SE467403B - Foerpackningsmaterial med goda gasbarriaeregenskaper samt av materialet framstaelld foerpackningsbehaallare - Google Patents

Description

467 403 av det slag som nämnts ovan, eftersom syrgas lätt skulle kunna tränga in i förpackningen och redan mycket kort tid efter förpackningsdagen förstöra eller försämra kvalitén hos den förpackade oxidationskänsliga produkten. Man har därför tidigare föreslagit att komplettera det kända förpackningsmaterialet med ett ytterligare skikt av ett material med goda gasbarriäregenskaper, varvid ett av förslagen har gått ut på att såsom gasbarriär använda en till stomskiktets ena sida bunden, tunn aluminiumfolie (A1-folie). Ett annat förslag har gått ut på att i stället för Al-folie använda gastäta skikt av polymera material, t ex etylvinylalkohol (EVOH), polyamid (PA) och polyester (PET), vilka på motsvarande sätt har bundits till stomskiktets ena sida med hjälp av mellanliggande skikt av bindemedel.

Bland de ovan uppräknade såsom gasbarriär tjänande skikten i de kända förpackningsmaterialen har Al-folien visat sig vara det ur gastäthetssynpunkt mest överlägsna alternativet samtidigt som Al-folien även givit förpackningsmaterialet andra ur produktskyddssynpunkt värdefulla egenskaper, t ex ljusogenom- släpplighet. En A1-folie är praktiskt taget helt ogenomsläpplig för gaser och ljus, men är alltför ringa tänjbar för att med garanterad säkerhet kunna motstå de dragpåkänningar som förpackningsmaterialet utsätts för under förpacknings- framställningen och som är särskilt accentuerade i områden där dubbla eller flerdubbla förpackningsmateriallager skall vikas i korsande vikningsriktningar, s k kryss. I dessa särskilt utsatta områden händer det därför inte sällan att dragpâkänningarna på Al-folien blir så stora att Al-folien spricker eller brister med täthetsförluster och läckagerisker som följd i den färdiga förpackningen. Problemet som delvis sammanhänger med tjockleken hos Al-folien och i viss mån kan bemästras genom att göra Al-folien tjockare, beror på att Al-folien tillsammans med övriga utanför Al-folien anordnade skikt, räknat i riktning bort 4:.

C~'\ \~1 -lä CD CN från materialets vikningshåll, tvingas genomlöpa en längre sträcka än vad som motsvarar längden av Al-folien respektive nämnda yttre skikt i plant, ovikt tillstånd. Al-folien tillsammans med dessa yttre skikt kommer därför att utsättas för dragkrafter motsvarande de som krävs för att tänja materialskikten den genom vikningen orsakade "överskottssträckan". De utanför Al-folien belägna plastskikten är som regel tillräckligt elastiska för att kunna tänjas den extra vikningssträckan, medan Al-folien däremot endast har en ringa tänjbarhet och därför ofta spricker eller brister när dubbla eller flerdubbla materiallager vikes utmed två korsande vikningsriktningar med Al-folien anordnad mot den sida av stomskiktet som är vänd bort från vikningshàllet.

Ett sätt att undvika bristningar och sprickbildning i Al-folien har gått ut på att tjockleksreducera stomskiktet lokalt genom materialbortskaffning, t ex fräsning och slipning, i sådana dubbel- eller flerdubbelvikningsomràden för att bringa Al-folien närmare vikningscentrat i syfte att reducera dragpákänningarna på Al-folien. Denna kända lösning fungerar visserligen bra i praktiken och möjliggör framställning av 'vikformade förpackningar med goda gastäthetsegenskaper, men innebär samtidigt ett stort materialspill och därmed fördyrade materialkostnader.

En annan känd metod att lösa sprickbildningsproblemet har gått ut pà att med hjälp av lämpligt anordnade biglinjer i förpackningsmaterialet styra förpackningsmaterialets vikning på sådant sätt att vikningen av materialet kan göras mindre påfrestande för Al-folien. Denna lösning har dock visat sig vara mycket svår att genomföra i-praktiken.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att anvisa en ny lösning på det beskrivna sprickbildningsproblemet utan åtföljande olägenheter av det slag som varit förknippade med de ovan beskrivna tidigare kända lösningarna. 467 403 Detta ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning genom att ett förpackningsmaterial av det inledningsvis beskrivna slaget givits kännetecknet att materialet i bindemedelskiktet består av skummad eller expanderad polyolefin med celler eller håligheter vilka tillsammans utgör minst 50% av bindemedel- skiktets totala volym.

