motstå pressingen av kartong eller pappbeholdere uten bruddannelse. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved trinnene av det tilveiebringes en polymeriseringsreaksjonsblanding inneholdende (i) minst et organosilan, som inneholder en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe og (ii) minst en organisk forbindelse, som inneholder en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe, og at nevnte organosilan danner en uorganisk, kjedelignende eller kryssbundet polymer-skjelett, og at nevnte organiske forbindelse anvendes i en mengde slik at den, beregnet som en monomer, utgjør fra 10 til 80 molprosent av totalmengden av de polymeriserbare bestanddelene i reaksjonsblandingen, og at blandingen spres på kartongunderlaget (8,12),og at blandingen herdes i et tidsintervall fra fraksjoner av et sekund til 3 minutter for dannelse av et sjikt belegg on-line i en kartongmaskin (9,13).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan implementeres, startende fra en silisiumforbindelse slik som silan, en organisk forbindelse reagerende med denne, vann og eventuelt katalysator, hvor de hydrolyserte gruppene på silisiumforbindelsen først delvis kondenseres, hvor det så dannes kolloidpartikler i oppløsningen. Med sol aldringen og/eller med tilsatt katalysator fortsetter reaksjonen med partiklenes vekst og kombinasjon, resulterende i en kjedet eller tverrbundet gel dekkende overflaten av kartongen, hvor gelen til slutt blir tørket og herdet ved oppvarming eller bestråling av denne ved anvendelse av UV, IR, laser eller mikrobølgestråling for å danne en tynn, tett belegning på kartongen. Avhengig av omstendighetene kan herdingstiden variere fra fraksjoner av et sekund til 3 minutter. Belegningen oppnår simultant de egenskaper som er typisk karakteristiske for både en uorganisk og en organisk substans og egenskapene av belegningen kan justeres spesielt ved passende valg av den organiske bestanddel som danner tverrbindinger eller sidekjeder.

Den organiske forbindelse som anvendes er en ren organisk karbonbasert forbindelse i stand til dannelse av organiske, karbonbaserte sidekjeder eller tverrbindinger. Gjennom de reaktive områdene på polymerskjelettet dannet av silisiumforbindelsen. Omtalte organiske forbindelser skiller seg dermed fra siliko-organoforbindelsene slik som organosilaner som polymeriserer ved hydrolyse og kondensasjon av alkoksygruppene til en i det vesentlige uorganisk kjede eller nettverkstruktur.

I oppfinnelsen kan en betydelig andel av polymersjiktet være dannet av egnede reaktive organiske forbindelser som er vesentlig billigere enn organosilan. Ytterligere fremmer en organisk forbindelse som fortrinnsvis tilsettes til reaksjonsblandingen på et relativt sent stadium fullføringen av polymeriseringen. Polymerhovedkjeden som dannes når kun organosilaner anvendes kan utgjør en sterisk hindring av de innbyrdes reaksjonene mellom de reaktive substituenter på silan, mens en fri organisk forbindelse som er tilstede sannsynligvis er i stand til å fortsette reaksjonen selv etter dette og danne flere sidekjeder og/eller tverrbindinger mellom de uorganiske silisium-oksygenkjedene. Ved justering av mengden av den organiske forbindelse som anvendes kan graden av organiskhet av belegningen som dannes og egenskapene avhengende av denne også bli justert i polymeriseirngstrinnet.

