SE516817C2 - Förfarande för framställning av ett laminerat förpackningsmaterial, förpackningsmaterial som framställts enligt detta förfartande, samt förpackningar framställda av detta förpackningsmaterial - Google Patents

Description

25 30 35 '516 817 _ 2 _ vilkas hållbarhet minskar dramatiskt när de kommer i kontakt med syrgas, exempelvis fruktjuicer. För att komplettera förpackningsmaterialet med en barriär mot gaser, särskilt mot syrgas, tillhör det känd teknik att lägga på ett skikt med överlägsen täthet mot syrgas, tex aluminiumfolie eller polyvinyl- alkohol, på den sida av stomskiktet som är avsedd att vetta in mot förpack- ningens insida. l jämförelse med aluminiumfolie har polyvinylalkohol många önskvärda egenskaper, varför det föredras som barriärmaterial i många sammanhang. Bland annat har polyvinylalkohol högre mekanisk styrka, bättre kompatibilitet med livsmedel och bättre ekonomi, samtidigt som det har utmärkta egenskaper som syrgasbarriär. Det har vidare ansetts som ett lämpligt material, i vissa fall ur miljösynvinkel eller med tanke på återvinning, för att ersätta aluminiumfolien som gasbarriärmaterial i livsmedelsförpackningar.

Liksom många andra tänkbara barriär- eller limpolymerer, exempel- vis etenvinylalkohol, stärkelse, stärkelsederivat, karboximetylcellulosa och andra cellulosaderivat och blandningar av dessa, läggs polyvinylalkohol lämpligen på i en beläggningsprocess, dvs i form av en dispersion eller en vattenlösning, som vid anbringandet sprids ut i ett tunt jämnt skikt på bärar- materialet och sedan torkas. Vi har funnit att en nackdel med denna teknik är att en vattenbaserad dispersion eller lösning av en polymer som till exempel polyvinylalkohol med tillsats av EAA, som läggs på ett stomskikt av papper eller kartong, tränger in i de vätskeabsorberande fibrerna i stomskiktet. När vattnet avlägsnas vid torkning och eventuell härdning av det pålagda barriärskiktet utsätts stomskiktet också för de förhöjda torkningstemperaturerna, och man löper då risk för oönskad sprickbildning i papp- eller kartongskiktet, som följd av den högre fukthalten, som är svår att korrigera, och av torkningen i detta skikt. l det svenska patentet nr 440519 föreslogs tillsats av ett förtjockningsmedel som ett alginat, för att minska vattnets inträngning i kartongen. Användning av PVOH som barriärmaterial anbringat utanpå ett polymerskikt som förhindrar sprickbildning och gör kartongytan slät har föreslagits i WO97/13639.

En nackdel är att polyvinylalkoholen är fuktkänslig och snabbt förlorar sina barriäregenskaper när den utsätts för fuktig miljö. Denna nackdel eliminerades tidigare enligt WO97l22536 genom att polyvinyl- alkoholen kombinerades med en eller flera i sig kända livsmedelsgodkända polymerer, tex sampolymer eten/akrylsyra (EAA) eller sampolymer styren/butadien. Dessa bildar i kombination med polyvinylalkohol ett 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 3 _ sammanhängande och enhetligt skikt med överlägsna egenskaper som gasbarriär, särskilt mot syrgas, samtidigt som de önskade överlägsna gas- barriäregenskaperna hos polyvinylalkoholen bevaras även i fuktig miljö.

I WO97/22536 beskrevs att polyvinylalkohol blandad med EAA/etensampolymer eller liknande kunde dispersionsappliceras på en kartongyta som dessförinnan belagts med en polymer, varefter kartongen kunde torkas och härdas vid temperatur på upp till 170°C för att bilda ett laminerat förpackningsmaterial med mycket goda barriäregenskaper.

Utan att vara begränsad till någon viss teori föreslås att de förbättrade barriäregenskaperna mot vatten och syrgas följer av en förestringsreaktion mellan PVOH och EAA vid den förhöjda härdnings- temperaturen, varvid PVOH tvärbinder till hydrofoba EAA-polymerkedjor, som då blir en del av PVOH-strukturen.

En annan nackdel vid användningen av tex polyvinylalkohol som barriärskikt istället för aluminiumfolie är att man i många fall vid förvaring av ljuskänsliga livsmedel också måste ha med någon form av ljusbarriär i för- packningsmaterialet. Visserligen släpper inte ett stomskikt av papper eller kartong (synbarligen) igenom något ljus, men ljus av icke synliga våglängder tränger dock igenom utifrån in i en förpackningsbehållare till det förpackade Iivsmedlet, vilket kan påverka dess hållbarhet negativt. En fördel med att använda aluminiumfolie i förpackningsmaterialet är att aluminiumfolien själv är en bra barriär mot både gaser och ljus. Å andra sidan är polyvinylalkohol praktiskt taget helt genomskinligt, även i kombination med en hydrofob polymer som eten/akrylsyrasampolymer eller styren/butadiensampolymer. Tillsats av konventionella ljusbarriärer, tex kimrök och titandioxid, i något av plastskikten i förpackningslaminatet enligt WO97/22536 skulle i och för sig vara möjlig, men skulle göra förpackningen estetiskt mindre tilltalande.

Ytterligare en nackdel som är ofrånkomlig i laminerade förpack- ningsmaterial med barriärskikt av exempelvis polyvinylalkohol, eventuellt i kombination med en annan polymer, är att detta förpackningsmaterial inte kan framställas med samma produktionsteknik som vid produktion av för- packningsmaterial med aluminiumfolie som barriärskikt. Detta innebär att investeringar måste göras i ny produktionsutrustning.

Som nämndes ovan har PVOH miljömässiga fördelar som barriärmaterial. Utöver sådana syntetiska material har man undersökt möjligheten att använda naturliga och biologiskt nedbrytbara polymerer (biopolymerer), exempelvis stärkelse och stärkelsederivat, som gas- barriärmaterial. 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 4 _ Det är känt sedan tidigare att stärkelse har vissa gasbarriäregen- skaper i relativt tjocka skikt, tex filmer med tjockleken ca 20-30 um.

Sådana tjocka skikt med stärkelsematerial lämpar sig dock inte för användning iförpackningslaminat, eftersom de blir spröda och tenderar att spricka och brytas sönder vid hantering, tex under lamineringen och vid vikning av laminatet till förpackningar. Förutom att laminaten inte är flexibla vid hantering och distribution kan laminat med så tjocka skikt av stärkelse också absor-bera fukt och orsaka delaminering mellan stärkelseskiktet och de intilliggande skikten.

