PL220549B1

PL220549B1 - Kompozycja do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego, sposób otrzymywania kompozycji do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego, termoizolacyjny materiał opakowaniowy, zwłaszcza do produktów spożywczych oraz sposób otrzymywania termoizolacyjnego materiału opakowaniowego, zwłaszcza do produktów spożywczych

Info

Publication number: PL220549B1
Application number: PL398362A
Authority: PL
Inventors: Artur Bartkowiak; Jerzy Balejko; Sławomir Lisiecki; Maria Chojnacka
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2015-11-30
Also published as: US20130236722A1; PL398362A1; EP2636792A1; EP2636792B1; US9346960B2

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego zawierająca materiały biodegradowalne takie jak skrobia, gliceryna oraz sposób otrzymywania kompozycji do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego, zwłaszcza do produktów spożywczych. Przedmiotem wynalazku jest również termoizolacyjny materiał opakowaniowy, zwłaszcza do produktów spożywczych oraz sposób otrzymywania termoizolacyjnego materiału opakowaniowego, zwłaszcza do produktów spożywczych. Materiał składa się z materiału celulozowego oraz powłoki spienialnej z materiałów biodegrodawalnych.

Trwające od kilkunastu lat badania dotyczące opakowań spienionych otrzymywanych z materiałów bioodnawialnych koncentrują się na wykorzystaniu skrobi. Do wytworzenia biodegradowalnych materiałów opakowaniowych o strukturze porowatej - spienionej, stosowane są jak dotąd cztery podstawowe metody: ekstruzyjna, wypieku, ciśnieniowa oraz ciśnieniowo-eksplozyjna.

Znany jest z literatury Shogren i in., 1998; Lawton i in., 2004; Salgado i in., 2008 sposób otrzymywania opakowań, w którym wodna dyspersja skrobi wraz z dodatkami ogrzewana jest w dwuklapowych formach. Jedynym czynnikiem spieniającym jest odparowująca woda. Wyroby tego typu produkowane są z układów o dużej zawartości wilgoci (70-80%), dlatego sam proces wypieku/spieniania jest znacznie dłuższy (1-2 min.) niż produkcja podobnego opakowania z polistyrenu, co jest zasadniczą wadą tej metody. Zbliżona metoda może być wykorzystana do wytwarzania pianek z innych materiałów biodegradowalnych jak np. poli(propylowęglanu) czyli kopolimeru powstałego z tlenku etylenu i dwutlenku węgla (Luinstra, 2008) z N,N'-dinitrozobentametylenem w roli porofora i dodatkiem mocznika jako aktywatora rozkładu (Guan i in., 2007). Materiały opakowaniowe celulozowe/skrobiowe o strukturze trójwarstwowej są obecnie produkowane przez firmę Novamont SpA w Novara, Włochy (Starch polymer appears in corrugated foam sheet, Plastics Technology, 1.08.2003). Tektury faliste z pianką Mater-Bi opartą o polimery biodegradowalne na bazie skrobi zostały wprowadzone na rynek Europejski w 2002 roku w postaci produktu o nazwie „Wave Mater-Bi”. Pianka o zamkniętych komórkach jest formowana w wyniku spieniania za pomocą pary wodnej w niekonwencjonalnej linii wytłaczania zaprojektowanej przez Novamont. Metoda ta produkuje kompozyty bezpośrednio spieniane na etapie ekstruzji. Z opisu US 4435344 znany jest sposób wytwarzania kompozytów powlekaniu żywicą papierów lub laminowanych folii termoplastycznych. Powierzchnia takiego materiału jest następnie podgrzewana i łączona ze spienioną warstwą termoizolacyjnego polietylenu. W opisach patentowych US 6030476 i 5840139 przedstawiony jest sposób wytwarzania pojemników na napoje lub kubki, gdzie warstwa izolacyjna jest utworzona z wykorzystaniem termoplastycznej żywicy syntetycznej. W opisie patentowym US 6030476 przedstawiono materiał termoizolacyjny zawierający termoplastyczną żywicę syntetyczną o małej lub średniej gęstości, na przykład polietylen, poliolefiny, nylon oraz nieprzepuszczającą wilgoci warstwę polietylenu o wysokiej gęstości, umieszczoną na powierzchni papieru. Materiały o podobnej konstrukcji z termoizolacyjnymi warstwami z materiałów syntetycznych są opisane w patentach europejskich EP 0940240 A2 i EP 1060879. Z opisu patentowego US 7,074,466 znany jest sposób otrzymywania materiału kompozytowego o właściwościach termoizolacyjnych oparty o warstwę kartonu i rozszerzonej warstwy pianki umieszczony na podłożu tektury. Warstwy termoizolacyjne to materiały syntetyczne takie jak pianki PVDC lub AMM. Warstwa ta spieniana jest na etapie jej nanoszenia.

