PL180168B1

PL180168B1 - Sposób wytwarzania tekturowego wieka do przykrywania otworu pojemnika z zywnoscia PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180168B1
Application number: PL95306938A
Authority: PL
Inventors: Barry Gene Calvert
Original assignee: Westvaco Corp
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 2000-12-29
Also published as: FI950308A0; US5418008A; AU666632B2; CZ14195A3; CZ290652B6; EP0664358A2; PL306938A1; JPH07267242A; CA2140597C; CA2140597A1; HU9500214D0; EP0664358A3; HUT73640A; NO950205D0; HU217554B; NO950205L; FI950308A; AU1136395A

Abstract

1. Sposób wytwarzania tekturowego wieka do przykrywania otworu pojemnika z zyw- noscia, polegajacy na tym, ze jedna strone tekturowego wieka pokrywa sie kalandrowana powloka mineralów czasteczkowych, której powierzchnia zewnetrzna nadaje sie do drukowa- nia znaków graficznych, zas druga strone tekturowego wieka pokrywa sie ciagla powloka z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, której powierzchnia nadaje sie do bezposredniego kontaktu z zywnoscia, znamienny tym, ze jako emulsje/roztwór kopolimeru akrylowego stosuje sie emulsje, która jest stabilna masowo ponizej 204°C, która laczy sie przez spajanie przy temperaturze przynajmniej 121°C, i która ma ekstrakty rozpuszczalne w chloroformie nie przekraczajace 0,0775 mg/cm2 powierzchni kontaktujacej sie z zywnoscia po wystawieniu na oddzialywanie rozpuszczalnika symulujacego zywnosc (n-heptan) przy 6 6 °C przez dwie godziny, i w której nie wiecej niz 5% wszystkich jednostek polimerowych jest wybrane z grupy, na która sklada sie kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowe- go, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metyloloakrylamid, dimetakrylan N-metylo-1,4-penta- nodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy i metakrylan N-heksylowy, przez co uzyskuje sie odpowiednie wlasnosci zapo- rowe wzgledem oparów i wlasciwe uszczelnienie cieplne napelnionego porcja zywnosci poje- mnika z otworem przykrytym takim tekturowym wiekiem. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania tekturowego wieka do przykrywania otworu pojemnika z żywnością (tacki, tekturowe pudełka).

Dla spełnienia złożonych wymagań odnośnie czystości i jakości wykonania opakowań, opracowano wysoko wyspecjalizowane układy opakowaniowe do rozprowadzania, sprzedawania i ogrzewania żywności do obsługi i konsumpcji. Znane sposoby wytwarzania takich układów opakowaniowych są oparte na wytwarzaniu substratu strukturalnego, wyciętego ze wstępnie nadrukowanego i ciętego matrycowo bielonego arkusza tektury siarczanowej, jak ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki numery 4 249 978; 3 788 876, i 4 930 639.

W przypadku pakowania żywności, dla ochrony papierowego opakowania lub tekturowego pudełka przed zniszczeniem pod wpływem wilgoci, w wyniku bezpośredniego kontaktu z substancją żywnościową wewnętrzne powierzchnie takiego kartonowego pudełka powleka się warstwą zaporową dla wilgoci w postaci jednej lub więcej ciągłych warstw żywicy termoplastycznej. W innych zastosowaniach dotyczących żywności i nie tylko, tektura jest pokrywana warstwami zaporowymi, które stawiają opór dla tlenu, aromatu lub dla przejścia innych molekuł gazowych. Warstwy te sązwykle nakładane na tekturowy arkusz przed nadrukowaniem i cięciem w postaci gorącej, lepkiej, wytłoczonej folii lub jako lepki roztwór lub emulsja, z zastosowaniem konwencjonalnych technologii powlekania. W tym celu zwykle są stosowane wytłaczane żywice termoplastyczne, stanowiące polietylen o małej gęstości (LDPE), polipropylen (PP) i tereftalan polietylenowy (PET). Powszechnie stosowane są żywice akrylowe, dichlorek poliwinylu (PVDC) i PET z zastosowaniem konwencjonalnych technologii lepkiego powlekania.

Pudełka na tekturowe opakowania żywnościowe mogą zawierać zamykaną z góry klapkę, która stanowi integralną kontynuację tego samego tekturowego arkusza lub „półwyrobu”, z którego jest zbudowane pudełko, przy czym taka górna klapka jest podwieszona do jednej ściany bocznej pudełka. Inny rodzaj pudełka, zwykle stosowanego do opakowań żywnościowych, posiada wieko niezależne względem tekturowego półwyrobu, z którego wykonuje się pudełko. Wieko na tego rodzaju pudełko może być przyłączone do tego pudełka w rozmaity sposób. Niektóre ze znanych technologii obejmująprzyłączanie do ścian bocznych pudełka lub do obwodowych kołnierzy, wystających ze ścian bocznych pudełka.

Jednakże znany sposób wytwarzania tego rodzaju tekturowego wieka wymaga stosowania dwóch oddzielnych operacji przetwarzania, następujących po wytworzeniu tektury, a mianowicie 1) powlekania lub wytłaczania termoplastycznej powłoki zaporowej poza procesem, i następnie 2) drukowania sprzedażnych znaków graficznych. Połączenie tych operacji zapewniłoby uzyskanie oczywistych korzyści ekonomicznych.

