SE509786C2 - Sätt och anordning för framställning av förpackningsbehållare för flytande livsmedel, samt förpackningsbehållare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 509 786 D-Iimonen och andra opolära smak- och näringsämnen i till exempel apelsinjuice och är därför ett högst önskvärt material för detta ändamål. PET har dock en stor nackdel vid användning som innersta skikt i en förpackningsbehållare för direktkontakt med förpackad produkt, i det att den är svår att värmeförsegla vid rationella hastigheter, till exempel vid försegling av längsgående kanter av ett ark- eller banformigt förpackningsbehållarämne, speciellt om de längsgående kanterna överlappar varandra och är anordnade så att den ena kantens utsida förseglas mot den andra kantens insida. Sådan längdskarvsförsegling sker vid rationell framställning av konventionella förpackningsbehållare vid mycket höga hastigheter, när arkformiga ämnen l snabb följd matas fram, omformas och längsförseglas medelst värmeförsegling till rörformiga förpackningsämnen eller när ett banformigt förpackningsämne omformas till en tub som längsförseglas på liknande sätt. Med "rörformiga” avses härefter rör med såväl cirkulärt som kvadratiskt eller rektangulärt tvärsnitt. För värmeförsegling av PET krävs att trycket av förseglingsbackarna bibehålles under uppvärmningsförloppet åtminstone upp till ca 165 °C, vilket tar i storleksordningen ca 0,5 sekunder. Tillgänglig hålltid under förseglingsförloppet vid försegling av den längsgående skarven, d v s den tid under vilken trycket av förseglingsbackarna bibehålles vid normal produktionshastighet, är dock endast ca 0,01 sekund och således inte tillräcklig.

Försegling av topp och botten av samma förpackningsbehållare kan däremot ske intermittent i samband med att produkten fylles, vilket medger längre hålltid vid själva förseglingen och därmed möjliggör värmeförsegling medelst ytsammansmältning mellan två PET-skikt.

Dessa svårigheter har man försökt övervinna på olika sätt, exempelvis genom att använda en modifierad PET som underlättar värmeförsegling. Från exempelvis den europeiska patentansökan EP 0 237 235 är det känt att glykol-modifierad PET, sk PETG, kan värmeförseglas. En allvarlig nackdel med denna glykol-modifierade PET är dock att den resulterar i ett sprödare materialskikt med lägre flexibilitet och tålighet och således inte är lika önskvärd i ett förpackningslaminat som vanlig amorf PET.

Värmeförsegling med PETG kan dessutom inte heller ske vid så hög produktionshastighet som egentligen är önskvärd.

Ett sätt att försöka kringgå svårigheterna vid värmeförsegling av förpackningsämnen med svårförseglade insidesskikt, såsom exempelvis amorf PET, har varit att försegla den längsgående överlappsskarven medelst smältlim, dvs genom 10 15 20 25 30 att applicera ett smältlim längs den ena kanten, i form av en sträng medelst ett munstycke, och sedan saímmanpressa denna kant med den andra kanten i överlappsskarven mellan de båda kanterna. Man har dock förut inte lyckats uppnå jämn och driftssäker pàläggning vid rationella förseglingshastigheter med hjälp av denna teknik. Problemen har varit stora med stort spill av smältlim och med att appliceringen av smältlimmet blivit ojämn och svår att styra vid så små mängder som erfordras, med kladdiga utflytningar som följd. För att ett smältlim skall kunna häfta till ytor av PET, och ytor med liknande vidhäftningsegenskaper som PET, krävs att det har hög klibbighet, dvs kraftiga vidhäftningskrafter mot den för limning avsedda ytan, vilket i sin tur medför att smältlimmet blir svårt att hantera vid applicering och att styrningen av påläggsmängd och utflytning försvåras. Till följd av ojämn applicering blir även den limmade fogens styrka ojämn och därmed förpackningsbehàllarens täthetsegenskaper i förseglingsskarven opålitliga. De höga klibbkrafterna medför dessutom att appliceringshastigheten begränsas till icke rationella tillverkningshastigheter, varför smältlimsförssegling av förpackningsbehållare för flytande livsmedel i industriell skala knappast förekommer alls på marknaden idag. Även utflytningen av den applicerade smältlimssträngen blir ojämn, eftersom smältlim på vissa ställen inte har applicerats i tillräcklig mängd för att täcka hela limningsområdets bredd och på andra ställen har applicerats i för stor mängd och därför flyter ut utanför förseglingsomràdet, vilket kan resultera i synliga fula srnältlimsklumpar utanför förseglingsskarven och i vissa fall att överflödigt smältlim kommer i direktkontakt med den förpackade produkten.

Ett appliceringsmunstycke matar kontinuerligt fram en sträng av smält lim, vilket gör att det är i det närmaste omöjligt att applicera en smältlimssträng på arkformiga förpackningsämnen som passerar förbi munstycket med mellanrum emellan utan att smältlimmet kladdar och klibbar fast överallt, Appliceringsmunstycket kan inte stängas av och sättas på i samma takt, dels eftersom trögheten i ett dylikt system med högvisköst smältlim gör att påläggningsmängden i början och slutet av arket blir svår att styra och dels eftersom ett munstycke för intermittent frammatning lättare sätter igen och på så sätt orsakar driftsstörningar.

