NO325830B1 - Laminert emballasjemateriale, fremgangsmate for fremstilling av det laminerte materialet og formstabil emballasjebeholder. - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et laminert emballasjemateriale som omfatter et kjernelag av papir eller papp og et gassbarrierelag av polyamid, innbefattende en kondensasjonspolymer av metaxylendiamin og adipinsyre (Nylon-MXD6), påført én side av kjernelaget sammen med i det minste ett lag varmforseglbar plast ved hjelp av belegning ved koekstrudering.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører dessuten en fremgangsmåte for fremstilling av det laminerte emballasjematerialet i henhold til oppfinnelsen, likeledes en emballasjebeholder som er fremstilt av det laminerte emballasjematerialet.

BAKGRUNNSTEKNIKK

Innen emballasjeindustrien er det velkjent å anvende laminert emballasjemateriale av engangstype for emballering og transport av flytende matvarer. Vanligvis er slike laminerte emballasjematerialer oppbygget av et formstivt, men brettbart kjernelag bestående av for eksempel papir eller papp, for å oppnå god mekanisk formstabilitet. Væsketette belegninger av plast er påført på begge sider av kjernelaget og beskytter kjernelaget av fluidabsorberende fibre effektivt mot inntrengning av fuktighet. Disse ytre lagene består normalt av termoplast, fortrinnsvis polyetylen, som dessuten bevirker utmerkede varmforseglende egenskaper for emballasjematerialet, hvorved emballasjematerialet kan omdannes til ferdige pakninger som oppviser den ønskede geometriske utformning.

Laminerte emballasjematerialer som bare består av papir eller papp og fluidtett plast mangler imidlertid tetningsegenskaper overfor gasser, særlig oksygengass. Dette er en hovedulempe ved innpakking av mange matvarer, hvis holdbarhet, smak og næringsinn-hold forringes dramatisk ved kontakt med oksygengass. Et eksempel på slike matvarer er fruktjuicer, hvis C-vitamininnhold avtar når de utsettes for oksygengass. For å frem-skaffe emballasjematerialer med en barriere mot gass, i særdeleshet oksygengass, er det kjent innen teknikken å påføre et lag som oppviser overlegne tetningsegenskaper mht. oksygengass, f.eks. aluminiumsfolie ("Alifoil"), EVOH (etylenvinylalkohol) eller PVOH (polyvinylalkohol), på den siden av kjernelaget som skal vende mot det indre av den ferdige pakningen.

Det er i alminnelighet ønskelig å kunne tilvirke emballasjebeholdere for såkalt forlenget holdbarhet ("Extended Shelf Life", ESL) ved avkjølt oppbevaring, dvs. for å oppnå opprettholdt C-vitamininnhold og kvalitet for det emballerte produkt etter omtrent 6 ukers oppbevaring ved 8 °C, omtrent 8 ukers oppbevaring ved 7 °C eller omtrent 10 ukers oppbevaring ved 4 °C.

De kjente gassbarrierer lider imidlertid av visse ulemper. I visse tilfeller er det, for eksempel mht. kostnad, miljø og gjenbruk, blitt ansett formålstjenlig å erstatte Alifoil som gassbarrieremateriale i matvarepakninger. Barrierepolymerer, slik som henholdsvis EVOH og PVOH, er svært følsomme for fuktighet og mister raskt sine barriereegenskaper mot oksygengass når de utsettes for et fuktig miljø. Dette gjør det blant annet nødvendig å omgi gassbarrierelag av EVOH og PVOH med lag av en annen polymer, for eksempel polyetylen, som er ugjennomtrengelig for fuktighet. Alternativt kan henholdsvis EVOH og PVOH kombineres med én eller flere kjente polymerer, godkjent for matvarer, for dannelse av et kontinuerlig, velintegrert lag som oppviser utmerkede gassbarriereegenskaper, og som dessuten er bestandig i et fuktig miljø. Tilvirkningen av emballasjematerialer, innbefattende gassbarrierelagene med henholdsvis EVOH og PVOH, medfører høye kostnader for både materiale og for tilvirkningen av det påkrevde flerlagslaminatet, ettersom slike gassbarrierelag må omgis av i det minste ett, ofte to ytre beskyttelseslag av plast på hver side av laminatet.

US-patent nr. 4 777 088 beskriver et emballasjelaminat for tilvirkningen av juicepakning-er, hvilket laminat består av et kjernelag av papir eller papp med et gassbarrierelag som er påført dette, og som innbefatter en nylon (ikke nærmere beskrevet), likeledes et lag av et ionomer-bindemiddel, nemlig "Surlyn", påført gassbarrierelaget som et mellomliggende forbindelseslag for det innerste (mot innsiden av en pakning) polyolefinlaget.

EP 0 520 767 beskriver et emballasjelaminat som består av et kjernelag av papir eller papp og et gassbarrierelag, innbefattende et amorft polyamid (Selar PA 3426 fra DuPont Corp., USA), og et bindemiddellag påført mellom disse.

Hovedulempen med disse kjente emballasjematerialene er imidlertid at de ikke har tilstrekkelig gode gassbarriereegenskaper for formålene til ESL-emballasje ved økonomiske polymerlagtykkelser.

Kondensasjonspolyamidpolymeren av metaxylendiamin og adipinsyre, som bærer navnet "Nylon-MXD6", er et semi-krystallinsk polyamid og har spesielle egenskaper sammenlignet med andre konvensjonelle polyamider, slik som for eksempel høy fasthet og modul mht. strekk og bøyning, høyere vitrifiseringstemperatur, mindre vannopptak, likeledes utmerkede gassbarriereegenskaper mot for eksempel oksygengass.

US-patent nr 5 164 267 beskriver et laminert kompositt bestående av et substratsjikt basert på et cellulosederivat-materiale laminert med en flerlagsfilm, hvilket kompositt omfatter i det minste ett lag basert på et polyamid som er resultat av polykon-densasjonen av alifatisk dikarbonsyre med xylendiamin, for eksempel Nylon-MXD6, idet flerlags-filmen belegges ved koekstrudering på substratet med et polyolefinlag som utgjør berøringslaget til substratet.

Det er imidlertid ikke mulig å anvende et gassbarrierelag bare bestående av Nylon-MXD6 i emballasjelaminater av papp eller kartong for flytende matvarer, ettersom dette materialet danner et sprøtt lag som lett sprekker, for eksempel ved tildannelse og bretting av emballasjematerialet, og derfor gir en dårlig barriere mot gasser og væsker. Videre synes Nylon-MXD6 i gassbarrierelaget dessuten å påvirke varmforseglingsegen-skaper negativt i prosessen med forsegling av emballasjematerialet til emballasjebeholdere, slik at resultatet dessuten blir pakninger som er mindre gasstette.

JP-A-06305086 omtaler et laminat av en polyamidfilm, biaksialt strukket, og et papirlag, i hvilket polyamidfilmen omfatter i det minste to polyamidlag, idet i det minste ett av lagene omfatter Nylon-MXD6. Den biaksialt orienterte filmen lamineres til et papirlag ved hjelp av metoder med tørrlaminering, som gjør bruk av adhesiver, eller med midler for ekstruksjonslaminering. En slik biaksial film forhåndstilvirkes således ved hjelp av en annerledes prosess, slik som for eksempel filmblåsing, og lamineres deretter til andre lag.

