упаковочный материал многослойного типа и упаковка для светочувствительных продуктов

Формула изобретения

1. Упаковочный материал многослойного типа, включающий по меньшей мере один слой (11) из пластика, который для улучшения светобарьерных свойств содержит частицы (11с) угольной сажи, а также минеральные частицы (11в), по существу равномерно распределенные в массе (11а) указанного по меньшей мере одного слоя (11), отличающийся тем, что указанные минеральные частицы содержатся в указанном по меньшей мере одном слое (11) в количестве от 3 до 80% от веса слоя, а угольная сажа содержится в указанном слое (11) в количестве от 0,04 до 1% от веса массы (11а).

2. Упаковочный материал по п.1, отличающийся тем, что масса (11а) слоя с минеральным наполнителем (11), содержащим угольную сажу, состоит из пластика полиолефинового типа.

3. Упаковочный материал по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что масса (11а) слоя с минеральным наполнителем (11), содержащим угольную сажу, состоит из полиэтилена высокой плотности или сополимера этилена и пропилена с индексом расплава между 0,5 и 5 согласно стандарту ASTM (Американского общества по испытанию материалов) (2,16 кг; 230С).

4. Упаковочный материал по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что слой с минеральным наполнителем (11), содержащий угольную сажу, окружен наружными слоями (12 и 13) пластика по обеим сторонам слоя (11), причем указанные наружные слои (12 и 13) неразрывно соединены с этим слоем (11) без расположенного между ними связующего или адгезива.

5. Упаковочный материал по п.4, отличающийся тем, что два наружных слоя (12 и 13) состоят из того же пластика, что и пластик промежуточного слоя (11).

6. Упаковочный материал по п.4 или 5, отличающийся тем, что один из двух наружных пластиковых слоев (12 и 13) содержит белый пигмент или другое белое красящее вещество, чтобы скрыть промежуточный слой (11), содержащий угольную сажу, по меньшей мере с одного направления.

7. Упаковка, предпочтительно бутылка, для светочувствительных продуктов, отличающаяся тем, что она изготовлена комбинированным способом экструзии и дутьевого формования из упаковочного материала по любому из пп.1-6.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается упаковочного материала, содержащего постоянно объединенные друг с другом слои из пластмассы, из которых по меньшей мере один слой, для улучшения светобарьерных свойств, содержит распределенные частицы угольной сажи. Кроме того, настоящее изобретение касается упаковки для светочувствительных продуктов, изготовленной из этого упаковочного материала.

Из уровня техники известны и упаковочный материал, и упаковки вышеописанного типа. Например, в продаже встречаются бутылки, изготовленные комбинированным способом экструзии и дутьевого формования такого трехслойного материала. В этих бутылках материал имеет промежуточный слой из полиэтилена высокой плотности с подмешанными частицами угольной сажи и наружные слои из полиэтилена высокой плотности по обеим сторонам промежуточного слоя.

Бутылки, известные из уровня техники, применяются для транспортировки так называемого ИНТ-молока, т.е. молока, подвергнутого для продления срока хранения термообработке при температуре приблизительно 135-150^oС в течение приблизительно 1-2 секунд с целью уменьшения или исключения микрофлоры молока.

Так как молоко является очень светочувствительным продуктом, которое не выдерживает длительного воздействия света, особенно в диапазоне ультрафиолетовых волн, то важно, чтобы молоко хранилось в упаковке таким образом, чтобы оно зря не подвергалось воздействию ультрафиолетового излучения из окружающей среды.

Слои из пластмассы, состоящие исключительно из полиэтилена высокой плотности, почти полностью лишены светобарьерных свойств, в частности от ультрафиолетового света, и, следовательно, сами эти слои не обеспечивают защиты от света, необходимой для того, чтобы молоко можно было хранить в течение срока желательной длительности. Поэтому чтобы обеспечить возможность длительного хранения молока в бутылках уровня техники, в промежуточный слой упаковочного материала вводят частицы светопоглощающего вещества, обычно - угольной сажи, которые эффективно поглощают свет из окружающей среды и тем самым предотвращают его проникновение через материал стенки бутылки к упакованному молоку.

