SE502080C2 - Förpackningsmaterial, sätt att framställa detta, behållare bestående av sådant material samt användning av materialet för framställning av behållare - Google Patents

Description

502 080 10 15 20 25 30 35 2 packningsinnehållet inte kan användas. Ännu en nackdel är att en bordsförpackning av detta slag består av olika material, nämligen plast och metall (aluminium) samt i vissa fall även papper och/eller papp.

Detta är ytterst negativt ur återvinnings- och miljösyn- punkt.

Det finns således behov av ett nytt förpackningsmate- rial som utan användning av metallfolie uppvisar till- fredsställande barriäregenskaper samtidigt som det är billigare än motsvarande förpackningsmaterial som före- kommer på marknaden.

Mot bakgrund av att flera europeiska länder planerar att införa en förpackningsskatt baserad på förpackningens vikt efterfrågar marknaden allt lättare förpackningsmate- rial. Många länder har också mycket stränga myndighetskrav på att alla förpackningar skall bestå av enkelt återvinn- bart material.

Det föreligger därför även behov av ett nytt för- packningsmaterial som med tillfredsställande barriäregen- skaper och till ett lågt pris kan ges ett mycket lättare utförande än vad som hittills varit möjligt. Av återvin- ningsskäl skall den framställda förpackningen i optimal- fallet bestå av ett enda material.

Det har i och för sig redan föreslagits förpacknings- material utan Al-folie, och ett exempel på detta visas i' SE-B-468 635 med motsvarigheten EP-A-494 594. Detta kända förpackningsmaterial består av ett förhållandevis tjockt, styvhetsgivande stomskikt, som på vardera sidan har ett tunt skydds- eller barriärskikt. Stomskiktet består av en blandning av plast och fyllmedel, där plasten företrädes- vis skall vara en polyolefin, t ex polyeten eller poly- propen. Som fyllmedel föreslås i första hand krita, och som andra tänkbara medel anges talk, glimmer och lera.

Mängden fyllmedel i stomskiktet skall vara 50-80% av stom- skiktes totala vikt, företrädesvis ca 65 vikt%. Skydds- skikten skall bestå av en blandning av plast av samma slag som plasten i stomskiktet och en plast av annat slag. 10 15 20 25 30 35 502 080 3 Detta förpackningsmaterial svarar emellertid inte upp mot de krav som marknaden kommer att ställa vad gäller förpackningar med làg vikt, eftersom fyllmedlet i stom- skiktet snarare gör detta material tyngre än jämförbara förut kända förpackningsmaterial, med eller utan Al-folie.

Som ytterligare exempel på bakgrundsteknik kan nämnas SE-B-467 772 med motsvarigheten EP-A-494 595, som beskri- ver ett förpackningsmaterial liknande det som diskuterats ovan.

Till känd teknik hör även US-A-4 657 811, som beskri- ver en av tre skikt bestående plastfilm, särskilt avsedd för framställning av sopsäckar. De nackdelar som avses att undanröjas medelst den föreslagna plastfilmen hänger sam- man med att sopsäckar vanligen är utförda i mycket tunt och flexibelt plastmaterial, vilket innebär att sopsäckar- na inte har sàdan styvhet att de kan stå för sig själv vid ilastning. Sopsäcken faller helt enkelt ihop.

Därför föreslås i ovannämnda US-patent ett material uppbyggt av ett stomskikt (eng. core layer) bestående av en skummad termoplast, som pá vardera sidan har ett tunt ytterskikt (eng. skin layer) av polyeten. Det skummade stomskiktet är avsett att ha en viss förstyvande verkan.

Den av dessa tre skikt uppbyggda plastfilmen är emellertid mycket tunn och lämpar sig inte för framställning av vätsketäta, formstabila förpackningsbehàllare för t ex matfett. Den kända treskiktsfilmen har en tjocklek av endast ca 20-60 pm, där stomskiktet skall ha en tjocklek av ca 6-38 um medan vartdera ytterskiktet skall ha en tjocklek av ca 6-13 pm.

