RS60070B1 - Postupak za proizvodnju obloženog ambalažnog materijala i ambalažnog materijala sa najmanje jednim zaprečnim slojem za hidrofobna jedinjenja - Google Patents

Description

Opis

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

[0002] U poslednje vreme poznat problem sa ambalažom na bazi celuloze je tranzicija (migracija) komponenata mineralnog ulja iz ambalažnog materijala u robu koja se pakuje. U slučaju ambalažnih materijala na bazi celuloze, komponente mineralnog ulja uglavnom potiču od novinske hartije i štamparskog mastila od otpadnog reciklažnog materijala na bazi papira, koji se sve više koriste u industriji pakovanja iz ekoloških razloga. Komponente mineralnog ulja u reciklažnom materijalu mogu se akumulirati u robi koja se pakuje i koja se skladišti u ambalažnom materijalu bez dodatnog pakovanja.

[0003] Različiti ambalažni materijali sa zaprečnim slojevima protiv hidrofobnih jedinjenja su poznati iz trenutnog stanja tehnike. Na primer, DE 69532378 T2 opisuje tkaninu celuloznih vlakana koja ima sloj kao zaprečni sloj koji ima kontinualan raspored nasumično poravnatih celuloznih vlakana i sloj koji obuhvata ciklodekstrin, pri čemu sloj koji obuhvata ciklodekstrin deluje kao zaprečni sloj ili tačka zarobljavanja za prolazak propustljivih hidrofobnih jedinjenja - poput mineralnih ulja, aromatičnih ugljovodonika, štamparskog mastila i slično.

[0004] Iz DE 102005056574 A1 poznat je omotač za hranu iz strukture vlakana poput papira obložen akrilnom smolom sa jedne ili obe strane. Akrilna smola se kombinuje sa najmanje jednim drugim prirodnim i/ili sintetičkim polimerom. Akrilna smola u omotaču može se mešati sa drugim polimerom. Ovaj poslednji može takođe formirati sopstveni sloj. Omotač se uglavnom koristi kao veštački omotač za kobasice, naročito za dimljene kuvane kobasice.

[0005] US 5989724 A1 opisuje obložen papirni materijal, poželjno za upotrebu kao ris, koji obuhvata supstrat obložen na najmanje jednoj površini sa osnovnim slojem i sa najmanje jednim dodatnim slojem oblaganja na osnovnoj oblozi. Oba sloja su vodene disperzije polimera iz grupe koju čine akrilni polimeri, akrilni kopolimeri, polivinil acetat, polivinil alkohol, etilen vinil acetat, polivinil hlorid, stiren-butadien kopolimeri, poliviniliden hlorid i njegovi kopolimeri ili skrob. Isto važi za EP 0718437 A1.

[0006] Iz EP 1884594 A1 rezultat je papir otporan na migracije koji može biti obložen sa PVOH, između ostalog.

[0007] Iz US 2010/0112226 A1 treba ukloniti supstrate papira, koji su obloženi polimerima koji sadrže hidroksi-grupu pomoću nanošenja nalivanjem kako bi se formirao zaprečni sloj. Upotrebljene disperzije ne sadrže surfaktante i imaju najmanje jedan organski rastvarač, tako da je tačka ključanja disperzije ispod 100 ° C.

[0008] Nedostatak poznatog ambalažnog materijala je činjenica da je komparativno skup i složen za proizvodnju.

[0009] Predmet ovog pronalaska jeste obezbeđivanje jednostavnog i ekonomičnog postupka za proizvodnju ambalažnog materijala na bazi celuloze sa zaprečnim slojem za hidrofobna jedinjenja. Drugi predmet ovog pronalaska jeste obezbeđivanje ambalažnog materijala na bazi celuloze koji je jednostavan i ekonomičan za proizvodnju i ima zaprečni sloj za hidrofobna jedinjenja.

[0010] Prema ovom pronalasku, ovi predmeti se ostvaruju pomoću postupka prema patentnom zahtevu 1 za proizvodnju obloženog ambalažnog materijala i pomoću ambalažnog materijala prema patentnom zahtevu 11. Poželjni razvoji sa pogodnim razradama ovog pronalaska su naznačeni u respektivnim podzahtevima, pri čemu se poželjni razvoji postupka smatraju poželjnim razvojima ambalažnog materijala i obrnuto.

[0011] Postupak prema ovom pronalasku za proizvodnju obloženog ambalažnog materijala obuhvata najmanje faze a) obezbeđivanja supstrata koji ima osnovni materijal napravljen od celuloze, spoljašnjost udaljenu od proizvoda koji se pakuje i unutrašnjost okrenutu prema proizvodu koji se pakuje, pri čemu je osnovni materijal obložen ili neobložen papir, obložen ili neobložen karton ili obložen ili neobložen jednoslojni karton, b) oblaganja unutrašnjosti supstrata najmanje jednim slojem vodene kompozicije koji obuhvata najmanje polivinil alkohol i agens umrežavanja i ima čvrsti sadržaj od najviše 25 mas.%, sa najmanje jednim alkil ortosilikatom i/ili najmanje jednim olefinski zasićenim i/ili nezasićenim bi-, tri- ili multifunkcionalnim jedinjenjem koje može reagovati sa hidroksi-grupama polivinil alkohola, a koriste se najmanje dve funkcionalne grupe odabrane od karboksilne kiseline i anhidrida kiseline, i c) sušenja sloja i umrežavanja polivinil alkohola pomoću agensa umrežavanja za formiranje zaprečnog sloja za hidrofobna jedinjenja. U kontekstu ovog pronalaska, procente u principu treba shvatiti kao masene procente, osim ako je navedeno drugačije. U kontekstu ovog pronalaska, shvaćeno je da polivinil alkohol označava termoplastiku koja se sastoji najmanje pretežno od monomera opšte formule koji su povezani glava-sa-glavom i/ili glava-sa-repom

. Polivinil alkoholi koji se mogu koristiti u kontekstu ovog pronalaska mogu se dobiti, na

primer, hidrolizom polivinil estara, određenije polivinil acetata, koji je poznat sam po sebi. Opšti trgovački nazivi polivinil alkohola pogodnih za sprovođenje ovog pronalaska su, na primer, Elvanol, Gohsenol, Polyviol, Poval ili Mowiol. U kontekstu ovog pronalaska, shvaćeno je da agens umrežavanja označava jedinjenja koja reakcijom sa polivinil alkoholom doprinose formiranju trodimenzionalne mreže. U principu, jedno hemijsko jedinjenje ili kompozicija različitih hemijskih jedinjenja može se koristiti kao agens umrežavanja. Pogodni agensi umrežavanja uključuju alkil ortosilikate i/ili bi-, tri- ili multifunkcionalna jedinjenja koja mogu da reaguju sa hidroksi-grupama polivinil alkohola i imaju najmanje dve funkcionalne grupe odabrane od karboksilne kiseline i anhidrida kiseline. Vodena kompozicija, koja se takođe navodi kao sloj ili boja oblaganja, u principu može biti oslobođena punilaca i/ili pigmenata ili alternativno može obuhvatati punioce i/ili pigmente. Međutim, treba naglasiti da je ukupan sadržaj vodene kompozicije, uključujući bilo kakve punioce/pigmente koji mogu biti prisutni, uvek ispod 25 mas.%, pošto ovo omogućava da se vodena kompozicija koristi kao boja oblaganja niske viskoznosti, koja omogućava naročito velike stope primene uz niske troškove proizvodnje. Za primenu vodene kompozicije, na primer, mogu se koristiti postupci oblaganja konturom koji su poznati sami po sebi, pri čemu pronalazak u principu nije ograničen u pogledu postupaka primene koji se koriste u fazi b). Za razliku od trenutnog stanja tehnike, postupak prema ovom pronalasku može se sprovesti na naročito jednostavan i ekonomičan način, pošto su neophodni samo jeftini početni materijali i mogu se obraditi brzo i jednostavno pomoću konvencionalnih proizvodnih sistema.

