Не содержащий фольги упаковочный ламинированный материал, способ производства упаковочного ламинированного материала и изготовленный из него упаковочный контейнер

Не содержащий фольги упаковочный ламинированный материал, способ производства упаковочного ламинированного материала и изготовленный из него упаковочный контейнер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к не содержащему фольги упаковочному ламинированному материалу для индукционной термосварки для получения упаковок для жидких продуктов или напитков. Настоящее изобретение также относится к способу производства упаковочного ламинированного материала и к упаковочному контейнеру, изготовленному из упаковочного ламинированного материала с использованием способа индукционной термосварки не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала.

Уровень техники

Упаковочные контейнеры одноразового использования для жидких продуктов часто производят из упаковочного ламинированного материала на основе плотной бумаги или картона. Один такой общеизвестный упаковочный контейнер продают под товарным знаком Tetra Brik Aseptic® и используют, главным образом, для асептической упаковки жидких продуктов, включая молоко, фруктовые соки и т.д., предназначенных для долгосрочного хранения в условиях окружающей среды. Упаковочный материал этого известного упаковочного контейнера обычно представляет собой ламинированный материал, включающий объемный центральный слой из бумаги или картона и внешние непроницаемые для жидкостей термопластмассовые слои. Чтобы сделать упаковочный контейнер газонепроницаемым, в частности, непроницаемым для газообразного кислорода, например, с целью асептической упаковки, в том числе упаковки молока или фруктового сока, ламинированный материал в этих упаковочных контейнерах, как правило, содержит по меньшей мере один дополнительный слой, наиболее часто алюминиевую фольгу.

На внутренней поверхности ламинированного материала, т.е. на поверхности, предназначенной для контакта с наполняющим пищевым содержимым контейнера, изготовленного из ламинированного материала, находится самый внутренний слой, нанесенный на алюминиевую фольгу, причем данный самый внутренний слой может состоять из одной или нескольких частей, включающих термосвариваемые связующие полимеры и/или полиолефины. Кроме того, с наружной стороны центрального слоя находится наиболее внешний термосвариваемый полимерный слой.

Алюминиевая фольга, кроме того, делает упаковочный материал термосвариваемым путем индуктивной термосварки, которая представляет собой быстрый и эффективный способ получения механически прочных, непроницаемых для жидкостей и газов сварных соединений или швов в процессе производства контейнеров.

Упаковочные контейнеры, как правило, изготавливают с помощью современных высокоскоростных упаковочных машин такого типа, который производит, наполняет и запечатывает упаковки из полотна или из предварительно сделанных заготовок упаковочного материала. Упаковочные контейнеры можно, таким образом, производить изготовлением из полотна ламинированного упаковочного материала трубы соединением продольных краев полотна друг с другом внахлестку, сваривая вместе самый внутренний и наиболее внешний слои термосвариваемого термопластического полимера. Трубку наполняют заданным жидким пищевым продуктом и затем разделяют на индивидуальные упаковки повторяющейся поперечной сваркой трубы на заданном расстоянии между швами ниже уровня содержимого трубы. Упаковки отделяются от трубы насечками вдоль поперечных швов и получают желательную геометрическую конфигурацию, как правило, в форме параллелепипеда сгибанием листа вдоль подготовленных линий сгиба в упаковочном материале.

Главное преимущество идеи данного непрерывного способа производства упаковки, изготавливаемой из трубы, наполняемой и запечатываемой, заключается в том, что полотно можно стерилизовать непрерывно непосредственно перед изготовлением трубы, таким образом, обеспечивая возможность способа асептической упаковки, т.е. способа, в котором подлежащее упаковке жидкое содержимое, а также сам упаковочный материал освобождают от бактерий и наполненный упаковочный контейнер производят в чистых условиях, в результате чего наполненную упаковку можно хранить в течение продолжительного времени даже при температуре окружающей среды без риска роста микроорганизмов в упакованном продукте. Другое важное преимущество способа непрерывной упаковки типа Tetra Brik® представляет собой, как указано выше, возможность непрерывной высокоскоростной упаковки, что дает существенный вклад в экономическую эффективность.

