Газонепроницаемый упаковочный материал - RU2226489C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к газонепроницаемому, в особенности к кислородонепроницаемому упаковочному материалу, содержащему в качестве основы бумагу высокой плотности и наружный слой, нанесенный на нее.

Упаковки для пищевых продуктов должны защищать продукт от порчи и влажности. Упаковка также должна удерживать жидкость, жиры и ароматы, содержащиеся в пищевом продукте от их утечки из упаковки. Для этого упаковочный материал должен обладать высокой непроницаемостью к газам, жирам, ароматам, воде и водяным парам для того, чтобы пищевой продукт сохранялся в упаковке годным к употреблению в течение требуемого времени. Требование непроницаемости по отношению к жирам и ароматам заключается в основном в том, чтобы предотвратить утечки жира из упакованного пищевого продукта наружу и ароматов, чтобы не снизить вкусовые свойства, т.е. не дать им испариться из упакованного пищевого продукта. Непроницаемость по отношению к запахам также предотвращает поступление неприятных запахов в упаковку извне. Кроме того, для предотвращения высыхания упакованного продукта, упаковка должна быть непроницаемой для водяных паров, а с другой стороны, для предотвращения порчи продукта, например прогорклости жиров, упаковка должна быть газонепроницаема, например, для предотвращения проникновения кислорода в упаковку, а следовательно, в продукт. Аналогично, если упакованный продукт сухой, то необходимо предотвратить соответствующим образом как утечку, так и проникновение в упаковку различных компонентов. На практике упаковочный материал такого типа не может быть изготовлен абсолютно непроницаемым, и, следовательно, определения газонепроницаемый, жиронепроницаемый и т.п. относятся к материалу, который допускает указанным веществам, таким как газ или газовая смесь, жир и т.п., проникать в количествах, не превышающих максимальные значения для “непроницаемого материала”, определяемых известными из уровня техники методами измерений.

В известных упаковочных материалах обычно используются различные ламинированные материалы, содержащие ламинированные слои по крайней мере двух различных материалов. Такие ламинированные материалы содержат алюминий, пластик, бумагу и т.п., из которых по крайней мере два материала объединены как ламинированный слой. Соответственно, ламинаты алюминий/бумага, пластик/бумага, алюминий/пластик и т.п. широко известны. Такой материал известен, например, из международной публикации WO 91/15410. Эти изделия естественно обеспечивают оптимальную непроницаемость для газов, жиров, ароматов, водяных паров, так как свойства алюминия и пластика особенно благоприятны для этих целей. Однако при изготовлении упаковок часто образуются разрывы на различных сгибах и соединениях, что приводит к нарушению герметичности на швах и углах и вызывает утечку продукта и одновременно проникновение кислорода в упаковку. Более того, свойства некоторых материалов ослабляются при изменении обстоятельств, например, кислородонепроницаемость этилвинилового спирта значительно снижается при повышении относительной влажности. Другими недостатками известных упаковок является то, что утилизация ламинированных материалов практически невозможна, а разделение слоев как технически сложно, так и экономически невыгодно.

Патент Финляндии 92311 описывает картонную заготовку, т.е. определенного типа упаковочный материал, содержащий ламинированный картон, покрытый жиронепроницаемой бумагой, причем в качестве связующего между слоями используется слой полиолефина. Дополнительно обе стороны материала ламинированы полиолефином, таким как полиэтилен или ему подобный материал. Этот ламинированный упаковочный материал сложен в изготовлении и утилизации из-за свойств отдельных ламинированных слоев, хотя его свойства приемлемы для других назначений.

Заявка на патент Финляндии 951637 описывает упаковочный материал из жиронепроницаемой бумаги, покрытой слоем биоразлагаемого пластика в качестве слоя основы. Свойства этого решения применимы, но производственные затраты относительно высоки. Быстрая утилизация этого материала также проблематична.

Целью настоящего изобретения является создание упаковочного материала, у которого нет проблем утилизации, присущих известным упаковкам, и у которого требуемая непроницаемость к заданным факторам, особенно к газам, достигается быстро и просто. Упаковочный материал согласно настоящему изобретению отличается тем, что верхний слой является покрытием латексного типа, которое нанесено на высокоплотную бумагу в виде дисперсии на водной основе, а затем высушено.