Det resulterende laminatet ifølge JP-A-06305086 er ganske forskjellig fra laminatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. For å besørge adhesjon mellom papirlaget og polyamidlaget må anvendes et adhesiv, slik som uretanadhesiv, akryladhesiv og polyester-adhesiv, eller et mellomliggende forbindelseslag; dette nødvendiggjør i sin tur flere og/eller forskjellige materialer i laminatet og resulterer således i større tilvirknings-kostnader og større miljøpåvirkning, mht. både arbeidsmiljø og natur-ressursforvaltning. Dernest vil mest sannsynlig adhesjon mellom papirlaget og polyamidlaget være svakere i et slikt laminat, ettersom overflaten av en forhåndstilvirket film vil oksyderes og/eller herdes og ikke vil heftes lett til et ekstrudert forbindelseslag. I særdeleshet er prosessen mer besværlig og mindre kostnadseffektiv for tilvirkning av et slikt laminat, ettersom den nødvendiggjør et ekstra trinn med forhåndstilvirkning av biaksialt orientert film.

US-patent nr. 5712006 angår et laminert emballasjemateriale som har forbedrede gassbarriereegenskaper og omfatter et nylonlag. EP 0475720 og JP-A-6080873 beskriver filmer som har forbedrede gassbarriereegenskaper og omfatter lag av henholdsvis Nylon-MXD6 og et andre krystallinsk eller semikrystallinsk polyamid.

OMTALE AV OPPFINNELSEN

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å komme frem til et nytt, kostnadseffektivt, miljøvennlig og velintegrert, laminert emballasjemateriale av typen beskrevet innledningsvis, hvilket materiale oppviser utmerkede gassbarriereegenskaper,

i særdeleshet mot oksygengass, likeledes gode væskebarriereegenskaper og gode mekaniske egenskaper, slik som fleksibilitet og adhesjonsfasthet mellom lagene.

Ytterligere et formål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et emballasjemateriale for tilvirkning av emballasjebeholdere som er særlig velegnet for oppbevaring av fruktjuicer, med forlenget holdbarhet på omtrent 6-10 uker ved avkjølt oppbevaring.

Disse formålene oppnås i henhold til den foreliggende oppfinnelse med et laminert emballasjemateriale som omfatter et kjernelag av papir eller papp og et gassbarrierelag av polyamid, innbefattende en kondensasjonspolymer av metaxylendiamin og adipinsyre (Nylon-MXD6), påført én side av kjernelaget sammen med i det minste ett lag varmforseglbar plast ved hjelp av betegning ved koekstrudering, i hvilket gassbarrierelaget ytterligere innbefatter en andre krystallinsk eller semikrystallinsk polyamid.

Med blanding av Nylon-MXD6 med et annet krystallinsk eller semikrystallinsk polyamid, slik som for eksempel PA-6 eller PA-6/66, kan egenskaper behovstilpasses, hvorved kan oppnås for eksempel forbedret bruddforlengelse og forbedrede forseglingsegenskaper. Bruddforlengelsen til Nylon-MXD6 er kun omtrent 2,3 %, mens for en vanlig PA-6 er den vanligvis 400 - 600 %. En urimelig stor mengde PA-6 vil imidlertid resultere i dårligere gassbarriereegenskaper, ettersom denne reduseres eksponentialt med mengden PA-6. Eksempler på egnede polyamider i denne sammenheng er polyamid-6 (PA-6), PA-66, PA 6/66 og blandinger av disse.

I henhold til oppfinnelsen er blandingen av Nylon-MXD6 og det andre krystallinske polyamid fortrinnsvis en ikke-blandbar blanding, dvs. en tofase-blanding for hvilken en DSC-måling angir to separate smeltepunkter eller -intervaller, dvs. viser to smeltepunkter isteden for bare ett, med Nylon-MXD6 som matrise. Slike ikke-blandbare blandinger har fordelen med ytterligere forbedrede oksygenbarriereegenskaper, likeledes forbedret strekkfasthet.

For å oppnå optimale egenskaper mht. gassbarriereegenskaper, mekaniske egenskaper, forseglingsfasthet og utbulingsmotstand, utgjør andelen Nylon-MXD6, som er innbefattet i blandingen i gassbarrierelaget, i henhold til den foreliggende oppfinnelse mer enn 50 vekt-% og mindre enn 100 vekt-%, foretrukket 60 - 90 vekt-%, og mest foretrukket 70 - 80 vekt-%.

I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen utgjøres det andre polyamid av en "nylon-leire-hybrid" (NCH), som er en molekylkompositt bestående av et krystallinsk polyamid, slik som for eksempel PA-6, PA-66, PA-6/66 eller PA-12, likeledes ensartet fordelte silikatlag. NCH tildannes i en polymerisasjonsprosess med dispergering av leiremineral i monomeren og polymerisering, hvilket bevirker en morfologi av ekstremt fine og veldispergerte silikatplater i nylonpolymeren. Dette resulterer således i en forbedret oksygenbarriere og utmerkede mekaniske egenskaper. Slike polyamider beskrives for eksempel i Journal of Applied Polymer Science, Vol. 49, 1259-1264

(1993), og Vol. 55, 119-123 (1995). Fordelen med PA-6 er dens lave kostnad, mens NCH basert på PA-6, PA-66 eller PA-6/66 har den fordelen at den gir betydelig bedre barriereegenskaper mht. oksygengass enn dens respektive basispolymerer. Dessuten er NCH en bedre fuktighetsbarriere enn ren PA-6, tilnærmet dobbelt så god. Et eksempel på en NCH egnet for blandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse er basert på PA-6 og kommersielt tilgjengelig fra UBE Industries (Kvalitet 1022 CM1).

Med en slik blanding av Nylon-MXD6 med NCH, basert på for eksempel PA-6, oppnås optimale gassbarriereegenskaper, likeledes mekaniske egenskaper. Andelen Nylon-MXD6 (som er forholdsvis kostbar) kan reduseres uten at gassbarriereegenskapene tapes i den samme utstrekning som ved anvendelsen av ren PA-6. Samtidig vil det oppnås en blanding med betydelig større bruddforlengelse og derfor større motstand mot sprekkdannelse ved tildannelse og bretting, hvilken blanding bevirker et ensartet, gass-tett barrierelag. En blanding av 75 vekt-% Nylon-MXD6 og 25 vekt-% NCH-PA6 har en bruddforlengelse på mer enn 200 %.

Dernest reduseres, ved bruk av en NCH som den andre komponenten til blandingen, virkningen av "utbuling". Med "utbuling" menes den virkningen at emballasje-beholderveggene danner buler utover fra vertikalplanet mellom hjørnene til pakningen. Den forøkede motstanden mot utbuling ved bruken av NCH skyldes muligens delvis bidraget av stivhetsegenskaper fra selve NCH-materialet. Strekkmodulen til NCH-PA6 er for eksempel omtrent 830-880, mens den for PA-6 bare er omtrent 580-600 N/mm<2>. I tillegg er barriereegenskapene mht. fuktighet for NCH tilnærmet dobbelt så gode som for PA-6. Det er av stor betydning å redusere virkningen av utbuling, ettersom kundene i visse land særlig er forutinntatt mot det utbulede utseendet til emballasjebeholdere, idet de tror det utbulede utseendet skyldes at matvareproduktene er gjæret eller lignende.

I henhold til en andre foretrukket utførelse av oppfinnelsen fremskaffes et enda mer kostnadseffektivt og miljøvennlig emballasjelaminat, i hvilket gassbarriereegenskapene er forbedret ytterligere, samtidig som det fremskaffes et emballasjelaminat bedre tilpasset for fremstillingen av emballasjebeholdere som har forbedrede forseglinger. Disse formålene oppnås med påføring av gassbarrierelaget av polyamid ved hjelp av belegning ved koekstrudering direkte på kjernelaget av papir eller papp, uten noe mellomliggende adhesiv eller forbindelsespolymerlag. På denne måten gjøres mellomliggende forbindelseslag overflødige og materiale innspares, slik at et økonomisk laminat således dannes både mht. miljøressurser, gjenbruk og kostnad. Med uttrykket "belegning ved ekstrudering" menes således den samtidige ekstruderingen og påføringen av et lag ekstruderbar plast på et substrat, hvilken belegning er forskjellig fra såkalt "laminering ved ekstrudering", dvs. lamineringen av en forhåndstilvirket film til et substrat ved hjelp av ekstrudering av et mellomliggende forbindelseslag mellom en bane av substratlaget og det forhåndstilvirkede filmlaget. Det er blitt vist at gassbarriereegenskapene til et laminat som har en trelagsstruktur med en gassbarrierelag-blanding av Nylon-MXD6, et bindlag og et polyolefinlag belagt på innsiden av kjernelaget ved koekstrudering, forbedres med omtrent 30 - 40 %, sammenlignet med et laminat som har en femlagsstruktur med ytterligere et polyolefinlag i berøring med papplaget og et bindlag mellom polyolefinlaget og gassbarrierelaget.