En annan svårighet i strävan att framställa en förpackningsbehållare med goda arombarriäregenskaper är att en sådan smâltlimsförseglad längdskarv inte är hållbar vid långtidsförvaring i kyla. En sådan förpackningsbehållare har sålunda hittills inte 509 vsšfäf 10 15 20 25 30 509 786 varit hållbar under lång tid med goda vätske- gas- och arombarriäregenskaper, på grund av att den smältlimsförseglade längdskarven blivit otät, Med hänsyn till vätske-, gas- och arombarriäregenskaper skapar dessutom sådana snittkanter av det arkformiga förpackningsämnet, som fritt exponeras mot den förpackade produkten, problem genom att gas- och vätskemolekyler liksom opolära smakämnen långsamt upptas iförpackningsmaterialet genom de så fritt exponerade snittkanterna.

Det har således inom den kända tekniken hittills inte varit möjligt att på ett kostnadseffektivt och rationellt sätt tillverka förpackningsbehållare från huvudsakligen plana förpackningsämnen med insides- och förseglingsskikt med liknande egenskaper som PET ifråga om värmeförseglingsegenskaper och vidhäftning till smältlim.

Det har hittills inte heller varit möjligt att på ett kostnadseffektivt och rationellt sätt medelst ett smältlim längdskarvsförsegla förpackningsbehållare från förpackningsämnen med insidesskikt av icke eller svårligen värmeförseglingsbar plast, såsom exempelvis PET, vilket insidesskikt dessutom har dåliga vidhäftningsegenskaper gentemot konventionella smältlim.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att ombesörja ett nytt sätt att tillverka och försegla förpackningsbehållare av det inledningsvis beskrivna slaget, utan åtföljande problem av det slag som sammanhänger med den kända tekniken.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett nytt sätt att enkelt och rationellt framställa förpackningsbehållare från huvudsakligen plana förpackningsämnen med insides- och förseglingsskikt av PET, eller ett material med egenskaper liknande de hos PET, ifråga om värmeförsegling och smältlimsförsegling.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett nytt sätt att medelst omformning och smältlimsförsegling av i huvudsak plana förpackningsämnen framställa förpackningsbehållare för flytande livsmedel.

Ett annat ändamål är att ombesörja ett nytt sätt att medelst smältlimsförsegling enkelt framställa hållbara och välförseglade förpackningsbehållare från i huvudsak plana förpackningsämnen för flytande livsmedel vid rationellt hög tillverkningshastighet.

Ett speciellt ändamål med uppfinningen är att ombesörja ett nytt sätt att framställa en kostnadseffektiv förpackningsbehållare med goda gas- och arombarriäregenskaper, från ett förpackningslaminatåmne med ett insides- och förseglingsskikt av PET, eller ett 10 15 20 25 30 M see 786 materialskikt med liknande förseglingsegenskaper och arombarriäregenskaper, för förpackning av flytande livsmedel.

Ett ytterligare ändamål är att ombesörja en ny anordning för applicering av och försegling medelst ett smältlim vid framställning av förpackningsbehållare för flytande livsmedel.

Dessa ändamål uppnås med ett sätt med det i den kännetecknande delen av patentkravet 1 angivna kännetecknet. Föredragna utföringsformer av sättet enligt uppfinningen framgår från underkraven 2-16. En förpackningsbehållare framställd medelst sättet enligt uppfinningen har de i det oberoende patentkravet 17 angivna kånnetecknen. En anordning för utförande av sättet enligt uppfinningen har det i det oberoende patentkravet 18 angivna kännetecknet, medan föredragna utföranden av anordningen enligt uppfinningen framgår från underkraven 19-27.

För framställning av förpackningsbehållare för flytande livsmedel har således en enkel och rationell process jämte anordning tagits fram, för applicering av smältlim och efterföljande försegling av ark- eller banformiga ämnen av ett förpackningslaminat.

Enligt uppfinningen innefattar en sådan anordning en påläggningsvals som kan värmas upp till en för det använda smältlimmet anpassad temperatur. Påläggningsvalsen är uppvärmningsbar med hjälp av eldrivna värmepatroner inuti valsen, vilka vàrmepatroner är kopplade till en styrenhet för inställning av önskad temperatur hos valsen. Valsens mantelyta utgörs företrädesvis av stål, mest föredraget härdat stål, med god nötningsbeständighet, dvs med en 'hårdhetsgrad av minimum 56 Rockwell.

Temperaturskillnaden mellan den uppvärmda valsens mantelyta och det för smältlimsapplicering avsedda förpackningsämnets yta med lägre temperatur, vanligen rumstemperatur medför att smältlimmet fäster bättre mot, och därmed överförs till, förpackningsämnet.

För påförande av smältlim på den uppvärmda valsen används ett smältlimsaggregat av konventionell typ, som förvärmer och upphettar det fasta, kalla utgångsmaterialet, i form av granuler, pellets eller stänger av en för smältlimmet lämplig polymersammansättning, till att övergå i smält form och matar fram en smält sträng av lim medelst en småltlimspistol eller ett liknande uppvärmningsdon med munstycke, på valsen. Den på valsen applicerade smältlimssträngen värmes av den uppvärmda valsens mantelyta till den förinställda appliceringstemperaturen och överföres delvis till förpackningsämnets yta i form av en tunnare, smalare sträng. 10 15 20 25 30 5 U 9 7 8 6 ' Utflytningen av den på förpackningsämnet applicerade smältlimssträngen regleras företrädesvis med hjälp av en mothå_llsvals som medelst ett mottryck verkar på förpackningsämnets andra sida i appliceringsområdet. På så sätt kan den applicerade strängens bredd och tjocklek bättre regleras. i På grund av den höga klibbigheten hos ett smältlim kan inte hela den på påläggningsvalsens yta applicerade smältlimssträngen överföras till förpackningsämnets yta. Det smältlim som inte överföres till förpackningsämnet, dvs överskottet på påläggsvalsen efter att den passerat förpackningsämnets yta, avlägsnas från påläggsvalsen företrädesvis medelst skrapning med ett rakelblad. Det bortskrapade överskottet samlas upp i ett överskottskärl för att så småningom recirkuleras genom att ånyo omvandlas till granuler, pellets eller stänger som utgångsmaterial för smältlimsapplicering. Ett dylikt rakelblad fungerar desto bättre om det uppvärmes till en för smältlimmet lämpligt anpassad avskrapningstemperatur, exempelvis i det närmaste samma temperatur som appliceringstemperaturen.