Wytłaczanie lub powlekanie poza procesem przeprowadza się w fabryce oddzielnej względem fabryki drukującej znaki graficzne. Tak więc do dwóch takich oddzielnych operacji nieodłącznie dochodzi koszt transportu i odpadów. Obydwie operacje, gdy dokonywane są oddzielnie, wymagają przykrawania z obydwu krawędzi arkusza, powodując zwykle utratę substratu i materiału powłokowego ze współczynnikiem ubytku do 15%.

180 168

Ponadto, na wytłoczonąbarierę dla wilgoci sąpotrzebne stosunkowo duże ciężary powłoki polimerowej (zwykle od 5 do 12 kg na 278,7 m² ryzy), ponieważ mniejsze ciężary powłoki zwykle powodują niespójną grubość warstwy polimerowej lub warstwę o niewielkiej lub żadnej przyczepności do tektury.

Ponadto, wytłoczona polimerowa powłoka zaporowa dla wilgoci znacznie komplikuje procedury zawracania do obiegu, konieczne do odzyskania masy tekturowych włókien.

Z powyższego wynika, że istnieje potrzeba opracowania sposobu wytwarzania tekturowych opakowań zaporowych, umożliwiającego uniknięcie wysokich kosztów i odpadów towarzyszących znanym sposobom wytwarzania opakowań zaporowych.

Sposób wytwarzania tekturowego wieka do przykrywania otworu pojemnika z porcją żywności, polegający na tym, że jedną stronę tekturowego wieka pokrywa się kalandrowanąpowłoką minerałów cząsteczkowych, której powierzchnia zewnętrzna nadaje się do drukowania znaków graficznych, zaś drugą stronę tekturowego wieka pokrywa się ciągłąpowłokąz emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, której powierzchnia nadaje się do bezpośredniego kontaktu z żywnością, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego stosuje się emulsję, która jest stabilna masowo poniżej 204°C, która łączy się przez spajanie przy temperaturze przynajmniej 121 °C, i która ma ekstrakty rozpuszczalne w chloroformie nie przekraczające 0,0775 mg/cm² powierzchni kontaktującej się z żywnościąpo wystawieniu na oddziaływanie rozpuszczalnika symulującego żywność (n-heptan) przy 66°C przez dwie godziny, i w której nie więcej niż 5% wszystkich jednostek polimerowych jest wybrane z grupy, na którą składa się kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowego, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metyloloakrylamid, dimetakrylan N-metylo-l,4-pentanodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy i metakrylan N-heksylowy, przez co uzyskuje się odpowiednie własności zaporowe względem oparów i właściwe uszczelnienie cieplne napełnionego porcją żywności pojemnika z otworem przykrytym takim tekturowym wiekiem.

Stosowaną emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego nakłada się w ilości, dającej ciężar powłoki wynoszący 1,362 do 4,086 kg na 278,7 m².

Przed zastosowaniem emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego pokrywa się drugą stronę tekturowego wieka kalandrowaną powłoką z minerałów cząsteczkowych, na której następnie nakłada się 0,454 do 1,82 kg na 278,7 m² powłoki z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego.

Jednoprzebiegowy sposób wytwarzania tekturowej taśmy przeznaczonej na tekturowe wieka do przykrywania otworu pojemnika z porcją żywności, polegający na tym, że jedną stronę tekturowej taśmy pokrywa się kalandrowaną powłoką minerałów cząsteczkowych, na której powierzchni zewnętrznej korzystnie drukuje się znaki graficzne, zaś drugą stronę tekturowej taśmy pokrywa się ciągłąpowłokąz emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, której powierzchnia nadaje się do bezpośredniego kontaktu z żywnością według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego stosuje się emulsję, która jest stabilna masowo poniżej 204°C, która może łączyć się przez spajanie przy temperaturze przynajmniej 66 °C, i która ma ekstrakty rozpuszczalne w chloroformie nie przekraczające 0,0775 mg/cm² powierzchni kontaktującej się z żywnościąpo wystawieniu na oddziaływanie rozpuszczalnika symulującego żywność (n-heptan) przy 121 °C przez dwie godziny, i w której nie więcej niż 5% wszystkich jednostek polimerowych jest wybrane z grupy, na którą składa się kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowego, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metylolakrylamid, dimetakrylan N-metylo-l,4-pentanodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy i metakrylan N-heksylowy, przy czym wszystkie etapy przeprowadza się w jednoprzebiegowym procesie przetwarzania, przez co uzyskuje się odpowiednie własności zaporowe względem oparów i właściwe uszczelnienie cieplne napełnionego

180 168 porcją żywności pojemnika z, otworem przykrytym tekturowym wiekiem, wyciętym z takiej tekturowej taśmy.

Tekturową taśmę formuje się w tekturowy półwyrób podczas jednoprzebiegowego procesu przetwarzania.

Stosowaną emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego nakłada się w ilości dającej ciężar powłoki wynoszący 2,724 do 5,448 kg (w stanie suchym) na 278,7 m².

Przed zastosowaniem emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego pokrywa się drugą stronę tekturowej taśmy kalandrowaną powłoką z minerałów cząsteczkowych, na którą następnie nakłada się 1,82 do 4,54 kg (w stanie suchym) na 278,7 m² powłoki z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego.