[0012] Umrežavanje polivinil alkohola stvara zaprečni sloj u unutrašnjosti ambalažnog materijala, koji deluje kao prepreka i/ili zamka za hidrofobna jedinjenja, a migracija ovih hidrofobnih jedinjenja sa spoljašnjosti ambalažnog materijala i/ili sa osnovnog materijala u unutrašnjost ambalaže je potpuno ili najmanje gotovo potpuno sprečena. Zaprečni sloj je otporan na vlagu zbog umrežavanja polivinil alkohola, usled čega zaprečni efekat može poželjno da se održava tokom celokupnog roka trajanja ambalaže napravljene od ambalažnog materijala prema ovom pronalasku. Pored toga, ambalažni materijal proizveden prema ovom pronalasku može biti degradiran i aerobno i anaerobno, pošto i osnovni materijal celuloze i obloga imaju hidrofilnu površinu, koja je stoga dostupna za bakterijsko razlaganje. Formiranjem zaprečnog sloja u unutrašnjosti ambalažnog materijala zaprečni sloj se takođe naročito pouzdano štiti od mehaničkog oštećenja tokom transporta ili tokom skladištenja ambalaže formirane od ambalažnog materijala prema pronalasku. Ambalažni materijal proizveden postupkom prema ovom pronalasku takođe garantuje, na primer, bezbednost hrane za robu koja se pakuje zbog zaprečnog efekta protiv hidrofobnih jedinjenja – poput komponenata mineralnog ulja iz reciklažnog materijala ili komponenata mineralnog ulja iz prese. U isto vreme, on koristi ekološke prednosti industrije pakovanja na bazi otpadnog papira i garantuje reciklabilnost obloženog osnovnog materijala.

[0013] U poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska obezbeđeno je da se koristi osnovni materijal sa masom po jedinici površine između 5 g/m<2>i 2000 g/m<2>, određenije između 100 g/m<2>i 1000 g/m<2>i poželjno između 200 g/m<2>i 800 g/m<2>. Kao rezultat toga, ambalažni materijal se može naročito fleksibilno prilagoditi različitim svrhama primene. Ako osnovni materijal ima masu po jedinici površine između oko 5 g/m<2>i oko 150 g/m<2>, on se u kontekstu ovog pronalaska navodi kao papir. Osnovni materijal sa masom po jedinici površine između oko 150 g/m<2>i 800 g/m<2>se u kontekstu ovog pronalaska navodi kao karton, dok se osnovni materijal sa masom po jedinici površine između oko 800 g/m<2>i 2000 g/m<2>navodi kao jednoslojni karton.

[0014] Dalje prednosti se ostvaruju ako se koristi polivinil alkohol sa nivoom hidrolize između 75% i 100%, određenije između 80% i 99,9% i/ili sa nivoom polimerizacije između 500 i 3000. Pod nivoom hidrolize između 75% i 100% podrazumevaju se nivoi 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. Pod nivoom polimerizacije između 500 i 3000 podrazumevaju se nivoi polimerizacije između 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. U principu, kompozicija polivinil alkohola sa različitim stepenima hidrolize i/ili polimerizacije može se takođe koristiti za proizvodnju zaprečnog sloja. Stepen hidrolize i stepen polimerizacije omogućavaju da se hemijska i fizička svojstva zaprečnog sloja precizno prilagođavaju na određenu primenu ambalažnog materijala i na postupak primene koji se koristi u primeni vodene kompozicije. Promenom nivoa hidrolize i/ili nivoa polimerizacije, na primer, poroznost, rastvorljivost i kristalnost sloja mogu se prilagoditi potrebama primene. Određenije, fleksibilnost i rastegljivost rezultujućeg zaprečnog sloja mogu se optimalno prilagoditi respektivnim zahtevima.

[0015] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, vodena kompozicija ima čvrsti sadržaj od najviše 15 mas.% ako ne sadrži punioce i/ili pigmente. Određenije, vodena kompozicija ima čvrsti sadržaj od 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% ili 1% ako ne sadrži punioce i/ili pigmente. Na ovaj način ostvaruje se naročito niska viskoznost, koja omogućava odgovarajuće visoke brzine primene. Alternativno, obezbeđeno je da vodena kompozicija ima čvrsti sadržaj od najviše 25 mas.% ako obuhvata punioce i/ili pigmente. Ovo takođe omogućava visoku brzinu primene, pri čemu su dodatna svojstva ambalažnog materijala podesiva pomoću punilaca i/ili pigmenata. Na primer, prozirnost, boja, kvalitet površine ili nasipna gustina sloja mogu se planski izmeniti pomoću punilaca i/ili pigmenata.

[0016] Dalje prednosti rezultuju od upotrebe vodene kompozicije sa čvrstim sadržajem od između 3 mas.% i 25 mas.%, određenije između 10 mas.% i 22 mas.%. Čvrsti sadržaj od između 3 mas.% i 25 mas.% uključuje, određenije, čvrsti sadržaj od 3 mas.%, 4 mas.%, 5 mas.%, 6 mas.%, 7 mas.%, 8 mas.%, 9 mas.%, 10 mas.%, 11 mas.%, 12 mas.%, 13 mas.%, 14 mas.%, 15 mas.%, 16 mas.%, 17 mas.%, 18 mas.%, 19 mas.%, 20 mas.%, 21 mas.%, 22 mas.%, 23 mas.%, 24 mas.% ili 25 mas.%, kao i odgovarajuće međuvrednosti. Pošto vodena kompozicija ima čvrsti sadržaj od između 3 mas.% i 25 mas.%, određenije između 10 mas.% i 22 mas.%, mogu se proizvesti boje oblaganja niske viskoznosti, koje su naročito dobre za primenu sa postupcima oblaganja konturom pogodnim za visoke brzine primene. Dalje, brzina reakcije umrežavanja može se poželjno kontrolisati podešavanjem čvrstog sadržaja. U zavisnosti od upotrebljenog(ih) agen(a)sa umrežavanja koji se koristi(e) i odabranog čvrstog sadržaja, umrežavanje polivinil alkohola se može sprovesti već tokom sušenja. Alternativno ili pored toga, umrežavanje polivinil alkohola može se sprovesti posle sušenja.

[0017] Alternativno ili pored toga, pokazalo se poželjnim ako se koristi vodena kompozicija sa vodenim sadržajem od najmanje 75 mas.%, određenije najmanje 80 mas.%. Vodeni sadržaj od najmanje 75 mas.% uključuje, određenije, vodeni sadržaj od 75 mas.%, 76 mas.%, 77 mas.%, 78 mas.%, 79 mas.%, 80 mas.%, 81 mas.%, 82 mas.%, 83 mas.%, 84 mas.%, 85 mas.%, 86 mas.%, 87 mas.%, 88 mas.%, 89 mas.%, 90 mas.%, 91 mas.%, 92 mas.%, 93 mas.%, 94 mas.%, 95 mas.%, 96 mas.%, 97 mas.%, 98 mas.% ili 99 mas.%, kao i odgovarajuće međuvrednosti. Prilagođavanjem čvrstog sadržaja i/ili vodenog sadržaja gore pomenutim vrednostima mogu se proizvesti boje oblaganja čije viskoznosti optimalno odgovaraju upotrebljenom postupku primene. Pored toga, mogu se proizvesti naročito dobro stabilizovani rastvori koji imaju stabilnost skladištenja neophodnu za primenu. Brzina reakcije umrežavanja polivinil alkohola takođe se može kontrolisati na ovaj način.

[0018] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska obezbeđeno je da se tetraetil ortosilikat koristi kao agens umrežavanja. Pogodni olefinski zasićeni i/ili nezasićeni agensi umrežavanja su, na primer, malonska kiselina, glutarna kiselina, adipinska kiselina, limunska kiselina, butantetrakarboksilna kiselina, akrilna kiselina, poliakrilna kiselina, metakrilna kiselina, maleinska kiselina i bilo koje njihove kompozicije, a takođe i njihovi polimerizati i/ili kopolimerizati. Kao rezultat toga, hemijska i fizička svojstva zaprečnog sloja mogu se naročito precizno prilagoditi predviđenoj upotrebi ambalažnog materijala i respektivnom postupku oblaganja i sušenja. Na primer, poliakrilna kiselina i/ili polimetakrilna kiselina (u daljem tekstu „poli(met)akrilna kiselina“), čije kisele grupe se mogu esterifikovati sa alkoholnim grupama polivinil alkohola, mogu se koristiti kao agens umrežavanja. U principu, druge polialkilakrilne kiseline poput, na primer, polietilakrilne kiseline takođe se, naravno, mogu koristiti.