Однако наличие частиц угольной сажи в больших количествах, используемых в упаковочном материале, известном из уровня техники, приводит к образованию чрезмерно зачерненного промежуточного слоя, который хорошо видим через наружные слои бутылки из полиэтилена высокой плотности, что придает бутылке непривлекательный внешний вид. Чтобы скрыть такой зачерненный промежуточный слой, в наружные слои бутылки из полиэтилена высокой плотности вводят в достаточном количестве белый пигмент из диоксида титана (TiО₂) для скрытия расположенного под ними черного промежуточного слоя и, таким образом, придания бутылке более привлекательного для потребителя белого внешнего вида.

Однако, как упоминалось выше, проблема, связанна с трехслойным материалом, известным из уровня техники, заключается в том, что для достижения требуемых светобарьерных свойств необходимы сравнительно большие количества зачерняющих частиц угольной сажи в промежуточном слое, при этом одновременно также необходимы соответственно большие количества белого пигмента (TiO₂) в наружном слое, чтобы скрыть нежелательное зачернение, вызванное этими частицами. Это влечет за собой напрасное, но неизбежное увеличение расхода материалов и, следовательно, повышение затрат на изготовление этого материала.

Другой недостаток, связанный с чрезмерным количеством частиц угольной сажи, заключается в том, что отходы, возникающие в процессе изготовления бутылок, нельзя возвращать в процесс из-за их сильного зачернения, и приходится сначала отбеливать их добавлением белого пигмента (TiO₂) или другого белого красящего вещества, чтобы их можно было направить в процесс для повторного использования. Такая переработка влечет за собой дополнительное потребление материалов и повышение расходов на них, что часто делает возвращение отходов в процесс и их повторное использование невыгодным.

Поэтому задачей, составляющей основу настоящего изобретения, следовательно, является создание упаковочного материала вышеописанного типа способом, который не требует ни больших количеств угольной сажи для улучшения светобарьерных свойств, ни больших количеств белого пигмента (TiO₂) или другого белого красителя для придания упаковочному материалу белого внешнего вида.

Согласно изобретению эта задача решается посредством упаковочного материала, имеющего признаки, изложенные в пункте 1 прилагаемой формулы изобретения. Усовершенствования и предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения имеют дополнительные признаки, показанные в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение является результатом неожиданного обнаружения того, что пленка или тонкий лист пластика с минеральным наполнителем в случае добавления в него светопоглощающих частиц угольной сажи синергетически улучшает свои светобарьерные свойства. Эксперименты позволили подтвердить, что светобарьерные свойства, присущие пластмассовой пленке с минеральным наполнителем и сами по себе недостаточные для предотвращения нежелательного пропускания ультрафиолетовых лучей, значительно улучшаются при добавлении лишь очень малого количества угольной сажи, которое, в свою очередь, соответствует лишь малой части зачернения по технологии уровня техники. Визуально это можно представить таким образом, что промежуточный слой в упаковочном материале по изобретению будет окрашен лишь в серый цвет, тогда как промежуточный слой в упаковочном материале уровня техники является совершенно черным.

Механизм этого синергетического светобарьерного эффекта, который неожиданно достигается при использовании настоящего изобретения, не вполне ясен, но, возможно, объясняется тем, что светоотражающие минеральные частицы удлиняют пути лучей света, падающего на промежуточный слой из-за их отражения от минеральных частиц и таким образом увеличивают вероятность того, что луч света столкнется со светопоглощающей частицей и поглотится ею. Однако это объяснение следует рассматривать не как единственно возможное, а как рабочую гипотезу для объяснения настоящего изобретения.

Материал промежуточного слоя с минеральным наполнителем содержит пластиковый компаунд и частицы, заделанные в этот компаунд и состоящие, с одной стороны, из светоотражающего материала, и, с другой стороны, - из светопоглощающего материала.

На практике основной материал компаунда может состоять из любого подходящего пластика, например, из полиолефина, полиэфира, полиамида и т.д., но предпочтительно из полиолефинового пластика, который уже используется в упаковках типа бутылок.

Примерами таких полиолефиновых пластиков являются полиэтилен, как, например, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), и полипропилен (ПП) типа как гомополимера, так и сополимера, как например, сополимер этилена и пропилена с индексом расплава между 0,5 и 5 согласно стандарту ASTM (2,16 кг; 230^oС), являющийся уже хорошо известным и утвердившимся сополимером в области упаковок.

В качестве светоотражающего минерального наполнителя в промежуточном слое могут быть использованы любые подходящие частицы, например, из монтмориллонита, доломита, карбоната кальция, мела, талька, слюды, глины и т.д., но предпочтительно использовать частицы из доломита, который является легкодоступным и, кроме того, одобренным для использования в упаковках для пищевых продуктов.