Rakelbladet kan dessutom med fördel utformas med på bladet anordnade sidostyrningselement, eller sk plogar eller gejdrar, så att det avskrapade smältlimmet ”guidas” eller leds mot mitten av rakelbladet till bildande av en smal, jämn ström av smältlimsöverskott som avlägsnas från valsytan.

Lämpliga smältlim för sättet enligt uppfinningen har tillräckligt hög klibbighet och god vidhäftningsförmåga för att kunna fästa till ytor av PET och ytor med liknande egenskaper. Samtidigt skall det ha tillräckliga inbördes sammanhàllande krafter för att kunna appliceras iform av en tunn, jämn sträng, med för ändamålet anpassad utflytning. Småltlimmet skall vidare vara godkänt enligt F DA's normer för material i användning för förpackning av livsmedel, och ha goda förseglingsegenskaper i den fyllda förpackningsbehållaren, anpassade för den lagring och användning som respektive förpackad produkt kräver. Speciellt har för sättet enligt uppfinningen utvecklats ett smältlim som har en kombination av goda applicerings- och förseglingsegenskaper samt god hållbarhet under långtids förvaring, även vid kylförvaring. Ett dylikt lim har hög sk klibbpunkt och hög viskositet och appliceras mot de för limning avsedda ytorna vid en relativt konventionella smältlim hög temperatur.

Främst löser sättet enligt uppfinningen problemet att smältlimsförsegla förseglingsytor av PET-typ, dvs sådana ytor som är svåra att värmeförsegla och som även vid smältlimsförsegling har dåliga vidhäftningsegenskaper. För försegling av 10 15 20 25 'm 509 786 sådana ytor krävs således ett smältlim med extra hög klibbighet och att applicering av smältlimmet sker vid relativt hög temperatur. Även andra material än PET, men med liknande ytegenskaper, lämpliga i förseglingsskikt hos laminat för förpackningsbehàllare för flytande livsmedel kan dock förseglas medelst sättet och anordningen enligt uppfinningen, såsom exempelvis polyestrar och polyamider.

Enligt en föredragen utföringsform av sättet enligt uppfinningen vikformas och förseglas ett ark- eller banformigt ämne av ett förpackningslaminat med ett insidesskikt av amorf PET så att i förseglingen två ytor av PET förseglas mot varandra. En förpackningsbehållare speciellt framtagen för långtids kylförvaring av flytande livsmedel, företrädesvis längdskarvsförseglad medelst sättet enligt föreliggande uppfinning, har blivit föremål för en parallell patentansökan, inlämnad samma dag av samma ansökanden med titeln ”Förpackningsbehàllare för kylförvaring av flytande livsmedel jämte sätt för framställning av förpackningsbehållaren".

Ett lämpligt smältlim för uppfinningen skall ge god vidhäftning till olika underlag och ha god tàlighet vid kylförvaring, d v s vara flexibelt även vid låga temperaturer.

Samtidigt krävs att limmet har en hög sk klibbpunkt och hög viskositet för att ge tillräckligt goda vidhäftningsegenskaper mot PET, vilket innebär att det smälta limmet mäste appliceras vid en relativt hög temperatur.

Ett för försegling av två ytor av PET välfungerande smältlim är baserat på en sampolymer av etylen och vinylacetat i en sammansättning med hartsester ("rosin") och har en mjuknings- eller smälttemperatur vid ca 80-100 °C, företrädesvis ca 90-100 °C, samt en termisk viskositet (”Thermosel”) av ca 60000-70000, företrädesvis ca 66000, cp vid 177 °C (350 F) (27/2,5) och ca 25000-35000, företrädesvis ca 29500, cp vid 204 °C (400F) (27l5,0).

För att ett dylikt smältlim skall fästa mot en yta av PET mäste limmets temperatur vara minst ca 180 °C, företrädesvis ca 190-200 °C, men inte högre än ca 220 °C. Vid lägre temperaturer än ca 180 °C strävar limmet i alltför hög grad emot att överföras från pàläggsvalsen till förpackningslaminatet och vid temperaturer högre än ca 220 °C föreligger risk för missfärgning och nedbrytning av både smältlimmet och i förpackningslaminatet övriga ingående polymerskikt.