Ifølge oppfinnelsen er et oksygentett og vanndamptett og hardhaust sjiktbelegg tilveiebrakt som ikke går i stykker når det bøyes, motstår press og kan bli gjort meget tynn uten å danne små visuelt usynlige småhuller i belegningen, under formingsstadiet eller senere når oppvarmet eller samlet, noe som utgjør et problem ved nåværende belegningsmaterialer noe som har medført at sjiktbelegg har måtte gjøres relativt tykke. På basis av innledende tester kan et tett sjiktbelegg tilveiebringes på et glatt kartongunderlag med så lav en mengde av belegning som 1 g/m2 og i praksis foretrekkes en mengde av belegning i området fra omkring 2 til 6 g/m<2>. En videre fordel er at et polymerforseglingssjikt kan spredes direkte på toppen av det silisiumbaserte sjiktet av belegning uten behov for bindingsmidler mellom disse sjikt. I kjente organiske belegningskombinasjoner er den enkle vekt av en gasstett barriere som kan være fremstilt av polyamid, PET eller EVOH typisk minst omkring 20 g/m<2> og disse materialer krever et separat sjikt av bindingsmaterialer mellom barrieren og varmeforseglingssjiktet. Derfor kan oppfinnelsen anvendes til å bibringe vesentlige besparelser i materialet og en minskning i vekten av kartongen sammenlignet med omtalte kjente teknikk. En annen fordel ved oppfinnelsen er at spredningen av belegningsblandingen er lett å oppnå ved å anvende fremgangsmåtene som vanligvis blir anvendt innen papir- og kartong- eller pappindustrien slik som, stav eller bladbestryknings-teknikker eller sprøytning. Spredningen av belegningen kan således effektueres i kartongmaskinen ved anvendelse av "on-line" prinsippet som en del av fremstillingsprosessen av papp, ved anvendelse av den samme applikasjonsteknologi som anvendes ved spredning av normale belegninger. Belegningen kan også oppnås på preformede bakkeblindmaterialer eller i forbindelse med formingen. Når påkrevd kan blandingen drøyes med fyllstoffmateriale, de mest foretrukne materialer omfatter skjell-eller skiferlignende fyllstoffmateriale slik som talkum, mica eller glassflak. Når belegningen er dannet setter disse substanser seg i retningen av overflaten og innvirker på dens egenskaper av ugjennomtrengelighet. Klebningen av belegningen til fyllstoff-midlene er fortreffelig. Det er også mulig å farge belegningene ved tilsetning av pigmenter eller organiske fargemidler til blandingen eller ved tilblanding av organiske og/eller uorganiske fibrer eller partikler i belegningsformuleringen, fastgjøringen av disse til belegningen kan forbedres ved koplingsmidler. Videre er det mulig å inkludere i formuleringen et organisk polymeriseringsmiddel som danner en separat polymer-struktur med hensyn til den uorganiske kjeden eller tverrbundne strukturen ifølge oppfinnelsen og som griper inn i denne. I tillegg til kartongmaskinen kan spredningen av belegningen utføres i forbindelse med trykningsfremgangsmåten f.eks. på en ferdig kartong som ikke nødvendigvis må være tørket først. I dette tilfellet kan kartongen være forbelagt med en hvilken som helst type av belegning vanligvis anvendt i papir eller kartongindustrien. Kjede eller tverrbindingshovedkjeden i polymerbelegningen anordnet ifølge oppfinnelsen kan bestå av silisium og metallatomer og oksygenatomer som alternerer med dem. Fortrinnsvis består strukturen hovedsakelig av silisium og oksygen, og ganske små mengder av metallatomer kan være kombinert i den samme strukturen som substituenter for silisium. Metallene kan fortrinnsvis omfatte f.eks. Ti, Zr og Al. Organiske grupper som er kombinert med polymerstrukturen kan hovedsakelig omfatte substituert eller ikke-substituert alkyl og arylgrupper.

Polymeriseringsreaksjonen som danner den uorganiske polymerhovedkjede i belegningen kan f.eks. beskrives ved den følgende reaksjonsligning:

hvor:

Me referer til et tetravalent metallatom,

R referer til en alkylgruppe eller hydrogen,

X refererer til f.eks. en alkyl eller aryldel eller kjede,

Y refererer til en reaktiv substituent som f.eks. kan være en amino, en hydroksyl, en karbonyl, en karboksyl, en vinyl, en epoksy eller en metakrylatgruppe,

u, v og w er heltall og

n og m er heltall fra 1 til 3.

I den organiske polymerisering av belegningssammensetningen som fortrinnsvis utføres i tørknings- og herdningstilstanden av belegningen kan en organisk forbindelse kombineres med den reaktive substituent Y på organosilan for å danne en organisk sidekjede ved å anvende en addisjonsreaksjon. Reaksjonen kan også være en kondensasjon avhengig av de reagerende gruppene. Den reaktive gruppe på enden av kjeden kan videre reagere med substituent Y på organosilan i polymeriseringen, for derved å danne en organisk tverrbinding mellom silisiumkj edene. Det er også mulig at substituenten Y til organosilan reagerer direkte med hverandre for å danne en tverrbinding mellom silisiumkj edene. Antallet og lengden av tverrbindingene dvs. graden av organiskhet av belegningen kan justeres ved hjelp av kvaliteten og fraksjonen av den organiske forbindelse som inkluderes i reaksjonsblandingen. Spesielt egnede tverrbindingsorganiske forbindelser omfatter epoksider som inneholder to epoksygrupper i en alkyl eller aryldel eller kjede, og dioler.

Det flytende medium som behøves i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan f.eks. inneholde vann, alkohol og/eller flytende silan. Hydrolyseringen som utføres i det ovenfor viste reaksjonseksempel binder vann, under forutsetning av at vann er tilstede, mens det på samme tid blir frigjort alkohol fra reaksjonen, omdannes til en flytende fase.

Organosilaner som omfatter hydrolysering og kondenseringsgrupper eller deres hydrolysater er egnet som utgangsmaterialer for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Tilsvarende kan forbindelser inneholdende metallsenteratomer slik som Zr, Ti, Al, B etc. eller forbindelser av disse metaller og silisium eller blandinger av forbindelsene anvendes. For eksempel kan silaner av den følgende typen anvendes:

hvor

Y = en reaktiv organisk gruppe som er en epoksygruppe, en vinylgruppe eller andre polymeriserende organiske grupper,

X og X<1> = en hydrokarbongruppe inneholdende 1 til 10 karbonatomer,

R = en hydrokarbongruppe inneholdende 1 til 7 karbonatomer, en alkoksyalkylgruppe eller en acylgruppe inneholdende 1 til 6 karbonatomer,

a = antall 1 til 3,

b = antall 0 til 2, under forutsetning av at a + b < 3.

