SE518668C2 - Förpackningsbehållare, förpackningslaminat samt sätt att framställa en förpackningsbehållare - Google Patents

Description

20 25 30 . . n n oo ys1s ses av' no 2 av dylik papper eller kartong, utnyttjas lämpligen papperet eller kartongen så att papperets eller kartongens maskinriktning sammanfaller med en tangent för förpackningsbehållarens omkrets, dvs papperet eller kartongen anordnas så att fibrerna främst är orienterade i riktning runt den cirkulära omkretsen av behål- laren. Anledningen till detta är att papperet eller kartongen uppvisar högst styrka i denna riktning, pga. fiberorienteringen, samtidigt som de största påkänningarna i materialet, på grund av det inre övertrycket, föreligger i denna riktning. Dock kommer det naturligtvis även att uppkomma påkänningar till följd av det inre övertrycket i behållarens axiella riktning, vilket innebär att pappers- eller kartong- materialet kommer att expandera ("krypa") i behållarens axiella riktning, så att behållaren ökar i längd efter att ha stått ett tag på hyllan. Detta beror speciellt på att fibrerna inledningsvis, enligt ovan, inte uppvisar någon nämnvärd sträckning i tvärriktningen för papperet eller kartongen, dvs i behållarens axiella riktning. Om förpackningslaminatet istället skulle vändas 90° skulle naturligtvis problemet istället uppstå i behållarens tangentiella riktning, varvid behållaren skulle svälla och det samtidigt skulle föreligga risk för brott. l WO 99/59882 presenteras ett förpackningslaminat som utformats med flera, t.ex. fyra, skikt av papper eller kartong. Dessutom har man minskat risken för brott genom att längdskarvarna för dessa olika skikt anordnats i olika posi- tioner runt behållarens omkrets. Denna utformning av förpackningslaminat och behållare är dock inte kommersiellt tillämpbar på grund av de stora kostnader som uppstår på grund av den stora tjocklek, eller med andra ord den stora mängd, kartong som åtgår och på grund av den komplicerade processen för att åstadkomma längdskarvar i olika position runt behållarens omkrets.

KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning syftar till att lösa ovanstående problemställning och mera specifikt till att erbjuda en förpackningsbehållare för ett trycksatt, vätskeformigt livsmedel, vilken förpackningsbehållare är enkel, och därmed billig, att tillverka, vilken ej erfordrar stora mängder papper eller kartong och vilken ändock är formstabil vid lagring av densamma med innehåll av ett trycksatt, vätskeformigt livsmedel. Uppfinningen syftar också till att erbjuda ett förpack- nano; 10 15 20 25 30 . . e n no u 518 668 nu . . o ~ n r nu 3 ningslaminat för en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen, samt till att erbjuda ett sätt att framställa en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen.

Dessa och andra ändamål uppnås medelst förpackningsbehàllaren, förpackningslaminatet samt sättet för framställning av en förpackningsbehàllare, såsom definieras i patentkraven.

Den uppfinningsenliga idén är att i förskott ta ut större delen av den expan- sion eller krypning hos förpackningslaminatet, mera specifikt dess stomskikt av papper eller kartong, som uppkommer då detta utsätts för ett kontinuerligt över- tryck. Härigenom kan förpackningsmaterialet, i den färdiga förpackningsbehàl- laren, utsättas för en relativt stor kontinuerlig last trots en relativt liten materia|~ mängd i stomskiktet, p.g.a. en att en förskjutning av krypkurvan för stomskiktet äger rum. Speciellt avses det utföras en förexpansion i papperets eller kar- tongens tvärriktning, d.v.s. en riktning som är i huvudsak vinkelrät mot den huvudsakliga fiberorienteringen i papperet eller kartongen, normalt en riktning som är vinkelrät mot maskinriktningen. Detta åstadkommes genom att åtminstone stomskiktet i förpackningslaminatet för förpackningsbehàllaren förexpanderas, i en riktning ( i fortsättningen benämnd andra riktning) som är vinkelrät mot riktningen för den huvudsakliga fiberorienteringen (i fortsättningen benämnd första riktning), vid en tidpunkt före det att förpackningsbehàllaren tillsluts.

Förexpansionen enligt uppfinningen kan utföras på stomskiktet redan innan detta lamineras samman med övriga skikt i förpackningslaminatet.

Alternativt kan förexpansionen utföras på förpackningslaminatet innan detta omformas till en behàllarkropp, eller också kan förexpansionen utföras på förpackningsbehàllaren i samband med att denna fylles med det trycksatta, vätskeformiga livsmedlet.

