PL241646B1 - Sposób wytwarzania opakowania biodegradowalnego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania opakowania biodegradowalnego, którego osnową jest wielowarstwowa tektura powlekana, charakteryzuje się tym, że na powierzchni tektury odbija się za pomocą matrycy uprzednio zaprojektowany wzór graficzny lub typograficzny, po czym obszar tektury z wzorem graficznym lub typograficznym pokrywa się warstwą kleju, korzystnie dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnymi i do powierzchni pokrytej klejem przykłada się naniesione na biodegradowalną folię cząstki tlenków metali, a po przywarciu cząstek metalicznych do warstwy kleju folię usuwa się, po czym całą powierzchnię opakowania zabezpiecza się przed czynnikami zewnętrznymi pokrywając biodegradowalnym lakierem dyspersyjnym, neutralnym sensorycznie i odpornym na ścieranie, przy czym proces nanoszenia lakieru odbywa się w temperaturze od 40 do 50°C.

Description

PL 241 646 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnego uszlachetnionego opakowania kartonowego.

Wśród istotnych sposobów poprawy stanu środowiska z punktu widzenia produkcji opakowań można wymienić zastosowanie materiałów biodegradowalnych i wykorzystanie procesów, które nie emitują gazów cieplarnianych. Wraz ze wzrostem konsumpcji, nieustannie wzrasta zapotrzebowanie na opakowania produktów. Zróżnicowanie asortymentu produktów substytucyjnych powoduje, że producenci coraz większą wagę przywiązują do opakowania i poszukują ciągle nowych form ich uszlachetniania oraz zabezpieczania.

Niemal każde opakowanie pełni nie tylko funkcję praktyczną zabezpieczając produkt oraz ułatwiając jego transport, ale także ma ogromne znaczenie marketingowe, gdyż stanowi często pierwszy kontakt konsumenta z produktem, może zachęcić bądź zniechęcić do zakupu. W związku z tym, jako jedno z kluczowych kryteriów przyjęto odporność na ścieranie. Klienci oczekują, że opakowania ich produktów będą prezentowały się w sposób atrakcyjny na przykład na sklepowych półkach. Ścieranie elementów graficznych opakowania (np. litery, logo, znaki graficzne, kolory) w sposób oczywisty narusza spójność marketingową marki, nie budzi zaufania do producenta i produktu. Opracowanie odpowiedniej techniki oraz wybór materiałów powinny odzwierciedlać rzeczywiste potrzeby klienta, których zaspokojenie jest kluczowe z biznesowego punktu widzenia.

Utrzymujące się zainteresowanie społeczeństwa zrównoważonym rozwojem znajduje swoje odzwierciedlenie zarówno w przepisach rządowych i samorządowych, postawach konsumenckich i wartościach komunikowanych przez właścicieli marek za pośrednictwem opakowań. Unia Europejska jest pionierem w tej dziedzinie, dążąc do przestrzegania zasad gospodarki o obiegu zamkniętym. Szczególny nacisk kładzie się na odpady z tworzyw sztucznych, dlatego też przedmiotem szczególnej kontroli są opakowania jednorazowego użytku. Powstaje wiele strategii na rozwiązanie tego problemu.

Do najczęściej wymienianych zalicza się wykorzystywanie materiałów alternatywnych, inwestowanie w rozwój tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego, projektowanie opakowań ułatwiających przetwarzanie w recyklingu oraz usprawnianie recyklingu.

Na pierwszy rzut oka zastosowanie opakowań, które mogą zostać poddane recyklingowi czy kompostowaniu stanowi jeden z kluczowych elementów zmniejszenia śladu środowiskowego produktu w ostatnim segmencie łańcucha dostaw: gospodarowanie odpadami. Należy jednak zwrócić uwagę, że dobranie odpowiedniej metody produkcji pozwala również zmniejszyć zużycie energii niezbędnej do produkcji opakowania, ilość materiałów zużytych w produkcji, ilość odpadów lub niezużytego materiału itd. Zmiana procesu produkcji opakowania wpływa zatem na ocenę ogólną produktu w kilku, z pozoru nie związanych ze sobą aspektach.

