RS58075B1

RS58075B1 - Postupak za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala i ambalažni materijal koji ima najmanje jedan barijerni sloj za hidrofobna jedinjenja

Info

Publication number: RS58075B1
Application number: RS20181541A
Authority: RS
Inventors: Michael Zischka; Julia Spanring; Martin Reischl
Original assignee: Mayr Melnhof Karton Ag
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2019-02-28
Also published as: DK2740685T4; DK2928787T3; PT2928787T; ES2609615T5; SI2740685T2; EP2928787B1; JP2016507428A; IL239138B; SI2740685T1; HRP20170084T1; LT2928787T; AU2013354007A1; BR112015012432A2; EA028696B1; DK2740685T3; CA2894035A1; IL239138A0; EA201591063A1; EP3456652A2; EP2928787A1

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala kao i na ambalažni materijal sa najmanje jednim barijernim slojem za hidrofobna jedinjenja.

[0002] Iz stanja tehnike poznati su razni ambalažni materijali sa barijernim slojevima protiv hidrofobnih jedinjenja. Na primer, DE 69532378 T2 opisuje platno od celuloznih vlakana, koje ima jedan sloj kao barijerni sloj koji obuhvata kontinuiran raspored nasumično orijentisanih celuloznih vlakana kao i ciklodekstrin, pri čemu taj sloj uključujući ciklodekstrin, sa druge strane, funkcioniše kao barijerni sloj ili zamka za sprečavanje prolaza permeabilnih hidrofobnih jedinjenja—kao na primer mineralna ulja, aromatični ugljovodonici, štamparske boje i slično.

[0003] Kao nedostatak poznatog ambalažnog materijala mora se kao okolnost posmatrati da je relativno skup i da mu je proizvodnja cenovno nepogodna.

[0004] Na primer, iz EP 2532706 A1, poznat je postupak za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala kod koga je supstrat premazan vodenom kompozicijom radi formiranja barijernog sloja protiv hidrofobnih jedinjenja. Vodena kompozicija obuhvata vodenu kompoziciju polivinil alkohola i agensa za umrežavanje i ima ukupan sadržaj čvrste materije od najviđe 25 mas.%.

[0005] US 2007/0036999 A1 opisuje polimerni film od kopolimera od umreženog etilen-vinil alkoholkopolimera (EVOH) koji služi kao barijera protiv vodene pare i kiseonika. Tak kopolimerni film formiran je na sličnom polimernom supstratu.

[0006] Predmet ovog pronalaska je da obezbedi jednostavniji i jeftinije izvodljiv postupak za proizvodnju ambalažnog materijala zasnovanog na pulpi sa barijernim slojem za hidrofobna jedinjenja. Dalji predmet ovog pronalaska je da obezbedi jednostavniji i jeftinije proizvodiv ambalažni materijal zasnovan na pulpi sa barijernim slojem za hidrofobna jedinjenja.

[0007] Prema ovom pronalasku, ovi predmeti rešavaju se postupkom prema patentnom zahtevu 1 za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala kao i ambalažnim materijalom prema patentnom zahtevu 15. Poželjni primeri izvođenja sa pogodnim daljim razvojima ovog pronalaska specificirani su u respektivnim zavisnim patentnim zahtevima, pri čemu se poželjni primeri izvođenja ovog postupka smatraju poželjnim primera izvođenja ovog ambalažnog materijala i obrnuto.

[0008] Postupak prema ovom pronalasku za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala uključuje najmanje faze a) obezbeđivanja supstrata koji ima osnovni materijal od pulpe, spoljnu stranu koja se okreće od proizvoda koji se pakuje kao i unutrašnju stranu okrenutu ka proizvodu koji se pakuje, pri čemu je osnovni materijal premazani ili nepremazani papir, premazani ili nepremazani karton ili premazana ili nepremazana papirna ploča, b) premazivanja najmanje unutrašnje strane supstrata sa najmanje jednim slojem vodene kompozicije koja uključuje najmanje polivinil alkohol i/ili najmanje jedan kopolimer polivinil alkohola kao i agens za umrežavanje, pri čemu ta vodena kompozicija ima najviše 40mas.% polivinil alkohola (PVOH) i/ili kopolimera polivinil alkohola i ukupan sadržaj čvrste materije od najmanje 26 mas.% i najviše 55mas.%, i c) sušenja tog sloja i umrežavanja polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola korišćenjem agensa za umrežavanje radi formiranja barijernog sloja za hidrofobna jedinjenja. Supstrat se premazuje pre faze a) ili posle faze c) najmanje jednom daljom vodenom kompozicijom, pri čemu ta dalja vodena kompozicija obuhvata najmanje polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola i nema agens za umrežavanje, i/ili pri čemu najmanje dva barijerna sloja obuhvataju polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima umrežavanja i/ili polivinil alkohole i/ili kopilemer polivinil alkohola koji imaju različite stepene hidrolize i/ili polivinil alkohole umrežene različitim agensima za umrežavanje i/ili kopolimere polivinil alkohola. U kontekstu ovog pronalaska, procente treba shvatiti kao masene procente sem ukoliko nije drugačije navedeno. U principu, osnovni materijal može biti nepremazan ili predviđen sa jednim ili više slojeva, pri čemu je najmanje na unutrašnjoj strani predviđen kao poželjan nepremazani ili samo sa jednim premazom i/ili tutkalisan osnovni materijal. Dalje, supstrat ili osnovni materijal može u osnovi biti jednoslojan, dvoslojan, troslojan, četvoroslojan i tako dalje. Na primer, taj supstrat može biti takozvani toaletni papir, to jest apsorbent, papir od fino usitnjene pulpe, kojise obično proizvodi u više slojeva od nekoliko slojeva osnovnog materijala koji sadrži celulozu, i koji se može koristiti kao toaletni papir, kuhinjski ubrus, papirna salveta, papirna maramica i slično. Na sličan način, može se obezbediti da osnovni materijal ili supstrat budu izvedeni kao takozvani obložni, papir za kese ili slično. Na sličan način, osnovni materijal može se sastaviti sirovog celuloznog materijala kao što je polu-hemijska pupla, pulpa od drveta ili slično ili može da obuhvati proporcijalnu količinu takvih sirovih materijala. Dizajn spoljne strane osnovnog materijala je irelevantan za ovaj pronalazak tako da se spoljna strana može formirati nezavisno od unutrašnje strane osnovnog materijala na primer netretirana ili nepremazana ili premazan, uglačana, premazana, štampana, embosirana, tretirana kao saten ili na drugi način. Unutar opsega ovog pronalaska, kao termoplastičan veštački materijal podrazumeva se polivinil alkohol, koji je najmanje pretežno sastavljen od glava-glava- i/ili glava-rep-povezanih monomera opšte formule

Unutar opsega ovog pronalaska, kopolimeri polivinil alkohola su kopolimeri polivinil alkohola, koji su najmanje 20 mol % monomeri opšte formule

i pored prisutnih nehidrolizovanih vinil acetatnih monomera uključuju najmanje jedan drugi tip monomera, na primer akrilat ili metakrilat. Poželjno, korišćeni kopolimeri polivinil alkohola su najmanje uporedivo rastvorni u u vodi kao i polivinil alkohol. Polivinil alkoholi koji se mogu koristiti unutar opsega ovog pronalaska dobijaju se na primer poznatom hidrolizom polivinil estara, određenije polivinil acetata. Uobičajeni trgovački nazivi polivinil alkohola i kopolimera polivinil alkohola pogodnih za izvođenje ovog pronalaska za termoplastične primene su, na primer, Elvanol, Gohsenol, Poliviol, Poval, Mowiol, Selvol, Exceval ili Mowiflex. Dalje, različiti polivinil alkoholi i/ili kopolimeri polivinil alkohola mogu se takođe koristiti u vodenoj kompoziciji sve dotle dok zbir svih polivinil alkohola i kopolimera polivinil alkohola ne pređe maksimalan udeo od 40mas.%. Načelno, unutar opsega ovog pronalaska, sve što se odnosi na polivinil alkohol(e) primenjuje se i na kopolimere polivinil alkohola sem ukoliko nije drugačije naznačeno. Unutar opsega ovog pronalaska, pod ukupnim sadržajem čvrste materije, podrazumeva se da znači da sadržaj čvrstih materija u vodenoj kompoziciji sa polivinil alkoholima i/ili kopolimerima polivinil alkohola na sličan način doprinosi ukupnom sadržaju čvrstih materija. Drugim rečima, ukupni sadržaj čvrstih materija ukazuje na maseni udeo posloe uklanjanja vode iz vodene kompozicije. Da bi se utvrdio ukupan sadržaj čvrstih materija, vodena kompozicija može se upariti do suvog, na primer uparavanjem ili zagrevanjem pod nor,alnim pritiskom ili u vakuumu. Unutar opsega ovog pronalaska, pod agesnom za umrežavanje, podrazumevaju se jedinjenja koja doprinose formiranju trodimenzionalne mreže reakcijom sa polivinil alkoholom ili kopolimerima polivinil alkohola. Načelno, korišćen agens za umrežavanje može biti jedno hemijsko jedinjenje ili mešavina različitih hemijskih jedinjenja. Pogodni agensi za umrežavanje uključuju, naročito dvo-, tri- ili više-funkcionalna jedinjenja, koji mogu da reaguju sa hidroksilnim grupama polivinil alkohola. Vodena kompozicija, koji se takođe množe odnositi na premaz ili premaznu boju, načelno može biti bez punilaca i/ili pigmenata ili alternativno sadrži punioce i/ili pigmente. Međutim, treba naglasiti da ukupan sadržaj čvrstih materija vodene kompozicije, uključujući bilo koje postojeće punioce/pigmente iznosi uvek najviše 55mas.%, jer se vodena kompozicija na taj način može koristiti kao premazna boja niskog viskoziteta, koja omogućava visoke brznine nanošenja uz jednovremene niske proizvodne troškove. Na primer, ta vodena kompozicija može imati ukupan sadržaj čvrstih materija od 26mas.%, 27mas.%, 28mas.%, 29mas.%, 30mas.%, 31mas.%, 32mas.%, 33mas.%, 34mas.%, 35mas.%, 36mas.%, 37mas.%, 38mas.%, 39mas.%, 40mas.%, 41mas.%, 42mas.%, 43mas.%, 44mas.%, 45mas.%, 46mas.%, 47mas.%, 48mas.%, 49mas.%, 50mas.%, 51mas.%, 52mas.%, 53mas.%, 54mas.% ili 55mas.%, pri čemu je ukupan sadržaj polivinil alkohola i kopolimera polivinil alkohola najviše 40mas.% Drugim rečima, ukupan sadržaj čvrste materije vodene kompozicije ograničen je na oko 40mas.% u zavisnosti od određenog korišćenog agensa za umrežavanje, ukoliko vodena kompozicija obuhvata, pored agensa za umrežavanje, samo polivinil alkohol ili jedan ili više kopolimera polivinil alkohola. Kao rezultat toga, sloj koji deluje kao barijerni sloje protiv hidrofobnih jedinjenja može biti proizveden naročito brzo i fleksibilno, budući da se parametri kao što su viskoznost vodene kompozicije, mokra i suva debljina sloja, vreme sušenja, stepen umrežavanja i brzina umrežavanja mogu optimalno podesiti za određeno nanošenje. Načelno, viši ukupan sadržaj čvrstih materija rezultuje nižim udelima vode i time kraćim vremenima sušenje tako da se može koristiti poželjan sistemi za premazivanje sa odgovarajućim kraćim razmacima sušenja. Nasuprot tome, viši ukupni sadržaji čvrstih materija, povećavaju viskoznost vodene kompozicije, tako da kompozicije sa više od 55mas.% ukupnih čvrstih materija ne može više biti razumno naneta na supstrat ili osnovnu masu pulpel. Za nanošenje vodene kompozicije, mogu se koristiti, na primer, per se poznati postupci konturnog premazivanja, pri čemu invention načelno nije ograničen na postupke nanošenja koji se koriste u fazi b). Štaviše, postupak prema ovom pronalasku može se izvesti naročito jednostavno i na isplativ način jer su potrebni samo jeftini sirovinski materijali i može se izvesti brzo i lako korišćenjem uobičajenih alata za nanošenje. Barijerni sloj ovako proizvedenog ambalažnog materijala može se koristiti kao barijera za ulje i mast. Umrežavanjem polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola, takođe se dobija delimična hidrofobizacija koja se izražava preko COBB vrednosti.