Слой алюминиевой фольги в упаковочном ламинированном материале обеспечивает превосходные газонепроницаемые свойства по сравнению с большинством полимерных газонепроницаемых материалов. Традиционный упаковочный ламинированный материал на основе алюминиевой фольги для асептической упаковки жидких продуктов представляет собой наиболее экономически эффективный упаковочный материал при своем уровне качества, который имеется на рынке в настоящее время. Любой другой конкурентный материал должен быть более экономически эффективным в отношении исходных материалов, иметь соизмеримые свойства сохранения продуктов и отличаться сравнительно низкой сложностью превращения в конечный упаковочный ламинированный материал.

В настоящее время существует растущая тенденция к разработке таких упаковочных материалов, которые не содержат алюминиевой фольги в структуре ламинированного материала, с целью улучшения экологических характеристик получаемого в результате материала. Тогда, разумеется, желательно снизить стоимость производства упаковочного материала и сохранить необходимые свойства для асептического долгосрочного хранения упаковочных контейнеров, изготовленных из упаковочного ламинированного материала.

В то же время, было бы идеально получить упаковочный ламинированный материал, непосредственно подходящий для использования на основе уже установленных заполняющих и упаковочных машин, действующих в настоящее время на молочных заводах и упаковочных предприятиях во всем мире. Исключение алюминиевой фольги из упаковочного ламинированного материала, однако, представляет собой требующую решения техническую проблему в отношении термосварки наиболее внешних термопластических слоев, так как не существует другого материала в ламинированной конструкции, в котором можно вызвать ток, чтобы получить тепло из энергии магнитного поля таким путем, как происходит в случае алюминиевой фольги. Вместо этого обсуждали и разрабатывали альтернативные технологии, в том числе получение тепла с использованием способов ультразвуковых колебаний или старой традиционной конвекции или сварки горячим воздухом. Осуществление таких альтернативных технологий сварки приводит к необходимости полной перестройки сварочной части упаковочных машин, уже установленных на молочных заводах и упаковочных предприятиях.

Оказалось, что упаковочные ламинированные материалы, включающие два или более непроницаемых слоев, один из которых представляет собой металлизированный слой, могут составлять осуществимые альтернативы ламинированным материалам на основе фольги, однако, с тем вышеуказанным осложнением, что невозможно использование действующего в настоящее время индукционного термосварочного оборудования.

Однако в настоящее время стало ясно, что, вопреки всем предыдущим убеждениям, все же можно действительно производить достаточное тепло для сваривания прилегающего термопластического слоя с помощью металлизированного слоя посредством технологии индукционной сварки, при том условии, что определенные менее революционные приспособления должны быть сделаны на существующем оборудовании. Первые исследованные металлизированные слои были нанесены, главным образом, на ориентированные пленочные подложки из полиэтилентерефталата (PET).

В связи с продолжением работы по приспособлению технологии индукционной сварки для металлизированных слоев было обнаружено, однако, что различные подложки различаются по пригодности к металлизации и последующей индукционной термосварке. Чтобы хорошо работать, по-видимому, металлизированный слой должен иметь определенное сочетание толщины, или оптической плотности, с качеством слоя. Термин «качество» означает, в первую очередь, что слой должен быть однородным и иметь по существу одинаковую толщину по всей ширине и длине ламинированного упаковочного материала.

Пленочные подложки на основе PET обычно являются достаточно дорогими при том, что они обеспечивают в упаковочном ламинированном материале описанного выше вида. Действительно, почти единственный значительный вклад, который они вносят в упаковочный ламинированный материал, состоит в том, то они выступают в качестве носителя для металлизированного слоя. Хотя считают, что технология индукционной сварки осуществима и возможна для приспособления также и к другим, менее дорогим, полимерным подложкам, стало очевидно, что процесс сварки, вероятно, потребует дополнительной калибровки и исследования, чтобы работать эффективно и надежно. Стало также очевидно, что выбор подложки может повлиять на качество и устойчивость металлизированного слоя в процессе термосварки.

