PL191302B1 - Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania - Google Patents

Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania

Info

Publication number
PL191302B1
PL191302B1 PL333535A PL33353597A PL191302B1 PL 191302 B1 PL191302 B1 PL 191302B1 PL 333535 A PL333535 A PL 333535A PL 33353597 A PL33353597 A PL 33353597A PL 191302 B1 PL191302 B1 PL 191302B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
reaction mixture
base plate
coating
tight
cardboard
Prior art date
Application number
PL333535A
Other languages
English (en)
Inventor
Jack Owe Lennart Ulfstedt
Liisa Marjatta Kukko
Tapani Penttinen
Original Assignee
Finnish Chemicals Oy
Stora Enso Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Finnish Chemicals Oy, Stora Enso Oyj filed Critical Finnish Chemicals Oy
Publication of PL191302B1 publication Critical patent/PL191302B1/pl

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/24—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/32—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming a linkage containing silicon in the main chain of the macromolecule
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/16—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising curable or polymerisable compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10—Packing paper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31971—Of carbohydrate
    • Y10T428/31993—Of paper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Wrappers (AREA)
  • Making Paper Articles (AREA)
  • Packages (AREA)
  • Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
  • Cartons (AREA)
  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Package Specialized In Special Use (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

1. Sposób wytwarzania plyty opakowaniowej przez na- noszenie co najmniej jednej, silikonowej, cieczo- i gazosz- czelnej warstwy powlokowej na plyte bazowa z kartonu lub tektury, która to plyta ma ciezar co najmniej 170 g/m 2 , znamienny tym, ze - sporzadza sie mieszanine reakcyjna zawierajaca (i) co najmniej jeden zwiazek organoosilanowy, który tworzy nieorganiczny, lancuchowy lub usieciowany szkielet polime- rowy zlozony z naprzemiennych atomów krzemu i tlenu i który ma grupe epoksydowa, aminowa, hydroksylowa, karboksylowa, karbonylowa, winylowa lub metakrylowa, (ii) co najmniej jeden reaktywny zwiazek organiczny, który jest zdolny do reakcji z reaktywnymi grupami zwiazku organosila- nowego, z utworzeniem organicznych lancuchów bocznych i/lub wiazan poprzecznych ze szkieletem polimerowym i który stosuje sie w mieszaninie reakcyjnej w ilosci, obliczonej jako monomer, stanowiacej 10 do 80 procent molowych calej ilosci zwiazków oraz ewentualnie zawierajaca iii) wypelniacz, - rozprowadza sie sporzadzona mieszanine reakcyjna na powierzchni plyty bazowej (8, 12) i reagujaca mieszani- ne pozostawia sie do zzelowania, a nastepnie ................ 12. Sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania przez nanoszenie na papier lub plyte bazowa co najmniej jednej warstwy polimerowej i formowanie opa- kowania, znamienny tym, ze - sporzadza sie mieszanine reakcyjna zawierajaca (i) co najmniej jeden zwiazek organoosilanowy, ............... PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania.
Płyta opakowaniowa, którą stanowi powleczona płyta bazowa z kartonu lub tektury jest przeznaczona do wytwarzania cieczo- i gazoszczelnych opakowań.
Stosowanie płyt kartonowych powlekanych cieczo- i gazoszczelną powłoką do wytwarzania opakowań ciekłych lub wilgotnych artykułów żywnościowych lub artykułów żywnościowych, które łatwo psują się i w związku z tym wymagają szczelnego zamknięcia jest znane. Szczelna powłoka zapobiega penetracji tlenu z powietrza do opakowania i psuciu się produktu. Zabezpiecza też opakowanie przed zawilgoceniem i wydostawaniem się woni produktu na zewnątrz opakowania.
W zależności od celu i przeznaczenia jakiemu ma służyć wytwarzane opakowanie wymagane są różne stopnie gazoszczelności. Różny będzie stopień gazoszczelności dla opakowań przeznaczonych do żywności, a inny dla produktów medycznych, kosmetycznych lub detergentów.
Skuteczną drogą tworzenia opakowań cieczo- i gazoszczelnych do cieczy, takich jak np. pojemniki z sokami, jest zaopatrzenie ścianki pojemnika w cienką folię aluminiową. Aluminium jest również używane do zdejmowalnych nakrywek i kubeczków, w przypadkach pakowania jogurtu lub zsiadłego mleka oraz w pudełkach do pakowania masła i margaryny. Jednakże folia aluminiowa ma wady: wysokie koszty wytwarzania, jest biologicznie niedegradowalna, duże trudności z regeneracją materiału opakowaniowego, a ponadto, opakowania zawierającego aluminium nie można podgrzewać w piecu mikrofalowym. Jeszcze innym poważnym problemem np. ze zdejmowalnymi nakrywkami albuminowymi jest to, że łatwo ulegają rozerwaniu i pękaniu.
Alternatywnym rozwiązaniem uszczelnienia kartonowej płyty bazowej stosowanej do wytwarzania opakowań jest zaopatrzenie jej w jedną lub więcej powłok polimerowych. Liczba powłok i zastosowany materiał zależy od wymagań ustalonych dla pakowanego produktu. Najlepsze materiały powłokowe w zasadzie osiągają szczelność odpowiadającą folii aluminiowej i zastępując ją, eliminują wyżej wymienione wady. Często jednak, okazuje się konieczne połączenie różnych materiałów polimerowych, tak aby obejmowały na przykład, warstwową barierę szczelną dla tlenu, pary wodnej i woni, warstwy odporne termicznie po obu stronach papieru lub płyty i jedną lub więcej warstw materiału wiążącego celem połączenia polimerów ze sobą oraz z papierowym lub tekturowym podłożem. Często więc budowa powlekanego papieru opakowaniowego lub płyty staje się zbyt złożona, a zużycie materiału polimerowego bardzo duże.
Przykłady opakowań wykonanych z kartonowej płyty bazowej powleczonej i uszczelnionej warstwami powłok polimerowych obejmują pojemniki, które są stosowane jako opakowania mleka, kremu, mleka kwaśnego, soku lub innych podobnych ciekłych lub półpłynnych artykułów żywnościowych. W pojemnikach tych płyta zwykle jest zaopatrzona w cztery lub nawet pięć warstw powłok polimerowych, tak więc płyta zawiera na przykład: barierę szczelną dla tlenu i woni z poliamidu, na jej powierzchni warstwę materiału wiążącego i następnie warstwę uszczelnianą termicznie z polietylenu, a po przeciwległej stronie płyty jeszcze inną warstwę uszczelnianą termicznie z polietylenu.
Innym typowym przykładem stosowania powlekanego papieru lub tektury do wytwarzania opakowań, są zdejmowalne nakrywki stanowiące część opakowania, na przykład do mleka, zsiadłego mleka, jogurtu, wody, soku, deserów lub lodów. Samo opakowanie ma zazwyczaj postać małego kubeczka lub pojemnika, które zwykle jest wykonywane z masy plastycznej lub powlekanego kartonu. Materiał nakrywki przeważnie stanowi papier, który jest powleczony warstwą powłokową szczelną dla tlenu i woni, wytworzoną na przykład z poliamidu, kopolimeru etylenu-alkoholu winylowego (EVOH) lub politereftalanu etylenu (PET), następnie warstwą materiału wiążącego i warstwą uszczelnianą termicznie, która znajduje się naprzeciwko wylotu pojemnika lub kubeczka, i która składa się na przykład, z modyfikowanego styrenem kopolimeru etylenu i kwasu metakrylowego, co umożliwia zarówno termiczne uszczelnialnie produktu, jak i łatwe otwieranie. W podobny sposób, z użyciem pojemników z masy plastycznej lub szkła, zaopatrzonych w zdejmowalną nakrywkę papierową, z uszczelniającą powłoką polimerową są pakowane produkty kosmetyczne i farmaceutyczne.
Z amerykańskiego opisu patentowego US 5 340 620 jest znane wytwarzanie kartonu powleczonego silikonową powłoką polimerową, w której polimer stanowi barierę szczelną dla tlenu. Powłoka jest wytwarzana poprzez polimeryzację organosilanu z użyciem naświetlania UV, podczas którego poza wytwarzanym nieorganicznym szkieletem polimerowym, w powłoce są tworzone wiązania organiczne, gdyż grupy organiczne silanu reagują ze sobą. Jednakże, udział nieorganicznego szkieletu
PL 191 302 B1 polimerowego przeważa w powłoce, która jest przez to zbyt delikatna aby wytrzymywać, na przykład, marszczenie, które występuje podczas formowania pojemników kartonowych lub tekturowych. W opisie tym nie ujawnia się jaką szczelność wobec pary wodnej wykazuje otrzymana powłoka. Jest jednak oczywiste, że materiał powłokowy wytworzony zgodnie z przykładami wykonania ujawnionymi w tym opisie nie może zapewnić szczelności odpowiedniej do opakowań cieczy. Ponadto, koszt wytwarzania powłoki wytworzonej z samych organosilanów jest bardzo wysoki.
