RU2764617C1 - Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging - Google Patents
Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764617C1 RU2764617C1 RU2021121310A RU2021121310A RU2764617C1 RU 2764617 C1 RU2764617 C1 RU 2764617C1 RU 2021121310 A RU2021121310 A RU 2021121310A RU 2021121310 A RU2021121310 A RU 2021121310A RU 2764617 C1 RU2764617 C1 RU 2764617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- film
- food packaging
- polyethylene terephthalate
- polymer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерным материалам, предназначенным для упаковки пищевых продуктов и обеспечивающих их сохранение. Более конкретно, изобретение относится к полимерным материалам, обладающим высокобарьерными свойствами по отношению к проникновению кислорода через оболочку, а также, при необходимости, с защитными свойствами в отношении светового излучения в ультрафиолетовой области.The invention relates to polymeric materials intended for food packaging and ensuring their preservation. More specifically, the invention relates to polymeric materials having high barrier properties against the penetration of oxygen through the sheath, and, if necessary, with protective properties against light radiation in the ultraviolet region.
Несмотря на общеизвестные полезные свойства полимерных материалов, такие как гибкость, технологичность, легкость, достаточная степень инертности в отношении пищевых продуктов, доступность и относительная дешевизна, существует, однако, весьма серьезная проблема, существенно ограничивающая возможности их применения в тех случаях, когда для обеспечения необходимого срока хранения продукта необходимы защитные свойства в отношении проникновения газов через упаковку извне (из атмосферы) внутрь упаковки к хранимому продукту и/или в обратном направлении. В первую очередь, это касается проникновения к хранимым продуктам кислорода из атмосферы. Примерами скоропортящихся пищевых продуктов, для которых крайне нежелателен контакт с кислородом, являются кофе, концентраты напитков, ароматизированные чаи, детское питание, орехи, различное сухое питание.Despite the well-known useful properties of polymeric materials, such as flexibility, manufacturability, lightness, a sufficient degree of inertness in relation to food products, availability and relative cheapness, there is, however, a very serious problem that significantly limits the possibilities of their use in cases where, in order to provide the necessary shelf life of the product, protective properties are required in relation to the penetration of gases through the package from the outside (from the atmosphere) into the package to the stored product and / or in the opposite direction. First of all, it concerns the penetration of oxygen from the atmosphere to the stored products. Examples of perishable food products for which contact with oxygen is highly undesirable are coffee, beverage concentrates, flavored teas, baby food, nuts, and various dry foods.
Так, например, кофе является продуктом, чувствительным к кислороду и влаге. Вступая в химическую реакцию с кислородом, жиры, которые содержатся в кофе, окисляются, что приводит к заметному ухудшению качества и вкуса кофе. Поэтому главным предназначением упаковки для кофе является препятствие прохождению через нее кислорода и влаги воздуха.For example, coffee is a product that is sensitive to oxygen and moisture. Entering into a chemical reaction with oxygen, the fats contained in coffee are oxidized, which leads to a noticeable deterioration in the quality and taste of coffee. Therefore, the main purpose of coffee packaging is to prevent the passage of oxygen and air moisture through it.
В бумажных пакетах кофе сохраняет свои свойства примерно в течение 2-х недель, в пакетах, содержащих слой фольги - до 3-х месяцев, а в герметичной упаковке кофе может храниться до полугода. Дольше всего кофе хранится в обычной стеклянной банке, однако стеклянная упаковка является хрупкой, дорогостоящей и имеет большой вес.In paper bags, coffee retains its properties for about 2 weeks, in bags containing a layer of foil - up to 3 months, and in sealed packaging, coffee can be stored for up to six months. The longest coffee is stored in an ordinary glass jar, but glass packaging is fragile, expensive and heavy.
Наиболее широко в газобарьерных пленках используется фольга. Однако недостатки ее использования являются высокая стоимость сырья и сложность вторичной переработки, что приводят к уменьшению применения фольги в качестве барьерного материала.Foil is most widely used in gas barrier films. However, the disadvantages of its use are the high cost of raw materials and the complexity of recycling, which lead to a decrease in the use of foil as a barrier material.
Известен упаковочный материал для укупорки емкостей. Укупорка емкости изготовлена из композитной пленки, имеющей симметричную конструкцию, и состоящую из пленки сложного полиэфира - полиэтилентерефталата, алюминиевой пленки и пленки сложного полиэфира - полиэтилентерефталата, см. RU Патент №2464174, В32В 15/08 (2006.01), B65D 77/20 (2006.01), 2012.Known packaging material for capping containers. Capping capacity is made of a composite film having a symmetrical design, and consisting of a polyester film - polyethylene terephthalate, aluminum film and polyester film - polyethylene terephthalate, see RU Patent No. 2464174, V32V 15/08 (2006.01), B65D 77/20 (2006.01 ), 2012.
Недостатком данного упаковочного материала является наличие алюминиевой фольги, что ведет к удорожанию производимого материала.The disadvantage of this packaging material is the presence of aluminum foil, which leads to an increase in the cost of the material produced.