[0009] Umrežavanjem polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola, proizvodi se barijerni sloj na unutrašnjoj strani ambalažnog materijala, koji funkcioniše kao barijera i/ili zamka za hidrofobna jedinjenja i potpuno ili najmanje približno potpuno se sprečava migracija ovih hidrofobnih jedinjenja od spoljne strane ambalažnog materijala i/ili od osnovnog materijal u unutrašnjost pakovanja. Barijerni sloj otporan je na vlagu zbog umrežavanja polivinil alkohola, pri čemu se barijerni efekat može pogodno održavati tokom čitavog veka pakovanja izrađenog od ambalažnog materijala prema ovom pronalasku. Štaviše, ambalažni materijal proizveden prema ovom pronalasku je i aerobno i anaerobno razgradiv budući da je i celulozni osnovni materijal i premaz imaju hidrofilnu površinu koja je time pristupačna bakterijskoj razgradnji. Dodatno, formiranjem barijerniog sloja na unutrašnjoj strani ambalažnog materijala, taj barijerni sloj je naročito pouzdano zaštićen od mehaničkog oštećenja tokom transporta ili tokom lagerovanja pakovanja izrađenih od ambalažnog materijala prema ovom pronalasku. Ambalažni materijal proizveden postupkom prema ovom pronalasku dodatno garantuje na primer na bezbednost hrani u upakovanoj robi zbog barijerniog efekta prema hidrofobnim jedinjenjima, kao što su sastojci mineralnog ulja iz reciklovanog materijala ili sastojci mineralnog ulja iz štamparskih otisaka.

Jednovremeno, on čuva ekološke prednosti industrije pakovanja bazirane na staroj hartiji i osigurava reciklabilnost premazanog supstrata.

[0010] Dalje prednosti rezultuju ako je supstrat premazan pre faze a) i/ili posle faze c) nekom daljom vodenom kompozicijom pri čemu ta dalja vodena kompozicija obuhvata najmanje polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola i ne sadrži agense za umrežavanje. Na ovaj način, mogu se proizvesti osnovni i/ili prekrivni sloj od neumreženog polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola, pri čemu slojeviti sistem formiran na osnovnom materijalu supstrata ima poboljšanu savitljivost i rastegljivost.

[0011] U jednom poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, obezbeđeno je da korišćena vodena kompozicija, ima sadržaj polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola između 26mas.% i 35mas.%, određenije između 26mas.% i 32mas.% , a poželjno između 26mas.% i 30mas.%. Na ovaj način može se naročito brzo jeftino i pouzdano obezbediti supstrat sa barijernim slojem koji ima naročito dobre barijerne osobine prema hidrofobnim jedinjenjima. Alternativno ili dodatno, koristi se vodena kompozicija koja ima ukupan sadržaj čvrstih materija između 26mas.% i 52mas.%, određenije između 26mas.% i 50mas.%, a poželjno između 26mas.% i 45mas.%, i/ili sadržaj vode od najmanje 45mas.%, određenije od najmanje 55mas.%, a poželjno sa sadržajem vode između 65mas.% i 70mas.%. Ovo takođe čini mogućim da se obezbedi supstrat sa visoko kvalitetnim barijernim slojem na naročito brz, jeftin i pouzdan način. Određenije, sadržaj vode od 45mas.%, 46mas.%, 47mas.%, 48mas.%, 49mas.%, 50mas.%, 51mas.%, 52mas.%, 53mas.%, 54mas.%, 55mas.%, 56mas.%, 57mas.%, 58mas.%, 59mas.%, 60mas.%, 61mas.%, 62mas.%, 63mas.%, 64mas.%, 65mas.%, 66mas.%, 67mas.%, 68mas.%, 69mas.%, 70mas.%, 71mas.%, 72mas.%, 73mas.%, ili 74mas.% treba podrazumevati, pri čemu su se sadržaji vode između 65mas.% i 70mas.% pokazali kao naročito pogodni za većinu primena.

[0012] U daljim pogodnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da se koristi ili koriste polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola sa stepenom hidrolize između 75% i 100%, određenije između 80% i 99,9%. Pod stepenom hidrolize između 75% i 100%, ovaj pronalazak predviđa stepene hidrolize od 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% ili 100% kao i odgovarajuće međuvrednosti kao na primer 99,0%, 99,1%, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% ili 100,0%. Alternativno ili dodatno, može se predvideti da se koristi ili koriste polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola sa stepenom polimerizacije između 100 i 3000, određenije između 120 i 1200, a poželjno između 150 i 650, i/ili sa prosečnom molekulskom masom između 11000 g/mol i 60000 g/mol, određenije između 13000 g/mol i 23000 g/mol i/ili između 31000 g/mol i 50000 g/mol. Pod stepenom polimerizacije, podrazumeva se srednji broj monomernih jedinica u molekulu polimera. Na primer, pod stepenom polimerizacije između 100 i 3000, podrazumevaju se stepeni polimerizacije od 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050, 2100, 2150, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900, 2950 ili 3000 kao i odgovarajuće međuvrednosti kao na primer 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640 ili 650 i 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160 itd., respektivno. Stepen polimarizacije načelno je prosek. Pod prosečnom molekulskom masom između 11000 g/mol i 60000 g/mol, na primer, podrazumevaju se molekulske mase od 11000 g/mol, 12000 g/mol, 13000 g/mol, 14000 g/mol, 15000 g/mol, 16000 g/mol, 17000 g/mol, 18000 g/mol, 19000 g/mol, 20000 g/mol, 21000 g/mol, 22000 g/mol, 23000 g/mol, 24000 g/mol, 25000 g/mol, 26000 g/mol, 27000 g/mol, 28000 g/mol, 29000 g/mol, 30000 g/mol, 31000 g/mol, 32000 g/mol, 33000 g/mol, 34000 g/mol, 35000 g/mol, 36000 g/mol, 37000 g/mol, 38000 g/mol, 39000 g/mol, 40000 g/mol, 41000 g/mol, 42000 g/mol, 43000 g/mol, 44000 g/mol, 45000 g/mol, 46000 g/mol, 47000 g/mol, 48000 g/mol, 49000 g/mol, 50000 g/mol, 51000 g/mol, 52000 g/mol, 53000 g/mol, 54000 g/mol, 55000 g/mol, 56000 g/mol, 57000 g/mol, 58000 g/mol, 59000 g/mol, 60000 g/mol kao i odgovarajuće međuvrednosti, na primer 13000 g/mol, 13250 g/mol, 13500 g/mol, 13750 g/mol, 14000 g/mol, 14250 g/mol, 14500 g/mol, 14750 g/mol, 15000 g/mol, 15250 g/mol, 15500 g/mol, 15750 g/mol, 16000 g/mol, 16250 g/mol, 16500 g/mol, 16750 g/mol, 17000 g/mol, 17250 g/mol, 17500 g/mol, 17750 g/mol, 18000 g/mol, 18250 g/mol, 18500 g/mol, 18750 g/mol, 19000 g/mol, 19250 g/mol, 19500 g/mol, 19750 g/mol, 20000 g/mol, 20250 g/mol, 20500 g/mol, 20750 g/mol, 21000 g/mol, 21250 g/mol, 21500 g/mol, 21750 g/mol, 22000 g/mol, 22250 g/mol, 22500 g/mol, 22750 g/mol, 23000 g/mol ili 31000 g/mol, 31250 g/mol, 31500 g/mol, 31750 g/mol, 32000 g/mol, 32250 g/mol, 32500 g/mol, 32750 g/mol, 33000 g/mol, 33250 g/mol, 33500 g/mol, 33750 g/mol, 34000 g/mol, 34250 g/mol, 34500 g/mol, 34750 g/mol, 35000 g/mol, 35250 g/mol, 35500 g/mol, 35750 g/mol, 36000 g/mol, 36250 g/mol, 36500 g/mol, 36750 g/mol, 37000 g/mol, 37250 g/mol, 37500 g/mol, 37750 g/mol, 38000 g/mol, 38250 g/mol, 38500 g/mol, 38750 g/mol, 39000 g/mol, 39250 g/mol, 39500 g/mol, 39750 g/mol, 40000 g/mol, 40250 g/mol, 40500 g/mol, 40750 g/mol, 41000 g/mol, 41250 g/mol, 41500 g/mol, 41750 g/mol, 42000 g/mol, 42250 g/mol, 42500 g/mol, 42750 g/mol, 43000 g/mol, 43250 g/mol, 43500 g/mol, 43750 g/mol, 44000 g/mol, 44250 g/mol, 44500 g/mol, 44750 g/mol, 45000 g/mol, 45250 g/mol, 45500 g/mol, 45750 g/mol, 46000 g/mol, 46250 g/mol, 46500 g/mol, 46750 g/mol, 47000 g/mol, 47250 g/mol, 47500 g/mol, 47750 g/mol, 48000 g/mol, 48250 g/mol, 48500 g/mol, 48750 g/mol, 49000 g/mol, 49250 g/mol, 49500 g/mol, 49750 g/mol, 50000 g/mol itd. Izborom polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola sa pomenutim stepenom polimerizacije i/ili molekulskom masom, može se poželjno postići povećanje ukupnog sadržaja čvrstih materija vodene kompozicije bez podizanja viskoznosti. Drugim rečima, relativno niske viskoznosti moguće su i sa ukupnim sadržajem čvrstih materija od do 55mas.%, tako da je moguće nanošenje vodene kompozicije različit uobičajenim alatima za tu svrhu. Kao rezultat toga, može se postići naročito brzo premazivanje i umrežavanje sa jednovremenim kratkim vremenima sušenja i velikim brzinama suptrata, pri čemu se visoko efektivni barijerni slojevi mogu proizvesti realtivno brzo i jeftino. Načelno, takođe se mogu koristiti za proizvodnju barijernog sloja, mešavina polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize i/ili različitim stepenima polimerizacije i/ili različitim molekulskim masama. Na ovaj način, hemijske i fizičke osobine barijernog sloja mogu se tačno prilagoditi nameravanoj upotrebi ambalažnog materijala kao i postupku nanošenja koji se koristi za nanošenje vodene kompozicije. Variranjem stepena hidrolize i/ili stepena polimarizacije i/ili molekulske mase, na primer, mogu se podesiti poroznost, rastvorljivost i kristalitet sloja prema potrebama primene. Kao rezultat toga, naročito se mogu optimalno podesiti savitljivost i rastegljivost dobijenog barijernog sloja prema respektivnim zahtevima.

[0013] Dalje prednosti proizilaze iz upotrebe vodene kompozicije koja uključuje najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer kao aditiv. Kao rezultat toga,mogući su viši ukupni sadržaji čvrstih materija, pri čemu taj dalji polimer i/ili kopolimer sa druge strane mogu biti korišćeni da poboljšaju barijerni efekat barijernog sloja i/ili da poboljšaju viskoznost vodene kompozicije.

[0014] Dalje prednosti proizilaze kada se najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer disperguju u vodenoj kompoziciji i/ili što je najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer odabran iz grupe koju čine poli(met)akrilati, polimetil(met)akrilati, poliamidi, biopolimeri, određenije hitosan, poliuretani, polivinilakrilati, poliestri, određenije estri poli(met)akrilne kiseline, polivinilestri, estri polimlečne kiseline, polihidroksialkanoati, polihidroksibutirat i/ili polihidroksibuterna kiselina, i/ili njeni kopolimeri. Ovo omogućava naročito brzu i jeftinu proizvodnju barijere ili barijernih slojeva visokog kvaliteta. Izraz “(met)akrilat” načelno označava akrilate i/ili metakrilate unutar opsega ovog pronalaska.

[0015] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđa se korišćenje kao agensa za umrežavanje najmanje jednog olefinski zasićenog i/ili nezasićenog jedinjenje sa najmanje jednom funkcionalnom grupom odabraom od aldehida, karboksilne kiseline, anhidrida kiseline i amino grupe, i/ili hlorid železa i/ili alkilortosilikat, određenije tetraetilortosilikat, i/ili urea formaldehidna smola i/ili fizički umreživač, određenije karboksimetilceluloza. Kao rezultat toga, hemijske i fizičke karakteristike barijernog sloja mogu se naročito precizno prilagoditi nameravanoj upotrebi ambalažnog materijala kao i respektivnim postupcima premazivanja i sušenja. Pogodni olefinski zasićeni i/ili nezasićeni agensi za umrežavanje su, na primer, glioksal, glutaraldehid, akrilaldehid, malonska kiselina, glutarna kiselina, adipinska kiselina, limunska kiselina, butantetrakarboksilna kiselina, akrilna kiselina, poliakrilna kiselina, metakrilna kiselina, maleinske kiselina, metakrilmetil estar ili hidroksietilmetakrilat kao i bilo koja željena mešavina, kao i njihovi polimeri i/ili kopolimeria. Na primer, kao agens za umrežavanje može se koristiti poliakrilna kiselina i/ili polimetakrilna kiselina (koje se ovde pominju kao “poli(met)akrilna kiselina”), čije se kiselinske grupe mogu esterifikovati alkoholnim grupama polivinil alkohola. Načelno, takođe se mogu naravno koristiti druge polialkilakrilne kiseline kao na primer polietilakrilna kiselina.

