SE526237C2 - Metod och anordning för att förse ett substrat med ett beläggningsskikt av ett polymert material - Google Patents

Description

20 25 30 35 , , . f .o 526 257 ._ 2 _ b) fluiden trycksätts, c) den trycksatta suspensionen sprutas mot substratet till bildande av beläggningsskiktet, d) det polymera materialet upphettas till en temperatur över dess mjukningstemperatur, under något av stegen a-c.

Uppfinningen baseras pá idén att ett beläggningsskikt av ett poly- mert material på ett substrat kan åstadkommas utifrån ett pulverformigt polymert material, varvid detta upphettas till en temperatur över dess mjukningstemperatur, men företrädesvis under dess smälttemperatur och därefter bringas att anslà mot substratet med stor kraft. Den mjukgjorda ytan av pulverkornen samt den stora anslagskraften leder tillsammans till en ”sintringsartad” beläggning på substratet.

En fördel med metoden enligt uppfinningen är att de pulverkorn av polymert material som utnyttjas kan utgöras av pulverkorn sàsom de bildats direkt vid tillverkning av det polymera materialet, d.v.s. den pulverform som det polymera materialet antagit vid dess tillverkning i reaktor. Detta pulver- formiga, polymera material har vanligen en medelkornstorlek av 1 - 100 pm, företrädesvis 1 - 50 pm och än mer föredraget 1 - 25 pm. Om endast ytan av polymerkornen mjukgöres så kommer det polymera materialets ursprungsegenskaper att bibehàllas huvudsakligen intakta i det bildade beläggningsskiktet, vilket är en stor fördel.

En annan fördel med metoden enligt uppfinningen är att den enkelt kan styras till skapande av mycket tunna beläggningsskikt, t.ex. upp- visande en tjocklek av 0,1 - 5 pm, företrädesvis 0,1 - 2 pm och än mer föredraget 0,1 - 1 pm. Metoden medger dessutom skapande av dylika beläggningsskikt även på substrat som är ojämna eller som är anordnade i olika plan, i och med att metoden fördelaktigt är beröringsfri avseende substratet. Metoden medger vidare att väsentligen hela ytan av ena sidan av substratet belägges med ett homogent och kontinuerligt beläggnings- skikt; eller att beläggningsskiktet appliceras endast delvis, på valda delar av ytan på ena sidan av substratet. l det senare fallet kan ett beläggnings- skikt skapas i form av ett valt mönster och/eller t.ex. endast på de delar av substratytan som skall förseglas mot varandra (då beläggningsskiktet utgör ett förseglingsskikt). Förutom förseglingsskikt kan det exempelvis, men ej begränsande, tänkas att beläggningsskiktet utgöres av arombarriärskikt, gasbarriärskikt, glansgivande skikt, skikt för ökad greppbarhet, scavenging- skikt, delamineringsskikt, adhesivskikt eller vätskebarriärskikt, och att polymeren utgöres av en eller flera därför lämpliga polymerer enligt det som är väl känt för fackmannen inom området. 10 15 20 25 30 35 . - « - .n 526 257 _3.

Kort figurbeskrivning Föreliggande uppfinning kommer nedan att beskrivas närmare, under hänvisning till en föredragen utföringsform och med hänvisning till bifogade Figur 1 som schematiskt och principiellt visar en anordning enligt uppfinningen.

Detaljerad redogörelse över uppfinningen Detalj nummer 1 i Figur1 betecknar generellt blandningsutrustning för blandning av ett pulverformigt, polymert material 2 med en fluid 3, i det visade fallet en vätska eller mera bestämt vatten. Andra tänkbara vätskor kan vara sådana att de påverkar polymerkornens ytegenskaper, t.ex. yt- spänning. Det polymera materialet kan vara vilket som helst polymert material lämpligt för bildande av ett beläggningsskikt pä ett substrat, speciellt ett förpackningslaminat för flytande livsmedel, och som inte är lösligt i den valda fluiden. Ett föredraget polymert material utgöres av en polyolefin såsom en polyeten av vilken som helst lämplig kvalitet. l blandningsutrustningen 1 bildas en suspension av polymerkorn i vätska. Blandningsutrustningen kan också innefatta ett värmningssystem 4 för uppvärmning av suspensionen, t.ex. till 50 - 99 °C om polymeren är en polyolefin. l figuren visas symbolisk en omrörare, men även annan om- blandningsutrustning är tänkbar, t.ex. en blandningsutrustning innefattande en roterande trumma.

Från blandningsutrustningen 1 ledes suspensionen till trycksätt- ningsutrustning 5, t.ex. en pump, i vilken suspensionen trycksättes till ett tryck av upp till 100 bar. Även i samband med trycksättningen kan suspen- sionen värmas ytterligare, företrädesvis genom indirekt värmeöverföring 6.