[0019] Dalje prednosti predstavljaju rezultat upotrebe vodene kompozicije koja, na osnovu 100 mas.% polivinil alkohola, obuhvata između 0,01 i 55 mas.% agensa umrežavanja i/ili koja, na osnovu 100 mas.% polivinil alkohola, obuhvata između 1 i 60 mas.% punilaca i/ili pigmenata. Maseni procenat između 0,01 i 60 određenije uključuje masene procente 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. Pošto je maseni procenat agensa umrežavanja u opsegu između 0,01 i 55 mas.%, nivo umrežavanja polivinil alkohola, a time i elastičnost i zaprečno svojstvo zaprečnog sloja, može se optimalno prilagoditi respektivnoj primeni. Pogodni punioci i/ili pigmenti su u principu organske, neorganske i organskoneorganske modifikovane čestice koje poseduju ili ne poseduju svojstva bubrenja u vodi. Upotreba punioca i/ili pigmenta omogućava, između ostalog, prilagođavanje vizuelne impresije ambalažnog materijala i bolju printabilnost. Pored toga, pogodni punioci i/ili pigmenti formiraju dodatnu „mehaničku“ prepreku za sprečavanje prolaska hidrofobnih jedinjenja. Zaprečni efekat zaprečnog sloja se stoga može poželjno povećavati dodavanjem punilaca i/ili pigmenata. Naročito pogodni neorganski punioci su kaolin, slojeviti silikati poput montmorilonita, bentonita, vermikulita, laponita, hektorita, saponita, kao i silicijumdioksida i aluminosilikata. Celuloze - na primer u obliku vlakana ili kao mikro- i nanofibrilisana celuloza - i drugi polisaharidi - na primer hitozan, derivati celuloze, hemiceluloze ili modifikovani/nemodifikovani skrob – mogu se koristiti kao organski punioci. Fizičko umrežavanje na bazi vodoničnih veza sa polivinil alkoholom se takođe ostvaruje upotrebom punilaca i pigmenata koji imaju i/ili mogu formirati OH grupe na površini u vodenom okruženju.

[0020] Dalje prednosti rezultuju ako se koristi punilac i/ili pigment koji je stabilan na kiselini i/ili najmanje suštinski ima sferične i/ili geometrije čestica u obliku trombocita. Punioci i/ili pigmenti stabilni na kiselini su naročito poželjni ako je polivinil alkohol umrežen u kiselom okruženju. U ovom slučaju, naročito je poželjno ako vodena kompozicija ne sadrži jedinjenja labilna na kiselini poput, na primer, skroba ili slično. Naročito visok zaprečni efekat se može ostvariti sferičnim i/ili geometrijama čestica u obliku trombocita, pošto se put hidrofobnih jedinjenja značajno proširuje rasporedom poput lavirinta punilaca i/ili pigmenata u zaprečnom sloju.

[0021] Dalji poželjan način ostvarivanja ovog pronalaska se navodi dodavanjem surfaktanata, reoloških pomoćnih sredstava i/ili antipenušavaca u vodenu kompoziciju. Ovo obezbeđuje optimalnu obradivost vodene boje oblaganja upotrebom postupka oblaganja konturom. Pogodni surfaktanti za smanjenje površinske tenzije vodene kompozicije su komercijalno dostupni, na primer, pod trgovačkim nazivom Envirogem (Air Products).

[0022] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska obezbeđeno je da pH vrednost vodene kompozicije bude podešena na vrednost između 1 i 7, određenije između 1,5 i 3,5, pre primene na supstratu i/ili da se vodena kompozicija degazira pre primene na supstratu. Podešavanjem pH vrednosti vodene kompozicije na 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 na odgovarajuću međuvrednost, brzina umrežavanja polivinil alkohola može se planski menjati. Kao rezultat toga, ovaj postupak se može optimalno prilagoditi svojstvima upotrebljenog osnovnog materijala, postupku primene vodene kompozicije koji se koristi u svakom slučaju i postupku sušenja koji se koristi.

Degaziranjem vodene kompozicije se pouzdano sprečava bilo kakvo formiranje mehurića u zaprečnom sloju i ostvaruje se konzistentno visok zaprečni efekat na obloženu površinu supstrata.

[0023] Dalje prednosti rezultuju ako se koristi vodena kompozicija koja poseduje viskoznost između 200 mPas i 1500 mPas. Kao rezultat toga, vodena kompozicija se može optimalno prilagoditi postupku primene koji se koristi u svakom slučaju, tako da se u svakom slučaju može ostvariti konzistentna i uniformna debljina sloja. Niska viskoznost, određenije u opsegu između 200 mPas i 600 mPas, je naročito pogodna za sledeće postupke primene: primena pomoću postupaka nanošenja nalivanjem, izlivanja, rasprskivanja. Nasuprot tome, viša viskoznost, određenije u opsegu između 600 mPas i 1500 mPas, dopušta poboljšanu primenu pomoću rakel noža, sečiva i/ili štamparske prese. Prilikom upotrebe postupaka nanošenja nalivanjem, poželjno je da se ne koristi višestruko nanošenje nalivanjem. Ovo omogućava jednostavno sakupljanje viška vodene kompozicije i upotrebu istog za ponovni postupak oblaganja bez neželjenog mešanja različitih kompozicija sa vodenim kompozicijama.

[0024] Dalje prednosti rezultuju ako se vodena kompozicija primenjuje na supstrat tako da je rezultat suva masa po jedinici površine od između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>, određenije između 3 g/m<2>i 15 g/m<2>.

Površinsku suvu materiju od između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>čine, određenije, površinska suva materija od 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 podrazumevane odgovarajuće međuvrednosti. Na ovaj način, zaprečni efekat zaprečnog sloja može se prilagoditi različitim osnovnim materijalima ili situacijama pakovanja prilikom punjenja sa hidrofobnim jedinjenjima. Za lako napunjene osnovne materijale ili za ambalažni materijal koji će verovatno biti izložen malim količinama hidrofobnih jedinjenja dovoljne su odgovarajuće niže količine primene.

Nasuprot tome, veće količine se mogu koristiti za povećanje zaprečnog efekta zaprečnog sloja u skladu sa tim. Pored toga, količina primene se može razlikovati u zavisnosti od postupka primene koji se koristi kako bi se proizveo uniformni zaprečni sloj sa dovoljno velikim zaprečnim efektom. Zbog umrežavanja polivinil alkohola, za razliku od trenutnog stanja tehnike, značajno manje količine primene su dovoljne za ostvarenje dovoljnog zaprečnog efekta. Ovo rezultuje značajnim uštedama troškova, naročito u slučaju artikala za masovnu proizvodnju poput ambalažnog materijala. Pored toga, za razliku od trenutnog stanja tehnike, suštinski nije neophodno da se formiraju kompleksni višeslojni sistemi na površini supstrata kako bi se obezbedio dovoljan zaprečni efekat.

[0025] Alternativno ili pored toga, može biti obezbeđeno da se vodena kompozicija primenjuje na supstrat tako da sloj poseduje debljinu mokrog filma između 1 μm i 1000 μm, određenije između 10 μm i 200 μm. Kao rezultat toga, vodena kompozicija se može uniformno primenjivati, određenije u zavisnosti od kapaciteta apsorpcije vode respektivnog osnovnog materijala, i sušiti u skladu sa tim. Pored toga, izbegavaju se nepotrebni gubici vodene kompozicije tokom oblaganja, tako da se zaprečni sloj može proizvesti na naročito ekonomičan način i uz konzistentno visok kvalitet.

[0026] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, obezbeđeno je da se vodena kompozicija primenjuje pomoću postupka ravnomernog oblaganja, određenije pomoću rakel noža, sečiva i/ili štamparske prese, i/ili pomoću postupka oblaganja konturom, određenije pomoću izlivanja, rasprskivanja, nanošenja nalivanjem i/ili vazdušne četke, uz primenu supstrata. Upotreba postupka ravnomernog oblaganja omogućava glačanje materijala i naročito je celishodna budući da naknadni postupci beskontaktne primene po potrebi u velikoj meri održavaju konturu površine supstrata. Ovo znači da se kontura grube površine osnovnog materijala ili supstrata kompenzuje i glača pomoću postupka ravnomernog oblaganja. Po pravilu, što je mreža materijala glatkija, kvalitet proizvoda je viši. U ovom kontekstu, utvrđeno je da je za većinu primena poželjnije prvo glačati supstrat, a potom pridodati zaprečni sloj nego da se kasnije glača gruba kontura zaprečnog sloja. Upotrebom postupaka nivelisanja ili ravnomernog oblaganja može se stvoriti glatka površina na grubim supstratima. Ova glatka površina je potom naročito pogodna za kasniju primenu postupaka oblaganja konturom.

