-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft Laminatstrukturen für Verpackungs- und Nichtverpackungsanwendungen.
Diese laminierte Struktur kann sowohl für Nahrungsmittel als auch für Non-Food-Verpackungen
angewendet werden. Insbesondere gibt es Laminatstrukturen mit einem
Papier- oder Kartonsubstrat, das mindestens eine Schicht eines Polymer/Nanoclay-Composits
oder Polymer/Nanosilikat-Composits aufweist, das ein Nanoclay (oder Nanosilikat)
und ein Polymerharz umfasst. Diese Schicht aus Polymer/Ton-Nanoverbundstoff
kann direkt mit dem Papier oder Karton ohne eine Zwischenverbindungsschicht
verbunden oder als Überzug
aufgebracht werden. Wenn die Polymer/Ton-Nanoverbundstoff-Schicht
in unmittelbarer Nähe
einer chemisch differenten Polymerschicht angeordnet ist, kann eine
Zwischenverbindungsschicht an der Verbindungsstelle erforderlich
werden, um sie miteinander zu verbinden, damit die Laminatstruktur
haften bleibt.
-
Der
Ausdruck „Polymer/Nanoclay-Composit" betrifft den Dispersionsgrad
der Ton- oder der Silikatschichten in das Polymerharz, das im Nanometerbereich
oder im molekularen Bereich liegt. Die individuelle Schichtdicke
der Tonpartikel in einem vollständig
dispergierten oder exfoliierten Polymer/Nanoclay-Compositsystem
beträgt
etwa 0,7 bis 1,2 Nanometer. Vom praktischen Gesichtspunkt aus kann
man jedoch ein Polymer/Nanoclay-Composit als ein System definieren,
bei dem der mittlere Durchmesser der Tonpartikel zwischen 0,7 und
9 Nanometern liegt. Dies wird normalerweise wie folgt erreicht:
- 1) Chemische Behandlung des schwellbaren Tons,
z. B. Smectite, mit einem chemischen Mittel, um den Ton aus dem
wassserbindenden Zustand in einen organisch bindenden Zustand umzuwandeln,
- 2) man lässt
das Monomer in der organischen Phase in den Bereich zwischen den
organisch bindenden Silikatschichten schwellen, und
- 3) das Monomer wird an Ort und Stelle polymerisiert.
-
Da
die Silikatschichten in die polymere Matrix gut dispergieren, kann
das Aspektverhältnis
der Tonpartikel einen Wert von 1000 oder darüber erreichen und damit eine
außerordentliche
Verbesserung im Barriereverhalten und in den mechanischen Eigenschaften
gegenüber
der Polymer-Matrix ergeben. Die Aufbereitung eines solchen Polymer/Nanoclay-Composits,
das auch als Nanocomposit enthaltender Ton bezeichnet wird, ist
in
US Patent 4,739,007 von
A. Okada et al beschrieben. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Nylon/Nanoclay-Composits durch „Schmelzmischen" oder Compoundieren
des Tons in den Polymerharz ist in
US
Patent 5,385,776 erläutert.
-
Andere
Beispiele von Polymer/Nanoclay-Composits ergeben sich aus dem
US Patent 4,889,885 in Verbindung
mit einer Polymer/Nanoclay-Composit-Herstelltechnik. Die Polymere
weisen Vinylpolymere, z. B. Polystyrol, wärmehärtende Harze, wie z. B. Epoxy
und Gummi auf; in
US Patent 5,091,462 anhand
eines Nanoclay-Composits
auf Polypropylen-Basis durch „Mischen" von Nylon 6/Nanoclay-Composit
mit Polypropylen; in
US Patent
5,102,948 in Form eines Nylon/Nanoclay-Composit-Herstellverfahrens
(einem Nachläufer
von
US 4,739,007 ), und
in
US Patent 5,552,469 mit
Ansprüchen
auf Polymer/Nanoclay-Composit-Herstellverfahren mit dem Fokus auf
wasserlöslichem
Polymer.
-
Die
veröffentlichte
PCT-Anmeldung
WO 99/01504 betrifft
eine laminierte Struktur, die mindestens eine Schicht aus Polyolefin
integriert mit Tonpartikeln, mit einer Dicke von 0,9 bis 100 Nanometern,
aufweist. Dieses Material wird nicht als Nanoclay-Composit angesehen,
weil der Durchmesser der Tonpartikel über dem Bereich von 0,7 bis
9 Nanometer liegt, wie oben definiert. Hervorgehoben wird auch die
Reinheit, nämlich
die lichtdurchlässige
Art des Laminats. Dies steht im Gegensatz zu der lichtundurchlässigen Papier/Karton-Struktur nach
vorliegender Erfindung. Das Papier/Pappesubstrat nach vorliegender
Erfindung sperrt Sonnenlicht und schädliches UV-Licht aus, das einen
Zerfall der Produktinhalte verursachen kann.
-
Nanocomposite,
die Ton enthalten, treten in der Literatur häufiger auf, wie sich aus folgenden
Literaturstellen ergibt: „Relaxations
of Confined Chains in Polymer Nanocomposites: Glass Transition Properties
of Poly/ethylene oxide) Intercalated in Montmorillonite" R.A. Vaia et al,
J. Poly, Sci. B: Poly. Phys. 35, 59 (1997); „Polymer Layered Silicate
Nanocomposites",
E.P. Giannelis, Adv. Mater., 8, 29 (1996) und "Clay-Filled Nanocomposites Offer Extraordinary
Properties", Plastics
Technology, 1, 21 (1998).
-
Ob
ein Polymer/Nanoclay-Composit durch Interkalation des Tons mit dem
Monomer bei anschließender
Polymerisation oder durch direktes Compoundier-Verfahren hergestellt wird, liefert
ein solches Polymer/Nanoclay-Composit eine große Anzahl von gewundenen Pfaden
und ergibt eine enorme Verbesserung in Bezug auf Gas- oder Feuchtigkeits-Barriereeigenschaften.
Das Polymer/Nanoclay-Composit ergibt auch ausgezeichnete Verbesserungen
in der Steifigkeit und dem Wärmewiderstand
des Harzes. Deshalb liefert die Polymer/Nanoclay-Compositschicht
verbesserte Gas-Barriereeigenschaften
für die
Verpackung, eine erhöhte Feuchtigkeitsbarriere
gegenüber
der Packung und eine zusätzliche
Steifigkeit zu der Struktur. Keine der vorgenannten Referenzen umfasst
jedoch die Verwendung von Papier oder Karton in ihrer laminierten
Struktur oder ergibt die spezielle Kombination von verbesserten
Eigenschaften, wie dies im Falle vorliegender Erfindung angestrebt
wird, nämlich
Lichtdurchlässigkeit,
hohe Steifigkeit pro Kosteneinheit, Bedruckbarkeit, Widerstand gegen
Ausbeulen, ausgezeichnete Barriere gegen Sauerstoff, Feuchtigkeit,
Kohlendioxid oder Geschmack, und andere Eigenschaften, die für den Fachmann
erwünscht
sind.