Относительно новой технологией на рынке являются нанопокрытия на пленках, которые обладают схожими барьерными свойствами, но при этом их толщина составляет всего 20-40 нм. Так, например, давно известная технология металлизации, позволяющая снизить вес пленки и получать алюминиевые нанопокрытия с высокими барьерными свойствами и красивым декоративным эффектом. Технология напыления оксида алюминия позволяет получить барьерную пленку, которая при этом остается прозрачной.A relatively new technology on the market is nano-coatings on films that have similar barrier properties, but are only 20-40 nm thick. So, for example, the long-known metallization technology, which makes it possible to reduce the weight of the film and obtain aluminum nanocoatings with high barrier properties and a beautiful decorative effect. The aluminum oxide sputtering technology makes it possible to obtain a barrier film that remains transparent.
Известна упаковочная пленка для упаковки пищевых продуктов, имеющих форму параллелепипеда, содержащая в качестве основы полимерную пленку, которая выполнена из полиолефина, прежде всего из ориентированного полипропилена или полиэтилена высокой плотности, или из полилактата, на полимерной пленке расположен, препятствующий проникновению водяного пара и газов, барьерный слой, выполненный из нанесенного металлизацией алюминия, или представляет собой полимерную пленку из поливинилиденхлорида или, осажденный в вакууме слой толщиной от 10 до 500 нм, из керамических материалов, предпочтительно из оксида кремния или оксида алюминия, поверх барьерного слоя необязательно нанесен первый защитный лаковый слой на основе нитроцеллюлозного лака, причем на барьерный слой или на первый защитный лаковый слой, при его наличии, нанесено печатное изображение и на печатное изображение нанесен второй защитный лаковый слой на основе нитроцеллюлозного лака, а также свариваемый слой, расположенный на заданных участках, который представляет собой термосвариваемый слой, выполненный из лака на основе сополимера этилена и винилацетата или винилацетата и винилхлорида, или на основе акрилата, см. RU 2320489, МПК В32В 27/32 (2006.01), B65D 65/40 (2006.01), B65D 65/10 (2006.01), В65В 25/00 (2006.01), B65D 30/14 (2006.01), 2008.Known packaging film for packaging foodstuffs having the shape of a parallelepiped, containing as a base a polymer film, which is made of polyolefin, primarily from oriented polypropylene or high density polyethylene, or polylactate, on the polymer film is located, preventing the penetration of water vapor and gases, a barrier layer made of metallized aluminium, either a polymeric film of polyvinylidene chloride or a vacuum-deposited layer of 10 to 500 nm thick, of ceramic materials, preferably silicon oxide or alumina, optionally a first protective lacquer layer is applied over the barrier layer on the basis of nitrocellulose lacquer, and on the barrier layer or on the first protective lacquer layer, if any, a printed image is applied and a second protective lacquer layer based on nitrocellulose lacquer is applied to the printed image, as well as a layer to be welded located at specified areas astkah, which is a heat sealable layer made of lacquer based on a copolymer of ethylene and vinyl acetate or vinyl acetate and vinyl chloride, or based on acrylate, see RU 2320489, IPC B32B 27/32 (2006.01), B65D 65/40 (2006.01), B65D 65/10 (2006.01), B65B 25/00 (2006.01), B65D 30/14 (2006.01), 2008.
Недостатком многослойного полимерного материала является то, что не обеспечивает высоких барьерных свойств по отношению к кислороду воздуха, кроме того, является проницаемым по отношению к УФ-излучению, что ухудшает свойства упаковываемого продукта и снижает его срок годности.The disadvantage of a multilayer polymeric material is that it does not provide high barrier properties with respect to air oxygen, in addition, it is permeable to UV radiation, which worsens the properties of the packaged product and reduces its shelf life.
Известен прозрачный высокобарьерный материал, содержащий внешнюю пленку, выбранную из группы веществ, включающей полиэтилен высокой плотности, полиэтилентерефталат, полипропилен, полиэтиленнафталат и полиамид, слой осажденного оксида металла толщиной 5-500 нм и имеющей формулу МОх, где М выбран из группы веществ, включающей кремний, алюминий, медь, и внутреннюю пленку, граничащую с осажденным оксидом металла, см. WO 9832601, МПК В32В 15/08, В32В 27/00, 1998.Known transparent high-barrier material containing an outer film selected from the group of substances, including high-density polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene naphthalate and polyamide, a layer of deposited metal oxide with a thickness of 5-500 nm and having the formula MOx, where M is selected from the group of substances, including silicon , aluminum, copper, and an inner film bordering the deposited metal oxide, see WO 9832601, IPC B32B 15/08, B32B 27/00, 1998.
Недостатком известного многослойного полимерного материала является хрупкость барьерного слоя оксида алюминия, что приводит к снижению барьерных свойств при механическом воздействии в процессе формирования пакетов. Кроме того, недостатком данного материала является проницаемость по отношению к УФ-излучению, что ухудшает свойства упаковываемого продукта и снижает его срок годности.The disadvantage of the known multilayer polymeric material is the fragility of the barrier layer of aluminum oxide, which leads to a decrease in the barrier properties under mechanical action during the formation of packages. In addition, the disadvantage of this material is the permeability to UV radiation, which worsens the properties of the packaged product and reduces its shelf life.