Otrzymywane znane spienione materiały biopolimerowe, głównie skrobiowe, bez względu na zastosowaną metodę wytworzenia, cechują się niską elastycznością i dość dużą podatnością na pochłanianie pary wodnej. W postaci zawilgoconej po długotrwałym kondycjonowaniu w środowisku o podwyższonej wilgotności pogarszają się również inne właściwości spienionej skrobi, to jest wytrzymałość na zerwanie i przedarcie, dlatego wciąż trwają próby wprowadzenia szeregu dod atków poprawiających właściwości funkcjonalne materiału. Wśród wielu opisanych w pracach naukowobadawczych należy wymienić:

• użycie plastyfikatorów stosowanych do zwiększenia elastyczności, gdzie podstawowymi stosowanymi plastyfikatorami dla skrobi są: gliceryna, polialkohol winylowy (Finkenstadt i Willett, 2004), chlorek amonowy, sorbitol (Poutanen i Forssell, 1996; Funke i in., 1998), • wprowadzenie napełniaczy: wykorzystywane są włókna osikowe (Glenn i in., 2001a; Shorgen i in., 2002; Lawton, 2004), glinki (Wilhelm i in., 2003) oraz kreda (Glenn i in., 2001),

PL 220 549 B1 • zastosowanie dodatków mających hydrofobizować skrobię: kaprolaktony (PCL) (Preechawong i in., 2004), polikwas mlekowy (PLA) (Preechawong i in., 2005); powstałe w ten sposób materiały traktowane są najczęściej jako hybrydowe.

Stosowane są również inne środki pomocnicze takie jak substancje przeciwzbrylające (stearynian magnezu), czy ułatwiające utrzymanie gazu w pęcherzykach (guma guarowa) (Shorgen i in., 1998). W przypadku dostępnych na rynku pierwszych komercyjnych opakowań biodegradowalnych stosuje się często powłoki zabezpieczające, których podstawowym zadaniem jest ochrona higroskopijnej biopolimerowej pianki budującej kształtkę przed pochłanianiem wilgoci oraz poprawa jej właściwości mechanicznych (Glenn i in., 2001b).

Kompozycja do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego, według wynalazku, zawierająca materiały biodegradowalne takie jak skrobia, gliceryna charakteryzuje się tym, że jest mieszaniną dwukomponentową, przy czym pierwszy komponent stanowi mieszanina skrobi, żelatyny i gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu, zaś drugi komponent stanowi mieszanina komponentów białkowych, poroforów i ewentualnie skrobi. Skrobia może być dodawana tylko jako składnik pierwszego komponentu lub jako składnik zarówno pierwszego jak i drugiego komponentu. Jeżeli skrobia jest składnikiem obu komponentów to w pierwszym komponencie jej zawartość mieści się w zakresie 4-7% wagowych. Ilość poszczególnych składników w komponentach jest taka, aby po rozpuszczeniu w wodzie obydwu komponentów otrzymać kompozycję o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych, komponentów białkowych w zakresie 5-10% wagowych, poroforów w zakresie 3-5,5% wagowych. Komponenty białkowe stanowią produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny. Porofory stanowią wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu, ich mieszaniny lub azod icarbonamid.