Соответственно, по-прежнему существует необходимость в экономически эффективном и надежном, т.е. устойчивом также при умеренных изменениях условий производства и эксплуатации, не содержащем алюминиевой фольги упаковочном материале для асептической упаковки жидких продуктов, например, молока или других напитков, чтобы данный материал обеспечивал достаточные свойства непроницаемости упаковочных контейнеров для долгосрочного асептического хранения в условиях окружающей среды, и чтобы данный не содержащий фольги упаковочный материал можно было запечатывать с помощью индукционной сварки на базе установленного оборудования для наполнения и запечатывания упаковок.

Описание изобретения

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть или ослабить описанные выше проблемы в производстве не содержащего фольги индукционно термосвариваемого бумажного или картонного упаковочного ламинированного материала.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить не содержащий фольги бумажный или картонный упаковочный ламинированный материал, подходящий для долгосрочной асептической упаковки жидких или влажных продуктов, из которого можно методом термосварки изготавливать упаковочные контейнеры с хорошей непроницаемостью по отношению к жидкостям и газам, используя способ индукционной термосварки.

Следующая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить экономически эффективный не содержащий фольги бумажный или картонный упаковочный ламинированный материал, подходящий для долгосрочной асептической упаковки жидких или влажных продуктов, из которого можно методом термосварки изготавливать упаковочные контейнеры с хорошей непроницаемостью по отношению к жидкостям и газам, используя способ индукционной термосварки, причем данные упаковочные контейнеры имеют хорошие свойства непроницаемости не только по отношению к газу и водяному пару, но также по отношению к летучим и пахучим веществам.

Данные цели, таким образом, достигаются согласно настоящему изобретению посредством ламинированного упаковочного материала, упаковочного контейнера и способ изготовления упаковочный материал, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, общие цели достигаются посредством не содержащего фольги упаковочного ламинированного материала для изготовления методом индукционной термосварки упаковок для жидких продуктов или напитков, причем данный упаковочный ламинированный материал содержит по меньшей мере один, первый слой из бумаги или другого материала на основе целлюлозы, причем данный первый бумажный слой находится на внутренней стороне упаковочного ламинированного материала и предварительно нанесен так, чтобы принимать и поддерживать слой осажденного из паровой фазы металла, и приспособлен для индукционной термосварки соседнего термопластического полимерного слоя, и данный упаковочный ламинированный материал дополнительно содержит такой слой осажденного из паровой фазы металла, наносимого или осаждаемого из паровой фазы непосредственно на поверхность и вблизи внутренней стороны указанного предварительно нанесенного первого слоя из бумаги или материала на основе целлюлозы, и дополнительно содержит один или более слоев непроницаемого для жидкостей термосвариваемого термопластического полимерного материала нанесенного на внутреннюю сторону металлического осажденного из паровой фазы покрытия. Как правило, и это наиболее удобно, наиболее внешний слой непроницаемого для жидкостей термосвариваемого термопластического полимерного материала наносят также на противоположную сторону упаковочного ламинированного материала.

Согласно хорошо функционирующему варианту осуществления настоящего изобретения, чтобы обеспечить гладкую принимающую поверхность для нанесения металлического покрытия из паровой фазы и подготовить бумагу для поддержания указанного металлического покрытия в хорошем состоянии в процессе последующей операции термосварки, первый слой из бумаги или другого материала на основе целлюлозы покрывают с его внутренней стороны устойчивым к индукционной сварке покрывающим слоем, имеющим более высокую температуру плавления, чем самый внутренний слой термосвариваемого материала. После этого на внутреннюю сторону слоя устойчивого к индукционной термосварке покрытия дополнительно наносят указанный слой восприимчивого к индукционному нагреванию металлического покрытия из паровой фазы, который предназначен, чтобы вызвать термосваривание в смежном термопластическом полимерном слое.

Наиболее экономически эффективный способ нанесения такого покрытия на бумажный слой, чтобы подготовить его для нанесения металлического покрытия из паровой фазы, заключается в том, чтобы наносить его в виде жидкопленочного покрытия, которое часто также называют обычно термином «дисперсионное покрытие», из жидкой композиции на бумажный слой с последующей сушкой, причем данная жидкая композиция содержит устойчивый к индукционной сварке полимерный связующий материал, диспергированный или растворенный в водной среде или в другом растворителе.