Powłoki silikonowe, które mogą być nanoszone na różne podłoża, wśród których jest wymieniony papier, są ujawnione w niemieckich zgłoszeniach nr DE 4 020 316 i DE 4 025 215. Szczegółowo omówione są jednak tylko przypadki powlekania masy plastycznej i metalu. Celem wytwarzanej powłoki jest zapewnienie produktowi podobnemu do filmu, odpowiedniej elastyczności. Rozwiązania ujawnione w tych publikacjach nie odnoszą się do technologii opakowań.
Innym zastosowaniem szczelnej płyty opakowaniowej są podstawki do artykułów żywnościowych, takie jak tacki do pieców mikrofalowych lub konwencjonalnych. Mogą one stanowić część komercyjnego opakowania żywności, np. dań jednogarnkowych, przeznaczonych do podgrzewania. Tacki do podgrzewania żywności są też produktem sprzedawanym samodzielnie. Podstawki takie muszą być nieprzepuszczalne dla wody i tłuszczu a w dodatku muszą mieć dostateczną odporność termiczną. W znanych tackach piekarniczych jest stosowany karton powlekany poliestrem, o znaczącej grubości warstwy polimerowej. Grubość warstwy polimerowej powoduje, że mają duży ciężar, a przy tym nie wytrzymują temperatur wyższych od 200°C, typowo występujących w piecu. Fakty te powodują, że tego rodzaju tacki nie są zbyt chętnie stosowane i że próbowano w tego rodzaju wytworach zastąpić poliestry, np. przez polipropylen.
Celem wynalazku jest wytworzenie cieczo- i gazoszczelnego opakowania, na bazie kartonowej płyty z papieru lub tektury z naniesioną polimerową warstwą powłokową, które będzie cechować prosta budowa, oszczędność stosowanego materiału powłokowego oraz duża odporność termiczna i mechaniczna naniesionej powłoki, zwłaszcza odporność na marszczenie i pękanie.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania płyty opakowaniowej, polega na nanoszeniu co najmniej jednej, silikonowej, cieczo- i gazoszczelnej warstwy powłokowej na płytę bazową z papieru lub tektury, która to płyta ma ciężar wynoszący co najmniej 170 g/m2. Sposób ten charakteryzuje się tym, że sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą (i) co najmniej jeden związek organoosilanowy, który tworzy nieorganiczny, łańcuchowy lub usieciowany szkielet polimerowy złożony z naprzemiennych atomów krzemu i tlenu, mający grupę epoksydową, aminową, hydroksylową, karboksylową, karbonylową, winylową lub metakrylową, (ii) co najmniej jeden reaktywny związek organiczny, który jest zdolny do reakcji z reaktywnymi grupami związku organosilanowego, z utworzeniem organicznych łańcuchów bocznych i/lub wiązań poprzecznych ze szkieletem polimerowym i który stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości, obliczonej jako monomer, stanowiącej 10 do 80 procent molowych całej ilości związków oraz ewentualnie zawierającą iii) wypełniacz. Następnie sporządzoną mieszaninę reakcyjną rozprowadza się na powierzchni płyty bazowej i reagującą mieszaninę pozostawia się do zżelowania, po czym zżelowaną mieszaninę utwardza się w czasie od części sekund do 3 minut, aż do utworzenia warstwy powłokowej, z tym, że proces formowania warstwy powłokowej stanowi część procesu wytwarzania płyty bazowej w maszynie papierniczej.
W sposobie według wynalazku do mieszaniny reakcyjnej korzystnie wprowadza się dodatkowo związek metalu, łączący się ze szkieletem polimerowym, tak że część atomów krzemu występująca naprzemiennie z atomami tlenu, zostaje zastąpiona przez atomy metalu.
Korzystnie w mieszaninie reakcyjnej stosuje się związek organiczny, który obliczony jako monomer, stanowi 10 do 50 procent molowych całej ilości związków polimeryzujących w tej mieszaninie.
Według wynalazku korzystnie rozprowadza się na płycie bazowej polimeryzującą mieszaninę reakcyjną, zawierającą fazę ciekłą złożoną z silanu, rozpuszczalnika, takiego jak alkohol, woda oraz ze związku organicznego i/lub prepolimeru, mieszaninę pozostawia się do zżelowania, po czym zżelowaną mieszaninę utwardza się z utworzeniem szczelnej warstwy powłoki. Mieszanina reakcyjna rozprowadzana na płycie bazowej jest mieszaniną koloidalną zawierającą fazę ciekłą złożoną z monomerów lub polimerów oraz z koloidalnych cząstek reaktywnych. Utwardzanie mieszaniny reakcyjnej przeprowadza się pod wpływem ogrzewania, w temperaturze twardnienia 100 do 200°C albo przez naświetlanie.
Korzystnie według wynalazku na płytę bazową nanosi się warstwę powłokową, której ciężar wynosi co najmniej 1 g/m2, korzystnie 2 do 6 g/m2 oraz nanosi się wypełniacz wchodzący w skład utworzonej warstwy powłokowej, taki jak talk łuskowy lub mika, włókna nieorganiczne albo organiczne.
PL 191 302 B1
Korzystnie też płytę bazową zadrukowuje się, a następnie na zadrukowanej powierzchni formuje się silikonową, przezroczystą, cieczo-i gazoszczelną warstwę powłokową. Na powierzchnię utworzonej silikonowej, cieczo- i gazoszczelnej warstwy powłokowej korzystnie nanosi się warstwę polimerową, tworzącą złącze, stosowane do zamknięcia opakowania.
Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania polega na nanoszeniu na papier lub płytę bazową z papieru lub tektury i tę co najmniej jednej warstwy polimerowej. Sposób ten charakteryzuje się tym, że sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą (i) co najmniej jeden związek organoosilanowy, który tworzy nieorganiczny, łańcuchowy lub usieciowany szkielet polimerowy złożony z naprzemiennych atomów krzemu i tlenu i który ma grupę epoksydową, aminową, hydroksylową, karboksylową, karbonylową, winylową lub metakrylową, (ii) co najmniej jeden reaktywny związek organiczny, który jest zdolny do reakcji z reaktywnymi grupami związku organosilanowego, z utworzeniem organicznych łańcuchów bocznych i/lub wiązań poprzecznych ze szkieletem polimerowym i który stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości, obliczonej jako monomer, stanowiącej 10 do 80 procent molowych całej ilości związków oraz ewentualnie zawierającą iii) wypełniacz. Sporządzoną mieszaninę reakcyjną rozprowadza się na powierzchni papieru lub płyty bazowej i reagującą mieszaninę pozostawia się do zżelowania. Następnie zżelowaną mieszaninę utwardza się w przedziale czasowym od części sekund do 3 minut z utworzeniem warstwy powłokowej, przy czym proces formowania warstwy powłokowej stanowi część procesu wytwarzania płyty bazowej w maszynie papierniczej. Po utwardzeniu naniesionej warstwy powłokowej formuje się cieczo- i gazoszczelne opakowanie, które co najmniej w części jest powlekanym papierem, kartonem lub tekturą.
W sposobie według wynalazku stosuje się związek organosilikonowy, taki jak silan oraz związek organiczny reagujący z nim, wodę i ewentualnie katalizator, w wyniku czego hydrolizujące grupy związku silikonowego najpierw częściowo kondensują, tworząc cząstki koloidalne w roztworze. Ze starzeniem się zolu i/lub po dodaniu katalizatora reakcja jest kontynuowana, cząstki wzrastają i ulegają łączeniu prowadząc do utworzenia łańcuchowego lub usieciowanego żelu pokrywającego powierzchnię płyty. Finalnie żel jest suszony i utwardzany poprzez ogrzewanie lub naświetlanie z użyciem UV, IR, lasera lub promieniowania mikrofalowego z wytworzeniem cienkiej, szczelnej powłoki na płycie. Zależnie od warunków czas utwardzania może różnić się od ułamków sekundy do kilku godzin. Powłoka tak otrzymana cechuje się jednocześnie typowymi cechami charakterystycznymi zarówno dla substancji nieorganicznej jak i organicznej, a właściwości powłoki mogą być korygowane, szczególnie poprzez właściwe dobranie składnika organicznego, który tworzy wiązania poprzeczne lub łańcuchy boczne.
