SE509131C2 - Förpackningslaminat innefattande ett inkapslat fuktkänsligt gasbarriärskikt, sätt för dess framställning samt förpackningsbehållare av laminatet - Google Patents

Description

15 20 25 C30 509 131 inträngande syrgas. Dessutom är Al-folie svår att hantera vid återvinning eller förbränning av förpackningsmaterial och konsumerade förpackningsbehållare och därmed mindre fördelaktig ur miljösynpunkt.

För att undvika nackdelarna med Al-folie kan istället syrgasbarriärer av polymera material användas, såsom exempelvis etylenvinylalkohol (EVOH), polyvinylalkohol (PVOH), vilka även är att föredra ur miljösynpunkt eftersom de har relativt goda egenskaper avseende biologisk nedbrytbarhet.

Det är emellertid ett problem att syrgasbarriäregenskaperna hos ett skikt av EVOH eller PVOH pâverkas negativt av fukt och väta och därmed är en relativt opålitlig syrgasbarriär i en förpackningsbehållare avsedd för långa transporter, långtidsförvaring och kyllagring av flytande livsmedel.

Enligt det svenska patentet nr 440 519 appliceras ett skikt av polyvinylalkoholemulsion medelst bestrykning direkt på stomskiktets ena sida, som i detta tall utgörs av papper eller kartong, varefter det applicerade vattenhaltiga polyvinylalkoholskiket torkas till bildande av ett sammanhängande heltäckande skikt.

Pappersstomskiktets råa skrovliga yta kräver emellertid onödigt stora påföringsmängder av PVOH för att uppnå ett heltäckande skikt, samtidigt som PVOH- skiktet har direktkontakt med det fuktkänsliga pappers- eller kartongskiktet och därmed inte är skyddat från fuktpåverkan via detta skikt.

Enligt den svenska ansökan 8595034948 förebygges dessa problem genom att Iaminera det fuktkänsliga syrgasbarríärskiktet mellan två fuktresistenta materialskikt, anordnade på stomskiktets ena sida, såsom exempelvis skikt av extruderbar termoplast, företrädesvis polyeten. Det första fuktresistenta materialskiktet mellan stomskiktet och PVOH-skiktet fungerar dels som utslätningsskikt, varvid PVOH-skiktet kan göras tunnare men ändå heltäckande, och dels som barriär mot fuktinträngning från stomskiktet. Det andra fuktresistenta materialskiktet skyddar mot fuktpåverkan från PVOH-skiktets andra sida.

Fortfarande kvarstår nackdelen med ett fuktkänsligt barriärskikt i områdena utmed ett förpackningsämnes längsgående, för överlappande längdskarvsförsegling avsedda, kanter. Vanligen är förpackningsämnets längsgående snittkanter fritt exponerade i en förpackningsbehållares längdskarv, varvid fuktinträngning via ett poröst fuktkänsligt stomskikt eller via det fuktkänsliga barriärskiktet självt kan ske, både i kontakt med det vätskeformiga fyllgodset på förpackningsbehållarens insida eller i kontakt med fuktig eller våt miljö på förpackningsbehållarens utsida. I området för 10 15 20 25 O) 509 131 törpackningsbehållarens Iängdskarv påverkas således förpackningsmaterialets gasbarriäregenskaper fortfarande negativt av omgivande fukt och väta, med ett sämre produktskydd under långtidsförvaring som följd.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att ombesörja ett ämne av ett förpackningslaminat av det inledningsvis beskrivna slaget, som ej är behättat med problem av det slag som sammanhänger med den kända tekniken.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett förpackningsämne med förbättrade syrgasbarriäregenskaper, innefattande ett stomskikt och ett fuktkänsligt gasbarriärskikt, i vilket gasbarriärskiktet är helt skyddat mot inträngning av fukt från omgivningen utmed ämnets längsgående kanter.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett förpackningsämne av ett välintegrerat laminat innefattande ett stomskikt och ett fuktkänsligt gasbarriärskikt, i vilket förpackningsämne det fuktkänsliga gasbarriärmaterialet är helt skyddat mot den vätskeinnehållande fyllda produkten i en av ämnet framställd förpackningsbehållare samt mot fukt i den omgivning i vilken förpackningsbehällaren förvaras.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett enkelt rationellt sätt att framställa ett förpackningsämne av ett laminerat material med förbättrade gasbarriäregenskaper innefattande ett fuktkänsligt gasbarriärmaterial, i vilket ämne de längsgående kanterna skyddas mot inträngning av fukt och väta från omgivningen.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att ombesörja enkla, lättframställda förpackningsbehållare med förbättrade gasbarriäregenskaper i längdskarvsområdena.