Från WO97/16312 är det känt att mycket tunna skikt av stärkelse som appliceras på ett kärnskikt kan ha vissa gasbarriäregenskaper, åtminstone i kombination med ett intilliggande plastskikt, som har fogats samman med stärkelseskiktet genom att plastmaterialet lagts på genom extrudering. Två mycket tunna skikt av stärkelse, pålagda med ytvikterna 0,5 respektive 1 g/mz, torrvikt, ett skikt på vardera sidan om ett stomskikt av kartong, varefter båda belagts med ett strängsprutat plastskikt, gav en syrgasbarriär med värdet 289 cmalmz per 24 h vid 1 atm. På motsvarande sätt hade två skikt av stärkelse, pålagda med ytvikterna 1 respektive 1,5 g/mz, en syrgasbarriär med värdet 141 cma/mz per 24 h vid 1 atm.

Dessa resultat är jämförbara med gasbarriäregenskaperna hos exempelvis en 12 um tjock film av orienterad PET, vilket betraktas som ett material med "medelgoda" barriäregenskaper.

Förpackningslaminatet enligt WO97/16132 är dock bara ett gas- barriärmaterial av medelgod kvalitet. Detta innebär att det bara kan användas för förpackning av flytande livsmedel för korta förvaringstider i kyla. Det tillhör inte känd teknik att framställa förpackningslaminat med högklassiga gasbarriäregenskaper av barriärmaterial som baserats på stärkelse eller stärkelsederivat. Det skulle vara mycket mer önskvärt att kunna åstadkomma förpackningsmaterial med tillräckligt goda gasbarriär- egenskaper för långtidslagring av flytande livsmedel, tex för förlängd hållbarhet (ESL) i kyla eller rentav för aseptisk förvaring. Sådana önskvärda högklassiga syrgasbarriäregenskaper har värden i närheten av 50 cma/mz per 24 h vid 1 atm (23°C, 50% RH) eller bättre, tex ned till 30 cm3/m2 per 24 h vid 1 atm, dvs gasbarriäregenskaper i närheten av exempelvis PVOH, EVOH (sampolymer eten/vinylalkohol) eller polyamider (PA), i tjocklekar på omkring 5 pm. l FR-A-2 684 922 presenteras beläggning av en polymerfilm, exempelvis polyester, med en dispersion av amylosstärkelse som innehåller en tensid, varefter stärkelsen torkas vid en temperatur på upp till 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 5 _ 180°C. Goda gasbarriäregenskaper erhålls vid skikttjocklekar på upp till exempelvis 0,7 g/mz (torr vikt). Det finns dock inga indikationer på att liknande egenskaper kan uppnås i ett laminerat förpackningsmaterial med kärna av papper eller kartong. Även om ovan beskrivna polymera gasbarriärmaterial kan ge goda gasbarriäregenskaper åt ett förpackningslaminat, så är de ändå i någon mån genomsläppliga för syrgas, medan ett material av typ metall eller glas för burkar eller flaskor har en syrgasgenomsläpplighet som är praktiskt taget noll. För att ytterligare förbättra gasbarriäregenskaperna kan man blanda det polymera gasbarriärmaterialet med ett oorganiskt lamellärt material. En sådan polymerkomposition för gasbarriärmaterial beskrivs exempelvis i EP-A-0 590 263, och har utmärkta barriäregenskaper mot gas och fukt. I EP-A-0 590 263 presenteras ett förfarande för framställning av en polymerkomposition för ett gasbarriärmaterial, eller den formade produkten, tex en film, varvid kompositionen innefattar en polymer och ett oorganiskt lamellärt material med en partlkelstorlek på 5 um eller mindre och ett måttförhållande på 50-5000, och förfarandet innefattar att det oorganiska laminatmaterialet dispergeras i en polymer eller en poly- merlösning i sådant tillstånd att det oorganiska lamellära materialet sväller eller spaltas upp i ett lösningsmedel/dispersionsmedel, varefter detta avlägsnas ur dispersionen, vid behov i form av en film, samtidigt som det lamellära materialet förblir i svällt tillstånd.

Upgfinningens syften Vi har nu funnit att ett laminerat förpackningsmaterial med utmärkta barriäregenskaper, särskilt mot gaser, kan framställas enligt ett förfarande som lämpar sig för konventionell produktionsutrustning av samma slag som används vid framställning av förpackningsmaterial med aluminiumfolie som barriärskikt.

Vi har också konstaterat att det är möjligt att för ett kartongbaserat förpackningslaminat för flytande livsmedel få utmärkta syrgasbarriäregen- skaper genom användning av en gasbarriärkomposition som innehåller en dispergerbar eller löslig polymer och ett oorganiskt laminärt material.

Vidare har vi genom att undvika att belägga stomskiktet med den flytande gasbarriärkompositionen i samband med lamineringen av förpack- ningsmaterialet eliminerat risken för överdriven vattenabsorption in i stomskiktet med efterföljande sprickbildning under torkning av det belagda stomskiktet av papper eller kartong. 10 15 20 25 30 35 m6 w -5_ Enligt en första aspekt av uppfinningen erbjuds sålunda ett förfarande för att framställa ett laminerat förpackningsmaterial som innefattar ett stomskikt av papper eller kartong och ett barriärskikt som anbringats på ena sidan av stomskiktet, kännetecknat av att en flytande gasbarriärkomposition, som innefattar en dispersion eller lösning av en polymer och ett oorganiskt lamellärt material, anbringas som ett barriärskikt på åtminstone ena sidan av ett bärarskikt och torkas under uppvärmning så att dispersionsmedlet eller lösningsmedlet drivs av, varefter bärarskiktet med det anbringade torkade barriärskiktet kombineras med och förenas permanent med ena sidan av stomskiktet.

Företrädesvis dispergeras det oorganiska lamellära materialet eller det så kallade nanopartikelmaterialet till ett exfolierat tillstånd, dvs lamellerna i det oorganiska lamellära materialet separeras från varandra med hjälp av ett flytande medium. Detta skiktade ämne kan företrädesvis vara svällt eller kluvet med polymerdispersionen eller -lösningen, som efter dispersion har trängt in i den skiktade strukturen hos det oorganiska materialet. Ämnet kan också vara svällt under inverkan av ett lösnings- medel innan det tillsätts till polymerlösningen eller -dispersionen. Det oorganiska lamellära materialet dispergeras alltså till delaminerat tillstånd i den flytande gasbarriärkompositionen och i det torkade barriärskiktet.

