СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАМИНИРОВАННОГО УПАКОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCING LAMINATED PACKAGING MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения ламинированного упаковочного материала. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения пленочного ламината, который может образовывать часть ламинированного упаковочного материала.
Предпосылки создания изобретения
Упаковочный материал, например, упаковочный материал, имеющий сердцевинный слой целлюлозы, такой как бумага, бумажный картон, тонкий картон и т.д., обычно ламинируется в многослойную структуру для обеспечения наилучших свойств конечной упаковки. В упаковке жидкой пищи, например, желательно обеспечить устойчивую упаковку, предотвращающую утечку, и в некоторых случаях может быть также желательно предотвратить упакованный продукт от воздействия кислорода. Указанные и другие требования к конечной упаковке обеспечивают разработку упаковочного материала в форме многослойных ламинатов, в которых сердцевинный слой, например, картона, покрыт слоями пластика с обеих сторон.
Одна хорошо известная слоистая структура упаковочного ламината показана на фигуре 1, согласно которой сердцевинный слой 11 картона (далее также называемый как картонный слой 11) покрыт слоем 12 пластика из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) для образования наружной стороны упаковочного ламината 10, т.е. стороны конечной упаковки, которая не контактирует с упакованным продуктом, обычно жидким пищевым продуктом, таким как молоко, молочный продукт, напиток, соки, пюре и т.д. Внутренняя сторона картонного слоя 11 покрыта подобным слоем 13 ПЭНП (далее называемым «ПЭНП соединительным слоем 13»), который используется в ламинате, т.е. соединяет вместе тонкую фольгу 14 алюминия (далее также называемая как «алюминиевая фольга 14») с картонным слоем 11. Для того, чтобы избежать контакта между упакованным продуктом и алюминиевой фольгой 14 алюминиевая фольга 14 покрывается полимерным слоем, обычно первым адгезивным полимерным слоем 15 (далее также называемым «слоем 15» или «внутренним слоем 15»). Слой 15, в свою очередь, покрывается самым внутренним слоем 16 ПЭНП или смеси ПЭНП с линейным полиэтиленом низкой плотности (ЛПЭНП), таким как ЛПЭНП, полимеризованный в присутствии катализатора стесненной конфигурации, такого как металлоценовый катализатор (м-ЛПЭНП) (далее также называемый как «слой 16» или «внутренний слой 16»), который находится в прямом контакте с упакованным продуктом в упаковочном контейнере.
Проверено, что вышеуказанный пример упаковочного ламината является обычно очень хорошо функционирующим для упаковывания жидких пищевых продуктов асептическим образом.
Однако, алюминиевая фольга 14, которая образует кислородный барьер, обычно является очень тонкой, такой как в интервале от примерно 5 до примерно 12мкм, такой как от 5 до 10мкм. По указанной причине алюминиевая фольга 14 является довольно чувствительной и может вызывать некоторые вопросы, когда ПЭНП соединительный слой 13 и внутренние слои 15 и 16 ламинируются с алюминиевой фольгой. Часть вопросов возникает от плохой адгезии между смежными слоями, неравномерного нанесения ЛЭНП соединительного слоя 13 или внутренних слоев 15 и 16, и дефектов в ламинатном слое, таких как, например, очень небольшие отверстия, так называемые точечные отверстия. Например, они могут быть зонами в слоистом ламинате, которые имеют менее надежную адгезию, такими как около линий сгиба или линий перегибаний, которые выражены в картонном слое 11, перед ламинированием. Кроме того, может иметься разрушение алюминиевой фольги 14 в области вблизи предварительно выполненных отверстий сердцевинного слоя, т.е. картонного слоя, благодаря напряжениям или морщинам в алюминиевой фольге, образованным в процессе ламинирования. Разрушения в алюминиевой фольге могут иметь место, во-первых, в процессе последующей обработки на заполняющих и упаковочных машинах или в процессе распределения и транспортирования, когда материал предварительно напряженной алюминиевой фольги подвергается дополнительному напряжению. Такие вопросы могут быть, таким образом, более выражены, когда картонный слой 11 имеет отклонения от плоского слоя равномерной толщины, такие как предварительно выполненные отверстия, прорези или ослабления, т.е. характеристики, которые предусмотрены в картонном слое 11 перед операциями ламинирования, и, кроме того, при высоких скоростях полотна в операциях ламинирования и покрытия.
Нанесение полимерных слоев в ламинате традиционно выполняется экструзионным нанесением покрытия или экструзионным ламинированием расплавленного термопластичного полимера. В операции экструзионного ламинирования ламинатный соединительный слой 13 экструдируется из экструзионной головки в форме расплавленной завесы, которая наносится между полотном бумажного картона и полотном алюминиевой фольги 14, которые поступают в зажим между охлаждающим валком и нажимным валком. Аналогично, в операции экструзионного нанесения покрытия самый внутренний слой 16 вместе со смежным внутренним слоем 15 экструдируется из экструзионной головки в форме расплавленной завесы, которая наносится на ламинатный лист картона 11 и алюминиевую фольгу 14, тогда как они поступают в другой зажим между охлаждающим валком и нажимным валком. Температура расплавленной полимерной завесы является довольно высокой при нанесении на алюминиевую фольгу 14, такой как в интервале 200-340°C, и когда расплавленная пленка затвердевает с образованием ламинатного слоя 13, ее плотность изменяется на, по меньшей мере, 10%. Поскольку алюминиевая фольга является главной частью, несущей более размерностабильный лист картона, это обычно не вызывает никаких вопросов.
В зоне любых предварительно выполненных отверстий бумажного картона, однако, алюминиевая фольга не является несущей. Поскольку расплавленный холст является горячим при нанесении на ненесущую алюминиевую фольгу 14 в указанных зонах, могут иметься напряжения и морщины в алюминиевой фольге 14 благодаря усадке полимера, когда полимер охлаждается и затвердевает около краев предварительно выполненного отверстия. Это может привести к нежелательным эффектам, таким как включения воздуха и напряжения и морщины в тонком и чувствительном слое алюминиевой фольги в конечном ламинате, в ходе высокоскоростного способа экструзионного ламинирования расплава или экструзионного покрытия алюминиевой фольги смежными слоями.
