СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГИБКОГО ЛАМИНАТА ДЛЯ УПАКОВКИ
METHOD OF FABRICATING RESILIENT PACKING LAMINATE

Настоящее изобретение относится к способу производства гибкого ламината (слоистого листового материала) для упаковки, в котором по меньшей мере одна пластмассовая пленка и по меньшей мере другая пластмассовая пленка, металлическая фольга или бумага в качество слоев ламината соединены друг с другом посредством полиуретанового адгезива, затем на ламинат воздействуют источником энергии для отверждения адгезива.
В производстве гибких ламинатов для упаковки, состоящих из пластмассовых пленок, алюминиевой фольги или бумаги в качестве слоев ламината, применяют, главным образом, двухкомпонентные полиуретановые адгезивы для соединения отдельных слоев ламината. После ламинирования эти адгезивы необходимо выдерживать более 10 дней на участках отверждения с высокой температурой 45-50°С для достижения полного отверждения адгезива. Подобные условия применяют, в частности, для упаковочных материалов, которые должны выдерживать процессы с термоциклом, например, в автоклаве. Фаза отверждения ведет к полимеризации адгезива путем поперечного сшивания изоцианатных и спиртовых групп компонентов адгезива. Кроме того, протекают все химические реакции, ведущие к образованию связи со слоями ламината.
Продолжительный период отверждения негативно влияет как на срок поставки, так и необходимые емкости складирования. Кроме того, традиционный способ отверждения требует высокого расхода энергии для поддержания требуемой температуры. Решение проблемы быстрого отверждения позволит значительно сократить период времени от ламинирования до отгрузки ламината. Система с совмещенным проведением ламинирования и отверждения также позволит избежать необходимости в участке/цехе отверждения с использованием высокой температуры, что добавляет преимущество, заключающееся в снижении расхода энергии.
Известно отверждение адгезивов с совмещенным проведением процесса ламинирования с применением технологий на основе электронного пучка. Однако технология отверждения электронным пучком требует адгезивов, которые никоим образом не должны контактировать с пищевой продукцией.
Целью настоящего изобретения является создание способа, посредством которого можно сократить время, требуемое для отверждения адгезива в упаковочных ламинатах, в сравнении со временем отверждения адгезива в традиционном производстве ламината при сохранении установленных полиуретановых адгезивов. Кроме того, способ должен обеспечить непрерывное производство ламинатов.
Эту цель достигают с помощью настоящего изобретения, которое предлагает отверждение адгезива облучением ламината микроволнами.
Энергия, необходимая для отверждения слоев адгезива, и оптимальная частота микроволн для облучения ламинатов зависят от толщины ламинатов и от скорости ленты в ходе непрерывного процесса ламинирования. Эти параметры можно легко определить с помощью простых экспериментов.
Кроме того, ламинат можно нагреть.
Предлагается система отверждения, ускоряющая отверждение, которая не требует специального адгезива, но применяет адгезивы на основе полиуретана, используемые в настоящее время на рынке для упаковки пищевой продукции.
Наиболее эффективный источник микроволновой энергии завершает полимеризацию, т.е. отверждение адгезива, за значительно более короткое время в сравнении со стандартной тепловой энергией, применяемой в настоящее время и обеспечиваемой участком отверждения нагревом до 45-50°С.
Существенное преимущество предлагаемого в настоящем изобретении способа на основе применения микроволновой энергии для отверждения адгезивов обеспечивает значительное сокращение времени отверждения адгезивов на основе полиуретана, применяемых, главным образом, в областях, требующих высокого качества ламинатов, например там, где применяют автоклавы, вне зависимости от технологии производства исходного материала или затрат.
Микроволновой нагрев для отверждения, предлагаемый настоящим изобретением, в частности, пригоден для непрерывного производства ламинатов, при котором слои ламината непрерывно покрывают адгезивом и соединяют с образованием ламината. Затем ламинат облучают на линии с источником энергии для отверждения адгезива. Процесс облучения предпочтительно применяют к полотну в процессе непрерывного проката (сматывания в рулон) или к рулону слоев ламината.
Слои ламината предпочтительно включают пластмассовые пленки из полиэфира, полиамида, поливинилхлорида, полипропилена или полиэтилена, алюминиевую фольгу или бумагу.
Предпочтительно адгезив представляет собой двухкомпонентный полиуретановый адгезив, состоящий из изоцианатов, образующих поперечные связи, и высокомолекулярных спиртов.
Двухкомпонентные полиуретановые адгезивы образуются в ходе химических реакций между изоцианатом и спиртовыми компонентами. Химические реакции начинаются в ходе фазы ламинирования и завершаются в ходе фазы отверждения. Химические реакции включают реакцию конденсации ОН-группы с NCO-группами двух компонентов адгезива и реакцию с пластмассовой, металлической и бумажной подложками с обеспечением прочности связи, требуемой внутри слоев ламината. Так как оба компонента двухкомпонентного полиуретанового адгезива, т.е. NCO- и ОН-группы двух компонентов, способны поглощать микроволновую энергию, химические реакции начинаются мгновенно, нагревая весь слоистый материал быстрой кинетической энергией без рассеяния энергии.