Organisk polymerisering kan beskrives ved hjelp av et eksempel på den følgende måten: a) de reaktive gruppene til organosilanen i belegningssammensetningen (Y i den ovenfor anførte reaksjonsligningen) tverrbinder belegningen når de polymeriseres.

En polyetylenoksidtverrbinding dannet med epoksysilan presenteres som et eksempel:

b) den tilsatte organiske, reaktive prepolymer reagerer med den reaktive gruppen til organosilanen c) den tilsatte organiske polymeriseringssubstans reagerer når molekylene i den foreliggende substansen polymeriserer med hverandre

d) alle alternativer a, b og c kan ha en effekt samtidig.

Antallet og lengden av tverrbindingen dvs. graden av organiskhet av belegningen kan

også bli justert ved kvaliteten og fraksjonen av den organiske forbindelse inkludert i

reaksjonsblandingen. Den organiske forbindelsen kan være en monomer som kan prepolymeriseres i en varierende grad og/eller kombineres med silanen på tidspunktet for spredningen av blandingen. Den organiske forbindelse kan også være på formen av en prepolymer når den tilsettes til reaksjonsblandingen. Mengden av den organiske forbindelse kan være, beregnet som monomer, 5 til 80, fortrinnsvis 10 til 70 og mest foretrukket 10 til 50 molær prosent av den totale mengde av det polymeriserende utgangsmaterialet i reaksjonsblandingen.

Epoksysilanene ifølge formel (1), inneholdende en glycidoksygruppe kan omfatte f.eks.: glycidoksymetyltrimetoksysilan, glycidoksymetyltrietoksysilan, B-glycidoksyetyltri-etoksysilan, fl-glycidoksyetyltrimetoksysilan, y-glycidoksypropyltrimetoksysilan, y-glycidoksypropyltrietoksysilan, y-glycidoksypropyltri(metoksyetoksy)silan, y-glyci-doksypropyltriacetoksysilan, 8-glycidoksybutyltrimetoksysilan, 8-glycidoksybutyl-trietoksysilan, glycidoksymetyldimetoksysilan, glycidoksymetyl(metyl)dimetoksysilan, glycidoksymetyl(etyl)dimetoksysilan, glycidoksymetyl(fenyl)dimetoksysilan, glycidoksymetyl(vinyl)dimetoksysilan, B-glycidoksyetyl(metyl)dimetoksysilan, B-glycidoksyetyl(etyl)dimetoksysilan, y-glycidoksypropyl(metyl)dimetoksysilan, y-glycidoksypropyl(etyl)dimetoksysilan, 8-glycidoksybutyl(metyl)dimetoksysilan og 8-glycidoksybutyl(etyl)dimetoksysilan.

Silaner inneholdende to glycidoksygrupper kan omfatte f.eks.: bis-(glycidoksymetyl)-dimetoksysilan, bis-(glycidoksymetyl)dietoksysilan, bis-(glycidoksyetyl)dimetoksy-silan, bis-(glycidoksyetyl)dimetoksysilan, bis-(glycidoksyetyl)dietoksysilan, bis-(glycidoksypropyl)dimetoksysilan og bis-(glycidoksypropyl)dietoksysilan.

Eksempler på forbindelser ifølge formel (1), inneholdende andre reaktive grupper omfatter: vinyltrietoksysilan, vinyl-tris(B-metoksyetoksy)silan, vinyltriacetoksysilan, y-metakryloksypropyltrimetoksysilan, y-aminopropyltrietoksysilan, N-B-(aminoetyl)-y-aminopropyltrimetoksysilan, N-bis(B-hydroksyetyl)-y-aminopropyltrietoksysilan, N-(B-aminoetyl)-y-aminopropyl(metyl)dimetoksysilan, y-klorpropyltirmetoksysilan, y-merkaptopropyltrimetoksysilan og 3.3.3-trifluorpropyltrimetoksysilan.

Eksempler på silisiumforbindelser som er beskrevet ved generell formel (2)

omfatter dimetyldimetoksysilan, metyltrimetoksysilan, tetraetoksysilan, fenyltrimetoksysilan og fenylmetyldimetoksysilan.

Disse forbindelser kan anvendes som separate bestanddeler eller som blandinger av to eller flere forbindelser.

Andre mulige forbindelser omfatter f.eks. kolloidal silika, dvs. en kolloidal løsning som inneholder en bestemt fraksjon av meget finkornet silika-anhydridpulver og som f.eks. er dispergert i vann eller alkohol og i hvilken partikkeldiameteren fortrinnsvis er 1 til 100 nm.