Det inses utan vidare att den i US-patentet föreslag- na treskiktsfilmen inte behöver uppvisa sådana barriär- egenskaper som diskuterats inledningsvis, eftersom denna kända film är avsedd att användas främst för sopsäckar. På grund av sin mycket ringa tjocklek torde denna kända plastfilm överhuvudtaget inte kunna användas som förpack- ningsmaterial för livsmedel. 502 10 15 20 25 30 35 080 4 Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att anvisa ett förfarande för framställning av ett förpack- ningsmaterial, varmedelst de i det föregående diskuterade nackdelarna undanröjs och de krav som marknaden ställer vad gäller låg vikt och lågt pris tillgodoses.

Det erhållna förpackningsmaterialet skall utan behov av metallfolie säkerställa tillfredsställande barriär- egenskaper.

Vidare skall en förpackningsbehållare framställd av det erhållna materialet kunna originalförslutas eller plomberas utan något behov av metallfolie. Förpacknings- behållaren skall bestå av så få delar och material som möjligt och därigenom vara enkelt återvinningsbar.

Uppfinningen har alltså till ändamål att anvisa ett rationellt förfarande för framställning av förpacknings- materialet samt att tillhandahålla en användning av för- packningsmaterialet för framställning av formstabila, vätsketäta behållare som uppvisar barriäregenskaper.

Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning, har nu enligt uppfinningen uppnåtts genom ett förfarande som generellt definieras i efterföljande patentkrav 1 och i en föredragen variant i krav 2.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det föl- jande under hänvisning till bifogade ritningar, som visar utföringsexempel.

Fig 1 visar schematiskt ett tvärsnitt genom ett för- packningsmaterial framställt enligt en föredragen utför- ingsform av uppfinningen, Fig 2 visar en delsektion av en behållare bestående av förpackningsmaterialet i fig 1.

Fig 3 visar schematiskt en anläggning för framställ- ning av förpackningsmaterialet.

I fig 1 visas ett tvärsnitt genom ett förpacknings- material framställt i enlighet med en föredragen utför- ingsform av uppfinningen. Materialet omfattar ett styv- hetsgivande, polymert stomskikt 1 (eng. core layer) som pâ 10 15 20 25 30 35 502 080 5 vardera sidan har ett därmed förbundet barriär- eller skyddsskikt 2, 3 (eng. skin layer) av polymermaterial. För uppnàende av låg vikt omfattar det mellanliggande stom- skiktet 1 en skummad termoplast, företrädesvis en termo- plastisk polyester. Den densitetssänkande skumningen åstadkommes genom att ett i och för sig känt skumnings- medel (eng. foaming agent) blandas i polyestern. I det fall då skumningsmedlet är baserat på plast, innefattar det granulat som vid upphettning alstrar gasbubblor (t ex koldioxid), vilka expanderar polyestern. Företrädesvis är stomskiktets 1 skumningsgrad sådan att dess densitet är minst 20% lägre än densiteten för skyddsskikten 2, 3, vil- ka företrädesvis omfattar en oskummad, termoplastisk polyester. Ur återvinningssynpunkt föredras att stomskik- tet 1 och skyddsskikten 2, 3 är baserade på samma termo- plast, helst en polyester. Förpackningsmaterialet skall ha en tjocklek i det approximativa omrâdet 125-2500 um allt- efter ändamålet för den förpackning som skall framställas därav.

För uppnàende av god formstabilitet, goda barriär- egenskaper och låg vikt skall det huvudsakligen av skummad polyester bestående stomskiktet 1 ha en tjocklek som utgör ca 70-95% av förpackningsmaterialets totala tjocklek, var- vid de huvudsakligen av oskummad polyester bestående skyddsskikten 2, 3 utgör resten av förpackningsmaterialets tjocklek. Praktiska försök med dessa villkor uppfyllda har gett mycket goda resultat.

En vätsketät och formstabil behållare bestående av ett förpackningsmaterial framställt enligt uppfinningen kan vara uppbyggd av endast två delar, nämligen en tråg- formad del 4 och en därmed tätt förslutningsbar lockdel 5 (se fig 2). En sådan trågdel 4 har vid sin öppning en runtomgående fläns 6, som efter fyllning ansätts mot en motsvarande runtomgående fläns 7 på lockdelen 5. Åtminsto- ne den ena flänsen är försedd med ett vidhäftningsmedel för uppnàende av så tät originalförslutning av behållaren att någon plombering medelst metallfolie inte erfordras. 502 080 10 15 20 25 30 35 6 Vid förslutning av behållaren ansätts klämbackar (ej visa- de) mot flänsarna 6, 7 vid en temperatur av ca 180-200°C och under en tidsperiod av 0,5-1 s. Med ett anpressnings- tryck av ca 2-5 N/mmz uppnås en mycket tillförlitlig ori- ginalförslutning av behållaren. För att inte ta skada av klämbackarna kan flänsarna 6, 7 på sin utsida ha ett tunt överdrag av en skyddslack (ej visad).

