Высокобарьерный упаковочный ламинированный материал, способ изготовления упаковочного ламинированного материала и упаковочный контейнер

Высокобарьерный упаковочный ламинированный материал, способ изготовления упаковочного ламинированного материала и упаковочный контейнер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к не содержащему фольги, высокобарьерному, упаковочному ламинированному материалу на основе бумаги для упаковки жидких пищевых продуктов или напитков, в особенности подходящему для сока, причем упаковочный ламинированный материал дополнительно содержит барьерные слои и самый внешний и самый внутренний термосвариваемые слои из термопластичных полимеров. Изобретение относится также к способу изготовления упаковочного ламинированного материала и к упаковочному контейнеру, полученному из упаковочного ламинированного материала.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Упаковочные контейнеры одноразового использования для жидких пищевых продуктов часто изготавливают из упаковочного ламинированного материала на основе бумажного картона или картона. Один такой широко распространенный упаковочный контейнер известен по товарному знаку Tetra Brik Aseptic и используется главным образом для асептического упаковывания жидких пищевых продуктов, таких как молоко, фруктовые соки и так далее, продаваемые для длительного хранения при температуре окружающей среды. Упаковочный материал в этом известном упаковочном контейнере обычно представляет собой ламинированный материал, содержащий объемный основной бумажный слой или бумажного картона и внешние, непроницаемые для жидкости слои из термопластиков. Для целей получения упаковочного контейнера, непроницаемого для газа, в частности, непроницаемого для кислорода, например, для целей асептической упаковки и упаковки молока и фруктового сока, ламинированный материал в этих упаковочных контейнерах обычно содержит, по меньшей мере, один дополнительный слой, чаще всего алюминиевую фольгу.

С внутренней стороны ламинированного материала, то есть со стороны, предназначенной быть обращенной к наливаемому пищевому содержимому контейнера, произведенного из ламинированного материала, имеется самый внутренний слой, нанесенный на алюминиевую фольгу, причем самый внутренний, внутренний слой может состоять из одно- или многосоставных слоев, включающих термосвариваемые адгезивные полимеры и/или полиолефины. Также с внешней стороны основного слоя, имеется самый внешний термосвариваемый полимерный слой.

Упаковочные контейнеры, как правило, изготавливают посредством современных, высокоскоростных упаковочных машин такого типа, которые формуют, заполняют и склеивают упаковки из полотна или из предварительно сделанных заготовок контейнеров из упаковочного материала. Упаковочные контейнеры, таким образом, могут быть произведены преобразованием полотна из ламинированного упаковочного материала в трубу с использованием обоих продольных краев полотна, являющихся соединенными друг с другом швом внахлест, путем сварки самых внутренних и самых внешних термосвариваемых термопластичных полимерных слоев вместе. Трубу заполняют предполагаемым жидким пищевым продуктом и после этого делят на отдельно взятые упаковки посредством повторно выполняемых поперечных швов на трубе на заданном расстоянии друг от друга ниже уровня содержимого в трубе. Упаковки отделяют от трубы посредством разрезаний вдоль швов и придают желательную геометрическую конфигурацию, обычно форму параллелепипеда, путем формирования сгибов вдоль заготовленных линий перегиба в упаковочном материале.

Основным преимуществом этой концепции способа упаковывания на основе непрерывного формования трубы, заполнения и склеивания является то, что полотно может быть простерилизовано непрерывным способом прямо непосредственно перед формованием трубы, с обеспечением таким образом возможности способа асептической упаковки, то есть, способа, в котором содержимое в виде жидкости, которая должна быть налита, а также упаковочный материал сам по себе, освобождают от бактерий, и заполненный упаковочный контейнер производят в чистых условиях, так что заполненная упаковка может храниться в течение длительного периода времени даже при температуре окружающей среды, без риска роста микроорганизмов в налитом продукте. Другим важным преимуществом способа упаковки Tetra Brik®-типа является, как установлено выше, возможность непрерывного высокоскоростного упаковывания, что имеет значительное влияние на эффективность затрат.