-
Viele
Nahrungsmittel, beispielsweise Flüssigkeiten, sind Sauerstoff
oder anderen Gasen ausgesetzt, die bewirken, dass die Qualität verschlechtert
oder der Geschmack verändert
wird. Die Verpackung oder der Behälter, die bzw. der verwendet
wird, um das Nahrungsmittel zu lagern, soll deshalb sehr gute Sauerstoff-Barriereeigenschaften
besitzen, um den Inhalt zu schützen.
US Patent 5,725,918 behandelt
Verpackungsstrukturen und beansprucht Strukturen, wie z. B. LDPE/Papier/Nylon/Zwischenverbinder/HDPE/LDPE/HDPE.
Dieses Patent legt vorliegende Erfindung nicht nahe, offenbart jedoch
Nylon in der laminierten Struktur als die Sauerstoff-Barriereschicht.
-
US Patent 5,700,560 offenbart
eine Schicht bestehend aus einer Papierschicht und einer Kunststofffolie
aus Polyvinylalkohol. Der prozentuale Volumenbereich des anorganischen
Materials in dem Composit aus anorganischem Füllstoff/hohem Wasserstoff-Bindeharz
nach diesem Patent liegt zwischen 5 Volumenprozent und 9 Volumenprozent
(entsprechend Spalte 8, Zeilen 8–12); dieser Bereich offenbart
die Merkmale nach vorliegender Erfindung nicht, sondern führt von
dem beanspruchten Bereich nach der Erfindung weg.
-
Des
weiteren ist es sehr wichtig, dass die Verpackung eine sehr gute
Feuchtigkeitsbarriere besitzt, damit die Feuchtigkeit nicht das
Material durchdringen kann, wenn trockene Nahrungsmittel darin aufbewahrt sind.
Im Falle von Flüssigkeit
(oder Wasser) enthaltendem Material, das aufbewahrt wird, minimieren
die ausgezeichneten Feuchtigkeits-Barriereeigenschaften der Packung,
den Feuchtigkeitstransport aus der Packung ebenfalls. Dies kann
dadurch verbessert werden, dass Polyolefinschichten auf die Laminatstruktur
aufgebracht werden.
-
Die
Zellulosematerialien in den Kartons selbst sind empfindlich gegen
Feuchtigkeit, was ihre inneren Bindungen schwächt und zum Ausbeulen des Kartons
und einer Wahrnehmung eines verschlechterten und nicht mehr gebrauchsfähigen Produktes
im Regal führt.
Die Schwächung
der inneren faserförmigen
Struktur innerhalb einer Kartonage kann durch eine oder mehrere
der folgenden drei Mechanismen bedingt sein: 1) Diffusion von Feuchtigkeit
durch den Polymer-Harzüberzug
an den Kartons in das Papier, 2) Dochtwirkung durch Nadellöcher (Pinholes)
oder Defekte, die beim Überziehen
und den anschließenden
Umwandlungsprozessen entstehen, und 3) Feuchtigkeits-Dochteffekt
durch ungeschützte
Rohkanten an den Seitensäumen
oder am Bodensaum. Wenn die Harzschicht der gesamten Kartonstruktur
eine ausreichende Steifigkeit ergeben kann, ist es möglich, die
Integrität
des Kartons aufrecht zu erhalten, obwohl die innere faserförmige Struktur
innerhalb des Kartons geschwächt
ist.
-
Bei
dem zweiten Mechanismus werden die Defekte häufig durch Blister- oder Blasenbildung
auf der Schicht, die unmittelbar benachbart zum Karton angeordnet
ist, an der Innenseite des Kartons verursacht. Dieser Vorgang tritt
während
des Heißversiegelns
auf, wenn intensive Hitze auf die Innenseite des Kartons einwirkt.
Da Karton üblicherweise
eine bestimmte Menge an Feuchtigkeit enthält, kann im Abgleich zur Außenumgebung
kann diese intensive Hitze die Feuchtigkeit innerhalb des Kartons
verdampfen. Die außenseitige Kartonfläche ist üblicherweise
mit einer Schicht aus einer Feuchtebarriere, z. B. Polyäthylen überzogen.
Die Temperatur an der äußeren Oberfläche ist
nicht sehr hoch. Damit bleibt die außenseitige, gegen Feuchtigkeit sperrende
Schicht ziemlich steif. Deshalb kann der Dampf durch die äußere Sperrschicht
nicht entweichen. Da die Temperatur auf der Innenseite sehr hoch
ist, kann sie die Polymerschicht in unmittelbarer Nähe des Kartons soweit
erweichen, dass eine Blisterbildung unvermeidbar wird. Deshalb ist
ein Polymer mit guten Wärmewiderstandseigenschaften
zum Karton wichtig, um zu verhindern, dass die Blisterbildung auftritt.
-
Poleolefine,
wie z. B. Polyäthylen
oder Polypropylen sind verwendet worden, um die erforderlichen Eigenschaften
der Feuchtigkeitssperre zu erreichen. Allgemein gesprochen ergibt
ein Harz, das ausgezeichnete Feuchtigkeits-Barrierewerte aufweist,
keine guten Sperreigenschaften gegen Sauerstoff und umgekehrt. Daraus
resultiert, dass mehrschichtige Strukturen, die sowohl Sauerstoff-Barriereschichten
als auch Feuchtigkeits-Barriereschichten aufweisen, hergestellt
werden, um diese Ziele zu erreichen.
-
Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer
(EVOH) hat ausgezeichnete Sauerstoff-Barriereeigenschaften und ist in Anwendungsfällen für Verpackungen
verwendet worden, z. B. als Orangensaftverpackungen. Die Sauerstoffbarriere
von EVOH ist jedoch bekanntermaßen
empfindlich gegen Feuchtigkeitsgehalt in der Umgebung und gegen
relative Feuchtigkeit (RH). Bei hoher relativer Feuchtigkeit tendiert
EVOH dazu, seine Sauerstoff-Barierreeigenschaften zu verlieren.
Dies ist unerwünscht.
Die Verarbeitung von EVOH ist empfindlich gegenüber Verarbeitungstemperaturen,
Feuchtigkeitspegeln innerhalb des Harzes und Geräteaufbau. Wenn diese Eigenschaften
nicht berücksichtigt
werden, besteht die Tendenz, dass eine Gelbildung in dem EVOH-Extrusionsüberzugsverfahren
auftritt, was nachteilige Auswirkungen auf die Langzeitproduktion
hat.
-
Typischerweise
haben Nylons oder Polyamide nicht die niedrigen Sauerstoff-Transmissionsgeschwindigkeiten,
die erforderlich sind, um Verpackungsbehälter wirtschaftlich herzustellen.
Somit erfordert die Verpackung eine sehr dicke Nylonschicht, wenn
Nylon allein für
solche Anwendungsfälle
verwendet werden soll. Es ist wirtschaftlich nicht vertretbar, eine
derartige dicke Nylonschicht in einer laminierten Struktur zu verwenden. Wenn
die Sauerstoff-Transmissionsgeschwindigkeiten von Nylon entscheidend
reduziert werden könnten,
z. B. durch Verwendung von Nylon 6/Nanoclay-Composits, könnten die
Laminatstrukturen, die Papier oder Karton und eine solche Nylon
6/Nanoclay-Compositschicht mit verringerter Dicke enthalten, für die Anwendungsfälle von
Verpackungen verwendet werden, wie sie oben genannt sind.
-
Ferner
ist die Sauerstoffbarriere von Nylon 6/Nanoclay-Composit nicht so
empfindlich gegen Feuchtigkeit wie im Falle von EVOH. Nylon 6/Nanoclay-Composit
ist auch relativ einfacher zu verarbeiten und führt nicht zu einer Gelbildung.
Deshalb ist die Verwendung von Nylon 6/Nanoclay-Composit in laminierten
Strukturen und in Packungsanwendungen als Sauerstoff-Barrierematerial
sehr erwünscht.
Die Erfindung umfasst die Verwendung solcher Polymer/Nanoclay-Composits
enthaltendem Nylon in derartigen mehrschichtigen Harz/Papier-Laminatstrukturen.
-
Das
herkömmliche
Verfahren zur Herstellung einer Papier/Mehrschicht-Polymer-Laminatstruktur,
die mindestens eine Schicht eines Polymer/Nanoclay- Komposits enthält, besteht
darin, den Extrusions-Überzugsvorgang
anzuwenden, bei dem eine durchlaufende Papierbahn mit einer ein-
oder mehrschichtigen Polymerschmelze durch die Extrusions-Überzugsform überzogen
wird. Das Papier/Polymer-Schmelzlaminat
wird dann entschließend
durch eine Haltewalze/Kühlwalze
geführt,
damit sie abgekühlt
wird, bevor sie in der Wickelstation aufgewickelt wird. Manches
Mal muss eine Behandlung an der Papieroberfläche durchgeführt werden,
damit diese an der heißen
Polymerschmelze haften bleibt. Die übliche Behandlung ist eine
Flammbehandlung und wird üblicherweise
online durchgeführt.
Andere geeignete Oberflächenbehandlungen
umfassen eine Coronaentladung, Ozonbehandlung usw. Diese Behandlungen
können
online oder offline durchgeführt
werden. Im Falle eines mehrschichtigen Co-Extrusionsüberzugs
fließen
verschiedene Polymerschmelzen aus unterschiedlichen Extrudern durch
die beheizten Rohre zu einem Füllblock.
Jede Polymerschmelze wird in eine geschichtete Form innerhalb des
Füllblocks
umgewandelt. Verschiedene geschmolzene Polymerschichten werden dann
am Ausgang des Füllblocks
miteinander kombiniert, bevor er in die Extrusions-Überzugsform
eintritt. Ein alternatives Verfahren besteht darin, die Mehrfach-Form
zu verwenden und die Schichten innerhalb der Form kombinieren zu
lassen. Die Schichten werden an oder in der Nähe der End-Abquetschfläche der
Form kombiniert, und sie treten als eine integrale Schicht aus.
Eine dritte Möglichkeit
kombiniert sowohl den Beschichtungsblock als auch die Mehrfachleitungen,
um eine noch bessere Bearbeitungssteuerung zu erzielen.
-
Ein
weiteres Verfahren zum Herstellen einer Papier/Mehrschicht-Polymer-Laminatstruktur,
die mindestens eine Schicht aus Polymer/Nanoclay-Composit enthält, besteht
in der Anwendung des Extrusions-Laminierverfahrens. Bei diesem Vorgang
wird ein festes Polymer-Laminat, das an anderer Stelle vorgeformt
worden ist, zusammen mit der durchlaufenden Papierbahn durch eine
Extrusionsform vorgeformt. Eine Polymer-Heißschmelzschicht (als eine Klebstoffschicht)
wird durch die Extrusionsform geführt und zwischen die Papierbahn
und das Laminat gelegt. Das Papier/Klebstoff/Laminat wird dann durch
die Haltewalze und die Kühlwalze
geführt,
um eine Abkühlung
zu erreichen, bevor das Laminat auf die Rolle an der Wickelstation
aufgewickelt wird. Manchmal ist es erforderlich, eine Oberflächenbehandlung
auf der Laminatfilm-Oberfläche durchzuführen, um
sie an die Klebeschicht anzuhaften. Es ist auch erforderlich, eine
Oberflächenbehandlung auf
dem Papier aus gleichem Grunde vorzusehen. Die Oberflächenbehandlung
für den
Laminatfilm kann eine Behandlung durch Coronaentladung oder Ozon
sein und kann entweder online oder offline ausgeführt werden. Wie
bei der Oberflächenbehandlung
von Papier handelt es sich hierbei um eine Flammbehandlung, eine
Coronaentladung oder Ozonbehandlung. Ein anderes Verfahren besteht
darin, eine Klebstoff-Laminierung vorzunehmen, wobei ein Kleber,
ein Primer oder ein Klebstoff zwischen zwei benachbarte Schichten
oder Substrate während
des Laminiervorganges aufgetragen wird.
-
Nach
dem vorbeschriebenen und alternativen Verfahren, die dem Fachmann
bekannt sind, können
die laminierten Strukturen nach der Erfindung vorbereitet werden.
Das Polymer/Nanoclay-composit wird auf die Oberfläche des
Papier- oder Pappesubstrats in einer relativ dünnen, kontinuierlichen Schicht,
vorzugsweise ohne Pinholes, aufgebracht werden. Die Polymer/Nanoclay-Compositschicht
wird vorzugsweise so aufgetragen, dass sie ein Überzugsgewicht von etwa 0,5
bis 25 Pfund pro 3000 Quadratfuß des
Kartons, vorzugsweise von etwa 1 bis 10 Pfund pro 3000 Quadratfuß und besonders
zweckmäßig von
etwa 1,5 bis 6 Pfund pro 3000 Quadratfuß hat. Entsprechend kann die
Schicht eine Dicke haben, die von etwa 1 bis 30 Mikron, vorzugsweise etwa
3 bis 9 Mikron besitzt. Die Tonpartikel können eine Dicke besitzen, die
zwischen 0,7 und 8 Nanometern liegt.
-
Beispiele
für einen
solchen Karton schließen
gebleichten Karton, ungebleichten Karton, Kraftpapier, Sulfid, Mehrfachlagen
usw. ein, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Das Gewicht von Papier
oder Karton kann zwischen 3 lb./3 MSF bis 500 lb./3 MSF liegen.
Ein besonders bevorzugtes Subtrat ist ein gebleichter Karton, der
von International Paper Company hergestellt wird und ein Gewicht
in der Größenordnung
von 150 lb. bis 300 lb./3 MSF und insbesondere im Bereich von 180
bis 290 lb./3 MSF hat.
-
Es
können
unterschiedliche Überzüge oder
Behandlungen auf den Karton aufgebracht werden oder einwirken, bevor
oder nachdem der Koextrusions- Überzugsvorgang
durchgeführt
wird. Diese Überzüge können Kalibriermittel,
Primer und andere Feuchtend- und Offline-Additive umfassen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist, eine Verpackung oder einen Behälter vorzuschlagen,
die oder der erhöhte physikalische
Sperreigenschaften in der Laminatstruktur besitzt, wenn die Laminatstruktur
nach vorliegender Erfindung verwendet wird. Andere bekannte Verfahren
können
verwendet werden, um einen Behälter,
z. B. einen Einschicht- oder Mehrschicht-Polymerstrukturbehälter zu
verwenden, der die laminierte Struktur nach vorliegender Erfindung
aufweist. Beispiele für
einen solchen steifen oder flexiblen Behälter, der nach den vorstehend
geschilderten Verfahren hergestellt wird, sind Packungen und andere
Gegenstände,
z. B. Kartons, Flaschen, Gläser,
Beutel, Taschen, Servierbretter, Platten, Becher und dgl.
-
Des
weiteren ist Aufgabe der Erfindung, die Laminatstruktur nach vorliegender
Erfindung zur Herstellung von Nahrungsmittelträgern zu verwenden, die eine
erhöhte
Steifigkeit und eine verringerte Tendenz gegen Verformung bei Wärmeanwendungen
haben.
-
Ferner
ist Aufgabe der Erfindung, Laminatstrukturen anzugeben, die als
Nahrungsmittelträger
verwendet werden, z. B. Papierplatten, Servierbretter und Becher
mit erhöhter
Steifigkeit.
-
Zusätzlich ist
Aufgabe der Erfindung, einen Karton herzustellen, der eine erhöhte Steifigkeit
und eine verringerte Deformation hat.
-
Aufgabe
der Erfindung ist auch, eine Nahrungsmittelverpackung anzugeben,
die die Fähigkeit
hat, eine reduzierte Dicke der Barriereschichten in der Laminatstruktur
aufzunehmen, wodurch die Gesamtkosten der Struktur verringert werden.
-
Schließlich ist
Aufgabe der Erfindung, Laminatstrukturen für verschiedene Anwendungsfälle einschließlich der
Umwandlung in eine Verpackung für
Nahrungsmittel- und Non-Food-Anwendungsfälle herzustellen, aufgrund
deren sich eine verbesserte Geschmacksbeständigkeit, Sauerstoff- und Feuchtigkeitsbarriereeigenschaften
und Hitzebeständigkeit
ergeben.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß der Erfindung
wird eine Mehrschichtenstruktur vorgeschlagen, die mindestens eine
Polymer-Nanoclay-Compositschicht enthält, die aus einem Gemisch von
Nanoclay und einem Polymerharz besteht, die als Barriereschicht
dient, wenn sie entweder 1) als Überzug
direkt auf ein Papier oder ein Karton-Substrat aufgebracht wird,
oder 2) als Überzug
auf andere Harzschichten aufgebracht wird, die mit dem Papier oder
Karton verbunden sind, um eine Laminatstruktur für Verpackungsanwendungen auszubilden.
Die Verpackung ist zur Aufnahme von Flüssigkeiten, wie z. B. Milch,
Saft, flüssige
Reinigungsmittel oder flüssige Gewebeweichmacher
und für
die Speicherung von trockenen Nahrungsmitteln, z. B. Kakaopulver
geeignet. Die Packung ist insbesondere geeignet für die Aufnahme
von sauersoffempfindlichen Nahrungsmitteln, insbesondere Flüssigkeiten,
wie z. B. Fruchtsäfte
von Zitrusfrüchten
oder Mischungen daraus.
-
Ein
bevorzugtes Polymer-Nanoclay-Composit kombiniert ein Polyamid, z.
B. Nylon 6 und ein Nanoclay oder Nanosilikat als die Barriereschicht,
die direkt mit dem Substrat ohne notwendige Einschaltung einer Zwischenschicht
aufgebracht oder mit Überzug
versehen wird. Wenn die Polyamid/Nanoclay-Compositschicht benachbart
einem oder zwischen zwei chemisch differenten Polymerschichten angeordnet
wird, kann eine Zwischenschicht erforderlich werden, um die ungleichen
Materialien miteinander zu verbinden, so dass die Laminatstruktur
haftend miteinander verbunden bleiben kann.
-
Eine
detaillierte Beschreibung eines Nylon 6/Nanoclay-Composits ergibt
sich aus der Lehre nach einem Patent von A. Okada et al (
US 4,739,007 ). Da die Nanoclay-Partikel sehr gut
in der Nylon 6 Polymermatrix auf molekularem Pegel dispergiert sind,
werden die Barriereeigenschaften, die Steifigkeit und die Hitzebeständigkeit
des Nylon 6 Polymers entscheidend verbessert. Beispielsweise wird
bei einem Zusatz von nur 2 Gewichtsprozent Nanoclay der Zugmodul
von Nylon 6/Nanoclay-Composit um 55% gegenüber dem von reinem Nylon 6
Harz erhöht.
Die Sauerstoffdurchgangsrate (OTR) wird um 50% reduziert, die Wasserdampfdurchgangsrate
(WVTR) wird um 43% reduziert und die Hitzeverformungstemperatur
(HDT) wird von 70°C
auf 130°C
bei einer Beschickung von 2 Gewichtsprozent erhöht.
-
Eine
Ausführungsform
einer Laminatstruktur, die ein Polyamid, z. B. Nylon 6/Nanoclay-Composit
als die Sauerstoffbarriere und Polyolefine, z. B. ein Polyäthylen,
als Feuchtigkeitsbarriere aufweist, um den Feuchtigkeits- und Sauerstofftransport
effektiv zu blockieren oder zu verringern, kann verwendet werden,
um Nahrungsmittel oder Non-Food, entweder in flüssiger oder fester Form, aufzunehmen.
Physikalische Eigenschaften, z. B. Steifigkeit, Festigkeit und Wärmewiderstand
werden aufgrund des Polyamid/Nanoclay-Composits, das in dem Laminat
verwendet wird, ebenfalls wesentlich verbessert.
-
Bei
bestimmten Arten von Nahrungsmittel-Packungsanwendungen wird ein
Retortenprozess verwendet, um den Nahrungsmittelinhalt zu sterilisieren,
während
er sich im Behälter
oder in der Packung befindet. Die Retortenbedingungen sind ziemlich
streng und erfordern die Anwendung von erhitztem Dampf über mindestens
30 Minuten. EVOH-Harz ist bekannt dafür, dass es dem sogenannten „Retortenschock" unterliegt. Es verliert
einen Teil der Sauerstoff-Barriereeigenschaften nach dem Retortenprozess
und gewinnt nicht mehr vollständig
die Barriereeigenschaften zurück.
Deshalb wäre
es erwünscht,
die laminierte Struktur nach der Erfindung in Packungs- und nicht Nichtpackungsanwendungen,
die destilliert, im Autoklaven behandelt oder bei hohen Temperaturen
und hoher relativer Feuchtigkeit verarbeitet werden, zu benutzen.
Da Polyamid/Nanoclay-Composits diesen Retortenschock nicht erkennen
lassen, sind sie ein idealer Anwärter
für Karton
auf der Basis von Retorten-Packungssystemen.
-
Andere
Polymer/Nanoclay-Composits kombinieren Nanoclays mit anderen Barrierepolymeren
einschließlich,
jedoch nicht beschränkt
auf Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer, Polyäthylen-Polymere
(Polyäthylen geringer
Dichte, Polyäthylen
hoher Dichte, Copolymere von Äthylen
und ungesättigten
Estern wie z. B. Vinylacetat und Methylacrylat, lineares Polyäthylen geringer
Dichte, Ionomere auf der Basis von Äthylen, usw.), Polyäthylen-Terephthalat,
Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 10, Nylon 6–10, Nylon
12, amorphe Nylons und MXD6 Nylon, Polyäthylen-Naphtrhalat, Flüssigkristallin-Polymere, Polypropylen
und Mischungen davon.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird nachstehend beschrieben und in Verbindung mit den
Zeichnungen dargestellt, wobei
-
1 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, das eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
-
2 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, das eine andere Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
-
3 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
-
4 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
-
5 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, die eine andere Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
-
6 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, die eine andere Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und
-
7 eine
Seitenschnittansicht eines Laminats ist, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
1 zeigt
die erste Ausführungsform
der Erfindung, nämlich
eine Verpackung für
Nahrungsmittel- oder Non-Food-Produkte, die aus einem Laminat mit
einem Papier- oder Kartonsubstrat 4 und einer Polymer/Nanoclay-Composit-Barriereschicht 6 besteht,
die mit Überzug
oder auf das Substrat 4 direkt extrudiert, ohne die Notwendigkeit
einer Zwischenschicht oder eines Klebers, aufgebracht ist. Das Substrat 4,
z. B. Papier oder Karton, ist lichtundurchlässig und kann schädliches
Sonnenlicht oder UV-Strahlung, die für den Inhalt in der Packung
schädlich
ist, blockieren.
-
Für unterschiedliche
Verpackungsanwendungen, z. B. Flüssigkeitsverpackungen,
ist es manchmal erwünscht,
die andere Seite des Substrats 4 mit einer Polyolefinschicht 8,
z. B. einer Schicht aus Polyäthylen, zu überziehen
(siehe 2).
-
Die
Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6 kann auf das Papiersubstrat
zusammen mit anderen Polymerharzschichten koextrudiert werden.
-
Eine
weitere Ausführungsform
einer Verpackungsstruktur weist das Papiersubstrat, die äußere Schicht
eines Polyolefin-Polymers 8, die Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6,
eine Verbindungsschicht 12 und eine zweite Schicht aus
Polyolefin 14, die in Kontakt mit dem darin enthaltenen
Nahrungsmittelmaterial kommt, auf (siehe 3). Die
Polyolefin-Schichten 14 und 8 dienen als Heißsiegelschichten.
Die Schicht 14 ermöglicht
auch, die Seitenwände
zu glätten,
um die Rohkante des Papiers im Seitensaum zu schützen.
-
Eine
andere Ausführungsform
nach 4 weist zusätzlich
eine Kombination aus einer Verbindungsschicht 16, einer
Geschmacksbeständigkeitsschicht 18,
einer Verbindungsschicht 20 und einer weiteren Schicht
eines Polyolefins 22 auf der Polyolefinschicht 14 auf.
Die Polyolefinschichten 8 und 22 dienen als Heißsiegelschichten.
Die Schicht 22 ermöglicht
ebenfalls, dass die Seitentafel geglättet wird, um die Rohkante
des Papiers im Seitensaum zu schützen.
Diese Struktur enthält
auch eine Geschmacksbeständigkeitsschicht 18, um
das Entweichen von Aromen oder Geschmacksölen aus dem Speicherinhalt,
z. B. einem Orangensaft zu blockieren. Das bevorzugte Material der
Geschmacksbeständigkeitsschicht
ist Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer. Alternativ
kann man Barriere-Polymere wie z. B. Polymer/Nanoclay-Composit, Polyamide
oder Polyester als Geschmacksbeständigkeitsschicht 18 verwenden.
Das bevorzugte Polymer/Nanoclay-Compositmaterial als Geschmacks erhaltungshalteschicht 18 ist
Nylon-6/Nanoclay-Composit. Es können
jedoch andere Polymer/Nanoclay-Composits als Geschmackserhaltungsschicht 18 verwendet
werden. Sie enthalten Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer/Nanoclay-Composit,
Polyäthylen-Terephthalat/Nanoclay-Composit,
Polyäthylen-Naphthalat/Nanoclay-Composit
und flüssigkristallines
Ester/Nanoclay-Composit. Das bevorzugte Polyamid als Geschmackserhaltungsschicht 18 ist
Nylon 6. Es können
aber auch andere Polyamide, z. B. Nylon 66, Nylon 10, Nylon 6–10, Nylon
12, amorphe Nylons und MXD6 Nylon verwendet werden. Das bevozugte
Polyester als Geschmackserhaltungsschicht 18 ist Polyäthylen-Teraphthalat. Andere
Polyester, z. B. Polyäthylen-Naphthalat und
amorphe Polyester können
ebenfalls verwendet werden. Der Einsatz einer solchen Geschmackserhaltungsschicht 18 in
unmittelbarer Nähe
der Polyolefin-Heißsiegelschicht 22 hat
die Aufgabe, die den Geschmack beeinträchtigenden Eigenschaften der
Polyolefin-Heißsiegelschicht 22 zu
minimieren.
-
Eine
andere alternative Ausführungsform
einer Verackungsstruktur besteht aus einer Laminatstruktur mit einem
Papiersubstrat 4, einer Polymer/Nanoclay-Composit-Barriereschicht 6,
mit einem Zusatz einer Kombination aus einer Verbindungsschicht 16,
einem Äthylenvinylalkohol-Copolymer
(EVOH) 28, einer Verbindungsschicht 20 und einer
weiteren Schicht eines Polyolefins 22 auf der Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6 (siehe 5).
Diese Struktur enthält
eine Schicht aus EVOH als zusätzliche
Sauerstoff-Barriereschicht.
-
Eine
weitere abgeänderte
Ausführungsform
einer Verpackungsstruktur besteht aus einer Laminatstruktur mit
einem Papiersubstrat 4, einer äußeren Polyolefinschicht 8,
einer Polymer/Nanoclay-Composit-Sperrschicht 6, mit einem
Zusatz einer Kombination einer Verbindungsschicht 16, einem Äthylenvinylalkohol-Copolymer
(EVOH) 28, einer Verbindungsschicht 20 und einer
weiteren Schicht aus einem Polyolefin 22 auf der Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6 (siehe 6).
Diese Struktur enthält
ferner eine Schicht von EVOH als zusätzliche Sauerstoff-Barriereschicht.
-
Für Retortenverpackungs-Anwendungsfälle wird
ein anderes Ausführungsbeispiel
vorgeschlagen, bei dem ein Papiersubstrat 4 direkt mit
der Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6 überzogen wird. Auf der Seite ohne Überzug des
Papiersubstrats 4 ist eine Polyolefinschicht 8 ausgebildet,
z. B. ein Polyäthylen
oder vorzugsweise ein Polypropylen-Polymer. Auf die Polymer/Nanoclay-Compositschicht 6 ist
eine Verbindungsschicht 24 und eine Schicht aus Polypropylen 26 als Überzug aufgebracht
(siehe 7).
-
Ein
bevorzugtes Polymer/Nanoclay-Composit ist eine Mischung aus Nylon
6 und einem Nanoclay oder Nanosilikat, das als Polyamid/Nanoclay-Composit
bezeichnet wird. Das Nanosilikat ist vorzugsweise mit einem Füllpegel
von 0,1 bis 40 Gewichtsprozent des Composits vorhanden, vorzugsweise
mit einem Pegel von 0,5 bis 7 Gewichtspozent.
-
Andere
Barriere-Polymerharze, z. B. Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer
(EVOH), Polyäthylen
(PE), Polyäthylen-Terephthalat
(PET), Polyäthylen-Naphthalat
(PEN), Flüssigkkristall-Polyester
(LCP), Polypropylen (PP) und Polyamide wie z. B. Nylon 66, Nylon
10, Nylon 6–10,
Nylon 12, amorphe Nylons und MXD6-Nylon können als Teil der Nanoclay-Compositmischung
in unterschiedlichen Ausführungsformen
verwendet werden. In den meisten Fällen erfolgt das Festlegen
der Polymer/Nanoclay-Compositschicht an der Schicht 6 der 1–7.
Zusätzlich,
wie im Falle von Polyäthylen/Nanoclay-Composit
und Polypropylen/Nanoclay-Composit, kann die Festlegung an der Schicht 8 in 2,
an der Schicht 8 und/oder Schicht 14 in 3,
an der Schicht 8 und/oder Schicht 14 und/oder
Schicht 22 in 4, an der Schicht 22 in 5,
an der Schicht 8 und/oder Schicht 22 in 6,
an der Schicht 8 und/oder der Schicht 26 in 7 erfolgen.
-
Geeignete
Nanoclays für
die Erfindung umfassen Smectite, wie z. B. Montmorillonit-, Hectorit-,
Saponit- und Beidellit-Tone. Die Füllwerte der Tone in dem Cmposit
betragen vorzugsweise von 0,1 bis 40 Gewichtsprozent und insbesondere
von 0,5 bis 7 Gewichtsprozent.
-
Polyolefin-Schichten
weisen in geeigneter Weise, jedoch nicht darauf beschränkt, Polyäthylen-Polymere
auf, die Polyäthylen
geringer Dichte, lineares Polyäthylen
geringer Dichte, Polypropylen, Polyäthylen hoher Dichte und Kombinationen
daraus umfassen.
-
Die
Verbindungsschichten, die nach vorliegender Erfindung verwendet
werden, bestehen vorzugsweise aus modifiziertem Polyäthylen-
oder modifiziertem Polypropylen. Die Modifikationen sind üblicherweise
chemische Transplantation oder Copolymerisation mit sauren Polarfunktionsgruppen,
wie z. B. Malein-Anhydrid, Acrylsäure und Methacrylsäure oder
Ester-Funktionsgruppen, wie z. B. Äthylacrelat und Butylacrylat
usw. Da die Menge an eingebrachten Polargruppen üblicherweise gering ist, halten
diese modifizierten Polyeolefine ihre Feuchtigkeits-Barriereeigenschaften
aufrecht. Deshalb kann man diese Verbindungsschichten ebenfalls als
Feuchtigkeits-Barriereschichten
betrachten. Für
praktische Zwecke kann man die Polyolefinschicht durch eine Verbindungsschicht
ersetzen und die Verbindungsschicht als eine Feuchtigkeis-Barriereschicht
verwenden. Deshalb kann die Verbindungsschicht 12 und die
Polyolefinschicht 14, wie in 3 dargestellt,
als eine Verbindungsschicht kombiniert werden. Die Verbindungsschicht 20 und
die Polyolefinschicht 22 können, wie in den 4, 5 und 6 dargestellt,
als eine Verbindungsschicht kombiniert werden. Die Verbindungsschicht 24 und
die Polyolefinschicht 26 sind, wie in 7 dargestellt,
zu einer Verbindungsschicht kombiniert. Alternativ kann die Verbindungsschicht 12,
die Polyolefinschicht 14, die Verbindungsschicht 16,
wie in 4 dargestellt, als eine Verbindungsschicht kombiniert
werden.
-
Das
Polymer/Nanoclay-Composit und die Papierlaminatstrukturen ergeben
gute Gasbarriere-Eigenschaften und eine erhöhte Steifigkeit der Composit-Barriereschicht,
was dazu beiträgt,
dass ein daraus hergestellter Karton steif bleibt.
-
Die
Verwendung von Nylon 6 als bevorzugtes Polymer für Nanoclay-Kompositmatrizen hat die folgenden Vorteile:
- 1) Es ist keine Zwischenschicht zwischen dem
Nylon 6/Nanoclay-Composit und dem Papier- oder Kartonsubstrat notwendig,
wenn der Überzug
direkt auf ein solches Substrat aufgebracht wird.
- 2) In all diesen Fällen
ergibt Nylon 6/Nanoclay-Composit einen pinhole-freien Überzug ohne
die durch Wärme
induzierten Blister, im Unterschied zu den meisten Poleolefinen.
- 3) Durch Beseitigen der Notwendigkeit von EVOH (Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer) als Sauerstoff-Barriereschicht
in der Struktur kann der Herstellvorgang für manche Anwendungsfälle vereinfacht
werden.
-
BEISPIELE
-
Beispiel I
-
Nylon
6/Nanoclay-Composit ist kommerziell in Pelletform von Ube Industries,
Limited, Japan beziehbar. Eine Sorte eines solchen Composits, das
3 Gewichtsprozent Ton (Ube Nylon 1022C2) enthält, wurde zu Labortests verwendet.
Bei der Bewertung im Labor wurden Filme aus Nylon 6 (B73YP von Allied-Signal
zur Kontrolle) und Nylon 6/Nanoclay-Composit durch Gießen einer
Filmextrusion auf einem C.W. Brabender ¾ Zoll Einzel-Schnecken-Extruder
(Modell 2503) mit einer Allzweckschnecke (L/D = 25:1) hergestellt.
Die Extruder-Trommelzonen-Temperaturen
wurden wie folgt eingestellt: Zone 1: 225°C, Zone 2: 230°C, Zone 3:
235°C und
Zone 4: 240°C.
Die Schmelztemperatur betrug zwischen 270°C und 280°C, basierend auf diesen Temperatureinstellungen.
Die Sauerstoff-Übertragungs-Geschwindigkeit (OTR)
wurde mit einem MOCON® OX-TRAN® 2/20
Instrument bei 55% relativer Feuchtigkeit und 23°C gemessen. Die OTR-Daten dieser
Filme wie auch die Laminate, die von diesen Filmen durch Laminieren
auf das Papiersubstrat hergestellt wurden, zeigten, dass das Nylon
6/Naoclay-Composit (OTR = 0,7 cc-mil/100
in2-Tag) bessere Sauerstoffbarrierewerte als
das Kontroll-Nylon 6 (OTR = 2,5–31,1
cc-mil/100 in2-Tag) gezeigt hat. Das Spannungsmodul
der Filmproben wurde unter Verwendung einer Instron-Maschine (Modell
1122) auf der Basis der TAPPI-Testverfahrens T-494
gemessen. Die Ziehgeschwindigkeit betrug 4 inch/min. Das Zugmodul
des Nylon 6/Nanoclay-Composits (153,000 psi) wurde auch höher festgestellt
als das des Kontroll-Nylons 6 (107,000 psi).
-
Beispiel 2
-
Zur
Herstellung von laminierten Strukturen wurde für Packungen von Orangensaft
ein Testdurchlauf auf einer Pilotanlage durchgeführt. Die Liste von Rohmaterialien,
die bei diesem Pilotversuch verwendet wurden, war wie folgt:
- 1) Polyäthylen
geringer Dichte (LDPE)-Tenite 1924P von Eastman Chemical Company.
- 2) Karton- Sorte 8893 festes Bleichsulfat (SBS) mit einem Basisgewicht
von 287 lbs./3 MSF von International Paper Company.
- 3) Nylon 6 – B73YP
von Allied-Signal.
- 4) Verbindungsschicht – Tymor
1221E von Morton International.
- 5) Äthylen-Vinylalkohol-Copolymer
(EVOH) – Soarnol
D2908 von Nippon Gohsei, Japan.
- 6) Nylon 6/Nanoclay-Composit – Ube Nylon 1022C2 von Ube
Industries Limited, Japan.
-
Zwei
laminierte Strukturen wurden bei diesem Versuch unter Verwendung
der Mehrschicht-Koextrusions-Überzugstechnik
hergestellt. Es sind dies:
Bezeichnung | Struktur |
Kontrolle | LDPE/Pappe/Nylon
6/LDPE/Verbindung/EVOH/Verbindung/LDPE |
Exp-1 | LDPE/Karton/Nylon
6-Nanoclay/Verbindung/LDPE/Verbindung/EVOH/Verbindung/LDPE |
-
Die
Bezeichnung von Nylon 6 Nanoclayt bezieht sich auf Nylon 6/Nanoclay-Composit. Während des Koextrusionsvorganges
traten keine Probleme in Hinblick auf Nylon 6/Nanoclay-Composit
auf. Die Lauffähigkeit
des Nylon 6/Nanoclay-Composits ergab sich als sehr gut und es wurde
kein Gel oder ein anderes thermisches Zerlegungs-Bi-Produkt in der
coextrudierten laminierten Struktur gezeigt.