Genom att vidhäftningsmedlet eller limmet appliceras endast på den ena av de runtomgående flänsarna 6, 7 blir den limpàstrukna ytan mycket begränsad, vilket ger stora besparingar av lim. Vid liknande originalförslutning en- ligt förut känd teknik har hela insidan av locket varit försedd med en s k termolack för vidhäftning mot tråg- delens fläns. Vid behållaren enligt uppfinningen begränsas den limförsedda ytan till enbart kontaktytan mellan flän- sarna 6, 7.

Det bör påpekas att den ovan beskrivna behållaren 4, 5 vidare har organ (ej visade) för àterförslutning, t ex genom en snäppfunktion.

Vid en behållare som är särskilt avsedd för matfett har trågdelen 4 en materialtjocklek i området 300-1200 pm, företrädesvis 450-1000 pm och allra helst 550-700 pm. Vid samma tillämpning har lockdelen 5 en materialtjocklek i omrâdet 125-400 um, företrädesvis 150-300 pm och allra helst 200-240 um.

Vid en annan behållare som är speciellt avsedd för yoghurt kan trågdelen 4 ha en materialtjocklek upp till 2500 um, medan lockdelen 5 kan vara tunnare och ha en ma- terialtjocklek motsvarande vad som angetts ovan för en matfettsbehållare.

Om ett förpackningstråg varmformas ur materialet i riktning nedåt med avseende på fig 1, kommer skyddsskiktet 2 att bilda trågets innerskikt medan skyddsskiktet 3 kom- mer att bilda trågets ytterskikt. Om tråget skall användas för matfett, måste innerskiktet 2 självfallet vara fett- beständigt, och det skall dessutom bilda barriär mot syr- gas och vatten/ånga. Vanligtvis infärgas detta innerskikt 10 15 20 25 30 35 502 080 7 2 med vit färg. Stomskiktet 1 infärgas med fördel med grå färg för erhållande av ljusbarriär. Även ytterskiktet 3 kan infärgas, t ex av dekorativa skäl. Det bör i samman- hanget påpekas att ytterskiktet 3 under vissa omständig- heter kan utelämnas om erforderliga barriäregenskaper erhålls enbart medelst innerskiktet 2 och stomskiktet 1.

I fig 3 visas schematiskt en anläggning, vid vilken förfarandet enligt uppfinningen kan tillämpas. Anlägg- ningen omfattar tre silos 8-10 för polyester, tre torkar 11-13 samt fyra tankar 14-17 för färggranulat och skum- ningsmedel, såsom kommer att beskrivas närmare nedan.

Vidare innehåller anläggningen tre extrudrar 18-20, ett formhuvud 21, tre kylrullar 22-24, en tjockleksmätare 25, en renskärningsanordning 26, en kvarn 27 och en avslutande upprullningsanordning 28.

Silon 8 innehåller s k nyvara i form av polyester med en viskositet av ca 0,8, dvs iv-värdet är i snitt ca 0,8 (eng. intrinsic viscosity). Via torken 11 matas denna polyester till extrudern 18, från vilken det material som skall bilda stomskiktet 1 matas till formhuvudet 21. Till stomskiktsextrudern 18 matas skumningsmedel från tanken 16 och i förekommande fall färggranulat från tanken 17. Silon 10 innehåller också nyvara i form av polyester med lägre iv-värde, nämligen i snitt ca 0,7. Via torken 13 matas denna polyester till extrudern 19 för framställning av innerskiktet 2 och extrudern 20 för framställning av ytterskiktet 3. Eventuell infärgning av ytterskiktet 3 erhålles genom färggranulat från tanken 14, och på mot- svarande sätt kan innerskiktet 2 infärgas medelst färg- granulat från tanken 15. Från extrudrarna 18-20 matas de tre materialen till formhuvudet 21, i vilket materialen lamineras vid en temperatur a ca 200-300°C. Via kylrullar- na 22-24 matas materialbanan vidare till upprullningsan- ordningen 28, som bildar mellanlager före varmformning (ej visad) av förpackningsbehållarna. 502 080 10 15 20 25 30 35 8 I renskärningsanordningen 26 kantskärs materialbanan och matas materialspillet till kvarnen 27, från vilken krossat material áterförs till silon 9 och via torken 12 åter till extrudern 18, i vilken stomskiktsmaterialet bil- das. I det krossade polyestermaterial som på detta sätt återförs i processen har molekylkedjorna slagits sönder pá så sätt att iv-värdet understiger 0,8 och i vissa fall även understiger 0,7. Denna àterföring av krossade poly- ester ger möjlighet att styra processen på ett ytterst ändamålsenligt sätt, sásom beskrivs nedan.