Stomskiktet uppvisar, efter förexpansion, en längdimension (Lexp) i den andra riktningen, vilken längddimension (Lexp) är omkring 1-6 %, företrädesvis 1-5 % större än stomskiktets motsvarande längddimension (LO) i icke expanderat tillstànd. Detta innebär med andra ord att ett màtt mellan två punkter hos stom- skiktet, vilka två punkter är orienterade i den andra riktningen i förhållande till varandra, ökar med 1-6%, företrädesvis 1-5 %, då förexpansionen utförs.

En absolut övre gräns för förexpansionen utgöres naturligtvis av brottgränsen för stomskiktet eller förpackningslaminatet, i dess andra riktning. Ett |a;;n 10 15 20 25 30 Q Q o r -c 5 1 s ess 4 annat sätt att uttrycka föredragen nivå av förexpansionen är därför att relatera den till brottgränsen för stomskiktet eller laminatet, t.ex. att förexpansionen utföres med minst 20 % av töjbrottgränsen, men högst 95%, företrädesvis högst 90% och än mer föredraget högst 85% av töjbrottgränsen. För ett pappers -eller kartongskikt av här utnyttjad typ är töjbrottgränsen typiskt 1,5-2,5% i maskinrikt- ningen och 5-6% i tvärriktningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i större detalj, med hänvisning till figurerna, av vilka: Fig. 1 visar ett tvärsnitt genom en första utföringsform av ett förpackningslaminat enligt uppfinningen, Fig. 2 visar ett tvärsnitt genom en andra utföringsform av ett förpackningslaminat enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en första utföringsform av en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen, sedd från sidan, Fig. 4 visar en andra utföringsform av en förpackningsbehàllare enligt uppfinningen, sedd från sidan, Fig. 5 visar en referenskurva över expansion mot tid för ett icke förexpan- derat stomskikt av kartong som utsätts för en belastning i dess tvärriktning, Fig.6 visar en kurva över expansion mot tid för ett med 1% förexpanderat stomskikt av kartong som utsätts för en belastning i dess tvärriktning, Fig.7 visar en kurva över expansion mot tid för ett med 2% förexpanderat stomskikt av kartong som utsätts för en belastning i dess tvärriktning, Fig.8 visar en kurva över expansion mot tid för ett med 3% förexpanderat stomskikt av kartong som utsätts för en belastning i dess tvärriktning, Fig.9 visar en kurva över expansion mot tid för ett med 4% förexpanderat stomskikt av kartong som utsätts för en belastning i dess tvärriktning.

I Fig. 1 visas en första utföringsform av ett förpackningslaminat 10 enligt uppfinningen. Detta uppvisar tvà stomskikt 11a och 11b av papper eller kartong.

En sammanlagd ytvikt för stomskikten i laminatet är normalt 200 - 400 g/mz, före- ||n»| 10 15 20 25 30 518 ess o ' I _ ' . | ø n o 5 trädesvis 200 - 350 g/mz och än mer föredraget 200 - 300 g/mz, lämpligen fördelat ungefär lika pà de tvà stomskikten 11a och 11b. Stomskikten 11a och 11b är vidare lämpligen kontinuerligt sammanfogade över väsentligen hela deras mot varandra vända ytor, medelst ett lager bindemedel 12 som t.ex. kan utgöras av stärkelse eller polyeten. På laminatets ena sida, vilken är ämnad att utgöra utsida i förpackningsbehàllaren som skall framställas av laminatet, är det anordnat ett tunt skikt 13 av ett termoplastmaterial, företrädesvis polypropylen.

På stomskiktens 11a, 11b motsatta sida är det anordnat skikt innefattande dels ett bindemedelsskikt 14 av t.ex. en bindemedelstermoplast, företrädesvis polyeten eller polypropylen, dels ett barriärskikt 15, samt en utanför barriärskiktet anordnad termoplastbeläggning 16 av företrädesvis polypropylen, varvid stomskikten utmed hela sin yta är kontinuerligt täckta av nämnda skikt. Med barriärskikt 15 avses här ett skikt som främst utgör barriär mot syrgas. Ett före- draget barriärskikt utgöres av ett metallfolieskikt, företrädesvis ett aluminium- folieskikt. l Fig. 2 visas en andra utföringsform av ett förpackningslaminat 10a enligt uppfinningen, vilket till alla delar motsvarar det i Fig. 1 visade, men som istället för yttersta skikt av polypropylen uppvisar dubbla ytterskikt 17a, 18a respektive 17b, 18b, av polyeten respektive polyetentereftalat, varvid polyetentereftalat- skikten 18a, b utgör de båda yttersta skikten i förpackningslaminatet. På insidan av laminatet utgöres polyetenskiktet 17b lämpligen av làgdensitetspolyeten (LDPE).