Dernest kan, ved koekstrudering av en trelagsstruktur i ett trinn på pappen, det ytterste polyolefinlaget til de tre lagene ekstruderes ved en lavere temperatur enn ved koekstrudering av en femlagsstruktur som har to ytre polyolefinlag på pappen. Ved femlags koekstrudering ved hjelp av tre ekstrudere og en femlags mateblokk, hvilket vanligvis er tilfellet (det er ønsket å involvere så få ekstrudere som mulig i en prosess), ekstruderes de to ytre lagene nødvendigvis ved den samme temperatur. For å besørge adhesjon mellom lagene av LDPE og papp vil en temperatur på omtrent 320 °C være ønskelig. For det utvendige laget til laminatet kan imidlertid LDPE ekstruderes ved en mye lavere temperatur, på 280 °C. LDPE ekstrudert ved en slik lav temperatur vil utsettes for mindre oksydasjon og vil være mer egnet for den etterfølgende varmforsegling i prosessen for omdannelse av emballasjelaminatet til en papirbeholder. Faren for opp-nåelse av en smak av "plast" i det emballerte produkt vil dessuten elimineres, dersom polyetylen ekstruderes ved den lavere temperaturen. Ved en femlagsstruktur må, som et kompromiss, velges en ekstruderingstemperatur noe midt imellom, for å oppnå et rimelig forhold mellom adhesjonen til pappen og varmforseglbarheten til de ytre LDPE-lagene, ettersom de to LDPE-lagene kommer fra den samme ekstruderen.

Et gassbarrierelag som omfatter blandingen av Nylon-MXD6 og PA-6 eller NCH, har vist seg å heftes meget godt til et kjernelag av papir eller papp med slike høye linjehastig-heter som er nødvendige for produksjonen av kostnadseffektive laminater. Dette er slett ikke selvinnlysende, fordi forskjellige polyamider har ulike egenskaper i dette henseende. PA-6 hefter vanligvis godt til papp, mens et amorft polyamid ikke heftes. Med god adhesjon menes at plastlaget heftes til pappen med en fasthet større enn kohesjonen inne i selve pappen. Bruddet som forekommer under en avskallingstest inntreffer således inne i papplaget og ikke mellom lagene. Dette kan ses ved at den "avskallede" plastlagsoverflaten er dekket med papirfibre. Tilsvarende hefter lagene av NCH eller en blanding av PA-6 og NCH ikke til pappen, mens Nylon-MXD6 hefter i et visst omfang. Forbindelsen mellom Nylon-MXD6 og papiret vil imidlertid ødelegges lettere, fordi laget av Nylon-MXD6 er sprøtt og ufleksibelt i seg selv og vil sprekke og delaminere fra pappen når laminatet bøyes eller vris.

Sammenlignet med laminering av et gassbarrierelag på kjernelaget med et mellomliggende lag av polyetylen er det dessuten bevist at påføring av gassbarrierelaget direkte på kjernelaget resulterte i en omtrent 30 - 40 % forbedret oksygengassbarriere. Dette kan skyldes en utjevning av fuktigheten mellom kjernelaget og gassbarrierelaget ved direkte påføring. Når gassbarrierelaget er i direkte berøring med papir- eller papplaget, vil resultatet nemlig bli at fuktighet fra innholdene i emballasjebeholderne, hvilken fuktighet trenger inn til gassbarrieren, fordeles i både kjernelaget og gassbarrierelaget. Som et resultat vil en mindre andel fuktighet forbli i polyamidlaget, av hvilken grunn gassbarriereegenskapene er mer bestandige i gassbarrierelaget i dette spesielle tilfelle. Denne overraskende forbedringen av oksygenbarriereegenskapene gjelder i alminnelighet ikke for alle polyamider. Den er spesifikk kun for Nylon-MXD6, og skyldes muligens det faktum at gassbarriereegenskapene til Nylon-MXD6 avtar ved høy relativ fuktighet, som vanligvis er tilfelle ved emballering av flytende matvareprodukter.

Gassbarrierelaget kan naturligvis påføres i enhver ønsket tykkelse, men i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse, som særlig er egnet for emballasjebeholdere tiltenkt for fruktjuicer med forlenget holdbarhet, påføres gassbarrierelaget på kjernelaget i en mengde på 3 - 30 g/m<2>, mer foretrukket 4-12 g/m2 og mest foretrukket 5-8 g/m<2>. Grunnen til dette er at ved påføringsmengder under 5 g/m<2> kan uvisshet i prosessen hva angår påføring og barriereegenskaper bli stor. Ved påføringsmengder over 8 g/m<2> blir emballasjelaminatet mindre kostnadseffektivt.

På den siden av gassbarrierelaget som vender bort fra kjernelaget kan påføres et polyolefinlag som forbindes med gassbarrierelaget ved hjelp av et lag adhesivpolymer påført mellom gassbarrierelaget og polyolefinlaget. Polyolefinlaget kan omfatte ulike typer polyetylen, som for eksempel ultralavdensitets polyetylen (ULDPE), lavdensitets polyetylen (LDPE), lineær- lavdensitets polyetylen (LLDPE) og metallorganisk polyetylen (m-PE) og blandinger av disse. I særdeleshet gir m-PE og blandinger av m-PE og visse av de ovennevnte typer polyetylen ekstremt tette forseglinger ved varmforsegling av emballasjematerialet til ferdige emballasjebeholdere, hvilket dessuten begunstiger gasstetningen til emballasjebeholderne. Gasstetningen til en emballasjebeholder avhenger således både av gasstetningen til emballasjematerialet som sådant og av hvor tette forseglinger det er mulig å oppnå ved tilvirkningen av emballasjebeholderne fra emballasjematerialet.

Laget av adhesivpolymeren, anbrakt mellom gassbarrierelaget og polyolefinlaget, består for eksempel av en polyolefin modifisert med karbonsyregrupper, for eksempel polyetylen podet med maleinsyreanhydrid, slik som visse typer "Admer" og "Bynel". Alternativt kan anvendes blandinger av adhesivpolymer og PE for å besørge adhesjon til gass-barrierelaget av polyamid.

Hensikten med de to polyolefinlagene er, på den ene side, å beskytte emballasjematerialet mot inntrengning av fuktighet og væske fra utsiden og, på den annen side, hovedfunksjonen med å gjøre emballasjematerialet forsegIbart med vanlig varmforsegling, hvorved innbyrdes mot hverandre vendende lag av plast, under tilførsel av varme og trykk, kan sammenføyes ved overflatesmelting. Varmforsegling danner mekanisk sterke, væsketette forseglingsskjøter under omdannelse av emballasjematerialet til emballasjebeholdere. For å danne forseglinger som oppviser god tetning, påføres det indre polyolefinlaget i en mengde på 15 - 35 g/m<2>, fortrinnsvis 25 - 30 g/m<2>, og det ytre polyolefinlaget i en mengde på 12 - 20, fortrinnsvis 15-20 g/m<2>. I tilfellet at LDPE er det indre laget, bør mengden utgjøre i det minste 25 g/m<2>, fortrinnsvis i det minste 30 g/m<2>. Det indre polyolefinlaget 13 kan dessuten påføres som to eller flere separate polyolefinlag som består av den samme eller forskjellige typer polyolefin i en mengde som samlet samsvarer med den ovennevnte mengde.