Ввиду вышеуказанного существует еще необходимость в улучшенном и более устойчивом и стабильном способе получения ламинированного упаковочного материала, который способ обеспечивает создание ламинированного упаковочного материала с хорошей и надежной адгезией между тонкими и чувствительными слоями ламинированного материала, также при высоких скоростях ламинирования и продвижения вперед, а также в трудные зоны ламинированного материала. Имеется, в частности, необходимость вокруг участков отверстий бумажного картона избегать и минимизировать образование морщин, напряжений или улавливания воздуха. В частности, мембрана, т.е. ламинированные алюминиевая фольга и полимерные слои в зоне предварительно выполненного отверстия бумажного картона, должна иметь хорошую адгезию между слоями по зоне мембраны или отверстия, и мембрана должна иметь как можно меньше дефектов, т.е. напряжений или морщин в алюминиевой фольге, улавливаний воздуха, разрушений или точечных отверстий слоев, неравномерной толщины полимерных слоев или других относительных дефектов.
Краткое описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа, который преодолевает вышеуказанные недостатки.
В варианте настоящего изобретения предусматривается способ, который включает в себя предварительное формование внутреннего упаковочного полимерного слоя в качестве полимерной пленки и последующее адгезирование полимерной пленки к тонкой подложке, такой как барьерная пленка, пленка с барьерным покрытием или металлическая фольга, после чего обеспечивается охлаждение полимерной пленки, по меньшей мере, частично.
Согласно первому аспекту предусматривается способ получения пленочного ламината, который содержит подложку и полимерную пленку, и который является подходящим для образования части ламинированного упаковочного материала. Способ включает в себя непрерывное продвижение полотна подложки с пропусканием через ламинирующий зажим. Способ, кроме того, включает в себя отливку полимерной пленки при нанесении расплавленного полимерного материала на охлаждающий валок с, по меньшей мере, частичным затвердеванием расплавленного полимерного материала с формованием полимерной пленки на конечной стадии. Кроме того, способ включает в себя последовательное, но прямое продвижение вперед полимерной пленки с пропусканием через ламинирующий зажим, с ламинированием в результате полимерной пленки на полотно подложки с обеспечением пленочного ламината. Ламинирующий зажим определяется двумя валками, вращающимися вместе и прижимающимися друг к другу, обычно, нажимным валком и упорным валком.
Согласно варианту осуществления изобретения, стадия отливки полимерной пленки осуществляется способом экструзионной отливки. Твердый полимерный исходный материал в форме гранул нагревается, расплавляется и перерабатывается в смесительном устройстве и продвигается вперед шнеком экструдера в экструзионную головку, которая формует расплавленный полимер в расплавленную пленку, или завесу, которая расплавляется на движущейся поверхности обычно вращающегося охлаждающего валка, тогда как пленка, или завеса, затвердевает и образует более или менее затвердевшую и охлажденную полимерную пленку.
Согласно варианту осуществления изобретения, подложка, к которой ламинируется отлитая полимерная пленка, содержит металлическую фольгу, более предпочтительно, алюминиевую фольгу. Согласно другому варианту подложка содержит металлизированную полимерную пленку. Подложка, альтернативно, может быть полимерной барьерной пленкой с присущими барьерными свойствами или полимерной пленкой, которая покрыта барьерным покрытием с одной или обеих сторон. Подходящие барьерные покрытия наносятся, например, с помощью осаждения из паровой фазы или нанесения покрытия из раствора или дисперсии водной полимерной композиции и последующей сушки.
Согласно другому варианту способ может содержать стадию нагревания полотна подложки для обеспечения ламинирования с полимерной пленкой. Согласно предпочтительному такому варианту стадия нагревания полотна подложки может осуществляться при увеличении температуры в ламинирующем зажиме, в частности, в самом зажиме нагретым одним из валков зажима.
Согласно варианту осуществления изобретения, стадия нанесения расплавленной полимерной пленки содержит поддержание контакта между расплавленной полимерной пленкой и охлаждающим валком в течение определенного периода времени с формованием полимерной пленки. Полимерная пленка, таким образом, по меньшей мере, частично затвердевает перед ламинированием формованной таким образом полимерной пленки с полотном подложки в ламинирующем зажиме. Различные термопластичные полимеры могут требовать различных времен охлаждения для того, чтобы затвердеть в различной степени, и, следовательно, требуют более длительных и более коротких времен контакта с охлаждающим валком.
Согласно варианту осуществления изобретения, упорный валок ламинирующего зажима является охлаждающим валком, и согласно другому варианту упорный валок ламинирующего зажима является охлаждающим валком блока экструзионной отливки.
Согласно другому варианту стадия нанесения расплавленной полимерной пленки содержит поддержание контакта между расплавленной полимерной пленкой и охлаждающим валком блока экструзионной отливки, пока температура расплавленного полимерного материала, по меньшей мере, частично не снизится до точки плавления или ниже, для того, чтобы формовать полимерную пленку перед ламинированием полимерной пленки с полотном подложки. Согласно другому варианту осуществления, расплавленной полимерной пленке позволяют охлаждаться до точки замерзания или точке затвердевания или ниже, если полимер, который должен затвердеть, имеет такую температурную точку, которая отличается от его точки плавления. В случае полиэтиленовых полимеров низкой плотности точка плавления составляет обычно около 90°C. Точка замерзания может слегка отличаться от точки плавления в случае полиэтиленов, но охлаждение ниже 90°C должно обычно означать, что полиэтилен затвердевает.
Согласно второму аспекту предусматривается пленочный ламинат, полученный согласно способу, описанному в первом аспекте.