Förutom de i Fig. 1 och Fig. 2 visade utföringsformerna, kan förpacknings- laminatet naturligtvis vara uppbyggt pà ett stort antal andra sätt, tex. med andra typer av gasbarriärskikt och vätskebarriärskikt. Laminatet kan också utformas så att det endast uppvisar ett stomskikt av papper eller kartong, eller möjligen tre eller fler skikt, varvid det sistnämnda dock är mindre föredraget ur ekonomiskt synvinkel. Då mer än ett stomskikt föreligger är lämpligen minst två av dessa och än mer föredraget samtliga dessa stomskikt av papper eller kartong förexpan- derade enligt uppfinningen.

I Fig. 3 visas en första utföringsform av en förpackningsbehàllare 20 enligt uppfinningen. Denna uppvisar en behàllarkropp 22, vilken utgöres av en cirkulär- cylindrisk, rörformad kropp med cirkelformig tvärsektion och försedd med en |n;»| 10 15 20 25 30 I so: en 6 hållbar längdskarv 27, företrädesvis utförd genom värmeförsegling av termoplast- skikten i laminaten. Ett lock 23 och en botten 24 är sammanfogade med behållar- kroppen 22 med hållbara skarvar 25, företrädesvis utförda genom värmeförseg- ling. I figuren visat lock och botten skall endast ses som principiella illustrationer, varvid den faktiska utformningen av lock och/eller botten kan utföras på en mängd olika sätt, inkluderande olika varianter av öppningsanordningar. Vidare har maskinriktningen MD för stomskiktet i förpackningsbehållarenlförpacknings- laminatet indikerats med en pil i figuren. Denna maskinriktning motsvarar den huvudsakliga fiberorienteringen och benämnes i detta sammanhang även som den första riktningen. På motsvarande sätt har stomskiktets tvärriktning CD markerats med en pil, vilken tvärriktning i huvudsak sammanfaller med en generatris för behållarkroppen och i detta sammanhang benämnes den andra riktningen. De yttre dimensionerna hos förpackningsbehållaren 20 motsvarar typiskt, för tex. en behållare för öl, konventionella dimensioner hos en ölburk av metall som typiskt rymmer 33 eller 50 cl. l Fig. 4 visas en andra utföringsform av en förpackningsbehållare 21 enligt uppfinningen, vilken i allt motsvarar förpackningsbehållaren 20, förutom att behål- larkroppen 26 uppvisar en koniskt avsmalnande form med cirkelformig tvär- sektion.

Vid framställning av förpackningsbehållaren eller förpackningslaminatet enligt uppfinningen utföres förexpansionen av stomskiktet/stomskikten enligt en första utföringsform genom att en rörlig bana av sagda stomskikt (pappers- eller kartongskikt), vilken bana uppvisar en huvudsaklig fiberorientering i dess rörelse- riktning eller maskinriktning, förexpanderas i den andra riktningen vilken utgöres av banans tvärriktning. Mera specifikt kan detta t.ex. åstadkommas genom att banans båda längskanter hålles fast med griporgan, varvid en draglast lägges på på banan i dess tvärriktning med hjälp av dragorgan kopplade till griporganen.

Eventuellt kan det även samtidigt utföras en mindre förexpansion i maskinrikt- ningen. Det är också tänkbart att man, istället för eller i kombination med en dragbelastning, kan utföra en tryckbelastning på banans ena sida, samtidigt som banans båda längskanter hålles fast med griporgan. En dylik tryckbelastning skulle kunna utföras medelst ett gastryck som appliceras mot banans ena sida. »asyø 10 15 20 25 30 Enligt en andra utföringsform av uppfinningen äger förexpansionen rum genom belastning av det färdiga förpackningslaminatet, eller av två eller flera skikt därav vilka innefattar åtminstone ett stomskikt för förpackningslaminatet.

Detta kan göras på en rörlig bana av laminatet, pà ett sätt som är helt analogt med det nyss beskrivna, eller batch-vis på ett större eller mindre stycke förpackningslaminat åt gången.