Слой алюминиевой фольги в упаковочном ламинированном материале обеспечивает газобарьерные свойства, вполне превосходящие газобарьерные свойства большинства полимерных газобарьерных материалов. Традиционно применяемый упаковочный ламинированный материал на основе алюминиевой фольги для асептической упаковки жидких пищевых продуктов представляет собой наиболее рентабельный упаковочный материал, по уровню его эксплуатационных характеристик, доступный на рынке на сегодняшний день. Любой другой разрабатываемый материал должен быть более рентабельным касательно исходных материалов, должен иметь сравнимые характеристики сохранения пищевых продуктов и должен иметь сравнительно низкую сложность в превращении в готовый упаковочный ламинированный материал.

До сих пор едва ли можно найти какие-либо асептические упаковки на основе бумаги или бумажного картона, рассчитанные для длительного хранения при температуре окружающей среды вышеописанного типа, доступного на рынке, из рентабельного, не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала, в сравнении со ламинированными материалами на основе алюминиевой фольги, которые имеют желаемый уровень барьерных свойств и характеристик сохранения пищевых продуктов в течение более чем 3 месяцев. Существуют некоторые полимерные материалы, которые обеспечивают хорошие барьерные свойства, но они либо имеют плохие механические свойства в ламинированном материале, либо трудно перерабатываются в расплаве на высоких скоростях при превращении в тонкие слои в ламинированных материалах, например, требуют дорогостоящих получаемых совместной экструзией соединительных слоев, или они, кроме того, могут быть значительно более дорогими при практически осуществимой толщине, чем алюминий, и, следовательно, являются нерентабельными для упаковывания, например, молока или сока.

В исследованиях по разработке более рентабельных упаковочных материалов и по минимизированию количества исходного материала, необходимого для изготовления упаковочных материалов, существует общая цель разработать предварительно изготовляемые пленки, имеющие много барьерных функциональных характеристик, которые могут заменить алюминиевую фольгу. Ранее известными такими примерами являются пленки, объединяющие много слоев, причем каждый слой привносит дополняющие барьерные свойства конечной пленке, так, как, например, пленки, имеющие осажденный из паровой фазы барьерный слой и дополнительный барьерный слой на основе полимера, нанесенный в виде покрытия на ту же самую пленочную подложку. Такие пленки, на которые было нанесено покрытие два раза посредством различных способов нанесения, однако, имеют тенденцию становиться весьма дорогостоящими как по исходному материалу, так и по издержкам на изготовление, так как в большинстве случаев будет необходим дополнительный склеивающий слой, будут очень высокие требования к качеству пленки-подложки, например, в отношении термомеханической стабильности и устойчивости в условиях обработки.

Существует один тип полимерных газобарьерных слоев, которые могут быть очень рентабельными, а именно, барьерные полимеры, которые наносят в форме дисперсии или раствора в жидкости или растворителе, на подложку, и потом сушат до получения тонких барьерных покрытий. Однако, очень важным является то, что дисперсия или раствор является однородной(ым) и стабильной(ым), что приводит к равномерному нанесению покрытия с равными барьерными свойствами. Примерами подходящих полимеров для водных композиций являются поливиниловые спирты (PVOH), диспергируемые в воде этилен-виниловые спирты (EVOH) или диспергируемые или растворимые в воде полимеры на основе полисахаридов. Такие слои, полученные нанесением покрытия в форме дисперсии, или так называемые слои, полученные нанесением покрытия в форме жидкой пленки (LFC), могут быть сделаны очень тонкими, вплоть до десятков грамм на м², и могут обеспечивать высокое качество, однородные слои, при условии, что дисперсия или раствор является гомогенной(ым) и стабильной(ым), то есть, хорошо приготовлены и смешаны. В течение многих лет полагали, что, например, поливиниловый спирт (PVOH) имеет превосходные барьерные свойства к кислороду в сухих условиях. PVOH также обеспечивает очень хорошие барьерные свойства в отношении запаха и аромата, то есть, обеспечивает возможность предотвращать проникновение душистых веществ в упаковочный контейнер из окружающей среды, например, в холодильнике или в кладовой, и возможность предотвращать мигрирование ароматизирующих веществ в налитом пищевом продукте во внутреннюю часть упаковочного материала, в котором эти возможности становятся важными при длительном хранении упаковок. Кроме того, такие нанесенные в виде жидкой пленки полимерные слои из диспергируемых или растворимых в воде полимеров часто обеспечивают хорошую внутреннюю адгезию к смежным слоям, что вносит вклад в хорошую целостность конечного упаковочного контейнера. Под целостностью упаковки, как правило, подразумевают прочность упаковки, то есть, сопротивление образованию утечки в упаковочном контейнере. Такие диспергируемые в воде барьерные полимеры имеют, однако, основной недостаток в том, что они, как правило, чувствительны к влаге, и, что барьерные свойства в отношении кислорода быстро ухудшаются при высоком содержании относительной влажности в упаковочном ламинированном материале. Следовательно, тонкий нанесенный из дисперсии слой поливинилового спирта (PVOH) или этилен-винилового спирта (EVOH) или подобного полимера, может подходить для упаковывания сухих продуктов в сухой окружающей среде, но намного меньше может подходить для упаковывания жидкостей и влажных продуктов или для хранения в мокрых или влажных условиях.