Stosowany związek organiczny jest czysto organicznym związkiem opartym na węglu, zdolnym do tworzenia organicznych, węglowych łańcuchów bocznych lub wiązań poprzecznych poprzez reaktywne centra szkieletu polimeru tworzonego przez związek silikonowy. Wymienione związki organiczne są zatem różne od związków krzemoorganicznych, takich jak organosilany, które polimeryzują poprzez hydrolizę i kondensację grup alkoksylowych do zasadniczo nieorganicznej struktury łańcuchowej lub usieciowanej.
W wytwarzanej warstwie powłokowej istotna część tej warstwy jest utworzona z odpowiedniego, reaktywnego związku organicznego, który jest zasadniczo tańszy od organosilanu. Ponadto, związek organiczny, który korzystnie jest dodawany do mieszaniny reakcyjnej w stosunkowo późnym stadium, pogłębia zaawansowanie polimeryzacji. Szkielet polimerowy, który jest generowany gdy używany jest tylko organosilan, może stwarzać zawadę steryczną dla wzajemnych reakcji reaktywnych podstawników silanu, podczas gdy wolny związek organiczny, gdy jest obecny, prawdopodobnie jest w stanie wstępować w reakcję nawet później, tworząc więcej łańcuchów bocznych i/lub wiązań poprzecznych pomiędzy nieorganicznymi łańcuchami krzemowo-tlenowymi. Poprzez skorygowanie ilości stosowanego związku organicznego generowany jest zatem stopień organiczności powłoki i na etapie polimeryzacji korygowane są właściwości od niego zależne.
Zgodnie z wynalazkiem, na powierzchni płyty bazowej wytwarzana jest powłoka szczelna dla tlenu i pary wodnej, nie pękająca przy zginaniu i wytrzymująca marszczenie. Powłoka może być wytwarzana jako bardzo cienka, nie generując, podczas etapu formowania lub później, gdy jest ogrzewana lub łączona, powstawania małych, wizualnie niedostrzegalnych otworów w powłoce. Generowanie powstawania tych otworów przy stosowaniu znanych materiałów powłokowych jest jednym z powodów, dla którego warstwy powłokowe muszą być wykonywane o stosunkowo dużej grubości. Stosując sposób wytwarzania płyty opakowaniowej według wynalazku można wytworzyć szczelną warstwę powłokowej na gładkiej płycie używając zaledwie 1 g/m2 materiału powłokowego, a w praktyce koPL 191 302 B1 2 rzystna ilość materiału powłokowego znajduje się w zakresie 2 do 6 g/m2. Dalszą zaletą jest to, że uszczelniająca warstwa polimerowa może być rozprowadzona bezpośrednio na powierzchni warstwy silikonowej bez użycia środka wiążącego pomiędzy tymi warstwami. W znanych połączeniach powłok organicznych ciężar zwykłej bariery gazoszczelnej, która jest wykonana z poliamidu, PET lub EVOH, wynosi zwykle co najmniej około 20 g/m2, a ponadto materiały te wymagają oddzielnej warstwy materiału wiążącego pomiędzy barierą i warstwą uszczelnienia termicznego. Zatem, sposób według wynalazku prowadzi do oszczędności materiałowych i zmniejszenia ciężaru płyty w porównaniu z technologiami znanymi. Zaletą wynalazku jest również to, że rozprowadzanie mieszaniny powłokowej jest łatwe do przeprowadzenia z użyciem sposobów zwykle stosowanych w przemyśle papierniczym, takich jak techniki powlekania walcowego lub łopatkowego, lub natryskowego. Rozprowadzenie powleczenia może zatem być dokonane z użyciem tej samej technologii, która jest stosowana przy rozprowadzaniu zwykłych powleczeń, bezpośrednio w maszynie papierniczej, jako jednego z etapów procesu wytwórczego płyty. Powłoka może być również wykonana na palecie formy wstępnej lub w połączeniu z formowaniem.
Jeśli potrzebne, mieszanina może być wzbogacona materiałem wypełniającym, przy czym najbardziej korzystne materiały obejmują łusko- lub łupko-podobne materiały wypełniające, takie jak talk, mika lub łuski szklane. Podczas formowania powłoki, substancje te osiadają w kierunku powierzchni płyty i zwiększają jej nieprzepuszczalność, przy czym adhezja powłoki do środków wypełniających jest doskonała.
Możliwe jest barwienie powłoki poprzez dodanie pigmentów lub organicznych środków barwiących, lub poprzez domieszanie organicznych i/lub nieorganicznych włókien lub cząstek do mieszaniny reagentów. Łączenie środków barwiących z komponentami warstwy powłokowej może być poprawione przez dodanie środków sprzęgających. Dalej, możliwe jest dołączenie do mieszaniny reagentów organicznego środka polimeryzującego, który tworzy oddzielną strukturę polimerową w stosunku do powstającego łańcucha nieorganicznego lub struktury usieciowanej.
Nakładanie warstwy powłokowej może być przeprowadzane w maszynie papierniczej, w połączeniu z procesem drukowania, na przykład na wykończonej płycie, która nie musi być nawet poddawana oddzielnemu suszeniu. W tym przypadku płyta może być wstępnie powleczona jakimkolwiek rodzajem powłoki zwykle stosowanej w przemyśle papierniczym.
Łańcuch lub usieciowany szkielet powłoki składa się z atomów krzemu i metalu oraz atomów tlenu, występujących naprzemiennie. Korzystnie, struktura głównie złożona jest z krzemu i tlenu, i zdecydowanie małe ilości atomów metalu mogą być połączone z tą samą strukturą jako zastępujące krzem. Metale mogą korzystnie obejmować, na przykład, Ti, Zr i AL Grupy organiczne, które są połączone ze strukturą polimerową mogą głównie obejmować podstawione lub niepodstawione grupy alkilowe i arylowe.
Reakcja polimeryzacji, która generuje nieorganiczny szkielet polimeru powłoki, nakładanej zgodnie ze sposobem według wynalazku, może być opisana na przykładzie następującego wzoru: u Me(OR)4 + v (HX)nSi(OR)4-n + w (YX)mSi(OR)4-m® + η2ο
---►
-HOR (n=m=2)
- _
( XH XY
Me 1 —o— | Si—0 I Si—0 I
( XH XY
- u V
w którym:
Me oznacza tetrawalencyjny atom metalu,
R oznacza grupę alkilową lub wodór,
X oznacza, na przykład, trzon alkilowy lub arylowy lub łańcuch,
Y oznacza reaktywny podstawnik, którym może być, na przykład, grupa aminowa, hydroksylowa, karbonylowa, karboksylowa, winylowa, epoksydowa lub metakrylowa, u, v i w oznaczają liczby całkowite, i n i m oznaczają liczby całkowite od 1 do 3.
PL 191 302 B1
Podczas organicznej polimeryzacji kompozycji powłokowej, która zachodzi przede wszystkim podczas suszenia i utwardzania powłoki, związek organiczny może łączyć się z reaktywnym podstawnikiem Y organosilanu z wytworzeniem organicznego łańcucha bocznego, w reakcji addycji. Reakcja może również być kondensacją zależnie od grup reagujących. Grupa reaktywna na końcu łańcucha może dalej reagować z podstawnikiem Y organosilanu w trakcie polimeryzacji, po czym organiczne wiązanie sieciujące jest tworzone pomiędzy łańcuchami silikonowymi. Możliwe jest również, że podstawniki Y organosilanu reagują bezpośrednio ze sobą z utworzeniem wiązania sieciującego pomiędzy łańcuchami silikonowymi. Liczba i długość wiązań poprzecznych, tj. stopień organiczności powłoki, może być korygowana za pomocą rodzaju i frakcji związku organicznego zawartego w mieszaninie reakcyjnej. Szczególnie odpowiednie sieciujące związki organiczne stanowią epoksydy, które zawierają dwie grupy epoksydowe w trzonie lub łańcuchu alkilowym lub arylowym oraz diole.
Wymagane do zajścia reakcji polimeryzacji ciekłe środowisko może zawierać, na przykład, wodę, alkohol i/lub ciekły silan. Hydroliza przeprowadzana w powyższej reakcji wiąże wodę, o ile woda jest obecna, podczas gdy jednocześnie alkohol jest uwalniany w reakcji, tworząc fazę ciekłą.