Enligt en tredje utföringsform av uppfinningen utföres förexpansionen genom att den omformade behàllarkroppen tryckbelastas invändigt med ett trycksättningsmedium före eller under det att behàllarkroppen fylles med livsmedlet. Det är därvid föredraget, men ej nödvändigt, att sagda trycksätt- ningsmedium utgöres av det trycksatta, vätskeformlga livsmedel. Alternativt kan trycksättningsmediumet utgöras av en annan vätska eller av gas, t.ex. luft.

Trycksättningen utföres företrädesvis vid ett tryck av 1-12 bar och än mer föredraget 3-8 bar under en erfordrad tidsperiod för att förexpansionen skall äga rum. Då trycksättningsmediumet utgöres av det vätskeformlga livsmedlet reduceras därefter trycket innan behàllarkroppen tillslutes. l annat fall släppes trycket helt varefter behållaren fylles med det vätskeformlga livsmedlet och tillslutes.

Enligt en variant av uppfinningen kan belastningen, oavsett utföringsform, utföras vid förhöjd temperatur, över rumstemperatur, och/eller vid förhöjd fukthalt i papperet eller kartongen, i syfte att öka effekten av belastningen.

EXEMPEL I Fig. 5 visas en referenskurva över expansion mot tid för ett icke förexpan- derat kraftpapper bestående av två skikt om 145 g/mz vardera, vilket kraftpapper utsatts för en belastning i tvärriktningen av 27,1 kNm/kg vid 80% relativ fuktighet.

Efter omkring 10 minuter hade papperets töjts i tvärriktningen med i genomsnitt omkring 4,5%. (De olika kurvorna visar resultat av flera olika försök under samma förutsättningar.) l Fig. 6-9 visas kurvor för motsvarande försök utförda pà samma typ av kraftpapper, vilket förexpanderats med 1, 2, 3 respektive 4% före försöken. Det kan av kurvorna utläsas att materialets töjning vid belastning minskar i relation till i 518 668 *IEI 8 graden av förexpansion. Vid 4% förexpansion hade papperet töjts i tvärriktningen, efter omkring 10 minuters belastning av 27,1 kNm/kg vid 80% relativ fuktighet, med i genomsnitt omkring 3,2%. I Uppfinningen är ej begränsad av ovan beskrivna utföringsformer utan kan 5 varieras inom ramen för patentkraven. 11,1.

Claims (16)

,|||a 10 15 20 25 30 518 668 u uno» | ø ; v ø o ø o o o o o en PATENTKRAV

1. Förpackningsbehàllare (20, 21) för ett trycksatt, vätskeformigt livsmedel, vilken förpackningsbehàllare är utformad av ett förpackningslaminat (10, 10a) som innefattar minst ett stomskikt (11a, 11b) av papper eller kartong uppvisande en huvudsaklig fiberorientering i en första riktning därav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda stomskikt är förexpanderat i en andra riktning vilken är i huvudsak vinkelrät mot sagda första riktning.

2. . Förpackningsbehàllare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en rörformig behållarkropp (22, 26), vilken uppvisar en cylindrisk eller koniskt avsmalnande form med cirkelformig tvärsektion, varvid sagda andra riktning i huvudsak sammanfaller med en generatris (CD) för behållarkroppen.

3. . Förpackningsbehàllare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det förexpanderade stomskiktet (11a, 11b) uppvisar en längdimension (Lexp) i den andra riktningen, vilken längddimension (Lexp) är omkring 1-6 %, företrädesvis 1-5 %, större än stomskiktets motsvarande längddimension (Lo) i icke expanderat tillstånd.

4. . Förpackningsbehàllare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sagda förpackningslaminat innefattar tvà eller flera stomskikt av pap- per eller kartong (11a, 11b), varvid företrädesvis minst tvà av dessa och än mer föredraget samtliga dessa stomskikt av papper eller kartong är förexpan- derade i en andra riktning vilken är i huvudsak vinkelrät mot sagda första riktning hos respektive stomskikt.

5. . Förpackningsbehàllare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sagda förpackningslaminat (10, 10a) även innefattar ett gasbarriär- skikt (15).

6. . Förpackningslaminat (10, 10a) för en förpackningsbehàllare (20, 21) enligt något av ovanstående krav, vilket förpackningslaminat innefattar minst ett , 518 668 n un. nu 10 stomskikt (11a, 11b) av papper eller kartong uppvisande en huvudsaklig fiberorientering i en första riktning därav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda stomskikt är förexpanderat i en andra riktning vilken är i huvudsak vinkelrät mot sagda första riktning.