Согласно некоторым хорошо работающим примерам, устойчивый к индукционной сварке покрывающий слой образован из композиции, главным образом содержащей полимер, выбранный из группы, в которую входят поливиниловый спирт (PVOH), вододиспергируемый сополимер этилена и винилового спирта (EVOH), поливинилиденхлорид (PVDC), вододиспергируемый полиамид (PA), вододиспергируемый сложный полиэфир, полисахарид, производные полисахаридов, включая крахмал и производные крахмала, и сочетания двух или более данных веществ. Важно, что покрытый таким способом слой имеет более высокую температуру плавления, чем самый внутренний слой термопластического материала, посредством которого предполагается осуществлять термосваривание упаковочного ламинированного материала и изготовлять наполненные и запечатанные упаковки. Термопластический термосвариваемый материал предпочтительно представляет собой материал на основе полиолефинов, предпочтительнее на основе полиэтилена и наиболее предпочтительно на основе полиэтилена низкой плотности, включая, например LDPE, LLDPE или m-LLDPE.

Если желательно использовать полимер, который является более экономичным и имеет более положительные экологические характеристики, устойчивый к индукционной сварке покрывающий слой получают из композиции, главным образом содержащей PVOH, вододиспергируемый EVOH или крахмал. Вододиспергируемый EVOH содержит большее количество звеньев винилового спирта по сравнению с обрабатываемым в расплаве EVOH, и по своей природе он является более похожим на PVOH, чем на EVOH. Чистый PVOH и полимеры на основе крахмала могут быть биологически разложимыми в большей или меньшей степени, поэтому данные полимеры могут оказаться более желательными для некоторых применений в упаковке.

Кроме того, некоторые полимерные связующие материалы, подходящие для жидкопленочного покрытия, также обладают газонепроницаемыми свойствами, которые делают их еще более желательными в упаковочном ламинированном материале. Соответственно, устойчивый к индукционной сварке покрывающий слой можно предпочтительно получать из композиции, главным образом содержащей полимер, выбранный из группы, в которую входят (PVOH), вододиспергируемый (EVOH), (PVDC), вододиспергируемый полиамид (PA), крахмал, производные крахмала и сочетания двух или более данных веществ.

По сравнению с алюминиевой фольгой, PVOH как жидкопленочный покрывающий непроницаемый полимер обладает многими желательными свойствами, в результате чего он представляет собой наиболее предпочтительный непроницаемый материал во многих отношениях. Среди них следует отметить хорошие пленкообразующие свойства, совместимость с продуктами и экономическую ценность, наряду с его высокой непроницаемостью по отношению к газообразному кислороду. В частности, PVOH придает упаковочному ламинированному материалу высокую непроницаемость по отношению к запахам, что особенно важно для молочных упаковок.

Как и многие другие возможные тугоплавкие полимеры, в том числе, например, крахмал или производные крахмала, поливиниловый спирт соответствующим образом наносят способом жидкопленочного покрытия, т.е. в виде дисперсии или раствора на основе воды или другого растворителя, которые при нанесении растекаются, образуя тонкий однородный слой на подложке, и затем высыхают.

Водные системы обычно имеют определенные экологические преимущества. Предпочтительно, жидкая газонепроницаемая композиция составлена на водной основе, потому что, помимо прочего, такая композиция обычно наносит с меньший ущерб окружающей среды, чем системы на основе других растворителей.

Чтобы улучшить свойства непроницаемости по отношению к водяному пару и кислороду покрытия на основе PVOH, полимер или соединение с функциональными карбоксильными группами можно включить в данную композицию. Соответственно, полимер с функциональными карбоксильными группами выбирают из группы, в которую входят сополимер этилена и акриловой кислоты (EAA) и сополимеры этилена и метакриловой кислоты (EMAA) или их смеси. Один такой известный особенно предпочтительный непроницаемый слой состоит из смеси PVOH, EAA и неорганического слоистого соединения. Сополимер EAA затем включают в непроницаемый слой в количестве около 1-20 мас.% в расчете на массу сухого покрытия.