[0016] Alternativno ili dodatno, kao agens za umrežavanje mogu se koristiti hlorid železa (FeCl3), tetraetilortosilikat i/ili urea formaldehidna smola i/ili fizički umreživač. Korišćenje hlorida železa nudi prednosti, naročito u proizvodnji ambalažnog materijala za hranu zato što vodena kompozicija može biti bez neželjenih jedinjenja u prehrambenoj industriji, kao što su na primer hromati ilislično. Poželjno, urea formaldehidna smola bazirana je na vodi radi osiguravanja dobre mešljivosti u vodenoj kompoziciji. Takve poznate urea formaldehidne smole dostupne su na primer pod trgovačkim imenom Urecoll. Fizičko umrežavanje polivinil alkohola ili kopolimera polivinil alkohola rezultuje iz više ili manje stabilnog sklopa funkcionalnih grupa ili segmenata lanaca sa fizičkim umreživačem bez formiranja hemijskih veza. Kako je fizičko umrežavanje termički reverzibilno, za razliku od umrežavanja putem kovalentnih veza, čvrsti domeni mogu se razviti zagrevanjem do temperatura viših od njihovih temperatura staklastog prelaza. Prema tome, rezultujući barijerni sloj pogodno se može termoplastično obraditi.

[0017] Dalje prednosti proizilaze iz upotrebe vodene kompozicije koja uključuje računato na 100 masenih delova polivinil alkohola između 0,01 i 55 masenih delova agensa za umrežavanje i/ili koja uključuje računato na 100 masenih delova polivinil alkohola, između 1 i 60 masenih delova punioca i/ili pigmenta. Pod masenim delom između 0,01 i 60, naročito se podrazumevaju maseni delovi od 0,01, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 ili 60 kao i odgovarajuće međuvrednosti. Masenim udelom agensa za umrežavanje u navedenom opsegu između 0,01 i 55 masenih delova, stepen umrežavanja polivinil alkohola, a time elastičnost i osobina barijere barijernog sloja mogu biti optimalno prilagođeni određenoj primeni. Kao punioci i/ili pigmenti, mogu se koristiti načelno suštinski organski, neorganski ili organsko-neorganski modifikovane čestice sa ili bez sposobnosti bubrenja u vodi. Upotreba punioca i/ili pigmenta doprinosi, između ostalog, vizuelnom utisku ambalažnog materijala kao i boljoj sposobnosti štampanja. Štaviše, pogodni punioci i/ili pigmenti formiraju dodatnu “mehaničkul” barijeru protiv prolaza hidrofobnih jedinjenja. Na taj način se barijerni efekat barijernog sloja može pogodno povećati dodavanjem punilaca i/ili pigmenata. Određenije, kao neorganski puniosi naročito su pogodni su kaolin, slojeviti silikati kao montmorilonit, bentonit, vermikulit, laponit, hektorit, saponit kao i silicijum oksidi i aluminosilikati. Celuloze—na primer u obliku vlakana ili kao mikro- i nano-usitnjena celuloza—kao i drugi polisaharidi—na primer hitosan, derivati celuloze, hemiceluloze ili modifikovani/nemodifikovani skrob—mogu se koristiti kao organski punioci. Fizičko umrežavanje zasnovan na vodoničnim vezama sa polivinil alkoholom takođe se postiže upotrebom punilaca i pigmenata, koji na površini imaju i/ili mogu da formiraju OH grupe u vodenoj sredini .

[0018] Dalje prednosti proizilaze kada se koristi punilac i/ili pigment, koji je stabilan na kiselinu i/ili ima najmanje suštinski sferične i/ili geometrije oblika pločica. Na kiselinu stabilni punioci i/ili pigmenti, naročito su pogodni ako je polivinil alkohol umrežen u kiseloj sredini. Određenije, u ovom slučaju, poželjno je da je vodena kompozicija bez jedinjenja labilnih na kiselinu kao na primer skrob ili slično. Sferičnim i/ili geometrijama oblika pločica, može se postići naročito visok barijerni efekat jer se put koji treba da pređu hidrofobna jedinjenja značajno produžava lavirintskim rasporedom punilacai/ili pigmenta u barijernom sloju. U cilju povećanja ukupnog sadržaja čvrstih materija i jednovremenog nediranja viskoznosti vodene kompozicije u lako obradivom opsegu, takođe je moguće dodati koloidne disperzije koje povećavaju sadržaj čvrstih materija i ne utiču na ili čak ne poboljšavaju barijerno dejstvo prema hidrofobnim supstancama. Na primer, Svi tipovi akrilatnih disperzija čije su čestice koloidno dispergovane, mogu se smatrati koloidnim disperzijama. Dalji aditivi, koji imaju pogodan efekat naročito na sušenje barijernog sloja(eva), su mikrokristalne celuloze. Dodavanjem malih količina, na primer <2mas.%, ovih tipova celuloze, osobina zadržavanja vode, a time i formiranje sloja tokom postupka sušenja biva poboljšano.

[0019] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđa se da je pH-vrednost vodene kompozicije podešena pre nanošenja na supstrat između 1 i 7, određenije između 1,5 i 3,5, i/ili da se vodena kompozicija degasira pre nanošenja na supstrat. Podešavanjem pH vodene kompozicije na vrednost od 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5 ili 7,0 ili podešavanje na odgovarajuću međuvrednost, može se selektivno varirati brzina umrežavanja polivinil alkohola ili kopolimera polivinil alkohola. Kao rezultat toga, postupak se može optimalno prilagoditi osobinama korišćenog osnovnog materijala, za respektivni postupak nanošenja vodene kompozicije kao i postupak sušenja. Degasiranjem vodene kompozicije, pouzdano se sprečava moguće fomriranje mehurova u barijernom sloju i time se postiže konzistentno visok barijerni efekat po površini premazanog supstrata.

[0020] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, koristi se vodena kompozicija koja ima viskoznost između 150 mPas i 2500 mPas, određenije između 200 mPas i 1700 mPas. Pod viskoznošću između 150 mPas i 2500 mPas, određenije se podrazumevaju viskoznosti od 150 mPas, 200 mPas, 250 mPas, 300 mPas, 350 mPas, 400 mPas, 450 mPas, 500 mPas, 550 mPas, 600 mPas, 650 mPas, 700 mPas, 750 mPas, 800 mPas, 850 mPas, 900 mPas, 950 mPas, 1000 mPas, 1050 mPas, 1100 mPas, 1150 mPas, 1200 mPas, 1250 mPas, 1300 mPas, 1350 mPas, 1400 mPas, 1450 mPas, 1500 mPas, 1550 mPas, 1600 mPas, 1650 mPas, 1700 mPas, 1750 mPas, 1800 mPas, 1850 mPas, 1900 mPas, 1950 mPas, 2000 mPas, 2050 mPas, 2100 mPas, 2150 mPas, 2200 mPas, 2250 mPas, 2300 mPas, 2350 mPas, 2400 mPas, 2450 mPas ili 2500 mPas kao i odgovarajuće međuvrednosti kao na primer 200 mPas, 201 mPas, 202 mPas, 203 mPas, 204 mPas, 205 mPas, 206 mPas, 207 mPas, 208 mPas, 209 mPas, 210 mPas itd.. Kao rezultat toga, vodena kompozicija se može optimalno prilagoditi respektivno korišćenom postupku nanošenja u svakom slučaju tako da se u svakom slučaju postiže kontinuirana i uniforma debljina sloja. Naročito je pogodna niska viskoznost, određenije u opsegu između oko 150 mPas i oko 1000 mPas, za postupke nekontaktnog nanošenja kao na primer postupci prevlačenja zavesa, livenja ili prskanja. Za razliku od toga, više viskoznosti, određenije do oko 1700 mPas, omogućavaju poboljšano nanošenje putem rakela (opciono sa žlebovima), nožem, štamparskom presom i slično, na primer za proizvodnju barijernog sloja koji jednovremeno služi kao kondicionirajući premaz. Kada se koriste postupci prevlačenja zavesom, poželjno je da se ne koriste zavese za višeslojno premazivanje. Kao rezultat toga, omogućava se lako hvatanje viška vodene kompozicije i njeno korišćenje za ponovno premazivanje bez neželjenog mešanja vodenih kompozicija različitog sastava. Na sličan način, vodena kompozicija može se naneti na supstrat mlaznicama za više-slojno premazivanje. Viskoznost vodene kompozicije može se odrediti na primer pod SATP uslovima, tj. pri T=298,15 K što odgovara 25° C. i p=101.300 Pa (1,013 bar).

[0021] Dalje prednosti proizilaze kada se vodena kompozicija nanosi na supstrat tako da suva masa po jedinici površine iznosi između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>, određenije između 3 g/m<2>i 15 g/m<2>. Unutar opsega ovog pronalaska, pod suvom masom po jedinici površine koja iznosi između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>, podrazumevaju se određenije suve mase po jedinici površine koje iznose 1 g/m<2>, 2 g/m<2>, 3 g/m<2>, 4 g/m<2>, 5 g/m<2>, 6 g/m<2>, 7 g/m<2>, 8 g/m<2>, 9 g/m<2>, 10 g/m<2>, 11 g/m<2>, 12 g/m<2>, 13 g/m<2>, 14 g/m<2>, 15 g/m<2>, 16 g/m<2>, 17 g/m<2>, 18 g/m<2>, 19 g/m<2>ili 20 g/m<2>kao i odgovarajuće međuvrednosti. Kao rezultat toga, barijerni efekat barijernog sloja može se prilagoditi osnovnim materijalima ili ambalažnim situacijama različitim unosom hidrofobnih jedinjenja. Za osnovne materijale sa niskim unosom za ambalažni materijal, koji će verovatno biti izložen malim kočinama hidrofobnih jedinjenja, dovoljne su odgovarajuće niže količine. Za razliku od toga, više brzine nanošenja, mogu se na odgovarajući način koristiti za povećanje barijernog efekat barijernog sloja. Dodatno, količina nanošenja može da varira zavisno od postupak nanošenja za proizvodnju uniformnog barijernog sloja sa dovoljno visokim barijernim efektom. Zbog umrežavanja polivinil alkohola, za razliku od stanja tehnike, načelno su dovoljne značajno manje količine nanošenja da bi se postigao dovoljan barijerni efekat. Ovo rezultuje naročito kod masovno proizvedene robe, kao što je ambalažni materijal, do značajnih ušteda. Štaviše, za razliku od stanja tehnike, uopšteno nije potrebno formiranje višeslojnog sistema prevlačenja po površini supstrata da bi se obezbedio dovoljan barijerni efekat.

[0022] Alternativno ili dodatno, može se obezbeti da se vodena kompozicija nanosi na supstrat tako da je taj sloj ima debljinu mokrog filma između 1 μm i 1000 μm, određenije između 10 μm i 200 μm. Kao rezultat toga, vodena kompozicija može da se uniformno nanese i odgovarajuće uniformno osuši u zavisnosti od adsorpcionog kapaciteta respektivnog supstrata. Štaviše, nepotrebni gubici vodene kompozicije izbegavaju se tokom premazivanja, tako da se na ovaj način barijerni sloj može proizvesti naročito ekonomično i sa konzistentno visokim kvalitetom. Pod debljinom mokrog filma između 1 μm i 1000 μm, podrazumevaju se, na primer, debljine mokrog filma od 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950, 960, 970, 980, 990 ili 1000 μm kao i odgovarajuće međuvrednosti kao na primer 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 μm, itd. Dalje, debljina suvog barijernog sloja, može se podesiti na ciljani način debljinom mokrog filma. Na primer, korišćenjem barijere ili barijernog sloja od 20 μm, poboljšanje u performansi barijere tokom 730 dana (2 godine) nay 20°C može sa 0,23 da se poveća na 0,094 mg/kg (tj. ispod granice od 0,15 mg/kg). Kontaktna površina bila je 16.5 dm<2>sa punjenjem od 375 g. Supstrat od kartona imao je polaznu koncentraciju od 150 mg/kg mineralnog ulja.

[0023] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da se vodena kompozicija nanosi na supstrat postupkom izjednačavajućeg premazivanja, određenije putem rakela, nožem i/ili štamparskom presom i/ili putem postupka konturnog premazivanja , određenije putem livenja, prskanja, nanošenja zavesom i/ili vazdušnom četkom. Upotreba postupka izjednačavajućeg premazivanja omogućava ravnanje materijala, a naročito su pogodno pogodni postupci ravnanja premazivanjem koji uključuju postupke premazivanja bez kontakta konture površine supstrata. Ovo znači da se kontura sa grubom površinom osnovnog materijala ili supstrata izjednačava pomoću postupka izjednačavajućeg premazivanja, a time se ravnja. Obično, postiže se viši kvalitet proizvoda sa ravnijim platnom materijala. U ovom kontekstu, pokazalo se da je pogodnije za većinu nanošenja da se prvo supstrat izavnja, a zatim da se nanese bar jedan sloj nego da se naknadno izravnjava gruba kontura barijernog sloja. Upotrebom postupaka izjednačavanja ili ravnanja može se izvesti glatka površina na grubim supstratimal. Ova glatka površina tada je naročito pogodna za naknadne primenuz postupka konturnog premazivanja.