I uttrycket lermineral innefattas mineral i kategorierna kaolinit, antigorit, smektit, vermikulit eller glimmer. Särskilt kan som lämpligt lermineral förekomma laponit, kaolinit, dickit, nakrit, halloysit, antigorit, krysotil, pyrofyllit, montmorrillonit, hektorit, natriumtetrakiselglimmer, natriumtaeniolit, vanlig glimmer, margarit, vermikulit, flogopit, xantofyllit och liknande.

Det oorganiska lamellära materialet eller lermineralet har företrädes- vis måttproportioner på 50 - 5000 och en partlkelstorlek på upp till ca 5 pm efter exfolieringen.

Barriärskiktet anbringas företrädesvis som en vätskefilm av en vattenbaserad komposition, innefattande en dispersion eller lösning av en barriärpolymer samt det oorganiska lamellära materialet. Exempelvis kan PVOH eller PVOH plus EAA anbringas i form av en vattenlösning i blandning med ett oorganiskt lamellärt material, medan stärkelse kan anbringas delvis dispergerad och/eller löst i vatten i blandning med det oorganiska lamellära materialet.

Barriärskiktet innefattar företrädesvis omkring 1 till omkring 40 vikt- procent, mer föredraget omkring 1 till omkring 30 viktprocent, mest föredraget omkring 5 till omkring 20 viktprocent av det oorganiska lamellära 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 7 _ materialet, räknat på torr vikt. Om mängden är för liten kommer gasbarriär- egenskaperna i det pålagda och torkade barriärskiktet inte att förbättras nämnvärt i förhållande till ett tillstånd där inget oorganiskt lamellärt material föreligger. Om mängden är för stor kommer den flytande kompositionen att bli svår att lägga på som ett skikt och svårare att hantera i förràdstankar och ledningar i appliceringssystemet.

Barriärskiktet innefattar företrädesvis mellan omkring 99 och omkring 60 vlktprocent, mer föredraget mellan omkring 99 och omkring 70 vikt- procent, mest föredraget mellan omkring 95 och omkring 80 vlktprocent av polymeren, räknat på torr vikt hos beläggningen.

En tillsats, exempelvis ett dispersionsstabiliserande medel, kan ingå i gasbarriärkompositionen, företrädesvis i en mängd som inte överstiger omkring 1 viktprocent av den torra beläggningen.

Barriärskiktet läggs företrädesvis på bärarskiktet i en ytvlkt som beroende på typen av polymer är omkring 0,5 till 20 g/mz, mer föredraget omkring 1 till 10 g/mz, räknat på torr vikt. Om det pålagda skiktet är för tunt kan gasbarriäregenskaperna vara för dåliga, och om det är för tjockt finns risk för att barriärskiktet blir styvt och att sprickor bildas däri.

Polymeren är företrädesvis en polymer med hög vätebindande nivå, med vätebindande grupper eller joniska grupper som utgör 20 vlktprocent eller mer av polymermolekylerna. Mer föredraget har polymeren funktionella hydroxylgrupper och kan exempelvis väljas bland polyvínyl- alkohol (PVOH), etenvinylalkohol (EVOH), polysackarider som stärkelse, stärkelsederivat, karboximetylcellulosa och andra cellulosaderivat, eller en blandning av två eller flera av dessa. Även polymerer med kvävehaltiga grupper kan användas. Mest föredraget är polymeren en polymer med egna gasbarriäregenskaper, särskilt polyvinylalkohol, stärkelse eller ett stärkelsederivat.

Den vattenbaserade polymerdispersionen eller polymerlösningen som läggs på som barriärskikt kan torkas och sedan eventuellt härdas vid en banytetemperatur på mellan omkring 80 och 200°C. För material som inte härdar föredrar man att arbeta vid en temperatur mellan omkring 80 och 130°C.

Mest föredraget torkar man först material som innefattar PVOH och det oorganiska lamellära materialet vid banytetemperaturer på 80 till 160°C (helst 140- 160°C) i ett första steg, följt av härdning vid banytetempera- turer på 170 till 230°C i ett andra steg, vilket ger upphov till en förbättrad gasbarriär vid 80% RH. Eventuellt kan bärarmaterial och barriärmaterialet kylas mellan de båda stegen. 10 15 20 25 30 35 '516 817 _ 3 _ En polymer med funktionella karboxylsyragrupper kan också användas. Denna kan reagera med polymeren som har funktionella hydroxylgrupper under torkningen/ härdningen.

Polymeren med funktionella karboxylsyragrupper väljs lämpligen bland sampolymer eten/akrylsyra och sampolymer eten/metakrylsyra, eller blandningar av dessa.

En särskilt föredragen komposition för barriärskiktet innehåller poly- vinylalkohol, eten/akrylsyrasampolymer (EAA) och ett oorganiskt lamellärt material. EAA-sampolymeren får företrädesvis ingå i barriärskiktet i andelen ca 1 - 20 viktprocent, räknat på torr vikt hos beläggningen.

En annan särskilt föredragen komposition för barriärskiktet innehåller stärkelse eller stärkelsederivat och ett oorganiskt lamellärt material.

Eventuellt kan man först torka barriärskiktet och sedan värma till en högre temperatur, så att det torkade barriärskiktet härdas vid en temperatur på upp till 230°C, företrädesvis omkring 170°C. Härdningen vid den höga temperaturen kan pågå under kort tid, exempelvis motsvarande de banhastigheter som normalt förekommer vid produktion av förpacknings- laminat.

Bärarskiktet kan bestå av papper eller plast eller plastbelagt papper, och föredragna material beskrivs nedan. Om papper används är det före- trädesvis tunt. Enligt ett alternativ består bärarskiktet företrädesvis av papper med ytvikten ca 5 -35 g/mz, tex 7 -25 g/mz, mer föredraget ca 10 - 20 g/m? Bärarskiktet med barriärmaterial och stomskiktet kan fogas samman på olika sätt.

Bärarskiktet med minst ett barriärskikt kan förenas med stomskiktet genom att mellan skikten extruderas ett skikt av en termoplast.

Om bärarskiktet har ett barriärskikt på sin ena sida kan det därför kombineras med stomskiktet genom att ett skikt av strängsprutas mellan bärarskiktet och stomskiktet.

Ett yttre skikt av termoplast, företrädesvis polyeten, anbringas sedan på barriärskiktet genom extrudering.

När bärarskiktet har ett barriärskikt på sin ena eller båda sidor kan det fogas samma med stomskiktet genom att ett skikt termoplast extruderas mellan stomskiktet och barriärskiktet.