Согласно другому аспекту расплавленный полимерный материал содержит полиолефиновый гомо- или сополимер. Согласно одному варианту расплавленный полимерный материал содержит один или более полимеров, выбранных из группы, состоящей из адгезивного полимера, содержащего, главным образом, звенья этиленового мономера, полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) и полиэтилен, полученный с одноцентровым металлоценовым катализатором (мЛПЭНП). Согласно другому варианту расплавленный полимерный материал содержит полипропиленовый гомо- или сополимер.
Согласно другому варианту полимерная пленка имеет многослойную структуру.
Согласно другим вариантам подложка содержит металлическую фольгу, полимерную пленку, имеющую барьерное покрытие, или полимерную пленку, имеющую барьерные свойства. Согласно одному предпочтительному варианту пленочный ламинат содержит металлическую фольгу, которая имеет толщину 5-10мкм. Согласно другому варианту подложка содержит одно или более из алюминия, сополимера этилен-виниловый спирт, полиамида и полимерной пленки с барьерным покрытием, такой как сложнополиэфирная, полиамидная или полиолефиновая пленка, такая как металлизированная полимерная пленка подложки.
Согласно третьему аспекту предусматривается пленочный ламинированный упаковочный материал, который имеет объемный слой. Термин «объемный слой» предназначается для слоев, вносящих вклад в механические свойства ламинированного упаковочного материала. Такими свойствами являются, например, жесткость при изгибе, прочность на сжатие, размерная стабильность, стабильность сцепления и т.д. Другим подобным термином является «сердцевинный слой». Обычно объемный слой выполнен из таких материалов, как бумага, бумажный картон, картон или другой целлюлозосодержащий материал. Также другие объемные слои являются возможными в объеме настоящего изобретения, такие как вспененные слои полимера или нетканые волокнистые слои и т.п. Способ содержит обеспечение пленочного ламината согласно способу, описанному в первом аспекте. Кроме того, способ содержит продвижение полотна пленочного ламината и полотна объемного слоя в ламинирующий зажим. Кроме того, способ содержит соединение полотна объемного слоя с полотном пленочного ламината в ламинирующем зажиме при экструдировании расплавленной пленки термопластичного полимера и ламинировании расплавленной пленки между указанными полотнами в ламинирующем зажиме, с формованием в результате ламинированного упаковочного материала.
Способ может дополнительно содержать обеспечение дополнительного слоя термопластичного полимера к объемному слою, так что слой термопластичного полимера покрывает одну сторону объемного слоя, а противоположная сторона объемного слоя покрывается пленочным ламинатом. Упаковочный контейнер, полученный из ламинированного упаковочного материала будет, соответственно, иметь пленочную ламинатную сторону, обращенную внутрь упаковки, и дополнительный слой термопластичного полимера будет наружной стороной контейнера. Соответственно, необходимо, чтобы указанный слой был подходящим для нанесения печатного рисунка без ухудшения его внешнего вида и характеристик и для обработки упаковок на заполняющих машинах/упаковочных машинах и распределения. Что касается последнего, поверхностные свойства, такие как трение, глянцевитость и долговечность при истирании и воздействии жидкостей, являются важными. Ламинирование ламинатной пленки изобретения в упаковочный мат является полезным, потому что оно обеспечивает более надежную операцию ламинирования, в которой тонкая барьерная пленка или полотно подложки из фольги являются менее слабыми и склонными к сморщиванию, растрескиванию и т.п. при соединении с объемным слоем. Это, таким образом, обеспечивает ламинированные материалы с улучшенным качеством и меньшими дефектами благодаря тому, что чувствительный барьерный слой является наружным, когда скорости ламинирования постоянно увеличиваются для получения ламинированных материалов с низкой стоимостью и более эффективно. В частности, улучшение качества является видимым в связи с ламинированием барьерной пленки или фольги с объемным слоем, имеющим предварительно выполненные отверстия для отверстий или соломенных отверстий, перфораций, линий сморщивания и т.п. В случае фольги с предварительным покрытием или тонкого барьера трещины и дефекты вокруг краев отверстий и линий сморщивания снижаются в большой степени, и поэтому барьерные свойства к кислородному газу упаковок, формованных из ламинатного материала, улучшаются. Любое такое улучшение является важным в связи с упаковкой жидкой пищи для длительного асептического хранения. Поскольку тонкие барьерное покрытие, пленка или фольга не ламинируются с внутренними полимерами, пока они, по меньшей мере, частично не затвердеют, риск образования морщин и напряжений и деформации значительно снижается или даже исключается. Таким образом, морщины в результате затвердевания расплава не проявляют отрицательного воздействия на качество барьерной пленки или фольги, поскольку затвердевание имеет место до ламинирования пленки или фольги. И гладкая и улучшенная предварительно покрытая пленка или фольга, таким образом, обеспечивает улучшенное качество конечного ламинатного материала, в частности, что касается объемных слоев бумажного картона для упаковки жидкости, в которых имеются такие неровности, как предварительно выполненные отверстия или линии сморщивания.
Согласно четвертому аспекту, таким образом, предусматривается ламинированный упаковочный материал, который содержит пленочный ламинат, описанный во втором аспекте.
Согласно пятому аспекту, таким образом, предусматривается ламинированный упаковочный материал, полученный способом, описанным в третьем аспекте.
Согласно шестому аспекту предусматривается упаковка, полученная из ламинированного упаковочного материала, описанного в четвертом аспекте или пятом аспекте. Согласно предпочтительному варианту предусматривается упаковка для жидкой пищи. Такие упаковки имеют особенно высокие требования по целостности, т.е. способности поддерживать непроницаемость к жидкостям, газам и бактериям для проницаемости через материал, а также по прочности при транспортировке и распределению от молочных производств/расфасовщиков к розничным торговцам. Упаковки, полученные способами и с материалами настоящего изобретения, являются, таким образом, улучшенными в этом отношении.
Согласно седьмому аспекту предусматривается устройство для получения пленочного ламината.