Enligt en föredragen utföringsform av sättet och anordningen enligt uppfinningen är påläggningsvalsens yta utformad av härdat stål med en i ett spår i ytan längs valsytans omkrets nedsänkt beläggning med goda släppegenskaper gentemot smältlim. 10 15 20 25 30 S 5 0 9 7 8 6 Spàret och den nedsänkta beläggningen har i det närmaste samma bredd som det för smältlimsapplicering avsedda området pà förpacknlngslaminatet. Beläggningen är godkänd enligt F DA-normerna för material för hantering av och kontakt med livsmedel och har god kemikalieresistens liksom värmeresistens upp till ca 230 °C. En dylik beläggning är företrädesvis applicerad medelst sk plasmabeläggningsteknik, dvs deponering av ett materialskikt fràn ett medelst strälningsenergi genererat plasma, och utgörs huvudsakligen av ett keramiskt material. Alternativt kan en dylik beläggning utgöras av ett huvudsakligen teflonbaserat material. Beläggningens släppegenskaper gentemot smältlimmet underlättar överföringen av smältlím från påläggsvalsen till förpackningslaminatets yta så att en större andel, säsom ca 50-70 %, av det på påläggsvalsen påförda limmet också överföres till substratet. En påläggsvals utan dylik ”släpp-beläggning” förmår överföra ca 30 % av smältlimmet. Samtidigt möjliggör beläggningen att smältlimmet kan appliceras på förpackningslaminatets yta i form av en tunn, fin sträng med jämn bredd och jämn tjocklek. Beläggningen är nedsänkt i ett spår i pàläggningsvalsens yta för att inte utsättas för nötning mot nämnda rakelblad, varvid valsytan företrädesvis utgörs av nötningsresistent, härdat stål till skydd för beläggningen även efter längre tids användning.

Påläggsmängden av smältlím anpassas till typen av förseglingsfog, men en välfungerande kvantitet för exempelvis längdskarvsförsegling mellan ytor av amorf PET är en sträng med ca 4-5 mm bredd och ca* 50-100 um, företrädesvis ca 60-70 um, mest föredraget ca 65 um, tjocklek För att ytterligare befrämja god vidhäftning och limning mellan den applicerade smältlimssträngen och den motstående för försegling avsedda ytan, kan en eller båda av dessa med fördel behandlas med en flamma från en eller flera gas-brännare _ anordnade strax före steget för sammanpressning och försegling.

Den ovan beskrivna metoden för applicering och försegling av ett smältlim för försegling av PET-ytor, kan utföras vid en hastighet av ca 380-400 mlminut, troligen även vid så höga hastigheter som ca 600 m/minut vilket är en normal hastighet för värmeförsegling mellan termoplaster, säsom exempelvis polyeten. Vid utprovning av sättet enligt uppfinningen har dock kapaciteten av den smältlimsenhet med vilken smältlím påföres påläggsvalsen hittills begränsat framställningshastigheten till ca 400 m/minut. 10 15 20 25 '30 .(0 -. _ 5 0 9 7 8 6 Sättet och anordningen enligt uppfinningen är således främst avsedd för smältlimsförsegling och framställning av förpackningsbehàllare från _ förpackningsämnen innefattande ett arombarriär- och insidesskikt, d v s det skikt som vändes inåt i en av förpackningslaminatet framställd förpackningsbehàllare, av amorf polyester, företrädesvis PET, eller material med liknande egenskaper ifråga om värmeförseglings- och smältlimsförseglingsegenskaper. Gängse, inom den kända tekniken använda, processunderlättande additiv kan ha tillsatts dylik amorf PET för att underlätta extrudering och applicering av en film eller skikt av PET l ett förpackningslaminat.

Ett laminerat förpackningsmaterial för förpackningsbehàllare enligt uppfinningen kan innefatta ett stomskikt av papper eller kartong av förpackningskvalitet.

För erhållande av goda gasbarrläregenskaper till skyddande av den förpackade produkten, såsom exempelvis C-vitamininnehållet i apelsinjuice, kan ett separat skikt av ett material med goda gasbarrläregenskaper anordnas i ett dylikt förpackningslaminat. Polymera gasbarriärmaterial är idag mest önskvärda i nyutvecklingen av förpackningsmaterial, eftersom de såväl ur återvinnings- och miljösynpunkt som ur kostnadssynpunkt anses vara att föredra. Välkända polymera gasbarriärmaterial är exemplevls polyamid (PA) eller sampolymerer av etylen och vinylalkohol (EVOH).

Ett dylikt gasbarriärskikt kan lamineras till omgivande skikt, företrädesvis anordnat mellan nämnda stomskikt och arombarriärskikt, medelst mellanliggande bindemedelsskikt av en adhesiv polymer, såsom exempelvis en syramodifierad polyeten. Barrlärskikten med mellanliggande adhesivskikt kan med fördel lamineras till stomskiktet med hjälp av ett lamineringsskikt av exempelvis LDPE till erhållande av optimal vidhäftning och laminatstyrka. Det är även tänkbart att, beroende på gasbarriärskiktets kvalitet och vidhäftningsegenskaper, detta appliceras direkt på stomskiktet medelst extrudering.

Företrädesvis kan insides- larombarriärskiktet lamineras till gasbarriärskiktet med hjälp av ett mellanliggande adhesivskikt av samma typ av syramodifierad polyeten.

