SE514836C2 - Förpackningslaminat med goda barriäregenskaper mot gaser, sätt att framställa förpackningslaminatet samt av förpackningslaminatet framställda förpackningsbehållare - Google Patents

Description

, 15 20 25 30 i28ï3:6 För att komplettera ett dylikt förpackningsmaterial med barriäregenskaper mot ljus eller gaser, såsom koldioxid eller syrgas, är det känt att applicera olika typer av barriärskikt mellan stomkskiktet och förpackningsmaterialets ena yttre plastbeläggning.

Konventionellt används ofta ett ljus- och gasbarriärskikt av en aluminiumfolie (Al-folie).

En Al-folie är i sig själv praktiskt taget helt gastät, men på grund av dess ringa tänjbarhet finns tendens till sprickbildningar och bristningar i särskilt utsatta områden, som uppstår vid omformning av förpackningslamínatet till förpackningsbehállare.

Alternativt kan ett skikt av en polymer med goda gasbarriäregenskaper användas som gasbarriärskikt. Exempel på kända gasbarriärpolymerer är etylenvlnylalkhol sampolymer (EVOH), polyvinylalkohol (PVOl-l) och polyamid. Dylika polymerer har goda gasbarriäregenskaper, men mäste på grund av sin känslighet skyddas mot fukt och väta, t ex kapslas in mellan skikt av en vätsketät polymer, såsom exempelvis polyeten. Dessutom är de kända konventionella gasbarriärskikten relativt dyra, vilket ger en högre tillverkningskostnad per förpackning.

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

Ett annat ändamål med uppfinningen är att ombesörja ett välintegrerat förpackningslaminat med goda syrgasbarriäregenskaper till en lägre kostnad.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att ombesörja ett välintegrerat förpackningslaminat som har goda syrgasbarriäregenskaper såväl som goda arombarriäregenskaper till en reducerad kostnad.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att ombesörja ett välintegrerat förpackningslaminat som har goda syrgasbarriäregenskaper även i miljöer med hög relativ fuktighet.

Ett speciellt ändamål är att ombesörja ett välintegrerat förpackningslaminat med goda syrgasbarriäregenskaper och jämfört med den kända tekniken åtminstone likvärdiga mekaniska egenskaper, såsom styrka och flexibilitet, till en reducerad kostnad.

Dessa ändamål uppnàs genom att ett laminerat förpackningsmaterial av den inledningsvis beskrivna typen givits det i patentkravet 1 angivna kännetecknet.

Föredragna utföringsformer av det laminerade förpackningsmaterlalet enligt uppfinningen framgär från underkraven 2-16. 10 15 20 25 _30 i 51.4 33,36 Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett enkelt, rationellt sätt att med befintlig processutrustning till reducerad kostnad framställa ett förpackningslaminat med goda syrgasbarriäregenskaper såväl som goda arombarriäregenskaper och jämfört med känd teknik åtminstone likvärdiga mekaniska egenskaper.

Sättet att framställa förpackningslaminatet enligt uppfinningen har det i patentkravet 17 respektive 18 angivna kännetecknet.

Vidare ombesörjes enligt uppfinningen mekaniskt starka och formstabila förpackningsbehällare enligt patentkravet 19 med goda gas- och arombarriäregenskaper.

Stomskiktet i förpackningslaminatet enligt uppfinningen består av ett flbermaterial, såsom exempelvis papper eller kartong av en lämplig förpackningskvalitet.

Det plastskikt som utgör gasbarriärskikt i förpackningslaminatet enligt uppfinningen innefattar en s k alifatisk polyketon, d v s en linjär sampolymer med perfekt alternerande kolmonoxid- och olefin-monomer. Med "perfekt alternerande” avses att kolmonoxid-monomer respektive olefin-monomer väsentligen utgör varannan linjär byggsten i polymerkedjoma, så att polymer-molekylerna innehåller ca 50 mol-% av vardera kolmonoxid och ot-oleiin. Dylika polymerer är halvkristallina termoplastiska material med hög molekylvikt. Företrädesvls är den linjära sampolymeren en perfekt 100-procentlgtalternerande sampolymer av kolmonoxid och eten, och kan i förekommande fall inbegripa en liten mängd av ytterligare en eller flera siumpvist sampolymeriserade ot-olefiner med minst 3 kolatomer. Lämpliga ytterligare sampolymeriserade or-olefiner har 3-12 kolatomer, företrädesvis 3-6 kolatomer, såsom exempelvis propen, f-buten, eller isobuten. " Dylika alifatiska polyketoner särskiljes såväl från slumpvíst alternerande sampolymerer av eten och kolmonoxid, vilka framställes medelst fri radikal polymerisation och innehåller betydligt lägre andel kolmonoxid än 50 mol-%, som från aromatiska polyketoner, exempelvis polyeterketoner.