Zastosowanie dekoracyjnego druku jest jednym ze sposobów na zwrócenie uwagi na produkt. Druk dekoracyjny uzyskuje się za pomocą dwóch technologii: hot stamping lub cold foil. Obie pozwalają uzyskać atrakcyjny wizualny aspekt opakowania, dzięki efektownemu połyskowi lub metalizie. W procesie hot stampingu matryca podgrzewana jest do ok. 100°C. Po zetknięciu matrycy z folią PET, rozgrzewa się warstwa klejowa, klej aktywizuje się w miejscach odpowiadających rysunkowi na matrycy i wraz z odpowiednim fragmentem warstwy lakieru i warstwy aluminium pozostaje na drukowanej hot stampingiem powierzchni. Technika ta nie jest jednak przyjazna środowisku z powodu dużej energochłonności, zaś wysoka temperatura procesu wyklucza możliwość zastosowania folii biodegradowalnych.

Nowszą technologią uszlachetniania i zabezpieczania jest cold stamping - technika druku z użyciem folii cold stampingowej i odpowiedniego kleju. Klej nanosi się metodą fleksograficzną lub offsetową dokładnie w miejscach, które chcemy zadrukować (uszlachetnić folią). Po dociśnięciu kleju „nadrukowanego” do warstwy klejowej folii następuje oderwanie barwnika od warstwy. Technologia cold foil, z powodu swojej specyfiki, umożliwia wytworzenie atrakcyjnych wizualnie uszlachetnień i zabezpieczeń na bardziej różnorodnym podłożu niż w technologii hot stamp.

Z polskiego patentu PL230162 znany jest sposób nanoszenia nadruków wielobarwnych na opakowania spożywcze, szczególnie na opakowania giętkie papierowe bądź tworzywowe foliowe. Nanoszenie nadruku, którym jest obraz pierwotny o niewystarczającej rozdzielczości, poprzedzone jest przekształcaniem tego obrazu do wyższej rozdzielczości operacją rastrowania. Fotopolimerowe formy drukowe powstają na bazie tak dokonanego rastrowania i tworzone są jako siatki obrazu. Technologią

PL 241 646 B1 cyfrową wprowadzane są dodatkowe elementy w przekształcany obraz pierwotny. Łączy się nią dodatkowe elementy i obraz pierwotny w oparciu o wybraną przez użytkownika zasadę łączenia tworząc zmodyfikowane siatki obrazu. Uzyskuje się skompensowane siatki obrazu, a po ich przeniesieniu na poszczególne sekcje drukujące maszyny fleksograficznej, przenosi się farby na opakowanie. Rastruje się wyłącznie strefę szaty graficznej obrazu pierwotnego uzyskując siatki obrazu dla każdej barwy, natomiast dla strefy kodów pozostawia się w siatkach obrazu pierwotnego obszar pusty, za to strefę kodów obrazu pierwotnego przekształca się poprzez kolejne etapy.

W zgłoszeniu P. 421479 ujawniono materiał na opakowanie biodegradowalne w formie ciągłego pasma, które stanowi papier z co najmniej jednej strony powleczony biodegradowalnym polimerem i posiadający z co najmniej jednej strony warstwę nadruku z biodegradowalnej farby wodnej, której drukowalnym substratem jest skrobia. Ciągłe pasmo może zawierać otwory o dowolnym kształcie z wgrzanymi w nie elementami folii biodegradowalnej. Z zgłoszeniu ujawniono również sposób wytwarzania materiału na opakowanie owoców i warzyw, gdzie ciągłe pasmo papieru najpierw powleka się z co najmniej jednej strony biodegradowalnym polimerem i nawija na rolę w którym ciągłe pasmo pokrywa się nadrukiem z farby wodnej której drukowalnym substratem jest skrobia, następnie warstwę z nadrukiem poddaje się suszeniu gorącym powietrzem w temperaturze 70°C - 90°C, następnie ciągłe pasmo nawija się na rolę i odcina. W ciągłym paśmie wycina się laserem otwory o dowolnym kształcie a następnie wgrzewa się w nie elementy folii biodegradowalnej, przy czym grzałki przykłada się od strony ciągłego pasma.