Наиболее близким по технической сущности является многослойный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов, содержащий первую полимерную пленку из сложного полиэфира, представляющую собой полиэтилентерефталатную пленку, печатное изображение с одной из ее сторон и слой клеевой композиции поверх него и вторую полимерную пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата с осажденным нанослоем оксида алюминия и полимерным защитным слоем, слой клеевой композиции поверх него и покрывную полиолефиновую пленку, содержащую УФ-абсорбер, при этом первая полимерная пленка из сложного полиэфира соединена клеевой композицией со второй пленкой из сложного полиэфира и с покрывной полиолефиновой пленкой.The closest in technical essence is a multilayer polymeric material for food packaging, containing the first polymeric film of polyester, which is a polyethylene terephthalate film, a printed image on one of its sides and a layer of adhesive composition on top of it and a second polymeric film of polyester - polyethylene terephthalate with deposited nanolayer of aluminum oxide and a polymeric protective layer, a layer of adhesive composition on top of it and a top polyolefin film containing a UV absorber, wherein the first polyester polymer film is connected by an adhesive composition with a second polyester film and with a top polyolefin film.
Преимущественное выполнение, когда в многослойном полимерном материале первая полимерная пленка из сложного полиэфира представляет собой полиэтилентерефталатную пленку и имеет толщину от 8 до 20 мкм, предпочтительно 12 мкм;An advantageous embodiment is that in the multilayer polymer material the first polyester polymer film is a polyethylene terephthalate film and has a thickness of 8 to 20 µm, preferably 12 µm;
когда слой оксида алюминия, нанесенный методом вакуумного осаждения, имеет толщину от 0,010 до 0,100 мкм;when the vacuum-deposited alumina layer has a thickness of 0.010 to 0.100 µm;
когда полимерный защитный слой представляет собой покрытие на основе органосилоксанов, органофункциональных силанов, сополимеров винилового спирта, поливинилхлорида, полиуретанов или эпоксидных смол;when the polymeric protective layer is a coating based on organosiloxanes, organofunctional silanes, copolymers of vinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyurethanes or epoxy resins;
когда покрывная полиолефиновая пленка представляет собой пленку, включающую предпочтительно полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), полипропилен (ПП) или их смесь, и имеет толщину от 12 до 200 мкм, предпочтительно от 40 до 130 мкм;when the polyolefin cover film is a film comprising preferably high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP) or a mixture thereof, and has a thickness of 12 to 200 µm, preferably from 40 to 130 microns;
когда печатное изображение может наноситься как на всю поверхность пленки, так и частично с образованием прозрачных участков, см. RU Патент №2624704, В32В 15/08 (2006.01), В32В 15/09 (2006.01), В32В 15/085 (2006.01), B82Y 30/00 (2011.01), 2017.when the printed image can be applied both to the entire surface of the film, and partially with the formation of transparent areas, see RU Patent No. B82Y 30/00 (2011.01), 2017.
Недостатками данного объекта является то, что многослойный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов не обеспечивает высоких барьерных свойств по отношению к кислороду воздуха, характеризуемое завышенной кислородопроницаемостью, в том числе вследствие растрескивания при деформации осажденного нанослоя оксида алюминия в процессе упаковки, что дополнительно ухудшает барьерные свойства по кислороду, многослойный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов имеет два слоя из сложного полиэфира -полиэтилентерефталата.The disadvantages of this object is that the multilayer polymeric material for food packaging does not provide high barrier properties with respect to air oxygen, characterized by increased oxygen permeability, including due to cracking during deformation of the deposited aluminum oxide nanolayer during the packaging process, which further worsens the barrier properties oxygen, the multilayer polymer food packaging material has two layers of polyester-polyethylene terephthalate.
Технической проблемой является снижение кислородопроницаемости за счет повышения барьерных свойств многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов и вследствие уменьшения растрескивания при деформации осажденного нанослоя оксида алюминия в процессе упаковки, а также упрощение многослойного полимерного материала.The technical problem is to reduce oxygen permeability by increasing the barrier properties of the multilayer polymeric material for food packaging and due to the reduction of cracking during deformation of the deposited aluminum oxide nanolayer during the packaging process, as well as simplifying the multilayer polymeric material.