[0024] Upotreba postupaka konturnog premazivanja nudi suštinsku prednost tijme što se ne primenjuje pritisak u položaju kontakta između osnovnog materijala i vodene kompozicije tako da je izbegnuta duboka penetracija vodene kompozicije u osnovni materijal. Kao rezultat toga, mogu se proizvesti naročito uniformni barijerni slojevi. Jednovremeno, potrebne su naročito male količine vodene kompozicije za nanošenje da bi se postigao željeni efekat barijernog sloja, pri čemu je rezultat toga da se postupak može izvesti posebno ekonomično.

[0025] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da se vodena kompozicija nanosi na supstrat pri temperaturi između 30°C i 85° C, određenije između 35° C i 80° C.

[0026] Na primer, ta vodena kompozicija može da ima temperature od 30° C, 31° C, 32° C, 33° C, 34° C, 35° C, 36° C, 37° C, 38° C, 39° C, 40° C, 41° C, 42° C, 43° C, 44° C, 45° C, 46° C, 47° C, 48° C, 49° C, 50° C, 51° C, 52° C, 53° C, 54° C, 55° C, 56° C, 57° C, 58° C, 59° C, 60° C, 61° C, 62° C, 63° C, 64° C, 65° C, 66° C, 67° C, 68° C, 69° C, 70° C, 71° C, 72° C, 73° C, 74° C, 75° C, 76° C, 77° C, 78° C, 79° C, 80° C, 81° C, 82° C, 83° C, 84° C ili 85° C. Što je odabrana viša temperatura te kompozicije, to se brže može osušiti naneti sloj. Ovo omogućava upotrebu uobičajenih aparatura za nanošenje sa kratkim putanjama sušenja, pri čemu je rezultat toga da se realizuju odgovarajuće uštede vremena, energije i cene. Štaviše, temperaturom se može uticati na viskoznost vodene kompozicije kao i na brzinu umrežavanja.

[0027] Dalje prednosti proizilaze u tome što se sušenje premazanog supstrata u fazi c) izvodi putem infracrvenog zračenja i/ili putem konvekcije i/ili pod UV-zračenjem i/ili sušenjem premazanog supstrata (12) do zaostale vlage između 3mas.% i 12mas.%, određenije između 6mas.% i 10mas.% Kao rezultat toga, sušenje nanetog sloja i umrežavanje polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola može se optimalno kontrolisati zavisno od korišćenog agensa za umrežavanje. Štaviše, poželjan sadržaj zaostale vlage može se takođe precizno podesiti. Pri tome, ozračivanje UV svetlom može se izvesti alternativno ili dodatno infracrvenom zračenju i/ili konvekciji, a određena prednost je u korišćenju hlorida železa (FeCl3) kao agensa za umrežavanje za započinjanje reakcija umrežavanja. Dalje prednosti proizilaze ako se premazani supstrat osnovnog materijala suši u fazi c) do zaostale vlage između 3% i 12%, određenije između 6% i 10%. Zaostalom vlagom u opsegu od 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11% ili 12%, obezbeđuje se da ambalažni materijal ima optimalne mehaničke karakteristike i može se bez oštećenja dalje preraditi do pakovanja. Pomenute zaostale vlage posebno su pogodne za upotrebu u osnovnim materijalima koji su sastavljeni najmanje delimično od recikliranih vlakana da bi se izbeglo neželjeno cepanje ili skraćivanje celuloznih vlakna gužvanjem, sečenjem ili daljom obradom ambalažnog materijala.

[0028] U daljem primeru izvođenja ovog pronalaska, u fazi a), obezbeđuje se supstrat koji uključuje osnovni materijal, čija je spoljna strana predviđena sa slojem za kondicioniranje i/ili slojem za prekrivanje. Drugim rečima, predviđeno je da je osnovni materijal premazan vodenom kompozicijom u fazi b) već obezbeđen sa jednim slojem. Sloj za kondicioniranje i/ili sloj za prekrivanje može na primer da bude sloj koji uključuje polivinil alkohol/kopolimer polivinil alkohola, koji su poželjno ispunjeni sferičnim ili pigmentima oblika pločica. Pri tome, pogodno je što kondicionirajući premaz već ima barijerne karakteristike u odnosu na hidrofobne supstance. Dalje, može se predvideti da raspoloživi supstrat bude tutkalisan ili je već tutkalisan.To je određenije poželjno u veoma apsorbujućim supstratima da bi se smanjila apsorpcija i time poboljšao kvalitet premazivanja i da bi se smanjio udeo materijala vodene kompozicije. Dalje, može se predvideti da je raspoloživi supstrat obezbeđen sa ili će biti obezbeđen sa prekrivnim i/ili slojem za kondicioniranje od drugog polimera, na primer poli(met)akrilata. Taj prekrivni sloj može načelno biti izveden sa pigmentima i/ili puniocima i/ili umreživačima. Elastičnost u obradi ambalažnog materijala ovime neće biti poremećena.

[0029] Dalje prednosti su kad sloj za kondicioniranje i/ili sloj za prekrivanje uključuju neumrežen polivinil alkohol i/ili se sastoje od neumreženog polivinil alkohola. Određenije, može se predvideti da je sloj za kondicioniranje i/ili za prekrivanje formiran bez umreženih polivinil alkohola, pri čemu nije isključeno da sloj za kondicioniranje i/ili sloj za prekrivanje pored neumreženog polivinil alkohola takođe sadrži dalje komponente na primer punioce i/ili pigmente. Kao rezultat toga, elastičnost i savitljivost ambalažnog materijala pogodno se može povećati. Štaviše, na ovaj način može se osigurati da barijerni sloj, koji se proizvodi u daljim fazama postupka na sloju za kondicioniranje i/ili sloju za prekrivanje, tim daljim fazama obrade ambalažnog materijala—na primer štancovanjem, sečenjem ili lepljenjem—neće biti oštećen i da će da zadrži barijerno dejstvo. Ukoliko sloj za kondicioniranje i/ili sloj za prekrivanje uključuje neumreženi polivinil alkohol ili se u celosti sastoji od neumreženog polivinil alkohola ili je bez umreženog polivinil alkohola, barijerni efekat barijernog sloja prema hidrofobnim jedinjenjima dodatno se poboljšava bez restrikcija u pogledu biološke razgradnje ambalažnog materijala u trgovini.

[0030] U daljem primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da se faze b) i c) ponavljaju najmanje jedanputa i/ili najviše tri puta. Kao rezultat toga, može se formirati slojeviti sistem od dva, tri ili četiri barijerna sloja na unutrašnjoj strani osnovnog materijala, pri čemu rezultat toga da se postiže naročito visok barijerni efekat. Na primer, ovo je pogodno za pakovanja koja se transportuju morskim putem, ili koja su izložena različitim klimatskim uslovima tokom dužeg vremena. Dalja prednost višestrukog nanošenja vodene kompozicije ili formiranje dva ili više barijerna sloja na unutrašnjoj strani je u tome što su iskljućena preklapanja mehurića u pojedinačnim barijernim slojevima. Na taj način, barijerni slojevi mogu se proizvesti načelno na isti ili različit način. Kada se faze b) i c) izvode višestruko jedna posle druge, višak vodene kompozicije može se jednostavno sakupiti i ponovo upotrebiti u ponovljenom postupku, čime znatno opadaju troškovi postupka.

[0031] Dalje se kao dalji pogodan primer izvođenja pokazalo da kada dalje kombinacije sadrže polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola od najviše 40mas.%, kada su bez dodataka kao što su punioci i/ili pigmenti, ili kada dalja kompozicija ima ukupan sadržaj čvrstih materija od najviše 55mas.%, kada je ona predviđena sa sa puniocima i/ili pigmentima. Ovime se viskoznost dalje vodene kompozicija može optimalno podesiti za odgovarajući primenjeni postupak nanošenja. Dodatno, poboljšava se stabilnost vodene kompozicije tokom skladištenja. Dalje prednosti proizilaze prethodnih opisa.

[0032] Dalji aspekt ovog pronalaska odnosi se na ambalažni materijal koji obuhvata supstrat, koji je osnovni materijal od pulpe (celuloza), spoljnu stranu koja se okreće od proizvoda koji se pakuje kao i unutrašnju stranu okrenutu ka proizvodu koji se pakuje, kao i slojeviti sistem postavljen na unutrašnju stranu supstrata sa najmanje jednim barijernim slojem za hidrofobna jedinjenja, pri čemu najmanje barijerni sloj uključuje umreženi polivinil alkohol i/ili umreženi kopolimer polivinil alkohola. Osnovni materijal je premazani ili nepremazani papir, premazani ili nepremazani karton ili premazana ili nepremazana pulpa. Dodatno, slojeviti sistem obuhvata najmanje jedan sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol i/ili neumreženi kopolimer polivinil alkohola, i/ili najmanje dva barijerna sloja od umreženog polivinil alkohola i/ili umreženog kopolimera polivinil alkohola, pri čemu barijerni slojevi obuhvataju polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola sa različitim stepenima umrežavanja i/ili polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize i/ili sa različitim agensima za umrežavanje umrežene polivinil alkohol i/ili kopolimere polivinil alkohola. Ambalažni materijal prema ovom pronalasku poseduje prethodno opisan barijerni efekat prema hidrofobnim jedinjenjima sa jednovremeno visokom otpornošću na vlagu i može se, za razliku od stanja tehnike, proizvesti naročito jednostavno i jeftino jer su potrebni samo jeftini izlazni materijali i uz pomoć postojećih proizvodnih postrojenja obrađuju se brzo i jednostavno. Ambalažni materijal prema ovom pronalasku dodatno garantuje na osnovu svog barjernog efekta prema hidrofobnim jedinjenja -kao i sastavnim delovima od mineralnog ulja iz materijala koji se reciklira ili štampa- bezbednost prehrambenih materijala u upakovanoj robi. Jednovremeno, obezbeđuju se ekološke prednosti ambalažne proizvodnje na bazi starog papira. Prednosti koje dalje proizilaze mogu se preuzeti iz prethodnih opisa, pri čemu se poželjni primeri izvođenja ovog postupka smatrajuj poželjni primerima izvođenja ambalažnog materijala i obrnuto.

[0033] Pri tome se ambalažni materijal dobija postupkom prema prvom aspektu ovog pronalaska. Naročito specifičan barijerni efekat prema različitim hidrofobnim jedinjenjima postiže se ako obuhvata najmanje dva barijerna sloja polivinil alkohola/kopolimera polivinil alkohola sa različitim stepenima umrežavanja i/ili polivinil alkohole/kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize, i/ili sa različitim agensima za umrežavanje polivinil alkohole/kopolimere polivinil alkohola. Dalje se pokazalo kao povoljno kada slojeviti sistem obuhvata najmanje jedan sloj koji sadrži neumrežen polivinil alkohol i/ili neumrežen kopolimer polivinil alkohola. Prednost je da je ovaj sloj bude bez umreženog polivinil alkohola / umreženog kopolimera polivinil alkohola odn. bez dodatka agensa za umrežavanje. Time se povećava savitljivost i istezanje slojevitog sistema tako da se sprečava nedopustivo oštećivanje barijernog sloja daljom obradom ambalažnog materijala prema ovom pronalasku.

[0034] Dalje prednosti proizilaze ako je barijerni sloj najmanje predominantno sastavljen od umreženog polivinil alkohol. Drugim rečima, predviđeno je da je barijern slojem formiran od 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% ili 100% umreženog polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola. Ovime se mogu podesiti naročito savitljivost, rastegljivost, barijerni efekat i mogućnost štampanja barijernog sloja naročito jednostavno prema određenim načinima primene.

[0035] U jednom daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola ukljčune u barijerni sloj, uključuje organske, neorganske i/ili organske-neorganske modifikovane čestice, koji imaju geometriju sferičnih ili čestica u obliku pločica. Upotreba takvih čestica omogućava između ostalog podešavanje optičkog utiska ambalažnog materijala kao i bolju mogućnost štampanja. Štaviše, pogodne čestice formiraju dodatnu “mehaničku” barijeru prolazu hidrofobnih jedinjenja. Na taj način, pogodno se povećava barijerni efekat barijernog sloja putem dodavanja ovih čestica koje figuriraju punilac i/ili pigmenti. Određenije, kao pogodni pokazali su kaolin, slojeviti silikati poput montmorilonita, bentonita, vermikulita, hektorita, saponita, laponita kao i silisijum dioksid i aluminosilikati odn. njihove mešavine.

[0036] U daljem poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, predviđeno je da se sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol i/ili neumreženi kopolimer polivinil alkohola postavlja direktno na unutrašnju stranu supstrata i/ili između dva barijerna sloja i/ili stranu osnovnog materijala barijernog sloja. Drugim rečima, predviđeno je da sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol odn. neumreženi kopolimer polivinil alkohola u pogledu osnovnog materijala čini osnovni i/ili završni sloj za prekrivanje i/ili je izveden između dva barijerna sloja koji sadrže umreženi polivinil alkohol/kopolimer polivinil alkohola. Ovo omogućava naročito dobro podešavanje za različite svrhe primene ovog ambalažnog materijala i pored savitljivosti i rastegljivosti slojevitog sistema povećava i barijerni efekat prema hidrofobnim jedinjenjima.