Prepolymerer kan anvendes som tverrbindende organiske forbindelser og de reaktive gruppene til organosilanene reagerer fortrinnsvis med prepolymerene slik at lignende reaktive grupper reagerer med hverandre for å danne tverrbindinger som kombinerer uorganisk oksygensilisiumkjeder. For eksempel epoksyharpiks eller aromatiske dioler kan anvendes til å reagere med silaner inneholdende epoksygrupper.

Aromatiske alkoholer, slik som bisfenol A, bisfenol S og 1,5-dihydroksynaftalen kan anvendes som dioler. Akrylater kan anvendes til å reagere med silaner inneholdende akrylgrupper eller akryloksygrupper. Prepolymerer som har reaktive dobbeltbindinger anvendes med vinylsilaner eller andre silaner inneholdende polymeriserbare dobbeltbindinger så vel som med silaner inneholdende merkaptogrupper. Polyoler anvendes med silaner inneholdende isocyanatgrupper. Isocyanater anvendes med silaner inneholdende hydroksygrupper og epoksyharpiks anvendes med aminosilaner.

Mineralske fyllstoffer slik som talkum og mica kan anvendes som fyllstoffmateriale. Videre kan koplingsmidler, tensider og andre additiver som anvendes til å fremstille kompositter og belegninger tilsettes til blandingen.

Hydrolysatene av silikonforbindelsene ifølge formlene (1) og (2) kan fremstilles ved hydrolysering av korresponderende forbindelser i en løsemiddelblanding, slik som en blanding av vann og alkohol i nærvær av syre, til hvilket fremgangsmåten er alminnelig kjent. Når silisiumforbindelsene ifølge generell formel (1) og (2) blir anvendt ved dannelsen av hydrolysater blir det beste resultat generelt oppnådd ved blanding og hydrolysering av silanene sammen.

En herdningskatalysator får belegningen til å herde ved en relativt lav temperatur og har en fordelaktig virkning på egenskapene til belegningen.

De følgende substanser kan f.eks. anvendes som herdningskatalysatorer for silaner inneholdende epoksygrupper: Broensted syrer slik som saltsyre, salpetersyre, fosforsyre, svovelsyre, sulfonsyre etc., Lewis syrer, slik som ZnC^, FeCU, AICI3, TiCU og metallsaltene av disse organokomplekssyrer slik som natriumacetat og sinkoksylat, organiske estrer av borsyre, slik som metylborat og etylborat, baser slik som natriumhydroksid og kaliumhydroksid, titananter slik som tetrabutoksytitanat og tetraisopropoksytitanat, metallacetylacetonater, slik som titanylacetylacetonat, og aminer slik som n-butylamin, di-n-butylamin, guanidin og imidazol.

Latente katalysatorer kan muligvis også anvendes slik som salter av uorganisk syrer og karboksylsyrer slik som ammoniumperklorat, ammoniumklorid og ammoniumsulfat, ammoniumnitrat, natriumacetat og alifatiske fluorsulfonater.

Valget av den mest egnede herdningskatalysator avhenger av de ønskede egenskapene og anvendelse av belegningssammensetningen.

Videre kan belegningen inneholde løsemidler slik som alkoholer, ketoner, estrer, etrer, "cellosolver", karboksylater og deres blandinger. Lavere alkoholer fra metanol til butanol anbefales spesielt. Metyl"cellosolve", etyl"cellosolve" og butyl"cellosolve", lavere karboksylsyrer og aromater slik som toluen og xylen, og estrer slik som etylacetat og butylacetat blir også vanligvis anvendt. Imidlertid er anvendelsen av løsemidler fortrinnsvis minimert f.eks. ved anvendelsen av silaner som løsemidler fordi fordampningen av løsemiddeldamper i forbindelse med belegningen av kartongen forårsaker ekstra anordninger.

For å oppnå en glatt belegning, kan en liten mengde av et flytregistrerende middel (slik som blokk-kopolymer av alkylendioksid og dimetylsiloksan) tilsettes hvis nødvendig.

Antioksidanter og substanser som beskytter mot UV-lys kan også tilsettes til belegningen.

Ikke-ionisk tensid kan tilsettes til belegningsløsningen for å justere dens fuktningsegenskaper og hydrofile egenskaper.

Det silisiumbaserte belegningssjikt utført ifølge beskrivelsen ovenfor har en glassaktig ytre utseende og er også tett og fleksibelt, det sprekker ikke eller danner huller, er varmeresistent og kjemisk resistent. Belegningen er oksygentett, fettstofftett, aromatett og vanndamptett og er ikke følsom overfor fukt. Ved gjenanvendelsen av materialet utført ved massefremstilling gjør den lite andelen av belegningsmaterialet tilstede ingen skade på gjenanvendelsesmassen som oppnås således.