Пленочный ламинат содержит подложку и полимерную пленку и является подходящим для образования части ламинированного упаковочного материала. Устройство содержит блок экструзионной отливки полимерной пленки, выполненный с возможностью получения полимерной пленки при нанесении расплавленного полимерного материала на охлаждающий валок. Кроме того, устройство содержит подачу подложки. Кроме того, устройство содержит ламинирующий зажим, который предназначен для приложения давления к полимерной пленке и полотну подложки, так что полотно подложки непосредственно ламинируется с полимерной пленкой при размещении смежно друг с другом в ламинирующем зажиме. Ламинирующий зажим размещен в непосредственной близости от установки для отливки пленки, т.е. достаточно близко для того, чтобы отлитая пленка не охлаждалась до окружающей комнатной температуры. Только что изготовленная отлитая пленка должна получаться без какой-либо промежуточной намотки на бобину, и не должно быть никакого промежуточного хранения или дополнительного охлаждения после операции отливки. С другой стороны, отлитая пленка должна, по меньшей мере, частично затвердеть до соединения с полотном подложки в ламинирующем зажиме. Поэтому ламинирование согласно настоящему изобретению отличается от операций нанесения покрытия экструзией из расплава, в которых полимерная пленка наносится в расплавленной форме на подложку, и обеспечивается только охлаждение в процессе или после прохождения ламинирующего зажима. Согласно другому варианту ламинирующий зажим дополнительно сконструирован для подведения тепла к полотну подложки и полимерной пленке.
Такое подведение тепла в зажим обычно достигается одним из валков в нагреваемом зажиме, прямо или опосредовано, до подходящей температуры.
В другом варианте полотно подложки может вместо или в дополнение сначала предварительно нагреваться нагревательным устройством. Такое устройство предварительного нагрева располагается где-нибудь между подачей пленки или фольги подложки и ламинирующим зажимом, наиболее предпочтительно, довольно близко к ламинирующему зажиму для поддержания температуры подложки высокой до достижения ее зажимом.
Устройством предварительного нагрева может быть, например, нагревательный бокс, нагревательная камера или нагревательный валок, и тепло может подводиться к подложке для того, чтобы нагреть ее до температуры ламинирования до достижения зажима, с помощью проводимости, индукции, инфракрасного излучения или другой технологии теплопередачи.
Получается в результате непокрытая поверхность пленочного ламината, т.е. непокрытая поверхность экструзионной отлитой пленки, которая имеет такие же рельеф поверхности и текстуру, как любой другой нанесенный экструзией полимерный слой, в противоположность поверхности предварительно полученной пленки, такой как пленка полученная способом формования с раздувом. Это является предпочтительным для последующего использования ламинированного упаковочного материала в термосвариваемом упаковочном материале для упаковки жидкой пищи. Т.е. он имеет надлежащие свойства для последующей стерилизации, а также для термосварки и других операций в заполняющей машине, такие как характеристики трения, свойства адсорбции жидкости, характеристики расплвления и т.д., как предварительно оптимизируется традиционным известным способом ламинирования. Согласно варианту самый внутренний термосвариваемый слой имеет толщину от 15 до 50мкм, такую как от 18 до 40мкм, такую как от 20 до 35мкм, тогда как адгезивный слой, смежный с барьерной пленкой или барьерной металлической фольгой, имеет толщину от 3 до 10мкм, такую как от 4 до 5мкм, такую как 5-7мкм.
Краткое описание чертежей
Указанные и другие аспекты, характеристики и преимущества, на которые способно настоящее изобретение, будут видны и пояснены из последующего описания вариантов настоящего изобретения, причем ссылка делается на прилагающиеся чертежи, на которых:
на фигуре 1 представлено поперечное сечение известной слоистой структуры упаковочного ламината, а также ламинированного упаковочного материала согласно настоящему изобретению, имеющего улучшенную адгезию между смежными слоями такой известной слоистой структуры;
на фигуре 2 представлена схема способа согласно варианту;
на фигуре 3 представлена принципиальная схема ламинированной системы согласно варианту;
на фигуре 4 представлена принципиальная схема ламинированной системы согласно другому варианту;
на фигуре 5 представлена принципиальная схема ламинированной системы согласно другому варианту.
Подробное описание изобретения
Что касается фигуры 1, на фигуре 1 показана как таковая хорошо известная слоистая структура упаковочного ламината 10, однако, без каких-либо дефектов вокруг чувствительных зон, таких как отверстия, ослабления, морщины и подобное (не показано). Объемный слой, или сердцевинный слой, 11 объемного обеспечивающего стабильность материала покрыт слоем 12 термопластичного полимера, такого как полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) для образования наружной стороны упаковочного ламината 10, т.е. стороны конечной упаковки, которая не контактирует с упакованным продуктом, обычно жидким пищевым продуктом, таким как молоко, молочный продукт, напиток, соки, пюре и т.д. Объемным слоем может быть картон, бумага, бумажный картон, тонкий картон, пенопласт или любой другой целлюлозосодержаший слой, подходящий для формования объемного или сердцевинного слоя ламинированного упаковочного материала. Наружный слой 12 предназначен для защиты объемного слоя от жидкостей и грязи, а также для обеспечения характеристик термосвариваемости в последующем способе заполнения и упаковки. Внутренняя сторона сердцевинного слоя 11 покрыта подобным слоем 13 термопластичного полимера, такого как традиционный ПЭНП (далее называемый как «ПЭНП соединительный слой 13»), который используется в ламинате, т.е. соединяет вместе тонкий чувствительный слой, содержащий газобарьерный материал, такой как, например, тонкая фольга алюминия 14 (далее также называется как «алюминиевая фольга 14») с объемным слоем 11. Для того, чтобы избежать контакта между упакованным продуктом и барьерным материалом, или алюминиевой фольгой 14, алюминиевая фольга покрывается полимерным слоем, обычно первым адгезивным термопластичным полимерным слоем 15 (далее также обозначается как «слой 15»). Адгезивный полимерный слой 15, в свою очередь, покрывается самым внутренним слоем 16 из ПЭНП или смеси ПЭНП с линейным полиэтиленом низкой плотности (ЛПЭНП), таким как ЛПЭНП, полимеризованный в присутствии катализатора стесненной конфигурации, такого как металлоценовый катализатор (м-ЛПЭНП) (далее также называемый как «слой 16» или «внутренний слой 16»), который находится в прямом контакте с упакованным продуктом в упаковочном контейнере, формованном из ламинированного упаковочного материала. Самый внутренний слой 16 имеет толщину от 15 до 50мкм, такую как от 18 до 40мкм, такую как от 20 до 35мкм, тогда как внутренний адгезивный слой 15 имеет толщину от 3 до 10мкм, такую как от 4 до 8мкм, такую как от 5 до 7мкм.