Техническая проблема снижение кислородопроницаемости за счет повышения барьерных свойств многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов и вследствие уменьшения растрескивания при деформации осажденного нанослоя оксида алюминия в процессе упаковки, а также упрощение многослойного полимерного материала решается тем, что многослойный высокобарьерный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов, содержащий полимерную основу в виде полимерной пленки из сложного полиэфира полиэтилентерефталата, печатное изображение, слой клеевой композиции, слой осажденного оксида алюминия, полимерный защитный слой, покрывную полиолефиновую пленку, содержащую УФ-абсорбер, согласно изобретению полимерный материал содержит слои, расположенные один за другим в следующем порядке - полимерная пленка из полиэтилентерефталата, слой осажденного оксида алюминия, на пленку из полиэтилентерефталата поверх слоя оксида алюминия нанесен полимерный защитный слой, выполненный на основе акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами, полученного радикальной сополимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата в этилацетате, с вязкостью 12-14 секунд, затем последовательно - печатное изображение, слой клеевой композиции и покрывная полиолефиновая пленка, содержащая УФ-абсорбер.The technical problem of reducing oxygen permeability by increasing the barrier properties of the multilayer polymeric material for food packaging and due to the reduction of cracking during deformation of the deposited nanolayer of aluminum oxide during the packaging process, as well as simplifying the multilayer polymeric material is solved by the fact that the multilayer high-barrier polymeric material for food packaging containing a polymer base in the form of a polymeric film of polyethylene terephthalate polyester, a printed image, a layer of adhesive composition, a layer of deposited alumina, a polymeric protective layer, a polyolefin top film containing a UV absorber, according to the invention, the polymeric material comprises layers located one after the other in the following order - a polymer film made of polyethylene terephthalate, a layer of deposited aluminum oxide, a polymer protective layer based on acrylic coating is applied on a film of polyethylene terephthalate over a layer of aluminum oxide; a polymer with side hydroxyl groups, obtained by radical copolymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate, with a viscosity of 12-14 seconds, then sequentially - a printed image, a layer of adhesive composition and a top polyolefin film containing a UV absorber.
Преимущественное выполнение многослойного высокобарьерного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов, когда полиэтилентерефталатная пленка имеет толщину 10-23 мкм, предпочтительно 12 мкм;The preferred implementation of a multilayer high-barrier polymeric material for food packaging, when the polyethylene terephthalate film has a thickness of 10-23 microns, preferably 12 microns;
когда слой оксида алюминия имеет толщину от 0,02-0,100 мкм; когда полимерный защитный слой на основе указанного акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами имеет толщину 2-3 мкм; когда покрывная полиолефиновая пленка представляет собой пленку, включающую предпочтительно полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), полипропилен (ПП), и имеет толщину от 40-130 мкм; когда печатное изображение может быть нанесено как на всю поверхность пленки, так и частично с образованием прозрачных участков.when the alumina layer has a thickness of 0.02-0.100 µm; when the polymeric protective layer based on the specified acrylic copolymer with side hydroxyl groups has a thickness of 2-3 microns; when the cover polyolefin film is a film including preferably high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), and has a thickness of 40-130 microns; when the printed image can be applied both to the entire surface of the film, and partially with the formation of transparent areas.
Решение технической задачи позволяет снизить кислородопроницаемость от 1,1 до 1,9 раза за счет повышения барьерных свойств многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов и вследствие уменьшения растрескивания при деформации осажденного нанослоя оксида алюминия в процессе упаковки позволяет снизить кислородопроницаемость до 2-х раз, снизить паропроницаемость, а также уменьшить в структуре полимерного материала до одного слоя полиэтилентерефталатной пленки.The solution of the technical problem makes it possible to reduce the oxygen permeability from 1.1 to 1.9 times by increasing the barrier properties of the multilayer polymeric material for food packaging and, due to the reduction of cracking during deformation of the deposited aluminum oxide nanolayer during the packaging process, it makes it possible to reduce the oxygen permeability up to 2 times, reduce vapor permeability, as well as reduce in the structure of the polymer material to one layer of polyethylene terephthalate film.
Полимерный защитный слой многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов выполнен на основе раствора акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами, полученного радикальной сополимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата в этилацетате, с вязкостью 12-14 секунд.The polymeric protective layer of the multilayer polymeric material for food packaging is made on the basis of a solution of an acrylic copolymer with side hydroxyl groups, obtained by radical copolymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate, with a viscosity of 12-14 seconds.
Указанный акриловый сополимер получен радикальной полимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата растворным способом в этилацетате, в качестве инициатора полимеризации используют динитрил азо-изо-бисмасляной кислоты, процесс полимеризации ведут при температуре 65°С в течение 2 часов. Полученный сополимер представляет собой 50% раствор в этилацетате, с вязкостью по вискозиметру типа В3-246 30 секунд. Для нанесения защитного покрытия на полиэтилентерефталатную пленку с нанопокрытием на основе оксида алюминия полученный 50% раствор сополимера в этилацетате разбавляют до вязкости 12-14 секунд по вискозиметру В3-246.The specified acrylic copolymer is obtained by solution radical polymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate, azo-iso-bisbutyric acid dinitrile is used as the polymerization initiator, the polymerization process is carried out at a temperature of 65°C for 2 hours. The resulting copolymer is a 50% solution in ethyl acetate, with a viscosity according to a viscometer type B3-246 30 seconds. To apply a protective coating on a polyethylene terephthalate film with a nano-coating based on aluminum oxide, the obtained 50% solution of the copolymer in ethyl acetate is diluted to a viscosity of 12-14 seconds according to a V3-246 viscometer.