Основной идеей данного изобретения является то, что жиронепроницаемая высокоплотная бумага покрыта водной дисперсией полимера латексного типа, которая совместно с высокоплотной бумагой образует единое изделие, по существу непроницаемое для воды, водяных паров, жира и, в особенности, для газа. Преимуществом настоящего изобретения является то, что благодаря использованию латексного типа дисперсий на водной основе получается упаковочный материал, обладающий благоприятными свойствами во всех отношениях при одновременно низких производственных расходах и простоте изготовления. Другим преимуществом упаковочного материала по данному изобретению является его легкая утилизация, а материалы латексного типа относительно быстро разлагаются в природе, и их обработка не вызывает никаких трудностей. Еще одним преимуществом упаковочного материала по данному изобретению является то, что он легко подвергается повторному измельчению, компостированию и сжиганию, поэтому упаковка может быть утилизирована или повторно использована по другому назначению. Кроме того, упаковочный материал согласно настоящему изобретению технически прост в изготовлении при использовании различных устройств, например пресса, различных машин для нанесения покрытия и даже облицовочного или клеильного узлов пресса бумагоделательной машины, при этом не требуется применения отдельных специализированных устройств. Упаковочный материал согласно данному изобретению также обладает особыми непредвиденными свойствами, которые способствуют защите упакованного продукта. Обнаружено, что упаковочный материал согласно настоящему изобретению является хорошим барьером для микробов, таких как дрожжи, плесень, бактерии и т.п., поэтому вызываемая ими порча упакованного продукта может быть предотвращена заметно лучше, чем ранее.

Более подробно настоящее изобретение будет проиллюстрировано на приложенных чертежах.

Фиг.1 схематически показывает поперечное сечение упаковочного материала согласно настоящему изобретению,

Фиг.2 схематически показывает второе поперечное сечение упаковочного материала согласно настоящему изобретению, и

Фиг.3 схематически показывает третье поперечное сечение упаковочного материала согласно настоящему изобретению.

На фигурах 1-3 показан слой материала жиронепроницаемой высокоплотной бумаги 1, образующий основу упаковочного материала. Жиронепроницаемая высокоплотная бумага 1 представляет собой бумажный материал, изготовленный из массы на основе целлюлозы обычно используемый для упаковок пищевых продуктов. При изготовлении высокоплотной (т.е. жиронепроницаемой) бумаги целлюлоза хорошо очищается, что позволяет получить плотную структуру. Таким образом, она сама по себе жиронепроницаема и, кроме того, сравнительно хорошо предотвращает испарение ароматов. Если целью является улучшение жиронепроницаемых свойств этой бумаги, то ее можно механически обработать, например, путем лощения. Бумага на основе целлюлозы, обработанная серной кислотой, может также использоваться в качестве материала основы, т.е. высокоплотной бумаги 1, чья непроницаемость достаточно высока как таковая. В обоих вариантах исходным сырьем является сульфитная или сульфатная целлюлоза. Плотность этого материала основы как правило находится в диапазоне от 50s до 600s, выраженной в единицах широко применяемой плотности Linden, хотя возможны и более высокие значения. Плотность, выраженная в граммах, как правило, лежит в диапазоне от 30 до 100 г/м². На фигурах высокоплотная бумага показана весьма схематично, где одна ее поверхность показана ровной, а поверхность, обращенная к покрытию, показана подчеркнуто грубой для уточнения деталей покрытия. На практике поверхность такой высокоплотной бумаги по существу одинаково груба с обеих сторон.

Материал основы покрывается водной дисперсией полимера латексного типа, которая наносится на поверхность высокоплотной бумаги 1, в результате после испарения воды на высокоплотной бумаге образуется покрытие 2. В такой дисперсии материал покрытия находится в форме сферических частиц в воде, причем доля материала покрытия может изменяться. В дополнение к собственно материалу покрытия дисперсия может содержать различные наполнители, при этом содержание сухого вещества дисперсии изменяется как правило в диапазоне от 25 до 75%, а остаток является в основном водой. Дисперсия может дополнительно содержать другие различные наполнители, такие как воск, пигменты и т.п. в количестве от 0 до 80% содержания сухого вещества. Свойства непроницаемости такого готового состава по отношению к газам, ароматам, водяным парам, воде и жирам превосходны. После того как на высокоплотную бумагу 1 наносится покрытие, дисперсия высушивается подходящим образом для удаления из нее воды, а остающиеся частицы материала покрытия связываются и образуют покрытие 2. В соответствии с настоящим изобретением такие материалы включают различные синтетические полимеры латексного типа, такие как стирол/бутадиен, стирол акрилаты, различные акрилаты, такие как полиакрилаты и полиметакрилаты и, возможно, различные биоразлагаемые полимеры или смеси двух или более таких материалов. Эти материалы могут быть использованы в чистом виде, а также совместно с различными наполнителями, восками и т.п. Существенным является, чтобы такие покрытия не содержали поливинилхлорида (PVC), поливинилиденхлорида (PVDC) или этилвинилового спирта (EVOH), которые в основном используются в качестве барьеров для кислорода. Следовательно, проще говоря, данное изобретение может быть воплощено путем использования высокоплотной бумаги, изготовленной химическим или механическим способом, покрытой водной дисперсией подходящего материала латексного типа. Покрытие высушивается с получением высокогазонепроницаемого упаковочного материала.