Istota rozwiązania według pierwszego wynalazku polega na tym, że opakowania wytwarza się z wielowarstwowej tektury powlekanej o dość ściśle określonej grubości, na powierzchni której odbija się za pomocą matrycy uprzednio zaprojektowany wzór graficzny lub typograficzny. Następnie obszar tektury z wzorem graficznym lub typograficznym pokrywa się warstwą kleju, korzystnie dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnymi i do powierzchni pokrytej klejem przyk łada się naniesione na biodegradowalną folię cząstki tlenków metali. Po przywarciu cząstek metalicznych do warstwy kleju, folię usuwa się, po czym całą powierzchnię opakowania zabezpiecza się przed czynnikami zewnętrznymi pokrywając biodegradowalnym lakierem dyspersyjnym, neutralnym sensorycznie i odpornym na ścieranie, przy czym proces nanoszenia lakieru odbywa się w temperaturze od 40 do 50°C.

Korzystnie tektura ma grubość od 490 do 515 mikronów i gramaturę od 290.

Korzystnie głównym składnikiem kleju jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji od 100 : 4 do 100 : 6.

Korzystnie powierzchnię tektury poza wzorem graficznym lub typograficznym barwi się lub zadrukowuje za pomocą ekologicznej farby drukarskiej na bazie olejów pochodzenia roślinnego lub metalicznymi farbami dyspersyjnymi wytworzonych na bazie pigmentów aluminiowych, stonowanych dodatkowo koncentratami pigmentowymi.

Korzystnie jako nośnika cząstek tlenków metali stosuje się folię składającą się z: filmu poliuretanowego w ilości 85-90%, wodorozcieńczalnej żywicy poliuretanowej w ilości 0,5-1,2%, wodorozcieńczalnej żywicy poliuretanowej PU w ilości 0,2-0,8%, aluminium w ilości śladowej, proszku matującego w ilości 0,05% i mieszaniny innych żywic w ilości 5-7%.

Korzystnie do zabezpieczenia powierzchni opakowania używa się lakieru zawierającego mieszaninę 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu i 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w stosunku 3:1, dokuzan sodu, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, ditlenek tytanu, glikol propylenowy i amoniak.

Istota rozwiązania według drugiego wynalazku polega na tym, że opakowania biodegradowalne wytwarza się z wielowarstwowej tektury powlekanej, w której ściśle określony obszar powierzchni wtłacza się, za pomocą matrycy, cząsteczki tlenków metali, a następnie całą powierzchnię opakowania pokrywa się warstwą kleju, korzystnie dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnym i, po czym na powierzchnię tę nakłada się folię biodegradowalną.

Korzystnie tektura ma grubość od 490 do 515 mikronów i gramaturę od 290 do 310 g/m².

Korzystnie głównym składnikiem kleju jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji od 100 : 4 do 100 : 6.

Korzystnie folią stosowaną do pokrycia opakowania jest folia o składzie: film poliuretanowy w ilości 85-90%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa w ilości 0,5-1,2%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa PU w ilości 0,2-0,8%, aluminium w ilości śladowej, proszek matujący w ilości 0,05% i mieszanina innych żywic w ilości 5-7%.

Główną zaletą rozwiązania według wynalazku jest stuprocentowa biodegradowalność uzyskanego tym sposobem produktu. W opisanej technologii użyto materiałów znanych z innych zastosowań,

PL 241 646 B1 w których dobrze się sprawdziły, natomiast po raz pierwszy zestawiono je ze sobą i użyto do wyprodukowania opakowania o szerokim zakresie zastosowania.