Sposób otrzymywania kompozycji do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego według wynalazku, polegający na mieszaniu materiałów biodegradowalnych takich jak skrobia, gliceryna, poddawaniu ich obróbce termicznej, charakteryzuje się tym, że dysperguje się w wodzie żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię stosując mieszadło mechaniczne, po czym mieszaninę podgrzewa się do temperatury w zakresie 50-100°C do uzyskania jednorodnej konsystencji. Następnie mieszaninę schładza się do temperatury w zakresie od 35 do 40°C ciągle mieszając, po czym dodaje się komponenty białkowe i porofory i miesza się do uzyskania jednorodnej kompozycji. Tak otrzymaną kompozycję nakłada się na materiał celulozowy. Dysperguje się żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych. Komponenty białkowe i porofory dodaje się do schłodzonej mieszaniny w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu komponentów białkowych w zakresie 5-10% wagowych, poroforów 3-5,5% wagowych.

W innej odmianie sposobu dysperguje się część skrobi, żelatynę i glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 4-7% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych. Pozostałą część skrobi taką, aby uzyskać końcową kompozycję o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych dodaje się do mieszaniny po schłodzeniu wraz z komponentami białkowymi i poroforami. Jako komponenty białkowe stosuje się produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny. Jako porofory stosuje się wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu oraz ich mieszaniny lub azodicarbonamid.

Termoizolacyjny materiał opakowaniowy według wynalazku, zawierający materiał celulozowy powleczony warstwą powłoki spienialnej, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jedną warstwę powłoki spienialnej otrzymywanej z wodnej zawiesiny skrobi o stężeniu w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny o stężeniu w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu o stężeniu w zakresie 5-11% wagowych, komponentów białkowych o stężeniu w zakresie 5-10% wagowych, poroforów 3-5,5% wagowych nałożoną na materiał celulozowy. Komponenty białkowe stanowią produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka

PL 220 549 B1 sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny. Porofory stanowią wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu oraz ich mieszaniny lub azodicarbonamid. Materiał może mieć dodatkową warstwę materiału celulozowego, tak, że powłoka spienialna znajduje się pomiędzy materiałem celulozowym. Materiał ₂ celulozowy ma postać papieru lub tektury o gramaturze w zakresie od 40 do 350 g/m².

Sposób otrzymywania termoizolacyjnego materiału opakowaniowego, według wynalazku polegający na powlekaniu materiału celulozowego powłoką z materiałów biodegradowalnych, suszeniu i spienianiu charakteryzuje się tym, że dysperguje się w wodzie żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię stosując mieszadło mechaniczne, po czym mieszaninę podgrzewa się do temperatury w zakresie 50-100°C do uzyskania jednorodnej konsystencji. Następnie mieszań inę schładza się do temperatury w zakresie od 35 do 40°C ciągle mieszając, po czym dodaje się komponenty białkowe i porofory. Miesza się do uzyskania jednorodnej kompozycji i na materiał celulozowy nakłada się jednostronnie co najmniej jedną warstwą tak otrzymanej kompozycji. Powlekanie materiału celulozowego odbywa się z wykorzystaniem klasycznych metod za pomocą ryflowanych wałków, pras powlekających, metod druku offsetowego i fleksograficznego, nanoszenia przy użyciu noża lub kurtyny. Dodatkowo w przypadku kompozycji w postaci past o dużej lepkości można zastosować metodę bezpośredniej ekstruzji z wykorzystaniem głowicy szczelinowej umożliwiającej pokrywanie w postaci warstwy litej lub przerywanej. Po naniesieniu powłoki materiał wstępnie się suszy i poddaje spienianiu z zastosowaniem znanych metod grzewczych gwarantujących równomierne ogrzewanie. Dysperguje się żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych. Komponenty białkowe i porofory dodaje się do schłodzonej mieszaniny w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu komponentów białkowych w zakresie 5-10% wagowych, poroforów 3-5,5% wagowych.