På förpackningslaminatets utsida, d v s den sida som bildar utsida hos en av förpackningslaminatet framställd förpackningsbehàllare, kan exempelvis ett skikt av en vätsketät, värmeförseglingsbar polymer, företrädesvis LDPE, appliceras. 10 15 20 25 30 to _-¿.. 509 786 Det ovan beskrivna förpackningslaminatet kan företrädesvis tillverkas genom flerskikts samextrudering av två eller flera av gasbarriärskiktet, bindemedelsskikten och arombarriärskiktet på stomskiktets ena sida. Det är naturligtvis även möjligt att förtillverka en film av de på förpackningslaminatets insida ingående skikten som lamineras till stomskiktet. l syfte att uppnå erforderligt goda gas- och arombarriäregenskaper vid lång tids förvaring hos en förpackningsbehållare framställd medelst sättet enligt uppfinningen, är det dessutom fördelaktigt att skydda förpackningsämnets snittkanter från kontakt med den förpackade produkten inuti förpacknlngsbehållaren. Detta kan göras på olika, i och för sig kända sätt, till exempel genom att applicera separata skyddsremsor över snittkanterna. Eftersom problemet med svårförseglat PET-skikt kvarstår är därför snittkantstäckning med separata remsor inte någon god lösning.

Genom att istället spjälka och delvis avlägsna, genom s k ”skiving”, den längsgående kant av förpackningsämnet somhamnar på insidan av en av förpackningsämnet framställd behållare, d vs den inre kanten, till bildande av en utskjutande remsa av förpackningsmaterialets halva tjocklek inklusive insidesskiktet av PET och vika tillbaka och försegla den utskjutande remsan mot förpackningslaminatets utsida, gömmes snittkanten bakom den yttre kanten (se Figur 6) och kommer således inte i kontakt med den förpackade produkten. Den skivade och dubbelvikta remsan kan förseglas mot den yttre överlappande kantens PET-insida, varmed undvikes att snittkanter och annat material än PET kommer i direktkontakt med den förpackade produkten, i längdskarvsområdet på förpacknlngsbehållarens insida.

Den skivade och dubbelvikta remsan innefattande insidesskiktet av PET förseglas till den inre kantens utsida dels medelst värmeförsegling utmed ett smalt område i vilket remsans yttersta längsgående kant möter det icke skivade förpackningslaminatets utsidesskikt av LDPE och dels genom att det för längdskarvsförseglingen applicerade smältlimmet flyter ut till remsans yttersta kant och förseglar fast denna mot det icke skivade förpackningslaminatet i den inre kanten. Även förpacknlngsbehållarens topp- och bottenparti vikformas på så sätt att exponering av snittkanter för den förpackadeprodukten uteslutes. Ett exempel på möjlig topp- och bottenvikformningsteknik enligt uppfinningen representeras av en takåsförpackning av typen ”Tetra Rex"®. För att undvika snittkantsexponering i den vikformade bottnen i en dylik förpackning kan en av bottenpanelerna på känt sätt 10 15 20 25 30 5 0 9 7 8 5 förses med ett litet utskott, som kan vikas utåt mot förpackningsbehållarens utsida och förseglas in under den yttersta bottenpanelen, för att vända snittkanten utåt ifrån förpackningsbehållarens insida.

Uppfinningen kommer nu att belysas/beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar på vilka Figur 1 schematiskt visar en anordning enligt uppfinningen för applicering av ett smältlim och försegling av ett förpackningslaminatämne vid framställning av förpackningsbehàllare för flytande livsmedel, Figur 2 schematiskt visar en föredragen utformning av den uppvärmda påläggningsvalsen i anordningen enligt uppfinningen, sett med en vy snett framifrån (Figur 2a) och sett i ett tvärsnittsperspektiv genom valsytans bredd (Figur 2a), Figur 3 schematiskt visar ett tvärsnitt genom ett föredraget laminerat förpackningsmaterial för en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen, Figur 4 schematiskt visar hur ett arkformigt förpackningslaminatämne kan se ut för den föredragna förpackningsbehållaren enligt uppfinningen i Figur 5.

Figur 5 schematiskt visar ett föredraget exempel på en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen och Figur 6 med ett tvärsnitt genom en längsförseglad rörformig kapsel framställd från förpackningslaminatämnet i Figur 4, schematiskt belyser hur den inre längsgående kanten i en förpackningsbehàllare är skivad, dubbelvikt och förseglad mot den yttre längsgående kanten.

Figur 1 visar således en anordning enligt uppfinningen för applicering och försegling av smältlim av ett förpackningslaminatämne vid framställning av ' förpackningsbehàllare för flytande livsmedel innefattande en påläggningsvals (11) som vid användning kan värmas upp till en för smältlimmet anpassad appliceringstemperatur. Smältlim påföres applikatorvalsen (11) i form av en sträng medelst en smältlimspistol ett spaltmunstycke eller ett liknande uppvärmningsdon (12) som omvandlar det fasta utgångsmaterialet, vanligen i form av granuler, pellets eller stänger, till en smälta. Utgångsmaterialet matas fram till smältdonet från en behållare (13) innehållande dylika granuler, pellets eller stänger. Det smälta limmet påföres applikatorvalsen i en mängd som är anpassad till en förutbestämd hastighet hos applikatorvalsen. Det smälta smältlimmet överföres sedan från påläggningsvalsen (11) till ett förpackningsämne (40) i form av en jämntjock och jämnbred sträng, vars 10 15 20 25 30 12 509 786 utflytning regleras inom det för limning avsedda området medelst en mothållande vals (14) som verkar på förpackningsämnets andra, motsatta sida, med ett för smältlimmet och limningsytan anpassat mothållande tryck. Avståndet mellan mothållsvals och applikatorvals är anpassat så att inget smältlim förmår överföras från applikatorvalsen till mothållsvalsen då inga förpackningsämnen matas fram och passerar förbi valsarna.

