SE455773B - Vermeforseglingsbart laminat innefattande pappers- och aluminiumskikt samt sett att framstella laminatet - Google Patents

Description

455 773 är vätsketât samt dessutom värmeförseglingsbar genom att sammanförda plastskikt kan smältas samman med hjälp av värme och tryck i ett mekaniskt hàllfast förband. Vidare skall det inre plastskiktet som står i direkt kontakt med fyllgodset ha en låg egensmaknivå, i varje fall då fyllgodset utgöres av ett livsmedel. Den inre plastfilmen skall vara så stark och seg att den tåler de påfrestningar på materialet som vikformningen innebär utan att plastmaterialet spricker. Vidare skall laminatet ha en gasbarriär, d.v.s ett skikt som hindrar genomgång av gas och som sådant skikt kan med fördel användas aluminiumfolie. Man skall alltså sammanfoga flera olika materialskikt med varandra, vilket sker med hjälp av olika bindemedelsskikt. att rationellt sätt atttlllverxa ett sådant material anvisas genom den föreliggande uppfinningen, vars kännetecken framgår av de bifogade patentkraven.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas med hänvisning till bifogade schematiska ritning i vilken, Fig. 1 visar hur de olika materialskikten förenas med varandra.

Fig. 2 visar en schematisk bild av framställningsprocessen samt.

Fig. 3 visar hur en blåst film innefattande polyeten och EAA framställes.

Laminatet enligt uppfinningen kan bestå av flera olika materialkombinationer och i det följande anvisas en för framställning av förpackningar för flytande livsmedel lämpad materialkombination. Uppbyggnaden av ett laminat enligt uppfinningen framgår av Fig. 1 som visar hur en i förväg med ett polyetenskikt 2 belagd bärarbana 1 av papper eller kartong ledas över en vals 8 och ned i det s k "nypet" mellan de samverkande tryck- och kylvalsarna 9 och 8. Mellan de nämnda valsarna lades även in en aluminiumfoliebana 4 vars bredd i huvudsak motsvarar bredden hos banan 1 och vidare införes mellan aluminiumfoliebanan 4 och bärarskiktet 1 en spaltextruderad eller strängsprutad plastfilm som framställes på så sätt att plastmaterial smältes och utpressas genom ett 455 775 munstycke med en linjär spalt (spaltextrudering). Den varma, ännu ej stelnade plastfilmen 3 kommer att med hjälp av valsarna 8 och 9 att sammanpressas mellan bärarskiktet 1 och aluminiumfoliens 4 ena sida, varvid en mekanisk bindning uppstår mellan plastmaterialet 3 och bärarskiktet 1 samt mellan plastmaterialet 3 och aluminiumfolien 4, samtidigt som plastfilmen 3 svalnar och stabiliseras. I det här aktuella fallet inledes emellertid mellan valsarna 9 och 8 även en i förväg tillverkad samextruderad film 5 innefattande två plastskikt, nämligen ett plastskikt 7 av typen EAA (etenakrylsyrasampolymer eller som den vanligen anges med sitt engelska namn Ethylen Acrylic Acid), samt ett plastekikt 6 bestående av blåst polyeten. Eftersom plastskikten 6 och 7 är nsamextruderade har de en god vidhäftning mot varandra och problemet är att även skapa en god vidhäftning mellan det yttre blåsta plastskiktet 6 och aluminiumfolien 4 i en och samma lamineringsoperation. I det här beskrivna fallet bindes aluminiumfolieskiktet 4 till bärarskiktet l med hjälp av den spaltextruderade plastfilmen 3 och vid denna laminering avges huvuddelen av värmeinnehållet i den extruderade plastfilmen 3 till aluminiumfolien 4 eftersom aluminiumfolie är ett mycket bättre värmeledande material än pappersmaterialet i bärarskiktet 1. Samtidigt som plastfilmen 3 svalnar och stabiliseras uppvärmes således aluminiumfolieskiktet 4 och värmen från plastskiktet 3 ledes över till den samextruderade plastfilmens 5 EAA-skikt 7 som har en förseglingstemperatur på c:a 9300. Eftersom den extruderade plastfilmen måste upphettas till minst 3oo°c för att kunna extruaeras har den ett relativt stort värmeinnehåll som måste bortledas. Om temperaturen och tjockleken hos det extruderade plastskiktet 3 väljes rätt kommer tillräckligt mycket värme för åstadkommande av en försegling att överföras till EAA-skiktet 7 som därvid bringas till en temperatur överstigande 93°C.och därför bringas att smälta utmed sin mot aluminiumfolieskiktet 4 vända yta samt efter kylning bindas till aluminiumfolieskiktet 4. Man har således i en och samma lamineringsoperation framställt hela laminatkombinationen med undantag för att bärarbanan 1 i 455 773 förväg plastbelägges i en särskild process samt att filmen 5 framställes genom samextrudering och blàsning i en separat process. Stora ekonomiska fördelar är att vinna genom att pà detta sätt rationalisera laminattillverkningen, vid vilken man undviker extrudering av två separata lamineringsskikt genom att värmen från det enda extruderade lamineringsskiktet 3 utnyttjas för att uppvärma ytskiktet 7 hos den samextruderade filmen till förseglingstemperatur.