W innej odmianie sposobu dysperguje się część skrobię, żelatynę i glicerynę w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 4-7% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych. Pozostałą część skrobi taką, aby uzyskać końcową kompozycję o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych dodaje się do mieszaniny po schłodzeniu wraz z komponentami białkowymi i poroforami. Jako komponenty białkowe stosuje się produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny. Jako porofory stosuje się wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu, ich mieszaniny lub azodicarbonamid. Temperaturę i czas wstępnego suszenia ustala się w zależności od zastosowanego porofora, czyli tak, aby nastąpił rozkład porofora i jednocześnie nie doszło do rozkładu termicznego innych komponentów. Korzystnie kompozycję na materiał celulozowy nakłada się w postaci cienkiej warstwy o stałej lub zmiennej gru₂ bości i gramaturze od 5 do 200 g/m². Nałożenie kompozycji w postaci warstwy o zmiennej grubości w postaci naprzemiennych prążków ogranicza zjawisko zwijania materiału celulozowego występujące podczas suszenia. Proces spieniania powłoki prowadzi się wykorzystując energię cieplną lub mikrofale, z zastosowaniem kuchenki mikrofalowej lub pieca konwekcyjnego. W celu zwiększenia wytrzymałości materiału na powłokę spienialną nakłada się dodatkowo warstwę materiału celulozowego. Korzystnie stosuje się materiał celulozowy w postaci papieru lub tektury o gramaturze w zakresie od 40 do 350 g/m².

Wszystkie stosowane składniki do otrzymania powłoki spienialnej, w postaci biodegradowalnych biopolimerów, plastyfikatorów, poroforów, napełniaczy organicznych i mineralnych, należą do substancji będących na liście związków dopuszczonych do kontaktu z żywnością.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość uzyskania nowoczesnego kompozytowego termoizolacyjnego materiału opakowaniowego do żywności ze spienioną warstwą izolacyjną na bazie komponentów dopuszczonych do kontaktu z żywnością. Kompozycja według wynalazku stanowi warstwę termoizolacyjną pochodzenia naturalnego, usztywniającą i chroniącą produkt przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz mającą zdolność do pochłaniania nadmiaru wilgoci. Duże znaczenie ma także możliwość przesunięcia w czasie procesu spieniania opakowania, co umożliwia spienianie gotowych opakowań dostarczanych przez wytwórcę w postaci płaskiego wykroju dopiero na etapie pakowania produktu z zastosowaniem typowych metod grzejnictwa oraz konwencjonalnych urządzeń. Zastosowanie różnych poroforów i komponentów białkowych sprawia, że otrzymuje się kompozyt o zmiennych właściwościach. Metoda otrzymywania materiału z wykorzystaniem kompozycji według

PL 220 549 B1 wynalazku umożliwia wykorzystanie specjalnie dedykowanych oraz konwencjonalnych metod, w tym standardowych urządzeń do modyfikacji powierzchni stosowanych w przemyśle papierniczym i drukarskim do tworzenia powlekanych materiałów celulozowych. Powlekanie i późniejsza obróbka termiczna nie pogarsza pierwotnych właściwości podkładu tekturowego.

Rozwiązanie według wynalazku zostało bliżej objaśnione w podanych poniżej przykładach oraz w tabeli, w której zestawiono właściwości wybranych uzyskanych materiałów opakowaniowych.

P r z y k ł a d 1

Zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 10% wag., żelatyny w zakresie 10% wag., gliceryny w zakresie 5% wag. miesza się używając mieszadła mechanicznego. Następnie mieszaninę podgrzewa się do temperatury 50°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników, po czym schładza się ją do temperatury 35°C. Następnie do mieszaniny dodaje się komponent białkowy w postaci albuminy jaj, porofor w postaci wodorowęglanu sodu, tak aby stężenie komponentu białkowego w mieszaninie wynosiło 5% wag., a poroforu 3% wag.. Miesza się mieszaninę aż do uzyskania jednorodnej kompozycji.