Dessa och andra ändamål uppnås genom ett laminerat förpackningsmaterial med det i patentkravet 1 angivna kännetecknet. Föredragna utföringsformer av förpackningslaminatet enligt uppfinningen framgår från underkraven 2-5.

Sättet enligt uppfinningen har det i det oberoende patentkravet 6 angivna kännetecknet. Variationer och modifikationer av sättet enligt uppfinningen framgår från underkraven 7-10.

En förpackningsbehållare enligt uppfinningen har det i patentkravet 11 angivna kännetecknet.

Ett förpackningsämne enligt uppfinningen är företrädesvis ett banformigt ämne av ett förpackningslaminat för omformning till en längsförseglad tub som kontinuerligt fylls med produkt och avförseglas utmed smala tvärgående på avstånd från varandra belägna förseglingszoner, till bildande av fyllda förpackningsbehållare. Uppfinningen kan emellertid även tillämpas vid tillverkning av arkformiga förpackningsämnen, varvid 10 15 20 25 30 509 131 man enklast och rationellast utgår från ett färdiglaminerat banformigt förpackningsämne som avdelas till ark av lämplig längd och form.

Stomskiktet i ett förpackningsämne enligt uppfinningen utgörs lämpligen av ett pappers- eller kartongmaterial av förpaokningskvalitet, men kan även bestå av en polymer av något slag.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar ett förpaokningslaminatämne enligt uppfinningen yttre vätsketäta skikt av en värmeförseglingsbar termoplast, företrädesvis polyeten, exempelvis lågdensitetspolyeten (LDPE). Det eller de yttre termoplastskikten ger förpackningslaminatet skydd mot inträngning av fukt och väta från förpacknlngslaminatets ena eller båda sidor och gör samtidigt förpackningslaminatet förseglingsbart genom konventionell värmeförsegling, vilken åstadkommes genom att plastskikt som vändes mot varandra tillföres värme och tryck så att de sammanmälter med varandra vid ytan och sålunda effektivt förenas till bildande av mekaniskt starka vätsketäta förseglingsfogar.

Vidare innefattar förpackningslaminatämnet enligt uppfinningen ett syrgasbarriärskikt av en fuktkänslig polymer, såsom exempelvis etylenvinylalkohol (EVOH) sampolymer eller polyvinylalkohol (PVOH). PVOH som är den mest föredragna polymeren har mycket goda syrgasbarriäregenskaper. Relativt EVOH kan PVOH ha upp till ca 10 gånger bättre syrgasbarriäregenskaper samt möjliggör förbättrad vidhäftning till omkringliggande skikt. Företrädesvís innefattar syrgasbarriärskiktet PVOH med en hydrolyseringsgrad av minst 90 %.

Det fuktkänsliga gasbarriärskiktet anordnas mellan två skikt av en fuktresistent polymer. Valet av fuktresistent polymer är inte kritiskt enligt uppfinningen även om det visat sig att en extruderbar termoplast för närvarande är mest föredragen för dessa skikt. Företrädesvís utgörs de båda skikten av en fuktresistent polymer som är väl kompatibel med den fuktkänsliga gasbarriärpolymeren och skapar en god fuktbarriär samtidigt som den med god vidhäftningsstyrka binder till både det fuktkänsliga gasbarriärskiktet och övriga intilliggande skikt i laminatet. De båda fuktresistenta skikten kan utgöras av samma eller olika polymerer. Exempelvis kan en polyeten användas som fuktresistent polymer, företrädesvis LDPE.

För att ytterligare öka syrgasbarriärskiktets resistens mot fukt kan ett tvärbindningsmedel tillsättas. Lämpliga tvärbindningsmedel för EVOH eller PVOH är dialdehyder, såsom exempelvis glyoxal eller glutaraldehyd samt syraanhydrider. Även en kombination bestående av en polysackarid, såsom exempelvis chitosan, och en 10 15 20 25 30 (TT 509 131 dialdehyd eller syranhydrid kan tillsättas för att uppnå tvärbindning, såsom beskrivits i den danska patentansökan nr 1451/95. Andra lämpliga tvärbindningsmedel är välkända för fackmannen på området. Eventuella tvärbindningsmedel tillsättes syrgasbarriärskiktet företrädesvis i en mängd motsvarande ca 0,5-10 mol-%.