Det normala sättet att framställa ett laminat enligt uppfinningen är att utföra plastbeläggningen av aluminiumfolieskiktet 4, d.v.s. insidesskikt hos laminatet, som en separat spaltextrudering. Det har emellertid visat sig att polyeten måste extruderas vid minst 300°C för att en god vidhäftning med aluminiumfolien skall kunna åstadkommas och vid denna temperatur blir materialet oxiderat polärt, vilket innebär att det inte går att värmeförsegla om det är i kontakt med vätska eller om materialet fuktats pà något sätt.

Moderna förpackningsmetoder innebär försegling genom en vätskepelare, varför ett polärt material på förpackningens insida inte kan användas för sådana förseglingar. Detta problem har lösts genom att vid lägre temperatur extrudera ytterligare ett polyetenskikt utanpå det polyetenskikt som har extruderats vid hög temperatur och om denna extrudering utföres med en temperatur understigande 29000 blir det yttersta polyetenskiktet inte polärt utan kan värmeförseglas i närvaro av vätska.

Det finns emellertid stora skillnader i mekaniska egenskaper mellan ett polyetenskikt som spaltextruderats genom att plastmaterialet bringas att smälta och utpressas genom ett spaltformat munstycke och ett polyetenskikt som framställts som en sk blást film, (d v s att polyetenmaterialet som efter smältning utpressas genom ett ringformat munstycke till bildande av en slang som blàses upp med hjälp av tryckgas så att slangens diameter väsentligen förstoras). Skillnaderna i framställningsprocessen innebäršbl a att plasten vid blàsningsförfarandet kan extruderas vid en temperatur av 140-l80°C medan i det motsvarande spaltextruderingsfallet 455 773 extruderingstemperaturen är cirka 250-325°C. Genom den efterföljande blåsningen av slangen uppnår man en orienteringseffekt på plastmaterialet som således molekylorienteras och som därvid erhåller väsentligen förbättrade mekaniska hàllfasthetsegenskaper. Bl.a fördubblas i princip elasticitetsmodulen som för en blåst polyetenfilm är cirka 200 MPa medan motsvarande elasticitetsmodul för en spaltextruderad polyetenfilm är cirka 100 MPa.

Brotthållfastheten hos den blåsta filmen är vidare väsentligen högre i såväl filmens längs- som tvärsriktning (den blåsta filmen har cirka 15-30 % bättre hållfasthetsvärden). En annan mycket väsentlig fördel är att den blåsta filmen har en påtagligt mindre smakavgivning, vilket är av särskild betydelse vid förpackning av livsmedel. Förseglingsegenskaperna för den blåsta filmen är utomordentliga.

Särskilt vid förpackning av varma produkter eller produkter som skall värmas i sin förpackning t ex drycker har det visat sig att blåst polyetenfilm ger väsentligen mindre smakpåverkan på produkten än spaltextruderad polyetenfilm.