Подводимая микроволновая энергия предпочтительно представляет собой неионизирующее микроволновое излучение с частотой от 300 МГц до 300 ГГц, соответствующее длине волны от 1 м до 1 мм, предпочтительно излучение с частотой 245 ГГц, соответствующее длине волны 12,24 см, или излучение с частотой 915 МГц, соответствующее длине волны 32,7 см.
Предпочтительной областью применения ламинированного упаковочного материала, полученного с помощью предлагаемого в изобретении способа, является упаковка пищевой и фармацевтической продукции.
Предпочтительный ламинированный упаковочный материал для упаковки пищевой и фармацевтической продукции отличается двумя или более слоями, предпочтительно:
ПЭТ пленка (ПЭТ - полиэтилентерефталат)/адгезив/алюминиевая фольга/адгезив/ПП (ПП - полипропилен), или
ПЭТ пленка/адгезив/оПА (оПА - ориентированная полиамидная пленка)/ПП, или
оПА пленка/адгезив/алюминиевая фольга/адгезив/ПВХ (ПВХ -поливинилхлорид).
Вышеуказанный ламинированный упаковочный материал пригоден для проведения тепловой обработки в условиях автоклава. Таким образом, ламинированный упаковочный материал признают пригодным для упаковки продуктов в условиях пастеризации или стерилизации (автоклав).
Другие преимущества, особенности и детали предложенного изобретения раскрыты в следующем описании предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения и с помощью чертежей, схематически показывающих:
на фиг.1 - поперечное сечение упаковочного ламината по линии 1-1, представленной на фиг.2;
на фиг.2 - изготовление упаковочного ламината, изображенного на фиг.1.
Перечень ссылочных номеров:
10 ламинат
11 ПЭТ пленка
14 слой полиуретанового адгезива
16 алюминиевая фольга
18 слой полиуретанового адгезива
20 ПЭ герметизирующая пленка
22 первая катушка
24 вторая катушка
26 третья катушка
28 станция микроволнового облучения
30 четвертая катушка
На фиг.1 показан ламинат 10, который, например, можно применить для изготовления стоячих пакетов для напитков, отличающийся печатной ПЭТ пленкой 12, представляющей внешнюю сторону, алюминиевой фольгой 16 в качестве барьерного слоя и герметизирующей ПЭ пленкой 20, представляющей внутреннюю сторону. ПЭТ пленка 12 накрепко соединена с алюминиевой фольгой 16 посредством первого слоя 14 адгезива, состоящего из двухкомпонентного полиуретанового адгезива, и алюминиевая фольга 16 накрепко соединена с ПЭ герметизирующей пленкой 20 посредством второго слоя 18 двухкомпонентного полиуретанового адгезива. В типичном упаковочном ламинате 10 толщина ПЭТ пленки составляет, например, 12 мкм, толщина алюминиевой фольги 8-10 мкм и толщина герметизирующего слоя 90-100 мкм.
На фиг.2 показано изготовление ламината 10, показанного на фиг.1, путем трехкратного наслаивания, которое имеет место при соединении ПЭТ пленки 12, алюминиевой фольги 16 и ПЭ герметизирующей пленки 20, и склеивания слоев ламината посредством двух слоев 14, 18 адгезива за один проход. Печатную ПЭТ пленку 12 разматывают с первой катушки 22 и непрерывно покрывают адгезивом 14. Алюминиевую фольгу 16 подают в виде ленты со второй катушки 24 к ПЭТ пленке 12, покрытой адгезивом 14, и непрерывно наслаивают на ПЭТ пленку 12 с получением частичного ламината. ПЭ герметизирующую пленку 20 разматывают с третьей катушки 26 и покрывают адгезивом 18, подаваемым в виде ленты к частичному ламинату, и наслаивают на частичный ламинат непрерывным способом, создавая упаковочный ламинат 10. Упаковочный ламинат 10 пропускают через микроволновую облучающую станцию 28 соответствующей мощности, обеспечивающую за долю секунды отверждение обоих слоев адгезива 14, 18 посредством микроволнового излучения за один проход. После выхода из станции 28 микроволнового излучения упаковочный ламинат 10 наматывают на четвертую катушку 30, после чего он готов для дальнейшей обработки до упаковки.
Ниже перечислены примеры ламинатов, в частности, пригодных для упаковки пищевой продукции. Адгезивы, соединяющие отдельные слои ламината, представляют собой двухкомпонентные полиуретановые адгезивы.
Примеры ламинатов
Полиэфир/адгезив/полиамид/адгезив/полипропилен
Полиэфир/адгезив/полиамид/адгезив/полиэтилен
Полиэфир/адгезив/полиэфир/адгезив/полипропилен
Полиэфир/адгезив/полиамид/адгезив/полиэтилен
Полиэфир/адгезив/алюминий/адгезив/полипропилен
Полиэфир/адгезив/полипропилен
Полиэфир/адгезив/полиэфир/адгезив/полиамид/адгезив/полипропилен
Подиэфир/адгезив/полиэфир/адгезив/полиамид/адгезив/полиэтилен
Полиэфир/адгезив/алюминий/адгезив/полиамид/адгезив/полипропилен