Det ytre polyolefinlaget, som påføres på emballasjematerialet på den siden av kjernelaget som i den ferdige emballasjebeholderen skal å vende mot utsiden, kan dannes med passende påtrykning av en dekorativ og/eller informativ karakter for identifikasjon av et emballert produkt.

I henhold til en tredje foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse fremskaffes et emballasjeprodukt som har forbedrede forseglingsegenskaper ved prosessen for omdannelse til en emballasjebeholder. Det er blitt oppdaget at det er viktig å ha visse minimumtykkelser/flatevekter for de to ytre termoplastlagene til laminatet, for å oppnå maksimal styrke, gasstette forseglinger og redusert utbuling. Dette er i særdeleshet åpenbart for et laminat med en trelags, koekstruderingsbelagt barrierefilm. I et slikt trelagslaminat inngår mindre flytende barriereplast, og faren for utbuling er øket. Det er nå blitt funnet at, for å forøke forseglingsfastheten og redusere utbuling, mengden forseglingspolymer i det innerste laget, dvs. det foretrukne polyetylenet med lav densitet (LDPE), på innsiden av emballasjelaminatet bør utgjøres av i det minste 25 g/m<2>, når barrierelaget av polyamid og bindlaget påføres i mengder på henholdsvis omtrent 6 og 3 g/m<2>, mens det ytterste laget av fortrinnsvis LDPE bør ha en flatevekt på 15-20 g/m<2>. Uttrykt med andre ord bør det være et visst forhold mellom den samlede mengde væskebarrierepolymer på innsiden av pappen og mengden polymer på utsiden av pappen. Takket være forbedringen i forseglingsfasthet og tetningsevnen for de forseglede skjøtene mot væsker og gasser, oppnås derved en emballasjebeholder med forbedret bibeholdelse av vitamin C i det emballerte produktet. Mindre fuktighet kan trenge inn i selve laminatet via forseglingene, hvilket resulterer i den forbedrede motstanden mot utbuling av beholderveggene. Med tilsvarende justering av mengdene til utvendige polyolefinlag, slik at mengden LDPE i det innerste laget er i det minste 25 g/m<2>, fortrinnsvis 30 g/m<2>, og mengden i utsidelaget er mindre enn 20 g/m<2>, fortrinnsvis omtrent 16 g/m<2>, idet barrierelaget påføres med 5-8 g/m<2> og bindlaget påføres med 3-6 g/m<2>, kan disse forbedrede egenskapene sikres. Denne virkningen kan også ses for femlagslaminater, idet mengdene imidlertid er mindre kritiske enn for trelagslaminatet. Mest overraskende har imidlertid et trelagslaminat forbedret forseglingsfasthet og utbulingsegenskaper sammenlignet med et tilsvarende femlagslaminat, i hvilket en meget større mengde væskebarrierepolyolefin påføres på innsiden av kjernelaget mot produktet.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen fremskaffes et kostnadseffektivt emballasjelaminat som gir ytterligere forlenget holdbarhet sammen med gode egenskaper mht. bibeholdelse av aroma og smak.

Materialet av Nylon-MXD6 har i seg selv dessuten utmerkede aromabarriere-egenskaper, dvs. barriereegenskaper mot aroma- og smakssubstanser.

Gassbarriereegenskapene til laminatet og bibeholdelsen av C-vitamin i produktet, emballert med laminatet er dessuten ytterligere forbedret. Disse formålene oppnås med et emballasjelaminat som har et første barrierelag anbrakt på innsiden av pappsubstrat-kjernelaget, og et andre barrierelag som innbefatter en blanding av Nylon-MXD6 og et andre krystallinsk eller semikrystallinsk polyamid, anbrakt nærmere innsiden og det emballerte produktet, og med relativt tynne lag av bindemiddel og produktberørende polyetylenlag mellom det innerste barrierelaget og det emballerte produktet. På grunn av den mindre mengde polyolefinpolymerer, påført som de innerste lagene til laminatet, vil utskillelse av ikke-polare substanser, slik som visse smaks- og aromasubstanser, fra produktet til emballasjematerialet avverges. Aroma- og smaksubstansene vil migrere til det relativt tynne produktberørende laget, men når de kommer til barrierelaget med blandingen av Nylon-MXD6 og det andre krystallinske eller det semikrystallinske polyamid, vil de forhindres i å migrere videre og følgelig vil mindre av substansene kunne absorberes i polyolefinlagene. Ettersom det innerste polyetylenlaget er ganske tynt i dette emballasjelaminatet, vil det ikke være tilstrekkelig for dannelse av en forseglingsforbindelse under omdannelse og forsegling av laminatet til en emballasjebeholder. Derfor anvendes ytterligere forseglingslag av termoplastisk polymer på den innvendige siden av kjernelaget, dvs. mellom det første og andre barrierelaget. Ved forsegling vil det ganske tynne produktberørende laget og det innerste barrierelaget "forsegles gjennomgående", dvs. polymerene i disse lagene vil smeltes bort og varmen vil nå og dessuten smelte de mellomliggende lagene av varmforseglbare polymerer. På denne måte vil mer varmforseglbar polymer være tilgjengelig for dannelse av en varmforsegling, på tross av det tynne, innerste ytterlaget til laminatet.

Dette foretrukne høyytelses emballasjelaminatet vil selvsagt dessuten ha fordelen av gassbarrierelaget i direkte berøring med pappen, slik at en 30 - 40 % forbedret gassbarriere dannes pga. det lavere fuktinnholdet i gassbarrierelaget.

I henhold til ytterligere et aspekt av oppfinnelsen fremskaffes en fremgangsmåte for fremstilling av emballasjelaminatet i henhold til oppfinnelsen, hvilken fremgangsmåte er angitt i krav 15.

Det laminerte emballasjematerialet ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis fremstilt ved hjelp av en prosess med ett-trinns koekstrudering, i hvilken alle polymerlagene på innsiden av kjernelaget påføres kjernen ved hjelp av koekstrudering. En varmforseglbar polymer kan påføres på utsiden av kjernelaget, dvs. siden av kjernelaget som er vendt bort fra barrierelaget, før eller etter prosessen med ett-trinns koekstrudering. En viktig fordel med koekstrudering er at varmen fra den smeltede polymeren vil bevares bedre i en flerlags ekstruderingsfilm inntil ekstruderingsfilmen treffer substratet, på hvilket det belegges ved ekstrudering, slik at det således besørges forbedret adhesjon til substratet (pga. stor såkalt "varmetreghet"). En annen fordel er at et ytterligere prosesstrinn med ekstrudering innspares, slik at det således fremskaffes en mer tids- og kostnadseffektiv prosess.

For å oppnå tilstrekkelig adhesjon mellom den koekstruderte flerlagsfilmen og pappsubstratet, bør overflatene aktiveres med en forbehandling, slik som behandling ved koronautlading og/eller flamme eller ozon. Slike metoder for behandling ved overflateaktivering er velkjente innen teknikken. Fortrinnsvis er pappsubstratet forbehandlet ved hjelp av behandling med flamme og/eller koronautladning, av hvilke behandling med flamme er den mest foretrukne, mens den nylig ekstruderte filmen fortrinnsvis behandles med ozon før den belegges på pappen.

En formstabil emballasjebeholder tilvirket fra det laminerte emballasjematerialet i henhold til den foreliggende oppfinnelse er angitt i vedføyde krav 17. Emballasjebeholderen i henhold til oppfinnelsen kan dannes med en åpningsinnretning, slik som innretninger for åpning/lukking, som er kjente for en fagmann innen området for emballering av flytende matvarer.