Po nałożeniu emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego stosuje się etap suszenia tej emulsji/roztworu i warstwy wydrukowanych znaków graficznych.

Sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie tekturowego pojemnika na porcję żywności zamkniętego wiekiem, które może być uszczelnione cieplnie i podgrzewane w piecu, przy jednoczesnym uniknięciu wysokich kosztów transportu i zmniejszaniu odpadów nawet o 50%.

Ponadto zmniejsza się konieczność obsługi rolek w wyniku redukcji transportu, a zatem dodatkową korzyścią sposobu według wynalazkujest znaczne zmniejszenie nieodłącznego, wynikającego z transportu uszkodzenia rolek.

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok tekturowego pudełka na żywność z oddzielnym wiekiem stanowiącym zamknięcie wykonane sposobem według wynalazku, fig. 2 - widok tekturowego pudełka na żywność, mającego integralne zamknięcie w postaci wieka wykonanego sposobem według wynalazku, fig. 3 - widok wytłaczanego, tekturowego pudełka na żywność, mającego oddzielne wieko wykonane sposobem według wynalazku, fig. 4 - widok zmodyfikowanego wieka na pojemnik z fig. 2 wykonanego sposobem według wynalazku, fig. 5 - graficzne przedstawienie analizy termicznej procentowych zamian masy w funkcji temperatury w zależności od różnic temperatur pomiędzy piecem a próbką, a fig. 6 - schemat urządzenia do wytwarzania uszczelnionego cieplnie, zdolnego do przygrzewania w piecu wieka pojemnika na żywność.

Tekturowa taśma jest zwykle wykonana z bielonego arkusza siarczanowego o grubości 0,5 mm, stałego niebielonego siarczanu (SUS) lub powlekanej iłem makulatury gazetowej (CCNB). W ogólności, określenie „tektura” obejmuje papier w zakresie grubości od 0,2 do 0,7 mm. Wynalazek dotyczy całego tego zakresu, stosowanego do opakowań i do innych zastosowań.

Przy zastosowaniu do pudełek żywnościowych, tektura jest zwykle powlekana iłem na przynajmniej jednej powierzchni bocznej i ewentualnie po obydwu stronach. Klasa tektury charakteryzuje tekturowe pasmo lub arkusz, który został powleczony iłem po jednej stronie jako CIS i C2S dla arkusza powleczonego po obydwu stronach. Pod względem budowy, tekturowa powłoka stanowi fluidyzowaną mieszankę minerałów, takich jak iły powlekające, węglan wapnia i/lub dwutlenek tytanu z krochmalem lub klejem, który jest gładko nakładany na przesuwającą się powierzchnię pasma. Kolejne zagęszczenie i polerowanie poprzez kalandrowanie powoduje wykończenie powierzchni powleczonej minerałem z wysokim stopniem gładkości i znakomitą powierzchnią drukowania znaków graficznych.

Gdy na opakowania żywności jest stosowana tektura klasy CIS, wówczas powierzchnia powleczona iłem jest przygotowana jako powierzchnia zewnętrzna, to jest powierzchnia, która nie jest w kontakcie z żywnością. Według obecnego wynalazku, druga strona (strona kontaktująca się z żywnością) jest powleczona szczególnąemulsjąna bazie wody, która będzie opisana szczegółowo poniżej. Proces powlekania emulsją może obejmować środki takie jak rolka rotograwiurowa, powlekacz giętki, powlekacz żerdziowy, nóż powietrzny lub ostrze.

Typowa ilość nakładanej emulsji, dla niezależnego (nie podłączonego do tacki lub kołnierza brzegowego pojemnika) tekturowego wieka CIS, które ma być uszczelnione cieplnie do kołnierza brzegowego kartonowego pojemnika na żywność, jest w zakresie od 1,362 do 4,086 kg w stanie suchym na 278,7 m² ryzy. Wieko kartonowe do żywności w klasie C2S wymaga tylko stosowania 0,454 do 1,82 kg w stanie suchym na 278,7 m² ryzy w wyniku większego „wytrzymy wania” emulsyjnej powłoki zaporowej dla wilgoci, występującej samoistnie w kalandrowanej powierzchni papierowej powleczonej iłem.

Typowa wielkość nakładania emulsji dla niezależnej tacki i/lub tacki z przywieszonym wiekiem wytwarzanym z tektury C1S jest w zakresie 2,724 do 5,448 kg w stanie suchym na 278,7 m²ryzy. Wieko pudełka na żywność klasy C2S będzie wymagało stosowania tylko 1,82 do 4,54 kg na 278,7 m² ryzy w wyniku „wytrzymywania” powłoki zaporowej emulsji na bazie wody, występującego samoistnie w kalandrowanej, powleczonej iłem papierowej powierzchni.

Pierwsze rozwiązanie wynalazku dotyczy konstrukcji pudełka 2 podobnego do pokazanego na fig. 1, które zawiera pojemnik 4 i wieko 20. Elementy pojemnika obejmująpanel dolny 6, boczne ściany 8, kołnierz 10 i narożniki 12. Wieko 20 jest oddzielne względem pojemnika.