Vid smältlimsapplicering på arkformiga förpackningsämnen överföres således inget smältlim i mellanrummen mellan de passerande förpackningsämnena. Överskott av smältlim på påläggningsvalsen, dvs smältlim som icke överförts från valsen till förpackningsämnets yta utan följer med valsen tillbaka, kan skrapas av med hjälp av ett rakelblad (15), samlas upp i en behållare (18) och så småningom recirkuleras genom omformning till nytt utgångsmaterial. Företrädesvis utgörs ett dylikt rakelblad av härdat stål och är uppvärmningsbart till en för smältlimmet anpassad, lämplig avskrapningstemperatur, exempelvis i det närmaste samma som påläggningsvalsens valda appliceringstemperatur.

För att ytterligare befrämja god vidhäftning mellan den applicerade smältlimssträngen och den motstående för försegling avsedda ytan, kan en eller båda av dessa med fördel snabbt flambehandlas medelst en eller flera gas-brännare (16) anordnade precis före steget för sammanpressning och försegling.

Enligt ett föredraget sätt att försegla en överlappande skarv i en förpackningsbehållare framställd från ett förpackningslaminat, vars ytor är svåra att försegla mot varandra, och vilken förpackningsbehållare på insidan måste vara helt tät mot genomträngning av fukt, gaser och opolära arom- och smakämnen innefattar anordningen enligt uppfinningen även ett första delsteg med en sk skivingenhet (17), dvs en enhet i vilken en av de för försegling avsedda kanterna av förpackningsämnet spaltas, varvid halva förpackningslaminatets tjocklek avlägsnas i ett smalt område utmed kanten till bildande av en utskjutande remsa bestående av halva förpackningslaminatet och innefattande det yttre skiktet med goda arombarriäregenskaper. Den utskjutande remsan dubbelvikes så att arombarriärbarriärskiktet hamnar ytterst på den dubbelvikta kanten och matas därefter fram till påläggningsvalsen (11) för applicering av smältlim.

För att underlätta överföringen av det uppvärmda smältlimmet från påläggningsvalsen (11) till förpackningslaminatämnets (40) yta, förses valsens yta (21) 10 15 20 25 30 iš i' 1 z 5 Û 9 7 8 6 företrädesvis med en i ett spår längs valsytans omkrets nedsänkt beläggning (22) med goda släppegenskaper gentemot smältlimmet, vilket schematiskt framgår från Figur 2.

Valsytan (21) utgörs av stål, företrädesvis av härdat stål för att tåla slitaget av det mot valsytan genom skrapning nötande rakelbladet (15). Beläggningen (22) är nedsänkt i stålytan för att undgå rakelbladets nötning och är kemikaliebeständig och beständig mot temperaturer av minst 230 °C. En dylik beläggning är företrädesvis applicerad medelst sk plasmabeläggningsteknik, dvs deponering av ett materialskikt från ett medelst hög strålningsenergi genererat plasma, och utgörs huvudsakligen av ett keramiskt material. Alternativt kan en dylik beläggning utgöras av ett huvudsakligen teflonbaserat material.

Figur 3 visar schematiskt ett tvärsnitt av ett exempel på ett laminerat förpackningsmaterial avsett för en förpackningsbehållare framställd medelst sättet enligt uppfinningen, vilket förpackningsmaterial har den allmänna beteckningen 30.

Förpackningslaminatet 30 innefattar ett stomskikt 31 av papper eller kartong av lämplig förpackningskvalitet. lnsidesskiktet 32, d v s det skikt som vändes inåt i en av förpackningslaminatet framställd förpackningsbehållare för direktkontakt med den förpackade produkten, fungerar som barriärskikt mot essentiella oljor, såsom exempelvis D-limonen, och andra opolära smakämnen och består företrädesvis av en amorf, svårförseglad PET, såsom exempelvis ”Eastapak 9921" från Eastman Chemical Company.

Mellan nämnda arombarriärskikt 32 och stomskiktet 31 kan ytterligare skikt anordnas, beroende på vilka egenskaper som önskas hos förpackningslaminatet. Enligt en utföringsform av uppfinningen kan ett skikt med goda gasbarriäregenskaper, exempelvis av en polyamid eller en blandning av olika polyamider med fördel appliceras mellan stomskiktet och det yttre skiktet 32. Företrädesvis appliceras ett skikt av en PA av typen "Selar PA 3508” ® från DuPont eller ett skikt av en blandning av PA- 6 och en annan polyamid med goda process- och gasbarriäregenskaper.

Vidare kan stomskiktet på insidan vara belagt med ett skikt av LDPE för god vidhäftning och lamineringsstyrka mellan stomskiktet och övriga insidesskikt.

Mellan nämnda gasbarriär-, arombarriär- och lamineringsskikt kan med fördel mellanliggande adhesivskikt appliceras, till erhållande av ett välintegrerat förpackningslaminat med god vidhäftning och lamineringsstyrka mellan de olika laminatskikten. Dylika adhesivskikt kan exemeplvis utgöras av maleinsyraanhydrid- 10 15 20 25 30 än 5 0 9 7 8 6 modifierad polyeten av typen Admer® eller Byne|®. I förekommande fall, beroende på polyamidkvalitet, kan adhesivskikt uteslutas och nämnda polyamidskikt extruderas direkt pà stomskiktet 11.