FORDELER

Takket være den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til et mer miljøvennlig, kostnads- og produksjonseffektivt emballasjemateriale som oppviser utmerkede gassbarriereegenskaper, i særdeleshet mot oksygengass, selv når det påvirkes av et fuktig miljø. Emballasjematerialet i henhold til den foreliggende oppfinnelse oppviser dessuten god innvendig kohesjon for å motvirke delaminering ved bruk av emballasjematerialet for produksjon av emballasjebeholdere tiltenkt for flytende matvarer, i særdeleshet fruktjuicer med såkalt forlenget holdbarhet, dvs. for kjølig oppbevaring i en periode på opptil 4-12 uker.

KORT BESKRIVELSE AV DE VEDFØYDE TEGNINGER

Den foreliggende oppfinnelse vil nå beskrives mer detaljert under ved hjelp av utførelser og med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke:

fig. 1a, 1b og 1c er tverrsnittriss av laminerte emballasjematerialer,

fig. 2a, 2b og 2c illustrerer skjematisk en fremgangsmåte for fremstilling av det

laminerte emballasjematerialet omtalt i forbindelse med fig. 1, og

fig. 3 er et sideriss i perspektiv, av en konvensjonell, formstabil emballasjebeholder som er tilvirket fra et laminert emballasjemateriale i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Med henvisning til fig. 1a vises et tverrsnittriss av et laminert emballasjemateriale 10a som danner en bakgrunnsillustrasjon for laminatet i henhold til oppfinnelsen. Emballasjematerialet 10a innbefatter et formstivt, men brettbart kjernelag 11 av papir eller papp. På én side av kjernelaget 11 er det påført et gassbarrierelag 12 av en polyamidblanding av Nylon-MXD6 og PA-6, eller fortrinnsvis en Nylon-leire-hydrid (NCH) basert på PA-6. Mengden Nylon-MXD6 i polyamidblandingen er fortrinnsvis 60 - 90 vekt-% av blandingen, mest fortrukket 70 - 80 vekt-%, og mengden polyamidblanding i gassbarrierelaget er fortrinnsvis 5-10 g/m<2>.

Gassbarrierelaget 12 som omfatter blandingen av Nylon-MXD6 og PA-6 eller NCH har vist seg å hefte meget godt til kjernelaget 11 av papir eller papp. Sammenlignet med laminering av gassbarrierelaget 12 på kjernelaget 11 med et mellomlag av polyetylen, har det vist seg at påføring av gassbarrierelaget 12 direkte på kjernelaget 11 resulterte i en omtrent 30 - 40 % forbedret oksygengassbarriere.

På siden av gassbarrierelaget 12 som er vendt bort fra kjernelaget 11 er påført et polyolefinlag 13 som er forbundet med gassbarrierelaget 12 ved hjelp av et lag 14 av adhesivpolymer påført mellom gassbarrierelaget 12 og polyolefinlaget 13. Polyolefin-laget 13 er fortrinnsvis en LDPE eller en m-PE, eller en blanding av disse, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 25 g/m<2>. Adhesivlaget 14 består av en polyetylen podemodifisert med maleinsyreanhydrid og er påført i en mengde på 3 - 6 g/m<2>. Det ytre laget 15 på den motsatte side av kjernelaget er likeledes fortrinnsvis en LDPE eller m-PE, eller en blanding av disse to polymerer, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 15 g/m<2>.

Med henvisning til fig. 1b vises et tverrsnittriss av en annen bakgrunnsillustrasjon i form av et laminert emballasjemateriale 10b. Emballasjematerialet 10b innbefatter et formstivt, men brettbart kjernelag 11 av papir eller papp. På én side av kjernelaget 11 er det påført et gassbarrierelag 12 av en polyamidblanding av Nylon-MXD6 og PA-6 eller fortrinnsvis en Nylon-leire-hybrid (NCH) basert på PA-6. Mengden Nylon-MXD6 i polyamidblandingen er foretrukket 60 - 90 vekt-% av blandingen, mest foretrukket 70 - 80 vekt-%, og mengden polyamidblanding i gassbarirerelaget er foretrukket 5-10 g/m<2>.

På siden av gassbarrierelaget 12 som er vendt bort fra kjernelaget 11 er påført et polyolefinlag 13 som er forbundet med gassbarrierelaget 12 ved hjelp av et lag 14 av adhesivpolymer påført mellom gassbarrierelaget 12 og polyolefinlaget 13. Polyolefin-laget 13 er foretrukket en LDPE eller en m-PE, eller en blanding av disse, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 25 g/m<2>. Adhesivlaget 14 består av et polyetylen podemodifisert med maleinsyreanhydrid og er påført i en mengde på 3 - 6 g/m<2>. Det ytre laget 15 på den motsatte siden av kjernelaget er likeledes fortrinnsvis en LDPE eller en m-PE, eller en blanding av disse to polymerene, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 15 g/m<2>.

Gassbarrierelaget 12 er forbundet med kjernelaget via mellomliggende forbindelseslag av et lag 16 av adhesivpolymer og et polyetylenlag 17, idet laget 16 av adhesivpolymer er nær gassbarrierelaget 12 og er av den samme polymeren og tilnærmet den samme tykkelsen som adhesivpolymerlaget 14, og idet polyetylenlaget 17 er av den samme polymeren og med tilnærmet den samme tykkelsen som laget 13.

Med henvisning til fig. 1c vises et tverrsnittriss av det foretrukne laminerte emballasjemateriale 10c i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Emballasjematerialet 10c innbefatter et formstivt, men brettbart kjernelag 11 av papir eller papp. På én side av kjernelaget 11 er det påført et første gassbarrierelag 12 og et andre gassbarrierelag 12', begge bestående hovedsakelig av en polyamidblanding av Nylon-MXD6 og PA-6 eller fortrinnsvis en Nylon-leire-hybrid (NCH) basert på PA-6. Mengden Nylon-MXD6 i polyamidblandingen er foretrukket 60-90 vekt-% av blandingen, mest foretrukket 70-80 vekt-%, og mengden polyamidblanding i gassbarrierelaget er fortrinnsvis hver 5-10 g/m<2>.

På siden av gassbarrierelaget 12 som er vendt bort fra kjernelaget 11 er påført et polyolefinlag 13' som er forbundet med gassbarrierelaget 12 ved hjelp av et lag adhesivpolymer påført mellom gassbarrierelaget 12 og polyolefinlaget 13'. Polyolefinlaget 13' er fortrinnsvis en LDPE eller en m-PE, eller en blanding av disse, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 15-20 g/m<2>. Adhesivlaget 14 består av en polyetylen podemodifisert med maleinsyreanhydrid og er påført i en mengde på 3 - 6 g/m<2>. Det ytre laget 15 på den motsatte side av kjernelaget er likeledes fortrinnsvis en LDPE eller en m-PE, eller en blanding av disse to polymerene, og er påført i en mengde på fortrinnsvis i det minste 15-20 g/m<2>.

På siden av polyetylenlaget 13' som er vendt bort fra kjernelaget 11 er det andre gass-og smakbarrierelaget 12' påført via mellomliggende forbindelseslag av et adhesivpoly-merlag 16' og et polyetylenlag 17'. Alternativt er polyetylenlagene 13' og 17', i tilfellet av koekstrudering av alle lagene i én ekstruderingsprosedyre, faktisk påført som kun ett lag.

På siden av gassbarrierelaget 12' som er vendt bort fra kjernelaget 11 er påført et innerste polyolefinlag 18 som er forbundet med gassbarrierelaget 12' ved hjelp av et lag 14' av adhesivpolymer påført mellom gassbarrierelaget 12' og polyolefinlaget 18. Det innerste polyetylenlaget 18 bør være ganske tynt for å avverge at for mye aroma- og smakssubstanser unnslipper fra det emballerte produktet inn i emballasjematerialet. Foretrukket bør dette laget påføres i en mengde på 6 - 12 g/m<2>, foretrukket høyst 10 g/m<2>, og mest foretrukket i en mengde på 7 - 9 g/m<2>.