Кроме того, можно увидеть, что довольно хорошие барьерные свойства к кислороду плоского упаковочного ламинированного материала, имеющего слой нанесенного из дисперсии барьерного полимера (в сравнении с алюминиевой фольгой), были сильно снижены во время превращения и трансформирования в упаковочные контейнеры.

В связи с вышеизложенным, прежде всего были предприняты попытки обеспечить чувствительный к влаге полимерный слой с лучшими исходными барьерными свойствами к кислороду, наряду с превращением его в более влагостойкий слой, путем модифицирования полимера или включения других веществ в полимерную композицию, ко всему прочему, путем сшивания полимера. Такие модификации и введение веществ, однако, часто делают процесс нанесения слоя в виде жидкой пленки более трудным для контролирования и, что важно, более дорогостоящим. Такие вещества также могут требовать тщательного подбора с учетом существующих законов по пищевой безопасности для упаковывания пищевых продуктов. Альтернативно, были предприняты попытки термоотверждения слоя PVOH, нанесенного из дисперсии, в сочетании с его высушиванием, путем нагревания вплоть до температуры, превышающей 100ºС. Однако такой нагрев может разрушить подложку из бумажного картона с нанесенным покрытием и отрицательно повлиять на качество покрытия, например, в результате вызывания дефектов, таких как вздутия и трещины, в барьерном покрытии к кислороду. В соответствии с этим, по-прежнему существует потребность в рентабельном и надежном, то есть, желательном также при умеренных изменениях условий изготовления и обработки/эксплуатации, не содержащем алюминия (фольги) упаковочном материале для асептического, упаковывания жидких пищевых продуктов, например, сока или другого фруктового напитка, причем материал обеспечивает достаточные барьерные свойства упаковочным контейнерам, рассчитанным для длительного асептического хранения, в условиях окружающей среды. Термин «длительное хранение» в связи с настоящим изобретением, означает то, что упаковочный контейнер должен быть способен сохранять качества упакованного пищевого продукта, то есть, пищевую ценность, гигиеническую безопасность и вкус, в условиях окружающей среды в течение, по меньшей мере, 6 месяцев, предпочтительно в течение более длительного срока. Продукты, которые должны быть упакованы в упаковки, изготовленные из упаковочного ламинированного материала настоящего по изобретению, представляют собой прежде всего фруктовые соки и нектары, которые являются очень чувствительными к потере витамина С, и к потере или к изменениям веществ, придающих продукту его характерные аромат и вкус.

СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, задачей настоящего изобретения является преодоление или уменьшение вышеописанных проблем при изготовлении не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала на основе бумаги или бумажного картона для длительного, асептического упаковывания жидких или влажных пищевых продуктов.

Общей задачей изобретения является обеспечение не содержащего фольги, упаковочного ламинированного материала на основе бумаги или бумажного картона, имеющего хорошие газобарьерные свойства, подходящие для длительного, асептического упаковывания, и хорошую внутреннюю адгезию между слоями, обеспечивающую хорошую целостность упаковочного контейнера, изготовленного из ламинированного материала.