Företrädesvis är den alifatiska polyketonen i ett gasbarriärskikt i förpackníngslaminatet enligt uppfinningen en dylik ter-sampolymer av kolmonoxid, eten och en mindre mängd ot-olefin med minst 3 kolatomer, såsom exempelvis propen, och kan representeras med den repeterande enheten 10 15 20 25 30 i 48,36 -(-CO-(-CH2-CH2))x-(-CO-(-G))y- i vilken G är en rest av den ytterligare sampolymeriserade or-olefinen. Lämpligen innehåller terpolymeren upp till ca 15 vikts-%, företrädesvis ca 12-10 vikts-% or-olefin, företrädesvis propen.

Den alifatiska polyketonen i ett gasbarriärskikt i förpackningslaminatet enligt uppfinningen har företrädesvis en molekylvikt (antalsmedelvärde) som ligger mellan ca 1000 och ca 250 000, mer föredraget mellan ca 20 000 och ca 150 000, en smälttemperatur på ca 175-300 °C och ett smältindex mellan 5-200 g/10 min., vid 5 kg och 240 °C. Företrädesvis har den en glastemperatur Tg mellan 10-15 °C och en densitet på ca 1,22 - 1,24.

Dylika alifatiska polyketoner har förutom utmärkta gasbarriäregenskaper och - och arombarriäregenskaper dessutom goda mekaniska egenskaper, god kemikalieresistens, god värmetålighet samt goda processegenskaper, vilket gör den lämplig för gas- och arombarriärmaterial i förpackningar för livsmedel. De kan dessutom framställas till en, relativt andra kända polymera gasbarriärmaterial, låg kostnad.

Det har nu dessutom överraskande visat sig att dylika alifatiska polyketoner har oväntat god vidhäftningsförmäga vid direkt beläggning på ett stomskikt av obehandlat papper, och att välintegrerade förpackningslaminat baserade på ett stomskikt av papper eller kartong, med motsvarande förbättrade egenskaper, enkelt och rationellt kan framställas medelst befintlig processutrustning.

Gasbarriärskiktet utgörs enligt en utföringsform av uppfinningen huvudsakligen av den ovan beskrivna alifatiska polyketonen, men kan även innehålla en blandning av nämnda polyketon och en annan termoplast, såsom exempelvis en polyolefin.

Därigenom kan gasbarriärskiktets egenskaper anpassas till just de omständigheter som krävs i ett specifikt förpackningslaminat. Blandningsförhållandet mellan den alifatiska polyketonen och den andra termoplastiska polymeren kan lämpligen variera mellan 1:99 och 99:1. Företrädesvis innehåller blandningen ca 30-70 vikts-% polyketon och mest föredraget ca 40-60 vikts-% polyketon. Enligt en speciell utföringsform av uppfinningen kan blandningen vara sådan att den alifatiska polyketonen bildar en dispergerad fas i en matrix av den andra termoplastiska polymeren, i form av multipla, tunna, huvudsakligen parallella och överlappande skikt, en s k lamellär blandning.

Dylika lamellära blandningar av exempelvis EVOH och polyolefin är kända av 10 15 20 25 30 st4rgs5 fackmannen, se exempelvis WO96/10053, och åstadkommes medelst uttänjning av den dispergerade fasen i polymersmältan under extruderingsförloppet.

Förpackningslaminatet enligt uppñnníngen kan även innefatta yttre skikt av en värmeförseglingsbar polymer på en eller båda sidor, vanligen polyeten av någon lämplig kvalitet, exempelvis làgdensitetspolyeten (LDPE). Även andra av fackmannen kända värmeförseglingsbara plaster kan med fördel anordnas som yttre skikt i förpackningslaminatet enligt uppfinningen.

Adhesionen mellan det polyketon-innehållande gasbarriärskiktet och intilliggande skikt kan ytterligare förbättras medelst ett mellanskikt av en adhesiv polymer, såsom exempelvis en sampolymer av olefin och (meflakrylsyra, syra- eller anhydridmodifierad polyolefin eller en s k jonomer.

Alternativt kan adhesionen mellan polyketonskiktet och intilliggande skikt förhöjas genom en ytaktiverande förbehandling, medelst exempelvis flambehandlingsteknik eller corona- ochieller plasmateknik, varvid laminering av polyketonskiktet till förpackningslaminatet i övrigt kan ske medelst filmlaminering av förtillverkad film och/ eller halvfabricerat förpackningslaminat.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar på vilka Figur 1 sohematiskt visar ett tvärsnitt genom ett laminerat förpackningsmaterial 10a respektive 10b enligt uppfinningen; Figur 2 sohematiskt visar ett tvärsnitt genom ett laminerat förpackningsmaterial 20a respektive 20b enligt uppfinningen och Figur 3 sohematiskt visar ett tvärsnitt genom ett laminerat förpackningsmaterial 30a respektive 30b enligt uppfinningen, Det skall påpekas att de i figurerna speciellt valda polymersammansättningarna och laminatstrukturerna endast utgör exempel bland åtskilliga andra tänkbara alternativ för fackmannlen på området och att olika modifikationer och variationer kan göras, exempelvis genom att tillföra ytterligare materialskikt med eller utan mellanliggande adhesiv- eller lamineringsskikt i syfte att uppfylla kraven pà bästa möjliga produktskydd, utan att frängà uppfinningstanken såsom denna definieras i de efterföljande patentkraven.