Защитный слой получают на валковом оборудовании толщиной 2-3 мкм путем нанесения раствора акрилового сополимера с вязкостью 12-14 секунд на полиэтилентерефталатную пленку со слоем осажденного оксида алюминия.The protective layer is obtained on a roller equipment with a thickness of 2-3 microns by applying an acrylic copolymer solution with a viscosity of 12-14 seconds on a polyethylene terephthalate film with a layer of precipitated aluminum oxide.
Многослойный высокобарьерный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов включает в себя:Multilayer high barrier polymer material for food packaging includes:
полиэтилентерефталатную пленку толщиной от 10-23 мкм, предпочтительно 12 мкм;polyethylene terephthalate film with a thickness of 10-23 µm, preferably 12 µm;
слой оксида алюминия, нанесенный методом вакуумного осаждения, имеет толщину от 0,02-0,100 мкм;the alumina layer deposited by vacuum deposition has a thickness of 0.02-0.100 µm;
полимерный защитный слой на основе указанного акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами имеет толщину 2-3 мкм;polymeric protective layer based on the specified acrylic copolymer with side hydroxyl groups has a thickness of 2-3 microns;
покрывную полиолефиновую пленку из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), полипропилена (ПП), и имеет толщину от 40-130 мкм;a cover polyolefin film of high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), and has a thickness of 40-130 microns;
печатное изображение может быть нанесено как на всю поверхность пленки, так и частично с образованием прозрачных участков.the printed image can be applied both to the entire surface of the film, and partially with the formation of transparent areas.
Способ изготовления многослойного высокобарьерного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов включает:A method for manufacturing a multilayer high-barrier polymeric material for food packaging includes:
1. Напыление покрытия на полимерную пленку осуществляют методом реактивного физического осаждения из паровой фазы (Reactive Physical-Chemical Vapor Deposition), основанным на испарении алюминия в вакууме с резистивных нагревательных элементов. Начало процесса напыления схоже с процессом металлизации, когда атомы металла оседают на поверхности пленки, взаимодействуя при этом, преимущественно с карбонильными группами, далее в присутствии подаваемого кислорода рост толщины покрытия происходит за счет оксида металла.1. The deposition of a coating on a polymer film is carried out by the method of reactive physical vapor deposition (Reactive Physical-Chemical Vapor Deposition), based on the evaporation of aluminum in vacuum from resistive heating elements. The beginning of the deposition process is similar to the metallization process, when metal atoms are deposited on the film surface, interacting mainly with carbonyl groups, then, in the presence of supplied oxygen, the growth of the coating thickness occurs due to the metal oxide.
Нанесение алюминиевого покрытия также может осуществляться плазменно-химическим осаждением из газовой фазы (Plasma-enhanced chemical vapor deposition) и методом реактивного электронно-пучкового испарения (Reactive Electron Beam Evaporation).Aluminum coating can also be carried out by plasma-enhanced chemical vapor deposition and reactive electron beam evaporation (Reactive Electron Beam Evaporation).
Метод плазменно-химического осаждения из газовой фазы позволяет проводить процесс при более низких температурах и получать более плотное покрытие за счет преобразования газовой смеси в реактивные радикалы и ионы.The method of plasma-chemical vapor deposition allows the process to be carried out at lower temperatures and to obtain a denser coating due to the conversion of the gas mixture into reactive radicals and ions.
2. Нанесение на пленку из сложного полиэфира поверх слоя оксида алюминия полимерного защитного слоя, выполненного на основе акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами, полученного радикальной сополимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата в этилацетате, с вязкостью 12-14 секунд валковым методом;2. Coating a polyester film over a layer of aluminum oxide with a polymeric protective layer based on an acrylic copolymer with side hydroxyl groups obtained by radical copolymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate, with a viscosity of 12-14 seconds by a roller method;
3. Нанесение на пленку из сложного полиэфира со слоем оксида алюминия поверх слоя защитного акрилового сополимера печатного изображения методом флексографической или глубокой, или цифровой печати, при этом изображение может наноситься как на всю поверхность пленки, так и частично с образованием прозрачных участков.3. Applying a printed image to a polyester film with a layer of aluminum oxide over a layer of protective acrylic copolymer by flexographic or gravure or digital printing, while the image can be applied both to the entire surface of the film, and partially with the formation of transparent areas.
4. Нанесение на пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата со слоем оксида алюминия, с защитным слоем и печатным изображением клеевой композиции. В качестве клеевой композиции используют двухкомпонентные полиуретановые клеи, подходящие как для сольвентной, так и бессольвентной ламинации.4. Application on a film of polyester - polyethylene terephthalate with a layer of aluminum oxide, with a protective layer and a printed image of the adhesive composition. As an adhesive composition, two-component polyurethane adhesives are used, suitable for both solvent and solvent-free lamination.
5. Нанесение на пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции поверх печатного изображения покрывной полиолефиновой пленки из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) или полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), или из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), или из полипропилена (ПП).5. Application on a film of polyester - polyethylene terephthalate in series with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition over a printed image of a polyolefin coating film made of high density polyethylene (HDPE) or low density polyethylene (LDPE), or linear low density polyethylene (LLDPE), or polypropylene (PP).