В частности, задачей изобретения является обеспечение рентабельного, не содержащего фольги, упаковочного ламинированного материала на основе бумаги или бумажного картона, обеспечивающего хорошие газобарьерные свойства упаковочного контейнера, хорошую целостность упаковки и хорошую внутреннюю адгезию между слоями ламинированного материала.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение, относительно фольгированного алюмининием, рентабельного, не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала на основе бумаги или бумажного картона, имеющего хорошие газобарьерные свойства, хорошие паро-влагобарьерные свойства и хорошие характеристики внутренней адгезии, с целью изготовления асептических, газонепроницаемых и непроницаемых для паров воды упаковочных контейнеров, имеющих хорошую целостность упаковки.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение рентабельного и надежного в эксплуатации, не содержащего фольги, основанного на бумаге или бумажном картоне и термосвариваемого упаковочного ламинированного материала, имеющего хорошие газобарьерные свойства, хорошие паро-влагобарьерные свойства и хорошие характеристики внутренней адгезии, для цели изготовления асептических упаковочных контейнеров, рассчитанных для длительного хранения жидких пищевых продуктов при сохраняемом питательном качестве в условиях окружающей среды.

Более конкретной задачей, в соответствии с, по меньшей мере, некоторыми вариантами выполнения по изобретению, является обеспечение недорогостоящего (рентабельного), не содержащего фольги, основанного на бумаге или на бумажном картоне упаковочного контейнера для жидкостей, имеющего хорошие газо- и паро-влагобарьерные свойства, хорошие барьерные свойства в отношении запаха и аромата, и хорошую целостность в случае асептического упаковывания фруктового сока, при длительном хранении в условиях окружающей среды.

Эти задачи, соответственно, решаются настоящим изобретением посредством ламинированного упаковочного материала, упаковочного контейнера и способа изготовления упаковочного материала, что определено в прилагаемых пунктах формулы.

В соответствии с первым аспектом по изобретению, задачи изобретения решаются посредством не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала для упаковывания жидкого пищевого продукта или напитка, причем упаковочный ламинированный материал содержит первый бумажный слой, причем первый бумажный слой расположен ближе к внутренней стороне ламинированного упаковочного материала, и второй бумажный слой, расположенный ближе к внешней стороне ламинированного упаковочного материала, причем указанный первый и второй бумажные слои ламинированы друг к другу посредством промежуточного связующего слоя в виде сэндвичевой структуры, причем упаковочный ламинированный материал дополнительно содержит газобарьерный покрывающий слой, нанесенный на внутреннюю сторону первого бумажного слоя путем жидкопленочного нанесения жидкой газобарьерной композиции на указанный первый бумажный слой и путем последующего высушивания, причем жидкая композиция содержит полимерное связующее, диспергированное или растворенное в водной среде или в среде растворителя, и дополнительный паро-влагобарьерный слой, ламинированный и соединенный с внутренней стороной первого бумажного слоя с барьерным покрытием посредством второго промежуточного полимерного связующего слоя, причем упаковочный ламинированный материал дополнительно содержит самый внутренний слой не проницаемого для жидкости, термосвариваемого термопластичного полимерного материала, нанесенный на внутреннюю сторону дополнительного барьерного слоя, и самый внешний слой не проницаемого для жидкости, термосвариваемого термопластичного полимерного материала на противоположной стороне упаковочного ламинированного материала, нанесенный на внешнюю сторону второго, основного бумажного слоя.

Таким образом, предполагали, что чтобы достигнуть требуемого уровня барьерных свойств в отношении кислорода в конечном упаковочном контейнере для асептического, длительного хранения, наносимое в виде жидкой пленки газобарьерное полимерное связующее, например, PVOH, должно было бы быть улучшено с помощью нового средства или с помощью некоторых из известных способов модификации, то есть, посредством добавления сшивающего вещества или термоотверждения. По-прежнему, было неясно, могло ли быть улучшение кислородного барьера достаточно сильным для асептического упаковывания и длительного хранения при температуре окружающей среды.

Упаковочный ламинированный материал для применения в упаковочных контейнерах для асептического, длительного хранения, также требует улучшенных паро-влагобарьерных свойств.