Что касается фигуры 2, на ней схематически показан способ 20 согласно различным вариантам. Способ 20 способен обеспечить пленочный ламинат, который содержит подложку и полимерную пленку. Пленочный ламинат может образовать часть ламинированного упаковочного материала, такого как упаковочный материал, имеющий объемный слой, и который является подходящим для формования упаковок жидких пищевых продуктов. Способ 20 содержит первую стадию 21 продвижения полотна подложки для пропускания через ламинирующий зажим, образованный между двумя смежными валками. Примеры подложки включают в себя металлическую фольгу, предпочтительно, алюминиевую фольгу, барьерный полимер, металлизированную пленку и т.п.
Способ 20 дополнительно содержит стадию 22 отливки полимерной пленки при нанесении расплавленного полимерного материала на охлаждающий валок с, по меньшей мере, частичным затвердеванием расплавленного полимерного материала. Стадия 22 содержит подстадию 23, на которой полимерный материал (обычно в форме гранул) расплавляется и смешивается или перерабатывается в экструдере при вращении шнека с нагреванием, и подстадию 24, на которой расплавленный полимерный материал экструдируется на охлаждающий валок либо как единичный слой полимерного материала, либо как многослойная пленочная структура полимерного материала. Многослойный полимерный материал может содержать адгезивный слой, который может улучшать адгезию и ламинирование полимерной пленки с другими слоями получаемого ламинированного упаковочного материала, в частности, с фольгой или пленкой подложки. Кроме этого, стадия 22 также содержит стадию 25 работы охлаждающего валка, на которой наружная поверхность охлаждающего валка используется для охлаждения и затвердевания или частичного затвердевания расплавленного полимерного материала с формованием полимерной пленки, когда охлаждающий валок движется и растягивает расплавленную полимерную пленку в направлении движения валка. В дополнение стадия 22 может также содержать стадию 26 поддержания контакта между расплавленной полимерной пленкой и охлаждающим валком, по меньшей мере, в течение определенного периода времени с формованием полимерной пленки. Стадия 26 может выполняться при пропускании вакуумной камеры или подобного действия после завесы расплавленной полимерной пленки, так что она выдерживается ближе и вплотную к поверхности охлаждающего валка в течение как можно более длительного времени. Предпочтительным периодом времени является количество времени, требуемое для, по меньшей мере, частичного затвердевания расплавленного полимерного материала. Определенное время может быть основано на свойствах охлаждения расплавленного полимерного материала. Расплавленный полимерный материал может затвердевать на стороне, которая находится в контакте с охлаждающим валком, оставляя противоположную сторону в расплавленном состоянии. Альтернативно, обе стороны расплавленного полимерного материала могут затвердеть в определенное время. В варианте расплавленная полимерная пленка может содержать материал полиолефинового гомо- или сополимера.
Способ 20 дополнительно содержит стадию 27 прямого продвижения затвердевшей или частично затвердевшей полимерной пленки для пропускания через ламинирующий зажим. Полимерная пленка и полотно подложки размещаются смежно друг с другом в ламинирующем зажиме с ламинированием в результате полимерной пленки на полотно подложки с получением пленочного ламината. Сторона полимерной пленки, которая не находится в прямом контакте с охлаждающим валком, приходит в контакт с полотном подложки в ламинирующем зажиме. Стадия 27 может содержать подстадию 28 нагревания полотна подложки для обеспечения ламинирования с полимерной пленкой. Подстадия 28 может содержать другую подстадию 29 увеличения температуры в ламинирующем зажиме для того, чтобы нагреть полотно подложки. Температура в ламинирующем зажиме может быть увеличена с помощью внешнего нагрева, который передает тепло на полотно подложки, предусмотренный в ламинирующем зажиме, или с помощью источника тепла, расположенного в одном из валков, образующих ламинирующий зажим. Источник тепла может быть расположен в валке, который находится в прямом контакте с полотном подложки. Указанным валком может быть нагревательный валок, или так называемый горячий цилиндр. Альтернативно, полотно подложки может быть нагрет до его поступления в ламинирующий зажим. Будучи нагретым полотно подложи может сплавиться со слоем полимерной пленки, когда оба вступают в контакт в ламинирующем зажиме. Давление, прикладываемое в ламинирующем зажиме, обеспечивает адгезию между полимерной пленкой и полотном подложки. Должно быть отмечено, что может быть необходимым нагреть полотно подложки до температуры, которая обеспечивает адгезию.
Стадия 27, таким образом, дает в результате пленочный ламинат, который согласно фигуре 1 может соответствовать слоям 14, 15 м 16.
В упаковке, формованной с использованием ламинированного упаковочного материала, который содержит один из вариантов пленочного ламината, описанных здесь, полимерная пленка пленочного ламината находится ближе к пищевому продукту, чем подложка. Другими словами, полимерная пленка образует внутреннюю сторону упаковки. Таким образом, полимерная пленка должна быть термосваривающейся для того, чтобы обеспечить термосваривание двух смежных частей ламинированного упаковочного материала. Также необходимо, чтобы полимерная пленка была непроницаемой для жидкости для обеспечения твердости и жесткости ламинированного упаковочного материала.
