СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО БЕЛОГО СЛОЯ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЛАМИНИРОВАНИЯ В ГИБКИХ УПАКОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЯХ
PROCESS OF USING LAST WHITE IN FLEXIBLE PACKAGING APPLICATIONS AS LAMINATING ADHESIVE

[0001] Многослойные материалы, из которых состоят упаковки типа пакетов для пищевых продуктов, таких как соленые закуски, мясные изделия и сыр, и даже для непищевых изделий, таких как моющие средства, умягчители для тканей и т. д., изготавливаются посредством ламинирования двух пленок друг с другом. Как правило, верхняя пленка, которая имеет печать на оборотной стороне, затем ламинируется с аналогичной или отличающейся от нее пленкой. Неограничительный список примеров традиционных многослойных структур, используемых в упаковках, включает:
• двуосноориентированный полипропилен (BOPP)/печать на оборотной стороне/связующий материал/термогерметизируемый металлизированный BOPP (типичная многослойная структура для соленых закусок);
• полиэтилентерефталат (PET)/печать на оборотной стороне/связующий материал/высоконепроницаемая герметизирующая пленка (типичная структура для некоторых мясных изделий и сыра);
• полиэтилен (PE)/печать на оборотной стороне/связующий материал/герметизирующая полиэтиленовая пленка (типичная структура для моющих средств); и
• BOPP/печать на оборотной стороне/связующий материал/BOPP (типичная структура для бутылочных этикеток).
[0002] Типичные стадии, которые осуществляются в процессе печать и ламинирование включают печать на оборотной стороне прозрачной первичной пленки, ламинирование первичной пленки на вторичную пленку, отверждение в течение каких-либо и/или всех стадий. Многослойный материал может дополнительно направляться на необязательные последующие технологические стадии, такие как продольное разрезание, заполнение продуктом и т. д.
[0003] Первая стадия включает печать на оборотной стороне прозрачной первичной пленки. Например, это может быть любая из пленок, описанных в приведенных выше примерах. Печать на пленке может осуществляться с использованием способов печати, включающих следующие: (a) флексография CL на основе растворителя или воды, где тепловые сушилки высушивают покрывную краску; (b) многослойная флексография с ультрафиолетовым отверждением, где ультрафиолетовое излучение отверждает краску; (c) многослойная флексография на водной основе, где тепловые сушилки высушивают краску; (d) глубокая печать на основе растворителя или воды, где тепловые сушилки высушивают краску; (e) офсетная печать с ультрафиолетовым или электронным отверждением, где ультрафиолетовое излучение или электронный пучок отверждает краску; и (f) цифровая печать с тепловым отверждением (например, HP Indigo).
[0004] Распространенным является использование поверхностного белого красочного слоя (также называемого в настоящем документе терминами "поверхностный белый слой", "поверхностный белый" или "белый"), который наносится после того, как наносятся все цветные или другие красочные слои, и обычно он называется термином "поверхностный красочный слой". Функция белого красочного слоя заключается в том, чтобы обеспечивать хорошую матовость в целях улучшения внешнего вида и светонепроницаемости в тех случаях, где прозрачная пленка используется в качестве вторичной пленки. Этот белый красочный слой обычно наносится обливанием, обеспечивая полное покрытие одного или нескольких предшествующих красочных слоев. Однако в упаковке обычно требуется наличие небольших окошек, посредством которых можно видеть упакованный продукт. В этих случаях белый слой может наноситься способом трафаретного покрытия. Белая краска может содержать в качестве основы растворитель или воду, и в таком случае используется тепловая сушилка. В качестве альтернативы, белый красочный слой может отверждаться ультрафиолетовым излучением или электронным пучком с помощью соответствующего оборудования для отверждения.