Om bärarskiktet har ett barriärskikt på båda sidorna kan ett skikt av termoplast anbringas på det yttre barriärskiktet genom extrudering. termoplast 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 9 _ Skiktet av plast mellan stomskiktet och bärarskiktet eller ett barriär- skikt kan innehålla ett ämne som har en ljusbarriärfunktion. Detta är särskilt lämpligt om bärarskiktet är av papper eller ett annat för ögat ogenomsynligt material.

Vi har också konstaterat att det är möjligt i ett förpackningslaminat att uppnå goda barriäregenskaper mot syrgas med hjälp av en gas- barriärkomposition som innehåller en dispersion av stärkelse eller liknande material och ett oorganiskt lamellärt material.

Ett gasbarriärskikt som innefattar stärkelse och ett oorganiskt lamellärt material läggs företrädesvis på till en torr ytvikt pà 0,5 -5 g/mz, mer föredraget 0,5 - 3 g/mz, t ex mellan 1,5 och 2 g/mz.

Det är godtagbart att innefatta mindre mängder av andra polymera material som inte stör de önskade egenskaperna hos stärkelsekomposi- tionen och det oorganiska lamellära materialet. Gasbarriärskiktet kan till exempel också innefatta en mindre mängd vattenlösliga eller vattendispergerbara polymerer med funktionella hydroxylgrupper, t ex poly- vinylalkohol, och karboxylgruppshaltiga polyolefiner, tex eten/akrylsyra, eller en blandning av dessa. Mängden sådana material kan vara mellan O - 30, tex O - 20 eller O - 10 viktprocent.

Företrädesvis innefattar förpackningslaminat med stärkelse i barriär- skiktet ett skikt plast, företrädesvis termoplast, tex polyeten, laminerat direkt mot gasbarriärskiktet. Helst är denna plast LDPE. Andra termoplaster som kan användas är andra slag av polyeten (bland annat LLDPE, ULDPE, VLDPE, M-PE och HDPE), polypropen och polyetentereftalat.

Vi har konstaterat att när man applicerar ett skikt med polyeten på ett stärkelsebaserat skikt vid hög temperatur, t ex över 200°C, så förbättras gasbarriäregenskaperna, så att de vid lämpliga betingelser kan nå högre nivåer. Enligt uppfinningen är den föredragna metoden för att uppnå optimala egenskaper att lägga på den stärkelsebaserade eller stärkelse- derivatbaserade barriärkompositionen inte på ett tjockt stomskikt, som i WO97/16312, utan på en särskild bärare. Det är alltså lämpligt att lägga gasbarriärskiktet på ett bärarskikt av papper eller plast.

Om man använder papper är detta företrädesvis tunt, t ex kan bärar- skiktet vara papper med en ytvikt på mellan 5 och 35 g/mz, helst mellan 10 och 25 g/mz. Papperet kan också i förväg vara belagt med ett plastskikt.

När den flytande kompositionen av stärkelse och oorganiskt lamellärt material har lagts på kan bärarskiktet kombineras med ett tjockare kärnmaterial, så att förpackningslaminatet består av ett stomskikt med 10 15 20 25 30 35 ' 516 817 _ 10 _ bärarskiktet på sin ena sida. Det kan på andra sidan av detta stomskikt finnas ett eller flera skikt, inklusive ett skikt för värmeförsegling.

Ytan på det bärarskikt på vilket den stärkelsebaserade eller stärkelsederivatbaserade kompositionen anbringas är företrädesvis väsentligen ogenomsläpplig för den flytande kompositionen.

Graden av ogenomtränglighet kan mätas i form av ytadsorptionen, tex i Cobb-enheter (en Cobb = gram vatten per m2 som adsorberas på ytan under 60 sekunder vid exponering för flytande vatten). Adsorption av andra vätskor kan mätas på analogt sätt. Mätningen av Cobb-adsorptionen definieras i SCAN P12-64 och TAPPI T441. Ytadsorptionen för plaster ligger ofta på omkring 1 Cobb, medan en slät pappersyta normalt har ett värde kring 20 till 30 Cobb. För användning i samband med uppfinningen bör bärarytan ha en adsorption på högst 50 Cobb, företrädesvis högst 30 Cobb, mer föredraget högst 20 Cobb och mest föredraget högst 10 Cobb, t ex under 5 Cobb.

Ytan av bärarskiktet som beläggs med kompositionen av polymer och oorganiskt lamellärt material bör ha en släthet som motsvarar högst 200 Bendtsen. Mätningen av Bendtsen-släthet definieras i SCAN (Scandi- navian Pulp and Paper Norms) P21-67 och i TAPPI UM535.

Om bärarskiktet är plast eller har en yta av plast kan man normalt uppnå denna släthet, exempelvis hos en plastfilm eller ett plastbelagt pappersskikt.

En orsak till att man inte uppnådde höga värden på barriäregen- skaperna i WO97/16312 kan ha varit att stomskiktet av kartong saknade rätt grad av ogenomtränglighet, så att den vattenlösning av stärkelse som användes kan ha trängt in i ytan. Detta kan vara negativt av flera skäl. Det kan i så fall hända att stärkelseskiktets yta inte blir slät och obruten, på grund av inträngningen i kartongen. Alternativt, eller dessutom, kan torkningen av kartongen för att torka stärkelseskiktet göra att kartongen deformeras i ytan, varvid stärkelseskiktet får sprickor. Dessa problem elimineras när stärkelsen läggs på ett separat, slätt, ogenomträngligt bärar- skikt som därefter lamineras mot stomskiktet.

Den kartong som användes i WO97/16312 skulle normalt ha förvántats ha en ytsläthet motsvarande 500 - 600 Bendtsen. Detta kan i sig ha varit tillräckligt för att förhindra att stärkelseskiktet blivit slätt och obrutet, eller för att det uppkommit tunna områden där syre kan vandra igenom.

För att undvika sprickor, hål och deformationer i barriärkomposi- tionen med stärkelse eller stärkelsederivat och oorganiskt lamellärt material, så är det lämpligt att den yta på vilken den anbringas är slät, tex 10 15 20 25 30 35 '516 817 _ 11 _ att bärarytan har en släthet motsvarande högst 200 Bendtsen, tex högst 150 Bendtsen, helst högst 100 Bendtsen.

De material som beskrivs som bärare för stärkelse kan också användas för de andra barriärmaterialen enligt uppfinningens första aspekt, Dock föredras allmänt en plastfilm som bärare eller ett tunt plastbelagt papper när man använder stärkelse, och ett tunt papper eller ett plastbelagt tunt papper föredras som bärare när man har barriärmaterial med exempel- vis PVOH, som kan värmebehandlas vid långt över 100°C för torkning och härdning.