[0037] Dalja osobine ovog pronalaska proizilaze iz patentnih zahteva, primera izvođenja i priloženog nacrta. Prethodne u opisu navedene osobine i kombinacije osobina kao i usledećim primerima izvođenja navedene osobine i kombinacije osobina, nisu primenjive samo na navedene kombinacije, već i u drugim kombinacijama koje se mogu izvesti bez napuštanja okvira ovog pronalaska. Pri tome:

FIG.1 prikazuje šematski izgled bočnog preseka ambalažnog materijala prema ovom pronalasku i prema prvom primeru izvođenja; i

FIG.2 prikazuje šematski izgled bočnog preseka ambalažnog materijala prema ovom pronalasku i prema drugom primeru izvođenja.

[0038] FIG.1 prikazuje šematski izgled bočnog preseka ambalažnog materijala 10 prema ovom pronalasku i prema prvom primeru izvođenja. Ambalažni materijal 10 obuhvata supstrat 12 koji se sastoji od osnovnog materijala 14 i koji ima spoljnu stranu 16 koja se okreće od proizvoda koji se pakuje kao i unutrašnju stranu 18 okrenutu ka proizvodu koji se pakuje. U ovom primeru izvođenja, osnovni materijal 14 je karton sa masom računatom po površini od 400 g/m<2>. Na unutrašnjoj strani 18 supstrata 12, formiran je slojeviti sistem 20 koji se proizvodi generisanjem jednog prvog barijernog sloja 22 a, jednog drugog barijernog sloja 22 b kao i sloja 24 koji figurira kao sloj za prekrivanje. Barijerni slojevi 22 a, 22 b uključuju umreženi polivinil alkohol. Štaviše, barijerni sloj 22 a uključuje oblika pločica odn. sferične čestice odn. njhovu mešavinu kao kao punilac i/ili pigment. Time, barijerni slojevi 22 a, 22 b najmanje u velikoj meri onemogućavaju ili sprečavaju migraciju hidrofobnih jedinjenja kroz slojeviti sistem 20. U nastavku bliže opisano umrežavanje polivinil alkohola čini pritome povećanu mehaničku stabilnost i sprečava bubrenje barijernih slojeva 22 a, 22 b kada oni dođu u kontakt sa vlagom.

[0039] Načelno, kao punioci i/ili pigmenti, pogodne su organske, neorganske kao i organske-neorganske modifikovane čestice sa ili bez sposobnosti bubrenja u vodi. U ovom primeru izvođenja, barijerni sloj 22 a uključuje kaolin. Pritome, kaolin ima prednost u tome što je stabilan na kiselinu i ne bubri u vodi. Štaviše, korišćeni kaolin sastavljen je od čestica u obliku pločica, koje grade mehaničku barijeru i time dodatno otežavaju odn. onemogućavaju migraciju jedinjenja kroz barijerni sloj 22 a. Za razliku od toga, drugi barijerni sloj 22 b isključivo je od umreženog polivinil alkohola, pri čemu se za proizvodnju oba barijerna sloja 22 a, 22 b koriste polivinil alkoholi sa različitim stepenima hidrolize i polimerizacija i umreženi su različitim agensima za umrežavanje. Međutim, načelno, oba barijerna sloja 22 a, 22 b mogu prirodno da obuhvataju isti umreženi polivinil alkohol. Za razliku od toga, završni sloj 24, koji je u kontaktu sa proizvodom koji se pakuje u pakovanje izrađeno od ambalažnog mateijala 10, sastavljen je od neumreženog polivinil alkohola, a određenije povećava savitljivost i rastegljivost slojevitog sistema 20. Alternativno ili dodatno, može se predvideti da je sloj 24 formiran direktno na supstratu 12 i/ili između barijernih slojeva 22 a, 22 b.

[0040] U prikazanom primeru izvođenja, spoljna strana 16 supstrata 12 nije premazana. Međutim, načelno jedan ili više slojeva mogu takođe biti predviđeni na spoljnoj strani 16 kako bi se postigle određene karakteristike ambalažnog materijala 10, na primer bolja mogućnost štampanja ili barijerni efekat na gas i/ili vlagu. Na sličan način, spoljna strana 16 može se štampati, embosirati, satinirati ili obraditi na drugi način.

[0041] Načelno, supstrat 12 može naknadno biti obrađen pre, tokom i/ili posle nanošenja slojevitog sistema 20. Na primer, supstrat 12 odn. ambalažni materijal 10 može se kalandrirati, na primer embosirati, uglačati, zgusnuti i/ili satinirati. U ovu svrhu, na primer, mogu se primeniti konvencionalni kalanderi, obućarski kalanderi, kaišni kalanderi (metalni kaiš, plastični kaiš itd.), ravnjačke prese ili ravnjački cilindri. Međutim, načelno mogu se predvideti i drugi postupci obrade.

[0042] FIG.2 prikazuje šematski izgled bočnog preseka ambalažnog materijala 10 prema ovom pronalasku i prema drugom primeru izvođenja. Osnovni materijal 14 ponovo je karton sa masom računatom po površini od 400 g/m<2>. Za razliku od prethodnog primera izvođenja, slojeviti sistem 20 ne uključuje sloj 24 bez umreženog polivinil alkohola odn. bez umreženog kopolimera polivinil alkohola. Umesto toga, slojeviti sistem 20 ima prvi barijerni sloj 22 a koji je dobijen premazivanjem supstrata 12 vodenom kompozicijom koja uključuje polivinil alkohol odn. kopolimer polivinil alkohola, pigmente, punioce, aditive kao i umreživač. Dalje, slojeviti sistem 20 uključuje drugi barijerni sloj 22 b koji funkcioniše kao sloj za prekrivanje i dobijen je premazivanjem prvog barijernog sloja 24 a vodenom kompozicijom koja takođe uključuje polivinil alkohol odn. kopolimer polivinil alkohola, pigmente, punioce, aditive kao i umreživač.

[0043] Načelno, barijerni slojevi 22 a, 22 b sa FIG.1 i FIG.2 mogu da sadrže iste komponente. Razlike između barijernih slojeva 22 a, 22 b proizilaze iz različitog dodavanja pigmenata, punilaca i/ili aditiva, na primer u obliku koloidnih polimernih disperzija. Drugi barijerni sloj 22 b pokazuje odličnu savitljivost uprkos dodavanje pigmenta i umreživača, koja pozitivno utiče na dalji postupak prerade ambalažnog materijala 10. Kao dalji aditiv, može se dodati, na primer, mikrokristalna celuloza koja pozitivno deluje na sposobnost zadržavanja vode. Zbog kristalne strukture, dobija se dodatna barijerna efikasnost dodavanjem malih količina (npr. ≦1mas.%). Ukoliko je potrebno, može se takođe u drugom primeru izvođenja naneti dalji sloj 24 neumreženog PVOH odn. neumreženog kopolimera polivinil alkohola da bi se dalje po potrebi poboljšala savitljivost i rastegljivost ambalažnog materijala 10.

[0044] U nastavku, navedeni su razni dalji primeri izvođenja za proizvodnju ambalažnog materijala 10 sa barijernim karakteristikama prema ovom pronalasku u odnosu na ne-polarna hemijska jedinjenja.

1. PROIZVODNJA VODENOG RASTVORA POLIVINIL ALKOHOLA

[0045] Ukoliko polivinil alkohol ili u vodi rastvoran kopolimer polivinil alkohola nije raspoloživ rastvoren u vodi, proizvodnja rastvora polivinil alkohola (kopolimera) izvodi se na sledeći način:

Prvo se obezbedi određena količina hladne vode. Zatim se uvodi određena količina opciono fino usitnjenog praha polivinil alkohola (analog: prah kopolimera polivinil alkohola) sa prethodnim stepenom hidrolize između 80% i 99,9%, pod jakim mešanjem (2000 o/min) pri temperaturi od 75° C do 80° C tokom 30 do 45 minuta u intenzivni ili rastvarajući mešač. Postupak rastvaranja je završen čim rastvor postane bistar. Još uvek topao rastvor hladi se na 25° C. Pre dalje upotrebe, utvrđuje se tačan sadržaj čvrstih materija u rastvoru, na primer putem termovage i opciono podešava na vrednost između 5mas.% i 15mas.%. Utvrđen ili podešen sadržaj čvrstih materija služi kao osnova za dalji tok postupka, a određenije za određivanje debljine sloja koji se nanosi na supstrat kao i za utvrđivanje količine reagensa za umrežavanje koji se dodaje. pH-vrednost dobijenog rastvora polivinil alkohola je neutralna.

[0046] Po završetku faze hlađenja, pH-vrednost sveže pripremljenog rastvora polivinila alkohola podešava se po potrebi. Podešavanje pH-vrednost protiče na sebi poznat način dodavanjem pogodne kiseline ili baze. Pogodne su na primer, mineralne kiseline kao što je možda koncentrovana hlorovodnična kiselina ili baze kao što je natrijum hidroksid.

[0047] Alternativno, može se predvideti da se polivinil alkohol (PVOH) odn. kopolimer polivinil alkohola rastvara pri temperaturama između 75° C i 95° C, pri čemu je sadržaj vodenog rastvora u odnosu na polivinil alkohol (kopolimer) podešen na maksimalno 40mas.%, na primer na 30mas.%

2. PROIZVODNJA VODENE KOMPOZICIJE

2.1. GLIOKSAL KAO AGENS ZA UMREŽAVANJE

[0048] U rastvor polivinil alkohola proizveden prema tački 1, dodat je 40% -ni rastvor glioksala na sobnoj temperaturi (25° C) uz jako mešanje tokom oko 15 minuta uz jednovremeno podešavanje pH-vrednosti rastvora do pH=3 da bi se dobila vodena kompozicija za premazivanje supstrata 12. Količina dodatog glioksala kreće se 5 i 40mas.% računato na 100mas.% polivinil alkohola.

[0049] Nakon 15 minuta, vodena kompozicija se degazira pod početnim potpritiskom od −200 mbar, koji se po redu lagano povećava na −500 mbar do −600 mbar. Ako se vakuum dalje podiže (npr. na iznad −800 mbar, tj. na pritisak od oko 200 mbar), voda počinje da ključa i kondenzat se hvata na zidove posude za potpritiskom. Za kraj, vodena kompozicija se pod pritiskom od oko 100 mbar potpuno degazira bez daljeg mešanja.

[0050] Po završetku degaziranja, vodena kompozicija može se naneti na supstrat 12, pri čemu se polivinil alkohol umrežava glioksalom.

2.2 ADIPINSKA KISELINA (AS), GLUTARNA KISELINA (GS) I/ILI MALEINSKA KISELINA (MS) KAO AGENS ZA UMREŽAVANJE

[0051] Dodavanje pomenute dikarboksilne kiseline može se podeliti na dve podkategorije:

AS i GS pripadaju grupi zasićenih dikarboksilnih kiselina, pri čemu je AS teško (24 g/l), a GS lako (640 g/l) rastvoriva u hladnoj vodi (20° C). Reakcije kondenzacije obe kiseline sa polivinil alkoholom, pogodno se katalitički potpomažu dodavanjem mineralnih kiselina (npr. hlorovodnična kiselina), ukoliko se pH-vrednost vodene kompozicije podesi na pH=3.

[0052] MS je nezasićena dikarboksilna kiselina dobro rastvoriva u vodi (788 g/l, 20° C) i u vodenom rastvoru reaguje jako kiselo. MS raspoloživa je u cis-obliku. UV zračenjem i dužim zagrevanjem na 150° C, ona prelazi u trans-oblik (fumarna kiselina),što u datom slučaju treba imati u vidu pri reakciji umrežavanja. Prema tome, primenom MS, po pravilo nije potrebno dodatno pH-podešavanje vodene kompozicije. pH-vrednost leži, zavisno od primenjene količine, između 1.6 i 3.2 zavisno od količine rastvorene MS u vodenom rastvora polivinil alkohola. Ukupna dodata količina dikarboksilne kiseline, načelno se kreće između 5 i 25mas.% računato na 100mas.% polivinil alkohola.

[0053] Vodena kompozicija, koja obuhvata polivinil alkohol i jednu ili više pomenutih dikarboksilnih kiselina, zatim se zagreva na 70° C, uz intenzivno mešanje 15 minuta na 70° C, a zatim se hladi na 25° C. Sada se pH-vrednost po potrebi može podesiti u odnosu na respektivnu upotrebljenu dikarboksilnu kiselinu. Posle podešavanja pH-vrednosti vodene kompozicije, poželjno se izvodi prethodno opisana faza degasiranja.

2.3. HLORID ŽELEZA (FeCl3) KAO AGENS ZA UMREŽAVANJE

[0054] Dodavanje FeCl3u rastvor polivinil alkohola poželjno se izvodi na 25° C uz jako mešanje. FeCl3može biti raspoloživ kao čvrsta materijal ili kao već rastvoren u vodi. Dodata količina FeCl3kreće se između 1 i 15mas.% računato na 100mas.% polivinil alkohola. Vreme mešanja iznosi 15 minuta na 25° C. Podešavanje pH-vrednosti nije potrebno ukoliko nisu predviđeni drugi agensi za umrežavanje.Pre nanošenja na supstrat 12 koji se premazuje,ovde takođe se preporučuje faza degasiranja.