Fördelen med att använda ett dylikt kompressibelt bindemedelsskikt mellan stomskiktet och Al-folien, d v s innanför Al-folien räknat i förpackningsmaterialets vikningsriktning i områden där dubbla eller flerdubbla materiallager skall vikas utmed två korsande vikningslinjer, är att de dragkrafter som Al-folien utsätts för kan upptas av det innanförliggande bindemedelsskiktet genom komprimering av detta skikt i stället för att tänja eller verka på den ringa tänjbara Al-folien. Komprimeringen av bindemedelsskiktet medför att den utanförliggande Al-folien flyttas närmare vikningscentrat vilket ytterligare bidrar till att reducera de på Al-folien verkande dragkrafterna. Dessutom medför användningen av ett kompressibelt bindemedelsskikt att tjockleken hos Al-folien kan göras tunnare i förpackningsmaterialet enligt uppfinningen än vad som tidigare varit möjligt i kända förpackningsmaterial med motsvarande bindemedelskikt av inkompressibelt material, t ex polyolefin.

Ytterligare fördelaktiga och praktiska utföringsformer av förpackningsmaterialet enligt uppfinningen har vidare givits de i efterföljande underkrav angivna kännetecknen.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med särskild hänvisning till bifogade ritning på vilka Figur 2 är ett tvärsnitt som schematiskt belyser uppbyggnaden av ett förpackningsmaterial enligt uppfinningen, Figur 1 är ett tvärsnitt som schematiskt belyser uppbyggnaden av ett förpackningsmaterial av känd typ, Figur 3 visar schematiskt förloppet vid vikning av förpackningsmaterialet i figur 1, och Figur 4 visar en motsvarande vikning av det kända förpackningsmaterialet i figur 2.

IJ 467 403 Figur 1 visar sålunda schematiskt uppbyggnaden av ett klassiskt exempel på ett förpackningsmaterial av det inledningsvis beskrivna slaget som ofta används i förpackningar för oxidations- och lagringskänsliga produkter av typen juice, vin, matolja etc. Det kända förpackningsmaterialet som givits den allmänna hänvisningsbeteckningen 10 innefattar ett stomskikt ll av papper eller kartong samt ett mot stomskiktets ena sida applicerat skikt 12 av ett material med goda gastäthets- egenskaper. Gasbarriärskiktet 12 består i det visade utförings- exemplet av en tunn A1-folie med en tjocklek av ca 7 pm.

Al-folien är med god vidhäftning bunden till stomskiktet ll med hjälp av ett mellanliggande skikt av bindemedel 13 som exempelvis kan bestå av polyolefin, företrädesvis polyeten. Mot materialets 10 utsidor är vidare applicerade yttre skikt 14 respektive 15 av plast, företrädesvis polyeten.

Det bör påpekas att strukturen av det kända förpacknings- materialet 10 i figur 1 är korrekt vad beträffar den inbördes placeringen av respektive materialskikt, men däremot inte skalenlig vad beträffar materialskiktens relativa tjocklekar. I ett praktiskt exempel på förpackningsmaterialet 10 har exempelvis den yttre polyetenbeläggningen 14 en tjocklek av ca ll-14 um, medan pappers- eller kartongskiktet ll har en tjocklek av ca 175-275 um. Vidare har bindemedelsskiktet 13 en tjocklek av ca 25-28 pm och Al-folien såsom tidigare nämnts en tjocklek av ca 6-8 um. Den yttre polyetenbeläggningen 15 är oftast mycket tjockare än den andra yttre polyetenbeläggningen 14 och har vanligtvis en materialtjocklek av ca 38-42,um.

Figur 2 visar schematiskt uppbyggnaden av ett förpacknings- material enligt uppfinningen som strukturmässigt är mycket snarlikt det kända materialet i figur 1. För tydlighets vinnande har därför för motsvarande materialskikt använts samma hänvisningsbeteckningar som i figur l, dock med begynnelsesiffran 2. Förpackningsmaterialet som sålunda givits 467 405 den allmänna hänvisningsbeteckningen 20 innefattar ett stomskikt 21 av papper eller kartong och ett mot stomskiktets ena sida applicerat skikt 22 av ett material med goda gasbarriär- egenskaper. Gasbarriärskiktet 22 består liksom i det föregående kända exemplet av en Al-folie med en tjocklek av ca 7 pm.