Stärkelse som används enligt uppfinningen kan vara av godtyckligt konventionellt slag, även om vissa stärkelser ger bättre resultat än andra vid de betingelser som vi har använt. Modifierad potatisstärkelse föredras, exempelvis Raisamyl 306 (Raisio), som har oxiderats med hypoklorit.

Bland andra godtagbara stärkelsesorter återfinns majsstärkelse och derivat av denna, exempelvis Cerestar 05773, som är en hydroxipropylerad majsstärkelse.

Stärkelsederivat som lämpar sig för användning enligt uppfinningen är bland andra oxiderad stärkelse, hydroxipropylerad stärkelse.

Observera att när vi säger att gasbarriäregenskaperna hos uppfinningens förpackningslaminat åstadkommes av ett visst material, t ex en komposition av stärkelse eller ett stärkelsederivat tillsammans med ett oorganiskt lamellärt material, så utesluter inte detta det fall när gasbarriär- egenskaperna orsakas av interaktion mellan det angivna materialet och ett intilliggande skikt i laminatet, snarare än av en bulkegenskap hos det angivna materialet enbart.

Det kan hända att en bidragande mekanism för den förbättring av barriäregenskaperna som erhålles när polyeten läggs på vid hög temperatur på ett skikt av stärkelse härrör från att polyetenmolekyler tränger in i stärkelsen och ersätter vatten i stärkelsekristaller. Andra poly- merer som ger liknande effekt kan användas.

Plastskiktet kan läggas på kompositionen med stärkelse eller stärkelsederivat och oorganiskt lamellärt material genom extrudering av smälta, eller läggas på i form av en förformad film genom het trycklaminering, tex med hjälp av en uppvärmd vals. Allmänt sett kan godtycklig teknik tillämpas enligt detta föredragna utförande, förutsatt att den nödvändiga mofidieringen av stärkelsens barriäregenskaper uppnås.

Plastskiktet binds företrädesvis till skiktet med stärkelse eller stärkelsederivat och oorganiskt lamellärt material vid en temperatur på katjonisk stärkelse och 10 15 20 25 30 35 '516 817 _ 12 . minst 200°C, mer föredraget mellan 250 och 350°C, mest föredraget mellan 250 och 330°C.

Enligt uppfinningens andra aspekt erbjuds ett laminerat _förpack- ningsmaterial som framställts enligt uppfinningens förfarande.

Enligt uppfinningens tredje aspekt erbjuds en förpackningsbehällare som framställts genom vikformning av ett ark eller en bana av laminerat för- packningsmaterial som erhållits med uppfinningens förfarande.

Man erhåller ett laminerat förpackningsmaterial med ett barriärskikt som har öv-erlägsna barriäregenskaper, genom att i ett separat tillverkningssteg anbringa en flytande komposition med en polymer- dispersion eller en polymerlösning, och företrädesvis även innefattande ett oorganiskt lamellärt material, som ett barriärskikt på åtminstone ena sidan av ett bärarskikt, och att torka barriärskiktet under uppvärmning för att driva av det flytande mediet, helst vatten, och att därefter kombinera och permanent binda bärarskiktet med sitt anbringade torkade barriärskikt på ena sidan av stomskiktet.

Tack vare att barriärskiktet inte torkas eller härdas vid förhöjd temperatur i samband med Iamineringen av förpackningsmaterialet elimineras helt risken att stomskiktet av papper eller kartong upptar alltför mycket vatten och därför behöver torkas - med åtföljande risk för sprickbildning i stomskiktet.

Med tanke på att plastskiktet som ligger mellan stomskiktet och ett bärarskikt av papper också kan innefatta ett ämne som har ljusbarriärfunktion, i idealfallet kimrök, kan man erhålla ett ljusbarriärskikt vars oestetiska svarta utseende kan döljas i ett skikt mellan stomskiktet och ett tunt pappersskikt som uppbär barriärskiktet.

En viktig fördel med uppfinningens förfarande är att det barriärskikt som framställs i ett särskilt tillverkningssteg kan användas vid tillverkning av ett laminerat förpackningsmaterial på motsvarande sätt och med motsvarande utrustning som idag används vid tillverkning av förpacknings- material med aluminiumfolie som syrgasbarriär.

Närmare redogörelse för uppfinninqen Föreliggande uppfinning kommer nedan att beskrivas närmare, under hänvisning till icke begränsande exempel på föredragna utföranden av förfaranden liksom förpackningslaminat som erhålls med förfarandet enligt uppfinningen. Hänvisning sker därvid till bifogade ritningsfigurer, av vilka 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 13 - figuren 1 visar schematiskt ett förfarande för framställning av ett bärarskikt på vilket anbringas ett barriärskikt enligt föreliggande uppfinning; figuren 2 visar schematiskt ett förfarande för framställning av ett laminerat förpackningsmaterial enligt uppfinningen; figuren 3 är ett tvärsnitt genom ett laminerat förpackningsmaterial enligt uppfinningen; figuren 4 är en vy i perspektiv uppifrån, visande en konventionell, formmässigt stabil förpackningsbehållare, som tillverkats av ett förpack- ningslaminat enligt uppfinningen; figurerna 5a-5d är schematiska tvärsnitt genom fyra olika förpack- ningslaminat enligt särskilda utföringsformer av uppfinningen; och figurerna 6a-6d visar schematiskt förfarandena för framställning av de respektive förpackningslaminat som illustreras i figurerna 5a-5d.

Figurerna 1 och 2 visar schematiskt ett förfarande enligt föreliggande uppfinning som valts som ett exempel på framställning av ett laminerat förpackningsmaterial 10, som avbildas i figuren 3. En bana 11 av bärarmaterial, tex av tunt papper, som företrädesvis kan vara belagd med ett tunt plastskikt, lindas av fràn en förrådsrulle 12 och leds förbi en applikator 13 (i idealfallet en apparat för beläggning med en vätskefilm) som ligger intill banan, varvid minst ett barriärskikt 14 av en vattenbaserad komposition som innefattar en dispersion eller en lösning av en polymer och ett oorganiskt lamellärt material anbringas på ena sidan av bärarskiktet 11 i form av ett väsentligen sammanhängande barriärskikt 14. Om bärar- skiktet av papper har en plastbeläggning anbringas polymerdispersionen eller -lösningen företrädesvis på den sida som är plastbelagd. Mängden pålagd lösning kan variera, men den är företrädesvis sådan att efter torkning erhålles ett helt och väsentligen obrutet skikt, tex med ytvikten 0,5 - 20 g/mz, helst 1 - 10 g/mz, räknat på torr vikt.