2.4. POLIAKRILATI KAO AGENSI ZA UMREŽAVANJE

[0055] Unutar opsega ovog pronalaska, pod poliakrilatima, podrazumjevaju se derivativi poliakrilne kiseline sledeće opšte formule

pri čemu je R vodonik ili nesupstituisana ili supstituisana alkil grupa, određenije metil-, etil-, 1-propil-, 2-propil-, 1-butil-, 2-butil- i/ili tert-butil-. Poželjno se primenjuju poliakrilne kiseline molekulske mase u opsegu od 2000 do 1500000 g/mol, određenije od 50000 do 500000 g/mol, budući da je ova klasa relativno dobro rastvorna u hladnoj vodi (20° C). Dodata količina poliakrilne kiseline kreće se između 0,01 i 10mas.%. Vreme mešanja je približno 15 min na 25° C do 60° C. pH-vrednost mešavine može se po potrebi povećati dodavanjem baznih dodataka kao KOH, NaOH ili slično. Pre nanošenja preporučuje se faza degasiranja.

[0056] Kao alternativa mešaču za rastvaranje, u svrhu rastvaranja PVOH odn. proizvodnje vodenog rastvora sa pigmentima/puniocima/aditivima i umreživačem, može se primeniti specijalni konusni mešač (proizvođač Viscojet) sa konično sužavajućim diznama, koji sprečava uvođenje gasnih mehurića u rastvor polimera odn. spunjenu disperziju polimera. U ovom uređaju za mešanje moguće je da se PVOH odn. njegov kopolimer blago i brzo rastvori i da se uvedi dalji sastavni delovi kao što su pigmenti, aditivi, umreživači itd. na blag i uniforman način. Dispergovanje i rastvaranje sastojaka protiče slično kao sa mešačem za rastvaranje. Pojedinačni sastojci dodaju se vodenom sastavu, dobro umreženi i konusnim mešačem raspodeljeni.

[0057] Kao dalji aditivi, pogodne su koloidne disperzije sa visokim sadržajem čvrstih materija (45-55%). Kao koloidne čestice, mogu se, na primer, primeniti organski polimeri koji imaju barijerni efekat prema hidrofobnim jedinjenjima odn. koji ne slabe hidrofobni barijerni efekat.

2.5. MEŠAVINE POLIVINIL ALKOHOLA SA AGENSIMA ZA UMREŽAVANJE OPISANIM POD 2.1. DO 2.4.

[0058] Načelno, prethodno pomenuti agensi za umrežavanje mogu se po želji mešati, npr. FeCl3sa dii/ili polikarboksilnim kiselinama i/ili dialdehidima.

[0059] Kao dalji aditivi, pogodne su koloidne disperzije sa visokim sadržajem čvrstih materija (45-55%). Koloidne čestice mogu biti organski polimeri koji takođe imaju barijerni efekat prema hidrofobnim jedinjenjima odn. koji ne slabe hidrofobni barijerni efekat.

2.6. UVOĐENJE PUNILACA I/ILI PIGMENATA

[0060] Punioci i/ili pigmenti sa poželjno sferičnim i/ili česticama u obliku pločica dodaju se vodenoj kompoziciji opsegu masenih procenata od 5-60% računato na 100mas.% polivinil alkohola (PVOH). Kao punioci i/ili pigmenti, načelno su pogodne organske, neorganske i/ili organske-neorganske modifikovane čestice sa ili bez sposobnosti bubrenje u vodi.

[0061] Sferične čestice kao čestice silicijum dioksida sa specifičnim površinama od 200-500 g/m<2>mogu se koristiti. Čestice silicijum dioksida su na raspolaganju u čvrstom obliku odn. u vodenim disperzijama. Veličina čestica kreće se između 5-60 nm. Mogu se upotrebiti nemodifikovane kao i (hidrofilno) modifikovane čestice. Čestice se dodaju u opsegu od 10-60% računato na 100mas.% PVOH.

[0062] Alternativno, mogu se dodati mešavine sferičnih i čestica u obliku pločica. Čestice u obliku pločica kao kaolini i slojeviti silikati (delimično odn. potpuno raslojeni) mogu se upotrebiti kao nemodifikovane ili modifikovane. Slojeviti silikati mogu se funkcionalizovati alkoksi silanima, koji imaju amino-, epoksi- ili merkapto grupe. Pored kaolina, mogu se koristiti montmorillonit, bentonit, vermikulit, hektorit, saponit, laponit itd. odn. njihove mešavine. Pri dodavanju kaolina, koristi se takozvani “hyper-platy”, nanosilikatni tip sa faktorom oblika od najmanje 40. Faktor oblika između 60 i 100 i veličina od max.1 μm su poželjni.

[0063] Mogu se dodati dalji punioci kao prirodni i/ili sintetički aluminosilikati sa zapreminama pora od 3-10 Å, 8-13 Å, i 10-15 Å, ili više angstrema sami ili u kombinaciji sa sferičnim odn. puniocima u obliku pločica, odn. njihove mešavine.

[0064] Dalje se mogu primeniti prirodni organski punioci kao celulozna vlakna i/ili vlakna celuloznog regenerata, određenije mikro- i nano-usitnjene celuloze, kao punioci. Ovi punioci mogu se primeniti sami ili u kombinaciji sa jednim ili više drugih punilaca.

[0065] U daljem primeru izvođenja, predviđeno je da se vodena kompozicija načelno formira bez jedinjenja bora kao na primer boraks, bez silikata koji bubre u vodi, određenije bez slojevitih silikata koji bubre u vodi, i/ili bez vodonik sulfidnih adukata radi obezbeđivanja visoke hemijske i mehaničke otpornosti uz jednovremeno obezbeđivanje više kompatibilnost sa prehrambenim namirnicama rezultujućej barijernog sloja 22.

[0066] Pored punilaca i/ili pigmenata, mogu se dodati aditivi u obliku koloidnih disperzija, koji podižu, pored barijernog efekta prema hidrofobnim supstancama, ukupan sadržaj čvrstih materija vodene kompozicije i koji viskoznost ne menjaju ili je ne menjaju značajno.

3. NANOŠENJE VODENE KOMPOZICIJE

[0067] Vodena kompozicija proizvedena prema prethodno opisanim recepturama nanosi se na premazan ili poželjno nepremazan supstrat 12. Osnovni materijal 14 supstrata 12 sastoji se od kartona i ima gramažu između 200 g/m<2>i 800 g/m<2>.

3.1. MOGUĆNOSTI NANOŠENJA I RASPORED SLOJEVA

3.1.1. NANOŠENJE JEDNOSLOJNOG MOKROG FILMA

[0068] Supstrat 12 može biti premazan za proizvodnju jednog jedinog barijernog sloja 22 vodenom kompozicijom koja se sastoji od:

- polivinil alkohol+glioksal;

- polivinil alkohol+dikarboksilne kiseline;

- polivinil alkohol+poliakrilne kiseline;

- polivinil alkohol+dikarboksilne kiseline+punioci i/ili pigmenti;

- polivinil alkohol+poliakrilne kiseline+dikarboksilne kiseline+punioci i/ili pigmenti;

- polivinil alkohol+FeCl3; ili

- polivinil alkohol+mešavina različitih agenasa za umrežavanje;

- polivinil alkohol+mešavina različitih agenasa za umrežavanje+punioci i/ili pigmenti; pri čemu nanos mokrog filma može da iznosi 3 do 15 g/m<2>. Pritom, treba naglasiti da se supstrat 12 alternativno načelno može sastojati od neumreženog polivinil alkoholom osnovnog materijala 14, pri čemu prema potrebi u neumreženi polivinil alkohol mogu biti umešani punioci i/ili pigmenti .

[0069] Dalji primeri izvođenja vodene kompozicije u okviru ovog pronalaska, prikazani su u Tabeli 1.

[0070] U Tabeli navedene količine polivinil alkohola uvek treba posmatrati kao 100 delova. Količina agensa za umrežavanje uvek je izračunata na 100 delova polivilin alkohola.

Tabela 1: Sastojci vodene kompozicije

3.1.2. VIŠESLOJNO NANOŠENJE

[0071] Po potrebi, mogu se proizvesti višeslojni slojeviti sistemi 20 sa dva, tri, četiri ili pet jedan posle drugog nanetog barijernog sloja 22. U ovom slučaju takođe se može koristiti vodeni rastvor polivinil alkohola bez agens za umrežavanje kao prvi kondicionirajući premaz odn. kao prajmer. Alternativno ili dodatno, može se naneti sloj neumreženog polivinil alkohola između dva barijerna sloja 22 i/ili kao završni sloj 24, kao što je prikazano na FIG.1. Neumreženi ili umreženi sloj polivinil alkohola može se ispuniti puniocima i/ili pigmentima. Suva masa svakog sloja 24 i/ili barijernog sloja 22 može ponovo da iznosi 3 do 15 g/m<2>.

3.2. SISTEMI NANOŠENJA

[0072] Pod 3.1.1. i 3.1.2. opisani slojeviti sistemi 20 mogu u industriji laminiranja ili papirnoj industriji biti naneti primenjivim alatima nanošenja putem prskanja, premazivanja sa rakelom, livenja ili ekvivalentnim postupkom konturnog premazivanja . Pogodne vrednosti parametara su na primer:

Rotirajući rakel: 10, 20, 40, 60, 80 μm debljina mokrog filma

Ramovi za izvlačenje filma: različito podešavanje rastojanja, 0-1000 μm debljina mokrog filma Ramovi za izvlačenje filma: fiksno rastojanje: 20, 4060, 70, 100, 120 μm debljina mokrog filma

[0073] Ovi alati za nanošenje, podešeni su motorom pogonjenim sistemima za nanošenje sa maksimalnom brzinom supstrata 12 od do 1000 m/min, na primer 80 mm/s odn.4.8-5 m/min za uniformno nanošenje.

[0074] Alternativno ili dodatno, primenjuje se sistem nanošenja sa diznama, koji jednovremeno nanosi najmanje jedan barijerni sloj 22 odn. sloj 24, maksimalno četiri sloja na u horizontalnom pravcu pokretan kartonski supstrat 12. Mešanje vodenih kompozicija može se izvesti u komori sa diznama, u razmaku između dizni (širina razmaka npr.0,1-1,0 mm) ili izvan dizni na supstratu 12. Ovim postupkom nanošenja moguće su debljine sloja mokrog filma od preko 200 μm. Iz parametara “debljina sloja” i “maksimalna brzina” linearnog pogona, izlaze zahtevane količine vodene kompozicije koja se isporučuje.

4. SUŠENJE I UMREŽAVANJE MOKRIH FILMOVA PUTEM IC ZRAČENJA (IC), KONVEKCIONOG SUŠENJA (KV) I/ILI UV ZRAČENJA (UV)

[0075] Rastvarač (voda) vodene kompozicije nanete na supstrat 12, eliminisan je infracrvenim i/ili konvekcionim sušačima. Obe vrste sušača mogu se koristiti pojedinačno, zajedno, uzastopno ili nezavisno jedan od drugog. Temperature sušača obe vrste sušača mogu se izabrati na primer između 60° C i 200° C. Uvođenje odn. izvođenje vazduha, podešavanja temperature sušača odn. kombinacije sušača, pogodno se biraju tako da nastane slojeviti sistem 20 bez mehurića. Zaostala vlaga od 7-9mas.% u supstratu 12 može se primeniti kao kriterijum za tačno podešavanje temperature.

[0076] Svi barijerni slojevi 22 odn. slojevi 24 poželjno se prvo suše IR i/ili KV. Kod vodenih kompozicija, koje kao agese za umrežavanje sadrže dialdehide i/ili dikarboksilne kiseline, polikiseline i/ili njihove mešavine (videti 2.1 do 2.5), tako uvedena toplota dovoljna je da praktično kvantitativno sprovede umrežavanje polivinil alkohola.

[0077] Reakcija umrežavanja sa FeCl3je dvostepeni postupak.Posle najmanje predominantnog uklanjanja rastvarača, najmanje u velikoj meri suv premaz zrači se UV svetlom. U tu svrhu može se, na primer, primeniti lampa visokog pritiska Hg-para. Osvetljavanje UV-aktivnog polivinil alkoholnog sloja traje oko 10 s pri snazi od oko 0,4 W/cm<2>sa specifikacijom intezitetom od 75%

[0078] Načelno, preporučljivo je da ozračivanje svih vodenih kompozicija koje sadrže UV-aktivne agense za umrežavanje da se zrače pre, tokom i/ili posle termičkog sušenja UV svetlom.