[0027] Upotreba postupaka oblaganja konturom nudi suštinsku prednost u tome što se ne vrši nikakav pritisak na kontaktnu tačku između osnovnog materijala i vodene kompozicije, tako da se izbegava duboko prodiranje vodene kompozicije u osnovni materijal. Na ovaj način mogu se proizvesti naročito uniformni zaprečni slojevi. U isto vreme, naročito male količine vodene kompozicije za primenu su neophodne kako bi se ostvario željeni zaprečni efekat, a rezultat toga jeste da se postupak može sprovesti naročito ekonomično.

[0028] Dalje prednosti rezultuju ako se obložen supstrat osuši u fazi c) na sadržaju preostale vlage od između 3% i 10%, određenije između 5% i 7%, u osnovnom materijalu. Preostala vlaga u opsegu od 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% ili 10% obezbeđuje da ambalažni materijal poseduje optimalna mehanička svojstva i može se obraditi u ambalaži bez oštećenja.

[0029] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, obezbeđeno je da se obložen supstrat osuši u fazi c) pomoću infracrvenog zračenja i/ili konvekcije i/ili pod UV zračenjem. Kao rezultat toga, sušenje primenjenog sloja i umrežavanje polivinil alkohola mogu se optimalno kontrolisati u zavisnosti od agensa umrežavanja koji se koristi, a željeni sadržaj preostale vlage se takođe može precizno podesiti. Zračenje UV svetlošću može se sprovesti kao alternativa ili zajedno sa infracrvenim zračenjem i/ili konvekcijom.

[0030] U daljem načinu ostvarivanja pronalaska, obezbeđen je supstrat u fazi a), koji obuhvata osnovni materijal, čija je spoljašnjost obezbeđena sa slojem za kondicioniranje i/ili slojem za oblaganje. Sloj za kondicioniranje i/ili sloj za oblaganje može biti, na primer, sloj koji obuhvata polivinil alkohol, koji je poželjno napunjen sferičnim ili pigmentima u obliku trombocita. Ovde je poželjno da sloj za kondicioniranje već poseduje zaprečna svojstva u odnosu na hidrofobne supstance.

[0031] Dalje prednosti rezultuju ako sloj za kondicioniranje i/ili sloj za oblaganje obuhvataju neumreženi polivinil alkohol i/ili se sastoje od neumreženog polivinil alkohola. Određenije, može biti obezbeđeno da sloj za kondicioniranje i/ili gornji sloj ne sadrže umreženi polivinil alkohol, čime se ne isključuje da sloj za kondicioniranje i/ili gornji sloj mogu uključivati druge komponente poput punilaca i/ili pigmenata pored neumreženog polivinil alkohola. Kao rezultat toga, elastičnost i fleksibilnost ambalažnog materijala mogu se poželjno povećavati. Pored toga, ovo obezbeđuje da se zaprečni sloj, koji se proizvodi u daljem toku postupka na sloju za kondicioniranje i/ili sloju za oblaganje, ne oštećuje tokom dalje obrade ambalažnog materijala - na primer prilikom probijanja, rezanja ili lepljenja - i održava se njegov zaprečni efekat. Pošto sloj za kondicioniranje i/ili gornji sloj obuhvata neumreženi polivinil alkohol ili se u celosti sastoji od neumreženog polivinil alkohola ili ne sadrži umreženi polivinil alkohol, zaprečni efekat zaprečnog sloja protiv hidrofobnih jedinjenja se dodatno poboljšava ne uzimajući u obzir bilo kakva ograničenja u pogledu biorazgradivosti ambalažnog materijala.

[0032] U daljem načinu ostvarivanja ovog pronalaska, faze b) i c) se ponavljaju najmanje jednom i/ili najviše tri puta. Kao rezultat toga, sistem slojeva od dva, tri ili četiri zaprečna sloja može se formirati u unutrašnjosti osnovnog materijala, a kao rezultat toga ostvaruje se naročito visok zaprečni efekat. Ovo je poželjno, na primer, za ambalažu koja se transportuje preko mora ili koja se izlaže različitim klimatskim uslovima u dužem vremenskom periodu. Zaprečni slojevi mogu u osnovi imati iste ili različite projekte. Ako se faze b) i c) sprovode nekoliko puta zaredom, višak vodene kompozicije može se jednostavno sakupiti i ponovo koristiti za novi postupak, a kao rezultat toga troškovi postupka su značajno smanjeni.

[0033] Dalje prednosti rezultuju ako je supstrat obložen daljom kompozicijom posle faze c), pri čemu dalja kompozicija obuhvata najmanje polivinil alkohol, ima čvrsti sadržaj od najviše 25 mas.% i ne sadrži agense umrežavanja. Na ovaj način, sloj za oblaganje može se proizvesti od neumreženog polivinil alkohola, a kao rezultat toga sistem slojeva formiran na osnovnom materijalu supstrata poseduje poboljšanu fleksibilnost i rastegljivost. Ako je obezbeđena dalja kompozicija koja ima čvrsti sadržaj od najviše 15 mas.% i ako ne sadrži aditive poput punilaca i/ili pigmenata, ili ako dalja kompozicija ima ukupan čvrsti sadržaj od najviše 25 mas.% i ako sadrži punioce i/ili pigmente, viskoznost dalje kompozicije se može optimalno podudarati sa postupkom primene koji se koristi u svakom slučaju. Pored toga, ovo poboljšava stabilnost skladištenja vodene kompozicije.

[0034] U daljem načinu ostvarivanja ovog pronalaska obezbeđeno je da se supstrat osuši posle oblaganja daljom kompozicijom. Ovo sprečava nepoželjno bubrenje zaprečnog sloja i/ili osnovnog materijala usled apsorpcije vode.

[0035] Dalji aspekt ovog pronalaska odnosi se na ambalažni materijal koji obuhvata supstrat koji ima osnovni materijal napravljen od celuloze, spoljašnjost udaljenu od proizvoda koji se pakuje i unutrašnjost koja je okrenuta prema proizvodu koji se pakuje, kao i sistem slojeva koji se nalazi u unutrašnjosti supstrata sa najmanje jednim sistemom slojeva koji se nalazi u unutrašnjosti osnovnog materijala zaprečnog sloja za hidrofobna jedinjenja, pri čemu je osnovni materijal obložen ili neobložen papir, obložen ili neobložen karton ili obložen ili neobložen jednoslojni karton, a zaprečni sloj obuhvata polivinil alkohol koji je umrežen pomoću agensa umrežavanja, pri čemu je agens umrežavanja najmanje jedan alkil ortosilikat i/ili najmanje jedno olefinski zasićeno i/ili nezasićeno bi-, tri- ili multifunkcionalno jedinjenje koje reaguje sa hidroksi-grupama polivinil alkohola i najmanje dve funkcionalne grupe odabrane od karboksilne kiseline i anhidrida kiseline. Ambalažni materijal prema ovom pronalasku poseduje odličan zaprečni efekat protiv hidrofobnih jedinjenja sa visokom otpornošću na vlagu i, za

1

razliku od trenutnog stanja tehnike, može se proizvoditi naročito jednostavno i jeftino, pošto su neophodni samo jeftini početni materijali i mogu se obraditi brzo i jednostavno uz pomoć konvencionalnih proizvodnih sistema. Ambalažni materijal prema ovom pronalasku takođe garantuje bezbednost hrane za robu koja se pakuje zbog njenog zaprečnog efekta protiv hidrofobnih jedinjenja – poput komponenata mineralnog ulja iz reciklažnog materijala ili iz prese. U isto vreme, on koristi ekološke prednosti industrije pakovanja na bazi otpadnog papira. Dalje prednosti koje rezultuju mogu se pronaći u prethodnim opisima, pri čemu se poželjne konfiguracije postupaka smatraju poželjnim konfiguracijama ambalažnog materijala i obrnuto.

[0036] Dalje prednosti rezultuju ako se zaprečni sloj najmanje pretežno sastoji od umreženog polivinil alkohola. Drugim rečima, obezbeđeno je da zaprečni sloj bude 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% formiran od umreženog polivinil alkohola. Kao rezultat toga, fleksibilnost, rastegljivost, zaprečni efekat i printabilnost zaprečnog sloja mogu se naročito jednostavno prilagoditi za respektivnu primenu.