Отсюда самый внутренний слой ламинированного упаковочного материала является термосваривающимся слоем. Примером термосваривающегося слоя является термосваривающийся полиолефиновый полимер, который применяется как слой, направленный внутрь упаковки, т.е. находится в прямом контакте с пищевым продуктом. Самым внутренним слоем подходяще может быть такой термосваривающийся полимер, как полиэтиленовый (ПЭ) полимер типа низкой плотности, выбранный из группы, состоящей из ПЭНП, линейного ПЭНП (ЛПЭНП), ПЭ очень низкой плотности (ПЭОНП), ПЭ ультранизкой плотности (ПЭУНП) или ЛПЭНП, полученного с металлоценовым катализатором (мПЭНП) и смеси двух или более их них. В зависимости от типа упаковочных контейнеров, полученных их ламинированного упаковочного материала, также возможными являются термосваривающиеся самые внутренние слои из полиэтилена высокого давления (ПЭВД), полипропилена (ПП) или со- или тер-полимеры пропилена, если они совместимы с и достигают желаемого эффекта в комбинации с другими компонентами ламинированного упаковочного материала.
3
3
3
Подходящими примерами, используемыми в качестве самых внутренних слоев, являются смеси ПЭНД и мЛПЭНД (например, смеси с соотношениями в % мас. 50/50, 40/60, 60/40, 30/70, 70/30, 20/80, 80/20, 10/90, 90/10, 0/100, 100/0), такие как ПЭНП экструзионного сорта, например, имеющий индекс текучести расплава (как определено в соответствии с ASTM D1238, 190°C/2,16кг) 2-20, такой как 2-12, такой как 2-7, такой как 2-6, и плотность (как определено в соответствии с ISO1183, метод D) 914-922кг/м, такую как 915-920кг/м. Примеры мЛПЭНП, подходящих для использования в аспектах и вариантах, описанных здесь, имеют плотность менее 0,922кг/см и индекс текучести расплава (ИТР) 15-25 при 190°C и 2,16кг (ASTM1278). Толщина самого внутреннего слоя ламинированного упаковочного материала находится в интервале 5-50мкм, таком как 10-30мкм, таком как 15-25мкм, таком как 17-25мкм.
Подложка, предпочтительно, барьерная пленка или металлическая фольга, такая как кислородная барьерная пленка, предварительно поддерживается полимерной пленкой, получаемой на стадии 22. В некоторых вариантах барьерной подложкой является полимерная пленка, такая как, например, пленка из полиамида (найлона) или сополимера полиэтилен-виниловый спирт (СЭВА)(EVOH)), имеющая характерные барьерные свойства. В других вариантах барьерной подложкой является фольга из алюминия или металла. Предпочтительная толщина алюминиевой фольги или фольги из любого другого металла находится в интервале от примерно 5 до примерно 10мкм. В еще другом варианте барьерной пленкой является многослойная полимерная пленка, содержащая материалы наполнителей, таких как неорганические ламинарные частицы, размещенные в ламинарной структуре в слое полимерного материала, таким образом, обеспечивая барьерные свойства.
В других вариантах барьерная подложка может быть обеспечена покрытием осаждением из паровой фазы полимерной пленки, такой как полимерная пленка, такая как ориентированная сложнополиэфирная или полиолефиновая пленка, c тонким неорганическим или органическим барьерным покрытием, нанесенным подходящим способом химического или физического осаждения из паровой фазы. Барьерное покрытие, может быть нанесено, например, с помощью физического осаждения из паровой фазы ((ФОПФ)(PVD)) или химического осаждения из паровой фазы ((ХОПФ)(CVD)), в частности, улучшенного плазмой химического осаждения из паровой фазы ((УПХОПФ)(PECVD)) на полимерную пленку. Покрытие также может быть нанесено на пленочную подложку для того, чтобы обеспечить эстетические эффекты, такие как, например, для ламинатов, содержащих металлизированную и/или печатную пленку, которая должна ламинироваться снаружи упаковочного материала, для того, чтобы обеспечить декоративную наружную сторону упаковок, выполненных из ламинированного упаковочного материала.
В некоторых случаях такое покрытие, получаемое осаждением из паровой фазы, или барьерное покрытие, имеющее барьерные свойства, выполняется из соединения металла, такого как оксиды алюминия, или неорганического соединения металла, например, оксидов кремния. Имеются также органические барьерные покрытия, получаемые осаждением из паровой фазы, такие как углеродсодержащие покрытия, получаемые осаждением из паровой фазы, которые могут быть предпочтительными для ламинированных упаковочных материалов.
Покрытие, получаемое осаждением из паровой фазы, может состоять по существу из алюминиевого металла. Такое покрытие, получаемое осаждением из паровой фазы, предпочтительно, имеет толщину от 5 до 50нм, более предпочтительно, 5-30нм, что соответствует менее 1% алюминиевого металлического материала, присутствующего в алюминиевой фольге традиционной толщины, т.е. 6,3мкм.
2
3
Другим предпочтительным покрытием является покрытие из оксида алюминия, имеющего формулу AlOx, где х варьируется от 1,0 до 1,5, предпочтительно, AlO. Предпочтительно, толщина такого покрытия составляет от 5 до 300нм, более предпочтительно, от 5 до 100нм и, наиболее предпочтительно, от 5 до 50нм. Обычно алюминиевый металлизированный слой по существу имеет тонкую поверхностную часть, состоящую из оксида алюминия благодаря природе используемого способа нанесения покрытия металлизацией.