Płaskie zamknięcie lub wieko 20 na fig. 1 jest wycinane z tekturowego arkusza lub taśmy 52 (fig 6) o dużej długości Z układu obsługującego materiał na szpuli, w przypadku tektury klasy CIS, emulsja 24 kopolimeru akrylowego na bazie wody jest w sposób ciągły lub według wzoru nakładana za pomocą konwencjonalnej technologii powlekania, wspomnianej wyżej, na pozbawioną iłu stronę arkusza w ilości korzystnie 1,362 do 4,086 kg w stanie suchym na ryzę. Gdy stosowana jest tektura klasy C2S, wówczas powłoka 24 jest nakładana na jedną z powierzchni powleczonych iłem z wydajnością korzystnie 0,454 do 1,82 kg w stanie suchym na ryzę. W odniesieniu do fig. 1, powleczona emulsją strona 24 wieka stanowi stronę przeciwległą względem wewnętrznej powierzchni pojemnika. Tak samo z układu obsługującego szpulę, powleczona iłem powierzchnia (pokazana jako 24 na pojemniku 4 i 28 na wieku 20) arkusza jest nadrukowywana sprzedażnymi i informacyjnymi znakami graficznymi przy stanowisku 62 (fig. 6).

Tacka 4 na fig. 1 jest wycinana z tekturowej taśmy (fig. 6) o dużej długości. Z układu obsługującego materiał na szpuli, w przypadku tektury klasy C1S, emulsja/roztwór kopolimeru akrylowego na bazie wody jest nakładana w sposób ciągły lub według wzoru za pomocą wspomnianych wcześniej technologii powlekania na pozbawioną iłu stronę taśmy z szybkością osadzania korzystnie 2,724 do 5,448 kg w stanie suchym na ryzę. Gdy stosowana jest tektura klasy C2S, wówczas powłoka jest nakładana na jedną z powleczonych iłem powierzchni, korzystnie z wydajnością 1,82 do 4,54 kg w stanie suchym na ryzę.

Jak pokazano na fig. 1, strona powleczona emulsjąbędzie stanowiła wewnętrzną powierzchnię pojemnika.

Zgodnie z normalnym przebiegiem, nadrukowane wieko i półwyroby tacek, jak pokazano na fig. 1, są w sposób ciągły wycinane z arkusza lub taśmy i są doprowadzane do jednostki przetwórczej żywności w postaci stosów niezależnych wyrobów. Tekturowy pojemnik 4 jest wypełniany produktem żywnościowym przed nałożeniem wieka 20 i uszczelnieniem. Wieka 20 sązwykle uszczelniane cieplnie do kołnierzy 10 tacek przez stosowanie ogrzanych płyt, gorącego powietrza lub układu uszczelniającego z wykorzystaniem energii mikrofal. Układy tego rodzaju są wytwarzane przez Kliklok Corp., Atlanta, GA, Raque Food Systems z Louisville, KY„ oraz Sprinter Systems z Halmstad, Szwecja.

Oczywistymi rozwiązaniami alternatywnymi względem rozwiązania pudełka z fig. 1 są tace formowane przez prasowanie, tace z formowanej pulpy, stałe tace z tworzyw sztucznych lub wyginane tace z wciskaną lub wytłaczaną zaporą.

Drugie rozwiązanie stanowi pudełko 40 jak pokazano na fig. 2, które zawiera pojemnik 44 z integralnym elementem zamykającym 60. Elementy składowe pudełka 40 stanowiądolny panel 46, ściany boczne 48, kołnierz 50, narożniki 52 i integralny element zamykający 60.

Tacka/wieko nas fig. 2 jest wycięta z tekturowego arkusza lub taśmy (fig. 6) o dużej długości. Z układu obsługującego materiał szpulowy, w tym przypadku tekturę CIS, emulsja/roztwór kopolimeru akrylowego na bazie wody jest nakładana w sposób ciągły lub według wzoru za pomocą konwencjonalnej technologii powlekania, wspomnianej wcześniej, na nie pokrytą iłem stronę pasma z szybkością osadzania korzystnie 2,724 do 5,448 kg w stanie suchym na ryzę. Gdy stosowana jest tektura C2S, wówczas powłoka jest nakładana na jednąz powierzchni pokrytych iłem, korzystnie w ilości 1,82 do 4,54 kg w stanie suchym na ryzę. Jak pokazano na fig. 2, strona pokryta emulsją powinna stanowić wewnętrzną powierzchnię pojemnika.

180 168

Oczywistym rozwiązaniem alternatywnym względem pokazanego na fig. 2 pudełka jest taca z narożnikami nie przyłączonymi do ścian bocznych lub taca zaprojektowana bez kołnierzy, w której wieko może być przymocowane do ścian bocznych tacy lub do spodu.

W trzecim rozwiązaniu, przedstawionym na fig. 3 i4, otwór pojemnika 4 jest uszczelniony niezależnym wiekiem 30. Typowy wzór tacki stosowany przy tego rodzaju wieku może być wytwarzany z wytłaczanej tektury, powleczonej po jednej lub obydwu stronach polimerem, jednakże można zastosować alternatywne wzory tacek wspomniane uprzednio. Elementy składowe pojemnika 4 stanowią panel dolny, ściany boczne i kołnierze podobne do pokazanych na fig. 1. Elementy składowe wieka 30 stanowiąpanel górny 32, panele dolne 34 i boczne klapki 36. Pokazany na fig. 4 półwyrób płaskiego wieka może być wytwarzany jak opisano uprzednio dla fig. 1, jednakże powłoka w razie potrzeby może mieć naniesiony wzór poza powierzchniami klapek. Wieko 30 może być dostarczane do jednostki przetwórczej żywności jako część stosu niezależnych wyrobów.

Po wykonaniu, sprasowany tekturowy pojemnik 4 zostaje napełniony produktem żywnościowym przed nałożeniem wieka 30 i uszczelnieniem. Gdy tylko wieko 30 zostanie uszczelnione cieplnie do kołnierzy⁷ pojemnika, klapki 36 zostają zagięte i uszczelnione do dna tacki, jak przedstawiono na fig. 3.

Jednym z reprezentowanych producentów powłoki emulsyjnej na bazie wody, dostosowanej do obecnego wynalazku, jest firma Michelman, Inc., 9080 Shell Road, Cincinnati, Ohio, oznaczony MW 10. Odpowiedni jest też produkt oznaczony CARBOSET XPD-1103 firmy B.F. Goldrich Company, 9911 Brecksville Road, Bercksville, Ohio.

Produkt MW 10 zawiera żywice kopolimeru akrylowego i wosk polietylenowy o dużej gęstości. Produkt CARBOSET XPD-1103 stanowi emulsję anionową kopolimeru estru akrylowego w wodzie. CARBOSET XPD-1103 jest również charakteryzowany jako emulsja kopolimeru styreno-akrylowego o pobudzanych cieplnie mechanizmach utwardzających, stymulowanych temperaturą utwardzania 121-149°C.

Zasadnicze właściwości obydwu tych emulsji na bazie wody, zastosowanych do powłok kontaktujących się z żywnością stanowią: (a) stabilność masy przy temperaturach poniżej 204°C, to jest poniżej 204°C powłoka nie powinna ulegać topieniu, niszczeniu lub w inny sposób utracie masy (przykładowo przez odgazowanie rozpuszczalnikowe) i (b) poziomy ekstraktów rozpuszczalnych w chloroformie nie powinny przekraczać 0,0775 mg/cm² powierzchni kontaktującej się z żywnościąpo wystawieniu na oddziaływanie rozpuszczalnika, przykładowo n-heptanu, przy 66°C przez dwie godziny. Własności te są istotne z tego względu, że zapewniają iż żywność pozostaje niezanieczyszczona powłoką podczas kontaktu z powłoką w trakcie magazynowania i użytkowania pojemnika z żywnością

Reprezentatywna stabilność masowa produktu MW-10 jest przedstawiona na fig. 5. Wykres różnicowej analizy kolorymetryczności (DSC) stanowi miarę różnicy temperatury pomiędzy próbką powłoki w piecu w stosunku do temperatury, wzrastającej od temperatury otoczenia do 204°C. Jakikolwiek endotermiczny lub egzotermiczny przebieg wzdłuż wykresu będzie reprezentował przemianę fizyczną (to jest topienie). Linia stała reprezentuje powłokę o koniecznych własnościach termicznych dla zastosowań w piecu. Przerywana linia jest typowa dla powłoki, która nie może być rozważana jako przydatna dla tego rodzaju zastosowań, ponieważ ulega stopieniu przy około 163°C.

Wykres termicznej analizy wagowej (TGA), również pokazany na fig. 5, stanowi miarę ciężaru próbki powłoki w funkcji temperatury. Jakakolwiek znacząca utrata ciężaru, wskazana przerywaną linią na wykresie TGA, wskazuje odgazowanie produktu. Ciągła linia wykresu TGA jest reprezentatywna dla powłoki przydatnej do opisanego zastosowania. Przerywana linia wykresu TGA jest reprezentatywna dla powłoki nieprzydatnej wskutek istotnej utraty ciężaru przy temperaturach niższych niż 204°C.

Jak wspomniano powyżej, następną istotną własnością opisanego materiału powleczonego, który w większości przypadków bezpośrednio lub przypadkowo kontaktuje się z żywnością jest nieprzenoszenie stosowanych materiałów do produktu żywnościowego podczas magazyno wania lub przetwarzania. Produkty żywnościowe zwykle pakowane w opisane pudełka mogą zawierać duży poziom tłuszczów, olejów i cukrów. Substancje te mogą łatwo rozpuszczać powłokę w określonych warunkach, i ta rozpuszczona powłoka będzie absorbowana przez produkt żywnościowy.

Dla uniknięcia przenoszenia substancji z opakowania do produktu żywnościowego można zastosować test ekstrakcji na powierzchni kontaktującej się z żywnością. Powleczona tektura może być testowana poprzez zastosowanie ogniwa ekstrakcyjnego opisanego w „Urzędowych sposobach analizy Towarzystwa Urzędowej Chemii Analitycznej”, wydanie 13(1980) rozdziały 21.010-21.015, pod hasłem „Poddawanie ekstrakcji elastycznych materiałów zaporowych”. Odpowiedni symulujący żywność rozpuszczalnik do zastosowań dla wieka pojemnika może stanowić n-heptan. N-heptan powinien stanowić klasę reagentów, i powinien być świeżo przedestylowany przed użyciem z zastosowaniem materiału wrzącego w temperaturze 98°C.