Om man använder en komposition som innehåller PVOH och ett oorganiskt lamellärt material utgörs bärarskiktet 11 företrädesvis av ett skikt tunt papper med ytvikten ca 5 - 35 g/mz, mer föredraget 7 - 25 g/mz, mest föredraget 10 -20 g/mz, men det kan även utgöras av en plastfilm. Tunt papper har dock den fördelen att det i motsats till plast inte ändrar sina mått när temperaturen höjs i samband med torkning och eventuell härdning.

Allmänt rekommenderas inte användning av en plastfilm som bärarskikt om den pålagda polymeren skall härdas vid över ca 130°C.

Barriärskiktet 14 anbringas på bärarskiktet 11 i form av en vatten- baserad komposition, innefattande en polymerdispersion eller poly- merlösning och ett oorganiskt lamellärt material, varvid kompositionen 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 14 _ innefattar en sådan polymer vars egenskaper är önskvärda att tillföras för- packningslaminatet i form av ett belagt skikt, tex en polymer med funktionella hydroxylgrupper, såsom polyvinylalkohol, etenvinylalkohol, stärkelse, stärkelsederivat, karboximetylcellulosa och cellulosaderivat och blandningar av dessa.

Barriärskiktet 14 kan även innefatta enhydrofob polymer enligt beskrivning i WO97/22536, tex en sampolymer styren/butadien.

Barriärskiktet 14 kan även innefatta en polymer med funktionella grupper som reagerar med de funktionella hydroxylgrupperna enligt ovan, exempelvis för att åstadkomma ett tvärbundet barriärskikt 14. Sådana poly- merer kan vara polyolefiner som har modifierats med karboxylsyragrupper, eller ympsampolymerer med monomerer som innehåller karboxylsyragrupper i en homo- eller sampolymer av olefintyp. Alternativt kan sådana polymerer väljas slumpmässigt bland sampolymerer av olefinmonomerer och monomerer med funktionella karboxylsyragrupper, såsom karboxylsyror, karboxylsyraanhydrider, metallsalter av karboxylsyror, eller derivat av dessa. Specifika exempel på lämpliga funktionella polyolefiner är homo- och sampolymerer av polyeten och poly- propen som ympats med maleinsyraanhydrid, eten/akrylsyra (EAA) eller etenlmetakrylsyra (EMAA), eller slumpmässigt valda sampolymerer.

Särskilt föredras att barriärskiktet 14 innefattar en blandning av poly- vinylalkohol, sampolymer eten/akrylsyra och ett oorganiskt lamellärt material. Blandningsproportionerna mellan polyvinylalkohol och sampoly- mer eten/akrylsyra i barriärskiktet 14 bör vara sådana att polyvinylalkoholen kan ge ett fullt skydd mot gastransport genom förpackningslaminatet, samtidigt som mängden eten/akrylsyrasampolymer bör vara tillräcklig för att bilda en sammanhängande fas som delvis skyddar polyvinylalkoholen och delvis effektivt motverkar eller förhindrar transport av vätska genom polymeren i barriärskiktet 14.

Enligt ett annat föredraget utförande innefattar barriärskiktet 14 en blandning av stärkelse och ett oorganiskt lamellärt material.

Banan med bärarmateríal 11 leds efter beläggningen vidare förbi en torkapparat 15, tex en IR-tork eller en varmluftstork, som inverkar på den belagda sidan av bärarskiktet 11 för att driva av vatten och torka det pålagda barriärskiktet 14, vid en banytetemperatur på ca 80 - 100°C, före- trädesvis ca 90 - 95°C, och i tillämpliga fall en härdtemperatur i banytan för tvärbindning av de funktionella grupperna i den pålagda poly- merblandningen på upp till 190°C, företrädesvis 170°C. andra 10 15 20 25 30 35 i 516 817 _ 15 _ Slutligen rullas det färdiga bärarskiktet 11 med det pålagda barriär- skiktet 14 upp, och kan sedan lagras eller användas direkt i en konventionell lamineringsprocess för framställning av ett laminerat förpack- ningsmaterial 10 med överlägsna barriäregenskaper.

Bärarskiktet 11 med det pålagda barriärskiktet 14 kan i idealfallet användas för framställning av förpackningsmaterial 10 på motsvarande sätt och med motsvarande utrustning som vid framställning av förpacknings- material med aluminiumfolie i barriärskiktet. Figuren 2 visar en bana av ett formstyvt men vikbart stomskikt med ytvikt på ca 100-500 g/mz, före- trädesvis ca 200 - 300 g/mz, som kan vara ett konventionellt fiberskikt av papper eller kartong med lämpliga förpackningsegenskaper. Stomskiktet 16 leds genom nypet mellan två roterande valsar 17 och förenas med en bana med bärarskikt 11 som har ett torkat eller härdat barriärskikt 14, samtidigt som med en extruder 18 påläggs ett eller flera skikt 19 av extruderingsbar termoplast, företrädesvis polyeten, mellan stomskiktet 16 och bärarskiktet 11. Som visas i figuren ligger barriärmaterialet 14 företrädesvis på utsidan av bärarskiktet, men det kan alternativt befinna sig på insidan.

Den bana som laminerats på det beskrivna sättet leds slutligen genom nypet mellan två roterande valsar 20, under samtidig applicering av tunna skikt 21, 22 av extruderingsbar termoplast, företrädesvis polyeten, på de båda utsidorna av banan, med hjälp av extrudrar 23. Därvid får det färdiga laminerade förpackningsmaterialet 10 enligt uppfinningen det tvärsnitt som schematiskt avbildas i figuren 3. Alternativt kan två extrudrar 23 befinnas sig efter varandra för konsekutivt anbringande av tunna skikt 21 och 22 av termoplast på respektive utsida av den laminerade banan.

De båda plastskikten 21 och 22 har dels till uppgift att skydda för- packningsmaterialet 10 från inträngning av fukt och ånga från utsidan, dels den viktiga funktionen att göra förpackningsmaterialet förseglingsbart med konventionell så kallad värmeförsegling, då plastskikt som anligger mot varandra fogas samman genom ytsmältning under inverkan av värme och tryck. Denna värmeförsegling ger mekaniskt starka och vätsketäta fogar i samband med att förpackningsmaterialet omvandlas till färdiga förpack- ningsbehällare.

Det yttre plastskikt 22 som anbringas på förpackningsmaterialet 10, på den sida av stomskiktet 16 som i den färdiga förpackningen är avsedd att vändas utåt, kan förses med lämpligt tryck av dekorativ och/eller informativ karaktär, för identiflering av den förpackade produkten.