Очень высокие значения непроницаемости для водяных паров и газа могут быть достигнуты путем использования упаковочного материала согласно настоящему изобретению. Газовая непроницаемость как таковая не есть абсолютная непроницаемость, а материал определяется как газонепроницаемый, когда он пропускает измеряемый газ в количествах, не превосходящих заданного ограниченного значения. В проведенных экспериментах наименьшее значение кислородопроницаемости упаковочного материала согласно настоящему изобретению составила минимально около 0,3 см³/(1 м² × d × бар) и значительно меньше, чем 20 см³/(1м² × d × бар), что считается нормальным граничным значением для кислородной проницаемости кислородонепроницаемого материала. Подобным образом свойства проницаемости для водяных паров характеризовались наименьшим значением, меньшим чем 2 г/(м² × d) и значительно меньше, чем 10 г/(м² × d). Следовательно, непроницаемость, необходимая для пищевых продуктов, может быть легко достигнута применением упаковочного материала согласно настоящему изобретения с использованием высокоплотной бумаги с покрытием водной дисперсией полимера латексного типа без любых других мер. Такая газовая непроницаемость существенно предотвращает проникновение газов любого типа, таких как воздух и кислород, извне внутрь упаковки и одновременно предотвращает утечку содержащихся в упаковке азота, двуокиси углерода и т.п. из упаковки.

На Фиг.1 схематически показано поперечное сечение упаковочного материала согласно настоящему изобретению. Материал основы, т.е. высокоплотная бумага 1, описанная выше, покрыта слоем покрытия по существу постоянной толщины.

На Фиг.2 показан вариант воплощения упаковочного материала согласно настоящему изобретению, в котором высокоплотная бумага 1 покрыта слоем покрытия 2 таким образом, что поверхность покрытия упаковочного материала по существу ровная.

На Фиг.3 показан вариант воплощения упаковочного материала согласно настоящему изобретению, в котором третий слой 3 соединен с материалом основы, при этом высокоплотная бумага 1 в этом варианте выполнена, как показано на Фиг.1. Третий слой может быть выполнен из другого бумажного материала или другого подходящего материала, который, например, улучшает внешний вид упаковки. На фигуре третий слой показан очень схематично, как если бы обе стороны были ровными, хотя на практике они довольно неровные. Слой 3 может быть выполнен из одного или более материалов и при этом могут быть использованы металлизация, экструзионное покрытие, ламинирование бумаги, пластик или картон для материала основы. Таким образом, можно получить различного применения упаковочные материалы с требуемыми внешним видом и свойствами. Хотя на Фиг.3 третий слой соединен с материалом основы, он также успешно может быть соединен с покрытием, т.е. со слоем 2 или, если необходимо, с обеими сторонами упаковочного материала.

Покрытие 2 упаковочного материала согласно настоящему изобретению также может быть выполнено различными путями. Следовательно, покрытие может быть нанесено различными способами, известными самими по себе, такими как распылением, дозированно и т.д. Также упаковочный материал может быть покрыт материалом покрытия более одного раза, в этом случае тот же материал покрытия или, если понадобится, другие материалы покрытия могут быть использованы для различных покрытий. Так же успешно тот же самый или другой материал покрытия может быть нанесен на обе стороны упаковочного материал для достижения требуемого значения газонепроницаемости.

Реферат

Изобретение относится к газонепроницаемому, в особенности, к кислородонепроницаемому упаковочному материалу, содержащему в качестве основы высокоплотную (т.е. жиронепроницаемую) бумагу и нанесенный на нее верхний слой. Верхний слой является полимерным покрытием латексного типа, которое нанесено на высокоплотную бумагу в виде дисперсии на водной основе и затем высушено. Полимерное покрытие латексного типа содержит по крайней мере один из следующих материалов: стирол/бутадиен, стирол/акрилаты, акрилаты, такие как полиакриалы и полиметакрилаты. Такое покрытие совместно с высокоплотной бумагой образует единое изделие, по существу непроницаемое для воды, водяных паров, жира и, в особенности, для газа. Упаковочный материал, согласно изобретению, является также хорошим барьером для микробов, таких как дрожжи, плесень, бактерии и т.п. Упаковочный материал технически прост в изготовлении, легко утилизируется. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула