SE462599B

SE462599B - Foerpackning som foerhindrar skumbildning, saett att framstaella saadan foerpackning samt skumdaempande medel

Info

Publication number: SE462599B
Application number: SE8701429A
Authority: SE
Inventors: K M E Hellsten
Original assignee: Berol Kemi Ab
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1990-07-23
Also published as: US4876122A; FI881566A; SE8701429D0; DK182988A; DK182988D0; FI881566A0; SE8701429L; NO881474L; EP0286169A2; EP0286169A3; AU1415588A; NO881474D0; AU595702B2; ZA881825B

Description

462 599 urean gemensamt lösningsmedel bilda kristaller, i vilka den organiska föreningen är inkapslad. I den europeiska patentan- sökan 182 461 har denna egenskap utnyttjats för formulering av ett pulverformigt sköljmedel, där en ytaktiv, vattenlöslig förening inkapslats i urea, varigenom klibbning undvikes och ett fririnnande pulver erhålles.

Problemet i föreliggande uppfinning är ett helt annat.

Eftersom den tid som åtgår för att fylla en förpackning med vätska i en modern maskin är mycket kort, måste det skumdäm- pande medlet ha en omedelbar effekt. Det har nu enligt upp- finningen visat sig att ett skumdämpande medel, vilket består av ureakristaller, i vilka en skumdämpande, vattenolöslig förening har inneslutits, har den önskade effekten genom att urean snabbt löses i den vätska som skall förpackas och snabbt frigör den skumdämpande föreningen i finfördelad form.

Ett skäl till att man inte kan belägga förpackningens insida med enbart den skumdämpande föreningen är att denna belägg- ningsoperation av tillverkningstekniska skäl är lämplig att utföra medan förpackningsmaterialet ännu är plant, innan förpackningsbehållaren formats. d v s Eftersom den skumdämpan- de föreningen är ett bra lösningsmedel för vissa komponenter i tryckfärg innebär detta att man vid stapling av ämnena för förpackningarna kan komma att överföra tryckfärg till förpack- ningarnas insida, att inkapsla den skumdämpande föreningen i den kristallina urean kommer tryckfärgen endast i kontakt med urea och någon samtidigt som trycket blir skadat. Genom överföring av tryckfärg från det ena förpackningsämnets ut- sida till intilliggande ämnes insida kommer inte att äga rum.

Förpackningen enligt uppfinningen framställes lämpligen genom att urea och den skumdämpande föreningen i önskade pro- portioner löses i en blandning av vatten och ett organiskt polärt lösningsmedel och att denna lösning påföres insidan av det material som utgör förpackningen, varefter lösningsmedlen avdrives. Lämpligen påföres lösningen när förpackningsmateri- alet har en väsentligen tvådimensionell utsträckning. Det organiska lösningsmedlet utgöres företrädesvis av en lägre alkohol, en monoalkyl-alkylenglykoleter eller en lägre alkyl- 462 599 ester av lägre fettsyra, eller blandningar därav. Exempel på sådana lösningsmedel är metanol, etanol, propanol, monoetyl- etylenglykoleter och etylacetat. Av dessa föredrages etanol.

Mängden organiskt lösningsmedel till vatten är vanligtvis från 1:10 till 10:l.

Den skumdämpande vattenolösliga föreningen enligt upp- finningen har lämpligen en molekylvikt av 400-10000, före- trädesvis 1000-6000 och den utgöres till minst 40, företrä- desvis minst 80 viktprocent av alkylenoxigrupper med 2-4 kol- atomer, av vilka minst 60% utgörs av alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer. Halten etylenoxigrupper är företrädesvis under 18 viktprocent.

Exempel pä lämpliga skumdämpande föreningar är polypropy- lenglykoler med en molvikt av 1000-6000 eller etrar och estrar därav med alkoholer med 1-12 kolatomer respektive karboxylsy- ror med 2-12 kolatomer. Andra lämpliga föreningar är polyalky- lenglykoler härledda från minst två olika alkylenoxider med 2-4 kolatomer, där de olika alkylenoxiderna kan vara randoman- lagrade eller anlagrade i block, eller etrar eller estrar därav. Molekylvikten är lämpligen 2000-6000.

Förutom alkylenoxigrupper kan den skumdämpande föreningen även med fördel innehålla kolvätegrupper med 1-30 kolatomer.

Föredragna skumdämpande föreningar är de som faller under den allmänna formeln nﬁmﬂn gäng, H I m . där R betyder en kolvätegrupp med 1-30 kolatomer, väte eller en grupp med formeln R1(A3)n3 där Rl betecknar väte eller en kolvätegrupp med 1-30 kolato- mer, A3 är en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, n3 betecknar ett tal från 0 till 30, X betecknar -0-, O 9 -ta , -C-NH- eller -S-, Al och A2 är alkylenoxigrupper med 2-4 kol- atomer, nl och n2 är tal från O till 100, m är ett tal 1-4, 462 599 7 varvid nl, n2, n3 och m är så valda att totala antalet alky- lenoxigrupper är från 15 till 120, företrädesvis 25-90. Före- trädesvis är m talet 1. Av antalet A1-grupper är lämpligen minst 50, företrädesvis ndnst 70 procent alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer och av antalet A2-grupper är minst 50, före- trädesvis minst 70 procent etylenoxigrupper. Gruppen R och R1 är företrädesvis väte, eller en alifatisk mättad grupp næd l-20 kolatomer, medan X företrädesvis är en eter- eller ester- QIUPP- Andra exempel på skumdämpande föreningar är alkoxilerade alkylaminer med den allmänna formeln /(A4)n4ra RN\ II (A4)n4H där R är en kolvätegrupp med 1-20 kolatomer eller gruppen (A4)n4H, A4 är en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, varvid minst 60, företrädesvis minst 80 % av alkylenoxigrupperna är alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer och n4 är ett tal från 4-30. Alkylenoxigrupperna kan vara anlagrade i två eller flera block eller, randomanlagrade eller anlagrade i en kombination av block- och randomanlagring.

En föredragen grupp av föreningar kan sammanfattas med formeln R1O(C2H4O)n3 (A1)nl(A2)n2 H III där R1 är en alifatisk mättad grupp med 1-12 kolatomer, A1 och A2 är oberoende av varandra en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, varvid antalet A1-grupper som är alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer är minst 70% av totala antalet Al-grupper och antalet A2-grupper som är etylenoxigrupper är minst 70% av totala antalet A2-grupper, nl är ett tal från 20 till 70, nz är ett tal från 6 till 30 och n3 är ett tal från 0 till 5.

Föreningarna med formeln III uppvisar en god skumdämpan- de förmåga vid användning enligt uppfinningen. Anledningen jf W 462 599 härtill är förmodligen att föreningarna har förmåga att lätt orientera sig i gränsytor mellan luften och den vattenbaserade vätskan, eftersom de uppvisar en hydrofil ände med en fri hydroxylgrupp och en hydrofob ände med en kolvätegrupp i änd- ställning. Samtidigt har de ett stort antal polära grupper och är därigenom lätta att dispergera i vatten.

Förhållandet mellan urea och den skumdämpande föreningen ligger vanligen inom intervallet 9:1-1:1, företrädesvis inom intervallet 8:1-3:2. Mängden av det skumdämpande medlet vari- erar naturligtvis med sáväl typen av vätska som förpackas, sättet pá vilket den fylls och förpackningens storlek och utformning. Vid en enliters förpackning för mjölk användes den skumdämpande föreningen lämpligen i en mängd av 5-500 mg, företrädesvis 10-100 mg.

Exempel 1 Någon av de nedanstående skumdämpande föreningarna löstes i en mängd av 10 g tillsammans med 20 g urea i en blandning av 90 viktdelar 95%-ig etanol och 10 viktdelar vatten så att lösningens totala volym blev 100 ml. De skumdämpande förening- arna hade följande sammansättning: °3H7°(C3H6°)31(°2H4°)9H c2Hs°(°2H4°)1o(°3H6°)69H C2Hs°(°2H4°)2o(°3H6°)69H 0.30 ml av lösningen fördelades jämt över en rektangulär yta i toppen på insidan av ämnet till en en-liters kartongför- packning för skummjölk. Den belagda ytans storlek var 5000 mm2. Etanol-vatten-blandningen avdunstades med hjälp av en varm luftström. Sedan lösningsmedlet avdunstat kändes den belagda ytan helt torr och klibbfri. Den belagda ytan hade på detta sätt páförts 30 mg av den skumdämpande föreningen in- kapslad i 60 mg urea. Enligt detta förfarande behandlades 100 kartongämnen för varje lösning. I en förpackningsmaskin för mjölk placerades 10 obehandlade kartongämnen och de behandla- 462 599 de. Samtliga ämnen hade dessförinnan vikts och svetsats sam- man i en vertikal fog. I förpackningsmaskinen restes ämnena, vecklades ut, svetsades i botten och fylldes med skummjölk i två etapper, varefter förpackningen förslöts genom att topp- flikarna svetsades ihop. Ingen mekanisk avsugning förekom. Om dessa förpackningsflikar blir nedvätta av mjölk, blir denna sista svetsfog inte tät och kan i nánga fall förbli helt öppen.

Eftersom förpackningsmaskinen arbetar med stor hastig- het, kan man inte direkt observera, huruvida mjölken skummar eller inte, utan man är hänvisad till att pröva hállfastheten hos svetsfogen i toppen av den färdiga förpackningen. Prov- ningen skedde genom att man drog isär den övre svetsen för hand och iakttog, huruvida separationen skedde i den ursprung- liga-kontaktytan eller i kartongmaterialet. Det första fallet är tecken på dålig svetsfog, medan det senare innebär att svetsen är starkare än kartongen själv. Vid provning visade sig samtliga obehandlade förpackningar vara helt öppna, medan samtliga förpackningar som behandlats gick isär i kartongmate- rialet, vilket visade att skumningen i dessa fall låg på en godtagbar nivå.

Exempel 2 På samma sätt som i Exempel 1 belades en-liters kartong- ämnen med en lösning av urea och någon av nedanstående skum- dämpande föreningar.

A C3H7°(°3H6°)31(°2H4°)9H s cznsmczzäo) 10 (c3H6o) 6921 c cznso (c2n4o) 20 (c3nöo) 69:: D C9H19C H O(C3H6O)40(C 6 4 H O) H 2 4 4 E C9H19C6H4O(C3H60)40(C2H4O)8H F HO(C3H6O)75H 462 599 /(c3H6o)4H G °1sH37N (c3H6o)3H H cl1H23coo(c3H6o)4H I Cl1H23coNHc2H4o(c3H60)15H J C11H23SC2H4O(C3H6O)l5H K C11H23C0NHC2H4O(C3H6O)30H L C H COO(C3H6O) 14 29 1o°3H7 M C COO(C3H6O)2oH 1eH33 Jämförelse I C9H19C6H4O(C2H4O)loH II °12H2s°(C2H4°)s(°3H6°)4H III Cl1H23CÛÛNHC2H4O(C2H4Û)15H Efter det att kartongämnena sammanfogats i botten och i sidan hälldes 1 liter kall skummjölk från 30 cm höjd. Skum- ningsniván bestämdes omedelbart och om den nådde en höjd av mindre än 3 mm över kartongens en-litersnivá betecknades skum- dämpningen som utmärkt, om den var lägre än 10 mm som godkänd och om den var 10 mm eller högre som otillfredsställande.

Följande resultat erhölls.

Förening Skumdämpning A Utmärkt B Godkänd C Godkänd 462 599 Godkänd Godkänd Utmärkt Godkänd Godkänd Godkänd Godkänd Utmärkt Godkänd Godkänd ÉšHNC-IHSIIQMBIU Jämförelse I Otillfredsställande* II Otillfredsställande* III Otillfredsställande* * Skummet steg över kartongkanterna Av resultaten framgår att de skumdämpande medel, som innehöll de vattenolösliga föreningarna enligt uppfinningen, gav den önskade skumdämpningen medan de vattenlösliga före- ningarna I, II och III i jämförelsen ej hade förmåga att ge den önskade skumdämpningen.

IJ»

Claims

462 599 PATENTKRAV

1. _Förpackning som förhindrar skumning vid fyllning med vattenbaserade flytande produkter, kännetecknad därav, att förpackningen pà åtminstone en del av sin insida är belagd med ett skumdämpande medel, vilket innehåller kristallin urea, i vilken är inkapslad en skumdämpande, vattenolöslig före- ning.

2. Förpackning enligt krav l, kännetecknad därav att den skumdämpande föreningen har en molekylvikt av 400-10000, företrädesvis 1000-6000 varvid minst 40 viktprocent, före- trädesvis minst 80 viktprocent utgöres av alkylenoxigrupper med 2-4 kolatomer, av vilka minst 60% utgöres av alkylenoxi- grupper med 3-4 kolatomer. I ä

3. Förpackning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad därav, att den skumdämpande föreningen har den allmänna formlen Rí (Ann luaynå H I m där R betyder en kolvätegrupp med 1-30 kolatomer, väte eller en grupp med formeln Rl(A3)n . 3 där R1 betecknar väte eller en kolvätegrupp med 1-30 kolato- mer, A3 är en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, n3 betecknar ett tal från 0 till 30, X betecknar -0-, F? 9 -C-0-, -é-NH- eller -S-, A1 och A2 är alkylenoxigrupper med 2-4 kolatomer, nl och n2 är tal från 0 till 100, m är ett tal 1-4, varvid nl, nz, n3 och m är så valda att antalet alkylen- oxigrupper är fràn 15 till 120, företrädesvis 25-90.

4. Förpackning enligt krav 3, kännetecknad därav, att av antalet A -grupper är lämpligen minst 50%, företrädesvis minst l 462 'lo 599 70%, alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer och av antalet A2- grupper är minst 50%, företrädesvis minst 70%, etylenoxigrup- per..

5. Förpackning enligt krav 3, kännetecknad därav, att den skumdämpande föreningen har formeln RlO(C2H40)n III (A1) (A2) H 3 “1 “2 där R1 är en alifatisk mättad grupp med 1-12 kolatomer, A1 och A2 är oberoende av varandra en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, varvid antalet A1-grupper som är alkylenoxigrupper är minst 70% av totala antalet Al-grupper och antalet A2-grup- per som etylenoxigrupper är minst 70% av totala antalet A2- grupper, nl är ett tal från 20 till 70, n2 är ett tal från 6 till 30 och n3 är ett tal från 0 till 5.

6. Förpackning enligt krav 1-5, kännetecknad därav att vikt- förhållandet mellan urea och den skumdämpande föreningen är 9:1-1:1, företrädesvis 8:1-3:2.

7. Förfarande för framställning' av' en förpackning' enligt krav 1-6, kännetecknad därav att urea och den skumdämpande vattenolösliga föreningen löses i en blandning av vatten och ett organiskt lösningsmedel och att denna lösning' pàföres insidan av det material som utgör förpackningen, varefter lösningsmedlen avdrives.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknad därav, att lös- ningen pàföres materialet när detta har en väsentligen tvådi- mensionell utsträckning. att det

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknad därav, organiska lösningsmedlet är etanol. f) ” 462 599

10. Medel med skumdämpande förmåga, kännetecknat därav att det~ innehåller kristallin urea, i vilken är inkapslad en skumdämpande vattenolöslig förening, som har en molekylvikt av 400-10000, företrädesvis 1000-6000, och som till minst 40 viktprocent, företrädesvis minst 80 viktprocent, utgöres av alkylenoxigrupper med 2-4 kolatomer, av vilka minst 60% utgöres av alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer.

11. Medel enligt krav 10, kännetecknat därav, att den skumdämpande föreningen har den allmänna formeln R [X (A1)nl (A2)n2 H I m där R betyder en kolvätegrupp med 1-30 kolatomer, väte eller en grupp med formeln R1(A3)n f 3 där R1 betecknar väte eller en kolvätegrupp med 1-30 kol- atomer, A3 är en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer och n3 betecknar ett tal från 0 till 30, X betecknar -O-, I! H O -C-O-, -C-NH- eller -S-, A1 och A2 är alkylenoxi- grupper med 2-4 kolatomer, nl och n2 är tal från 0 till 100, m är ett tal 1-4, varvid nl, nz, n3 och m är så valda att totala antalet alkylenoxigrupper där fràn 15 till 120, företrädesvis 25-90.

12. Medel enligt krav ll, kännetecknat av att av antalet A1-grupper är lämpligen minst 50%, företrädesvis minst 70%, alkylenoxigrupper med 3-4 kolatomer och av antalet A2-grupper är minst 50%, företrädesvis minst 70%, etylenoxigrupper. 462 1.2' 599

13. Medel enligt krav 10-12, kännetecknat därav att den skumdämpande föreningen har den allmänna formeln (A 1 H III R10(C2H4O)n (A 2 3 2)n 1)n där R1 är en alifatisk mättad grupp med 1-12 kolatomer, A1 och A2 är oberoende av varandra en alkylenoxigrupp med 2-4 kolatomer, varvid antalet Al-grupper som är alkylenoxi- grupper är minst 70% av totala antalet Al-grupper och antalet A2-grupper som etylenoxígrupper är minst 70% av totala antalet A2-grupper, nl är ett tal från 20 till 70, n är ett tal från 6 till 30 och n3 är ett tal från 0 till 5. 2

14. Medel enligt krav 10-13, kännetecknat av att viktför- hållandet mellan urea och den skumdämpande föreningen är 9:1-1:1, företrädesvis 8:1-3:2.

15. Medel enligt krav 10-14, kännetecknat därav, att det är löst i en blandning av vatten och etanol. I)