Wytworzone opisanym wyżej sposobem opakowania są ponadto wytrzymałe, trwałe, odporne na działanie promieni UV, wilgoci, zarysowania. Ich powierzchnia nie łuszczy się, nie rozwarstwia, a kolory są żywe i trwałe.

Do uzyskania błyszczących metalicznych wzorów bądź napisów stosuje się cząstki tlenków metali produkowanych przez firmę Achilles Gruppe.

Użyty lakier ACRYLAC-Temp, zawierający mieszaninę 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu i 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w stosunku 3:1, dokuzan sodu, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, ditlenek tytanu, glikol propylenowy i amoniak jest lakierem dyspersyjnym i jego mechanizm schnięcia nie powoduje powstawania reakcji chemicznych i ubocznych produktów rozpadu, woda zawarta w lakierze częściowo wsiąka w podłoże, a częściowo odparowuje z powierzchni arkusza. W związku z tym lakier zachowuje neutralność sensoryczną typową dla tego rodzaju lakierów. Również odporność lakieru na ścieranie jest bardzo korzystna. Lakier zachowuje także dobrą podatność na tłoczenie folią. Do produkcji lakieru zastosowano surowce, które używane w warunkach podwyższonej temperatury wykazują doskonałą charakterystykę powlekania i tworzą przez to bardzo gładką warstwę.

Wykorzystanie tej technologii do zabezpieczania i uszlachetniania opakowań kartonowych jest szczególnie istotne w kontekście panujących na rynku standardów umocowanych prawnie, utrudniających wprowadzenie na rynek sfałszowanych produktów lub ułatwiających ich identyfikację.

Rozwiązania według wynalazku przedstawione są w przykładach wykonania.

Przykład I

Opakowanie wytwarza się z wielowarstwowej tektury najkorzystniej o gramaturze 300 g/m² i grubości 504 mikronów.

Na powierzchni tektury odbija się za pomocą matrycy uprzednio zaprojektowany wzór graficzny lub typograficzny, po czym obszar tektury z wzorem graficznym lub typograficznym pokrywa się warstwą kleju. Najlepiej sprawdza się klej dwuskładnikowy z rozpuszczalnikami biodegradowalnymi, którego głównym składnikiem jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji 100 : 5. Takim klejem jest klej Forzal Bio-910A + 910B. Do powierzchni pokrytej klejem przykłada się naniesione na biodegradowalną folię EarthFirst BGFB (o składzie: film poliuretanowy w ilości 85-90%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa w ilości 0,5-1,2%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa PU w ilości 0,2-0,8%, aluminium w ilości śladowej, proszek matujący w ilości 0,05% i mieszanina innych żywic w ilości 5-7%) cząstki tlenków metali, a po przywarciu cząstek metalicznych do warstwy kleju folię usuwa się i wyrzuca do kompostownika. Powierzchnię opakowania poza wzorem graficznym lub typograficznym wyklejonym cząstkami metalicznymi można zabarwić lub zadrukować za pomocą ekologicznej farby drukarskiej na bazie olejów pochodzenia roślinnego lub metalicznymi farbami dyspersyjnymi wytworzonymi na bazie pigmentów aluminiowych, stonowanych dodatkowo koncentratami pigmentowymi. Następnie całą powierzchnię opakowania zabezpiecza się przed czynnikami zewnętrznymi pokrywając biodegradowalnym lakierem dyspersyjnym zawierającym mieszaninę 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu i 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w stosunku 3:1, dokuzan sodu, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, ditlenek tytanu, glikol propylenowy i amoniak, neutralnym sensorycznie i odpornym na ścieranie, przy czym proces nanoszenia lakieru odbywa się w temperaturze od 45°C. Temperatura ta jest warunkiem osiągnięcia oczekiwanych rezultatów, gdyż w tej temperaturze lepkość lakieru spada ze 130 do 50 sekund. Zaleca się delikatne mieszanie lakieru, a jego uzupełnianie powinno odbywać się w stosunkowo ciągły sposób, aby zapewnić wyrównywanie się temperatury.