Al-folien är med god vidhäftning bunden till stomskiktet 21 med hjälp av ett mellanliggande skikt 23 som enligt uppfinningen skall vara kompressibelt såsom förklarats tidigare. Materialet 20 har vidare en yttre plastbeläggning 24 av polyeten mot stomskiktets 21 andra sida samt en yttre, Al-folien täckande plastbeläggning 25 av polyeten.

Det kompressibla bindemedelsskiktet 23 består företrädesvis av ett expanderat eller skummat polyolefinmaterial, t ex polyeten. Andra exempel på bindemedelsskikt som kan användas i materialet 20 enligt uppfinningen är skummade eller expanderade copolomerer av eten, t ex etylakrylsyra (EAA) eller etylmetyl- akrylsyra (delvis neutraliserad) som är en jonomer med den kända varubeteckningen SURLYN. Kompressibiliteten hos bindemedelsskiktet 23 bestäms bl a av hålvolymen i skiktet, d v s andelen celler eller håligheter relativt skiktets totala volym, liksom cellernas respektive håligheternas utformning och orientering. Vid minskad hålvolym minskar kompressibiliteten hos bindemedelsskiktet och för att ge önskad grad av kompressibilitet har det enligt uppfinningen visat sig att hålvolymen bör vara minst 50%, företrädesvis 70% eller t o m större. Vidare bör cellerna eller håligheterna vara långsträcktra, d v s uppvisa ett stort förhållande mellan längd och bredd, samt allra helst vara lokaliserade centralt i skiktet och orienterade på sådant sätt att cellernas respektive håligheternas längdaxlar är väsentligen parallella med varandra samt riktade tvärs, företrädesvis vinkelrätt mot en linje utmed vilken förpackningsmaterialet är avsett att vikas under omformningen till en förpackningsbehållare. 'fa J; cn ~<1 4:- c: m Tjocklekarna av respektive i materialet 20 ingående materialskikt kan exempelvis vara följande. Den yttre plastbeläggningen 24 har en tjocklek av ca 13 pm, medan pappers- eller kartongskiktet 21 har en tjocklek av ca 175-275 um.

Bindemedelsskitet 23 kan ha en tjocklek av ca 25-301pm och Al-folien 22 har såsom redan nämnts en tjocklek av ca 6-7 pm.

Den Al-folien heltäckande yttre plastbeläggningen 25 har en tjocklek av ca 40 pm.

Ett bindemedelsskikt 23 av expanderad eller skummad polyolefin, t ex polyeten, framställes enligt uppfinningen företrädesvis genom ett extruderingsförfarande med användning av ett kemiskt blåsmedel med förmåga att utveckla C02-gas, t ex på området kända blåsmedel av typen bikarbonat och citron- syra. Alternativt kan det kompressibla polyolefinskiktet framställas med användning av ett fysikaliskt blåsmedel av gastyp, t ex freon.

Figur 3 belyser schematiskt förloppet vid enkel vikning kring ett symmetriplan som antyds med den punktstreckade linjen 0-O. För att vinna tydlighet vid tolkning av figur 3 har endast vissa i materialet 10 ingående materialskikt, bindemedels- skiktet 13 och Al-folien 12 särskilt markerats med heldragna linjer, medan materialet i övrigt är visat med streckade linjer.

I det visade exemplet antas att materialet vikes en vinkel gg t ex 1800, och att vikningen sker åt ett håll med A1-folien 12 anordnad mot den sida av stomskiktet ll som är vänd bort från vikningens centrum M, d v s ett vikningsförlopp under vilket Al-folien utsätts för dragpåkänningar.

I Under vikningen kommer såsom framgår av figur 3 materialet 10 att vikas utmed ett jämnkrökt vikningshörn kring centrumlinjen 0-O, varvid A1-folien 12 följer en praktiskt taget cirkelformad båge b I-I mellan krökningens båda ändpunkter I, I.