Sà länge som polymerkornen befinner sig i vätskesuspensionen, d.v.s. åtminstone ända fram till dess att de lämnar munstycket 9 (se nedan) bör temperaturen pä polymerkornens yta dock ej bringas att överstiga poly- merens smälttemperatur. Ökningen av fluidens temperatur, i förekommande fall vattentemperaturen, kan åstadkommas exempelvis med hjälp av mikrovågsutrustning. Medelst mikrovágor kan vattnets energiinnehåll, d v s temperatur, ökas mycket mer än polymergranulatets.

Suspensionen ledes nu vidare till flödeskontrollutrustning 7. Flödes- kontrollutrustningen 7 är också försedd med ett utlopp/ett munstycke 9 genom vilket suspensionen sprutas/sprayas ut under tryck. I det visade fallet är flödeskontrollutrustningen 7 försedd med en flödesreglerande nål 8 m. v» 10 15 20 25 30 35 . . . . -4 526 237 _ 4 _ som kan föras upp och ned i utloppet, men andra medel för flödesreglering är också tänkbara, t.ex. innefattande vibratorer.

Om hela substratets yta skall beläggas är munstyckets öppna tvär- snitt 9 långsträckt, över substratets 10 bredd. Eventuellt kan flera lång- sträckta munstycken anordnas efter varandra (ej visat), så att skikt på skikt av beläggningen bildas pà substratet. Om endast delar av substratet skall beläggas sä är munstycket istället cirkulärt utformat eller möjligen lång- sträckt fast endast sträckande sig över en del av substratets 10 bredd.

Efter munstycket följer en upphettningszon 11, i vilken upphettnings- utrustning 12 upphettar suspensionsstrálen 16 som lämnat munstycket 9, normalt till en temperatur över mjukningstemperaturen för polymeren men under dess smälttemperatur. Det skall dock inte uteslutas att metoden en- ligt uppfinningen kan fungera även om suspensionen eller polymeren värmes till en temperatur över polymerens smälttemperatur, i något av värmnings- och/eller upphettningsstegen. Vid upphettningen avdunstar vätskan från suspensionsstrálen 16 och polymerkornen mjukas upp, åtmin- stone på ytan. Stràlen av polymerkorn är därför väsentligen fri från vätskan då den träffar substratet 10. Ett utsug 14 är anordnat att föra bort avdun- stade vätskeångor. Då polymerkornen, tack vare systemets trycksättning, därefter träffar substratet 10 med hög kraft, kommer en sintringsartad beläggning 13 att bildas på substratet, varvid de enskilda polymerkornen förenas med varandra. Eventuellt kan ytterligare värme- eller annan efter- behandling följa (ej visat) för att beläggningen skall uppnå erfordrade egen- skapen Upphettningen i upphettningszonen 11 är företrädesvis direkt men beröringsfri och utnyttjar regleringsbar upphettningsutrustning 12 med hög effekt, t.ex. strålning, laser, mikrovågor eller dylikt; eller annan högeffekts- teknik/utrustning.

Eventuellt kan substratet 10 förbehandlas, uppströms och i direkt anslutning till beläggningspositionen, företrädesvis för ökad adhesion genom aktivering av dess yta (ökning av ytenergin) medelst t.ex. flambe- handling, symboliserat med pilen 15. Substratet utgöres företrädesvis av ett substrat för ett förpackningslaminat, företrädesvis innefattande ett eller flera skikt i gruppen som består av ett fiberbaserat stomskikt, ett polymert stom- skikt, gasbarriärskikt (t.ex. av aluminium eller polymert material), adhesiv- skikt, vàtskebarriärskikt och förseglingsskikt.

Eventuellt kan även polymera pulverkornens yta påverkas/för- behandlas, t.ex. för att motverka agglomerering av pulverkornen i suspen- 10 . . . « .- 526 237 _ 5 _ sionen, företrädesvis genom behandling av pulverkornen eller genom att ett ytpäverkande medel tillsätts i suspensionen, t.ex. en tensid.

Uppfinningen är ej begränsad till den visade utföringsformen, utan kan varieras inom ramen för patentkraven. Sá till exempel kan det tänkas att vätskan först värmes och/eller trycksättes innan den pulverformiga poly- meren suspenderas däri. Om vätskan trycksättes innan värmningen slut- förs i det eller de inledande värmningssteget/stegen, sà kan naturligtvis värmning till en temperatur över vätskans kokpunkt utföras om sä är önsk- värt beroende pà val av polymer. Om fluiden är gasformig, t.ex. luft eller inertgas, så utgår naturligtvis avdunstnlngssteget, men upphettningen kvar- stàr ändå i syfte att åstadkomma mjukgörning av polymerkornens yta.