Считают, что улучшенные свойства непроницаемости по отношению к кислороду и воде возникают в результате реакции этерификации между PVOH и EAA при повышенной температуре сушки, что вызывает сшивку PVOH гидрофобными полимерными цепями EAA, которые тем самым встраиваются в структуру PVOH. Такая смесь, однако, стоит дороже вследствие стоимости добавок. Кроме того, композиции можно делать более долговечными посредством сушки и отверждения при повышенных температурах. Сшивку можно также вызвать присутствием многовалентных соединений, например, соединений металлов, в том числе оксидов металлов, хотя такие соединения являются менее предпочтительными в покрывающих композициях для этой цели.

Недавно разработаны особые виды вододиспергируемого сополимера этилена и винилового спирта (EVOH), которые можно считать пригодными для кислородонепроницаемой жидкой покрывающей композиции. Традиционные полимеры EVOH, однако, как правило, предназначены для экструзии и не являются пригодными для диспергирования/растворения в водной среде, чтобы производить жидкопленочным покрытием тонкую непроницаемую пленку плотностью 5 г/м² или ниже, предпочтительно 3,5 г/м² или ниже. Считают, что EVOH должен включать достаточно большое количество мономерных звеньев винилового спирта, чтобы быть диспергируемым или растворимым в воде, и что его свойства должны быть близкими, насколько это возможно, к параметрам жидкопленочных покрытий на основе PVOH. Экструдированный слой EVOH не является альтернативой жидкопленочному покрытию на основе EVOH, потому что присущие ему свойства меньше похожи на параметры PVOH, чем EVOH для экструзионного покрытия, и потому что его невозможно наносить в экономически эффективном количестве менее 5 г/м² в виде одного слоя методами экструзионного покрытия или экструзионного ламинирования, т.е. для него необходимы совместно экструдированные связующие слои, которые обычно представляют собой очень дорогие полимеры. Кроме того, очень тонкие экструдированные слои охлаждаются чрезмерно быстро и не содержат достаточно тепловой энергии, чтобы выдерживать соответствующее ламинирование для соединения с прилегающими слоями.

Другие примеры полимерных связующих материалов, подходящий для жидкопленочного покрытия, представляют собой полисахариды, в частности крахмал или производные крахмала, в том числе предпочтительно окисленный крахмал, катионный крахмал и гидроксипропилированный крахмал. Примеры таких модификаций крахмала представляют собой окисленный гипохлоритом картофельный крахмал (Raisamyl 306 от фирмы Raisio), гидроксипропилированный кукурузный крахмал (Cerestar 05773). Однако также и другие формы и производные крахмала можно использовать в качестве связующих материалов для жидкопленочного покрытия.

Дополнительные примеры полимерных связующих материалов представляют собой покрытия, включающие смеси содержащих карбоксильные кислоты полимеров, в том числе полимеры на основе акриловой кислоты или метакриловой кислоты, и полимеры на основе многоатомных спиртов, в том числе PVOH или крахмал. Реакция сшивки данных полимерных связующих материалов является предпочтительной, как упомянуто выше, для придания устойчивости к высокой влажности.

Наиболее предпочтительно, однако, использовать в качестве связующего полимерного материала PVOH, потому что он обладает всеми перечисленными выше хорошими свойствами, т.е. помимо хорошей стойкости к индукционной термосварке, его отличают также хорошие пленкообразующие свойства, газонепроницаемые свойства, экономическая эффективность, совместимость с продуктами и свойства непроницаемости для запахов.

Газонепроницаемая композиция на основе PVOH функционирует лучше всего, когда PVOH имеет степень омыления, составляющую по меньшей мере 98%, предпочтительно по меньшей мере 99%, хотя также и менее высокие степени омыления PVOH обеспечивают хорошие свойства.

Согласно одному варианту осуществления, жидкая композиция дополнительно содержит неорганические частицы для дальнейшего улучшения свойств непроницаемости по отношению к газообразному кислороду.

Полимерный связующий материал можно, например, смешивать с неорганическим соединением, которое имеет слоистую структуру или форму хлопьев. Благодаря слоистой структуре имеющих форму хлопьев неорганических частиц, молекула газообразного кислорода должна проходить более длинный и извилистый путь через кислородонепроницаемый слой, чем нормальный прямой путь через непроницаемый слой.