[0037] Dalji poboljšani zaprečni efekat se ostvaruje u daljem načinu ostvarivanja ovog pronalaska time što sistem slojeva obuhvata najmanje dva zaprečna sloja napravljena od umreženog polivinil alkohola.

[0038] Naročito specifičan zaprečni efekat protiv različitih hidrofobnih jedinjenja se ostvaruje u daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska time što najmanje dva zaprečna sloja obuhvataju polivinil alkohole sa različitim nivoima umrežavanja i/ili polivinil alkohole sa različitim nivoima hidrolize i/ili polivinil alkohole umrežene sa različitim agensima umrežavanja.

[0039] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska obezbeđeno je da zaprečni sloj koji obuhvata polivinil alkohol obuhvata organske, neorganske i/ili organsko-neorganske modifikovane čestice koje poseduju sferičnu ili geometriju čestica u obliku trombocita. Upotreba takvih čestica omogućava, između ostalog, prilagođavanje optičke impresije ambalažnog materijala i bolju printabilnost. Pored toga, pogodne čestice formiraju dodatnu „mehaničku“ barijeru protiv prolaska hidrofobnih jedinjenja. Zaprečni efekat zaprečnog sloja može se stoga poželjno povećavati dodavanjem ovih čestica, koje mogu delovati kao punioci i/ili pigmenti. Dokazano je da su kaolin, slojeviti silikati poput montmorilonita, bentonita, vermikulita, hektorita, saponita, laponita i silikata silicijumdioksida i aluminosilikata ili njihove kompozicije naročito poželjni.

[0040] Dalje, dokazano je poželjno ako sistem slojeva obuhvata najmanje jedan sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol. Ovaj sloj poželjno ne sadrži umreženi polivinil alkohol ili mu se ne dodaju agensi za umrežavanje. Ovo poželjno povećava fleksibilnost i rastegljivost sistema slojeva, tako da se bilo kakvo oštećenje zaprečnog sloja tokom dalje obrade ambalažnog materijala prema ovom pronalasku sprečava na naročito pouzdan način.

[0041] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, obezbeđeno je da se sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol nalazi između dva zaprečna sloja i/ili sa strane zaprečnog sloja udaljenog od osnovnog materijala. Drugim rečima, obezbeđeno je da sloj koji sadrži neumreženi polivinil alkohol formira krajnji sloj za oblaganje u odnosu na osnovni materijal i/ili se formira između dva zaprečna sloja koji sadrže umreženi polivinil alkohol. Ovo omogućava naročito dobro prilagođavanje različitim upotrebama ambalažnog materijala i, pored fleksibilnosti i rastegljivosti sistema slojeva, takođe povećava zaprečni efekat protiv hidrofobnih jedinjenja.

[0042] U daljem poželjnom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, obezbeđeno je da se ambalažni materijal može dobiti postupkom prema jednom od prethodnih primernih načina ostvarivanja.

Rezultujuća svojstva i njihove prednosti mogu se naći u prethodnim opisima.

[0043] Dalja svojstva ovog pronalaska rezultuju iz patentnih zahteva, primernih načina ostvarivanja i iz pozivanja na crtež. Svojstva i kombinacije svojstava prethodno pomenuti u opisu i svojstva i kombinacije svojstava pomenuti u nastavku u primernim načinima ostvarivanja mogu se koristiti ne samo u respektivno naznačenoj kombinaciji, već i u drugim kombinacijama bez izlaska iz oblasti ovog pronalaska. Prikazuje se:

[0044] Dalja svojstva ovog pronalaska rezultuju iz patentnih zahteva, primernih načina ostvarivanja i iz pozivanja na crtež. Svojstva i kombinacije svojstava prethodno pomenuti u opisu i svojstva i kombinacije svojstava pomenuti u nastavku u primernim načinima ostvarivanja mogu se koristiti ne samo u respektivno naznačenoj kombinaciji, već i u drugim kombinacijama bez izlaska iz oblasti ovog pronalaska. Prikazuje se:

Fig.1 je šematski bočni izgled poprečnog preseka ambalažnog materijala prema pronalasku u skladu sa načinom ostvarivanja.

[0045] Fig.1 prikazuje šematski bočni izgled poprečnog preseka ambalažnog materijala 10 prema pronalasku u skladu sa primernim načinom ostvarivanja. Ambalažni materijal obuhvata supstrat 12, koji se sastoji od osnovnog materijala 14 i ima spoljašnjost 16 udaljenu od proizvoda koji se pakuje i unutrašnjost 18 okrenutu prema proizvodu koji se pakuje. U ovom primernom načinu ostvarivanja, osnovni materijal 14 je karton sa masom po jedinici površine od 400 g/m<2>. Sistem 20 slojeva se formira u unutrašnjosti 18 supstrata 12, koji se proizvodi stvaranjem prvog zaprečnog sloja 22a, drugog zaprečnog sloja 22b i sloja 24 koji funkcioniše kao sloj za oblaganje. Zaprečni slojevi 22a, 22b obuhvataju umreženi polivinil alkohol. Zaprečni sloj 22a dalje obuhvata čestice trombocitnog oblika ili sferične čestice ili njihove kompozicije kao punilac i/ili pigment. Zaprečni slojevi 22a, 22b onemogućavaju ili najmanje u velikoj meri sprečavaju migraciju hidrofobnih jedinjenja kroz sistem 20 slojeva. Umrežavanje polivinil alkohola koje je detaljnije opisano u nastavku obezbeđuje povećanu mehaničku stabilnost i sprečava bubrenje zaprečnih slojeva 22a, 22b kada dođu u kontakt sa vlagom.

[0046] Pogodni punioci i/ili pigmenti su u principu organske, neorganske i organsko-neorganske modifikovane čestice koje poseduju ili ne poseduju svojstva bubrenja u vodi. U ovom primernom načinu ostvarivanja, zaprečni sloj 22a obuhvata kaolin. Kaolin ima prednost u tome što je stabilan na kiselini i ne bubri u vodi. Pored toga, kaolin koji se koristi sastoji se od čestica u obliku trombocita koje formiraju mehaničku barijeru, a time se dodatno otežava ili onemogućava migracija jedinjenja kroz zaprečni sloj 22a. Nasuprot tome, drugi zaprečni sloj 22b sastoji se isključivo od umreženog polivinil alkohola, polivinil alkohola sa različitim nivoima hidrolize i polimerizacije koji se koriste za proizvodnju dva zaprečna sloja 22a, 22b i umrežavaju sa različitim agensima za umrežavanje. U principu, ova dva zaprečna sloja 22a, 22b mogu, naravno, takođe da obuhvataju isti umreženi polivinil alkohol. Nasuprot tome, sloj 24 za oblaganje, koji je u kontaktu sa robom koja se pakuje u kasniju ambalažu koja se formira od ambalažnog materijala 10, sastoji se od neumreženog polivinil alkohola i, određenije, povećava fleksibilnost i rastegljivost sistema 20 slojeva. Alternativno ili pored toga, može se obezbediti da se sloj 24 formira direktno na supstratu 12 i/ili između zaprečnih slojeva 22a, 22b.

[0047] Spoljašnjost 16 supstrata 12 nije obložena u prikazanom primernom načinu ostvarivanja. U principu, međutim, jedan ili više slojeva mogu takođe biti obezbeđeni na spoljašnjosti 16 kako bi se ostvarila određena svojstva ambalažnog materijala 10, na primer bolja printabilnost ili zaprečni efekat gasa i/ili vlage.

[0048] Različiti primerni načini ostvarivanja za proizvodnju ambalažnog materijala 10 prema ovom pronalasku sa zaprečnim svojstvima protiv nepolarnih hemijskih jedinjenja su navedeni u nastavku.