Metodologia ekstrakcji polega na wycinaniu próbki wieka przeznaczonego do ekstrakcji na rozmiar dopasowany do wybranego urządzenia zaciskającego. Następnie próbka poddawana ekstrakcji jest umieszczana w tym urządzeniu tak, że rozpuszczalnik kontaktuje się jedynie z powierzchnią kontaktującą się z żywnością. Następnie rozpuszczalnik jest podawany do uchwytu próbki i umieszczany w piecu na dwie godziny przy 66°C.

Przy końcu okresu wystawienia, ogniwo testujące jest wyjmowane z pieca, a rozpuszczalnik jest zalewany do czystej zlewki Pyrex, a ogniwo testujące jest przepłukane niewielką ilością czystego rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik symulujący żywność zostaje odparowany do około 100 milimetrów w pojemniku i przeniesiony do czystego, wyparowanego naczynia odparowywującego. Zlewka jest trzykrotnie wypłukana niewielkimi ilościami rozpuszczalnika heptanowego i rozpuszczalnik zostaje odparowany do kilku milimetrów na gorącej płycie. Ostatnie kilka milimetrów powinno być odparowane w piecu utrzymywanym w temperaturze około 105°C. Naczynie odparowywujące zostaje ochłodzone w eksykatorze przez 30 minut.

Następnie jest przygotowywany ekstrakt chloroformowy przez dodanie 50 milimetrów chloroformu klasy reagenta do pozostałości resztkowej. Otrzymana mieszanina jest następnie ogrzewana, później filtrowana przez papier filtracyjny Whatman nr 41 w lejku Pyrex, zaś filtrat jest zebrany w czystym, wyparowanym naczyniu odparowującym. Ekstrakt chloroformu jest następnie zawracany przez przemywanie papieru filtracyjnego drugą porcją chloroformu. Ten filtrat jest dodawany do początkowego filtratu i całość zostaje znów odparowana do kilku milimetrów na niskotemperaturowej gorącej płycie. Ostatnie kilka milimetrów powinno być odparowane w piecu utrzymywanym w temperaturze około 105°C. Naczynie odparowywujące jest chłodzone w eksykatorze przez 30 minut i ważone z dokładnościądo przynajmniej 0,1 miligrama dla utrzymania pozostałości ekstraktów rozpuszczalnych w chloroformie.

Tabela 1 poniżej wskazuje typowe wartości uzyskane podczas tego rodzaju procedury dla powłoki kopolimeru na bazie wody, mającej konieczne własności do opisanego powyżej zastosowania.

Tabela 1

Rozpuszczalnik	Czas/temperatura	Pozostałość (mg/cm²)
n-heptan	2 godziny/66°C	0,051
		0,069
0,042
0,043
0,034
0,037

Dla pewności, że nie ma istotnego przenoszenia powłoki do produktu żywnościowego, rozpuszczalne w chloroformie ekstrakty nie powinny przekraczać 0,0775 mg/cm².

180 168

Następną własnością wspólną dla opisanych powłok z kopolimeru akrylowego na bazie wody jest fakt, że nie więcej niż 5% wszystkich jednostek polimerowych pochodzi z grupy, na którą składa się kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowego, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metyloloakrylamid, dimetakrylanN-metylo-l,4-pentanodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy lub metakrylan N-heksylowy. Składniki te sąkonieczne do wytworzenia po włoki, jednakże ilości większe niż 5% jednego lub kombinacji powyższych składników mogą powodować zagrożenie dla bezpieczeństwa żywności.

Inne własności emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, stosowanej w sposobie według wynalazku polegająna tym, że jest ona uszczelniana cieplnie względem tektury powleczonej iłem i względem innych polimerów, takich jak poliester i polipropylen.

Reprezentatywna szczelność cieplna uzyskiwana za pomocąproduktu MW-10 jest opisana w tabeli 2 poniżej. Próbki stosowane do testu według tabeli 2 obejmująpowłokę nakładanąciśnieniowo drukowaną na siarczanowej tekturze, powleczonej po obydwu stronach iłem. Współpracujące próbki PET, w które jest wtopiona akrylowa emulsja na bazie wody, zawierały 9,53 kg na 278,7 m² ryzy gorącej wytłaczanej powłoki PET. Współpracujące warunki eksperymentalne obejmowały ciśnienie zaciskania 412 kPa przy temperaturze 177°C. Czas przetrzymywania pod zaciskiem ulegał zmianie od 0,25 sekundy do 2,0 sekundy. Oznaczenie „MW 10” dotyczy emulsji akrylowej Michelman MW 10, nakładanej na powleczoną iłem tekturową próbkę testową w szczękach o rozstawie 0,5 mm, z szybkością 1,362 kg na 278,7 m² ryzy.

Tabela 2

Czas przetrzymywania (sek.)	0,25	0,40	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
PET/PET	—	—	—	0%	10%	50%	100%	100%	100%
PET/MW10	0%	10%	100%	100%	—	—	——.		—
MW10/MW10	0%	85%	100%	100%	—	—	—	—	—
PET/Ił	0%	—	0%	0%	0%	100%	100%	—	—
MWlO/Ił	0%	—	0%	0%	100%	100%	100%	—	—

Na podstawie tabeli 2 jasno wynika, że powłoka tego rodzaju ma właściwą szczelność cieplną ponieważ czas przetrzymywania może być znacząco zredukowany przez powleczenie wieka akrylem na bazie wody według obecnego wynalazku (0,50 sek.) w przeciwieństwie do wieka PET (1,50 sek.). Ta redukcja czasu przetrzymywania może w sposób istotny zwiększyć prędkość linii wytwórczej, skuteczność uszczelnienia i zredukować koszty energii.