Согласно одному варианту осуществления, неорганическое слоистое соединение представляет собой так называемое соединение из наночастиц, диспергированное до состояния отслаивания, т.е. слои слоистого неорганического соединения отделяются друг от друга посредством жидкой среды. Таким образом, слоистое соединение предпочтительно может набухать или расщепляться за счет дисперсии или раствора полимера, который при диспергировании проникает в слоистую структуру неорганического материала. Он может также набухать за счет растворителя перед введением в раствор полимера или дисперсию полимера. Таким образом, неорганическое слоистое соединение диспергируется до состояния расслоившегося материала в жидкой газонепроницаемой композиции и в высушенном непроницаемом слое. Термин «глинистые минералы» содержит минералы следующих типов: каолинит, антигорит, смектит, вермикулит, бентонит или слюда, соответственно. В частности, лапонит, каолинит, дикит, накрит, галлуазит, антигорит, хризотил, пирофиллит, монтмориллонит, гекторит, сапонит, сауконит, слюда на основе тетрасиликата натрия, тениолит натрия, слюда обыкновенная, маргарит, вермикулит, флогопит, ксантофиллит и тому подобные можно упомянуть в качестве подходящих глинистых минералов. Предпочтительные наночастицы представляют собой частицы монтмориллонита, наиболее предпочтительно очищенного монтмориллонита или натрийзамещенного монтмориллонита (Na-MMT). Состоящее из наночастиц неорганическое слоистое соединение или глинистый минерал предпочтительно имеет соотношение размеров от 50 до 5000 и размер частиц до приблизительно 5 мкм в отслоенном состоянии.

Предпочтительно неорганические частицы состоят, главным образом, из таких частиц слоистого бентонита, которые имеют соотношение размеров от 50 до 5000.

Соответственно, непроницаемый слой содержит от приблизительно 1 до приблизительно 40 мас.%, предпочтительнее от приблизительно 1 до приблизительно 30 мас.% и наиболее предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 20 мас.%, неорганического слоистого соединения в расчете на массу сухого покрытия. Если данное количество является чрезмерно низким, газонепроницаемые свойства нанесенного и высушенного непроницаемого слоя не будут заметно улучшены по сравнению со случаем, когда неорганическое слоистое соединение не используют. Если данное количество является чрезмерно высоким, станет более затруднительным нанесение жидкой композиции в качестве покрытия, и станет труднее содержать ее в резервуарах для хранения и трубопроводах системы нанесения покрытия. Непроницаемый слой содержит предпочтительно от приблизительно 99 до приблизительно 60 мас.%, предпочтительнее от приблизительно 99 до приблизительно 70 мас.% и наиболее предпочтительно от приблизительно 95 до приблизительно 80 мас.% полимера в расчете на массу сухого покрытия. Добавку, в том числе стабилизатор дисперсии или подобное вещество, можно включать в газонепроницаемую композицию, предпочтительно в количестве, составляющем не более чем приблизительно 1 мас.% в расчете на массу сухого покрытия.

Согласно другому варианту осуществления, неорганические частицы состоят, главным образом, из слоистых частиц талька, которые имеют соотношение размеров от 10 до 500. Композиция, как правило, содержит количество от 10 до 50 мас.%, предпочтительнее от 20 до 40 мас.% частиц талька в расчете на сухую массу. Ниже 20 мас.% отсутствует значительное усиление газонепроницаемых свойств, в то время как выше 50 мас.% нанесенный слой может быть более хрупким и ломким, потому что уменьшается внутреннее сцепление между частицами в слое. Выше 50 мас.% полимерный связующий материал оказывается в слишком малом количестве, чтобы окружать и диспергировать частицы и отслаивать их друг от друга в пределах слоя.

В качестве альтернативы, неожиданно хорошие свойства кислородонепроницаемости могут быть достигнуты, когда используют коллоидные частицы диоксида кремния, и размер частиц составляет 3-150 нм, предпочтительно 4-100 нм и даже предпочтительнее 5-70 нм, причем данные частицы являются предпочтительно аморфными и сферическими. Использование коллоидных частиц диоксида кремния, кроме того, имеет преимущество в том, что жидкую непроницаемую композицию можно наносить при содержании сухого вещества, составляющем 15-40 мас.%, предпочтительно 20-35 мас.% и даже предпочтительнее 24-31 мас.%, в результате чего уменьшается потребность в принудительной сушке.