1. Priprema vodenog rastvora polivinil alkohola

[0049] Ako polivinil alkohol nije već rastvoren u vodi, rastvor polivinil alkohola se priprema na sledeći način:

Najpre se predstavlja definisana količina hladne vode. Potom se predstavlja definisana količina opciono fino samlevenog praha polivinil alkohola sa nivoom hidrolize, koji je poželjno između 80% i 99,9%, uz snažno mešanje (2000 obrtaja u minutu) na temperaturi od 75 ° C do 80 ° C tokom 30 do 45 minuta pomoću intenzivnog ili mešanja rastvaranjem. Postupak rastvaranja se završava čim rastvor postane čist. Još uvek topao rastvor se hladi na 25 ° C. Pre dalje upotrebe, tačan čvrsti sadržaj rastvora se utvrđuje, na primer, pomoću toplotne ravnoteže i, ako je to prikladno, do vrednosti između 5 mas.% i 15 mas.%. Posle završetka postupka hlađenja, pH vrednost sveže pripremljenog rastvora polivinil alkohola je smanjena na neophodnu meru. pH vrednost se podešava na način koji je poznat sam po sebi

1

dodavanjem pogodne kiseline ili baze. Mineralne kiseline poput koncentrovane hlorovodonične kiseline ili baze poput natrijum hidroksida su pogodne, na primer.

1. Priprema vodene kompozicije

2.1. Adipinska kiselina (AS), glutarna kiselina (GS) i/ili maleinska kiselina (MS) kao agensi umrežavanja

[0050] Dodavanje pomenutih dikarboksilnih kiselina može se podeliti u dve podkategorije:

AS i GS pripadaju grupi zasićenih dikarboksilnih kiselina, pri čemu je AS slabo (24 g/l), a GS lako (640 g/l) rastvorljiva u hladnoj vodi (20 ° C). Reakcije kondenzacije obe kiseline sa polivinil alkoholom su poželjno katalitički podržane dodavanjem mineralnih kiselina (na primer hlorovodonična kiselina) podešavanjem pH vrednosti vodene kompozicije na pH = 3.

[0051] MS je nezasićena dikarboksilna kiselina, koja je veoma rastvorljiva u vodi (788 g/l, 20 ° C) i reaguje kao jaka kiselina u vodenom rastvoru. MS je u cis obliku. UV zračenje i produženo zagrevanje na 150 ° C pretvaraju je u trans oblik (fumarna kiselina), što se može uzeti u obzir prilikom reakcije umrežavanja ako je potrebno. Prilikom upotrebe MS, nikakvo dodatno podešavanje pH vrednosti vodene kompozicije stoga nije neophodno. U zavisnosti od količine koja se koristi, pH vrednost je između 1,6 i 3,2, u zavisnosti od količine MS rastvorene u vodenom rastvoru polivinil alkohola. Ukupna količina dodate dikarboksilne kiseline je generalno između 5 i 25 mas.%, na bazi 100 mas.% polivinil alkohola.

[0052] Vodena kompozicija, koja obuhvata polivinil alkohol i jednu ili više pomenutih dikarboksilnih kiselina, se zatim zagreva na 70 ° C, intenzivno meša na 70 ° C tokom 15 minuta, a zatim hladi na 25 ° C. Ako je potrebno, pH vrednost se sada može podesiti u skladu sa određenom dikarboksilnom kiselinom koja se koristi. Posle podešavanja pH vrednosti vodene kompozicije, poželjno se sprovodi sledeća faza degaziranja.

[0053] Posle 15 minuta, vodena kompozicija se degazira pod početnim negativnim pritiskom od -200 mbar, koji se zatim lagano povećava na -500 mbar do -600 mbar. Ako se vakuum dalje povećava (npr. na preko -800 mbar, tj. do pritiska od oko 200 mbar), voda počinje da ključa, a kondenzat se taloži na zidovima rezervoara vakuuma. Na kraju, vodena kompozicija se degazira pod pritiskom od oko 100 mbar bez daljeg mešanja.

2.2. Poliakrilati kao agensi za umrežavanje

[0054] U kontekstu ovog pronalaska, poliakrilati uključuju derivate poliakrilne kiseline sa shvaćenom opštom formulom

kojoj R je vodonik ili nesupstituisana ili supstituisana alkilna grupa, određenije

metil-, etil-, 1-propil-, 2-propil-, 1-butil-, 2-butil- i/ili tert-butil-. Poliakrilne kiseline u opsegu molekularne mase od 2000 do 1500000 g/mol, određenije od 50000 do 500000 g/mol, se poželjno koriste, pošto je ova klasa komparativno odmah rastvorljiva u hladnoj vodi (20 ° C). Količina dodate poliakrilne kiseline je između 0,01 i 10 mas.%. Vreme mešanja je otprilike 15 minuta na 25 ° C do 60 ° C. pH vrednost kompozicije može se povećati ako je potrebno dodavanjem baznih aditiva poput KOH, NaOH ili slično. Preporučuje se faza degaziranja pre primene.

2.3. Kompozicije polivinil alkohola sa agensima umrežavanja opisanim u 2.1. do 2.2.

[0055] Gore pomenuti agensi umrežavanja mogu se u principu mešati po želji.

2.4. Uvođenje punilaca i/ili pigmenata

[0056] Punioci i/ili pigmenti sa poželjno sferičnim i/ili česticama u obliku trombocita se dodaju u vodenu kompoziciju u opsegu od 5-60 mas.% na bazi 100 mas.% polivinil alkohola (PVOH). Pogodni punioci i/ili pigmenti su u principu organske, neorganske i/ili organsko-neorganske modifikovane čestice koje poseduju ili ne poseduju kapacitet bubrenja u vodi.

[0057] Mogu se koristiti sferične čestice poput čestica silicijumdioksida sa specifičnim površinama od 200-500 g/m<2>. Čestice silicijumdioksida su u čvrstom obliku ili u vodenim disperzijama. Veličina čestica je u opsegu između 5-10 nm. Mogu takođe biti i nemodifikovane.

[0058] Koriste se (hidrofilne) modifikovane čestice. Dodaju se čestice u opsegu od 10-60% na bazi 100 mas.% PVOH.

[0059] Alternativno, mogu se dodavati kompozicije sferičnih i čestica u obliku trombocita. Čestice u obliku trombocita poput kaolina i slojevitih silikata (delimično ili potpuno raslojenih) mogu se koristiti nemodifikovane ili modifikovane. Slojeviti silikati mogu biti funkcionalizovani pomoću alkoksisilana koji nose amino-, epoksi- ili merkapto grupe. Pored kaolina, mogu se koristiti montmorilonit, bentonit, vermikulit, hektorit, saponit, laponit, itd. ili njihove kompozicije. Prilikom upotrebe kaolina, koristi se takozvani „hiper-plati“, nano-skalirani tip sa faktorom oblika od najmanje 40. Poželjan je faktor oblika između 60 i 100 i veličine od najviše 1 µm.

1

[0060] Drugi punioci poput prirodnih i/ili sintetičkih aluminosilikata sa definisanim zapreminama pore od 3-10 Å, 8-13 Å i 10-15 Å ili više angstroma mogu se dodavati samostalno ili u kombinaciji sa sferičnim ili puniocima u obliku trombocita ili dodavati kao njihove kompozicije.

[0061] Prirodni organski punioci poput celuloznih vlakana i/ili regenerisanih celuloznih vlakana, određenije mikro- i nanofibrilisane celuloze, mogu se takođe koristiti kao punioci. Ovi punioci mogu se koristiti samostalno ili u kombinaciji sa jednim ili više drugih punilaca.

[0062] U daljem načinu ostvarivanja obezbeđeno je da vodena kompozicija suštinski ne sadrži jedinjenja bora poput boraksa, ne sadrži silikate koji bubre u vodi, određenije slojevite silikate koji bubre, i/ili ne sadrži adukte vodonik sulfita kako bi se obezbedila visoka hemijska i mehanička otpornost, uz istovremeno obezbeđivanje visoke kompatibilnosti hrane rezultujućeg zaprečnog sloja 22.

2. Primena vodene kompozicije

[0063] Vodena kompozicija proizvedena prema gore opisanim receptima se primenjuje na obložen ili poželjno neobložen supstrat 12. Osnovni materijal 14 supstrata 12 sastoji se od kartona i poseduje masu po jedinici površine između 200 g/m<2>i 800 g/m<2>.

3.1. Mogućnosti primene i raspored slojeva

3.1.1. Primena jednoslojnog mokrog filma

[0064] Supstrat 12 se može koristiti za proizvodnju jednog zaprečnog sloja 22 sa vodenim kompozicijama koje se sastoje od:

− Polivinil alkohola dikarboksilnih kiselina;

− Polivinil alkohola poliakrilnih kiselina;

− Polivinil alkohola dikarboksilnih kiselina punilaca i/ili pigmenata;

− Polivinil alkohola poliakrilnih kiselina dikarboksilnih kiselina punilaca i/ili pigmenata; − Polivinil alkohola kompozicija različitih agenasa za umrežavanje;

− Polivinil alkohola kompozicija različitih agenasa za umrežavanje punilaca i/ili pigmenata;

koji su obloženi, pri čemu količina primene mokrog filma može biti 3 do 15 g/m<2>.