Szczególnie korzystne do wytwarzania warstwy powłokowej jest stosowanie organosilanów, które zawierają grupy hydrolizujące i kondensujące, lub ich hydrolizatów. Odpowiednio, mogą być użyte związki zawierające centralne atomy metalu, takie jak Zr, Ti, Al, B etc. lub związki tych metali i krzemu, lub mieszaniny związków. Np. mogą być użyte silany następującego rodzaju:
(YX)a(HX1)bSi(OR)4-a-b (1) w których
Y = reaktywna grupa organiczna, którą jest grupa epoksydowa, grupa winylowa lub inna polimeryzująca grupa organiczna,
X i X1= grupa węglowodorowa zawierająca 1 do 10 atomów węgla,
R = grupa węglowodorowa zawierająca 1 do 7 atomów węgla, grupa alkoksyalkilowa lub grupa acylowa zawierająca 1 do 6 atomów węgla, a = liczba 1 do 3, b = liczba 0 do 2, pod warunkiem, że a + b <3.
Polimeryzacja organiczna może być opisana na przykładzie w następujący sposób: a) reaktywne grupy organosilanu kompozycji powłokowej (Y w powyższym równaniu reakcji) sieciują powłokę w trakcie polimeryzacji.
Sieciowanie polioksyetylenowe tworzone przez epoksysilan jest przedstawione następująco:
O
CH—CH
Epoksysilan
b) dodany, organiczny, reaktywny prepolimer reaguje z reaktywną grupą organosilanu
PL 191 302 B1
c) dodana, organiczna substancja polimeryzująca reaguje, jeśli cząsteczki danej substancji polimeryzują ze sobą
d) wszystkie alternatywne a, b i c mogą mieć łączne działanie.
Liczba i długość wiązań poprzecznych, tj. stopień organiczności powłoki może również być korygowana poprzez jakość i frakcję związku organicznego zawartego w mieszaninie reakcyjnej. Związek organiczny może być monomerem, który może być wstępnie polimeryzowany do rozmaitego stopnia i/lub łączony z silanem w momencie rozprowadzania mieszaniny. Związek organiczny może również być w postaci prepolimeru, gdy jest dodawany do mieszaniny reakcyjnej. Ilość związku organicznego może stanowić, obliczona dla monomeru, 5 do 80, korzystnie10 do 70 i najbardziej korzystnie 10 do 50 procent molowych całkowitej ilości polimeryzujących materiałów wyjściowych mieszaniny reakcyjnej.
Epoksysilany według wzoru (1), zawierające grupę glicydoksylową mogą obejmować na przykład: glicydoksymetylotrimetoksysilan, glicydoksymetylotrietoksysilan, b-glicydoksyetylotrietoksysilan, b-glicydoksyetylotrimetoksysilan, g-glicydoksypropylotrimetoksysilan, g-glicydoksypropylotrietoksysilan, g-glicydoksypropylotri(metoksyetoksy)silan, g-glicydoksypropylotriacetoksysilan, d-glicydoksybutylotrimetoksysilan, d-glicydoksybutylotrietoksysilan, glicydoksymetylodimetoksysilan, glicydoksymetylo(metylo)dimetoksysilan, glicydoksymetylo(etylo)dimetoksysilan, glicydoksymetylo(fenylo)dimetoksysilan, glicydoksymetylo(winylo)dimetoksysilan, b-glicydoksyetylo(metylo)dimetoksysilan, b-glicydoksyetylo(etylo)dimetoksysilan, g-glicydoksypropylo(metylo)dimetoksysilan, g-glicydoksypropylo(etylo)dimetoksysilan, d-glicydoksybutylo(metylo)dimetoksysilan i d-glicydoksybutylo(etylo)dimetoksysilan.
Silany posiadające dwie grupy glicydoksylowe mogą obejmować na przykład: bis-(glicydoksymetylo)dimetoksysilan, bis-(glicydoksymetylo)dietoksysilan, bis-(glicydoksyetylo)dimetoksysilan, bis(glicydoksyetylo)dietoksysilan, bis-(glicydoksypropylo)dimetoksysilan i bis-(glicydoksypropylo)dietoksysilan.
Przykłady związków według wzoru (1), posiadających inne reaktywne grupy obejmują: winylotrietoksysilan, winylo-tris(b-metoksyetoksy)silan, winylotriacetoksysilan, g-metakryloksypropylotrimetoksysilan, N-b-(aminoetylo)-g-aminopropylotrimetoksysilan, g-aminopropylotrietoksysilan, N-bis(b-hydroksyetylo)-g-aminopropylotrietoksysilan, N-(b-aminoetylo)-g-aminopropylo(metylo)dimetoksysilan, g-chloropropylotrimetoksysilan, g-merkaptopropylotrimetoksysilan i 3,3,3-trifluoropropylotrimetoksysilan.
Przykłady związków silikonowych, które są opisane ogólnym wzorem (2) (HX)nSi(OR)4-n (2) obejmują dimetylodimetoksysilan, metylotrimetoksysilan, tetraetoksysilan, fenylotrimetoksysilan i fenylometylodimetoksysilan.
Związki te mogą być używane jako oddzielne składniki lub jako mieszaniny dwóch lub więcej związków.
Inne możliwe związki obejmują na przykład koloidalną krzemionkę, tj. roztwór koloidalny, który zawiera pewną frakcję bardzo rozdrobnionego proszku bezwodnika krzemowego, i który jest zdyspergowany w wodzie lub alkoholu na przykład, i w którym średnica cząstki wynosi korzystnie 1 do 100 nm.
Sieciujące związki organiczne mogą być stosowane jako prepolimery, które reagują z reaktywnymi grupami organosilanów. Podobne reaktywne grupy reagują ze sobą tworząc wiązania poprzeczne, które łączą nieorganiczne łańcuchy tlenowo-krzemowe. Na przykład, żywice epoksydowe lub aromatyczne diole mogą być użyte do reakcji z silanami zawierającymi grupy epoksydowe.
Aromatyczne alkohole, takie jak bisfenol A, bisfenol S i 1,5-dihydroksynaftalen mogą być użyte jako diole. Akrylany mogą być użyte do reakcji z silanami zawierającymi grupy akrylowe lub grupy akryloksylowe. Prepolimery, które mają reaktywne wiązania podwójne są stosowane z winylosilanami lub innymi silanami zawierającymi polimeryzowalne wiązania podwójne, jak również z silanami zawie8
PL 191 302 B1 rającymi grupy merkaptanowe. Poliole są używane z silanami zawierającymi grupy izocyjanianowe. Izocyjaniany są używane z silanami zawierającymi grupy hydroksylowe i żywice epoksydowe są używane z aminosilanami.
Jako materiał wypełniający mogą być stosowane mineralne wypełniacze, takie jak talk i mika. Ponadto do mieszaniny reakcyjnej, mogą być dodane środki sprzęgające, tensydy i inne dodatki, które są zazwyczaj stosowane do otrzymywania kompozytów i powłok.
Hydrolizaty związków silikonowych według wzorów (1) i (2) mogą być wytwarzane poprzez hydrolizowanie odpowiednich związków w mieszaninie rozpuszczalników, takiej jak mieszanina wody i alkoholu w obecności kwasu, który to sposób jest ogólnie znany. Jeśli związki silikonowe według ogólnych wzorów (1) i (2) są używane w postaci hydrolizatów, to na ogół otrzymywany jest lepszy rezultat przy łącznym mieszaniu i hydrolizowaniu silanów.
Korzystny wpływ na właściwości wytwarzanej powłoki może wywierać stosowanie w reakcji katalizatora utwardzania. Obecność katalizatora pozwala bowiem na utworzenie w stosunkowo niskiej temperaturze.
Jako katalizatory utwardzania silanów zawierających grupy epoksydowe mogą być użyte przykładowo następujące substancje: kwasy Broensteda, takie jak kwas solny, kwas azotowy, kwas fosforowy, kwas siarkowy, kwas sulfonowy etc.; kwasy Lewisa, takie jak ZnCI3, FeCI3, AICI3, TiCI3 i sole metali tych złożonych kwasów organicznych, takie jak octan sodowy i oksylan cynkowy; estry organiczne kwasu borowego, taki jak boran metylu i boran etylu; alkalia, takie jak wodorotlenek sodowy i potaż kaustyczny; tytaniany, takie jak tetrabutoksytytan i tetraizopropoksytytan; acetyloacetoniany metali, takie jak acetyloacetonian tytanylu; i aminy, takie jak n-butyloamina, di-n-butyloamina, guanidyna i imidazol.