Другие альтернативы неорганических частиц, которые можно использовать, представляют собой частицы каолина, слюды, карбоната кальция и т.д.

Предпочтительный полимерный связующий материал, также при использовании неорганических частиц для обеспечения свойств кислородонепроницаемости, представляет собой PVOH, отчасти благодаря его полезным свойствам, упомянутым выше. Кроме того, PVOH является полезным с точки зрения перемешивания, т.е. его, как правило, легко диспергировать или отслаивать неорганические частицы в водном растворе PVOH, чтобы получать устойчивую смесь PVOH и частиц, таким образом, обеспечивая хорошее пленочное покрытие с однородным составом и морфологией.

Предпочтительно, согласно настоящему изобретению, указанный устойчивый к индукционной термосварке слой наносят в полном количестве, составляющем от 0,5 до 7 г/м², предпочтительно от 0,5 до 5 г/м², предпочтительнее от 0,5 до 3 г/м² в расчете на сухую массу. Ниже 0,5 г/м² наблюдается слишком низкий эффект устойчивости к индукционной сварке, и существует риск образования отверстий малого диаметра, в зависимости от характеристик бумаги или подложки, в связи с удалением воды или растворителя для сушки нанесенного непроницаемого слоя, если нанесенный слой является слишком тонким. С другой стороны, выше 7 г/м² нанесенный слой не сделает экономически эффективным упаковочный ламинированный материал вследствие высокой стоимости полимеров в целом и вследствие высокого энергопотребления для испарения жидкости из дисперсии.

Кроме того, признанный уровень кислородонепроницаемости достигается при содержании PVOH, составляющем 0,5 г/м² и выше, и хорошее равновесие между свойствами непроницаемости и затратами достигается в интервале от 0,5 до 3,5 г/м².

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, непроницаемый по отношению к газообразному кислороду слой наносят в две последовательные стадии с промежуточной сушкой в виде слоя из двух частей. Если нанесенный таким образом слой состоит из двух частей, причем каждую часть, соответственно, наносят в количестве от 0,3 до 3,5 г/м², предпочтительно от 0,5 до 2,5 г/м², обеспечивая более высокое качество всего слоя при меньшем количестве жидкой газонепроницаемой композиции. Состоящие из двух частей слои наносят в количестве, составляющем предпочтительно от 0,5 до 2 г/м², предпочтительнее от 0,5 до 1,5 г/м² для каждой части.

Нанесение слоя металлического покрытия из паровой фазы осуществляют посредством физического осаждения из паровой фазы (PVD) на тонкую бумажную подложку с покрытием. Тонкие металлические покрытия из паровой фазы согласно настоящему изобретению имеют нанометровую толщину, т.е. имеют толщину, которую удобнее всего выражать в нанометрах, например, от 5 до 500 нм (от 50 до 5000 Å), предпочтительно от 5 до 200 нм, предпочтительнее от 5 до 100 нм и наиболее предпочтительно от 5 до 50 нм.

Как правило, ниже 5 нм свойства устойчивости к индукционной термосварке могут оказаться недостаточными для применения, а выше 200 нм покрытие может оказаться недостаточно гибким и, таким образом, более склонным к образованию трещин при нанесении на гибкую подложку.

Обыкновенно такое осажденное из паровой фазы покрытие, обладающее устойчивостью к индукционному нагреванию, изготавливают из соединения металла, и предпочтительно нанесенный индукционной термосваркой из паровой фазы слой металлического покрытия представляет собой слой, по существу состоящий из алюминия. Как правило, алюминиевый металлизированный слой по своей природе содержит тонкую поверхностную пленку, состоящую из оксида алюминия, что обусловлено характером используемого процесса нанесения металлизированного покрытия.

Соответственно, нанесенный слой металлического покрытия из паровой фазы имеет оптическую плотность (OD), составляющую от 1 до 5, предпочтительно от 1,5 до 3,5, предпочтительнее от 2 до 3.

Осажденный из паровой фазы слой на основе алюминия имеет толщину, составляющую предпочтительно от 5 до 100 нм, предпочтительнее от 5 до 50 нм, что соответствует менее чем 1% металлического алюминиевого материала, присутствующего в алюминиевой фольге традиционной толщины, т.е. 6,3 мкм.