Förhållandet polymer/fluld kan initialt t.ex. vara 10/90 till 50/50 (%) oavsett typ av fluid.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 526 237 PATE NTKRAV . Metod att förse ett substrat (1 O) med ett beläggningsskikt (13) av ett polymert material, kä n n e t e c k n a d av stegen att: a) ett pulverformigt, polymert material (2) suspenderas (1) i en fluid (3). b) fluiden (3) trycksätts (5), c) den trycksatta suspensionen sprutas (16) mot substratet (10) till bildande av beläggningsskiktet (13), d) det polymera materialet upphettas (4, 6, 11) till en temperatur över dess mjukningstemperatur, under något av stegen a-c. . Metod enligt krav 1, kän netecknad av sagda upphettning (11) i steg d utföres under steg c. . Metod enligt krav 1 eller 2, kä n n e t e c k n a d a v att sagda fluid (3) utgöres av en gasformig fluid, företrädesvis luft eller inertgas. . Metod enligt krav1 och 2, kännetecknad av att sagda fluid (3) utgöres av en vätska, företrädesvis en vattenbaserad vätska, vilken vätska avdunstas i samband med upphettningen (11) i steg d, under steg c, så att det polymera materialet är väsentligen fritt från fluiden då det träffar substratet (1 O). . Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att upphettningen (11) av det polymera materialet under steg d utföres till en temperatur under det polymera materialets smälttemperatur. . Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att suspensionen värmes (4, 6) före steg d, företrädesvis i samband med steg a och/eller b. . Metod enligt något av ovanstående krav, kä n n e t e c k n a d a v att det pulverformiga, polymera materialet i steg a har en medelkorn- storlek av 1 - 100 pm, företrädesvis 1 - 50 pm och än mer före- draget 1 - 25 pm, varvid pulverkornen företrädesvis utgöres av pulverkorn som bildats direkt vid tillverkning av det polymera materialet. 10 15 20 25 30 35 526 237 - 7 _ 8. Metod enligt något av ovanstående krav, k å n n e t e c k n a d a v att de polymera pulverkornens yta påverkas för att motverka agglo- merering av pulverkornen i suspensíonen, företrädesvis genom behandling av pulverkornen eller genom att ett ytpåverkande medel tillsätts i suspensionen. 9. Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att substratet (1 O) utgöres av ett substrat för ett förpackningslaminat, företrädesvis innefattande ett eller flera skikt i gruppen som består av ett fiberbaserat stomskikt, ett polymert stomskikt, gasbarriärskikt, adhesivskikt, vätskebarriärskikt och förseglingsskikt. 10. Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a d a v att substratet (10) förbehandlas (15) för ökad adhesion av det polymera materialet, företrädesvis i direkt anslutning till steg c. 1 1 . Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a d a v att sagda beläggningsskikt (13) appliceras med en tjocklek av 0,1 - 5 pm, företrädesvis 0,1 - 2 pm och än mer föredraget 0,1 - 1 pm. 12. Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda beläggningsskikt (13) appliceras på väsentligen hela ytan på en sida av substratet (10). I 13. Metod enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda beläggningsskikt (13) endast appliceras delvis, på valda delar av ytan på en sida av substratet (10). 14.Anordning för att förse ett substrat (1 O) med ett beläggningsskikt (13) av ett polymert material, kän n etec knad av att den innefattar - blandningsutrustning (1), anordnad att suspendera ett pulver- formigt, polymert material (2) i en fluid (3), - trycksättningsutrustning (5), anordnad att trycksätta sagda fluid, - minst ett munstycke (9) som är operativt förbundet med trycksätt- ningsutrustningen (5) och anordnat att spruta ut (16) suspensionen av polymert material i fluid mot substratet (1 O), - upphettningsutrustning (4, 6, 11), anordnad att upphetta det 5 10 15 526 237 _ 8 _ polymera material till en temperatur över dess mjukningstemperatur. 15. Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v uppvärmnings- utrustning (4, 6), anordnad uppströms upphettningsutrustningen (11), företrädesvis i anslutning till sagda blandningsutrustning (1) och/eller sagda trycksättningsutrustning (5), och anordnad att värma sagda fluid och/eller suspensionen av polymert material i fluid. 16. Anordning enligt krav 14 eller 15, k ä n n e t e c k n a d a v flödes- kontrollutrustning (7, 8), anordnad att kontrollera ett flöde (16) av suspensionen i sagda munstycke (9). 17. Anordning enligt något av kraven 14-16, kä n n e t e c k n a d a v medel (15) anordnade att förbehandla substratet (10), företrädesvis innefattande aktivering av substratets yta.