-
Die
laminierten Strukturen, die aus dem Pilotversuch hergestellt wurden,
wurden auf ihre Sauerstoff-Barriere-Eigenschaften getestet. Die
OTR wurde mit einem MOCON
® Instrument bei 90%iger
relativer Feuchtigkeit und 23°C
gemessen. Tabelle 1 zeigt die Resultate. Es ist offensichtlich,
dass die experimentelle Struktur (Exp-1) bessere Sauerstoff-Barriereigenschaften
zeigte als die Kontrollstruktur, weil Nylon 6 in der Kontrolle durch
Nylon 6/Nanoclay-Composit in der mit Exp-1 bezeichneten Struktur
gesetzt worden war. TABELLE 1
Probenbezeichnung | OTR/cc/100
in2-Tag |
Regelung | 1,8 |
Exp-1 | 1 |
-
Beispiel 3
-
Eine
zusätzliche
Struktur wurde während
des Versuches mit der Pilotanlage, wie in Beispiel 2 beschrieben,
durchgeführt.
Die zusätzliche
experimentelle Struktur enthielt keine EVOH-Schicht.
Bezeichnung | Struktur |
Exp-2 | LDPE/Karton/Nylon
6-Nanoclay/Verbindung/LDPE/Verbindung/Nylon 6/Verbindung/LDPE |
-
Dann
wurden Rohlinge mit Hilfe einer Thompson-Presse ausgeschnitten.
Kartons wurden auf einer Evergreen-H6 Füllanlage geformt und mit Trauth's Dairy konzentriertem
Orangensaft gefüllt,
anschließend
daran wurde die Oberseite versiegelt. Alle gefüllten Kartons wurden bis zum
Gebrauch bei 38°F
gelagert. Die Kontroll-Kartons, die verwendet wurden, sind ein kommerzielles
Produkt, das derzeit an unsere Kunden für die Lagerung von Orangensaft
hergestellt wird.
-
Eine
Testgruppe bestehend aus 24 Personen wurde versammelt und ein Dreiecks-Geschmackstest am
Orangensaft durchgeführt,
der 1) in den Kontroll-Kartons und 2) in den Kartons, die als Exp-2
bezeichnet worden waren, gelagert waren. Bei dem Dreiecks-Geschmackstest
wurden den Teilnehmern drei Proben angeboten. Zwei dieser drei Proben
enthielten eine der Produkt-Variablen, während die andere Probe aus
der anderen Produkt-Variablen stammt, die hier „übliche" Probe genannt wird. Die Teilnehmer
wurden aufgefordert, alle drei Proben zu testen und zu bestimmen,
welche Probe die übliche
war. Eine 95%ige Trefferquote war als geeignet festgelegt. Bei dieser
95%igen Trefferquote müssen
13 aus den 24 Teilnehmern die übliche Probe
korrekt identifizieren, um die Null-Hypothese auszuschalten und
zu bestätigen,
dass ein wesentlicher Unterschied besteht. Bei einem Dreiecks-Test
kann man nur ein Resultat darüber
erzielen, ob die beiden Proben unterschiedlich schmecken oder nicht.
Es wird nicht berichtet, welche Probe besser als die andere geschmeckt
hat. TABELLE 2
Zeit
nach dem Füllen | Anzahl
von richtigen Antworten | Bewertung |
Tag
1 | 12 | Nicht
signifikant unterschiedlich |
Woche
4 | 5 | Nicht
signifikant unterschiedlich |
Woche
9 | 10 | Nicht
signifikant unterschiedlich |
-
Tabelle
2 listet die Testresultate auf. Zu keinem Zeitpunkt haben 13 von
den 24 Testern die übliche
Probe korrekt identifiziert. Deshalb besteht kein signifikanter
Unterschied im Geschmack zwischen Orangensaft, der in den Kontroll-Kartons
gespeichert war, und den Kartons, die mit Exp-2 bezeichnet waren.
Mit anderen Worten heißt
dies, dass sowohl die Kartons, die aus der mit Exp-2 bezeichneten
Struktur hergestellt waren, den Duft und Geschmack von Orangensaft
als auch die Kontroll-Kartons sogar nach neun Wochen Lagerung in
einem Kühlschrank
bewahrt haben. Die OTR an der Materialstruktur, die mit Exp-2 bezeichnet
wurde, betrug 1,4 cc/100 in2 pro Tag, was
ein besseres Ergebnis darstellt als die Kontrolle (1,8 cc/100 in2 pro Tag). Die Bewertung der Resultate zeigt,
dass die EVOH-Schicht in der Exp-2 Struktur nicht vorhanden war.
Das Resultat ergibt, dass man eine laminierte Struktur herstellen
kann, die aus Nylon 6/Nanoclay-Composit, jedoch ganz ohne EVOH besteht,
und dass die Kartons, die aus dieser laminierten Struktur hergestellt
sind, den Geschmack des Orangensafts ebenso wie die Kontroll-Kartons,
die eine EVOH-Schicht in ihrer Struktur haben, präservieren
können.
Dies kann zu einer besseren Produktionsausbeute und zu Kostenersparnissen
führen.
-
Andere
Ausführungsformen
und Änderungen
der Laminatstrukturen, die hier enthalten sind, ergeben sich für den Fachmann
auf diesem Gebiet aus der vorliegenden Beschreibung und es ist beabsichtigt,
dass vorliegende Erfindung nur durch die breiteste Interpretation
der nachfolgenden Ansprüche
begrenzt wird, zu der der Erfinder gesetzlich berechtigt ist.
-
Zusammenfassung
-
Eine
Laminatstruktur sowohl für
Verpackungs- als auch für
Nichtverpackungs-Anwendungen,
mit einem Mehrschicht-Polymerschicht-Laminat, das mindestens eine
Polymer/Nanoclay-Compositschicht enthält, die mit Papier oder Karton überzogen
oder versehen ist. Die laminierte Struktur kann wahlweise eine Verbindungsschicht
oder andere Schichten aufweisen, je nach Bedarf. Die Polymer/Nanoclay-Compositschicht
ist vorzugsweise eine Mischung aus einem Polymer-Harz, z. B. Nylon
6, und einem fein dispergierten Nanoclay, z. B. Smectit, mit einer
Dispersion im Nanometerbereich. Die Polymer/Nanoclay-Compositschicht
ergibt verbesserte Sauerstoff- und Feuchtigkeits-Barriereeigenschaften
für eine
Verpackung, die aus einer solchen laminierten Struktur hergestellt
ist, wie auch eine erhöhte
Steifigkeit und Hitzebeständigkeit,
wodurch eine längere
Lebensdauer und eine ausgezeichnete Geschmackserhaltung für den darin
gelagerten Inhalt sowie eine verbesserte Dimensionsstabilität für die Kartons,
Packungen oder Behälter
ergibt. Die Erfindung umfasst ferner das Verfahren zur Herstellung
derartiger laminierter Strukturen und der Kartons, Packungen oder
Container, die daraus bestehen.