[0065] Dalji primerni načini ostvarivanja vodene kompozicije koji se mogu koristiti u kontekstu ovog pronalaska su dati u Tabeli 1. Ponovo treba naglasiti da je čvrsti sadržaj svake vodene kompozicije najviše 25 mas.%, uključujući bilo kakve prisutne punioce i/ili pigmente. Čvrsti sadržaj svake vodene

1

kompozicije je poželjno najviše 15% ako vodena kompozicija ne sadrži punioce i/ili pigmente. Količine polivinil alkohola date u Tabeli 1 treba uvek posmatrati kao 100 delova. Količina agensa umrežavanja se uvek bazira na 100 delova polivinil alkohola.

Tabela 1: Sastojci vodene kompozicije

1

3.1.2. Raspored više slojeva

[0066] Ako je potrebno, mogu se proizvesti višeslojni sistemi 20 slojeva sa dva, tri, četiri ili pet sukcesivno primenjenih zaprečnih slojeva 22. Sloj neumreženog polivinil alkohola može se primenjivati između dva zaprečna sloja 22 i/ili, kako je prikazano na Fig.1, kao krajnji sloj 24. Sloj neumreženog ili umreženog polivinil alkohola može se ispuniti puniocima i/ili pigmentima. Suva masa svakog sloja 24 i/ili zaprečnog sloja 22 može biti 3 do 15 g/m<2>.

3.2. Sistemi primene

1

[0067] Sistemi 20 slojeva opisani u 3.1.1. i 3.1.2. mogu se primeniti upotrebom alata za primenu koji se obično koriste za oblaganje i u papirnoj industriji pomoću rasprskivanja, oblaganja nožem, izlivanja ili ekvivalentnog postupka oblaganja konturom. Pogodne vrednosti parametara su na primer:

Rakel nož: 10, 20, 40, 60, 80 µm debljina mokrog filma

Aplikator filma: podesivi procep, 0-1000 µm debljina mokrog filma

Aplikator filma: fiksni procep: 60, 120 µm debljina mokrog filma

[0068] Ovi alati za primenu se koriste za uniformnu primenu pomoću sistema za primenu na motor uz maksimalnu brzinu supstrata 12 do 1000 m/min.

[0069] Alternativno ili pored toga, koristi se sistem za primenu mlaznice koji istovremeno koristi najmanje jedan zaprečni sloj 22 ili sloj 24 i najviše četiri sloja za kartonski supstrat 12 koji se kreće u horizontalnom pravcu. Vodene kompozicije se mogu mešati u komori mlaznice, u procepu mlaznice (širina procepa, na primer 0,1-1,0 mm) ili izvan mlaznice na supstratu 12. Debljine mokrog filma veće od 200 µm su moguće uz ovaj postupak primene. Neophodna brzina rada vodene kompozicije je rezultat parametara „debljina sloja“ i „maksimalna brzina“ linearnog pogona.

4. Sušenje i umrežavanje mokrih filmova pomoću IR zračenja (IR), konvekcionog sušenja (KV) i/ili UV zračenja (UV)

[0070] Rastvarač (voda) vodene kompozicije koji se primenjuje na supstrat 12 se prazni pomoću infracrvenih i/ili konvekcionih sušača. Oba tipa sušača mogu se koristiti pojedinačno, zajedno, povezano u nizu ili nezavisno. Temperature sušača oba tipa sušača mogu se, na primer, odabrati između 60 ° C i 200 ° C. Ulazni ili izlazni vazduh i temperaturna podešavanja sušača ili kombinacija sušača se poželjno biraju tako da se stvori sistem 20 slojeva bez mehurića. Sadržaj preostale vlage od 5-7 mas.% u supstratu 12 može se koristiti kao kriterijum za precizno podešavanje temperature.

[0071] Svi zaprečni slojevi 22 ili slojevi 24 se poželjno prvo suše pomoću IR i/ili KV. U slučaju vodenih kompozicija koje sadrže dikarboksilne kiseline, polikiseline i/ili njihove kompozicije kao agense umrežavanja (pogledati 2.1 do 2.3), toplota dopremljena na ovaj način je dovoljna da se praktično kvantitativno sprovede umrežavanje polivinil alkohola.

[0072] U principu, poželjno je ozračiti sve vodene kompozicije koje sadrže UV-aktivne agense umrežavanja sa UV svetlošću pre, tokom i/ili posle toplotnog sušenja.

5. Postupak ispitivanja

1

5.1. Merenje zaprečnog efekta protiv hidrofobnih ugljovodonika

[0073] Ambalažni materijal 10 prikazan na Fig.1 je podvrgnut testu migracije sa simulatorom hrane Tenax® prema standardima DIN EN 1186-13 i DIN EN 14338, pri čemu se Tenax® primenjuje na sistem 20 slojeva ambalažnog materijala 10. Posle inkubacije migracione serije na definisanoj temperaturi i vremenu, migrirane supstance su razblažene iz Tenax® pomoću n-heksana i ugljovodonika mineralnog ulja tečnom hromatografijom specifično u dve različite frakcije, konkretnije u frakciji zasićenih (zasićeni ugljovodonici mineralnog ulja, MOSH) i frakciji aromatičnih ugljovodonika (aromatični ugljovodonici mineralnog ulja, MOAH). Ove dve na ovaj način dobijene frakcije su analizirane gasnom hromatografijom i zabeležene kao zbirni parametar, sa deuterisanim n-nonadekanom ili dietilnaftalenom koji se koristi za procenu signalnih zbirova površine. U pogledu ekstraktabilne početne količine ugljovodonika mineralnog ulja iz sirovog ambalažnog materijala, koja definiše zbir svih migratabilnih komponenata, manje od 1% migratabilnih supstanci je detektovano u Tenax® eluatu. Migracija hidrofobnih ugljovodonika se time sprečava za više od 99% i stoga je uvek ispod vrednosti od 0,6 mg/kg spakovane hrane za mineralna ulja.

5.2. Struktura sloja

[0074] Radi karakterizacije strukture sloja sistema 20 slojeva, napravljen je polutanak deo, na bazi kojeg su pojedinačni slojevi 22a, 22b i 24 identifikovani spektroskopski pomoću optičkog i IR ili Ramanovog mikroskopa.

6. Drugi načini ostvarivanja

[0075] Dalji primerni načini ostvarivanja ambalažnog materijala 10 prema ovom pronalasku su naznačeni u nastavku. Osim ako je drugačije navedeno, priprema je sprovedena na gore opisani način.

6.1. Primer 1

[0076] Osnovni materijal 14: karton sa masom po jedinici površine između 200-800 g/m<2>, poželjno neobložen.

[0077] Vodena kompozicija (umrežavanje):

− Vodeni rastvor polivinil alkohola (Elvanol 90-50 ili Elvanol 85-82, Dupont ili njegove kompozicije), pigmenti (prema tački 2.5)

2

− Umreživači navedeni u tački 3.1.1 ili njihove kompozicije mogu se koristiti kao umreživači − Čvrsti sadržaj: do 25,00 mas.%

[0078] Oblaganje osnovnog materijala 14 kartona vodenom kompozicijom (debljina sloja mokrog filma od 40-200 μm)

Postupak primene: rakel nož, vazdušna četka, mlaznica

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IR i konvekcija dok se ne dostigne 5-7% preostale vlage u osnovnom materijalu 14

6.2. Primer 2

[0079] Supstrat 12: Karton sa masom po jedinici površine između 200-800 g/m<2>, obložen ili poželjno neobložen.

[0080] Vodena kompozicija (toplotno umrežavanje ili kaljenje):

− Vodeni PVOH rastvor, čvrsti sadržaj 10 mas.% (Elvanol 85-82 ili Elvanol 90-50 i njihove kompozicije, Dupont), 100 delova

− Maleinska kiselina, godišnje (Sigma), 5 delova na bazi 100 delova od PVOH

[0081] Oblaganje supstrata vodenom kompozicijom (jednoslojna primena, debljina sloja mokrog filma od 40-200 µm)

Postupak primene: mlaznica, jednoslojna primena

Brzina supstrata 12: do 1000 m/min

Sušenje: IR i konvekcija dok se ne dostigne 5-7% preostale vlage u osnovnom materijalu 14

6.3. Primer 3

[0082] Osnovni materijal 14: papir sa masom po jedinici površine između 50-150 g/m<2>, obložen ili poželjno neobložen.