Adhesivpolymerlagene 16' og 14' innbefatter den samme polymeren som adhesivpolymerlaget 14 og bør ha en tykkelse på 3 - 5, fortrinnsvis 4 g/m<2>, mens polyetylenlaget 17' innbefatter den samme polymeren og har tilnærmet den samme tykkelsen som det innerste polyetylenlaget 18.

Fordelene med det laminerte emballasjematerialet ifølge fig. 1c er at de tynne polyolefinlagene 14' og 18 på innsiden av laminatet sammen med gass- og aromabarrierelaget 12' avverger at ikke-polare substanser migrerer fra det emballerte produktet inn i emballasjematerialet, ettersom det tynne polyolefinlaget raskt vil bli mettet med slike substanser og barrierelaget 12' effektivt vil sperre all videre migrering mot det indre av emballasjelaminatet.

Forseglingsegenskapene til laminatet vil fortsatt være utmerket, ettersom de mellomliggende polyolefinlagene 13' og 17' sammen med adhesivlaget 16' vil besørge en mengde forseglbar polymer som kompenserer for mengden varmforseglbar polymer som mangler i det innerste polyetylenlaget. Ved påføring av varme og trykk langs forseglingssonene vil barrierelaget 12' bli "forseglet gjennomgående", slik at "mengde"-lagene 13 og 17' involveres i forseglingsprosedyren med varmsmelting.

Ved anvendelse av to gassbarrierelag av polyamidblanding av Nylon-MXD6 og PA-6 eller fortrinnsvis NCH, vil gassbarriereegenskapene forbedres ytterligere. Dernest vil stivheten til laminatet bli høyere pga. den relative stivheten til polyamidlagene og det faktum at de er holdt i avstand fra hverandre med lagene av mindre stive materialer (gir opphav til en såkalt l-bjelke-virkning), hvilken stivhet kan forbedre utseendet til emballasjen eller endog gjøre det mulig å bruke et kjernelag av mindre stiv kvalitet. Virkningen av utbuling vil tilsvarende bli mindre med et slikt laminat, pga. den større samlede stivheten til emballasjematerialet.

Fig. 2a illustrerer skjematisk en fremgangsmåte for fremstilling av det laminerte emballasjematerialet ifølge fig. 1a.

En bane av kjernelaget 11 av pappsubstrat fremføres og bringes gjennom en stasjon 21 for overflateaktivering, hvor overflaten aktiveres ved hjelp av koronautlading- og/eller flammebehandling, fortrinnsvis flammebehandling. Lagene 12, 13 og 14 koekstruderes i denne rekkefølge med dannelse av en trelagsfilm i en mateblokk 22, idet filmen 24 mates gjennom en dyse 23 gjennom en luftspalte mellom dysen og pappsubstratet. Overflaten av laget 12, som ledes mot pappoverflaten, aktiveringsbehandles fortrinnsvis i luftspalten ved å utsettes for ozonbehandling ved 25. Den koekstruderte og fortsatt varme, smeltede flerlagsfilmen 24 mates deretter sammen med pappbanen gjennom et valsemellomrom 26 og bringes således til å heftes ved hjelp av trykk og varme fra polymerlagene. Det er viktig at mengden koekstrudert polymer er tilstrekkelig stor til å holdes varm nok inntil den bringes i berøring med pappsubstratet. Dette er vanligvis tilfellet dersom de tre lagene 12, 13 og 14 koekstruderes sammen på banen. Imidlertid vil koekstruderingen av for eksempel bare lagene 12 og 14 være mindre fordelaktig, fordi den koekstruderte tolagsfilmen da vil avkjøles meget raskt og ikke være varm for å kunne hefte godt til papirhanen ved 26.

Polyolefinlaget 15 kan påføres med ekstruderingsbelegning på siden av kjernelaget som er vendt bort fra gassbarrierelaget 12, enten før eller etter fremgangsmåten med koekstruderingsbelegning vist i fig. 2a.

Fig 2b illustrerer skjematisk en fremgangsmåte for fremstilling av det laminerte emballasjematerialet ifølge fig. 1b.

I tillegg til den omtalte trelagsstrukturen på kjernelaget 11, vist i fig. 1a, er det dessuten mulig å realisere laminatstrukturer som omfatter både fire og fem lag laminert med kjernelaget 11. En firelagsstruktur har da et adhesivberøringslag mellom kjernelaget og gassbarrierelaget 12. I tilfellet av en femlagsstruktur, som vist i fig. 1b, påføres et polyolefinlag 17, likeledes et adhesivlag 16 mellom kjernelaget 11 og gassbarrierelaget

12, idet polyolefin-laget 17 da anbringes nær kjernelaget 11. Disse flerlagsstrukturene er imidlertid mer kostbare å tilvirke, ettersom større materialmengder forbrukes. Prosessen er dessuten mindre miljøvennlig (mindre ressursreduksjon) og forbruker mer energi enn prosessen for fremstilling av trelagsstrukturer som er vist i fig. 2a.

Fortrinnsvis tilvirkes laminatet ifølge fig. 1b ved koekstrudering av de fem lagene 12, 13, 14, 16 og 17 på pappbanen 11 på en tilsvarende måte som den ifølge fig. 2a. En bane av kjernelaget 11 av pappsubstrat fremføres og bringes gjennom en stasjon 21 for overflateaktivering hvor overflaten aktiveres ved hjelp av koronautladning- og/eller fortrinnsvis flammebehandling. Lagene 17, 16, 12, 14 og 13 koekstruderes ved 22 i denne rekkefølge, slik at en flerlagsfilm 24' således dannes gjennom dysen 23, idet laget 17 ledes direkte mot pappoverflaten. Den koekstruderte og fortsatt varme, smeltede flerlagsfilmen 24' overflatebehandles fortrinnsvis ved hjelp av ozon ved 25 og mates deretter sammen med pappbanen gjennom et valsemellomrom 26, slik at de derfor bringes til å hefte til hverandre ved hjelp av trykk og varmen fra polymerlagene.

Alternativt kan de fem lagene på innsiden av kjernelaget 11 påføres i to trinn, dvs. først med koekstrudering av lagene 17, 16, 12 og 14 på pappen i et første trinn og deretter ekstruderingsbelegning av laget 13 på laget 14 i et andre trinn, eller først med ekstrudering av lag 17 på kjernelaget i et første trinn og deretter koekstrudering av de fire lagene 16, 12, 14 og 13 på det nylig påførte laget 17 i et andre trinn. Disse alternative fremgangsmåtene vil imidlertid involvere en mer omstendelig og mindre kostnadseffektiv lamineringsprosess.

Polyolefinlaget 15 kan påføres med ekstruderingsbelegning på siden av kjernelaget som er vendt bort fra gassbarrierelaget 12, enten før eller etter fremgangsmåten med koekstruderingsbelegning vist i fig. 2b.

Fig. 2c illustrerer skjematisk en fremgangsmåte for fremstilling av det laminerte emballasjematerialet ifølge fig. 1c.

I henhold til én utførelse, for tilfellet hvor en syvlags mateblokk vil være tilgjengelig, tilvirkes laminatet ifølge fig. 1c ved koekstrudering av syv lag 12, 14, 13' + 17', 16', 12', 14' og 18 på pappbanen 11 på en tilsvarende måte som den ifølge fig. 2a og 2b.