[0005] На отдельной второй стадии печатная первичная пленка ламинируется на вторичную пленку посредством связующего материала с использование оборудования для ламинирования, например, ламинаторов. Примерные связующие материалы для ламинирования представляют собой (a) не содержащие растворителя связующие материалы (например, связующие материалы полиуретанового типа, которые выпускаются в форме двухкомпонентной системы, такие как не содержащий растворителя связующий материал Henkel Liofol LA7773-21/LA6016-21); (b) связующие материалы на основе растворителя (они могут представлять собой, например, однокомпонентную систему или двухкомпонентную систему); и (c) связующие материалы на водной основе.
[0006] Для связующих материалов (b) и (c) требуется использование тепловой сушилки, в то время как для связующего материала (a) тепловая сушилка не требуется. Связующие материалы (b) и (c) могут наноситься способами глубокой печати или флексографии, но в случае связующего материала (a) требуется специальное трехвалковое устройство для нанесения покрытия. Эти конкретные способы нанесения связующих материалов являются общедоступными путем использования оборудования для ламинирования. Кроме того, каждый из этих связующих материалов представляет собой связующий материал, который отверждается с течением времени. Таким образом, в зависимости от требований конечного применения и выбранного типа связующего материала, продолжительность отверждения может составлять от приблизительно 24 часов до приблизительно десяти (10) суток. В течение этого времени отверждения связующий материал должен выдерживаться в регулируемых условиях, чтобы обеспечивалось надлежащее соединение многослойных материалов.
[0007] После отверждения многослойный материал становится готовым для других необязательных технологических стадий, таких как продольное разрезание, заполнение продуктом и т. д.
[0008] Разработка многослойных материалов изменяется с течением времени. Например, существовал рыночный спрос на достижение моментального соединения с использованием этих связующих материалов для многослойного материала в целях обеспечения моментального осуществления последующих технологических стадий и соответствующего сокращения продолжительности технологического цикла, требуемого на рынке. Этим условиям удовлетворяют радиационно-отверждаемые связующие материалы, для отверждения которых используется ультрафиолетовое излучение или электронный пучок. Некоторые примерные связующие материалы, которые моментально отверждаются электронным пучком, описываются в публикациях патентных заявок США №№ 2003/0031865, 2006/003123, 2006/000312 и 2006/0000545, а также в патенте США № 8163127. Электронный пучок был выбран вследствие его способности проникновения сквозь непрозрачные пленки в целях отверждения связующего материала, а также в целях улучшения соблюдения законодательства о пищевых продуктах.
[0009] Кроме того, существует также рыночный спрос на разработку моментально отверждаемого непроницаемого связующего материала. Помимо обеспечения превосходных моментальных соединений, этот непроницаемый связующий материал также должен был обеспечивать превосходную непроницаемость в отношении кислорода и запаха, которая требуется для определенных упаковочных изделий. Эта технология описывается в различных патентах, включая патенты США №№ 6399171, 6514584, 6436498, 6416817 и 7026635.
[0010] Однако известная в настоящее время технология ламинирования по-прежнему имеет технологические ограничения и проблемы недостаточной экономичности, которые должны быть преодолены.
[0011] Например, все первичные подложки, которые описываются выше и содержат поверхностный белый красочный слой, должны ламинироваться на вторичную пленку, и при этом требуется использование отдельного блока оборудования для ламинирования и, как отмечено выше, связующий материал для ламинирования. Для этого требуются дополнительные устройства и материалы.
[0012] Разнообразные пригодные для отверждения электронным пучком органофункциональные краски Gelflex™ описываются в публикациях патентных заявок США №№ 2013/0192483, 2012/0220683 и 2011/0247508. Такие краски, могут отверждаться, например, электронным пучком при дозе, составляющей от приблизительно 30 до приблизительно 35 кГр, и напряжении электронного устройства, составляющем приблизительно 110 кВ. Согласно некоторым вариантам осуществления, поверхностный белый слой наносится на исходные красочные слои, а затем все слои вместе отверждаются электронным пучком. Как отмечено выше, однако, эта отвержденная подложка должна затем ламинироваться на другую подложку посредством отдельного устройства для ламинирования с использованием отдельного связующего материала для соединения слоев друг с другом, и, таким образом, требуется более экономичное и технологически разработанное решение.