Av det laminerade förpackningsmaterialet enligt uppfinningen kan man framställa vätsketäta och måttstabila förpackningar med överlägsna 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 15 . barriäregenskaper mot syrgas, med användning av kända maskiner för för- packning och fyllning, som i en kontinuerlig process formar, fyller och förseglar materialet till färdiga förpackningar 50. Ett exempel på en sådan konventionell förpackningsbehållare 50 avbildas i figuren 4.

Först fogas längskanterna på en bana med laminerat förpacknings- material 10 samman, så att ett rör bildas, vilket fylls med avsett innehåll, varefter de enskilda förpackningarna 50 avskiljs från banan genom upprepad tvärgående försegling av röret under innehållets vätskenivå. För- packningarna 50 skiljs från varandra genom skärning i de tvärgàende » förseglingszonerna, och den önskade geometriska formen, vanligen en parallellepiped, erhålls genom slutlig vikning och värmeförsegling.

Observera att de olika förpackningslaminaten enligt uppfinningen kan innefatta ett antal skikt utöver dem som avbildas i ritningsflgurerna. För fackmannen torde det stå klart att antalet skikt kan variera och att beskrivningen av de avbildade utföringsformerna inte bör uppfattas som begränsande för uppfinningens räckvidd.

Figuren 5a visar schematiskt ett tvärsnitt genom ett förpacknings- laminat enligt en enkel utföringsform av uppfinningen, allmänt betecknat 10a, medan figuren 6a schematiskt illustrerar förfarandet (betecknat 20a) för framställning av bärarskiktstrukturen för laminatet 10a. Laminatet 10a har ett bärarskikt 11, vars yta har en slät, väsentligen icke-absorberande textur. Bärarskiktet 11 kan vara en film av plast eller ett tunt papper med dessa ytegenskaper. En tunn bärare av papper med ytvikten ca 5 - 35 g/mz kan inte absorbera så mycket från den flytande barriärkompositionen, både därför att det är mycket tunt och därför att sådant tunt papper som finns tillgängligt på marknaden vanligen har mycket slät och blank, hård yta. Ett särskilt lämpligt papper för denna uppgift är så kallat pergamynpapper, som dock är relativt dyrt, jämfört med andra kommersiellt tillgängliga papperskvaliteter. Papperet kan lämpligen vara MG Kraft papper (Munksjö) med en ytvikt mellan ca 5 och 35 g/mz, där MG indikerar att papperet är slätt på ena sidan, som är den sida där stärkelsen företrädesvis anbringas.

Om barriärkompositionen innefattar stärkelse eller ett stärkelsederivat utgörs bärarskiktet 11 helst av en plastfilm eller ett plastbelagt tunt papper, eftersom detta ger de bästa ytegenskaperna.

Ett tunt skikt av en vattenbaserad komposition, innefattande en dispersion eller en lösning av stärkelse och ett oorganiskt lamellärt material, anbringas på ovansidan av en bana av ett bärarmaterial 11, som leds i pilens riktning från en förrådsrulle (ej avbildad) till en beläggnings- station 13a. Den vattenbaserade kompositionen anbringas företrädesvis 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 17 _ med en beläggningsteknik, "våtbestrykning", som tillhör känd teknik för anbringande av vattenbaserade lösningar och dispersioner, men enligt uppfinningen kan även andra beläggningsmetoder användas, beroende på kompositionens viskositet. Den vattenbaserade kompositionen med stärkelse läggs företrädesvis på i sådan mängd att det pålagda och torkade barriärskiktet 14 har en tjocklek/ytvikt mellan ca 0,5 och ca 3 glmz.

Den bestrukna banan med vattenlösningen leds vidare till en torkstation 15a, där banan torkas med en torkapparat för avlägsnande av vatten från den pålagda vattenbaserade stärkelselösningen. Torkningen kan utföras med godtycklig konventionell torkutrustning, t ex en IR-tork eller en varmluftstork. Torkningen sker företrädesvis vid en temperatur på ca 80 - 100°C.

Från torkstationen förs den torkade banan, med ett ovanskikt 14 av stärkelse och det oorganiska lamellära materialet, vidare till en extruderingsstation 23a där banan med barriärskiktet lamineras vidare med ett plastskikt 21. Lamineringen av stärkelseytan och plastskiktet sker under inverkan av ytsmältning mellan plastskiktet och det stärkelsehaltiga skiktet 14, vilket uppnås genom samtidig värmning och plastpåläggning. Före- trädesvis extruderas smält polymer ut på det torkade stärkelseskiktet samtidigt som banan leds genom nypet mellan två roterande kylvalsar 24a, varvid erhålls ett färdigt förpackningslaminat, med de övre tre skikten i för- packningslaminatet 10a motsvarande dem som visas i tvärsnitt i figuren 5a, med ett yttre plastskikt 21 laminerat utanpå stärkelseskiktet 14. Det extruderade plastmaterialet är (företrädesvis) en termoplast, företrädesvis en polyeten, helst LDPE, som möjliggör effektiv omvandling av förpack- ningslaminatet 10a till vätsketäta, måttstabila förpackningar, med hjälp av värmeförsegling. Extruderingstemperaturen bör vara minst 200°C, före- trädesvis ca 250 - 330°C.

Alternativt kan denna ytsmältning mellan stärkelseskiktet 14 och plastskiktet 21 åstadkommas genom att en förtillverkad termoplastfilm lamineras på det torkade stärkelseskiktet 14, med hjälp av samtidigt anbringande av värme och tryck, helst genom att den stärkelsebelagda bäraren och plastfilmen leds gemensamt genom ett varmt valsnyp, där temperaturen i valsarna är minst 200°C och upp till ca 350°C, företrädesvis ca 250 - 330°C.

De treskiktade laminat som erhålles på detta sätt kan sedan lamineras på ett kartongstomskikt 16 enligt figuren 5a, genom extruderingslaminering med ett mellanliggande skikt 19 av termoplast, före- trädesvis polyeten, varvid förpackningslaminatet 10a erhålls. 10 15 20 25 30 35 i 516 817 '= "' _ 13 _ Figuren 5b visar schematiskt ett tvärsnitt genom ett förpacknlngs- laminat 10b enligt en annan utföringsform av uppfinningen, och figuren 6b illustrerar schematiskt metoden (betecknad 20b) för tillverkning av detta laminat 10b.

Enligt denna utföringsform av uppfinningen har bärarskiktet 11 belagts på båda sidorna med en vattenbaserad barriärkomposition, på det sätt som beskrivits för utföringsformen enligt figurerna 5a och 6a.