₂

Tak otrzymaną kompozycją powleka się jednostronnie papier o gramaturze 50 g/m² z wykorzystaniem prasy powlekającej. Nakłada się za pomocą noża jedną warstwę powłoki w postaci cienkiej warstwy ₂ o stałej grubości i gramaturze 10 g/m². Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez ok. 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu papieru. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w kuchence mikrofalowej o mocy 90 W przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 2

Zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 17% wag., żelatyny w zakresie 11% wag., gliceryny w zakresie 8% wag. miesza się używając mieszadła mechanicznego. Następnie mieszaninę podgrzewa się do temperatury 80°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników, po czym schładza się ją do temperatury 35°C. Następnie do mieszaniny dodaje się komponent białkowy w postaci albuminy wysokopiennej, porofor w postaci wodorowęglanu sodu, tak aby stężenie komponentu białkowego w mieszaninie wynosiło 8% wag., a poroforu 4% wag.. Miesza się mieszaninę aż do uzyskania jedno₂ rodnej kompozycji. Tak otrzymaną kompozycją powieka się jednostronnie tekturę o gramaturze 350 g/m² z wykorzystaniem ryflowanych wałków. Nakłada się dwie warstwy powłoki w postaci cienkiej warstwy ₂ o zmiennej grubości i gramaturze 200 g/m² w postaci naprzemiennych prążków. Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez ok. 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu tektury. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w piecu konwekcyjnym w temperaturze 170°C przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 3

Zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 4% wag., żelatyny w zakresie 12% wag., gliceryny w zakresie 10% wag. miesza się zawiesinę za pomocą mieszadła mechanicznego. Następnie mieszaninę podgrzewa się do temperatury 100°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników, po czym schładza się ją do temperatury 40°C. Następnie do mieszaniny dodaje się komponent białkowy w postaci kazeinianu sodu, porofor w postaci mieszaniny wodorowęglanu sodu i potasu, tak aby stężenie skrobi w mieszaninie wynosiło 4% wag. komponentu białkowego 10% wag., a poroforu 5% wag.. Miesza się mieszaninę aż do uzyskania jednorodnej kompozycji. Tak otrzymaną kompozycją ₂ powleka się jednostronnie tekturę o gramaturze 200 g/m² z wykorzystaniem druku offsetowego. Na₂ kłada się powłokę w postaci trzech cienkich warstw o zmiennej grubości i gramaturze 100 g/m² w postaci naprzemiennych prążków. Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez około 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu tektury. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w piecu konwekcyjnym w temperaturze 170°C przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 4

Otrzymując zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 6% wag., żelatyny w zakresie 12% wag., gliceryny w zakresie 10% wag., używając mieszadła mechanicznego miesza się przygotowaną zawiesinę i podgrzewa się do temperatury 100°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników, po czym schładza się ją do temperatury 40°C. Następnie dysperguje się w zimnej wodzie skrobię, komponent białkowy w postaci kazeinianu sodu, porofor w postaci mieszaniny wodorowęglanu sodu i potasu, tak aby stężenie skrobi w mieszaninie wynosiło 6% wag., komponentu białkowego 10% wag., a poroforu

5% wag.. Miesza się obydwie dyspersje aż do uzyskania jednorodnej kompozycji. Tak otrzymaną ₂ kompozycją powleka się jednostronnie tekturę o gramaturze 200 g/m² z wykorzystaniem druku offsetowego. Nakłada się za pomocą kurtyny jedną warstwę powłoki w postaci cienkiej warstwy o stałej

PL 220 549 B1 ₂ grubości i gramaturze 100 g/m². Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez około 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu papieru. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w kuchence mikrofalowej o mocy 90 W przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 5

Zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 7% wag., żelatyny w zakresie 12% wag., gliceryny w zakresie 11% wag. miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego. Następnie mieszaninę podgrzewa się do temperatury 100°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników, po czym schładza się ją do temperatury 40°C. Następnie do mieszaniny dodaje się komponent białkowy w postaci mieszaniny soi oraz białka mlecznego (w stosunku 1:1), porofor w postaci azodicarbonamidu, tak aby stężenie skrobi w mieszaninie wynosiło 7% wag. komponentu białkowego 9% wag., a poroforu 5,5% wag..