Ett förpackningslaminat med insidesskikt av blåst polyetenfilm uppvisar således väsentliga fördelar gentemot den hittills använda spaltextruderade polyetenbeläggningen. Dessa fördelar framträder tydligast vid förpackning av smakkänsliga livsmedel och speciellt då sådana livsmedel som är avsedda att uppvärmas i sin förpackning. Detta är fallet vid t ex automatförsäljning av vissa engångsförpackningar för drycker av typen kaffe eller te där förpackningen levereras från automaten med uppvärmt innehåll. Som påpekats är även de mekaniska egenskaperna hos en blåst polyetenfilm väsentligen överlägsna de motsvarande egenskaperna hos en spaltextruderad polyetenfilm. Denna fördel kan tillvaratagas särskilt vid sådana förpackningar som framställes från en tub som formas från en plan bana av förpackningslaminat. Vid förpackningar av nämnt slag som omformas till parallellepipediska behållare erfordras en relativt omfattande vikningsbearbetning varvid det vid förpackningens hörnpunkter bildas triangulära, _ dubbelväggiga flikar, vilka invikes mot förpackningskroppen och 455 773 förseglas till denna. I detta vikningsförfarande uppkommer på ett flertal ställen “dubbelvikningar", i vilka ingår flera lager av plastmaterial, vilket innebär att plastskikten starkt påkännes genom töjnings- och dragpåkänningar. Ofta kan sådana påkänningar medföra att förpackningens insidesskikt spricker eller i varje fall skadas så att mindre läckage kan uppstå, varvid det vätskeformade fyllgodset i förpackningen tränger igenom det inre plastsskiktet och kan förorsaka delaminering av de i laminatet ingående skikten eller sugas in i bärarskiktets fibrösa pappersdel, vilken då blötes upp och helt förlorar sin mekaniska hållfasthet. Vid s k aseptiska förpackningar där innehållet består av en steril vätska förorsakar sådana läckage infektion av fyllgodset vars sterilitet således går förlorad.

Detta problem med uppsprickande eller skadat plastskikt i vikningspunkterna kan i det närmaste helt elimineras om man använder en blåst polyetenfilm som insidesskikt eftersom den blåsta polyetenfilmen har bättre brotthållfasthet och töjningsegenskaper än en spaltextruderad film samt en dubbel så hög elasticitetsmodul. Den höga elasticitetsmodulen gör också att insidesskiktet bättre kan uthärda mekaniska chocker då en förpackning t ex tappas.

Man kan således konstatera att ett laminat av det slag som framställes enligt Fig. 1 har stora fördelar men att den blåsta polyetenfilmen måste framställas i ett separat operationssteg.

För att laminatet skall kunna framställas på ett sätt så att det inte blir väsentligen dyrare än nu använda laminat med spaltextruderade plastskikt fordras en rationell beläggningsprocess och en sådan beskrives i anslutning till Fig. 2 där en förrådsrulle av bärarmaterial bestående av papper, kartong eller polystyrenskumplast betecknas med ll. En bana 1 av bärarmaterial avrullas från förrådsrullen ll och föres över ledrullar till en beläggningsstation där banan l föres in i det s k "nypet" mellan tryckvalsarna 14 och 13, varav valsen 13 är kyld. En smält plastfilm 2 av polyeten extruderas med hjälp av extrudern 12 genom ett spaltformat munstycke och_på1ägges banan l över hela dess bredd. Denna 455 773 polyetenfilm 2 extruderas vid en relativt hög temperatur (cza 300°C för att god vidhäftning skall kunna erhållas mot pappersbanan 1 och eftersom plastfilmen 2 skall utgöra utsidesbeläggning hos förpackningslaminatet och således endast fungera som ett yttre fuktskydd kan beläggningen göras relativt tunn t ex 5-20 g/m2. Den smälta plastfilmen 2 stabiliseras genom kylning med hjälp av kylvalsen 13 och det resulterande laminatet bildar en bana 15 bestående av bärarskiktet 1 med sin yttre beläggning 2 av polyetenfilm. Banan 15 föres till en andra beläggningsstation, i vilken banan 15 inledes mellan press- och kylvalsarna 8 och 9 tillsammans med en spaltextruderad plastfilm 3 som utpressas från extrudern 10. I nypet mellan valsarna 8 och 9 inledes även en aluminiumfolie 4 samt en i förväg, på så sätt som senare kommer att beskrivas, samextruderad blåst film bestående av ett yttre skikt av polyeten samt ett inre skikt av EAA (etenakrylsyrasampolymer).