Чтобы улучшить адгезию покрытия к подложке, стадию поверхностной обработки пленки подложки можно осуществлять перед осаждением покрытия из паровой фазы, в частности, перед металлизацией подложки.

Наиболее предпочтительным металлом согласно настоящему изобретению является алюминий, хотя любой другой металл, который можно осаждать из вакуума в виде однородного покрытия, можно использовать согласно настоящему изобретению. Таким образом, менее предпочтительные и реже встречающиеся металлы, в том числе Au, Ag, Cr, Zn, Ti или Cu, также являются приемлемыми. Как правило, тонкие покрытия из металла или смеси металла и оксида металла обеспечивают свойства непроницаемости по отношению к водяному пару, и их также используют, когда желательной функцией является предотвращение миграции водяного пара в объем и сквозь ламинированную пленку или упаковочный ламинированный материал. Наиболее часто, однако, металл в металлизированном покрытии представляет собой алюминий (Al).

Чтобы сделать процесс нанесения металлического покрытия из паровой фазы экономически эффективным, подложка, т.е. первый, самый внутренний, слой из бумаги или другого материала на основе целлюлозы (11) должен быть тонким, насколько это возможно, чтобы максимально возможное количество метров содержалось в рулоне бумаги с покрытием. Первый бумажный слой имеет удельный вес предпочтительно от 20 до 100 г/м², предпочтительнее от 20 до 70 г/м², еще предпочтительнее от 30 до 60 г/м². Когда бумага является слишком тонкой, ее, естественно, будет труднее использовать в процессах последующего покрытия и ламинирования. С другой стороны, чем тоньше бумага, тем более экономически эффективной она может быть в процессе нанесения металлического покрытия из паровой фазы. С точки зрения жесткости, более толстый первый бумажный слой также способствует большей жесткости и устойчивости всей структуры упаковочного ламинированного материала.

Второй слой из бумаги или картона для использования в качестве стабилизирующего центрального слоя в обычных картонных упаковках для жидких продуктов обычно имеет толщину от приблизительно 100 мкм до приблизительно 600 мкм, и удельный вес приблизительно 100-500 г/м², предпочтительно около 200-400 г/м², предпочтительнее от 200 до 300 г/м², и может представлять собой традиционную бумагу или картон подходящего для упаковки качества.

С другой стороны, для дешевых асептических долгосрочных упаковок жидких продуктов можно использовать более тонкий упаковочный ламинированный материал, имеющий более тонкий бумажный центральный слой. Упаковочные контейнеры, изготовленные из таких упаковочных ламинированных материалов, не имеют складную форму и больше похожи на подушкообразные гибкие пакеты. Подходящая однослойная бумага для таких пакетных упаковок тогда обычно имеет удельный вес от приблизительно 30 до приблизительно 140 г/м², предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 120 г/м², предпочтительнее от 50 до приблизительно 110 г/м², наиболее предпочтительно от 50 до 70 г/м².

Согласно одному варианту осуществления, такой дешевый упаковочный ламинированный материал может, в качестве альтернативы, включать два или более тонких бумажные слоя, из которых первый, внутренний бумажный слой покрыт осажденным из паровой фазы восприимчивым к индукционному нагреванию материалом согласно настоящему изобретению. Когда существуют два бумажных слоя в структуре упаковочного ламинированного материала, второй внешний бумажный слой, соответственно, имеет удельный вес от 20 до 100 г/м², предпочтительно от 20 до 70 г/м², предпочтительнее от 20 до 50 г/м².

Подходящие термопластмассы для наиболее внешних и самый внутренних термосвариваемых непроницаемых для жидкостей слоев имеют основу из полиолефинов, в том числе, например, полиэтиленов или полипропиленов, предпочтительно полиэтиленов и предпочтительнее полиэтиленов низкой плотности, включая, например, LDPE, линейный LDPE (LLDPE) или полиэтилены, полученные полимеризацией на одноцентровом металлоценовом катализаторе (m-LLDPE), или смеси двух или более данных веществ.

Альтернативные примеры полиолефинов, подходящих для связующих слоев или связующих полимерных слоев, для полученных экструзионным ламинированием слоев или даже термосв