Figur 1 visar således sohematiskt ett tvärsnitt av ett förpackningslaminat enligt uppfinningen med den allmänna beteckningen 10a respektive 10b.

Förpackningslaminatet 10a innefattar ett stomskikt 11 av papper eller kartong av en 10 15 20 25 30 Ås14¿ase lämplig förpackningskvalitet och ett på stomskiktets ena sida, motsvarande den av förpackningslaminatet framställda förpackningsbehàllarens insida, direkt applicerat gasbarriärskikt 12 av en perfekt alternerande linjär sampolymer av kolmonoxid och eten, med upp till ca 15 vikts-% propen-monomerer slumpvist sampolymeriserade och införlivade i polymerstrukturen istället för eten-monomer. Stomskíktet är pá sin motsatta sida, motsvarande utsidan av den från förpackningslaminatet framställda förpackningsbehàllaren, belagt med ett vätsketätt plastskikt 13 av exempelvis LDPE.

Gasbarriärskiktet 12 anordnas pà stomskiktet 11 exempelvis medelst direkt extruderingsbeläggning. l en förpackningsbehàllare framställd fràn förpackningslaminatet 10a har således gasbarriärskiktet 12 direktkontakt med den förpackade produkten.

Förpackningslaminatet 10b innefattar, förutom de skikt och material som innefattas i förpackningslaminatet 10a, dessutom ett insidesskikt 132 bestående av ett eller flera delskikt, av en vätsketät, värmeförseglingsbar plast, såsom företrädesvis polyeten av en välfungerande kvalitet (exempelvis LDPE). Vidhäftningen mellan gasbarriärskiktet 12 och insidesskiktet 13', förbättras medelst ett däremellan anordnat adhesionsskikt 14, ett s k 'tie-layer", av en adhesionsförhöiande polymer. lnsidesskiktet 13' och adhesionsskiktet 14 appliceras exempelvis medelst samextrudering.

Figur 2 visar ett alternativt förpackningslaminat 20a respektive 20b, i vilket stomskiktet 21, gasbarriärsklktet 22 och utsidesskiktet 23 är av samma typ som skikt 11, 12 respektive 13 i Figur 1, men ivilket gasbarriärskiktet 22 är bundet till stomskiktet 21 medelst ett mellanliggande adhesionsskikt 24 av en adheslv polymer. Det mellanliggande adhesionsskiktet fungerar dels som ett adhesionsförhöjande skikt och dels som ett utslätningsskikt för den råa, skrovliga pappersytan hos stomskiktet, varigenom mängden applicerad polyketon i gasbarriärskiktet 22 kan reduceras med bibehållen syrgas- och smakämnesbarriäreffekt. Adhesionsskiktet 24 och gasbarriärskiktet 22 appliceras exempelvis medelst samextrudering pá stomskiktet 21.

Förpackningslaminatet 20b innefattar dessutom, liksom förpackningslaminatet 10b dessutom ett insidesskikt 23', bestående av ett eller flera delskikt av en vätsketät, värmeförseglingsbar plast, såsom företrädesvis polyeten av en välfungerande kvalitet (exempelvis LDPE), och ett däremellan anordnat adhesionsskikt 25. De fyra skikten 24, 22, 25 och 23' kan appliceras samtidigt medelst samextrudering eller som separata eller delvis samextruderade skikt. 10 15 20 25 Figur 3 visar ett förpackningslaminat 30a respektive 30b i vilket stomskiktet 31, gasbarriärskiktet 32 och utsidesskiktet 33 är av samma typ som skikt 11, 12 respektive 13 i Figur 1, men i vilket gasbarriärskiktet 32 är laminerat till stomskiktet 31 medelst dels ett mellanliggande lamineringsskikt 34 av en termoplast, såsom exempelvis polyeten, bundet till stomskiktet och dels ett emellan termoplastskiktet 34 och gasbarriärskiktet 32 anordnat adhesionsskikt 35 av en adhesiv polymer.

Termoplastskiktet 34, adhesionsskiktet 35 samt gasbarriärskiktet 32 belägges exempelvis medelst samextrudering på stomskiktet 31.