Miesza się mieszaninę aż do uzyskania jednorodnej kompozycji. Tak otrzymaną kompozycją powleka ₂ się jednostronnie tekturę o gramaturze 200 g/m² z wykorzystaniem druku offsetowego. Nakłada się ₂ powłokę w postaci trzech cienkich warstw o zmiennej grubości i gramaturze 100 g/m² w postaci naprzemiennych prążków. Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez około 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu tektury. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w piecu konwekcyjnym w temperaturze 90°C przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 6

Rozwiązanie jak w przykładzie 5, z tym, że stosuje się mieszaninę gliceryny i sorbitolu, tak aby ich udział wynosił 6% wag. oraz 3% wag. poroforu w postaci azodicarbonamidu. Temperatura wstępnego suszenia wynosiła 25°C, czas około 20 h, temperatura spieniania 90°C, czas spieniania 90 sekund.

P r z y k ł a d 7

Przygotowując zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 7% wag., żelatyny w zakresie 12% wag., gliceryny w zakresie 11% wag., używając mieszadła mechanicznego miesza się zawiesinę i podgrzewa się do temperatury 100°C w celu rozpuszczenia wszystkich składników. Następnie do schłodzonej do temperatury 40°C mieszaniny dodaje się komponent białkowy w postaci mieszaniny soi oraz białka mlecznego w stosunku (1:3), porofor w postaci azodicarbonamidu, tak aby stężenie skrobi w mieszaninie wynosiło 7% wag., komponentu białkowego 9% wag., a poroforu 5,5% wag.. Tak otrzymaną ₂ kompozycją powleka się jednostronnie tekturę o gramaturze 200 g/m². Następnie suszy się wstępnie materiał w temperaturze 25°C przez około 20 h z wykorzystaniem dowolnej znanej metody stosowanej w suszeniu papieru. Tak otrzymany kompozyt poddajemy spienianiu ogrzewając go w kuchence mikrofalowej o mocy 90 W przez 90 sekund.

P r z y k ł a d 8

Rozwiązanie jak w przykładzie 6 z tym, że zamiast mieszaniny gliceryny i sorbitolu stosuje się glicerynę, tak aby jej udział wynosił 6% wag. oraz porofor w postaci azodicarbonamidu w zakresie 3% wag.. Temperatura wstępnego suszenia wynosiła 25°C, czas około 20 h. Dzięki zastosowaniu azodicarbonamidu jako porofora można zastosować niższą temperaturę podczas spieniania w piecu konwekcyjnym (90°C, czas spieniania 90 sekund).

P r z y k ł a d 9

Rozwiązanie jak w przykładzie 1, z tym, że jako komponent białkowy stosuje się kazeinę, a jako porofor stosuje się wodorowęglan amonu. Temperatura wstępnego suszenia wynosiła 25°C, czas około 20 h, temperatura spieniania 170°C, czas spieniania 90 sekund.

P r z y k ł a d 10

Rozwiązanie jak w przykładzie 1, z tym, że jako komponent białkowy stosuje się białko sojowe a jako porofor stosuje się mieszaninę wodorowęglan sodu z wodorowęglanem potasu. Temperatura wstępnego suszenia wynosiła 25°C, czas około 20 h, temperatura spieniania 170°C, czas spieniania 90 sekund.

P r z y k ł a d 11

Rozwiązanie jak w przykładzie 1, z tym, że jako komponent białkowy stosuje się g luten, a jako porofor stosuje się wodorowęglan potasu. Temperatura wstępnego suszenia wynosiła 25°C, czas około 15 h, temperatura spieniania 170°C, czas spieniania 90 sekund.