В качестве УФ-абсорбера может быть использованы пространственно-затрудненный амин или гидроксифенилбензотриазол.A hindered amine or hydroxyphenylbenzotriazole can be used as a UV absorber.
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения по получению многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов.For a better understanding of the invention, we give examples of a specific implementation for obtaining a multilayer polymeric material for food packaging.
Пример 1Example 1
Многослойный высокобарьерный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов формируют следующим образом:Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging is formed as follows:
На пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата (ПЭТФ) толщиной 12 мкм наносят слой оксида алюминия (AlOx) толщиной 0,040 мкм. Напыление покрытия на полимерную пленку осуществляют методом реактивного физического осаждения из паровой фазы (Reactive Physical-Chemical Vapor Deposition), основанным на испарении алюминия в вакууме с резистивных нагревательных элементов.On a film of polyester - polyethylene terephthalate (PET) with a thickness of 12 μm, a layer of aluminum oxide (AlO x ) with a thickness of 0.040 μm is applied. The deposition of the coating on the polymer film is carried out by the method of reactive physical vapor deposition (Reactive Physical-Chemical Vapor Deposition), based on the evaporation of aluminum in vacuum from resistive heating elements.
На пленку из сложного полиэфира поверх слоя оксида алюминия наносят валковым методом полимерный защитный слой толщиной 2,5 мкм, выполненный на основе акрилового сополимера с боковыми гидроксильными группами, полученного радикальной полимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата в этилацетате.A 2.5 µm thick polymeric protective layer based on an acrylic copolymer with side hydroxyl groups obtained by radical polymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate is applied on a polyester film over a layer of aluminum oxide by a roller method.
Акриловый сополимер получают растворным способом радикальной полимеризацией бутилметакрилата и глицидилметакрилата в этилацетате в присутствии инициатора динитрил азо-изо-бисмасляной кислоты при температуре 65°С в течение 2 часов. Полученный продукт представляет собой 50% раствор сополимера со средневязкостной молекулярной массой 55-60 тыс.углеродных единиц (у.е.) в этилацетате с вязкостью по вискозиметру типа В3-246 30 с. Цвет покрытия на основе полученного сополимера - бесцветный, эластичность покрытия при изгибе - 1 мм, светопроницаемость покрытия 91%. Для нанесения на полиэтилентерефталатную пленку с нанопокрытием на основе окиси алюминия предварительно раствор указанного акрилового сополимера в этилацетате разбавляют до вязкости 12-14 секунд по вискозиметру В3-246.Acrylic copolymer is obtained by solution method by radical polymerization of butyl methacrylate and glycidyl methacrylate in ethyl acetate in the presence of an initiator dinitrile azo-iso-bisbutyric acid at a temperature of 65°C for 2 hours. The resulting product is a 50% solution of a copolymer with an average viscosity molecular weight of 55-60 thousand carbon units (c.u.) in ethyl acetate with a viscosity according to a B3-246 viscometer of 30 s. The color of the coating based on the obtained copolymer is colorless, the elasticity of the coating in bending is 1 mm, the light transmission of the coating is 91%. For application to a polyethylene terephthalate film with a nano-coating based on aluminum oxide, a solution of the specified acrylic copolymer in ethyl acetate is first diluted to a viscosity of 12-14 seconds according to a B3-246 viscometer.
Защитный слой по примеру 1 получают нанесением раствора акрилового сополимера в этилацетате с вязкостью 13 с на полиэтилентерефталатную пленку со слоем осажденного оксида алюминия на валковом оборудовании толщиной 2,5 мкм.The protective layer according to example 1 is obtained by applying a solution of an acrylic copolymer in ethyl acetate with a viscosity of 13 s on a polyethylene terephthalate film with a layer of precipitated alumina on a roll equipment with a thickness of 2.5 μm.
На пленку из сложного полиэфира со слоем оксида алюминия и слоем защитного акрилового сополимера наносят печатное изображение толщиной 1 мкм методом глубокой печати, при этом изображение может наноситься как на всю поверхность пленки, так и частично с образованием прозрачных участков.A 1 µm thick printed image is applied to a polyester film with a layer of aluminum oxide and a layer of protective acrylic copolymer by gravure printing, while the image can be applied both to the entire surface of the film, and partially with the formation of transparent areas.
На пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата толщиной 12 мкм со слоем оксида алюминия толщиной 0,040 мкм, защитным слоем толщиной 2,5 мкм и печатным изображением толщиной 1 мкм наносят слой клеевой композиции толщиной 2,5 мкм. В качестве клеящей композиции используют двухкомпонентный полиуретановый клей, подходящий как для сольвентной, так и бессольвентной ламинации.A 2.5 µm layer of adhesive composition is applied to a 12 µm thick polyester-polyethylene terephthalate film with a 0.040 µm thick aluminum oxide layer, a 2.5 µm thick protective layer and a 1 µm thick printed image. As an adhesive composition, a two-component polyurethane adhesive is used, suitable for both solvent and solvent-free lamination.
На пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции наносят покрывную полиэтиленовую пленку толщиной 60 мкм, содержащую УФ-абсорбер.On a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition, a covering polyethylene film 60 μm thick containing a UV absorber is applied.
Общая толщина многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов составляет 78 мкм.The overall thickness of the food packaging laminate is 78 µm.
Пример 2 аналогичен примеру 1, при этом:Example 2 is similar to example 1, but:
Защитный слой толщиной 2 мкм получают нанесением раствора акрилового сополимера в этилацетате с вязкостью 12 с на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 10 мкм со слоем осажденного оксида алюминия 0,020 мкм.A protective layer 2 µm thick is obtained by applying a solution of an acrylic copolymer in ethyl acetate with a viscosity of 12 s onto a 10 µm thick polyethylene terephthalate film with a deposited alumina layer of 0.020 µm.
На пленку из сложного полиэфира со слоем оксида алюминия поверх слоя защитного акрилового сополимера наносят печатное изображение методом флексографской печати.A polyester film with an alumina layer over a protective acrylic copolymer layer is flexographically printed.
На пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции наносят покрывную полиэтиленовую пленку толщиной 40 мкм, содержащую УФ-абсорбер.On a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition, a covering polyethylene film 40 μm thick containing a UV absorber is applied.
Пример 3 аналогичен примеру 2, при этом:Example 3 is similar to example 2, but:
Защитный слой толщиной 3 мкм получают нанесением раствора акрилового сополимера в этилацетате с вязкостью 14 с на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 23 мкм со слоем осажденного оксида алюминия 0,100 мкм.A protective layer 3 µm thick is obtained by applying a solution of an acrylic copolymer in ethyl acetate with a viscosity of 14 s onto a 23 µm thick polyethylene terephthalate film with a deposited alumina layer of 0.100 µm.
На пленку из сложного полиэфира со слоем оксида алюминия поверх слоя защитного акрилового сополимера наносят печатное изображение методом цифровой печати.A polyester film with an alumina layer over a protective acrylic copolymer layer is digitally printed.
На пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции наносят покрывную полиэтиленовую пленку толщиной 130 мкм, содержащую УФ-абсорбер.On a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition, a covering polyethylene film 130 μm thick containing a UV absorber is applied.
Пример 4, аналогичен примеру 1, при этом на пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции 3,5 мкм наносят покрывную полипропиленовую пленку толщиной 70 мкм, содержащую УФ-абсорбер.Example 4, similar to example 1, at the same time, on a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition of 3.5 μm, a covering polypropylene film with a thickness of 70 μm containing a UV absorber is applied.
Пример 5, аналогичен примеру 1, при этом на пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, нанесенным методом флексографской печати, со слоем клеевой композиции наносят покрывную полиэтиленовую пленку толщиной 130 мкм, содержащую УФ-абсорбер.Example 5, similar to example 1, at the same time, on a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image applied by flexographic printing, with a layer of adhesive composition, a covering polyethylene film 130 μm thick containing a UV absorber is applied.
Пример 6, аналогичен примеру 1, при этом на пленку из сложного полиэфира - полиэтилентерефталата последовательно со слоем оксида алюминия, защитным слоем, печатным изображением, со слоем клеевой композиции толщиной 3 мкм наносят покрывную полиэтиленовую пленку толщиной 100 мкм, содержащую УФ-абсорбер.Example 6, similar to example 1, at the same time, on a film of polyester - polyethylene terephthalate, sequentially with a layer of aluminum oxide, a protective layer, a printed image, with a layer of adhesive composition with a thickness of 3 μm, a covering polyethylene film with a thickness of 100 μm is applied, containing a UV absorber.
Пример 7 аналогичен примеру 1, многослойный полимерный материал без печатного изображения.Example 7 is similar to example 1, a multilayer polymeric material without a printed image.
Данные по формированию многослойного высокобарьерного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов по примерам 1-7 приведены в Таблице 1.Data on the formation of a multilayer high-barrier polymeric material for food packaging according to examples 1-7 are shown in Table 1.
Полученный многослойный высокобарьерный полимерный материал для упаковки пищевых продуктов по примерам 1-7 исследовали на прочность при растяжении, на относительное удлинение, кислородопроницаемость, поглощение ближнего и дальнего УФ излучения, кислородопроницаемость после 5 циклов GelboFlex теста. В примере 7 вследствие отсутствия слоя печатного изображения многослойный полимерный материал дополнительно исследован на светопроницаемость. Данные по свойствам многослойного высокобарьерного полимерного материала сведены в Таблицу 2.The obtained multilayer high-barrier polymeric material for food packaging according to examples 1-7 was investigated for tensile strength, relative elongation, oxygen permeability, absorption of near and far UV radiation, oxygen permeability after 5 cycles of the GelboFlex test. In example 7, due to the absence of a printed image layer, the multilayer polymeric material was additionally examined for light transmission. Data on the properties of the multilayer high-barrier polymer material are summarized in Table 2.