Herdningen av belegningssjiktet og fjernelsen av den tilbakeværende flytende fase blir fortrinnsvis utført ved oppvarming av belegningen til en temperatur i området på omkring 100-200°C. Oppvarmingen fjerner porøsiteten fra belegningen givende den ønskede væsketetthet og gasstetthet.

Som nevnt tidligere kan en sammenføyningsdannende polymerbelegning spredes på toppen av sjiktet av belegning anordnet ifølge oppfinnelsen uten en lamineringslim mellom sjiktene. For eksempel når beholder typepakninger blir fremstilt fra kartong eller papp, tjener varmeforseglingspolymeren som en lim som forsegler sammen-føyningene til beholderen. For å sikre tettheten av sammenføyningene blir fortrinnsvis begge sider av kartongen belagt med varmeforseglingspolymer.

Ettersom det tynne glassaktige belegningssjikt anbrakt ifølge oppfinnelsen er transparent, vil billedene og teksten som er blitt trykt på kartongen før belegnings-prosessen være synlig. Dette er en fordel ved marbakker i hvilke den glassaktige belegning utgjør den ytre overflate av produktet.

Den belagte pakningskartong fremstilt ifølge oppfinnelsen kan anvendes som det oksygentett og aromatette materialet til beholderer eller små bærer tiltenkt til pakninger av flytende matvarer. Sjiktet av belegning motstår uten brudd rillingen av den belagte kartongen for å tilveiebringe hjørnene av beholderen som har formen av et rektangulær prisme eller tetraeder.

Andre spesialanvendelser av pakningskartongen belagt ifølge oppfinnelsen er fettstofftette, varmeresistente materialer til matvareunderlag slik som mikrobølge og konvensjonell ovnbakker. I dette tilfellet utsettes kartongen også for rilling og foldning og belegningen må motstå behandlingen uten brudd. Videre er en spesiell fordel ved belegningen av ovnsfaste bakker, utført ifølge oppfinnelsen den gode varmeresistens av belegningen. Kartongen kan formes til en bakke ved pressing ved høy temperatur og bakkene motstår lett de normale temperaturene i kjøkkenkomfyrer og mikrobølgeovner, og enda temperaturer overstigende 300°C hvor pappet vil begynne å forkulle. Samtidig beskytter sjiktene av belegning kartongen fra mykningseffekten av damp kommende fra maten når den oppvarmes slik at bakken beholder dens form. Når bakt, klistrer maten ikke til belegningen ifølge oppfinnelsen. Bakken tilveiebrakt ifølge oppfinnelsen kan f.eks. tildels være forbrukerinnpakningen for ferdiglaget mat, hvor maten har til hensikt å bli oppvarmet i bakken etter åpning av pakken eller bakkene kan selges til kundene som sådanne.

Ytterligere omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av en væsketett og gasstett pakning, som er kjennetegnet ved at en polymeriserende reaksjonsblanding spredes på et papir eller kartongunderlag av kartong eller papp, omtalte blanding omfatter minste en silisiumforbindelse dannende en uorganisk, kjede eller tverrbundet polymerhovedkjede som inneholder alternerende silisium og oksygenatomer, og at minst en reaktiv organisk forbindelse danner organiske sidekjeder og/eller tverrbindinger til polymer hovedkjeden, at reaksjonsblandingen er herdet for å dannet et sjikt av belegning og at pakningen dannes delvis eller helt av det således oppnådde polymerbelagte papir eller kartong.

Det bør bemerkes i denne sammenheng at kartongunderlaget i den foreliggende oppfinnelsen refererer til et ganske stivt fiberbasert pakningsmateriale som er tilstrekkelig selv understøttende til f.eks. å være egnet til beholderlignende pakninger eller matvareunderlag som blir fremstilt fullstendig av det omtalte materialet. Vekten av en slike kartong er minst omkring 170 g/m<2>, og generelt i området av 225 g/m<2> eller høyere. En kartong i vektområdet fra 170-250 g/m<2> blir vanligvis referert til som kartong og en kartong med en vekt fra 250 g/m2 eller mer refereres som papp. Papiret i oppfinnelsen refererer til et tynnere og lettere fiberbasert materiale som er egnet pakningsmateriale f.eks. til varmeforseglede, avtrekkbare lokk til porsjonspakninger eller bokser.

Det som presenteres ovenfor i forbindelse med fremstillingsrfemgangsmåten av pakningskartong ifølge oppfinnelsen er hovedsakelig anvendbar som sådan til fremstillingsrfemgangsmåter til pakningen ifølge oppfinnelsen. Dette er relevant f.eks. ved formingen av silisiumbaserte sjiktbelegg, dets kjemiske struktur og sammensetning og til en mulig spredning av en sammenføyningspolymerbelegning på toppen av den glassaktige silikabelegning.