Примером пластикового компаунда с минеральным наполнителем для промежуточного слоя упаковочного материала по изобретению является материал, описанный, например, в ЕР 0353991, ЕР 0353498, ЕР 0494594, ЕР 04940595, ЕР 0512364, ЕР 94105439.7, ЕР 95926568.7 или ЕР 96935679.9. Согласно этим описаниям пластиковый компаунд с минеральным наполнителем предпочтительно состоит из сополимера этилена и пропилена с индексом расплава между 0,5 и 5 согласно стандарту ASTM (1,16 кг; 230^oС) и из частиц мела, примешанных в пластиковый компаунд в количестве между 50 и 80% от общего веса компаунда с минеральным наполнителем.

Как уже упоминалось, в промежуточном слое упаковочного материала по изобретению в качестве светопоглощающего материала используют частицы угольной сажи, которые в очень небольших количествах уже дают синергетический эффект в сочетании с вышеописанным пластиковым компаундом с минеральным наполнителем. Для достижения желаемых светобарьерных свойств этих частиц достаточно всего лишь в количестве 0,04-1% от общего веса промежуточного слоя, чтобы эффективно препятствовать прохождению света, особенно ультрафиолетового, при этом частицы лишь в незначительной степени изменяют цвет (зачерняют) промежуточного слоя.

В одном предпочтительном варианте выполнения упаковочного материала по изобретению промежуточный слой, таким образом, состоит из полиолефинового пластикового компаунда, содержащего 3-80% частиц наполнителя, такого как монтмориллонит, доломит, СаСО₃, тальк, слюда, глина и т.п., и 0,04-1% светопоглощающих частиц угольной сажи.

В упаковочном материале по изобретению наружный пластиковый слой (слои) может, но необязательно, состоять из того же пластикового компаунда, что и в промежуточном слое. Однако предпочтительно использовать одинаковый пластик во всех слоях материала, так как однородный материал обладает большими преимуществами по сравнению с соответствующим неоднородным материалом, в котором применены разные пластики.

Однородный материал с одним и тем же пластиком во всех слоях материала может быть легко изготовлен обычной экструзией с использованием существующего технологического оборудования и не нуждается ни в каких связующих (клеях) или других веществах для постоянного объединения совместно экструдированных слоев материала друг с другом.

Ниже настоящее изобретение описывается подробнее со ссылкой на сопровождающий чертеж, на котором представлен схематичный вид в сечении особенно предпочтительного упаковочного материала для упаковки типа бутылки согласно настоящему изобретению.

Упаковочный материал, обозначенный на чертеже в целом позицией 10, имеет трехслойную структуру, состоящую из промежуточного слоя 11 и наружных слоев 12 и 13 по обеим сторонам промежуточного слоя 11.

Промежуточный слой 11 состоит из пластикового компаунда 11a и по существу равномерно распределенных в нем частиц 11b минерального наполнителя (незаполненные квадратики на чертеже) и частиц 11с угольной сажи (черные точки на чертеже), которые предпочтительно беспорядочно распределены в компаунде 11а между минеральными частицами 11b.

Как упоминалось ранее, компаунд 11а промежуточного слоя 11 может состоять, в основном, из пластика любого типа, применяемого в упаковочном деле, но предпочтительно из пластика полиолефинового типа.

Минеральные частицы 11b в промежуточном слое 11 также могут быть любого подходящего типа, например, это могут быть частицы монтмориллонита, доломита, карбоната кальция, талька, слюды, воластонита, глины и т.п., но в показанном примере они состоят из доломита, который уже применяется в известных упаковочных материалах вместе с полиолефиновым пластиком, как это описано выше.

Количество минеральных частиц может изменяться в очень широких пределах от приблизительно 3 до приблизительно 80% от общего веса компаунда. Предпочтительно, чтобы количество мела в промежуточном слое 11 составляло до приблизительно 65% от общего веса матрицы. Это предпочтительное количество обеспечивает хорошую жесткость промежуточного слоя 11 и, таким образом, позволяет производить формостабильные и удобные в обращении бутылки из упаковочного материала 10 по изобретению.

Как упоминалось ранее, промежуточный слой из пластикового компаунда и минеральных частиц, распределенных в компаунде, сам по себе обладает определенными светобарьерными свойствами, которых явно недостаточно для полного предотвращения пропускания света, особенно ультрафиолетового, но которые успешно используются настоящим изобретением для достижения желаемой общей защиты, главным образом, от ультрафиолетового света.