Fachowiec z tej dziedziny oceni użytkową wartość obecnego wynalazku, ogrzewając żywność w pudełku przetrzymującym porcję żywności wewnątrz tradycyjnego pieca konwekcyjnego. Alternatywnie żywność może być również ogrzewana w piecu mikrofalowym.

Sposób według wynalazku zapewnia unikalne, funkcjonalne i ekonomiczne korzyści wynikające z zastosowania szczególnej powłoki, która zapewnia odpowiednie własności zaporowe względem oparów i właściwe uszczelnienie cieplne napełnionego porcją żywności pojemnika z otworem przykrytym tekturowym wiekiem, wykonanym sposobem według wynalazku.

Ponadto, jakkolwiek opisano powyżej emulsję na bazie wody, to jednak można zastosować również odpowiedni roztwór na bazie rozpuszczalnika, jeżeli tylko ten roztwór na bazie rozpuszczalnika wykazuje zasadniczo te same własności, wymagane dla emulsji na bazie wody.

Na figurze 6 przedstawiono całościowe, jednoprzebiegowe urządzenie do prowadzenia sposobu według wynalazku do wytwarzania tekturowych taśm przeznaczonych na wieka wyrobów opakowaniowych, w którym nakładanie powłoki zaporowej i/lub uszczelniającej cieplnie

180 168 jest połączone z drukowaniem sprzedażnych znaków graficznych, co eliminuje potrzebę oddzielnego powlekania powłoką poza procesem. Przedstawiono tu produkcję tekturowych wiek 20 i 30. W szczególności, urządzenie 50 zawiera rolkę papieru 52, pasmo 54, urządzenie powlekające 56, konwencjonalną suszarkę powłokową 60, stanowisko drukowania 62, stanowisko utwardzania 64, stanowisko powlekania 66, konwencjonalną suszarkę powłokową 68, konwencjonalne przecinaki 70 i wieka 20 i 30. Należy uwzględnić, że za pomocąurządzenia 50 mogąrównież być wykonywane pojemniki 4 i 44.

Podczas pracy urządzenia 50, papierowa rolka 52 zostaje odwijana tak, że odchodzi od niej pasmo 54. Pasmo 54 jest przepuszczane wzdłuż urządzenia 50 za pomocą konwencjonalnych środków do stanowiska powlekania 56.

Przy stanowisku powlekania 56, pasmo 54 zostaje pokryte emulsją/roztworem kopolimeru akrylowego na bazie wody na niepowleczonej iłem powierzchni w przypadku stosowania tektury klasy CIS lub na powleczonej iłem powierzchni w przypadku stosowania tektury klasy C2S.

Po nałożeniu tej emulsji na pasmo 54, pasmo to zostaje przenoszone do konwencjonalnej suszarki powłokowej 60, gdzie emulsja zostaje osuszona według konwencjonalnych technologii suszenia. Po każdej jednostce suszącej, pasmo zostaje ochłodzone poprzez kontakt z konwencjonalnymi chłodziarkami bębnowymi (nie pokazanymi).

Pasmo 54 zostaje przeniesione do stanowiska drukowania znaków graficznych 62, gdzie na pasmo 54 po stronie przeciwnej względem emulsji na bazie wody zostająumieszczone znaki graficzne, takie jak znaki sprzedażne lub podobne. Następnie farba zostaje utwardzona na stanowisku utwardzania 64. Zaleca się stosowanie farb utwardzalnych przez promieniowanie z powodu ich wyglądu graficznego, trwałości i jakości.

Przy stanowisku powlekania 66 można nałożyć dodatkową powłokę tego samego rodzaju lub innąpowłokę funkcjonalną dla optymalizacji produktu. Przykładem może być powłoka optymalizująca współczynnik tarcia dla ułatwienia układania w stos i dostarczania wykończonego półwyrobu. Stanowisko powlekania 66 może być pominięte jeżeli nie ma potrzeby stosowania dodatkowej powłoki.

Na figurze 6 pokazano jedynie sugerowaną korzystną kolejność operacji nakładania powłoki i drukowania znaków graficznych. Jednakże we wszystkich przypadkach obydwa procesy są dokonywane w tej samej głównej operacji podczas pojedynczego przebiegu.

Po nadrukowaniu znaków graficznych i nałożeniu powłoki na tylną stronę pasma, zostaje ono przeniesione do zespołu przecinającego 70, który przecina pasmo na pożądane tace i/lub wieka. Zaleca się stosowanie obrotowych układów tnących, jednakże można też zastosować inne konwencjonalne technologie przecinania. Ponadto, można wybrać nawijanie pasma do postaci rolki lub arkusza dla dokonania przecinania w późniejszym terminie.

Jakkolwiek powyższy sposób dotyczy głównie wytwarzania wieka na opakowania żywnościowe, to jednak należy uwzględnić, że wynalazek obecny może być również przystosowany do wytwarzania innych tekturowych opakowań, w których potrzebne są własności zaporowe i/lub uszczelnienia cieplnego, zwykle otrzymywane poprzez wytłaczanie lub inne konwencjonalne technologie powlekania, przeprowadzane oddzielnie względem drukowania.