Den sträcka Al-folien tvingas genomlöpa under vikningen (längden av bågen b I-I) uppgår härvid till 0< /360 x 2R, där R är längden av sträckan I-M (krökningsradien). 467 405 Figur 4 visar på motsvarande sätt förloppet vid vikning av förpackningsmaterialet 20 enligt uppfinningen. Materialet 20 vikes sålunda en total vikningsvinkelvt kring ett centralt symmetriplan som schematiskt antyds av den punktstreckade linjen 0-0. För att underlätta tolkningen av figur 4 har precis som i figur 3 endast vissa i materialet ingående skikt särskilt markerats med heldragna linjer, d v s Al-folien 22 och bindemedelsskiktet 23, medan övriga skikt endast har visats schematiskt med streckade linjer. I figur 4 förutsättes att materialet vikes åt ett håll med Al-folien 22 anordnad mot den sida av stomskiktet 21 som är vänd bort från vikningens centrum M.

Genom att bindemedelsskiktet 23 är kompressibelt kommer detta skikt under vikningen att uppta de på den utanförliggande Al-folien verkande dragkrafterna och komprimeras och tillsammans med Al-folien och även utanför folien anordnade skikt att följa en praktiskt taget rät linje mellan vikningshörnen. Den sträcka Al-folien tvingas genomlöpa under vikningen motsvarar sålunda längden av sträckan b II-II mellan vikningens ändpunkter II och II och kan med enkla geometriska samband beräknas ur formen b II-II = ZR X sin OC/2.

Vid jämförelse av de båda visade förpackningsmaterialen g finner man sålunda att Al-folien 12 i det kända materialet 10 tilltvingas en längre vikningssträcka b I-I än Al-folien 22 i materialet 20 enligt uppfinningen och att Al-folien 22 sålunda kommer att utsättas för mindre dragpåkänningar vid jämförbara vikningar av materialet 20. Vid exempelvis en vikning av materialen en vikningsvinkelCK = 1800 blir vikningssträckan b I-I för Al-folien ll i det kända materialet 10 57% längre än vikningssträckan b II-II för Al-folien 21 i materialet 20 enligt uppfinningen vilket i sin tur medför att Al-folien 21 i materialet 20 enligt uppfinningen blir i motsvarande grad mindre utsatt för dragpåkänningar och kan därför vikas med mindre risk för sprickbildning eller bristningar.

I enlighet med föreliggande uppfinning kan sålunda det tidigare beskrivna sprickbildningsproblemet effektivt lösas med hjälp av det kompressibla bindemedelsskiktet som i sig upptar och därmed avlastar Al-folien från alltför störa dragpàkänningar när materialet vikes med Al-folien anordnad på den sida av stomskiktet som är vänd bort från vikningens centrum. Med hjälp av materialet enligt uppfinningen är det sålunda möjligt att genom vikformning av materialet framställa förpacknings- behållare med goda gasbarriäregenskaper och andra för oxidations- och lagringskänsliga produkter av typen juice, vin, matolja etc önskvärda täthetsegenskaper, t ex ljusogenom- släpplighet.

Claims (8)

467 403 10 PATENTKRAV

1. Förpackningsmaterial med goda gasbarriäregenskaper innefattande ett stomskikt (21) och ett mot stomskiktets ena sida anordnat gasbarriärskikt (22) av ett material med ringa tänjbarhet, vilket är bundet till stomskiktet med hjälp av ett mellan stomskiktet och gasbarriärskiktet anordnat skikt (23) av ett bindemedel, k ä n n e t e c k n a t a v, att materialet i bindemedelskiktet (23) består av skummad eller expanderad polyolefin med celler eller håligheter vilka tillsammans utgör minst 50% av bindemedelsskiktets (23) totala volym.

2. Förpackningsmaterial enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att bindemedelsskiktet (23) är extruderat.

3. Förpackningsmaterial enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att gasbarriärskiktet (23) består av en Al-folie.

4. Förpackningsmaterial enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v, att Al-folien har en tjocklek av ca 6-8 pm.

5. Förpackningsmaterial enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att gasbarriärskiktet (23) är täckt av ett skikt (25) av termoplast.

6. Förpackningsmaterial enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v, att termoplastskiktet (25) består av polyeten.

7. Förpackningsmaterial enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v, att termoplastskiktet (25) är 3 extruderat. O\ CD (JJ ll

8. Förpackningsbehållare framställd genom vikformning och försegling av ett förpackningsmaterial (20) enligt något av föregående krav.