Под паро-влагобарьерными свойствами понимают барьер для медленно мигрирующих паров воды через материал, то есть, барьерные свойства не в отношении непосредственно и мгновенно поступающей жидкости. В качестве примера, термосвариваемые полиолефины, такие как предпочтительные полиэтилены низкой плотности (LDPE's или LLDPE's), представляют собой барьеры для жидкости и подходят в качестве самых внешних слоев для защиты бумажного картона внутри ламинированного материала от налитого жидкого продукта или от влажных условий снаружи упаковки, например при высокой влажности или при хранении в охлажденном состоянии. Полиэтилен низкой плотности, однако, имеет сравнительно низкие паро-влагобарьерные свойства, то есть, фактически не имеет такой способности при соразмерной толщине, чтобы выдерживать длительную, медленную миграцию паров воды через ламинированный материал во время транспортировки и хранения. Паро-влагобарьерные свойства являются важными во время длительного хранения, также потому, что они предотвращают выход влаги от упакованного жидкого пищевого продукта из упаковочного контейнера, что могло бы приводить к более низкому содержанию жидкого пищевого продукта, чем ожидаемое содержание в каждом упаковочном контейнере, в конечном итоге при вскрытии упаковки потребителем. Также возможно, композиция и вкус продукта в том случае, когда он становится более концентрированным, могли бы измениться. Кроме того, посредством предотвращения миграции и выхода паров воды из упаковочного контейнера в бумажный или в картонный слой, упаковочный ламинированный материал будет способен сохранять свои жесткостные свойства в течение более длительного периода времени. Таким образом, чтобы быть пригодным для длительного асептического упаковывания жидких продуктов, важно, чтобы упаковочный материал также имел достаточные паро-влагобарьерные свойства.

Тонкие металлизированные алюминием слои, то есть осажденные из паровой фазы слои металла алюминия, известны в обеспечении барьеров для парообразной влаги. Однако, при изготовлении рентабельных, основанных на бумаге упаковочных ламинированных материалов, содержащих такие барьерные слои как таковые, обнаружили, что их барьерные свойства к кислороду являются недостаточными.

Обычная алюминиевая фольга, используемая в наши дни в промышленно выпускаемых упаковочных контейнерах для стерильного, жидкого пищевого продукта, имеет как паро-влагобарьерные свойства, так и барьерные свойства к кислороду. Едва ли существуют сколь-нибудь подходящие, рентабельные альтернативы материала, обеспечивающего как желательный кислородный барьер, так и паро-влагобарьер, сравнимые с алюминиевой фольгой.

Весьма неожиданно, однако, при изготовлении упаковочных контейнеров с использованием ламинирования двух таких отдельно взятых и различных барьерных материалов друг к другу, то есть, одного, имеющего нанесенный в виде жидкой пленки барьерный слой из PVOH, и другого, имеющего осажденный из паровой фазы барьерный слой, было обнаружено, что были достигнуты не только достаточные паро-влагобарьерные свойства, но также и то, что барьерные свойства к кислороду готового упаковочного ламинированного материала и, в частности, конечной упаковки были неожиданно улучшены и непредвиденно заметно лучше достаточных показателей. Вклад слоя на основе осажденного из паровой фазы соединения в барьерные свойства к кислороду готового упаковочного ламинированного материала должен быть недостаточным, но был намного большим, чем ожидаемый и вычисленный, исходя из значений кислородопроницаемости, измеренной на каждом из барьерных слоев по отдельности.

Кроме того, после превращения и формования упаковочного контейнера, были получены синергетические, дополнительно неожиданно улучшенные барьерные свойства. Хотя вклад от включения, например, металлизированного слоя, в итоговый кислородный барьер готового упаковочного ламинированного материала был неожиданным, барьерные свойства к кислороду в конечной упаковке были даже дополнительно улучшены, в сравнении с упаковочным контейнером из соответственного ламинированного материала без осажденной из паровой фазы пленки.

Позднее также было обнаружено, что дефекты в нанесенном из дисперсии слое, приводящие к ухудшенным барьерным свойствам к кислороду плоских образцов упаковочного ламинированного материала с нанесенным из дисперсии слоем, «устраняются» или «затягиваются» посредством тонкого слоя осажденного из паровой фазы соединения неожиданным образом.