Zapewne mogą być też stosowane katalizatory utajone, takie jak sole kwasów nieorganicznych i kwasów karboksylowych, takie jak nadchloran amonowy, chlorek amonowy i siarczan amonowy, azotan amonowy, octan sodowy i alifatyczne fluorosulfoniany.
Wybór najbardziej właściwego katalizatora utwardzania zależy od pożądanych właściwości i przeznaczenia kompozycji powłokowej.
Kompozycja stosowana do wytworzenia powłoki może zawierać rozpuszczalniki, takie jak alkohole, ketony, estry, etery, pochodne glikolu etylenowego (cellosolves), karboksylany i ich mieszaniny. Niższe alkohole od metanolu do butanolu są szczególnie polecane. 2-metoksyetanol(methylcellosolve), 2-etoksyetanol(ethyl cellosolve) i 2-butoksyetanol(butyl cellosolve), niższe kwasy karboksylowe i związki aromatyczne, takie jak toluen i ksylen oraz estry, takie jak octan etylu i octan butylu są również powszechnie używane. Jednakże, stosowanie rozpuszczalników jest raczej minimalizowane, na przykład, poprzez użycie silanów jako rozpuszczalników, ponieważ odparowywanie par rozpuszczalnika w połączeniu z powlekaniem kartonu stanowi dodatkowe problemy technologiczne.
W szczególnych przypadkach, w celu otrzymania gładkiej powłoki może być dodana niewielka ilość czynnika regulacji płynności (takiego jak kopolimer blokowy alkilenodioksydu i dimetylosiloksanu). Do kompozycji powleczenia
Przeciwutleniacze i substancje ochraniające przed światłem UV mogą również być dodane.
Niejonowe tensydy mogą być dodane do rozpuszczonego materiału powłokowego celem skorygowania jego właściwości zwilżających i właściwości hydrofilowych.
Silikonowa warstwa powłokowa dostarczona zgodnie z powyższym ujawnieniem posiada szklisty zewnętrzny wygląd i jest również szczelna i elastyczna, nie pęka lub nie tworzy dziur, jest termoodporna i chemoodporna. Powłoka jest szczelna dla tlenu, tłuszczu, dla woni i pary wodnej, i nie jest wrażliwa na wilgoć. Podczas regenerowania materiału przeprowadzanego przez roztwarzanie niewielkie ilości materiału powłokowego nie szkodzą otrzymywanej, regenerowanej miazdze.
Utwardzanie warstwy powłokowej i usuwanie pozostałej fazy ciekłej jest korzystnie przeprowadzane poprzez ogrzewanie powłoki do temperatury w zakresie około 100 do 200°C. Ogrzewanie likwiduje porowatość powłoki, nadając jej wymaganą cieczo- i gazoszczelność.
Jak wspomniano wcześniej, powleczenie polimerowe tworzące złącze może być rozprowadzone na wierzchu warstwy powłokowej, bez laminatu klejowego pomiędzy warstwami. Na przykład, jeśli opakowania typu pojemnika są wytwarzane z kartonu lub tektury, polimer uszczelnienia termicznego służy jako klej spajający złącze pojemnika. Dla zapewnienia szczelności złącza obie strony płyty korzystnie są powlekane polimerem do uszczelnienia termicznego.
PL 191 302 B1
Jako że cienka szklista warstwa powłokowa jest przezroczysta, to obraz i tekst nadrukowany na płycie przed procesem powlekania będą widoczne. Jest to bardzo korzystne w przypadku wytwarzania np. tacek do żywności, których szklista powłoka stanowi zewnętrzną powierzchnię produktu.
Powleczona płyta opakowaniowa wytworzona sposobem według wynalazku może być stosowana jako szczelny dla tlenu i woni materiał pojemnika lub kubeczka, przeznaczonych do pakowania ciekłych artykułów żywnościowych. Warstwa powlekająca wytrzymuje, bez pęknięć, marszczenie powleczonego kartonu przy wykonywaniu brzegów pojemników, które mają kształt graniastosłupa prostokątnego lub czworościanu.
Innym specjalnym zastosowaniem płyty opakowaniowej wytworzonej sposobem według wynalazku jest wytwarzanie z niej podstawek do żywności, takich jak tacki do pieców mikrofalowych lub konwencjonalnych, szczelnych dla tłuszczu i termoodpornych. Również w tym przypadku powlekany karton musi wytrzymywać bez pęknięć marszczenie i fałdowanie podczas formowania opakowania. Szczególną zaletą tego rodzaju podstawek jest ich dobra termoodporność. Karton może zostać uformowany w tackę poprzez prasowanie w wysokiej temperaturze, ponieważ tacka wytrzymuje zwykłe temperatury pieców kuchennych i pieców mikrofalowych, nawet temperatury przekraczające 300°C, w których karton zaczyna się już zwęglać. Warstwy powlekające zabezpieczają karton przed zmiękczającym działaniem pary pochodzącej z podgrzewanej żywności, tak że tacka zachowuje swój kształt. Podczas pieczenia żywność nie przykleja się do wytworzonej powłoki. Tacka może być częścią opakowania komercyjnego preparowanej żywności, na przykład jeśli artykuł żywnościowy jest przeznaczony do podgrzania na tacce po otwarciu opakowania, lub może być sprzedawana konsumentom jako niezależny wyrób.
Należy zaznaczyć, że stosowana płyta bazowa jest sztywnym, włóknistym materiałem opakowaniowym, który jest dostatecznie samonośny, aby nadawać się do wytwarzania opakowań typu pojemników lub podstawek do żywności. Ciężar takiej płyty wynosi co najmniej 170 g/m2, a na ogół jest rzędu 225 g/m2 lub więcej. Płyta w zakresie ciężaru 170-250 g/m2 jest zwyczajowo określana jako karton, a płyta mająca ciężar 250 g/m2 lub wyższy jako tektura. Stosowane określenie papier odnosi się do cieńszego i lżejszego materiału włóknistego, który również jest odpowiednim materiałem opakowaniowym, na przykład, do uszczelnianych termicznie, zdejmowalnych nakrywek stanowiących część opakowania lub pudełka.
Opakowania wytwarzane sposobem według wynalazku są to w szczególności: szczelne małe kubeczki lub większe, szczelne opakowania kartonowe i tekturowe do ciekłych artykułów żywnościowych, takich jak mleko, krem, kwaśne mleko lub soki; szczelne papierowe opakowania artykułów żywnościowych, takie jak torebki z zupami w proszku, opakowania kawy i przypraw; kartonowe tacki do pieców mikrofalowych lub konwencjonalnych, które mogą być częścią opakowań preparowanej żywności; kartonowe i tekturowe opakowania detergentów oraz uszczelniane papierowe nakrywki opakowań wykonanych ze szkła, masy plastycznej lub kartonu do artykułów żywnościowych, medycznych i kosmetycznych, szczególnie nakrywki kubeczków z jogurtem, mlekiem, sokami, wodą, lodami lub deserami oraz nakrywki do pojemników na zsiadłe mleko lub na pudełka z masłem, margaryną lub innymi preparowanymi artykułami żywnościowymi.
Na załączonych rysunkach, uwidoczniono produkty wytwarzane sposobem według wynalazku, przy czym fig. 1 pokazuje mały kubeczek jogurtowy z uszczelnianą termicznie papierową nakrywką; fig. 2 pokazuje przekrój wylotu kubeczka i brzegu nakrywki papierowej (powiększenie fragmentu z fig. 1); fig. 3 przedstawia kartonową podgrzewalną tackę, a fig. 4 przekrój brzegu tacki (powiększenie fragmentu z fig. 3); fig. 5 pokazuje kartonowy pojemnik na mleko, a fig. 6 przekrój ścianki tego pojemnika (powiększenie fragmentu z fig. 5).
Opakowanie jogurtowe, przedstawione na fig. 1 i 2, korzystnie składa się z małego plastykowego kubeczka ze szczelną dla tlenu i woni papierową nakrywką 3 uszczelnioną termicznie u wylotu 2. Nakrywka 3 złożona jest z warstwy papieru 4, silikonowej warstwy polimerowej 5, szczelnej dla tlenu i woni, otrzymanej z użyciem procesu zol-żel, i na przykład z uszczelnianej termicznie warstwy 6 kopolimeru etylenu i kwasu metakrylowego modyfikowanego styrenem. Uszczelnienie termicznie 6 mocuje nakrywkę papierową 3 szczelnie do kołnierza 2 okalającego wylot obudowy. Jednocześnie uszczelnienie termicznie 6 umożliwia odrywanie nakrywki papierowej 3 przy otwieraniu kubeczka. Ciężar warstwy papierowej 4 nakrywki papierowej może wynosić, na przykład 40 do 80 g/m2, ciężar szczelnej dla tlenu i woni warstwy powleczenia 5 korzystnie wynosi około 2 do 5 g/m2 i ciężar warstwy uszczelnienia termicznego 6 może wynosić na przykład około 20 g/m2.