5. POSTUPAK ISPITIVANJA

5.1. MERENJE BARIJERNOG EFEKTA PREMA HIDROFOBNIM UGLJOVODONIČNIM MATERIJALIMA [0079] Ambalažni materijal 10 prikazan na FIG.1 podvrgnut je ispitivanju migracije simulantom prehrambenog proizvoda Tenax® saglasno normama ispitivanja DIN EN 1186-13 i DIN EN 14338, pri čemu je Tenax® nanet slojeviti sistem 20 ambalažnog materijala 10. Nakon inkubacije migracione formulacije na definisanoj temperaturi i vremenu, migrirane supstance eluirane su iz Tenax® pomoću nheksana, a mineralno ulje-ugljovodonični materijali specifično su razdvojeni tečne hromatografije na dve različite frakcije, određenijefrakciju zasićenih (mineral oil saturated hydrocarbons, MOSH) i frakciju aromatičnih ugljovodoničnih materijala (mineral oil aromatic hydrocarbons, MOAH). Obe ovako dobijene frakcije, analizirane su gasnom hromatografijom i obuhvaćene zbirnim parametrima, pri čemu su deuterisani n-nonadekan i dietilnaftalen, respektivno, upotrebljeni za evaluaciju zbirova signalnih površina. U odnosu na izlazne količine koje se mogu ekstrahovati iz mineralno ulje-ugljovodoničnih matgerijale iz sirovog ambalažnog materijala, koje su definisane kao zbir svih komponenti koje mogu migrirati, iznosile su u Tenax® eluatu manje od 1% supstanci koje mogu migrirati. Na ovaj način, migracija hidrofobnig ugljovodoničnih materijala sprečena je za više od 99%, i zbog toga za mineralna ulja uvek ostaju ispod vrednosti od 0,6 mg/kg upakovanog prehrambenog proizvoda.

[0080] Za maksimalan prelazak MOSH-a, utvrđena je privremena vrednost od 0,6 mg/kg. Na to je dodata privremena utvrđena vrednost od 12 mg/kg za ugljovodonična jedinjenja sa brojem ugljenika između 10 i 16 iz BfR 2011. U slučaju MOAH komponenti, prema predlogu 22. nacrta za promenu Zakona o prehrambenim proizvodima i potrošnoj robi (pravilnik o mineralnom ulju), vrednost od 0,15 mg/kg ne bi trebalo da se detektuje. Zbog toga je migracija hidrofobnih jedinjenja ispod zahtevane vrednosti od 0,12 mg/kg.

5.2. STRUKTURA SLOJA

[0081] Za karakterizaciju strukture sloja slojevitog sistema 20, proizveden je polu-debeo deo, na osnovu koga su stetoskopski definisani pojedinačni slojevi 22 a, 22 b i 24 pomoću optičkog i IC ili Raman mikroskopa. Određivanje blizine i uniformnosti nanetog sloja izvedeno je pomoću FTIR mikroskopije.

6. DALJI PRIMERI IZVOĐENJA

[0082] U nastavku, specificirani su dalji primeri izvođenja za ambalažni materijal 10 prema ovom pronalasku. Ukoliko nije drugačije naznačeno, proizvodnja je izvedena na prethodno opisan način.

6.1. PRIMER 1

[0083] U nastavku, prvo je objašnjena proizvodnja premazanog supstrata 12:

Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Kompozicija (neumrežavajuća) za premazivanje:

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Elvanol 90-50 ili Elvanol 85-82, Dupont odn. njihove mešavine)

- Sadržaj čvrstih materija: 10,00mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 kompozicijom (40-200 μm debljina sloja mokrog filma) Postupak nanošenja: Rakel, vazdušna četka, mlaznice

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 5-7% zaostale vlage u osnovnom materijalu 14.

[0084] Ovako proizveden supstrat 12 može se upotrebiti kao polazni materijal za nanošenje jednog ili više barijernih slojeva 22.

6.2. PRIMER 2

[0085] Osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (umrežavajuća):

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Elvanol 90-50 ili Elvanol 85-82, Dupont odn. njihove mešavine), pigmenti (prema tački 2.5)

- Kao umreživači, razmatrani su umreživači navedeni u tački 3.1.1 ili njihove mešavine - Sadržaj čvrstih materija: do 25,00mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 sa vodenom kompozicijom (40-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: rakel, vazdušna četka, mlaznice

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 5-7% zaostale vlage u osnovnom materijalu 14

6.3. PRIMER 3

[0086] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Kompozicija (neumrežavajuća):

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Elvanol 90-50 ili Elvanol 85-82, Dupont odn. njihove mešavine), ispunjen pigmentima (videti tačku 2.5)

- Sadržaj čvrstih materija: do 25,00mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 odn. supstrata 12 kompozicijom (40-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: rakel, vazdušna četka, mlaznice

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

6.4. PRIMER 4

[0087] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Kompozicija (fizički umrežavajuća):

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Elvanol 90-50 ili Elvanol 85-82, Dupont odn. njihove mešavine), ispunjen alumosilikatima i karboksimetilcelulozama

- Sadržaj čvrstih materija: 12mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 kompozicijom (40-200 μm debljina sloja mokrog filma) Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 5-7% zaostale vlage u kartonu

6.5. PRIMER 5

[0088] Supstrat 12: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (termički umrežavajuća ili otvrdnjavajuća):

- Vodeni PVOH rastvor, sadržaj čvrstih materija 10mas.% (Elvanol 85-82 odn. Elvanol 90-50 i njihove mešavine, Dupont), 100 delova

- Maleinske kiselina, p. a. (Sigma), 5 delova računato na 100 delova PVOH

Premazivanje supstrata vodenom kompozicijom (1-slojno nanošenje, 40-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

6.6. PRIMER 6

[0089] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (UV-otvrdnjavajuća):

- Vodeni FeCl3rastvor (Donau Chemie), sadržaj čvrstih materija 46,33mas.%, 6,7 delova računato na 100 delova PVOH

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

UV otvrdnjavanje sa lampom sa Hg parom visokog pritiska, 10s osvetljavanje, 0,4 W/cm<2>snage

6.7. PRIMER 7

[0090] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (termički otvrdnjavajuća):

- Vodeni PVOH rastvor, sadržaj čvrstih materija 10mas.% (PVOH-8582 odn. Elvanol 9050 i njihove mešavine, Dupont), 100 delova

- Glioksal (40% vodeni rastvor, BASF), 12,6 delova računato na 100 delova PVOH Premazivanje supstrata vodenom kompozicijom (1-slojno nanošenje, 40-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 5-7% zaostale vlage u kartonskom osnovnog materijala 14.

6.8. PRIMER 8

[0091] Osnovni materijal 14: papir sa masom računatom po površini između 50-150 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (termički otvrdnjavajuća):

- Vodeni PVOH rastvor, sadržaj čvrstih materija 10mas.% (PVOH-8582 odn. Elvanol 9050 odn.

njihove mešavine, Dupont), 100 delova

- Poliakrilna kiselina, 0,01-5,0 delova računato na 100 delova PVOH

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

6.9. PRIMER 9

[0092] Osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Kompozicije: kombinacija primera 1 i primera 2, primera 1 i primera 3, primera 1 i primera 4, primera 1 i primera 5, primera 1 i primera 6, primera 1 i primera 7 ili primera 1 i primera 8

Premaz iz primera 1 nanosi se kao najdonji sloj na osnovni materijal, na to se nanosi premaz po recepturi primera 2, 3, 4, 5, 6, 7 ili 8 i/ili dvostruke ili trostruke kombinacije ovih primera.

Više-slojno nanošenje, respektivno 80-200 μm debljina sloja mokrog filma

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Postupak nanošenja: rakel, mlaznice

6.10. PRIMER 10

[0093] Osnovni materijal: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Kompozicije:

Kombinacija 2 premaza (vodene kompozicije) iz primera 1 i jednog premaza iz primera 2 do primera 8. Premaz iz primera 1 koristi se u ovoj primeni kao kondicionirajući i prekrivni premaz, radi nivelacije unutrašnje strane 18 supstrata 12 i spoljnu stranu 16 supstrata 12 da deluje kao zaštita od istezanja i savijanja (sile koje nastaju kod koraka nabiranja i štancovanja). Taj prekrivni premaz lako štampa i lepi. Više-slojno nanošenje, respektivno 80-200 μm debljina sloja mokrog filma

Postupak nanošenja: rakel, mlaznice

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 5-7% zaostale vlage u kartonu.

6.11. PRIMER 11

[0094] Osnovni materijal: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Kompozicije:

Vodeni PVOH rastvor (Elvanol 9050 ili Elvanol 8582, Selvol 103 ili 107, Mowiol 15-99 ili 9-98, Exceval Aq 4104 ili njihove mešavine).

Debljina mokrog filma: 20-200 μm.

Sadržaj čvrstih materija PVOH rastvora: maksimum 30mas.%

Ukupan sadržaj čvrstih materija dodatih PVOH rastvorima uključujući umreživač: 35-45mas.%.

Sušenje do postizanja zaostale vlage između 7 i 9mas.% u osnovnom materijalu 14.

6.12. PRIMER 12

[0095] Vodena kompozicija: PVOH sadržaj maksimum 30mas.% ispunjen pigmentima, dodavanje koloidne poliakrilatne disperzije kao aditiva. Ukupan sadržaj čvrste materije vodene kompozicije: max.

45mas.%

Dalja obrada kao prethodnim primerima izvođenja.

6.13. PRIMER 13

[0096] Vodena kompozicija: PVOH sadržaj maksimum 30mas.%, ispunjen pigmentima, dodavanje mikrokristalne celuloze (max.1%) i akrilatne disperzije kao aditiva; ukupan sadržaj čvrste materije: max.

45mas.%

Dalja obrada kao u prethodnim primerima izvođenja.

6.14. PRIMER 14

[0097] Kombinacija dve različite vodene kompozicije (premazi) iz prethodnih primera izvođenja za proizvodnju dva različita barijerna sloja 22 a, 22 b.

Dalja obrada kao u prethodnim primerima izvođenja.

6.15. PRIMER 15

[0098] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Kompozicija (neumrežavajuća) za premazivanje:

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Selvol 103 ili Selvol 107, Sekisui, Exceval, Kuraray odn.

njihove mešavine)

- Sadržaj čvrstih materija PVOH (=ukupan sadržaj čvrstih materija): 30,00mas.% Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 kompozicijom (10-200 μm debljina sloja mokrog filma) Postupak nanošenja: rakel, mlaznice pri 30 do 80° C

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 7-10% zaostale vlage u osnovnom materijalu 14.

[0099] Ovako proizvedeni supstrat 12 može da se primeni kao polazni izlazni materijal za nanošenje jednog ili više barijernih slojeva 22.

6.16. PRIMER 16

[0100] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (umrežavajuća):

njihove mešavine), pigmenti

- Kao umreživači dolaze u obzir prethodno navedeni umreživači ili njihove mešavine - Ukupan sadržaj čvrste materije: do 45,00mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 vodenom kompozicijom (10-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: rakel, mlaznice pri 30 do 80° C

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do dostizanja 7-10% zaostale vlage u osnovnom materijalu 14

6.17. PRIMER 17

[0101] Osnovni materijal 14: Karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Vodena kompozicija, umrežavajuća, bez punioca:

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Selvol 103 ili Selvol 107, Sekisui, Exceval, Kuraray odn. njihove mešavine)

- Kao umreživači dolaze u obzir prethodno navedeni umreživači ili njihove mešavine - Ukupan sadržaj čvrste materije: do 30,00mas.%

Postupak nanošenja: rakel, mlaznice pri 30 do 80° C

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

6.18. PRIMER 18

[0102] Osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (fizički umrežavajuća):

njihove mešavine), koloidna poli(met)akrilatna disperzija i karboksimetilceluloza - Ukupan sadržaj čvrste materije: 25-45mas.%

Premazivanje kartonskog osnovnog materijala 14 kompozicijom (10-200 μm debljina sloja mokrog filma) Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje pri 30 do 80° C

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 7-10% zaostale vlage u kartonu

6.19. PRIMER 19

[0103] Supstrat 12 odn. osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (termički umrežavajuća odn. otvrdnjavajuća):

- Vodeni PVOH rastvor, sadržaj čvrstih materija 10-20mas.% (Selvol 103 ili Selvol 107, Sekisui, Exceval, Kuraray odn. njihove mešavine), 100 delova

- Pigmenti, 60 delova računato na 100 delova PVOH

- Maleinska kiselina (DSM) ka umreživač, 5 delova računato na 100 delova PVOH

- Ukupan sadržaj čvrste materije: 17-35mas.%

Premazivanje supstrata 12 vodenom kompozicijom (1-slojno nanošenje, 10-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje pri 30 do 80° C

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IC i konvenkcija do postizanja 7-10% zaostale vlage u osnovnom materijalu 14

6.20. PRIMER 20

[0104] Supstrat 12 odn. osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, premazan ili poželjno nepremazan

Vodena kompozicija (termički umrežavajuća):

- Vodeni PVOH rastvor, sadržaj čvrstih materija 10-22mas.% (Selvol 103 ili Selvol 107, Sekisui, Exceval, Kuraray odn. njihove mešavine), 100 delova

- Pigmenti, 20-50 delova računato na 100 delova PVOH

- Maleinska kiselina kao umreživač, 5-10 delova računato na 100 delova PVOH

- Ukupan sadržaj čvrste materije: 18-35mas.%

Premazivanje supstrata vodenom kompozicijom (1-slojno nanošenje, 10-200 μm debljina sloja mokrog filma)

Postupak nanošenja: mlaznice, jednoslojno nanošenje pri 30 do 80° C

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

6.21. PRIMER 21

[0105] Osnovni materijal 14: karton sa masom računatom po površini između 200-800 g/m<2>, poželjno nepremazan

Kompozicija (fizički umrežavajuća):

- Vodeni rastvor polivinil alkohola (Selvol 103 ili Selvol 107, Sekisui, Exceval, Kuraray odn. njihove mešavine), 100 delova

- Koloidna polimerna disperzija, 20-40 delova računato na 100 delova PVOH

- Pigmenti, 20-50 delova računato na 100 delova PVOH

- Umreživači odn. njihove mešavine, 5-10 delova računato na 100 delova PVOH - Ukupan sadržaj čvrste materije: 25-45mas.%

6.22. PRIMER 21

[0106] Premaz iz jednog od prethodnih primera izvođenja sa dvostrukim urezom.