Genom ett speciellt sätt att applicera nämnda syrgasbarriärskikt i form av en vattenhaltíg dispersion av den i syrgasbarriärskiktet ingående polymeren på ett underliggande skikt av en fuktresistent polymer med goda vätskebarriäregenskaper, företrädesvis medelst bestrykning och efterföljande torkning till önskad fukthalt, uppnås oväntat god vidhäftning mellan de båda skikten.

Ytterligare förbättrad vidhäftning kan uppnås genom inblandning av ett adhesiv i syrgasbarriärskiktet eller genom att applicera mellanliggande skikt av adhesiv mellan skikten. Exempel på lämpliga adhesiv enligt uppfinningen är etylenvinylacetat (EVA) eller polyvinylacetat (PVAc). inblandning av adhesiv i syrgasbarriärskiktet sker företrädesvis i en mängd av upp till ca 50 vikts-%, mer företrädesvis 20-30 vikts-%. Ett mellanliggande adhesiv-skikt appliceras företrädesvis i form av en vattenhaltíg dispersion, mest föredraget medelst bestrykning, med därpå följande torkning.

Förbättrad vidhäftning kan även uppnås medelst känd ytmodifieringsteknik, såsom exempelvis corona- eller flambehandling av den för beläggning avsedda ytan, dvs av det underliggande fuktresistenta materialskiktet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen kan det fuktkänsliga gasbarriärskiktet appliceras medelst extrudering liksom de intilliggande fuktresistenta skikten.

De ovan nämnda aspekterna av uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar pà vilka Figur 1 schematiskt visar ett tvärsnitt av de båda längsgående kanterna av ett förpackningsämne 10 enligt uppfinningen, Figur 2 schematiskt visar ett tvärsnitt av de båda längsgående kanterna av ett förpackningsämne 20 enligt uppfinningen, Figur 3 schematiskt visar ett tvärsnitt av en längdskarvsförsegling av de båda längsgående kanterna av ett förpackningsämne enligt uppfinningen, och Figur 4 schematiskt visar en föredragen utföringsform av ett sätt att framställa ett förpackningsämne enligt uppfinningen. Även om uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning till speciella på ritningarna visade utföringsformer är det uppenbart för fackmannen på 10 15 20 25 509 131 omrâdet att olika modifikationer och variationer kan göras, utan att frångà uppfinningstanken såsom denna definieras i de efterföljande patentkraven.

Figur 1 visar således ett tvärsnitt av ett förpackningsämne, 10, enligt uppfinningen. Förpackningsämnet, 10, är framställt från ett laminat innefattande ett stomskikt 11 av papper eller kartong, ett yttre vätsketätt och värmeförseglingsbart skikt av polyeten, företrädesvis làgdensitetspolyeten (LDPE) 12, ett gasbarriärskikt av PVOH 13, och ett skikt av en fuktresistent termoplastisk polymer, såsom exempelvis LDPE, på gasbarriärskiktets vardera sida, 14 respektive 15.

Det yttre vätsketäta skiktet 12 är anordnat på den sida av förpackningslaminatet 10 som är avsedd att vara vänd utåt i en av förpackningslaminatet framställd förpackningsbehållare, medan på motsvarande sätt det yttre skiktet 15 är anordnat på den sida av förpackningslaminatet som är avsedd att vara vänd inåt i en förpackningsbehållare. Skiktet 15 kan bestå av två eller flera delskikt av samma fuktresistenta värmeförseglingsbara polymer, för att optimerat ex vidhäftningsegenskaper och arombarriäregenskaper.

Skikten 12 och 15 fungerar således enligt denna föredragna utföringsform båda som yttre vätskebarriärskikt och är värmeförseglingsbara med varandra samtidigt som skiktet 15 från ena sidan skyddar det fuktkänsliga gasbarriärskiktet 13 mot fukt och väta.

Utmed förpackningsämnets båda längsgående kanter är laminatet fritt från PVOH, d v s fritt från syrgasbarriärskikt 13, inom ett smalt remsformigt längsgående område 16a och 16b utmed respektive kant, i vilket de båda termoplastiska vätsketäta skikten 14 och 15 är förseglade mot varandra. De smala längsgående områdena är så breda att de båda skikten 14 och 15 kan förseglas mot varandra utmed kanterna och sålunda fukttätt kapsla in och skydda gasbarriärskiktet 13 mot exponering för fukt utmed förpackningsämnets längsgående snittkanter. De smala, från gasbarriärskikt fria, längsgående områdena 16a och 16b kan variera i bredd mellan ca 3-10 mm, och är företrädesvis ca 5-7 mm breda. Om områdena görs alltför smala uppnås inte tillräckligt stark ihoplaminering eller sammansvetsning av skiktet 14 och 15, med sämre skydd för skiktet 13 som följd. Görs områdena alltför breda, erhålles sämre gasbarriäregenskaper i en av förpackningsämnet längsförseglad förpackningsbehållare till följd av att en större del av längdskarvsområdet saknar gasbarriärskikt.