PL 220 549 B1

Tabela

Składnik	A \| B \| C	D \| E \| F
Skrobia ziemniaczana [%]	17	7
Żelatyna [%]	10	12
Gliceryna i/lub sorbitol [%]	5	6 \| 11
Komponenty białkowe [%]	a) białko mleka	7,5	9
b) białko sojowe
Stosunek w/w komponentów białkowych (a:b)	To ΓΤΪ \|Τϊ	To \|Ti \|T3
Udział porofora [%]	4,2	3 \| 5,5
Sucha masa [g]	43,7	44
Udział skrobi w suchej masie [%]	38	27
Warstwy celulozowe [g/m²]	Karton	320
Papier	80
Przyrost wysokości* [%]	Ogrzewanie mikrofalowe	warstwa lita
Średnia	491	136	462	342	70	348
Odch. std.	79,5	28,0	131,1	50,3	27,7	47,6
warstwa prążkowana
Średnia	326	93	108	96	64	147
Odch.std.	91,183	48,748	13,868	52,918	34,530	44,467
Ogrzewanie konwencjonalne	warstwa lita
Średnia	498	437	225	299	138	495
Odch.std.	52,975	7,371	7,234	12,858	7,024	124,179
warstwa prążkowana
Średnia	309	267	241	165	139	146
Odch. std.	40,415	40,513	12,741	31,607	3,786	49,943
ECT* [N/m]	Ogrzewanie mikrofalowe	Średnia	Próby ulegały zniszczeniu podczas wstępnego nacisku 5 N przed rozpoczęciem testu zasadniczego.	191,663	63,87	113,92
Odch. std.	49,832	18,522	30,758
Ogrzewanie konwencjonalne	Średnia	100	242	242,49
Odch.std.	25	55,66	67,897
FCT* [kN]	Ogrzewanie mikrofalowe	Średnia	0,13	0,173	0,325	0,557	0,77	0,737
Odch. std.	0,016	0,031	0,032	0,021	0,172	0,05
Ogrzewanie konwencjonalne	Średnia	0,137	0,117	0,18	0,423	0,583	0,913
Odch.std.	0,026	0,065	0,111	0,074	0,211	0,55
Siła zginania* [N]	Gładkie	Średnia	0,528	0,625	1,093	3,698	2,608	4,27
Odch. std.	0,103	0,057	0,138	1,695	0,767	1,764
Ryflowane	Średnia	0,408	0,625	0,73	1,64	2,588	1,05
Odch. std.	0,109	0,218	0,135	0,993	0,270	0,455
Pochłanianie pary* [g/m²]	Ogrzewanie mikrofalowe	warstwa lita
Średnia	0,21	0,35	0,44	0,75	0,50	0,51
Odch. std.	0,114	0,002	0,009	0,014	0,004	0,003
warstwa prążkowana
Średnia	0,42	0,39	0,35	0,78	0,27	0,70
Odch. std.	0,013	0,000	0,012	0,010	0,007	7,071
Ogrzewanie konwencjonalne	warstwa lita
Średnia	0,26	0,31	0,46	0,58	0,51	0,45
Odch. std.	0,001	0,005	0,008	0,020	0,005	0,004
warstwa prążkowana
Średnia	0,44	0,39	0,33	0,58	0,26	0,70
Odch. std.	0,012	0,008	0,007	0,012	0,009	0,003

Claims

1. Kompozycja do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego zawierająca materiały biodegradowalne takie jak skrobia, gliceryna, znamienna tym, że jest mieszaniną dwukomponentową, przy czym pierwszy komponent stanowi mieszanina skrobi, żelatyny i gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu, zaś drugi komponent stanowi mieszanina komponentów białkowych, poroforów i ewentualnie skrobi, przy czym ilość poszczególnych składników w komponentach jest taka, aby po rozpuszczeniu w wodzie obydwu komponentów otrzymać kompozycję o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych, komponentów białkowych w zakresie 5-10% wagowych poroforów w zakresie 3-5,5% wagowych.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że komponenty białkowe stanowią produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że porofory stanowią wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu oraz ich mieszaniny lub azodicarbonamid.