[0013] Согласно одному варианту осуществления, авторы настоящего изобретения предложили более эффективный способ, включающий придание свойств отверждаемого электронным пучком связующего материал для ламинирования поверхностному белому красочному слою печатной первичной пленочной подложки, последующее ламинирование первичной пленочной подложки на вторичную пленочную подложку и заключительное отверждение всей многослойной структуры в течение одной стадии обработки электронным пучком. Такой способ является более рациональным, и для него требуется меньше оборудования, а также меньшее число стадий отверждения.
[0014] К удивлению авторов настоящего изобретения, такой подход неожиданно оказался работоспособным. Что касается отверждаемого электронным пучком поверхностного белого слоя, неожиданно было обнаружено, что в результате присутствия большего содержания пигмента в краске для достижения желательной вязкости и выбора электронного пучка, соответствующего отверждаемым ингредиентам, получалась краска, которая в отвержденном состоянии обеспечивала надлежащую адгезию между подложками и желательную общую целостность конечного изделия.
[0015] Следующие примеры представляют собой исключительно иллюстрации, которые не должны истолковываться как ограничивающие настоящее изобретение.
[0016] Пример 1. Отверждаемая электронным пучком и ультрафиолетовым излучением композиция поверхностного белого связующего материала для ламинирования
Отверждаемая электронным пучком композиция:
Продукт
Описание
Поставщик
Содержание, %
Omnistab IN 535
Стабилизатор
IGM Resins
0,5
TegoGlide 432
Смачивающее вещество
Evonik
1,0
TegoDispers 685
Диспергирующее вещество
Evonik
0,5
Триакрилат триметилолпропана (TMPTA)
Акрилатный мономер
Sartomer
12,0
Триакрилат триэтоксилированного триметилолпропана (TMP(3EO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
18,0
Триакрилат дипропоксилированного полиэтиленгликоля NPG(2PO)TA
Акрилатный мономер
Sartomer
18,0
Диоксид титана R 902
Пигмент
DuPont
50,0
Отверждаемая ультрафиолетовым излучением композиция:
Продукт
Описание
Поставщик
Содержание, %
Omnistab IN 535
Стабилизатор
IGM Resins
0,47
TegoGlide 432
Смачивающее вещество
Evonik
0,94
TegoDispers 685
Диспергирующее вещество
Evonik
0,47
Триакрилат триметилолпропана (TMPTA)
Акрилатный мономер
Sartomer
11,28
Триакрилат триэтоксилированного триметилолпропана (TMP(3EO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
16,92
Триакрилат дипропоксилированного полиэтиленгликоля (NPG(2PO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
16,92
Диоксид титана R 902
Пигмент
DuPont
47,00
Speedcure TPO-L
Фотоинициатор
Lambson
6,00
[0017] Пример 2
[0018] Первичная пленка: полиэтилен с печатью на оборотной стороне с использованием традиционных красок на основе растворителя. Толщина 50 микрометров (мкм).
[0019] Вторичная пленка: прозрачный полиэтилен толщиной 50 мкм.
[0020] Обе пленки обрабатывали коронным разрядом до уровня прочности, составляющего от 38 до 40 дин/см, который измерялся с помощью маркеров. Используя спиральный валик Mayer № 6, белый связующий материал для ламинирования, изготовленный в примере 1, наносили на первичную пленку. Затем на нее ламинировали вторичную пленку. После этого многослойный материал прокатывали с помощью валика, чтобы получить хороший поверхностный контакт между связующим материалом и пленками. Многослойный материал затем отверждали, используя устройство для облучения электронным пучком от компании ESI в условиях 140 кВ и 30 кГр.
[0021] Пример 3
[0022] Первичная пленка: полиэтилен с печатью на оборотной стороне с использованием традиционных красок на основе растворителя. Толщина 50 мкм.
[0023] Вторичная пленка: прозрачный BOPP толщиной 30 мкм.