Det stomskiktsmaterial som lämnar extrudern 18 kan genom styrning av ovannämnda àterföring bibringas ett iv-värde i det approximativa området 0,68-0,82, dvs före lamineringen i formhuvudet 21. Den polyester som skall bilda skyddsskikten 2, 3 efter extrudrarna 19 resp 20 tillförs alltid i form av nyvara med ett iv-värde av ca 0,68-0,72. Genom ovan beskrivna àterföring av krossat material till stomskiktsmaterialet kan lamineringen i formhuvudet 21 styras pá så sätt att skillnaden mellan stomskiktets iv-värde och skyddsskiktens iv-värde alltid är större än 0,04. Därigenom erhålls en mycket god lami- nering.

Tjockleksmätaren 25 kan genom återkoppling (ej visad) också användas för att styra den ovan beskrivna processen.' Praktiska försök, vid vilka uppfinningskonceptets grundidëer testats, har gett mycket goda resultat. För- packningar med upp till 50% lägre totalvikt än motsvarande kända förpackningar har framställts med fullt acceptabla mekaniska egenskaper och barriäregenskaper. Vid försöken har använts pá marknaden förekommande polyestermaterial med en densitet av ca 1,33 kg/dm3. Genom skumning av stomskiktet kan dettas densitet enkelt reduceras med ca 20-40%.

Avslutningsvis må påpekas att uppfinningen ingalunda är begränsad till de utföringsexempel som beskrivs i det föregående, utan flera modifieringar därav är tänkbara inom ramen för den uppfinningstanke som kommer till ut- 10 15 20 25 30 35 502 080 9 tryck i efterföljande patentkrav. Andra termoplaster kan givetvis användas, och vidare mà poängteras att smärre avvikelser från de i efterföljande patentkrav angivna intervallen är tänkbara utan att man för den sakens skull avviker från uppfinningstanken.

Claims (2)

502 10 15 20 25 30 35 080 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av ett flexibelt förpackningsmaterial, som genom varmformning eller annan mekanisk bearbetning skall formas till formstabila be- hållare, huvudsakligen av skummad polyester bestående stomskikt särskilt för livsmedel, och som byggs upp av ett (1), vilket på sin ena sida eller på båda sidor förses med ett i förhållande därtill tunnare skyddsskikt (2, 3) som huvudsakligen består av oskummad polyester, varvid stom- skiktet (1) framställs i en första extruder (18) och skyddsskiktet/skikten (2, 3) framställs i en andra ex- truder (20) eller ett andra extruderpar (19, 20), varvid skikten (1-3) sammanförs och lamineras i ett formhuvud (21) vid en temperatur i det approximativa området 200- 300°C och varvid skikten (1-3) efter lamineringen bildar en materialbana, k ä n n e t e c k n a t av att den polyester som skall bilda stomskiktet (1) före lamine- ringen bibringas en viskositet (iv) i det approximativa området 0,68-0,82; att den polyester som skall bilda skyddsskiktet/skikten (2, 3) före lamineringen bibringas en viskositet (iv) i det approximativa området 0,68-0,72; och att lamineringen i formhuvudet (21) styrs på så sätt att skillnaden mellan stomskiktets (1) viskositet och skyddsskiktets/skiktens (2, 3) viskositet (iv) alltid är större än 0,04.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - av att den vid lamineringen bildade materialbanan att det vid kantskärningen bildade spillet matas till en kvarn (27) n a t kantskärs i en kantskärningsanordning (26), där det krossas, att det krossade spillet torkas i en tork (12) och att det krossade, torkade spillet återförs till den första extrudern (18), där stomskiktet (1) framställs.