Slutligen är stomskiktets andra, yttre sida försedd med ett utsidesskikt 33 av LDPE, för att skydda för pappersstomskiktet mot fukt och smuts på förpackningsbehållarens utsida. ' Förpackningslaminatet 30 kan tillverkas genom att skikten som vändes mot insidan av en av förpackningslaminatet framställd förpackningsbehàllare, appliceras på ett stomskikt 31 eller på ett med LDPE belagtstomskikt medelst flerskikts samextrudering. De olika insidesskikten kan också samextruderas till bildande av en förtillverkad film som sedan lamineras till stomskiktet på konventionellt sätt medelst värmelaminering eller extruderingslaminering.

I Figur 4 visas hur ett arkformigt ämne 40 av exempelvis ett förpackningslaminat 30 för tillverkning av exempelvis en förpackningsbehàllare 50 kan se ut med toppvikningsparti 41, bottenvikningsparti 42 och en eller flera sidoväggspaneler 47.

Den inre bottenpanelens 43 snittkant 46 kommer normalt delvis i kontakt med den förpackade produkten men är enligt uppfinningen försedd med utskottet 44, som vikes utåt under förpackningsbehàllarens botten och förseglas mot den yttre bottenpanelen 45, till skydd för nämnda snittkant.

Figur 5 visar ett exempel på en förpackningsbehållare 50 enligt uppfinningen, en sk Tetra Rex®-förpackning. Genom den typiska takàs-formade toppvikningen 51, exponeras inga fria snittkanter för den förpackade produkten. l bottenvikningen 52 har snittkantsexponering, som beskrivits i Figur 4, undvikits genom att ett litet utskott på en av bottenpanelerna vikes utåt, varmed utskottets snittkant döljes bakom den yttersta bottenpanelen och istället den snittkantsfria vikkanten kommer i direkt kontakt med den förpackade produkten.

I Figur 6 visas hur ett arkformigt ämne av exempelvis förpackningslaminatet 30 företrädesvis har vikformats och längdskarvsförseglats till ett rörformigt förpackningsämne 60 med kvadratiskt eller rektangulärt tvärsnitt. Den inre längsgående kanten 61 har spjälkats, dvs skivats, i en skivingenhet i anordningen enligt uppfinningen, längs kanten så att halva tjockleken av förpackningslaminatet har avlägsnats medan de inre laminatskikten, innefattande PET-skiktet 32 lämnats kvar, till bildande av en utskjutande remsa 62. Remsan 62 har vikts tillbaka mot den inre 10 15 20 25 30 1-É5 __ ï 5 Û 9 7 8 6 längsgående kantens utsida och förseglats mot det icke spjälkade utsidesskiktet 33 av LDPE i kanten av skiving-området 63, genom värmning och applicering av ett smältlim utmed den skivade längsgående inre kanten 64 i en jämnt applicerad sträng och därefter tryckts samman med den överlappande, yttre längsgående kanten 65 till bildande av en varaktig och tät längsgående förseglingsfog. Applicering av smältlim sker företrädesvis medelst valspåläggning vid en hastighet av åtminstone ca 380 m/minut. Den dubbelvikta remsan (62) har ungefär samma tjocklek som det icke skivade förpackningslaminatet så att förseglingstrycket kan fördelas jämnt över hela den överlappande förseglingsskarvens bredd. För optimal vidhäftning mellan exempelvis PET-ytor och smältlim utföres dessutom en flambehandling av den applicerade smältlimssträngen och den motstående för försegling avsedda limningsytan av PET, på den yttre kantens insida 65, strax före sammanpressningen av förseglingsfogen. Den överlappande delen av den yttre längsgående kanten 66 förseglas mot den inre kantens utsidesskikt av LDPE medelst värmeförsegling, vilket möjliggöres genom att LDPE-ytan, utmed det överlappande området 66 av den inre kanten 61, först förbehandlas med någon ytaktiverande behandling, företrädesvis corona-behandling.

Med en förpackningsbehållare av ett förpackningslaminat 30, eller ett förpackningsämne med PET-insida, som längdskarvsförseglats på ovan beskrivet sätt medelst sättet enligt uppfinningen, uppnås mycket goda arombarriäregenskaper under lång tids förvaring till en rimlig tillverkningskostnad.

Av den ovanstående beskrivningen framgår således att uppfinningen på enkelt sätt och med enkla medel uppfyller de uppställda ändamålen och ombesörjer ett enkelt och rationellt sätt och en anordning för framställning av förpackningsbehållare för flytande livsmedel medelst smältlimsförsegling av ark- eller banformiga förpackningsämnen. Även om uppfinningen har beskrivits närmare med hänvisning till speciella på ritningarna visade utföringsformer är det uppenbart för fackmannen på området att olika modifikationer och variationer kan göras, utan att frångà uppfinningstanken såsom denna definieras i de efterföljande patentkraven.

Claims (27)

10 15 20 25 30 1% 5 0 9 7 8 6 Patentkrav

1. Sätt att från ett ark- eller banformigt förpackningsämne framställa en förpackningsbehållare för flytande livsmedel genom att omforma förpackningsämnet och varaktigt förena och försegla åtminstone två av dess kanter medelst ett smältlim, kännetecknat av, att smältlimmet appliceras längs en av de två kanterna med hjälp av en uppvärmd applikatorvals.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av, att smältlimmet påföres den varma valsen i upphettat tillstånd och att den varma valsen värmer smältlimmet till en för smältlimmet anpassad appliceringstemperatur.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av, att den varma valsens yta är utformad av (härdat) stål med en i ett spår i ytan längs valsytans omkrets nedsänkt beläggning med goda släppegenskaper gentemot smältlimmet, vilken beläggning har en med det för applicering avsedda området överensstämmande bredd.

4. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att nämnda beläggning är kemikaliebeständig och tål temperaturer av minst 230 °C.

5. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att nämnda beläggning är belagd medelst sk plasmabeläggningsteknik.

6. Sätt enligt något av krav 3-5, kännetecknat av, att nämnda beläggning huvudsakligen utgörs av ett keramiskt material.

7. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att smältlimmet överföres från den varma valsen till förpackningslaminatämnets kant i form av en jämnbred och jämntjock sträng och att påläggsmängden av smältlimmet, d v s strängens tjocklek och utflytning, regleras medelst trycket av en mothållsvals, vilken mothållsvals verkar på förpackningslaminatämnets motsatta sida inom det område som motsvarar appliceringsområdet för nämnda sträng av smältlim, 10 15 20 25 509 785m

8. Sätt enligt nàgot av föregående krav, kännetecknat av, att icke applicerat överskott av smältlim från den varma valsen skrapas av medelst ett rakelblad och recirkuleras för att åter upphettas och páföras den varma valsen.

9. Sätt enligt krav 8, kännetecknat av, att rakelbladet värmes upp till en för smältlimmet anpassad avskrapningstemperatur.

10. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att appliceringenav smältlim med den varma valsen på det arkformiga förpackningslaminatämnet sker vid en hastighet av minst 380 m/minut.

11. Sätt enligt nàgot av föregående krav, kännetecknat av, att smältlimmet är en sammansättning innefattande en sampolymer. av etylen och vinylacetat och en rosin- hartsester och har en mjukningstemperatur vid 80-100 °C samt en termisk viskositet av 60000-70000 cp vid 177 °C (350 F) (27/2,5) och 25000-35000 cp vid 204 °C (400F) (27/5,0).

12. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att önskad appliceringstemperatur är minst 180 °C.

13. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att den applicerade smältlimssträngen och motstående kants limningsyta flambehandlas innan de för försegling avsedda kanterna pressas samman.

14. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att nämnda förpackningslaminat innefattar ett stomskikt av papper eller kartong och ett yttre skikt av PET.

15. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att ett arkformigt förpackningslaminatämne omformas till ett rörformigt ämne med överlappande längsgående kanter i ett första steg, vilka kanter varaktigt förenas och förseglas till en 10 15 20 25 1-1f7..~,._-.---._.....-_<..-.\. .- -r ~- 8. 5 0 9 7 8 6 . längsgående förseglingsskarv medelst ett smältlim i ett andra steg, att det rörformiga ämnets ena ände omformas och förseglas till bildande av en rörformig kapsel med botten i ett tredje steg och att kapseln därefter fylls med fyllprodukt och slutförseglas i sin andra ände, till bildande av en förpackningsbehàllare, i ett fjärde steg.

16. Sätt enligt krav 15, kännetecknat av, att den mot en förpackningsbehållarens insida vända längsgående kanten spaltas, medelst s k skiving, varvid halva förpackningslaminatets tjocklek avlägsnas i ett område utmed kanten till bildande av en från kanten utskjutande längsgående remsa, vilken remsa dubbelvikes och förseglas mot förpackningslaminatets utsida, och att den skivade och dubbelvikta kanten förseglas mot motstående överlappande, yttre kants insida med hjälp av smältlim.

17. Förpackningsbehållare framställd medelst sättet enligt något av krav 1-16.

18. Anordning för pàläggning av smältlim och försegling av ett förpackningslaminatämne vid framställning av förpackningsbehållare för flytande livsmedel, kännetecknad av, att den innefattar en applikatorvals som vid användning kan värmas till en för smältlimmet anpassad appliceringstemperatur.

19. Anordning enligt krav 18, kännetecknad av, att den dessutom innefattar en på förpackningslaminatets andra sida verkande mothållsvals.

20. Anordning enligt krav 18 eller 19, kännetecknad av, att den uppvärmningsbara valsens yta är utformad av härdat stål med en i ett spår i ytan längs valsytans omkrets nedsänkt beläggning med goda släppegenskaper gentemot smältlim, vilken beläggning har en med det för applicering avsedda området överensstämmande bredd.

21. Anordning enligt krav 20, kännetecknad av, att nämnda beläggning är kemikaliebeständig och tål temperaturer av minst 230 °C.

22. Anordning enligt krav 20 eller 21, kännetecknad av, att nämnda beläggning är applicerad medelst sk plasmabeläggningsteknik. 10 15 509 7816

23. Anordning enligt något av krav 20-22, kännetecknad av, att nämnda beläggning huvudsakligen utgörs av ett keramiskt material.

24. Anordning enligt något av krav 18-23, kännetecknad av, att den vidare innefattar ett rakelblad för avskrapning av överskott av icke applicerat smältlim från den uppvärmda valsen.

25. Anordning enligt krav 24, kännetecknad av, att även rakelbladet kan värmas upp till en för smältlimmet anpassad avskrapningstemperatur.

26. Anordning enligt något av krav 18-25, kännetecknad av, att den vidare innefattar en eller flera brännare för flambehandling av det applicerade smältlimmet och/eller av den yta mot vilken det applicerade smältlimmet skall limmas.

27. Anordning enligt något av krav 18-26, kännetecknad av, att den vidare innefattar en skiving-enhet för spaltning och dubbelvikning av en av förpackningslaminatämnets för smältlimsförsegling avsedda kanter. I'