[0024] Обе пленки обрабатывали коронным разрядом до уровня прочности, составляющего от 38 до 40 дин/см, который измерялся с помощью маркеров. Используя спиральный валик Mayer № 6, белый связующий материал для ламинирования, изготовленный в примере 1, наносили на первичную пленку. Затем на нее ламинировали вторичную пленку. После этого многослойный материал прокатывали с помощью валика, чтобы получить хороший поверхностный контакт между связующим материалом и пленками. Многослойный материал затем отверждали, используя устройство для облучения электронным пучком от компании ESI в условиях 140 кВ и 30 кГр.
[0025] После обработки электронным пучком оба многослойных материала испытывали в отношении адгезии, используя стандартное T-образное отслаивание полоски однодюймовой ширины (2,54 см). Разрыв пленки наблюдался для обоих многослойных материалов. Многослойные материалы проявляли превосходную матовость. Эти примеры показывают, что поверхностный белый слой может использоваться в качестве связующего материала для ламинирования.
[0026] Пример 4. Композиция поверхностного белого связующего материала для ламинирования
Продукт
Описание
Поставщик
Содержание, %
Omnistab IN 535
Стабилизатор
IGM Resins
0,5
TegoGlide 432
Смачивающее вещество
Evonik
1,0
TegoDispers 685
Диспергирующее вещество
Evonik
0,5
Триакрилат триметилолпропана (TMPTA)
Акрилатный мономер
Sartomer
6,0
Триакрилат триэтоксилированного триметилолпропана (TMP(3EO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
15,0й
Диакрилат трипропиленгликоля (TPGDA)
Акрилатный мономер
Sartomer
9,0
Триакрилат дипропоксилированного полиэтиленгликоля (NPG(2PO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
18,0
Диоксид титана R 902
Пигмент
DuPont
50,0
[0027] Предполагается, что связующая композиция для ламинирования, описанная в примере 4, после отверждения электронным пучком при дозе от 3 до 3,5 Мрад, должна обеспечивать адгезию по отношению к аналогичным и отличающимся пленкам, таким как герметизирующие пленки на основе BOPP, покрытого PET, соэкструдированного полиэтилена (PE), имеющие высокую непроницаемость.
[0028] Пример 5. Композиция поверхностного белого связующего материала для ламинирования
Продукт
Описание
Поставщик
Содержание, %
Omnistab IN 535
Стабилизатор
IGM Resins
0,5
TegoGlide 432
Смачивающее вещество
Evonik
1,0
TegoDispers 685
Диспергирующее вещество
Evonik
0,5
Триакрилат триметилолпропана (TMPTA)
Акрилатный мономер
Sartomer
6,0
Триакрилат триэтоксилированного триметилолпропана (TMP(3EO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
15,0
Диакрилат трипропиленгликоля (TPGDA)
Акрилатный мономер
Sartomer
9,0
Триакрилат дипропоксилированного полиэтиленгликоля (NPG(2PO)TA)
Акрилатный мономер
Sartomer
12,0
Кислый функциональный
Триакрилатный мономер
Sartomer
6,0
Диоксид титана R 902
Пигмент
DuPont
50,0
[0029] Предполагается, что связующая композиция для ламинирования, описанная в примере 5, после отверждения электронным пучком при дозе от 3 до 3,5 Мрад, должна обеспечивать адгезию по отношению к аналогичным и отличающимся пленкам, таким как герметизирующие пленки на основе BOPP, покрытого PET, металлизированного BOPP, алюминиевой фольги и полиолефинов.
[0030] Связующая композиция для ламинирования в примерах 4 и 5 может быть также модифицирована посредством добавления фотоинициатора, если необходимо внести изменения в ее состав таким образом, чтобы композиция связующего материала для ламинирования отверждалась ультрафиолетовым излучением.
[0031] Другие варианты осуществления настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники в результате ознакомления с описанием и практикой настоящего изобретения в данном документе. Данное описание и примеры следует рассматривать исключительно в качестве иллюстрации, в то время как действительная сфера и идея настоящего изобретения определяются в следующей формуле изобретения.