Альтернативно, подложка может быть формована жидким пленочным покрытием из водного раствора или дисперсии, образованной из композиции, главным образом, содержащей полимер, выбранный из группы, состоящей из поливинилового спирта (PVOH), водной дисперсии сополимера этилен-виниловый спирт (EVOH), водной дисперсии полиамида (ПА), полимеров акриловой или метакриловой кислоты (ПАК, ПМАК) или этилен-(мет)акриловых сополимеров (Е(М)AA), поливинилиденхлорида (ПВДХ), вододиспергируемых сложных полиэфиров, полисахаридов, производных полисахаридов, таких как целлюлоза и ее производные, крахмал и его производные, и комбинации двух или более из них.
Снова возвращаясь к способу 20 и фигуре 2, дополнительные стадии могут быть осуществлены для обеспечения получения способом 20 ламинированного упаковочного материала, который содержит объемный слой. Отсюда способ 20 дополнительно содержит стадию 30 обеспечения или продвижения пленочного ламината, как описано в любом одном из вышеуказанных вариантов. Способ 20 дополнительно содержит стадию 31 продвижения полотна пленочного ламината, а также полотна объемного слоя в ламинирующий зажим, образованный между смежными валками. Способ 20 может дополнительно содержать стадию 32 соединения полотна пленочного ламината с полотном объемного слоя в ламинирующем зажиме путем экструдирования расплавленной пленки термопластичного полимера в ламинирующий зажим между указанными полотнами, так что формуется ламинированный упаковочный материал. В варианте стадия 32 может содержать подстадию 33 нагревания полотна пленочного ламината и полотна объемного слоя перед соединением указанных полотен. Давление может также применяться в ламинирующем зажиме для соединения двух полотен. Будет очевидно, что указанные полотна размещаются смежно друг с другом в ламинирующем зажиме и приводятся в соприкосновение ламинирующим зажимом.
Способ 20 может дополнительно содержать стадию 34 обеспечения дополнительного слоя термопластичного полимера на объемном слое, так что слой термопластичного полимера покрывает одну сторону объемного слоя, а противоположная сторона объемного слоя покрывается пленочным ламинатом. Стадия 34 может выполняться до или после других стадий 30-32 ламинирования.
Слой термопластичного полимера, покрывающий объемный слой с противоположной стороны от пленочного ламината, образует наружный слой упаковки, полученной из ламинированного упаковочного материала. Указанный наружный слой поэтому должен иметь барьерные свойства к жидкости с обеспечением того, что объемный слой может сохранять свою целостность и прочность. Наружный слой также должно быть совместимым с и иметь адгезию с печатным рисунком и другими декоративными характеристиками на поверхности объемного слоя.
Возвращаясь теперь к фигурам 3-5, на них представлены различные варианты линии или системы ламинирования для обеспечения пленочного ламината, подходящего для образования части ламинированного упаковочного материала.
Начиная с фигуры 3, устройство 100 содержит три главные части, а именно, подачу 110 подложки, блок 120 отливки  и ламинирующий зажим 130. Как можно видеть на фигуре 3, устройство 100 образует часть крупной системы ламинирования, содержащей подачу 140 объемного слоя и второй ламинирующий зажим 150 для ламинирования пленочного ламината с объемным материалом с формованием ламинированного упаковочного материала.
Блок 120 отливки выполнен с возможностью обеспечения полимерной пленки 121 при нанесении расплавленного полимерного материала на охлаждающий валок 122. Охлаждающий валок 122 соединен с охлаждающим устройством (не показано) для поддержания температуры наружной поверхности на определенном уровне и приводным устройством (не показано) для вращения охлаждающего валка 122. Блок 120 отливки  дополнительно содержит экструзионную головку 123, размещенную смежно с охлаждающим валком 122 и сконструированную для определения формы и размеров расплавленного полимерного материала. Экструзионная головка 123 может подавать завесу расплава полимера на охлаждающий валок под углом, почти горизонтально, для того, чтобы завеса расплава шла как можно ближе к охлаждающему валку. Согласно другому варианту экструзионная головка может подавать завесу полимера на охлаждающий валок более или менее вертикально, т.е. так, что завеса расплава попадает на охлаждающий валок по существу под прямым углом. Вакуумный держатель 124 может быть предусмотрен для обеспечения того, чтобы расплавленный полимерный материал наносился и контактировал с поверхностью охлаждающего валка 122 как можно раньше. Способ поддержания расплавленного полимерного материала как можно ближе к охлаждающему валку вакуумом, подводимым после завесы расплава полимера, является подходящим для отливки пленки, имеющей толщину менее 50мкм. В случаях, когда отлитая пленка, наносимая на охлаждающий валок, имеет толщину 50мкм или более, более подходящей является технология, содержащая воздушный нож, т.е. струю воздуха, действующую на завесу расплава полимера с передней стороны или выше. Считается, что толщины отлитой пленки менее 50мкм являются достаточными и адекватными для целей данного изобретения.
Блок 120 отливки может также содержать подачу полимера (не показано) для обеспечения получения экструзионной головкой 123 постоянной подачи полимерного материала. Дополнительно к этому дополнительные экструдеры и многослойные головки (не показано) могут быть предусмотрены для обеспечения соэкструзии многослойной полимерной пленки. Что касается фигуры 1, вариант многослойной головки может быть способен обеспечить полимерную пленку, соответствующую слоям 15 и 16.
Подача 110 барьерной подложки, предпочтительно, подача барьерной фольги или барьерной пленки, включает барабан 111, на который наматывается полотно подложки 112. Как уже отмечено, подложка 112 может содержать металлическую фольгу, полимерную пленку со специальными барьерными свойствами, либо собственными, либо введенными с помощью покрытия или обработки. Один или более дополнительных направляющих валков 113 могут быть также предусмотрены для выравнивания полотна подложки 112 ламинирующим зажимом 130.