Förpackningslaminatet 30b innefattar dessutom, liksom förpackningslaminatet 10b dessutom ett insidesskikt 332 bestående av ett eller flera delskikt av en vätsketät, värmeförseglingsbar plast, såsom företrädesvis polyeten av en välfungerande kvalitet (exempelvis LDPE) och ett däremellan anordnat adhesionsskikt 36. De fem skikten 34, 35, 32, 36 och 33' kan appliceras samtidigt medelst samextrudering eller som separata eller delvis samextruderade skikt.

Det är uppenbart för fackmannen att gasbarriärskiktet 12; 22; 32 alternativt kan införlivas i förpackningslaminatstrukturen medelst filmlaminering av gasbarriärskiktet ensamt elleri kombination med ett eller flera adhesivskikt och/ eller Iamineringsskikt av termoplast, även om extrudering eller samextrudering är det mest föredragna sättet att applicera gasbarriärskiktet.

Av den ovanstående beskrivningen framgår således att uppfinningen på enkelt sätt och med enkla medel och till en reducerad kostnad uppfyller de uppställda ändamålen och ombesörjer ett effektivt välintegrerat laminerat förpackningsmaterial med såväl goda syrgas- och arombarriäregenskaper som åtminstone bibehållna mekaniska egenskaper, såsom styrka och flexibilitet, samt värmetàlíghet.

Claims (16)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Förpackningslaminat (10;20;30) avsett för förpackning av flytande livsmedel, innefattande ett stomskikt av papper eller kartong (11;21;31) och ett gasbarriärskikt (12;22;32), kännetecknat av, att gasbarriärskiktet innefattar en alifatisk linjär, strikt alternerande, keton-sampolymer av olefinmonomer och kolmonoxid (CO)-samt att gasbarriärskiktet är applicerat på stomskiktet genom extruderingsbeläggning eller samextruderingsbeläggning.

2. Förpackningslaminat enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att gasbarriärskiktet (12; 22; 32) är applicerat direkt på stomsklktet (11; 21; 31).

3. Förpackningslaminat enligt något av krav 1-2, kännetecknat av, att nämnda polyketon är en sampolymer av etylen- och kolmonoxidenheter.

4. Förpackningslaminat enligt något av krav 1-2, kännetecknat av, att nämnda polyketon är en terpolymer av kolmonoxidenheter och etylen- respektive or- olefinenheter med 3-12 kolatomer.

5. Förpackningslaminat enligt krav 4, kännetecknat av, att nämnda polyketon terpolymer innehåller upp till 15 vikts-% a-olefinenenheter.

6. Förpackningslaminat enligt något av krav 1-5, kännetecknat av, att gasbarriärskiktet huvudsakligen utgörs av en blandning av nämnda polyketon och en annan termoplastlsk polymer.

7. Förpackningslaminat enligt krav 6, kännetecknat av, att blandningen innehåller ca 30-70 vikts-% polyketon.

8. Förpackningslaminat enligt krav 7, kännetecknat av, att blandningen innehåller ca 40-60 vikts-% polyketon. 10 15 20 25 30 a-wfíeçtw - 4

9. F örpackningslaminat enligt något av krav 6-8, kännetecknat av, att den termoplastiska polymeren är en polyolefin.

10. Förpackningslaminat enligt något av krav 6-9, kännetecknat av, att blandningen är en lamellär blandning.

11. Förpackningslaminat enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att gasbarriärskiktet (22) är bundet till stomskiktet (21) medelst ett mellanliggande adhesionsskikt (24). i

12. Förpackningslaminat enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att gasbarriärskiktet (32) är bundet till stomskiktet (31) medelst ett intill stomskiktet anordnat lamineringsskikt (34) av en termoplast och ett mellan termoplastskiktet och gasbarriärskiktet anordnat adhesionsskikt (35).

13. Förpackningslaminat enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att ett eller flera insidesskikt (13'; 23'; 33') av en vätsketät plast ä_r anordnat på gasbarriärskiktets motsatta sida, till bildande av insidesskikt i en av förpackningslamlnatet framställd förpackningsbehållare, medelst ett mellanliggande adhesionsskikt (14; 25; 36).

14. Sätt att tillverka ett förpackningslaminat enligt något av krav 1-13, kännetecknat av, att ett gasbarriärskikt av en en alifatisk linjär sampolymer av strikt alternerande olefinmonomer och kolmonoxid (CO) appliceras på ena sidan av ett stomskikt av papper eller kartong medelst extruderingsbeläggning eller beläggning genom samextrudering.

15. Sätt enligt krav 14, kännetecknat av, att gasbarriärskiktet appliceras medelst extruderings- eller samextruderingsbeläggning direkt på stomskiktet.

16. Förpackningsbehållare framställd av ett förpackningslaminat enligt något av krav 1-13.