Produkter ifølge oppfinnelsen fremstilt ifølge fremgangsmåtene beskrevet ovenfor omfatter spesielt forseglet kartong og papp-pakker til flytende matvarer, slik som melk, fløte, surmelk eller saftbeholderer og små beger, forseglede papirmatvarepakker slik som suppeblandingspulverposer, kaffe og krydderblandinger, kartongmikrobølge eller vanlig ovnmatbakker som kan være en del av pakker med ferdig mat, kartong eller papp detergentpakker og varmeforseglede papir lukkende til glass, plastikk eller kartongmat-varer, medisin eller kosmetikkpakker, spesielt til lokkene til yoghurt, melk, saft, vann, iskrem eller dessertbeger, og de til beholderen til surnet melk eller smør eller margarin eller ferdig matvarebokser.

På den medfølgende tegningen som illustrerer produktene ifølge oppfinnelsen viser

figur 1 et lite yoghurtbeger ifølge oppfinnelsen som er utstyrt med et

varmeforseglet lokkpapir,

figur 2 er en del av åpningen til begeret og kanten av lokkpapiret som en delvis

forstørrelse av figur 1,

figur 3 viser en ovnsfast bakke ifølge oppfinnelsen,

figur 4 er en del av kanten av bakken som en delvis forstørrelse av figur 3,

figur 5 viser en kartong melkebeholder ifølge oppfinnelsen og figur 6 er en del av veggen til beholderen som en delvis forstørrelse av figur 5.

Forbrukerpakkene av yoghurt ifølge oppfinnelsen presentert på fig. 1 og 2 består fortrinnsvis av lite plastikkbeger 1 med et oksygentett og aromatett lokkpapir 3 varmeforseglet på dens åpning 2. Lokkpapiret 3 omfatter papirsjikt 4, silisiumbasert, oksygentett og aromatett polymersjikt 5 fremstilt ved anvendelse av en sol-gel fremgangsmåte og f.eks. varme-forseglingssjikt 6 av styrenmodifisert kopolymer av etylen og metakrylsyre. Varmeforseglingssjikt 6 fastgjør lokkpapir 3 tett til flange 2 omkretsende åpningen av begeret. På samme tid tillater varmeforseglingssjikt 6 lokkpapir 3 å bli revet av når begeret er åpnet. Vekten av papirsjikt 4 i lokkpapiret kan f.eks. være 40-80 g/m<2>, vekten av det oksygentette og aromatette sjikt av belegning 5 er fortrinnsvis omkring 2 til 5 g/m<2> og vekten av varmeforseglingssjikt 6 kan f.eks. være omkring 20 g/m<2>.

Ovnsfast bakke 7 ifølge figur 3 og 4 som f.eks. kan anvendes som en pakning til ferdigmat, omfatter tungsjikt 8 og glassaktig, silisiumbasert polymersjikt 9 dannet ved en sol-gel fremgangsmåte på den indre og den ytre overflate av bakken. Vekten av kartongsjiktet er minst omkring 225 g/m2 og vekten av begge glassaktige polymersjikt 9 er fortrinnsvis omkring 2 til 5 g/m<2>. Polymere sjikt 9 gjør bakken vanntett og fettstofftett og de motstår konvensjonell kjøkkenkomfyr driftstemperaturer på 200 til 250°C uten å bli skadet. Polymersjiktet på den indre overflate av bakken hindrer spesifikt mat fra å klistre og polymersjiktet på den ytre overflate av bakken beskytter hovedsakelig bakken mot fettstoffet på bakebrettet og mot sprøyt kommende fra maten når denne oppvarmes. I noen tilfeller kan polymersjiktet på bakkens ytre overflate unnlates. Den illustrerte bakke 7 kan som sådan også anvendes i mikrobølgeovner.

Melkebeholder 10 som er illustrert på fig. 5 og 6 og som hovedsakelig er formet som en rektangulær prisme er fremstilt fullstendig av belagt, væsketett og gasstett kartong. Kartongen omfatter et polymerforseglingssjikt 11 på den ytre overflate av beholder 10, kartongsjiktet 12, et silisiumbasert oksygentett og aromatett polymersjikt 13 fremstilt ved en sol-gel fremgangsmåte og anbrakt på innsiden av kartongsjiktet, og et varmeforseglingssjikt 14 som utgjør den ytre overflate av beholderen. Varmeforseglingssjiktene 11,14 av f.eks. polyetylen ved sammenføyningene av container 10 fastgjør de overlappende kartongsjikt tett til hverandre. Vekten av kartong 12 i beholderen er minst omkring 225 g/m<2>, vekten av det oksygentette og aromatette polymersjikt 13 er fortrinnsvis omkring 2 til 5 g/m<2> og vekten av begge varmeforseglingssjikt 11,14 er f.eks. omkring 20 g/m<2>.

Kartongen ifølge figur 6 som utgjør væsken i beholdere kan være utført med et ekstra polymersjikt (ikke vist) mellom kartongsjiktet 12 og sol-gelsjiktet 13 som muligvis også inneholder pigmenter og fyllstoffer. Eksempler på foretrukne polymerer omfatter polyoleflner og styrenakrylater. Det omtalte polymersjikt kan anvendes til å minske materialtykkelsen av sol-gelsjiktet 13 fordi polymeroverflaten er glatt og tettere enn kartongsjiktet.