PL 191 302 B1
Podgrzewalna tacka 7 według fig. 3 i 4, która może być zastosowana do opakowań preparowanej żywności, na przykład zawiera warstwę kartonową S i szkliste, silikonowe warstwy polimerowe 9 utworzone w procesie zol-żel na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni tacki. Ciężar warstwy kartonowej wynosi co najmniej 225 g/m2, a ciężar obu szklistych warstw polimerowych korzystnie wynosi około 2 do 5 g/m2. Warstwy polimerowe 9 czynią tackę szczelną dla wody i tłuszczu, i wytrzymują temperatury funkcjonowania konwencjonalnego pieca kuchennego, 200 do 250°C, bez uszkodzenia. Warstwa polimerowa na wewnętrznej powierzchni tacki specyficznie zapobiega przywieraniu żywności, a warstwa polimerowa na zewnętrznej powierzchni tacki głównie zapobiega zatłuszczeniu tacki od podgrzewanej strony i rozpryskiwaniu się żywności w trakcie podgrzewania. W pewnych przypadkach warstwa polimerowa zewnętrznej powierzchni tacki może być pominięta. Zilustrowana tacka 7, jako taka, może również być używana w piecach mikrofalowych.
Pojemnik na mleko 10, który jest zilustrowany na fig. 5 i 6, i który jest głównie formowany jako graniastosłup prostokątny, jest wykonany w całości z powlekanej, cieczo- i gazoszczelnej płyty opakowaniowej. Płyta opakowaniowa złożona jest polimerycznej warstwy uszczelnienia termicznego 11 na zewnętrznej powierzchni pojemnika 10, warstwy kartonowej 12, silikonowej szczelnej dla tlenu i woni warstwy polimerowej 13 wykonanej w procesie zol-żel i umieszczonej wewnątrz warstwy kartonowej, oraz z warstwy uszczelnienia termicznego 14, która stanowi wewnętrzną powierzchnię pojemnika. Warstwy uszczelnienia termicznego 11,14 np. z polietylenu na złączach pojemnika 10 mocują szczelnie ze sobą nakładające się warstwy kartonowe. Ciężar płyty kartonowej 12 pojemnika wynosi co najmniej około 225 g/m2, ciężar szczelnej dla tlenu i woni warstwy polimerowej 12 korzystnie wynosi około 2 do 5 g/m2, a ciężar obu warstw uszczelnienia termicznego 11, 14 wynosi, na przykład, około 20 g/m2.
Płyta opakowaniowa według fig. 6, która stanowi ściankę pojemnika, może być dostarczona z dodatkową warstwą polimerową (nie pokazaną) pomiędzy warstwą kartonową 12 i warstwą zolu-żelu 13, która ewentualnie również zawiera pigmenty i wypełniacze. Przykłady korzystnych polimerów obejmują poliolefiny i styrenowane akrylany. Wymieniona warstwa polimerowa może być używana w celu zmniejszenia grubości materiału warstwy zol-żel 13, ponieważ warstwa polimerowa jest gładsza i szczelniejsza od warstwy kartonowej.
Wynalazek i polimerowe materiały powłokowe, które wykorzystuje, są ujawnione w następujących praktycznych przykładach.
Przykład 1 Bariera powłokowa
182 g 2,2-bis(4-hydroksyfenylo)propanu rozpuszczono, mieszając, w 473 g gamma-glicydyloksypropylotrimetoksysilanu w temperaturze pokojowej. Do tej mieszaniny stopniowo dodawano 24 g 0,1N kwasu solnego, z jednoczesnym mieszaniem. Mieszanie kontynuowano przez około dwie godziny, podczas których dodano około 20 g koloidalnej krzemionki. Jeśli konieczne, dodaje się 1 g środka regulacji płynności. Tak otrzymany roztwór nadaje się do użytkowania przez co najmniej jeden miesiąc. Mieszając, dodano 16 g metyloimidazolu (kwas Lewisa) na około jedną godzinę przed użyciem roztworu. Roztwór ten nadaje się do użycia przez około 24 godziny.
Powlekanie zostało dokonane z użyciem sposobu powlekania walcowego na następujących klasach kartonu:
1. Karton powlekany pigmentem SBS
Podstawowy ciężar 235 g/m2
Grubość 314 μm
2. Karton powlekany dyspersją butadienowo-styrenową
3. Płyta do kubeczków z gładką powierzchnią Podstawowy ciężar 230 g/m2
Grubość ~300 μm
Powłoka była utwardzana termicznie w piecu w 160°C przez 2 minuty.
Wyniki testów
Roztwór powlekający według przykładu 1 został użyty w testach przeprowadzonych na kartonach klas 1, 2 i 3. Wyniki wskazują, że roztwór powlekający o tej lepkości najbardziej pasuje do gładkich i mniej porowatych klas kartonu (próba 1 i 2).
Przy ocenie wizualnej powłoka jest klarowna, przezroczysta i ma dobrą zdolność tworzenia filmu. W oparciu o badanie mikroskopem elektronowym powłoka w próbach 1 i 2 jest pełna i ciągła.
Powłoka w próbie 3 jest częściowo zaabsorbowana przez pory, wywołujące dziury.
Właściwości fizyczne powłoki są przedstawione w tabeli 1.
PL 191 302 B1
T a b e l a 1
Wyniki testów z przykładu 1
Klasa kartonu Grubość warstwy powłoki μιτι Penetracja pary wodnej g/m2/24 godz., 23°C, 50% wilgotn. względnej Penetracja tlenu cm3/m2/24 godz., 23°C Odporność na olej i tłuszcz, KIT-TEST Odporność na temperaturę DSC 25-300°C
1. Pigment SBS 5 9 23 12 bez zmian
2. Powlekany dyspersją 4 3 30 12 bez zmian
3. Gładka płyta do kubeczków 6 25 420 8 bez zmian
P r zyk ł a d 2
Roztwór wstępnie hydrolizowano jak w przykładzie 1.
Zamiast koloidalnej krzemionki, dodano subtelnie rozdrobniony talk do całości 180 g podczas ciągłego mieszania, przy czym 98% ziaren talku miało rozmiar mniejszy od 10 μm (Finntalc C10).
Po dodaniu metyloimidazolu do mieszaniny, jej lepkość skorygowano do pasującej do powlekania walcowego poprzez dodanie około 7 g koloidalnej krzemionki.
Roztwór powlekający został użyty do powlekania kartonu klasy 1 i 3 zgodnie z przykładem 1.
Powłoka była utwardzana i suszona w tych samych warunkach jak w przykładzie 1.
Wyniki testów
Przy ocenie wizualnej powłoka jest lekko matowa i ma dobrą zdolność tworzenia filmu. Właściwości fizyczne powłoki są przedstawione w tabeli 2.
T a b e l a 2
Wyniki testów z przykładu 2
Klasa kartonu Grubość warstwy powłoki μιτι Penetracja pary wodnej g/m2/24 godz Penetracja tlenu cm3/m2/24 godz. Odporność na olej i tłuszcz, KIT-TEST Odporność na temperaturę DSC 25-300°C
1. Pigment SBS 10 11,0 33 12 bez zmian
2. Gładka płyta do kubeczków 12 9,8 29 12 bez zmian
Przykła d 3
W naczyniu, na łaźni z lodem, zmieszano 35,6 g fenylotrimetoksysilanu, 276,6 g glicydyloksypropylotrimetoksysilanu i 19,8 g aminopropylotrietoksysilanu. Do tej mieszaniny stopniowo dodano 6 g wody poprzez wkraplanie, mieszanie na łaźni z lodem kontynuowano przez 15 minut, po czym dodano 12 g wody w małych porcjach i mieszaninę dalej mieszano na łaźni z lodem przez 15 minut. Następnie dodano 97,2 g wody przy szybszym wkraplaniu i mieszanie kontynuowano przez dwie godziny w temperaturze pokojowej. Następnie do tego hydrolizatu dodano 43,6 g żywicy epoksydowej (Dow Corning D.E.R. 330). Przeprowadzono powlekanie kartonów 1 do 3 zgodnie z przykładem 1 z użyciem sposobu powlekania walcowego. Powłokę utwardzano w piecu w 160°C przez trzy minuty.