Polyvinylalkholskiktet, dvs gasbarriärskiktet 13, appliceras på skiktet 14 i en mängd av ca 1-10 g/m2, företrädesvis 3-6 g/m2. - 10 15 20 25 509 151 Figur 2 visar likaledes ett tvärsnitt av ett förpackningsämne, 20, enligt uppfinningen framställt från ett laminat innefattande samma typ av stomskikt 21, yttre skikt 22 och gasbarriärskikt 23 som i Figur 1. Gasbarriärskiktet 23 åri förpackningsämnet 20 laminerat mellan två skikt av en termoplastisk fuktresistent polymer av annan typ än i Figur 1, exempelvis en polymer av typen syramodifierad eller syrasampolymeriserad polyeten, 24 respektive 25. På den sida av laminatet som vändes inåt i en av förpackningsämnet framställd förpackningsbehållare är ett ytterligare insidesskikt 26 av polyeten, företrädesvis LDPE, anordnat. Skiktet 26 är således värmeförseglingsbart med det yttre skiktet 22 på förpackningsämnets "utsida".

På samma sätt som i Figur 1 är gasbarriärskiktet 23 utelämnat utmed förpackningsämnets längsgående kanter där de båda skikten 24 och 25 laminerade till varandra.

Figur 3 visar med ett tvärsnitt hur förpackningsämnets 10 respektive 20 längsgående kanter överlappar varandra och hur laminatstrukturen ser ut i längdskarvsområdet av en längsförseglad förpackningsbehållare. I tydlighetsvinnande syfte har samma hänvisningsbeteckningar som i Figur 1 och 2 använts för att beteckna samma eller motsvarande deetaljer i Figur 3.

Eftersom gasbarriärskiktet 13 respektive 23 är utelämnat från laminatet utmed förpackningsämnets längsgående kanter, lamineras skikten 14 och 15 respektive 24 och 25 mot varandra varvid gasbarriärskiktet blir Inkapslat och skyddat mot exponering för inträngande fukt i förpackningsämnets snittkanter 31 och 32. Förpackningsämnets båda längsgående remsformiga kantområden 33 och 34 är således fria från gasbrriärskikt 13 respektive 23 och är ca 3-10 mm, företrädesvis ca 5-7 mm breda.

I Figur 4 visas schematiskt en föredragen utfögringsform av sättet enligt uppfinningen där en bred förpackningslaminatbana, som undertillverkningsprocessen kommer att delas upp i flera smalare delbanor motsvarande bredden av ett ämne för en förpacknlngsbehållare, bestrykes med en vattendispersion av ett fuktkänsligt gasbarriärmaterial, företrädesvis PVOH, i längsgående ränder 41, 42, 43 av något mindre bredd än de avsedda delbanornas bredd så att smala remsformiga områden längs skärlinjerna 44, 45, för uppdelning av den första breda banan till flera smalare delbanor, och smala remsformiga områden utmed banans längsgående kanter 46, 47 lämnas fria från gasbarriärmaterial. Gasbarriärmaterialet bestrykes således i ett randmönster på ett halvfabricerat banformigt laminat av ett stomskikt av papper eller kartong, belagt med termoplastiska fuktresistenta skikt på var sida, och torkas, varefter 10 509 131 det banformiga laminatets hela bredd heltäckande belägges med ett ytterligare fuktresistent termoplastiskt materialskikt. Följaktligen blir de bestrukna och torkade ränderna med gasbarriärmaterial av nära delbanebredd inneslutna eller inkapslade mellan termoplastiska vätsketäta skikt även längs kanterna av de genom skärning uppdelade delbanorna, d v s banformiga förpackningsämnena.

Som framgår av ovanstående beskrivning, kan med föreliggande uppfinning således de uppställda ändamålen lätt och effektivt uppnås genom att det fuktkänsliga gasbarriärskiktet utelämnas utmed förpaokningsämnets längsgående kanter så att gasbarriärskiktet kapslas in och förseglas av de båda pà gasbarriärskiktets vardera sida intilliggande skikten utmed ämnets för fukt exponerade snittkanter.