Oppfinnelsen og de polymere belegningsmaterialer som den anvender er beskrevet ved de følgende anvendelseseksempler.

Eksempel 1 Barrierebelegning

182 g 2,2-bis(4-hydroksyfenyl)propan oppløses ved oppblanding i 473 g gamma-glycidyloksypropyltrimetoksysilan ved romtemperatur. 24 g 0,1N saltsyre blir gradvis tilsatt til denne blanding, omrørende denne samtidig. Omrøringen fortsettes i omkring 2 timer, i løpet av denne tid tilsettes 20 g kolloidal silika. Når påkrevet tilsettes 1 g av et flytregulerende middel. Løsningen fremstilt således er anvendelig i minst en måned. 16 g metyl imdiazol (1 Lewis syre) tilsettes under blanding i omkring 1 time før løsningen anvendes. Denne løsning er anvendbar i omkring 24 timer.

Belegningen ble gjennomført ved anvendelse av valsebelegningsfremgangsmåten (rod coating method) på de følgende kartongkvaliteter:

1. Pigment belagt SBS kartong

Basisvekt 235 g/m<2>

Tykkelse 314 nm

2. Styrenbutadien dispersjonsbelagt kartong

3. "Cup" kartong med glatt overflate

Basisvekt 230 g/m<2>

Tykkelse ~ 300 um

Belegningen ble varmeherdet i en ovn ved 160°C i 2 minutter.

Testresultater

Belegningsløsningen ifølge eksempel 1 ble anvendt i testene utført på kartongkvalitetene 1, 2 og 3. Resultatene indikerer at belegningsløsningen med denne viskositet passer best til glatte og mindre porøse kartongkvaliteter (prøve 1 og 2).

Når analysert visuelt, er belegningen klar, transparent og den har en god filmdannelsesevne. På basis av elektronmikroskopstudie er belegningen av prøvene 1 og 2 hele og kontinuerte. Belegningen på prøve 3 er delvis absorbert av porene, forårsakende huller.

De fysiske egenskapene til belegningen er vist i tabell 1.

Eksempel 2

Løsningen er prehydrolysert som i eksempel 1.

I stedet for kolloidal silika, ble små mengder av finmalt talkum, totalt 180 g, tilsatt ved kontinuert omrøring, 98% av kornstørrelsen av talkum værende mindre enn 10 um (Finntalc CIO).

Etter metylimidazol var blitt tilsatt til blandingen ble dens viskositet justert til å passe til valsebestrykningen ved tilsetning av omkring 7 g kolloidal silika til denne. Belegningsløsningen ble anvendt til belegningskartongkvaliteter 1 og 3 ifølge eksempel 1.

Belegningen ble herdet og tørket ved de samme betingelsene som i eksempel 1.

Testresultater

Når analysert visuelt er belegningen letter matt og den har en god filmdannende evne.

De fysiske egenskapene til belegningen er presentert i tabell 2.

Eksempel 3

35,6 g fenyltrimetoksysilan, 276 g glycidyloksypropyltrimetoksysilan og 19,8 g aminopropyltrietoksysilan ble blandet i en beholder i et isbad. 6 g vann ble gradvis tilsatt til denne blanding ved tildrypping og omrøringen på isbadet ble fortsatt i 15 minutter, hvoretter 12 g vann ble tilsatt i små mengder og blandingen ble ytterligere omrørt på isbadet i 15 minutter. Deretter ble 97,2 g vann tilsatt ved å tildryppe det hurtig og omrøringen ble fortsatt i 2 timer ved romtemperatur. Deretter ble 43,6 g epoksyharpiks (Dow Corning D.E.R. 330) tilsatt til dette hydrolysat. Belegningen ble

utført på kartongkvalitetene 1 til 3 ifølge eksempel 1 ved anvendelse av valsebestrykningsfremgangsmåten. Belegningen ble herdet i en ovn ved 160°C i 3 minutter.

Eksempel 4

Løsningen ble prehydrolysert som i eksempel 3. 147 g mica (Kemira Mica 40) ble tilsatt til hydrolysatet. Belegningsløsningen ble anvendt til å belegge kartongkvaliteter 1, 2 og 3 ifølge eksempel 1. Belegningen ble herdet og tørket som i eksempel 3.