PL 191 302 B1
T a b ela 3
Wyniki testów z przykładu 3
Klasa kartonu Grubość warstwy powłoki μιτι Penetracja pary wodnej g/m2/24 godz., 23°C, 50% wilgotn. względnej Penetracja tlenu cm3/m2/24 godz., 23°C Odporność na olej i tłuszcz, KIT-TEST Odporność na temperaturę DSC 25-300°C
1. Pigment SBS 4 10 25 12 bez zmian
2. Powlekany dyspersją 4 3 32 12 bez zmian
3. Gładka płyta do kubeczków 6 12 35 12 bez zmian
P r z y k ł a d 4
Roztwór wstępnie hydrolizowano jak w przykładzie 3. Do hydrolizatu dodano 147 g miki (Kemira Mica 40). Roztwór powlekający został użyty do powleczenia kartonu klas 1, 2 i 3 zgodnie z przykładem 1. Powłokę utwardzano i suszono jak w przykładzie 3.
Wyniki testów
Przy badaniu wizualnym powłoka jest lekko matowa i ma dobrą zdolność tworzenia filmu. Właściwości fizyczne powłoki są przedstawione w tabeli 4.
Tabela 4
Wyniki testów z przykładu 4
Klasa kartonu Grubość warstwy powłoki μιτ Penetracja pary wodnej g/m2/24 godz., 23°C, 50% wilgotn. względnej Penetracja tlenu cm3/m2/24 godz., 23°C Odporność na olej i tłuszcz, KIT-TEST Odporność na temperaturę DSC 25-300°C
1. Pigment SBS 5 8 20 12 bez zmian
2. Powlekany dyspersją 6 4 25 12 bez zmian
3. Gładka płyta do kubeczków 6 10 30 12 bez zmian
Zastrzeżenia patentowe

Claims (12)

Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej przez nanoszenie co najmniej jednej, silikonowej, cieczo- i gazoszczelnej warstwy powłokowej na płytę bazową z kartonu lub tektury, która to płyta ma ciężar co najmniej 170 g/m2, znamienny tym, że
- sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą (i) co najmniej jeden związek organoosilanowy, który tworzy nieorganiczny, łańcuchowy lub usieciowany szkielet polimerowy złożony z naprzemiennych atomów krzemu i tlenu i który ma grupę epoksydową, aminową, hydroksylową, karboksylową, karbonylową, winylową lub metakrylową, (ii) co najmniej jeden reaktywny związek organiczny, który jest zdolny do reakcji z reaktywnymi grupami związku organosilanowego, z utworzeniem organicznych łańcuchów bocznych i/lub wiązań poprzecznych ze szkieletem polimerowym i który stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości, obliczonej jako monomer, stanowiącej 10 do 80 procent molowych całej ilości związków oraz ewentualnie zawierającą iii) wypełniacz,
- rozprowadza się sporządzoną mieszaninę reakcyjną na powierzchni płyty bazowej (8, 12) i reagującą mieszaninę pozostawia się do zżelowania, a następnie
PL 191 302 B1
- zżelowaną mieszaninę utwardza się w czasie od części sekund do 3 minut, aż do utworzenia warstwy powłokowej (9, 13), przy czym proces formowania warstwy powłokowej (9, 13) stanowi część procesu wytwarzania płyty bazowej (8, 12) w maszynie papierniczej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo wprowadza się do mieszaniny reakcyjnej związek metalu, łączący się ze szkieletem polimerowym, tak że część atomów krzemu występująca naprzemiennie z atomami tlenu, zostaje zastąpiona przez atomy metalu.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się związek organiczny, który obliczony jako monomer, stanowi 10 do 50 procent molowych całej ilości związków polimeryzujących w mieszaninie reakcyjnej.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na płycie bazowej (8, 12) rozprowadza się polimeryzującą mieszaninę reakcyjną, zawierającą fazę ciekłą złożoną z silanu, rozpuszczalnika, takiego jak alkohol, woda oraz ze związku organicznego i/lub prepolimeru, mieszaninę pozostawia się do zżelowania, po czym zżelowaną mieszaninę utwardza się aż do utworzenia szczelnej warstwy powłokowej (9, 13).
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że na płycie bazowej (8, 12) rozprowadza się mieszaninę, która jest mieszaniną koloidalną zawierającą fazę ciekłą złożoną z monomerów lub polimerów oraz z koloidalnych cząstek reaktywnych.
6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że utwardzanie przeprowadza się pod wpływem ogrzewania, w temperaturze twardnienia 100 do 200°C.
7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że utwardzanie przeprowadza się przez naświetlanie.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że na płytę bazową (8, 12) nanosi się warstwę powłokową (9, 13), której ciężar wynosi co najmniej 1 g/m2, korzystnie około 2 do 6 g/m2.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że na płytę bazową (8, 12) nanosi się wypełniacz wchodzący w skład utworzonej warstwy powłokowej (9, 13), taki jak talk łuskowy lub mika, włókna nieorganiczne albo organiczne.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że na płytę bazową (8, 12) nanosi się druk, a następnie na zadrukowanej powierzchni formuje się silikonową, przezroczystą, cieczo- i gazoszczelną warstwę powłokową (9, 13).
11. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że na powierzchnię utworzonej silikonowej, cieczo- i gazoszczelnej warstwy powłokowej (5, 13) nanosi się warstwę polimerową (6, 14), tworzącą złącze, stosowane do zamknięcia opakowania (1, 10).
12. Sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania przez nanoszenie na papier lub płytę bazową co najmniej jednej warstwy polimerowej i formowanie opakowania, znamienny tym, że
- sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą (i) co najmniej jeden związek organoosilanowy, który tworzy nieorganiczny, łańcuchowy lub usieciowany szkielet polimerowy złożony z naprzemiennych atomów krzemu i tlenu, mający grupę epoksydową, aminową, hydroksylową, karboksylową, karbonylową, winylową lub metakrylową, (ii) co najmniej jeden reaktywny związek organiczny, który jest zdolny do reakcji z reaktywnymi grupami związku organosilanowego, z utworzeniem organicznych łańcuchów bocznych i/lub wiązań poprzecznych ze szkieletem polimerowym i który stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości, obliczonej jako monomer, stanowiącej 10 do 80 procent molowych całej ilości związków oraz ewentualnie zawierającą iii) wypełniacz
- sporządzoną mieszaninę reakcyjną rozprowadza się na powierzchni papieru (4) lub płyty bazowej (8, 12) i reagującą mieszaninę pozostawia się do zżelowania, a następnie
- utwardza się wymienioną mieszaninę w przedziale czasowym od części sekund do 3 minut z utworzeniem warstwy powłokowej (5, 13), przy czym proces formowania tej warstwy stanowi część procesu wytwarzania papieru (4) lub płyty bazowej (8, 12) w maszynie papierniczej i następnie z tak otrzymanego powleczonego polimerem papieru lub płyty bazowej formuje się cieczo- i gazoszczelne opakowanie, które co najmniej w części jest powlekanym papierem, kartonem lub tekturą.