7. Förpackningslaminat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at a v att det förexpan- derade stomskiktet (1 1 a, 11b) uppvisar en längdimension (Lexp) i den andra riktningen, vilken längddimension (Lexp) är omkring 1-6 %, företrädesvis 1-5 %, större än stomskiktets motsvarande längddimension (Lo) i icke expanderat 10 tillstànd.

8. Förpackningslaminat enligt något av krav 6 och 7, k ä n n e t e c k n at a v att det innefattar tvà eller flera stomskikt (1 1 a, 11b) av papper eller kartong, varvid företrädesvis minst tvà av dessa och än mer föredraget samtliga dessa 15 stomskikt av papper eller kartong är förexpanderade i en andra riktning vilken är i huvudsak vinkelrät mot sagda första riktning hos respektive stomskikt.

9. Förpackningslaminat enligt något av kraven 6-8, k ä n n e t e ck n a t a v att det även innefattar ett gasbarriärskikt (15). 20

10. Sätt att framställa en förpackningsbehållare (20, 21) för ett trycksatt, vätske- formigt livsmedel, varvid ett förpackningslaminat (10, 10a) framställes, vilket förpackningslaminat innefattar minst ett stomskikt (11a, 11b) av papper eller kartong uppvisande en huvudsaklig fiberorientering i en första riktning därav, 25 varefter ett arkformigt ämne av sagda förpackningslaminat omformas till en behàllarkropp (22, 26) som därefter fylles med sagda trycksatta, vätske- formiga livsmedel och tillslutes, kä n n e t e ck n at a v att sagda stomskikt (11a, 11b) förexpanderas i en andra riktning vilken är i huvudsak vinkelrät mot sagda första riktning vid en tidpunkt antingen före eller under framställningen 30 av sagda förpackningslaminat (10, 10a), eller före omformningen av sagda arkformiga ämne till en behàllarkropp (22, 26), eller före eller under det att behållarkroppen fylles med livsmedlet. -iltn 518 668 ' una n. 11

11.Sått enligt krav 10, kä n n ete c kn at a v att en rörlig bana av sagda stom- skikt (11a, 11b), eller en rörlig bana av sagda förpackningslaminat (10, 10a), vilken bana uppvisar en huvudsaklig fiberorientering i dess rörelselriktning eller maskinriktning (MD), förexpanderas i den andra riktningen vilken utgöres av 5 banans tvärriktning (CD), företrädesvis genom att banans båda längskanter hålles fast samtidigt som banan utsätts för en dragbelastning i tvärriktningen, så att en längddimension hos banan, i sagda tvärriktníng, ökar med 1-6 %, företrädesvis 1-5 %, iförhållande till motsvarande längddimension före sagda dragbelastning. 10

12. Sätt enligt krav 10, kä n n ete c kn at a v att sagda behållarkropp (22, 26) tryckbelastas invändigt med ett trycksättningsmedium före eller under det att behâllarkroppen fylles med livsmedlet, så att en längddimension hos behål- larkroppen ökar med 1-6 %, företrädesvis 1-5 %, i förhållande till motsvarande 15 längddimension före sagda tryckbelastning, varvid sagda längddimension är orienterad i sagda andra riktning, vilken företrädesvis sammanfaller med en generatris (CD) för behâllarkroppen.

13. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n at a v att sagda trycksättningsmedium 20 utgöres av ett gasformigt trycksättningsmedium, vilket företrädesvis appliceras vid vid ett tryck av 1-12 bar och än mer föredraget 3-8 bar.

14. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e ck n at a v att sagda trycksättníngsmedium utgöres av sagda trycksatta, vätskeformiga livsmedel, vilket företrädesvis 25 fylles på vid ett tryck av 1-12 bar och än mer föredraget 3-8 bar under en erfordrad tidsperiod för att sagda förexpansion skall äga rum, varefter trycket reduceras innan behâllarkroppen (22, 26) tillslutes till en förpackningsbe- hållare (20, 21). 30

15. Sätt enligt något av kraven 10-14, kä n n et e c k n at a v att sagda förexpansion utföres med minst 20 % men högst 95%, företrädesvis högst 90% och än mer föredraget högst 85% av en töjbrottgräns för sagda stomskikt »;i;| 12 (11a, 11b) eller sagda förpackningslaminat (10, 10a).

16. Sätt enligt något av kraven 10-15, kä n n et e ck n at a v att sagda förexpansion utföres vid förhöjd temperatur och/eller vid förhöjd fukthalt i 5 stomskiktet eller stomskikten. »ii-- i 518 668