Testeresultater

Når eksaminert visuelt, er belegningen lettere matt og har en god filmdannende evne. De fysiske egenskapene av belegningen er presentert i tabell 4.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av pakningskartong, hvor et kartongunderlag av kartong eller papp (8,12) med en vekt på minst 170 g/m<2> utstyres med minst et silisiumbasert væsketett og gasstett sjikt med belegg (9,13), karakterisert ved følgende trinn; at det tilveiebringes en polymeriseringsreaksjonsblanding inneholdende (i) minst et organosilan, som inneholder en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe og (ii) minst en organisk forbindelse, som inneholder minst en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe, - at nevnte organosilan danner et uorganisk, kjedelignende eller kryssbundet polymer-skjelett som inneholder alternerende silisium- og oksygenatomer, og at nevnte organiske forbindelse velges slik at den er i stand til å reagere med den reaktive gruppen av organosilanet for å danne organiske sidekjeder og/eller kryssbindinger til polymerskj el ertet, at nevnte organiske forbindelse anvendes i en mengde slik at den, beregnet som en monomer, utgjør fra 10 til 80 molprosent av totalmengden av de polymeriserbare bestanddelene i reaksjonsblandingen, - at blandingen spres på kartongunderlaget (8,12),og - at blandingen herdes i et tidsintervall fra fraksjoner av et sekund til 3 minutter for dannelse av et sjikt med belegg on-line i en kartongmaskin (9,13).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved aten metallforbindelse inngår i reaksjonsblandingen, hvor metallforbindelsen kombineres med polymerskj elettet slik at en del av silisiumatomene, som alternerer med oksygenatomene, erstattes med metallatomer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den organiske forbindelse, beregnet som en monomer, utgjør 10 til 50 molar prosent av totalmengden av de polymeriserbare bestanddelene i reaksjonsblandingen.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at en polymeriserende reaksjonsblanding blir spredd over kartongunderlaget, hvor reaksjonsblandingen inneholdende en flytende fase bestående av silan, et løsemiddel, slik som alkohol, vann og en organisk forbindelse, og/eller prepolymer, og blandingen får lov å bli til gel hvoretter blandingen herdes for å danne et tett sjikt med belegg.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at blandingen som spredes på kartongen er en kolloidal blanding omfattende en flytende fase inneholdende monomerer eller prepolymerer og kolloidale reaktive partikler.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at herdningen utføres ved varme ved en herdetemperatur på ca. 100 til 200°C.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at herdingen blir utført ved bestråling.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at vekten av det således dannede sjikt med belegg (9, 13) er minst 1 g/m<2>, fortrinnsvis ca. 2 til 6 g/m<2>.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at et fyllstoff, slik som et skjellignende talkum eller mica eller uorganiske eller organiske fibere, også blir anbrakt på kartongunderlaget for å utgjøre en del av sjikt med belegget.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kartongunderlaget er trykt, og deretter dannes et silisiumbasert, transparent væsketett og gasstett sjiktbelegg på den trykte overflaten.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at en sammenføyningsdannende polymerbelegning (6, 14) spredes på toppen av det tidligere dannede silisumbaserte væsketette og gasstette sjikt med belegg (5,13), idet polymerbelegningen blir anvendt for å lukke en pakning (1,10).

12. Fremgangsmåte til fremstilling av en væsketett og gasstett pakning (1,10), karakterisert ved følgende trinn: - at det tilveiebringes en polymeriseringsreaksjonsblanding inneholdende (i) minst et organosilan, som inneholder en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe og (ii) minst en organisk forbindelse, som inneholder minst en reaktiv epoxy-, amino-, hydroksyl-, karboksyl-, karbonyl-, vinyl- eller metakrylatgruppe, - at nevnte organosilan danner et uorganisk, kjedelignende eller kryssbundet polymerskj elett inneholdende alternerende silisium og oksygenatomer, og at den nevnte organiske forbindelse velges slik at den er i stand til å reagere med organosilanets reaktive gruppe slik at det dannes organiske sidekjeder og/eller kryssbindinger til polymerskj elettet, og - hvor nevnte organiske forbindelse anvendes i en mengde slik at den, beregnet som en monomer, utgjør fra 10 til 80 molprosent av totalmengden av de polymeriserbare bestanddelene i reaksjonsblandingen, - at polymeriseringsreaksjonsblandingen blir spredd på papir (4) eller et kartongunderlag av kartong eller papp (12) on-line som en del av fremstillingen av underlaget, - at blandingen herdes i et tidsintervall fra fraksjoner av et sekund til 3 minutter for dannelse av et sjikt med belegg (5,13) og - at det dannes en forseglet pakning av materialer som minst utgjøres av det belagte papir, kartong eller papp som er oppnådd.

13. Matvarepakning, karakterisert ved at den består av en sammenføyd, oksygentett og aromatett kartong eller pappbeholder (10), et lite kartongbeger eller en papirpose fremstilt ifølge krav 12.

14. Matvare, medisin eller kosmetikkpakning (1), karakterisert v e d at den er dannet ifølge krav 12 ved lukning av dens åpning med et sammenføyd, oksygentett lukkepapir (3).

15. Matvareunderlag i form av en bakke (7), slik som en bakke for mikrobølge- eller konvensjonell ovn, karakterisert ved at den består av en vanntett og fettstofftett, varmeresistent pakningskartong fremstilt ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 11.