Vidare åstadkommas med föreliggande uppfinning ett enkelt rationellt sätt att framställa förpackningsämnen enligt uppfinningen samt förpackningsbehållare med förbättrade syrgastäthetsegenskaper, framställda av förpackningsämnen enligt uppfinningen.

Claims (11)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Ark- eller banformigt förpackningsämne (10; 20) av ett laminat innefattande ett stomskikt (11; 21) och ett skikt av ett fuktkänsligt gasbarriärmaterial (13; 23), vilket förpackningsämne uppvisar längsgående kanter och är avsett för omformning till en kapsel ellertub genom förening av de längsgående kanterna till en överlappande längdskarv, kännetecknat av, att det fuktkänslíga gasbarriärskiktet är anordnat mellan två fuktresistenta materialskikt (14 och 15; 24 och 25) och är lokaliserat endast till områden av förpackningsämnets yta som befinner sig utanför smala områden (16a och 16b; 27a och 27b) utmed förpackningsämnets respektive längsgående kanter.

2. Ark- eller banformigt förpackningsämne enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av, att de smala områdena utmed förpackningsämnets längsgående kanter (16; 27) är 3- 10 mm breda,

3. Ark- eller banformigt förpackningsämne enligt krav 1, kännetecknat av, att det fuktkänslíga gasbarriärskiktet (13; 23) huvudsakligen består av polyvinylalkohol.

4. Ark- eller banformigt förpackningsämne enligt något av krav 1-3, kännetecknat av, att stomskiktet (11; 21) utgörs av papper eller kartong.

5. Ark- eller banformigt förpackningsämne enligt något av krav 1-4, kännetecknat av, att de fuktresistenta materialskikten (14, 15; 24,25) huvudsakligen består av polyeten.

6. Sätt att framställa ett ark- eller banformigt förpackningsämne (10; 20) av ett laminat innefattande ett stomskikt (11; 21) och ett fuktkänsligt gasbarriärskikt (13; 23), vilket förpackningsämne uppvisar längsgående kanter och är avsett för omformning till en kapsel eller tub genom förening av de längsgående kanterna till en överlappande längdskarv, kännetecknat av, att det fuktkänslíga gasbarriärmaterialet anordnas i ett skikt (13; 23) mellan ett första och ett andra fuktresistent materialskikt på vardera gasbarriärskiktets sida (14,15; 24,25) , så att det lokaliseras endast till områden av förpackningsämnets yta som befinner sig utanför smala områden (16; 27) utmed förpackningsämnets respektive längsgående kanter. 10 15 20 25 509 131 w

7. Sätt att framställa ett ark- eller banformigt förpackningsämne (10; 20) av ett laminat innefattande ett stomskikt (11; 21) och ett fuktkänsligt gasbarriärskikt (13; 23), vilket förpackningsämne uppvisar längsgående kanter och är avsett för omformning till en kapsel eller tub genom förening av de längsgående kanterna till en överlappande längdskarv, kännetecknat av, att det fuktkänsliga gasbarriärmaterialet belägges på ett första underliggande fuktresistent materialskikt (14; 24) endast på sådana områden av förpackningsämnets yta som befinner sig utanför smala områden utmed förpackningsämnets respektive längsgående kanter (16; 27) och att Iaminatets hela yta inklusive det fuktkänsliga gasbarriärskiktet därefter belägges med ett andra heltäckande fuktresistent materialskikt (15; 25).

8. Sätt enligt krav 6 eller 7, kännetecknat av; att det fuktkänsliga gasbarriärmaterialet (13; 23) appliceras medelst bestrykning i form av en dispersion och därefter torkas.

9. Sätt enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av, att det fuktkänsliga gasbarriärmaterialet appliceras på en första bred bana av ett halvfabricerat laminat innefattande ett stomskikt (11 ; 21) och ett översta skikt av ett fuktresistent materialskikt (14; 24), heltäckande på de områden (41 ,42,43) av banans yta som befinner sig utanför smala längsgående områden kring skärlinjerna (44,45) för uppdelning av den första breda banan till två eller flera smalare delbanor och smala områden (46,47) utmed banans längsgående kanter i ett första steg, att den första breda banan inklusive det i delbanemönster applicerade gasbarriärmaterialet därefter heltäckande belägges med ett skikt av ett fuktresistent material i ett andra steg och att den färdiglaminerade banan delas genom skärning längs skärlinjerna (44,45) i ett tredje och sista steg.

10. Sätt enligt något av krav 6-9, kännetecknat av, att de smala längsgående områdena (16; 27) är 3-10 mm breda.

11. Förpackningsbehàllare framställd från ett förpackningsämne ( 10; 20) enligt något av krav 1-5.