180 168

FIG. 3

FIGA

150

ANALIZA TERMICZNA

100

WYKRES TERMICZNEJ ANALIZY WAGOWEJ % ZMIANY MASY

-5-10

WYKRES RÓŻNICOWEJ ANALIZY KALORYMETRYCZNEJ

-154---r70 100

200

300

400 450

-100

PIECA WZGLĘDEM PRÓBKI

TEMPERATURA °F

FIG. 5

180 168

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania tekturowego wieka do przykrywania otworu pojemnika z żywnością, polegający na tym, że jedną stronę tekturowego wieka pokrywa się kalandrowanąpowłoką minerałów cząsteczkowych, której powierzchnia zewnętrzna nadaje się do drukowania znaków graficznych, zaś drugąstronę tekturowego wieka pokrywa się ciągłąpowłokąz emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, której powierzchnia nadaje się do bezpośredniego kontaktu z żywnością, znamienny tym, że jako emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego stosuje się emulsję, która jest stabilna masowo poniżej 204°C, która łączy się przez spajanie przy temperaturze przynajmniej 121°C, i która ma ekstrakty rozpuszczalne w chloroformie nie przekraczające 0,0775 mg/cm² powierzchni kontaktującej się z żywnością po wystawieniu na oddziaływanie rozpuszczalnika symulującego żywność (n-heptan) przy 66°Ć przez dwie godziny, i w której nie więcej niż 5% wszystkich j ednostek polimerowych jest wybrane z grupy, na którą składa się kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowego, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metyloloakrylamid, dimetakrylan N-metylo-l,4-pentanodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy i metakrylan N-heksylowy, przez co uzyskuje się odpowiednie własności zaporowe względem oparów i właściwe uszczelnienie cieplne napełnionego porcją żywności pojemnika z otworem przykrytym takim tekturowym wiekiem.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosowaną emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego nakłada się w ilości, dającej ciężar powłoki wynoszący 1,362 do 4,086 kg na 278,7 m².
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed zastosowaniem emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego pokrywa się drugą stronę tekturowego wieka kalandrowaną powłoką z minerałów cząsteczkowych, na którą następnie nakłada się 0,454 do 1,82 kg na 278,7 m² powłoki z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego.
4. Jednoprzebiegowy sposób wytwarzania tekturowej taśmy przeznaczonej na tekturowe wieka do przykrywania otworu pojemnika z porcją żywności, polegający na tym, że jedną stronę tekturowej taśmy pokrywa się kalandrowaną powłoką minerałów cząsteczkowych, na której powierzchni zewnętrznej korzystnie drukuje się znaki graficzne, zaś drugąstronę tekturowej taśmy pokrywa się ciągłą powłoką z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego na bazie wody, której powierzchnia nadaje się do bezpośredniego kontaktu z żywnością, znamienny tym, że jako emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego stosuje się emulsję, która jest stabilna masowo poniżej 204°C, która może łączyć się przez spajanie przy temperaturze przynajmniej 66°C, i która ma ekstrakty rozpuszczalne w chloroformie nie przekraczające 0,0775 mg/cm² powierzchni kontaktującej się z żywnościąpo wystawieniu na oddziaływanie rozpuszczalnika symulującego żywność (n-heptan) przy 121°C przez dwie godziny, i w której nie więcej niż 5% wszystkich jednostek polimerowych jest wybrane z grupy, na którą składa się kwas akrylowy, akrylamid, dimetakrylan glikolu 1,3-butylenowego, dimetakrylan glikolu 1,4-butylenowego, dimetakrylan glikolu dietylenowego, dimetakrylan glikolu dipropylenowego, diwinylobenzen, dimetakrylan glikolu etylenowego, kwas itakonowy, kwas metakrylowy, N-metylolakrylamid, dimetakrylan N-metylo-l,4-pentanodiolu, dimetakrylan glikolu propylenowego, triwinylobenzen, kwas fumarowy, metakrylan glicydylowy i metakrylan N-heksylowy, przy czym wszystkie etapy przeprowadza się w jednoprzebiegowym procesie przetwarzania, przez co uzyskuje się odpowiednie własności zaporowe względem oparów i właściwe uszczelnienie cieplne napełnionego porcją żywności pojemnika z otworem przykrytym tekturowym wiekiem, wyciętym z takiej tekturowej taśmy.

180 168
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że tekturową taśmę formuje się w tekturowy półwyrób podczas jednoprzebiegowego procesu przetwarzania.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosowaną emulsję/roztwór kopolimeru akrylowego nakłada się w ilości dającej ciężar powłoki wynoszący 2,724 do 5,448 kg ( w stanie suchym) na 278,7 m².
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przed zastosowaniem emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego pokrywa się drugą stronę tekturowej taśmy kalandrowaną powłoką z minerałów cząsteczkowych, na którą następnie nakłada się 1,82 do 4,54 kg (w stanie suchym) na 278,7 m² powłoki z emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego.
8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że po nałożeniu emulsji/roztworu kopolimeru akrylowego stosuje się etap suszenia tej emulsji/roztworu i warstwy wydrukowanych znaków graficznych.

* * *