I henhold til en foretrukket utførelse belegges lagene 12, 14 og 13' ved koekstrudering på pappbanen i et første trinn, og lagene 17', 16', 12', 14' og 18 belegges med koekstrudering på laget 13' i et andre trinn. En bane av kjernelaget 11 av pappsubstrat frem-føres og bringes således gjennom en stasjon 21 for overflateaktivering, hvor overflaten aktiveres ved hjelp av koronautladning og/eller fortrinnsvis flammebehandling. Lagene 12, 14 og 13' koekstruderes i mateblokken 12 i denne rekkefølge for dannelse av en trelagsfilm 24' som mates gjennom dysen 23 gjennom en luftspalte mellom dysen og pappsubstratet. Laget 12 til flerlagsfilmen 24" ledes mot pappoverflaten. Rett før det bringes i berøring med papirhanen, kan overflaten til laget 12 fortrinnsvis forbehandles ved ozonbehandling ved 25. Den koekstruderte og fortsatt varme, smeltede ozonbehandlede flerlagsfilmen 24" mates sammen med pappbanen gjennom et valsemellomrom 26, og disse bringes således til å heftes sammen ved hjelp av trykk og varmen fra polymerlagene.

I det andre trinn koekstruderingsbelegges lagene 17', 16', 12', 14' og 18 ved 22' på laminatet tilvirket ved trinn én, som en femlagsfilm 24"'. En flerlagsfilm av bare de fire lagene 16', 12', 14' og 18 ekstruderes alternativt på laminatet tilvirket i trinn én. Den koekstruderte og fortsatt varme, smeltede flerlagsfilmen 24"' overflatebehandles eventuelt med ozon og mates sammen med den belagte pappbanen 11' gjennom et valsemellomrom 26', slik at de således bringes til å heftes sammen ved hjelp av trykk og

varmen fra polymerlagene.

Polyolefinlaget 15 kan påføres ved ekstruderingsbelegning på siden av kjernelaget som er vendt bort fra gassbarrierelaget 12, enten før eller etter fremgangsmåten for koekstrudering vist i fig. 2c.

Fra det laminerte emballasjematerialet i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan væsketette, dimensjonsstabile pakninger 30 som oppviser gode barriereegenskaper mht. oksygengass, fremstilles ved bruk av kjente emballerings- og fyllemaskiner, som i en kontinuerlig prosess tildanner, fyller og forsegler ark- eller baneformede emballasjematerialer til ferdige pakninger 30. Ett eksempel på en slik konvensjonell emballasjebeholder illustreres i fig. 3.

Emballasjebeholderen i henhold til oppfinnelsen kan dannes med en åpningsinnretning 31, idet slike innretninger for åpning/lukking i alminnelighet er kjent innen området for emballering av flytende matvarer.

Prosessen for omdannelse av det laminerte emballasjematerialet til emballasjebeholdere kan gjennomføres med for eksempel først forening av de langsgående kantene av et baneformet laminert emballasjemateriale 10 under dannelse av et rør som fylles med det ønskede innhold, hvoretter individuelle pakninger 30 separeres med gjentatte, tverrgående forseglinger av røret under nivået til innholdet. Pakningene 30 adskilles fra hverandre med snitt i tverrgående forseglingssoner og oppnår den ønskede geometriske utformningen, normalt parallellepipedisk, med en sluttprosess for brettetildannelse og forsegling. Alternativt kan pakninger 30 dannes ved brettetildannelse av ark til et eskeemne som deretter fylles og lukkes for å danne en ferdig pakning.

Det vil være åpenbart for en person med erfaring innen teknikken at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de illustrerte utførelsene, men at ulike modifikasjoner og endringer av den kan gjøres uten å avvike fra rammen ifølge det innovative konseptet slik dette er angitt i de vedføyde kravene. For eksempel er materialstrukturen illustrert i fig. 1c naturligvis ikke begrenset til det illustrerte antallet lag, men dette antallet kan både være større og mindre, og kan fritt varieres i samsvar med den ønskede bruken av emballasjematerialet.

Eksempler

Eksempel 1

Sammenligning av barriereegenskaper: forskjellige polvamidoksvaenbarrierelag

Målinger gjort på fullstendige emballasjematerialstrukturer, dvs. koekstruderte femlagsstrukturer (g/m<2>): LDPE (13)/ papp/ LDPE (10)/ binder (5)/ PA (barriere) (6)/binder (5)/ LDPE (25) belegningsvekt av barrierelag: henholdsvis 6 og 10 g/m<2>.

PA6: en normal PA-6-kvalitet 1024B fra UBE Industries.

Selar PA3508: amorft polyamid.

Permeabilitetsverdiene mht. oksygengass til en PA6 når den benyttes alene i et gass-barrierelag er omtrent så høy som for Selar-polyamid ved 0 % RF, men høyere ved høyere relativ fuktighet. Selar PA eller PA6 som gassbarriere alene er således ikke økonomisk interessant for ESL-emballasje.

Testmetode: "Mocon oxtran, 1000 flatsample" metode, testgass: 100 % oksygen, T= 23 °C, t = 24 timer, RF: 50 %, 1 atm, n (prøveantall) = 5.

Konklusjon: Blandingen av Nylon-MXD6/PA6 hadde bedre oksygenbarriereegenskaper enn det amorfe PA. Blandingen av Nylon-MXD6 med en Nylon-leire-hybrid-PA6 hadde bedre oksygenbarriereegenskaper enn de tilsvarende blandinger av Nylon-MXD6 med normale PA6-kvaliteter. Selv om en gassbarriereverdi er blitt oppnådd for et laminat som har en gassbarriere av 100 % Nylon-MXD6, er et slikt laminat ikke egnet i praksis, fordi gassbarrierelaget vil sprekke og delaminere og tillate at oksygen trenger inn i en emballasje tilvirket av dette. En blanding av Nylon-MXD6 med 80 vekt-% Nylon-MXD6 har bedre oksygenbarriereegenskaper enn den tilsvarende blandingen med 60 vekt-%. Selv om det ikke er blitt vist ved disse spesielle eksemplene, er det funnet med andre forsøk at en optimal balanse mellom gassbarriereegenskaper og mekaniske egenskaper i en emballasje tilvirket fra laminatet oppnås ved omtrent 70 - 80 vekt-% Nylon-MXD6 i blandingen. Ved mer enn 90 vekt-% Nylon-MXD6 blir barrierelaget mer sprøtt og ufleksibelt og således mer tilbøyelig til sprekking og delaminering.

Eksempel 2

Blandingskvalitet for polyamidblandingen av Nvlon- MXD6.

Påvirkningen av forskjellige smeltetemperaturer ved blanding av blandingen av Nvlon-MXD6/ PA6.

For å oppnå en ikke-blandbar tofase-blanding, dvs. en blanding som indikerer to smeltepunkter eller smelteintervaller ved DSC-måling, bør polyamidene blandes ved en lav smeltetemperatur, relativt kort blandingstid og ved bruk av liten skjærkraft ved blanding.

I praksis tørrblandes forskjellige polymerpartikler og smelteblandes deretter i en ekstruder samtidig som polymeren mates til ekstuderingsdysen. En tofase-blanding besørger bedre oksygenbarriereegenskaper enn en blanding som er av énfase-typen.

De følgende iakttakelser ble gjort i småskalaforsøk med samme ekstruderingsutstyr

og dyse. Permeabilitetstester mht. oksygen ble utført på ekstruderte ettlagsfilmer (200 ± 10 % pm).

Metode: "Mocon oxtran, 1000 flatsample" metode, testgass: 100 % oksygen,

T = 23 °C, t = 24 timer, RF: 50 %, 1 atm, n (antall prøver) = 5.

Konklusjoner: En film tilvirket ved den lavere temperaturen for smelteblanding hadde mer enn 100 % bedre oksygenbarriereegenskaper enn en film med høy temperatur for smelteblanding, hvilket indikerer at blandingen ved høyere temperatur bevirker en blanding som er av en mer blandbar type.