Ламинирующий зажим 130 сконструирован для подачи давления на полимерную пленку 121 и на полотно подложки 112, так что указанные полотна ламинируются друг с другом, когда расположены смежно друг с другом в ламинирующем зажиме 130. В варианте ламинирующий зажим 130 может быть дополнительно сконструирован для подачи тепла на два полотна. В другом варианте полотно подложки 112 вместо этого или в дополнение может предварительно нагреваться нагревательным устройством (не показано, но расположено где-нибудь между подачей 110 подложки и ламинирующим зажимом 130, наиболее предпочтительно, для поддержания температуры, довольно близко к ламинирующему зажиму 130). Полученная конечная непокрытая поверхность пленочного ламината 112-121, т.е. непокрытая поверхность пленки 121, будет иметь такие же топографию и текстуру, как другой нанесенный экструзией полимерный слой, в противоположность поверхности предварительно полученной пленки, такой как пленка, полученная способом формования с раздувом или способом растяжения пленки. Это является предпочтительным для последующего использования ламинированного упаковочного материала в термосвариваемом упаковочном материале для упаковки жидкой пищи, т.е. она имеет надлежайшие свойства для последующей стерилизации, а также для термосварки и другой операции на заполняющей машине, такие как фрикционные свойства, свойства адсорбции жидкости, поведение расплава и т.д.
Как показано на фигуре 3, ламинирующий зажим 130 образуется из нажимного, или прессовочного валка 131е, который размещается в тесной близости с охлаждающим валком 122 блока 120 отливки. Подложка 112, а также охлажденная полимерная пленка 121 подаются через ламинирующий зажим 130. В предпочтительном варианте валком 131 может быть нагревательный валок. Благодаря повышенной температуре нагревательного валка 131 подложка 112 нагревается и заставляет расплавляться полимерную пленку 121 и, таким образом, адгезируется к подложке 112 в ламинирующем зажиме 130 с достижением в результате соответствующего ламинирования. С другой стороны прессовочного валка находится нажимной валок 132. Нагревательный валок 131 может обеспечить нагрев посредством любого одного из способов индукционного нагревания, индукционного нагревания или инфракрасного нагревания. В предпочтительном варианте температурный интервал нагревательного валка 131 должен составлять от примерно 100 до 200°C с нагреванием полотна подложки, таким образом обеспечивая соответствующую адгезию с полимерной пленкой 121. Альтернативно или дополнительно нагревательное устройство, такое как нагревательный бокс, нагревательная камера или нагревательный валок, может подавать тепло к подложке 112 с помощью технологии кондуктивной теплопередачи, индукционной теплопередачи, инфракрасного излучения или другой технологии теплопередачи для того, чтобы предварительно нагреть ее до температуры ламинирования перед достижением зажима 130.
В альтернативном варианте валком 131 является традиционный нажимной валок, или прессовочный валок, тогда как валком 132 является нагревательный валок для непрямого нагревания подложки 112 посредством только поверхности нажимного валка 131.
После прохождения через ламинирующий зажим 130 пленочный ламинат, т.е. ламинат из пленки и подложки, или фольги, направляется во второе ламинирующее устройство 150, на котором пленочный ламинат ламинируется с объемным слоем. Второе ламинирующее устройство 150 является главным источником тепла, который может дополнительно доводить полимерную пленку 121 и подложку 112 до достижения полной адгезии друг с другом. Ламинирующий зажим 130, однако, обеспечивает адекватную адгезию для формуемого пленочного ламината, который должен быть свободным от воздушных включений.
Использование блока 120 отливки обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционным способом нанесения экструзионного покрытия; температура экструзии полимерной пленки может быть снижена, и усадки и морщин барьерной фольги можно избежать.
На фигуре 4 показан другой вариант устройства 101 для получения пленочного ламината и ламинированного упаковочного материала. Блок 120а отливки и подача 110 подложки являются идентичными с вариантом, показанным на фигуре 3, поэтому они не описываются снова. Однако, устройство 101 содержит ламинирующее устройство 130а и валок 131а предварительного нагревания, который расположен на расстоянии от охлаждающего валка 122 блока 120а отливки. Поэтому предусматривается дополнительная группа направляющих валков 133а, где, по меньшей мере, один из указанных направляющих валков 133а расположен в тесной близости с охлаждающим валком 122 блока 120а отливки для того, чтобы образовать ламинирующий зажим, через который подаются подложка 112 и полимерная пленка 121. Направляющий валок 133а тогда имеет функцию нажимного валка, или прессовочного валка. Такой вариант может быть предпочтительным для того, чтобы избежать избыточного нагревания охлаждающего валка 122.
На фигуре 5 показан еще другой вариант устройства 102 для получения пленочного ламината с формованием ламинированного упаковочного материала и ламинирования пленочного ламината с объемным слоем. Отличием фигуры 5 по сравнению с вариантами, показанными на фигурах 3 и 4, является то, что полимерная пленка 121 и подложка 112, предпочтительно, алюминиевая фольга, подаются через отдельный зажим, образованный между нагревательным валком 135 и упорным валком 136 ламинирующего устройства 130b. Нагревательный валок 135 является валком контактного нагревания, который подводит тепло от нагревательного элемента (не показано), такого как нагретое масло, водяной пар и т.п. В другом варианте нагревательным валком 135 является валок индукционного нагревания, так называемый горячий цилиндр. В таком валке тепло генерируется индукцией в металлической поверхности валка.
Хотя настоящее изобретение описано выше со ссылкой на отдельные варианты, оно не предназначено ограничиваться отдельной формой, представленной здесь. Вернее изобретение ограничивается только прилагающейся формулой изобретения.
В формуле изобретения термин «содержит/содержащий» не исключает присутствия других элементов или стадий. Кроме того, хотя отдельно перечислено, множество средств, элементов или стадий способа может быть осуществлено, например, единственной установкой или процессором. Кроме того, хотя отдельные признаки могут быть включены в различные пункты формулы изобретения, они могут быть возможно предпочтительно объединены, и включение в различные пункты формулы изобретения не означает, что объединение признаков является невозможным или предпочтительным. Кроме того, ссылки на единственное число не исключают множественное число. Ссылочные обозначения в формуле изобретения приводятся только как поясняющий пример и не должны истолковываться как ограничение объема формулы изобретения никаким образом.