Такой устраняющий дефекты или затягивающий эффект, например, виден, при нанесении покрытия на бумагу различного качества в случае упаковочных ламинированных материалов, подобных материалам по изобретению. Некоторые сорта бумажного картона, оказывается, менее подходят для нанесения в виде жидкой пленки барьерного слоя к кислороду, поскольку кислородный барьер, измеренный на плоском ламинированном материале может сильно варьироваться для различных сортов. Однако различия убирают посредством дополнительного тонкого осажденного из паровой фазы барьерного слоя с внутренней стороны нанесенного в виде жидкой пленки слоя. По-видимому, дефекты, такие как микроотверстия или микротрещины, вероятно, образуются в тонком нанесенном в виде жидкой пленки слое, при нанесении покрытия на бумагу или бумажный картон низкого качества, а при ламинировании к тонкому осажденному из паровой фазы слою, имеющему некоторые барьерные свойства, эти дефекты затягиваются и не сильно влияют на свойства конечной упаковки.

В соответствии со вторым хорошо функционирующим вариантом выполнения, паро-влагобарьерный слой представляет собой слой, содержащий основанный на полиолефине матричный полимер с частицами неорганического наполнителя, распределенными внутри матричного полимера.

Медленная миграция молекул пара воды через слой может быть значительно снижена путем примешивания минеральных наполнителей в перерабатываемые из расплава термопластичные полимерные слои, например, обычно из водостойких полимеров на основе полиолефина. Однако обычно применяемые минеральные наполнители, такие как, например, тальк или карбонат кальция, не обеспечивают такому слою сколь-нибудь значительных барьерных свойств к кислороду.

При осуществлении попытки защитить тонкий, нанесенный в виде жидкой пленки барьерный слой, например, из PVOH, ламинированием со слоем экструдированного из расплава полиолефина, имеющего неорганические частицы, равномерно распределенные в нем, увидели, что достаточные уровни барьера к кислороду не могли бы сохраняться в условиях длительного хранения при обоснованно необходимых толщинах слоев, хотя слой PVOH первоначально обеспечивает ламинированному материалу вполне хорошие барьерные свойства к кислороду. В соответствии с этим, пришли к выводу, что ни барьерные свойства к кислороду, ни паро-влагобарьерные свойства не были достаточными и, что в структуре ламинированного материала были бы необходимы дополнительные слои и материалы, которые, в свою очередь, могли бы в результате дать более дорогой ламинированный материал, чем мог бы быть целесообразен, чтобы конкурировать с соответствующими упаковочными ламинированными материалами на основе алюминиевой фольги.

Весьма неожиданно, однако, при изготовлении упаковочных контейнеров посредством ламинирования слоя, полученного из нанесенной в виде жидкой пленки барьерной композиции на основе PVOH, также содержащей неорганические частицы, с дополнительным паро-влагобарьерным слоем, было обнаружено, что не только достаточно высокие барьерные свойства к кислороду были получены, но также и то, что паро-влагобарьерные свойства готового упаковочного ламинированного материала и, даже, конечной упаковки были неожиданно улучшены, причем со значительным превышением достаточных показателей. Собственно, синергетически и неожиданно улучшенные паро-влагобарьерные свойства получают путем включения наполнителей также в барьерный слой к кислороду. Хотя и был получен некоторый вклад от включения слоя полиолефина с наполнителем как такового в итоговый паро-влагобарьер готового упаковочного ламинированного материала, достаточные и желательные паро-влагобарьерные свойства не были получены, пока также, неожиданно, слой PVOH не включал в себя неорганические частицы. Затем, довольно непредвиденно, паро-влагобарьер был дополнительно улучшен на 40% в сравнении с тем, что было получено от наполненного полиолефинового слоя как такового. Результаты аналогичного типа получают, рассматривая тонкий осажденный из паровой фазы паро-влагобарьерный слой.

С другой стороны, вклад полиолефинового слоя с наполнителем в итоговые барьерные свойства к кислороду готового упаковочного ламинированного материала должен быть нулевым, но итоговая длительная кислородопроницаемость ламинированного материала была также непредвиденно улучшена по сравнению с полностью неудовлетворительными значениями кислородопроницаемости, полученной и измеренной на соответственном материале в том случае, когда в нанесенном в виде жидкой пленки, барьерном слое к кислороду не содержатся неорганические частицы.