Przykład II

Opakowanie wytwarza się z wielowarstwowej tektury najkorzystniej o gramaturze 300 g/m² i grubości 504 mikronów.

W ściśle określony obszar powierzchni tektury wtłacza się za pomocą matrycy, wykonanej według projektu, cząsteczki tlenków metali, a następnie całą powierzchnię opakowania pokrywa się warstwą kleju, dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnym i, którego głównym składnikiem jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji 100 : 5. Takim klejem jest klej Forzal Bio910A + 910B. Na całą powierzchnię opakowania nakłada się folię biodegradowalną EarthFirst BGFB.

Claims (10)

1. PL 241 646 B1

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania opakowania biodegradowalnego, którego osnową jest wielowarstwowa tektura powlekana, znamienny tym, że na powierzchni tektury odbija się za pomocą matrycy uprzednio zaprojektowany wzór graficzny lub typograficzny, po czym obszar tektury z wzorem graficznym lub typograficznym pokrywa się warstwą kleju, korzystnie dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnymi i do powierzchni pokrytej klejem przykłada się naniesione na biodegradowalną folię cząstki tlenków metali, a po przywarciu cząstek metalicznych do warstwy kleju folię usuwa się, po czym całą powierzchnię opakowania zabezpiecza się przed czynnikami zewnętrznymi pokrywając biodegradowalnym lakierem dyspersyjnym, neutralnym sensorycznie i odpornym na ścieranie, przy czym proces nanoszenia lakieru odbywa się w temperaturze od 40 do 50°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tektura ma grubość od 490 do 515 mikronów i gramaturę od 290 do 310 g/m².
3. 3. Sposób według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że głównym składnikiem kleju jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji od 100 : 4 do 100 : 6.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nośnika cząstek tlenków metali stosuje się folię o składającą się z: filmu poliuretanowego w ilości 85-90%, wodorozcieńczalnej żywicy poliuretanowej w ilości 0,5-1,2%, wodorozcieńczalnej żywicy poliuretanowej PU w ilości 0,2-0,8%, aluminium w ilości śladowej, proszku matującego w ilości 0,05% i mieszaniny innych żywic w ilości 5-7%.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że powierzchnię tektury poza wzorem graficznym lub typograficznym barwi się lub zadrukowuje za pomocą ekologicznej farby drukarskiej na bazie olejów pochodzenia roślinnego lub metalicznymi farbami dyspersyjnymi wytworzonych na bazie pigmentów aluminiowych, stonowanych dodatkowo koncentratami pigmentowymi.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do zabezpieczenia powierzchni opakowania używa się lakieru zawierającego mieszaninę 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu i 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w stosunku 3:1, dokuzan sodu, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, ditlenek tytanu, glikol propylenowy i amoniak.
7. 7. Sposób wytwarzania opakowania biodegradowalnego, którego osnową jest wielowarstwowa tektura powlekana znamienny tym, że w ściśle określony obszar powierzchni tektury wtłacza się za pomocą matrycy cząsteczki tlenków metali, a następnie całą powierzchnię opakowania pokrywa się warstwą kleju, korzystnie dwuskładnikowego z rozpuszczalnikami biodegradowalnymi, po czym na powierzchnię tę nakłada się folię biodegradowalną.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że tektura ma grubość od 490 do 515 mikronów i gramaturę od 290 do 310 g/m².
9. 9. Sposób według zastrz. 7 i 8, znamienny tym, że głównym składnikiem kleju jest kwas polimlekowy, zmieszany z utwardzaczem w proporcji od 100 : 4 do 100 : 6.
10. 10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że folią stosowaną do pokrycia opakowania jest folia o składzie: film poliuretanowy w ilości 85-90%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa w ilości 0,5-1,2%, wodorozcieńczalna żywica poliuretanowa PU w ilości 0,2-0,8%, aluminium w ilości śladowej, proszek matujący w ilości 0,05% i mieszanina innych żywic w ilości 5-7%.