Как видно из примеров конкретного выполнения, решение технической задачи по сравнению с прототипом позволяет снизить кислородопроницаемость от 1,1 до 1,9 раза за счет повышения барьерных свойств многослойного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов и вследствие уменьшения растрескивания при деформации осажденного нанослоя оксида алюминия в процессе упаковки после 5 циклов GelboFlex теста позволяет снизить кислородопроницаемость до 2-х раз, снизить паропроницаемость, а также уменьшить в структуре полимерного материала до одного слоя полиэтилентерефталатной пленки, что упрощает и удешевляет изготовление многослойного высокобарьерного полимерного материала для упаковки пищевых продуктов.As can be seen from the examples of a specific implementation, the solution of the technical problem in comparison with the prototype allows to reduce oxygen permeability from 1.1 to 1.9 times by increasing the barrier properties of the multilayer polymeric material for food packaging and by reducing cracking during deformation of the deposited aluminum oxide nanolayer in the process. packaging after 5 cycles of the GelboFlex test allows to reduce oxygen permeability up to 2 times, reduce vapor permeability, and also reduce the structure of the polymer material to one layer of polyethylene terephthalate film, which simplifies and reduces the cost of manufacturing a multilayer high-barrier polymer material for food packaging.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021121310A RU2764617C1 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021121310A RU2764617C1 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2764617C1 true RU2764617C1 (en) | 2022-01-18 |
Family
ID=80040613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021121310A RU2764617C1 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2764617C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998032601A2 (en) * | 1997-01-29 | 1998-07-30 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Transparent high barrier multilayer structure |
| WO2000034037A1 (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-15 | Alusuisse Technology & Management Ag | Sterilizable film composite for packaging purposes |
| EA201000233A1 (en) * | 2007-07-20 | 2010-12-30 | ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. | LAMINATE AND COMPOSITE LAYER, CONTAINING SUBSTRATE AND COATING, AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
| RU2546511C2 (en) * | 2009-02-13 | 2015-04-10 | Тойо Алюминиум Кабусики Кайся | Packing material (versions) |
| RU2624704C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Данафлекс-Нано" | Transparent high-barrier material |
| RU2721850C1 (en) * | 2017-05-31 | 2020-05-25 | Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. | Laminated packaging material, packing containers made from it, and method of producing laminated material |
-
2021
- 2021-07-16 RU RU2021121310A patent/RU2764617C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998032601A2 (en) * | 1997-01-29 | 1998-07-30 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Transparent high barrier multilayer structure |
| WO2000034037A1 (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-15 | Alusuisse Technology & Management Ag | Sterilizable film composite for packaging purposes |
| EA201000233A1 (en) * | 2007-07-20 | 2010-12-30 | ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. | LAMINATE AND COMPOSITE LAYER, CONTAINING SUBSTRATE AND COATING, AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
| RU2546511C2 (en) * | 2009-02-13 | 2015-04-10 | Тойо Алюминиум Кабусики Кайся | Packing material (versions) |
| RU2624704C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Данафлекс-Нано" | Transparent high-barrier material |
| RU2721850C1 (en) * | 2017-05-31 | 2020-05-25 | Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. | Laminated packaging material, packing containers made from it, and method of producing laminated material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9593216B2 (en) | Packaging laminate, method for manufacturing of the packaging laminate and packaging container produced there from | |
| KR101159566B1 (en) | Gas barrier film and gas barrier laminate | |
| JP3678361B2 (en) | Gas barrier film | |
| US11806745B2 (en) | Nonconductive films for lighter than air balloons | |
| KR20040027933A (en) | Heat-Shrinkable Laminate Useful for Packaging | |
| GB2179000A (en) | Laminated structure | |
| JP6826978B2 (en) | Multi-layer structure and packaging materials with it | |
| RU2589439C2 (en) | Improved combined system for packages | |
| US5968663A (en) | Stretch-formable laminate | |
| RU2764617C1 (en) | Multilayer high-barrier polymeric material for food packaging | |
| RU2624704C1 (en) | Transparent high-barrier material | |
| KR20130125362A (en) | Gas-barrier laminate film | |
| Catalá et al. | Alternative high barrier polymers for food packaging Revisión: Polimeros de alta barrera para el envase de alimentos | |
| JPH03278946A (en) | Packing material for retort food | |
| US11738537B2 (en) | Nonconductive films for lighter than air balloons | |
| SE527944C2 (en) | Packaging laminate in plastic and with gas barrier, packaging container and method for producing the packaging laminate | |
| KR200187896Y1 (en) | Packaging material for retort | |
| WO2012028202A1 (en) | Sealable multilayer film for packing materials | |
| JP2005132994A (en) | Gas barrier film laminate | |
| JP2021098283A (en) | Laminate and package using the same | |
| JPH0464435A (en) | Ultraviolet ray interrupting laminated material | |
| EP0885919A1 (en) | Metallised composite barrier films | |
| RU2435799C2 (en) | Laminated packaging material, method of producing laminated packaging material and packaging container made from said material | |
| IE912895A1 (en) | Stretch-formable laminate | |
| JP2000234032A (en) | Retort barrier packaging material |