[0107] Deljenjem vodene kompozicije na obe komore i naknadno kombinovanje u jednoj posudi, višak vodene kompozicije sakuplja u njoj.

6.23. DALJI PRIMERI

[0108] Zasnovano na prethodno pomenutim recepturama, moguće su dalje varijacije i kombiancije: Alternativni umreživači:

- 6,7% FeCl3računato na 100% PVOH (odn. kopolimera PVOH)

- 12,6% glioksala računato na 100% PVOH (odn. kopolimera PVOH)

- 0,01 do 5% poli(met)akrilne kiseline (disperzija) računato na 100% PVOH

Nanošenje jedno- i više-slojnih namaza putem rakela ili mlaznice, pri čemu se kompozicije iz primera 12, 13 i 17 mogu primeniti kao sloj za kondicioniranje.

Koloidne Disperzije/Suspenzije

[0109] Koloidi su makroskopske čestice velilčine od 1-1000 nm raspoređene u homogenom disperzinom medijumu. Koloidne disperzije pojavljuju se bezbojne kada stepen podele koloida biva na 500 nm. Stabilnost koloida je, između ostalog, zavisna od faktora pH-vrednosti, disperzanta, aditiva (površinski aktivni agensi), sklonosti ka formiranju micela itd. O koloidnim česticama u npr. vodenom sistemu govori se kada je molekulska masa (Mr)>1000 g/mol. Ako čestice imaju Mr<1000 g/mol, tada se govori se o molekulskim rastvorima. Disperzije se sastoje od makromolekulskih molekula koji mogu biti delimično ili potpuno umreženi i zbog svojih molekulskih masa više ne ulaze u rastvor. Primeri za polimerne, polarne disperzije su:

- poli(met)akrilati,

- polimetilmetakrilati

- polietileneglikolakrilati

- poliamidi

- poliestri (npr. estri akrilne kiseline, vinil estre, biopolimeri poput estra polimlečne kiseline, PHA, polihidroksibutirat, PHB)

- poliuretani

- stirol-butadien kopolimeri

- ugljohidratni koloidi poput celuloze, skroba, dekstrin, hitosana

- proteini

- polivinilakrilatne disperzije odn. njihove disperzije kopolimera.

[0110] Dalje, postoje i organsko-neorganske hibridne polimerne disperzije, koje su prisutne na koloidan način. Njihovi primeri su tetraortosilikati (TEOS) koji su modifikovani funkcionalnim organskim grupama putem sol-gel reakcije. Svi neorganske pigmenti, punioci, aditivi, katalizatori koji imaju veličine čestica od nekoliko nm do nekoliko μm i mogu se dispergovati u tečnoj, čvrstoj ili gasovitoj fazi (primenjuje se na sve koloide), spadaju u grupu neorganskih koloida.

[0111] Za sve vrednosti parametara navedene u ovim dokumentima radi određivanja uslova postupka i merenja u cilju karakterizacije određenih osobina ovog inventivnog predmeta, treba da budu smatrane kao obuhvaćene opsegom ovog pronalaska čak i opsegom odstupanja – na primer usled grešaka merenja, grešaka sistema, grešeka merenja mase, tolerancija po DIN-u i slično.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju premazanog ambalažnog materijala (10), koji uključuje najmanje faze: a) obezbeđivanje supstrata (12), koji ima osnovni materijal (14) od pulpe, spoljnu stranu (16) okrenutu od proizvoda koji se pakuje kao i unutrašnju stranu (18) okrenutu ka proizvodu koji se pakuje, pri čemu je osnovni materijal (14) je premazan ili nepremazan papir, premazan ili nepremazan karton, ili premazana ili nepremazana papirna ploča;

b) premazivanje najmanje unutrašnje strane (18) supstrata najmanje jednim slojem vodene kompozicije koja uključuje najmanje polivinil alkohol i/ili najmanje jedan kopolimer polivinil alkohola kao i agens za umrežavanje, pri čemu vodena kompozicija ima najviše 40 mas.% polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola i ukupan sadržaj čvrste materije od najmanje 26 mas.% i najviše 55 mas.%;

c) sušenje tog sloja i umrežavanje polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola pomoću agensa za umrežavanje uz formiranje barijernog sloja (22a, 22b) za hidrofobna jedinjenja,

pri čemu supstrat (12) pre faze a) i/ili posle faze c) biva premazan najmanje jednom daljom vodenom kompozicijom, gde

- ta dalja vodena kompozicija uključuje najmanje polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola i oslobođena je agenasa za umrežavanje, i/ili gde

- najmanje dva barijerna sloja (22a, 22b) bivaju formirana, pri čemu najmanje dva barijerna sloja (22a, 22b) uključuju polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim nivoima umrežavanja i/ili polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize i/ili polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola umreženih različitim agensima za umrežavanje.

2. Postupak prema zahtevu 1,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi vodena kompozicija

- sa sadržajem polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola između 2 mas.% i 35 mas.%, određenije između 10 mas.% i 32 mas.%, a poželjno između 26 mas.% i 30 mas.%; i/ili

- sa ukupnim sadržajem čvrste materije između 26 mas.% i 52 mas.%, određenije između 26 mas.% i 50 mas.% ,a poželjno između 26 mas.% i 45 mas.%; i/ili

- sa sadržajem vode od najmanje 45 mas.%, određenije od najmanje 55 mas.% , a poželjno sa sadržajem vode između 65 mas.% i 70 mas.%.

3. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 ili 2,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi polivinil alkohol i/ili kopolimer polivinil alkohola sa:

- stepen hidrolize između 75 % i 100 %, određenije između 80 % i 99,9 %; i/ili

- stepen polimerizacije između 100 i 3000, određenije između 120 i 1200, a poželjno između 150 i 650; i/ili

- sa prosečnom molekulskom masom između 11000 g/mol i 60000 g/mol, određenije između 13000 g/mol i 23000 g/mol i/ili između 31000 g/mol i 50000 g/mol.

4. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 3,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi vodena kompozicija koja uključuje najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer kao aditiv.

5. Postupak prema zahtevu 4,

n a z n a č e n t i m e, što

je najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer disperguju u vodenoj kompoziciji i/ili što je taj najmanje jedan dalji polimer i/ili kopolimer odabran iz grupe koja uključuje poli(met)akrilate, polimetil(met)akrilate, poliamide, biopolimere, određenije hitosan, poliuretane, polivinilakrilate, poliestre, određenije estre poli(met)akrilne kiseline, polivinilestre, estre polimlečne kiseline, polihidroksialkanoate, polihidroksibutirat i/ili polihidroksibuternu kiselinu i/ili njene kopolimere.

6. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 5,

n a z n a č e n t i m e, što

se kao agens za umrežavanje koristi:

- najmanje jedno olefinski zasićeno i/ili nezasićeno jedinjenje sa najmanje jednom funkcionalnom grupom odabranom od aldehida, karboksilne kiseline, anhidrida kiseline i amino grupe; i/ili

- hlorid železa; i/ili

- alkilortosilikat, određenije tetraetilortosilikat; i/ili

- urea formaldehidna smola; i/ili

- fizički umreživač, određenije karboksimetilceluloza.

7. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 6,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi vodena kompozicija koja uključuje između 0,01 i 55 masenih delova agensa za umrežavanje i/ili između 1 i 60 masenih delova punioca i/ili pigmenta računato na 100 masenih delova polivinil alkohola i/ili kopolimera polivinil alkohola.

8. Postupak prema zahtevu 7,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi punilac i/ili pigment koji je stabilan na kiselinu i/ili ima najmanje suštinski sferične i/ili geometrije oblika pločica.

9. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 8,

n a z n a č e n t i m e, što

se koristi vodena kompozicija koja ima viskoznost između 150 mPas i 2500 mPas, određenije između 200 mPas i 1700 mPas.

10. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 9,

n a z n a č e n t i m e, što

se na supstrat (12) nanosi vodena kompozicija tako da nastaje suva masa po jedinici površine bude između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>, određenije između 3 g/m<2>i 15 g/m<2>, i/ili što se na supstrat (12) nanosi vodena kompozicija tako da sloj ima debljinu mokrog filma između 1 µm i 1000 µm, određenije između 10 µm i 200 µm.

11. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 10,

n a z n a č e n t i m e, što

se na supstrat (12) nanosi vodena kompozicija putem postupka izjednačavajućeg premazivanja, određenije putem rakela, nožem i/ili štamparskom presom, i/ili putem postupka konturnog premazivanja, određenije putem livenja, prskanja, nanošenja zavesom i/ili vazdušnom četkom.

12. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 11,

n a z n a č e n t i m e, što

se na supstrat (12) nanosi vodena kompozicija pri temperaturi između 30 °C i 85 °C, određenije između 35 °C i 80 °C.

13. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 12,

n a z n a č e n t i m e, što

se premazan supstrat (12) suši u fazi c) putem infracrvenog zračenja i/ili putem konvekcije i/ili pod UV-zračenjem i/ili se premazan supstrat (12) suši do zaostale vlage između 3 mas.% i 12 mas.%, određenije između 6 mas.% i 10 mas.%.

14. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 13,

n a z n a č e n t i m e, što

je u fazi a), obezbeđen supstrat (12) koji uključuje osnovni materijal (14), spoljnu stranu (16) koja je izvedena sa slojem za kondicioniranje i/ili slojem za prekrivanje.

15. Ambalažni materijal (10) dobijen postupkom prema bilo kom od zahteva 1 do 14, koji uključuje: - supstrat (12) koji ima osnovni materijal (14) od pulpe, spoljnu stranu (16) okrenutu od proizvoda koji se pakuje, kao i unutrašnju stranu (18) okrenutu ka proizvodu koji se pakuje, pri čemu je osnovni materijal (14) premazan ili nepremazan papir, premazan ili nepremazan karton, ili premazana ili nepremazana papirna ploča; i

- slojeviti sistem (20) postavljen na unutrašnjoj strani (18) supstrata (12) sa najmanje jednim barijernim slojem (22a, 22b) za hidrofobna jedinjenja, pri čemu najmanje jedan barijerni sloj (22a, 22b) uključuje umreženi polivinil alkohol i/ili umreženi kopolimer polivinil alkohola, i pri čemu taj slojeviti sistem (20) dodatno:

- uključuje najmanje jedan sloj (24), koji sadrži neumreženi polivinil alkohol i/ili neumreženi kopolimer polivinil alkohola i/ili

- uključuje najmanje dva barijerna sloja (22a, 22b) od umreženog polivinil alkohola i/ili umreženog kopolimera polivinil alkohola, pri čemu ti barijerni slojevi (22a, 22b) uključuju polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima umrežavanja i/ili polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize i/ili polivinil alkohole i/ili kopolimere polivinil alkohola umreženih različitim agensima za umrežavanje.

16. Ambalažni materijal (10) prema zahtevu 15,

n a z n a č e n t i m e, što

slojeviti sistem (20) uključuje najmanje dva barijerna sloja (22a, 22b) umreženog polivinil alkohola i/ili umreženog kopolimera polivinil alkohola, pri čemu najmanje jedan barijerni sloj (22a, 22b) uključuje najmanje jedan punilac i/ili najmanje jedan pigment.

17. Ambalažni materijal (10) prema zahtevu 15 ili 16,

n a z n a č e n t i m e, što

slojeviti sistem (20) uključuje najmanje jedan sloj (24) koji sadrži neumreženi polivinil alkohol i/ili neumreženi kopolimer polivinil alkohola, pri čemu je taj sloj (24) koji sadrži neumreženi polivinil alkohol i/ili neumreženi kopolimer polivinil alkohola postavljen direktno na unutrašnju stranu (18) supstrata (12) i/ili između dva barijerna sloja (22a, 22b) i/ili na stranu barijernog sloj (22a, 22b) okrenutu od osnovnog materijala (14).