Den från extrudern 10 utpressade smälta plastfilmen 3 är avsedd att utgöra lamineringsskikt eller bindemedelsskikt mellan aluminiumfolien 4 och den icke belagda sidan av banan 15. Då banan 15 med hjälp av valsarna 8 och 9 sammanpressas med aluminiumfolien 4 och mellan sig upptager det smälta polyetenskiktet 3 kommer aluminiumfolieskiktet 4 att effektivt sammanbindas med banans 15 bärarskikt 1. Plastskiktet 3 kommer att avkylas med hjälp av kylvalsen 9 och samtidigt kommer den från plastfilmen 3 bortförda värmen att passera genom aluminiumfolieskiktet 4, vilket uppvärmes och genom värmeledning överför värmeenergi till EAA-skiktet hos den blåsta filmen 5. EAA-skiktet som har en förseglingstemperatur som är så låg som cza 93°C kommer att upphettas till mjukning och sammanbindas med aluminiumfolieskiktet 4 då de båda banorna sammanpressas mellan valsarna 8 och 9. Värmeenergin kommer därefter att avgivas till kylvalsen utan att det yttre polyetenskiktet hos filmen 5 kommer att upphettas nämnvärt eftersom polyetenskiktet hos den blåsta filmen 5 ligger i direkt kontakt med kylvalsens yta.

På sätt som ovan beskrivits lamineras i en och samma operation banan 15, aluminiumfolien 4 samt den samextruderade 455 773 blåsta filmen 5 med hjälp av den spaltextruderade polyetenfilmen 3. Det färdiga laminatet 16 upprullas sedan i en förrådsrulle 17.

Som tidigare nämnts fordras för laminatets 16 framställning en i förväg tillverkad blåst samextruderad plastfilm innefattande ett skikt av polyeten samt ett skikt av EAA. Denna film framställes på sätt som visas i Fig. 3, i vilken två s k extrudrar 20 och 21 båda är kopplade till ett samextruderingsmunstycke 22. Extrudern 20 tillföres EAA i form av granulat eller pulver och plastmaterialet smältes i extrudern med hjälp av värme under det att det samtidigt utpressas med hjälp av en eller flera skruvar så att den smälta plastmassan bibringas ett högt tryck. Detsamma sker i extrudern 21 där polyeten smältes och under högt tryck pressas mot extrudermunstycket 22. I extrudermunstycket 22 ledes de båda smälta plastmaterialen i separata ringformiga kanaler i princip parallellt med varandra för att sedan förenas vid eller i närheten av munstyckets 22 ringformiga öppning, varvid de tvâ plastmaterialen bildar en utpressad, sömlös slang 24 vars ena sida uppvisar ett skikt EAA medan dess andra sida uppvisar ett skikt polyeten. Med hjälp av till extrudermunstycket 22 tillförd tryckluft uppblåses den bildade slangen 24 på sådant sätt att dess diameter väsentligen ökas. För att stabilisera slangen och kontrollera diametern blàses kall luft mot slangens utsida och/eller insida, t.ex. med hjälp av en ringformad kylanordning23. Det genom den expanderande blásningen uttunnade plastmaterialet som även erhållit viss molekylorientering avkyles till stabilisering och den tryckgasfyllda slangen 24 ledes uppåt mot tvâ samverkbara tryckrullar 26 mellan vilka slangen flatpressas.

Flatpressningen kan inte äga rum förrän insidesskiktet av EAA stabiliserats eller avkylts så mycket att temperaturen ligger väl under materialets förseglingstemperatur eftersom i annat fall slangens 24 insida vid flatpressningen skulle hopförseglas. Slangen 24 och dess insidesskikt av EAA avkyles emellertid samtidigt som slangen 24 ledes uppåt och styres in mellan konvergerande ledplattor 25 mot de samverkbara VI 455 773 rullarna 26. Den flatlagda slangen 24 betecknas med 27 och ledes från flatläggningsrullarna 26 mot den skäranordning 28, vid vilken skärtrissor skär bort den flatlagda slangens kantpartier till bildande av två separata banor 31 och 32, vilka upprullas på förràdsrullar 30 resp. 29. Banorna 31 och 32 består således av en blåst samextruderad plastfilm vars ena sida utgöres av polyeten och dess andra sida utgöres av EAA.