4. Sposób otrzymywania kompozycji do powlekania celulozowego materiału opakowaniowego polegający na mieszaniu materiałów biodegradowalnych takich jak skrobia, gliceryna, poddawaniu ich obróbce termicznej, znamienny tym, że dysperguje się w wodzie żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię stosując mieszadło mechaniczne, po czym mieszaninę podgrzewa się do temperatury w zakresie 50-100°C do uzyskania jednorodnej konsystencji, następnie schładza się ją do temperatury w zakresie od 35 do 40°C ciągle mieszając, po czym dodaje się komponenty białkowe i porofory.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dysperguje się żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny lub sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że komponenty białkowe i porofory dodaje się do schłodzonej mieszaniny w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu komponentów białkowych w zakresie 5-10% wagowych, poroforów 3-5,5% wagowych.

7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dysperguje się żelatynę, glicerynę lub mieszaninę gliceryny i sorbitolu oraz skrobię w takiej ilości, aby otrzymać wodną zawiesinę o stężeniu skrobi w zakresie 4-7% wagowych, żelatyny w zakresie 10-12% wagowych, gliceryny lub mieszaniny gliceryny i sorbitolu w zakresie 5-11% wagowych, zaś część skrobi taką, aby uzyskać końcową kompozycję o stężeniu skrobi w zakresie 10-17% wagowych dodaje się do mieszaniny po schłodzeniu wraz z komponentami białkowymi i poroforami.

8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako komponenty białkowe stosuje się produkty pochodzenia naturalnego zawierające białko pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego, korzystnie albumina jaj, albumina wysokopienna, kazeinian sodu, kazeina, białka mleka, białka sojowe, zeina, gluten oraz ich mieszaniny.

9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że porofory stanowią wodorowęglany metali alkaicznych lub amonu oraz ich mieszaniny lub azodicarbonamid.

10. Termoizolacyjny materiał opakowaniowy, zwłaszcza do produktów spożywczych zawierający materiał celulozowy powleczony warstwą powłoki spienialnej, znamienny tym, że ma co najmniej jedną warstwę powłoki spienialnej otrzymywanej z kompozycji opisanej w zastrzeżeniach 1-4 nałożoną na materiał celulozowy.

11. Termoizolacyjny materiał według zastrz. 10, znamienny tym, że ma dodatkową warstwę materiału celulozowego.

12. Termoizolacyjny materiał według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że materiał celulozo₂ wy ma postać papieru lub tektury o gramaturze w zakresie od 40 do 350 g/m².

13. Sposób otrzymywania termoizolacyjnego materiału opakowaniowego, zwłaszcza do produktów spożywczych, zawierającego warstwę powłoki spienialnej polegający na powlekaniu materiału celulozowego powłoką z materiałów biodegradowalnych, suszeniu i spienianiu, znamienny tym, że nakłada się jednostronnie co najmniej jedną warstwą kompozycji otrzymanej sposobem opisanym

PL 220 549 B1 w zastrzeżeniu 4-9 na materiał celulozowy, po czym materiał wstępnie się suszy i poddaje spienianiu z zastosowaniem znanych metod grzewczych gwarantujących równomierne ogrzewanie.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że temperaturę i czas wstępnego suszenia ustala się w zależności od zastosowanego porofora, aby nie doszło do jego rozkładu.

15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że temperaturę i czas spieniania ustala się tak, aby nastąpił rozkład porofora i jednocześnie nie doszło do rozkładu termicznego innych komponentów.

16. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że kompozycję na materiał celulozowy nakłada ₂ się w postaci cienkiej warstwy o stałej lub zmiennej grubości i gramaturze od 5 do 200 g/m².

17. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że kompozycję nakłada się na materiał celulozowy jako warstwę o zmiennej grubości w postaci naprzemiennych prążków.

18. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że spienia się powłokę z zastosowaniem kuchenki mikrofalowej lub pieca konwekcyjnego.

19. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że na nałożoną powłokę spienialną nakłada się dodatkowo warstwę materiału celulozowego.

20. Sposób według zastrz. 13 albo 19, znamienny tym, że stosuje się materiał celulozowy ₂ w postaci papieru lub tektury o gramaturze w zakresie od 40 do 350 g/m².