Для вышеупомянутой цели промежуточный слой 11, таким образом, включает светопоглощающие частицы 11c угольной сажи, которые, вместе с одновременно присутствующими минеральными частицами 11b, создают синергетически повышенный барьерный эффект и которые даже в очень небольших количествах обеспечивают эффективную защиту для полного предотвращения пропуска ультрафиолетового света через промежуточный слой 11.

Количество угольной сажи в промежуточном слое 11 обычно находится в пределах 0,04-1% от общего веса промежуточного слоя и является достаточно большим для достижения вышеупомянутого синергетического эффекта, и в то же время достаточно малым, чтобы не слишком зачернять промежуточный слой.

Подобно промежуточному слою 11 два наружных слоя 12, 13 по обеим сторонам промежуточного слоя 11 могут состоять из любого пластика, встречающегося в упаковках. Кроме того, наружные слои 12 и 13 могут содержать взаимно различающиеся вещества, но предпочтительно они содержат компаунды из одинакового пластика, который, что еще более предпочтительно, является тем же пластиком, что и пластик промежуточного слоя 11. В показанном варианте выполнения изобретения два наружных слоя 12, 13, таким образом, содержат, каждый, компаунд из полиолефинового пластика, например полиэтилена высокой плотности и сополимера этилена и пропилена с индексом расплава между 0,5 и 5 согласно стандарту ASTM (2,16 кг; 230^oС).

Так как светопоглощающие частицы 11c угольной сажи в промежуточном слое 11 придают ему определенный серый тон, который может быть видимым через два наружных слоя 12 и 13, то может оказаться подходящим (а в определенных случаях и желательным) скрытие промежуточного слоя 11, насколько это возможно. С этой целью соответственно вводят белый пигмент, по меньшей мере, в тот слой, который должен образовывать наружную поверхность упаковки или бутылки, изготовленной из упаковочного материала 10. Белый пигмент предпочтительно также вводить и в промежуточный слой. Полезным белым пигментом является двуокись титана (TiO₂).

Так как количество угольной сажи в промежуточном слое 11 является очень малым, а промежуточный слой 11 в результате этого будет лишь слегка зачернен, то для скрытия промежуточного слоя 11, следовательно, достаточно будет очень малых количеств белого пигмента (TiO2) в одном или обоих наружных слоях 12, 13. Приемлемые количества белого пигмента могут изменяться до приблизительно 5% от общего веса соответственно наружного слоя и промежуточного слоя в зависимости от подходящего количества угольной сажи в промежуточном слое 11.

Из вышеописанного упаковочного материала 10 бутылка может быть изготовлена комбинированным способом экструзии и дутьевого формования. Этот способ изготовления хорошо известен специалистам в данной области и описан, например, в опубликованной патентной заявке Швеции 9503537-4, соответствующие части которой включены в это описание путем ссылки. Для дальнейших подробностей, касающихся этого способа изготовления, таким образом, отсылаем к вышеупомянутой шведской патентной заявке.

Бутылки, изготовленные из упаковочного материала 10 по изобретению с использованием вышеописанного комбинированного способа экструзии и дутьевого формования можно успешно применять для различных светочувствительных продуктов, но, как оказалось, они особенно полезны для молока, подвергнутого ультравысокотемпературной ИНТ-обработке и которое может храниться на полке в течение длительных периодов времени, до нескольких недель, не подвергаясь порче в результате воздействия света. Кроме того, также бутылки имеют небольшой вес, удобны в обращении и одновременно обладают привлекательным для потребителя белым внешним видом, несмотря на присутствие угольной сажи в упаковочном материале.

Таким образом, из предшествующего описания очевидно, что настоящее изобретение очень простыми средствами достигает своей цели, одновременно позволяя изготавливать соответственно упаковочный материал и упаковки при меньшем потреблении материалов и, следовательно, с меньшими расходами, чем при технологии, известной из уровня техники.

Хотя упаковочный материал и изготовленные из него упаковки типа бутылок описаны с конкретной ссылкой на показанный на чертеже вариант выполнения, настоящее изобретение, однако, не ограничивается только этим вариантом. Как будет понятно специалисту в данной области, возможен и очевиден ряд различных изменений и модификаций в отдельных деталях без отхода от существа изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.