Denna samextruderade film användes vid framställningen av laminatet och betecknas med 5 i Fig. 2. Det är möjligt att inom ramen för uppfinningens idé använda andra materialkombinationer än de ovan nämnda. T.ex. kan man istället för papper eller kartong använda ett bärarskikt av styvt skumplast, t.ex. polystyrenskumplast. Laminatets yttre plastskikt liksom det inre blåsta plastskiktet kan istället för polyeten utgöras av någon annan polyolefin, t.ex. polypropen som samextruderas med EAA eller Surlyn och det extruderade första bindemedelsskiktet kan i stället för polyeten utgöras av t.ex. kombinationen LDPE (low density polyethylene) eller LLDPE (linear low density polyethylene), EAA, Surlyn och LDPE eller Surlyn ensamt. Den termoplast som användes för att bilda det andra bindemedelsskiktet kan betecknas som en vidhäftningsplast, varav de viktigaste karboxylsyresampolymerer eller delvis neutraliserad karboxylsyresampolymerer. Av dessa är idag EAA den mest använda polymeren.

Genom tillämpning av uppfinningen kan man på ett rationellt och billigt sätt tillverka ett laminat med egenskaper som i många fall är överlägsna egenskaperna hos de laminat som hittills framställts genom att laminatets insida kan utgöras av en blåst polyetenfilm i stället för av en spaltextruderad film.

Claims (2)

1. 0 .framställd samextruderad bana (5) vars ena, mot tryckvalsens 455 773 io PATENTKRAV Û l. Mekaniskt hàllfast och värmeförseglingsbart laminatmaterial för förpackningsändamål uppvisande goda oljeresistensegenskaper, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att det innefattar a) Ett styvt, vikbart bärarskikt (1) av papper eller kartong, b) Ett pà bärarskiktets (1) ena sida anbringat utsidesskikt (2) av spaltextruderad polyeten som extruderats vid en temperatur överstigande ZSOOC c) Ett pà bärarskiktets (1) andra sida anbringat första bindemedelsskikt (3) av spaltextruderad polyeten som extruderats vid en temperatur överstigande 30000 d) Ett mot det första bindemedelsskiktet av polyeten anordnat skikt (4) av aluminiumfolie, e) Ett mot aluminiumfoliens (4) yta anbringat andra bindemedelsskikt (7) av en vidhäftningstermoplast, företrädesvis EAA (etenakrylsyrasampolymer) med förseglingstemperatur som är väsentligen lägre än förseglingstemperatur för polyeten f) Ett mot det andra bindemedelsskiktet (7) fixerat insidesskikt (6) av polyetenfilm som framställts genom blàsning av en extruderad tub vars extruderingstemperatur understiger 25OC (företrädesvis 1400-18Ö°C och som har en elasticitetsmodul väsentligen överstigande 10OMPa, företrädesvis cza 200MPa.

2. Sätt att framställa laminatmaterial i enlighet med patentkravet 1, varvid en i förväg med utsidesskikt (2) av spaltextruderad polyetenbelagd bärarmaterialbana (1) av papper eller kartong på känt sätt lamineras med en aluminiumfoliebana (4) medelst ett extruderat bindemedelsskikt (3) av polyeten, varvid den nämnda bärarbanan (1) och aluminiumfoliebanan (4) sammanföres mellan samverkande tryckvalsar (8,9) k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att det mellan nämnda tryckvalsar (8,9) även inledes en i förväg genom blåsning m (9) vända sida uppvisar ett polyetenskikt och vars andra, mot 455 773 ll aluminiumfolien (4) vända sida uppvisar en beläggning av EAA (etenakrylsyrasampolymer), varvid värmeinnehàllet i det extruderade bindemedelsskiktet (3) av polyeten är så avpassat att dels bindemedelsskiktet (3) fäster vid såväl bärarskiktet (1) som aluminiumfolieskiktet (4) samt att dels värmeenergin i bindemedelsskiktet (3) genom värmeledning överföres genom aluminiumfolieskiktet (4) till det samextruderade skiktets (5) EAA-beläggning (7) som därigenom upphettas till en temperatur överstigande 9300, varvid EAA-skiktet (7) fixeras vid aluminiumfolieskiktet (4) i ett mekaniskt hållbart laminatförband.