[0083] Vodena kompozicija (toplotno kaljenje):

− Vodeni PVOH rastvor, čvrsti sadržaj 10 mas.% (PVOH-8582 ili Elvanol 9050 ili njihove kompozicije, Dupont), 100 delova

− Poliakrilna kiselina, 0,01-5,0 delova na bazi 100 delova od PVOH

[0084] Oblaganje supstrata vodenom kompozicijom (jednoslojna primena, debljina sloja mokrog filma od 40-200 µm)

Postupak primene: mlaznica, jednoslojna primena

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Sušenje: IR i konvekcija dok se ne dostigne 5-7% preostale vlage u osnovnom materijalu 14.

6.4. Primer 4

[0085] Osnovni materijal 14: karton sa masom po jedinici površine između 200-800 g/m<2>, obložen ili poželjno neobložen.

Kompozicije: kombinacija Primera 1 i Primera 2 ili Primera 1 i Primera 3, a oblaganje iz Primera 1 se primenjuje kao donji sloj na osnovnom materijalu, a zatim oblaganje prema receptu iz Primera 2 i/ili 3 i/ili dve ili tri kombinacije ovih primera.

Višeslojna primena, za svakih 80-200 µm debljine sloja mokrog filma

Brzina osnovnog materijala: do 1000 m/min

Postupak primene: rakel nož, mlaznica

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju obloženog ambalažnog materijala (10), koji obuhvata najmanje faze:

a) obezbeđivanja supstrata (12) koji ima osnovni materijal (14) od celuloze, spoljašnjost (16) udaljenu od robe koja se pakuje kao i unutrašnjost (18) okrenutu prema robi koja se pakuje, pri čemu je osnovni materijal obložen ili neobložen papir, obložen ili neobložen karton, ili obložen ili neobložen jednoslojni karton;

b) oblaganja unutrašnjosti (18) supstrata najmanje jednim slojem vodene kompozicije koja uključuje najmanje polivinil alkohol i agens za umrežavanje i koja ima čvrsti sadržaj od najviše 25 mas.%, pri čemu se kao agens za umrežavanje koristi najmanje jedan alkil ortosilikat i/ili najmanje jedno olefinski zasićeno i/ili nezasićeno bi-, tri- ili multifunkcionalno jedinjenje, koje može reagovati sa hidroksi grupama polivinil alkohola i uključuje najmanje dve funkcionalne grupe odabrane od karboksilne kiseline i anhidrida kiseline;

c) sušenja sloja i umrežavanja polivinil alkohola pomoću agensa za umrežavanje sa formiranjem zaprečnog sloja (22a, 22b) za hidrofobna jedinjenja.

2. Postupak prema zahtevu 1,

naznačen time, što

se koristi vodena kompozicija sa čvrstim sadržajem između 3 i 25 mas.%, određenije između 10 i 22 mas.%, i/ili sadržajem vode od najmanje 75 mas.%, određenije od najmanje 80 mas.%.

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

naznačen time, što

se kao agens za umrežavanje koristi tetraetil ortosilikat, malonska kiselina, glutarna kiselina, adipinska kiselina, limunska kiselina, butantetrakarboksilna kiselina, maleinska kiselina, poliakrilna kiselina, polialkilakrilna kiselina, određenije polimetakrilna kiselina i/ili polietilakrilna kiselina, i/ili bilo kakva njihova kompozicija i/ili njihov polimerizat i/ili njihov kopolimerizat.

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

naznačen time, što

se koristi vodena kompozicija, koja uključuje između 0,01 i 55 mas.% agensa za umrežavanje u odnosu na 100 mas.% polivinil alkohola i/ili između 1 i 60 mas.% punioca i/ili pigmenta u odnosu na 100 mas.% polivinil alkohola.

2

5. Postupak prema zahtevu 4,

naznačen time, što

se koriste punilac i/ili pigment, koji su stabilni na kiseline i/ili imaju najmanje suštinski sferične i/ili geometrije čestice u obliku trombocita.

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

naznačen time, što

se vodena kompozicija koristi na supstratu (12) tako da je rezultat suva masa povezana sa površinom između 1 g/m<2>i 20 g/m<2>, određenije između 3 g/m<2>i 15 g/m<2>, i/ili da se vodena kompozicija koristi na supstratu (12) tako da sloj ima debljinu mokrog filma između 1 µm i 1000 µm, određenije između 10 µm i 200 µm.

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

naznačen time, što

se vodena kompozicija koristi na supstratu (12) pomoću postupka ravnomernog oblaganja, određenije pomoću rakel noža, sečiva i/ili štamparske prese, i/ili pomoću postupka oblaganja konturom, određenije pomoću izlivanja, rasprskivanja, nanošenja nalivanjem i/ili vazdušne četke.

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

naznačen time, što

se obložen supstrat (12) suši pomoću infracrvenog zračenja i/ili pomoću konvekcije i/ili pod UV zračenjem u fazi c).

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

naznačen time, što

je u fazi a) obezbeđen supstrat (12), koji uključuje osnovni materijal (14), čija je spoljašnjost (16) obezbeđena sa slojem za kondicioniranje i/ili slojem za oblaganje.

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

naznačen time, što

je supstrat (12) obložen daljom kompozicijom posle faze c), pri čemu dalja kompozicija uključuje najmanje polivinil alkohol, ima čvrsti sadržaj od najviše 15 mas.% i ne sadrži agense za umrežavanje.

11. Ambalažni materijal (10) koji obuhvata:

- supstrat (12) koji ima osnovni materijal (14) od celuloze, spoljašnjost (16) udaljenu od robe koja se pakuje kao i unutrašnjost (18) okrenutu prema robi koja se pakuje, pri čemu je osnovni materijal obložen ili neobložen papir, obložen ili neobložen karton, ili obložen ili neobložen jednoslojni karton; i

- sistem (20) slojeva koji se nalazi u unutrašnjosti (18) supstrata (12) i uključuje najmanje jedan zaprečni sloj (22a, 22b) za hidrofobna jedinjenja, naznačen time, što

zaprečni sloj (22a, 22b) u unutrašnjosti (18) osnovnog materijala (14) uključuje polivinil alkohol, koji se umrežava pomoću agensa za umrežavanje, pri čemu je agens za umrežavanje najmanje jedan alkil ortosilikat i/ili najmanje jedno olefinski zasićeno i/ili nezasićeno bi-, tri-, ili multifunkcionalno jedinjenje koje reaguje sa hidroksi grupama polivinil alkohola i uključuje najmanje dve funkcionalne grupe odabrane od karboksilne kiseline i anhidrida kiseline.

12. Ambalažni materijal (10) prema zahtevu 11,

naznačen time, što

se zaprečni sloj (22a, 22b) najmanje pretežno sastoji od umreženog polivinil alkohola.

13. Ambalažni materijal (10) prema zahtevu 11 ili 12,

naznačen time, što

sistem (20) slojeva uključuje najmanje dva zaprečna sloja (22a, 22b) umreženog polivinil alkohola, pri čemu najmanje jedan zaprečni sloj (22a, 22b) poželjno uključuje najmanje jedan punilac i/ili najmanje jedan pigment.

14. Ambalažni materijal (10) prema zahtevu 13,

naznačen time, što

najmanje dva zaprečna sloja (22a, 22b) uključuju polivinil alkohole sa različitim nivoima umrežavanja i/ili polivinil alkohole sa različitim stepenima hidrolize i/ili polivinil alkohole umrežene sa različitim agensima za umrežavanje.

15. Ambalažni materijal (10) prema bilo kom od zahteva 11 do 14,

naznačen time, što

sistem (20) slojeva uključuje najmanje jedan sloj (24), koji sadrži polivinil alkohol koji nije umrežen, pri čemu se sloj (24) koji sadrži polivinil alkohol koji nije umrežen nalazi između dva zaprečna sloja (22a, 22b) i/ili sa strane zaprečnog sloja (22a, 22b) udaljenog od osnovnog materijala (14).

2