Eksempel 3

Sammenligning av barriereegenskaper: trelaas- henh. vis femlagsstruktur

Måling av ferdige emballasjematerialstrukturer med fabrikkskala koekstruderingsbelegning av tilvirket materiale.

Femlagsstruktur (g/m<2>):

LDPE (16)/ papp/ LDPE (15)/ binder/ (5)/ PA-blanding (7)/ binder (5)/ LDPE (20). Trelagsstruktur (g/m<2>):

LDPE (16)/ papp/ PA-blanding (7)/ binder (5)/ LDPE (20).

Polyamidblanding: 7 g/m<2>, 75 % MXD6 + 25 % PA6-NCH.

Metode: "Mocon oxtran, 1000 flatsample" metode, testgass: 21 % oksygen,

T = 23 °C, t = 24 timer, RF: 80 %, 1 atm, n (antall prøver) = 2.

Konklusjon: Trelagsstrukturen bevirker en 40 % bedre oksygenbarriere enn femlags-strukturen.

Eksempel 4

Virkningen av vektforhold mellom og flatevekter til de ytre polvetvlenlagene

Utbuling ble målt i to separate tester etter 10 ukers avkjølt oppbevaring, idet hver test omfatter 10 pakninger fylt med appelsinjuice, idet antallet mm av bredden mellom veggene til emballasjebeholderen overstiger 76 mm. Verdiene angitt i tabellen er antallet mm som overstiger eller faller under verdien til referanseemballasjen med strukturen (g/m<2>).

LDPE (16)/ papp/ LDPE (15)/ binder (5)/ EVOH (5)/ binder (5)/ LDPE (20).

En lignende struktur med et gassbarrierelag av en 75:25-blanding Nylon-MXD6 med PA6 NCH har omtrent de samme utbulingsegenskapene som EVOH-referanseprøven

(målt ved andre tester).

Lekkasjefrekvens ble målt etter stokastisk vibrasjonstester i henhold til ASTM D4729 & D4169, med et sekvensielt stokastisk vibrasjonsområde gjennomført i 15 minutter,

n (antall pakninger) = 160.

Testede laminater (g/m<2>):

LDPE (16)/ papp/ 75:25 MXD6: PA6NCH (6)/ binder (3)/ LDPE (X).

Konklusjon: Færre lekkasjer forekommer når mengden polymer (barriere + binder + LDPE) på innsiden av pappen er stor.

Konklusjon: Utbuling avtar når polymermengden på utsiden er liten og mengden på innsiden er stor.

For å holde utbulingsnivået av trelagslaminatet ved det samme nivået eller under det til femlags referanselaminatet, må mengden LDPE i det innerste laget være i det minste 25 g/m<2>, fortrinnsvis i minst 30 g/m<2>. Det utvendige LDPE-laget bør være mindre enn 20 g/m<2>, fortrinnsvis omtrent 16 g/m<2>. Under 16 g/m<2> kan trykkbarheten til det utvendige dekorlaget svekkes.

Utbulingsresultatene viser at med påføring av et tykt innsidelag ved et konstant utsidelag oppnås mindre utbuling. Uventet oppviser, når innsidemengden holdes stor og utside-mengden liten, trelagsstrukturen imidlertid mindre utbuling enn femlags referanse-prøven. Dette er uventet og overraskende fordi mengden væskebarriere-polyolefin på innsiden av femlags papplaminat er meget større, dvs. samlet 45 g/m<2> (idet den samlede innside-polymeren i femlagslaminatet er 50 g/m<2>).

Claims (17)

1. Laminert emballasjemateriale (10) som omfatter et kjernelag (11) av papir eller papp, et første gassbarrierelag (12) av polyamid, innbefattende en kondensasjonspolymer av metaxylendiamin og adipinsyre (Nylon-MXD6), påført på en første side av kjernelaget (11), karakterisert ved at det laminerte materialet omfatter et andre gass- og aromabarrierelag (12') påført på den siden av det første gassbarrierelaget (12) som vender bort fra kjernelaget (11), et innerste, produktberørende lag (18) av varmforseglbar, termoplastisk polymer påført på den siden av det andre gassbarrierelaget (12') som vender bort fra kjernelaget (11), og i det minste ett mellomliggende lag av varmforseglbar, termoplastisk polymer (14, 13', 17', 16') mellom de to barrierelagene (12, 12'), som begge hovedsakelig består av en polyamidblanding som innbefatter Nylon-MXD6 og en andre krystallinsk eller semi-krystallinsk polyamid.

2. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at polyamidblandingen er en ikke-blandbar tofase-blanding, for hvilken DSC-måling indikerer to smelteintervaller.

3. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at andelen Nylon-MXD6 som er innbefattet i polyamidblandingen utgjør 60 - 90 vekt-%.

4. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at andelen Nylon-MXD6 som er innbefattet i polyamidblandingen utgjør 70 - 80 vekt-%.

5. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge i et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at den andre krystallinske eller semi-krystallinske polyamid er polyamid-6 (PA-6).

6. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at den andre krystallinske eller semi-krystallinske polyamid er en Nylon-leire-hybrid (NCH).

7. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at det første gassbarrierelaget (12) av polyamid er påført direkte ved hjelp av koekstrudering på kjernelaget (11) av papir eller papp uten noen mellomliggende laminering eller adhesivlag.

8. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at hvert av gassbarrierelagene (12, 12') er påført i en mengde på 5 - 10 g/m<2>.

9. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at sidene av det første og andre gassbarrierelaget (12, 12') som vender bort fra kjernelaget (11) er forbundet med et polyetylenlag (13', 18) ved hjelp av et mellomliggende lag (14, 14') av adhesivpolymer.

10. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge krav 9, karakterisert ved at lagene (14, 14') av adhesivpolymer består av polyetylen podet med maleinsyreanhydrid.

11. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at den siden av kjernelaget (11) som vender bort fra gassbarrierelaget (12) dessuten er belagt med et ytre lag (15) av polyetylen.

12. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved at det innerste, produktberørende laget (18) hovedsakelig består av polyetylen og er påført i en mengde på 6 - 12 g/m<2>.

13. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 9-12, karakterisert ved at det andre barrierelaget (12') er fastgjort til det mellomliggende polyetylenlaget av i det minste ett adhesivlag (16').

14. Laminert emballasjemateriale (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 11 -13, karakterisert ved at polyolefinlagene (13', 15, 18) hovedsakelig består av LDPE eller en blanding av LDPE og m-PE, at polyetylenlaget (15) er påført i en mengde på 15-20 g/m<2>, at det mellomliggende polyetylenlaget (13') er påført i en mengde på i det minste 15 g/m<2> og at mengden av polymer i det innerste laget (18) er i fra 6 - 12 g/m<2>.

15. Fremgangsmåte for fremstilling av et laminert emballasjemateriale ifølge hvilket som helst av de foranstående krav, karakterisert ved trinnene: koekstrudering (22) av en flerlagsfilm (24") som innbefatter et gass-barrierelag (12), forbehandling av overflaten av kjernelagsubstratet (11) for å aktivere den, forbehandling (25) av en berøringsoverflate av flerlagsfilmen med ozon, hvoretter de forbehandlede overflatene bringes til å sammenføyes med hverandre ved utøvelse av trykk (26).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at kjernelagssubstratet (11) behandles (21) med overflateaktivering ved hjelp av koronautlading eller flammebehandling, og berøringslag-siden av flerlagsfilmen (24") i kjernelaget behandles med ozon (25).

17. Formstabil emballasjebeholder (30) for oppbevaring av flytende, oksygengassføl-somme matvarer med forlenget holdbarhet, karakterisert ved at den er fremstilt ved brettetildannelse og forsegling av et ark- eller baneformet emne av et laminert emballasjemateriale (10) ifølge hvilket som helst av kravene 1-14.