PL333535A 1996-11-22 1997-11-17 Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania PL191302B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI964661A FI101989B1 (fi) 1996-11-22 1996-11-22 Menetelmät neste- ja kaasutiiviin pakkauskartongin sekä pakkauksen valmistamiseksi sekä menetelmien mukaisesti valmistetut tuotteet
PCT/FI1997/000700 WO1998022656A1 (en) 1996-11-22 1997-11-17 Methods for manufacturing packaging board

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL191302B1 true PL191302B1 (pl) 2006-04-28

Family

ID=8547110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL333535A PL191302B1 (pl) 1996-11-22 1997-11-17 Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6200644B1 (pl)
EP (1) EP0939848B1 (pl)
JP (1) JP2001508504A (pl)
CN (1) CN1087800C (pl)
AT (1) ATE267294T1 (pl)
AU (1) AU729447B2 (pl)
CA (1) CA2272342A1 (pl)
DE (1) DE69729208T2 (pl)
DK (1) DK0939848T3 (pl)
ES (1) ES2221047T3 (pl)
FI (1) FI101989B1 (pl)
NO (1) NO325274B1 (pl)
PL (1) PL191302B1 (pl)
PT (1) PT939848E (pl)
RU (1) RU2163947C2 (pl)
WO (1) WO1998022656A1 (pl)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI117748B (fi) * 2001-10-15 2007-02-15 Stora Enso Oyj Pakkauksen kansi, sen valmistusmenetelmä sekä kannella suljettu pakkaus
US8883237B2 (en) 2002-04-11 2014-11-11 The Ovenable Paper Pan Company LLc Ovenable corrugated paper container
US8304004B2 (en) * 2002-04-11 2012-11-06 The Ovenable Paper Pan Company, Llc Ovenable corrugated paper container
US8304003B1 (en) * 2002-04-11 2012-11-06 The Ovenable Paper Pan Company, Llc Ovenable corrugated paper container
DE10230982A1 (de) * 2002-07-10 2004-01-22 H.C. Starck Gmbh Guanidincarbonat-haltiges Kieselsol
FI118921B (fi) * 2003-04-10 2008-05-15 Stora Enso Oyj Menetelmä polymeeripinnoitteisen paperin tai kartongin painamiseksi, saatava painotuote sekä pinnoitteen käyttö
FI118379B (fi) * 2004-02-25 2007-10-31 Stora Enso Oyj Menetelmä paperin tai kartongin saumaamiseksi
US7575797B2 (en) * 2004-08-27 2009-08-18 The Regents Of The University Of Michigan Blast reducing structures
BRPI0520091A2 (pt) * 2004-11-18 2009-04-14 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd embalagem de distribuição de alimento
ITMI20042434A1 (it) * 2004-12-21 2005-03-21 Paolo Giordano Metodo e dispositivo per l'estrazione rapida di antigeni
US20070181563A1 (en) * 2006-02-05 2007-08-09 Clean Baking Products, Bvba Plastic food processing utensils comprising a magnetically susceptible component, methods of using, methods of making, and products and apparatus comprising same
EP2134773B1 (en) 2007-04-04 2015-05-27 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Packaging laminate, method for manufacturing of the packaging laminate and packaging container produced there from
RU2435799C2 (ru) * 2007-04-04 2011-12-10 Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. Упаковочный ламинированный материал, способ изготовления упаковочного ламинированного материала и изготовленный из него упаковочный контейнер
US7939138B2 (en) * 2009-06-01 2011-05-10 Polymer Ventures, Inc. Grease resistant coatings, articles and methods
US8287974B2 (en) * 2009-06-01 2012-10-16 Polymer Ventures, Inc. Polyol-based release paper, articles, and methods
US8273435B2 (en) * 2009-06-01 2012-09-25 Polymer Ventures, Inc. Polyol coatings, articles, and methods
KR101105171B1 (ko) 2011-02-28 2012-01-12 한국티.비.엠 주식회사 코코넛보드 제조방법 및 장치
TWI555829B (zh) * 2011-12-20 2016-11-01 Ｇｃｐ應用技術有限公司 容器密封劑組合物
JP6338065B2 (ja) 2012-12-20 2018-06-06 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 容器用シーリング材組成物
US10189604B2 (en) 2014-09-03 2019-01-29 Kevin Ralph Mcmunn Container, packaging, and method for producing same
DE102014114668A1 (de) 2014-10-09 2016-04-14 Papierfabrik Schoellershammer Heinr. Aug. Schoeller Söhne GmbH & Co. KG Aromaschutzpapier
CN110512468B (zh) * 2019-09-03 2021-07-27 东莞市桐昌纸业有限公司 一种瓦楞纸板用纸浆及其制备方法
DE202019105079U1 (de) * 2019-09-13 2019-11-15 Nomad Foods Europe Limited Lebensmittelverpackungsmaterialien und daraus hergestellte Schalen
US12404635B2 (en) 2020-01-31 2025-09-02 Jl Darling Llc Water resistant materials for food-safe uses
DE102021125162A1 (de) 2021-09-28 2023-03-30 Huhtamaki Flexible Packaging Germany Gmbh & Co. Kg Durch Imprägnierung mit Silan in seiner Transluzenz erhöhtes flächiges faserhaltiges Verpackungsmaterial
KR20240083447A (ko) * 2022-12-05 2024-06-12 주식회사 케이티앤지 흡연물품 수분제어용 종이 및 이를 포함하는 흡연물품 패키지
WO2024138379A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-04 Elkem Silicones Shanghai Co., Ltd. Use of coating system comprising acrylic pre-coat and silicone top-coat in a paper-based food container and the paper-based food container coated with the coating system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206249A (en) * 1977-09-06 1980-06-03 Nihon Dixie Company Limited Process for producing a paper container having high impermeability to liquid
DE3422130A1 (de) 1984-06-14 1985-12-19 Rolf 8000 München Blickling Beschichtetes papier und verfahren zu seiner herstellung
GB8621009D0 (en) * 1986-08-30 1986-10-08 Waddingtons Cartons Ltd Heat treatable containers
GB8628008D0 (en) * 1986-11-22 1986-12-31 Univ Manchester Barrier products
GB8907256D0 (en) * 1989-03-31 1989-05-17 Rech Et D Applic Scient Scras New derivatives of hetrazepine as anti-asthmatic anti-allergic and gastro-intestinal protectors
SE500346C2 (sv) * 1989-10-16 1994-06-06 Tetra Laval Holdings & Finance Förpackningslaminat innefattande ett syrgasbarriärskikt och ett smakbarriärskikt, båda bestående av en blandning av eten- vinylalkohol-sampolymer och polyeten
DE4020316B4 (de) * 1990-06-26 2004-07-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines Lacks und dessen Verwendung
DE4025215C2 (de) * 1990-08-09 1994-03-10 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Lacks und seine Verwendung zum Beschichten von Substraten mit einem alkalistabilen und abriebbeständigen Überzug
JPH0794620B2 (ja) * 1991-07-26 1995-10-11 本州製紙株式会社 防滑性塗料組成物
US5434007A (en) * 1993-09-20 1995-07-18 Dow Corning Corporation Silane coated flavor/aroma barrier film
US5340620A (en) 1993-09-13 1994-08-23 International Paper Company Process for producing an improved oxygen barrier structure on paper
SE9600003L (sv) * 1995-03-21 1996-09-22 Claes G L Lundgren Beläggning av förpackningsmaterial

Also Published As

Publication number Publication date
ES2221047T3 (es) 2004-12-16
NO992367L (no) 1999-07-01
EP0939848B1 (en) 2004-05-19
ATE267294T1 (de) 2004-06-15
AU5053798A (en) 1998-06-10
WO1998022656A1 (en) 1998-05-28
CA2272342A1 (en) 1998-05-28
DK0939848T3 (da) 2004-08-09
US6200644B1 (en) 2001-03-13
FI964661A0 (fi) 1996-11-22
DE69729208D1 (de) 2004-06-24
CN1087800C (zh) 2002-07-17
RU2163947C2 (ru) 2001-03-10
EP0939848A1 (en) 1999-09-08
FI101989B (fi) 1998-09-30
NO325274B1 (no) 2008-03-17
JP2001508504A (ja) 2001-06-26
DE69729208T2 (de) 2005-05-04
PT939848E (pt) 2004-10-29
FI101989B1 (fi) 1998-09-30
NO992367D0 (no) 1999-05-14
FI964661A7 (fi) 1998-05-23
AU729447B2 (en) 2001-02-01
CN1241233A (zh) 2000-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL191302B1 (pl) Sposób wytwarzania płyty opakowaniowej i sposób wytwarzania cieczo- i gazoszczelnego opakowania
PL191911B1 (pl) Podgrzewalna tacka do artykułów żywnościowych oraz sposób wytwarzania podgrzewalnej tacki do artykułów żywnościowych
EP0801603B1 (en) Coated sheet material and method
RU99111369A (ru) Способы изготовления упаковочного картона
US20240034038A1 (en) A sol-gel coating to give coated substrates barrier properties and method of applications thereof
JP6102481B2 (ja) ヒートシール性包装材料
JP6064461B2 (ja) 蓋材およびそれを用いた密封容器
US20250153902A1 (en) Drinking cups made from cardboard coated with printing layer and crosslinked polysiloxane layer
JPS6382936A (ja) 紙製有底無継目成形容器及びその製法
US20250296751A1 (en) Article suitable for food contact and method for producing same
JP6217118B2 (ja) 蓋材
EP4411064A1 (en) A process of forming an open container for dairy, plant-based food and/or frozen food
JPS6367243A (ja) 耐熱性紙容器の製造方法
JPS62182032A (ja) 耐熱性紙容器

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20101117