Такой неожиданный, синергетический эффект необходим чтобы иметь возможность полагаться на такие упаковочные ламинированные материалы также и в экстремальных условиях, например, в очень сухом климате, так как миграция влаги через стенку упаковочного контейнера из упакованного продукта со 100%-влажной внутренней стороны в направлении к внешней стороне стенки упаковочного контейнера, будет больше в том случае, когда с внешней стороны упаковки существует сухой климат. Благодаря большему различию относительной влажности (RH), значения движущей силы для переноса влаги через материал стенки упаковочного контейнера будут намного выше, отчего синергетический паро-влагобарьерный эффект будет фактически усиливаться, и итоговый паро-влагобарьер будет становиться намного больше, благодаря тому факту, что барьерный слой к кислороду может поддерживаться более сухим посредством сухого климата с внешней стороны упаковки. Барьерный вклад в отношении паров воды от барьерного слоя к кислороду будет, таким образом, увеличен.

Подходящим образом, полимерное связующее для жидкой газобарьерной композиции выбирают из группы, состоящей из полимеров на основе виниловых спиртов, таких как PVOH или диспергируемый в воде EVOH, полимеров на основе акриловой кислоты или метакриловой кислоты, таких как поли(мет)акриловая кислота (PAA, PMAA), полисахаридов, таких как, например, крахмал или производные крахмала, хитозана или других производных целлюлозы, диспергируемого в воде поливинилиденхлорида (PVDC) или диспергируемых в воде сложных полиэфиров, диспергируемого в воде полиамида и их комбинаций из двух или более полимеров.

В тех случаях, когда диспергируемое или растворимое полимерное связующее, используемое для настоящего по изобретению, представляет собой полимер, имеющий газобарьерные свойства сам по себе, естественно достижение лучших итоговых газобарьерных свойств в упаковочном ламинированном материале будет возможным. В соответствии с этим, газобарьерный покрывающий слой предпочтительно образуют из композиции, главным образом содержащей полимер, выбранный из группы, состоящей из (PVOH), диспергируемого в воде (EVOH), (PVDC), диспергируемого в воде полиамида (PA), крахмала, производных крахмала, и их комбинаций из двух или более полимеров.

Там, где желательно использовать полимер, который имеет более рентабельный и положительный в экологическом смысле профиль, газобарьерный покрывающий слой образуют из композиции, в основном содержащей PVOH, диспергируемый в воде EVOH или крахмал. Диспергируемый в воде EVOH имеет более высокое содержание звеньев винилового спирта в сравнении с перерабатываемым из расплава EVOH, и является более похожим по своей природе на PVOH, чем на EVOH. Чистые PVOH и полимеры на основе крахмала могут быть более или менее биологически разлагаемыми, отчего такие полимеры могут быть более желательными для некоторых упаковочных применений.

В сравнении с алюминиевой фольгой, PVOH в качестве барьерного полимера для нанесения покрытия в виде жидкой пленки обладает многими желательными свойствами, в результате чего он является наиболее предпочтительным барьерным материалом во многих контекстах. Среди них, могут быть указанны хорошие свойства, касающиеся пленкообразования, совместимость с пищевыми продуктами и экономическая ценность, наряду с его высокими газобарьерными свойствами к кислороду. В частности, PVOH обеспечивает упаковочный ламинированный материал с сильными барьерными свойствами к запаху и аромату, что является особенно важным для упаковывания, соответственно, молока и сока, но также и других продуктов, которые должны храниться в упаковке в течение длительного периода времени.

Подобно многим другим потенциальным барьерным полимерам, таким как, например, крахмал или производные крахмала, поливиниловый спирт подходящим образом наносят посредством процесса нанесения покрытия в виде жидкой пленки, то есть, в форме водной(ого) дисперсии или раствора или дисперсии или раствора на основе растворителя, которую(ый), при нанесении, размазывают в тонкий, равномерный слой на подложке и после этого сушат. Мы обнаружили, что одним недостатком в этом процессе является, однако, то, что жидкая полимерная дисперсия или жидкий полимерный раствор, которую(ый) наносят на бумажный слой или бумажного картона может проникать в поглощающие жидкость волокна основного слоя. Существует риск образования микроотверстий, в зависимости от характеристик бумажного картона, если нанесенный слой является слишком тонким, по удалении воды или растворителя в ходе высушивания нанесенного барьерного слоя.

Водные системы, как правило, имеют некоторые экологические преимущества. Предпочтительно, жидкая газобарьерная композиция имеет водную основу, так как такая композиция обычно также имеет лучшую рабочую экологичность, чем системы на основе растворителей.

Как кратко указанно выше, является известным включение полимера или соединения с функциональными группами карбоновых кислот, для улучшения паро-влагобарьерных свойств и к кислороду покрытия из PVOH. Подходящим образом, полимер с функциональными группами карбоновых кислот выбирают из сополимера этилена и акриловой кислоты (EAA) и сополимеров этилена и метакриловой кислоты (EMAA) или их смесей. Одна известная такая особенно предпочтительная смесь для барьерного слоя состоит из PVOH, EAA и неорганического соединения с ламинарной структурой. Затем в барьерный слой включают сополимер ЕАА в количестве приблизительно 1-20 вес.% по сухому веществу покрытия.

Полагают, что улучшенные барьерные свойства к кислороду и к воде получаются в результате реакции этерификации между PVOH и ЕАА при повышенной температуре высушивания, посредством чего PVOH сшивается гидрофобными цепями полимера ЕАА, которые тем самым встраиваются в структуру PVOH. Такая смесь, однако, является значительно более дорогой из-за стоимости добавок. Кроме того, высушивание и отверждение при повышенных температурах не являются предпочтительными ввиду риска образования трещин и вздутий в барьерном покрытии на подложке из бумажного картона. Сшивание также может быть инициировано присутствием многовалентных соединений, например, соединений металлов, таких как оксиды металлов. Однако такие улучшенные нанесенные в виде жидкой пленки газобарьерные слои по-прежнему не способны сами по себе обеспечить рентабельный и правильно сформованный упаковочный контейнер с достаточными барьерными свойствами к кислороду для желательного, длительного асептического хранения упаковки при температуре окружающей среды.

За последнее время были разработаны особые разновидности диспергируемого в воде сополимера этилена и винилового спирта (EVOH) и могут быть потенциально использованы в жидкой композиции для нанесения барьерного покрытия к кислороду, в соответствии с изобретением. Обычно применяемые полимеры EVOH, однако, обычно предназначены для экструзии и не обладают способностью диспергироваться/растворяться в водной среде, с тем чтобы произвести тонкую нанесенную в виде жидкой пленки барьерную пленку, составляющую 5 г/м² или ниже, предпочтительно 3,5 г/м² или ниже. Полагают, что EVOH должен включать довольно большое количество мономерных звеньев винилового спирта, которые должны быть диспергируемыми или растворимыми в воде, и, что свойства должны быть настолько ближе к свойствам марок PVOH для нанесения покрытия в виде жидкой пленки, насколько это возможно. Экструдированный слой EVOH не является альтернативой нанесенному в виде жидкой пленки EVOH, так как он по своей природе имеет менее схожие свойства с PVOH, чем марки EVOH для нанесения покрытия методом экструзии, и, так как он не может быть нанесен в рентабельном количестве менее 5 г/м² в виде одного слоя посредством нанесения покрытия методом экструзии или ламинирования способом экструзии, то есть, он требует получаемых совместной экструзией соединительных слоев, которые, как правило, являются очень дорогостоящими полимерами. Кроме того, очень тонкие экструдированные слои охлаждаются слишком быстро и не содержат достаточно тепловой энергии, чтобы способствовать достаточному связыванию смежных слоев при ламинировании.

Другие примеры полимерных связующих, обеспечивающих барьерные свойства к кислороду, подходящие для нанесения покрытия в виде жидкой пленки, представляют собой полисахариды, в частности, крахмал или производные крахмала, такие как предпочтительно оксидированный крахмал, катионный крахмал и гидроксипропилированный крахмал. Примерами таких модифицированных крахмалов являются оксидир