Förpackningslaminatet 10b har sålunda, efter framställning med metoden enligt figuren 6b, ett bärarskikt 11 enligt definitionen ovan, ett tunt skikt av barriärkomposition (14, 14') på vardera sidan om bärarskiktet 11, och yttre skikt av plast (21, 21') som laminerats på utsidan av respektive barriärskikt. Om barriärskikten innehåller stärkelse anbringas de yttre plast- skikten genom ytsmältning med stärkelsebarriärskikten, vilket åstadkommes genom samtidig applicering av värme enligt beskrivningen ovan. Den beskrivna Iaminatstrukturen bör ge en dubbel gasbarriäreffekt.

Metoden enligt figuren 6b innebär sålunda att ett tunt skikt av en vattenbaserad barriärkomposition anbringas på vardera sidan av en bana av ett bärarskikt 11, som leds i pilens riktning från en förrådsrulle (ej avbildad) till en beläggningsstation 13b. En vattenhaltig komposition som innefattar stärkelse och ett oorganiskt lamellärt material anbringas före- trädesvis med beläggningsteknik i sådan mängd på vardera sidan om bärarskiktet 11 att de pålagda och torkade skikten 14, 14' vardera har en tjocklek/ytvikt på ca 0,5 - 3 g/mz.

En vattenbaserad komposition med PVOH och ett oorganiskt lamellärt material läggs företrädesvis på i sådan mängd att de pålagda och torkade stärkelseskikten 14,14' vardera har en tjocklek/ytvikt på ca 1 - 10 g/mz.

Banan som bestrukits med vattenlösning leds vidare till en torkstation 15b, där banan torkas i en torkapparat för avdrivning av vatten ur de pålagda skikten av vattenbaserad stärkelselösning. Torkningen sker företrädesvis vid en temperatur på ca 80-100°C, enligt beskrivningen ovan. Eventuellt härdas sedan det torkade barriärskiktet vid en högre temperatur, enligt beskrivningen ovan.

Från torkstationen leds den torkade banan med ett övre barriärskikt 14 och ett undre barriärskikt 14' via en brytvals 25 till en extruderomgsstation 23b, där banan ytterligare beläggs med ett plastskikt på vardera sidan. Plastskikten 21 och 21' anbringas med hjälp av extrudrar 26 respektive 27 som arbetar på var sin sida om banan. Den smälta poly- meren extruderas ut på de torkade barriärskikten samtidigt som banan leds 10 15 20 25 30 35 '516 817 _ 19 _ genom nypet mellan två roterande kylvalsar 24b, i princip på samma sätt som beskrivits ovan, varvid erhålls ett färdigt förpackningslaminat 10b, illustrerat av ett tvärsnitt i figuren 5b. Laminatet 10b förenas med ett stomskikt och formas till en färdig förpackning enligt figuren 4.

Figuren 5c visar sålunda schematiskt ett tvärsnitt av ett förpack- ningslaminat 10c enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen, medan figuren 6c schematiskt illustrerar förfarandet (betecknat 20c) för tillverkning av detta laminat 10c.

Ett stomskikt av papper eller kartong för användning enligt uppfinningen har vanligen en tjocklek på ca 100 - 400 pm, och en ytvikt på ca 100 - 500 g/mz, företrädesvis ca 200 - 300 g/mz.

Enligt förfarandet 20c leds en första bana av stomskiktet 16 i pilens riktning från en (ej avbildad) förrådsrulle till en extruderingsstation 28 för laminering, där en andra bana av bärarmaterialet 11 med ett torkat skikt av barriärkomposition anbringat på vardera sidan 14, 14' läggs över och lamineras mot stomskiktet med hjälp av ett mellanliggande smältsträng- sprutningsskikt 19 av en termoplast, företrädesvis polyeten, helst LDPE.

Banan 16' med laminerat stomskikt, barriärskikt och bärarskikt leds vidare till en extruderingsstation 29, där ett ytterskikt av termoplast 21, 22, exempelvis och företrädesvis LDPE, också extruderas på vardera sidan av laminatet 16', så att både barriärskiktet på utsidan av bärarskiktet 11, motstående den sida som lamineras mot kärnskiktet, och den andra sidan av kärnskiktet 16, beläggs med den extruderade plasten, varvid skikten 21 och 22 bildas.

Lämpliga termoplaster för ytterskiktet 14 är polyolefiner, företrädes- vis polyetener, helst lågdensitetspolyetener såsom LDPE, linjär LDPE (LLDPE) eller single-site metallocenkatalysatorpolyeten (m-PE).

Ytterskiktet 22, som så småningom kommer att bilda utsidan av den för- packning som tillverkas av förpackningslaminatet, kan alternativt läggas på stomskiktet 16 i ett steg som föregår beläggning med och torkning av barriärkompositionsskiktet.

Figuren Sd illustrerar schematiskt ett tvärsnitt genom ett förpack- ningslaminat 10d enligt en annan utföringsform av uppfinningen, medan figuren 6d schematiskt illustrerar förfarandet (betecknat 20d) för framställning av laminatet 10d. Förpackningslaminatet 10d tillverkas genom att ett tunt skikt 14 av en vattenbaserad barriärkomposition, innefattande en dispersion eller lösning av en polymer och ett oorganiskt lamellärt material, anbringas och torkas på ovansidan av ett bärarskikt 11, som 10 15 20 25 30 35 ' 516 817 _ 20 _ består av en plastfilm enligt beskrivningen av förfarandet 20a ovan, i ett första steg, Enligt förfarandet 20d leds en första bana av stomskiktet 16 i pilens riktning från en förrådsrulle (ej avbildad) till en extruderingsstation 28' för laminering, där en andra bana av bärarskiktet 11, med ett torkat barriärskikt anbringat på sin ena sida, läggs ovanpå, så att barriärskiktet 14 vetter mot stomskiktet och lamineras mot detta med hjälp av ett mellanliggande smältextruderat lamineringsskikt av en termoplast, företrädesvis polyeten, helst LDPE. Bärarskiktet 11, dvs plastfilmen, kan bilda en utsida på för- packningslaminatet som sedan skall vetta inåt i en förpackningsbehållare som tillverkas av detta, och alltså bilda insidesytan i förpackningen. l en slutlig extruderingsstation 29' påläggs det yttre termoplastskiktet 17 på med hjälp av extrudering.

Ett problem med de laminat som exempelvis beskrivs i WO97/16312 är att deras framställning skulle kräva helt annan utrustning för laminering och konvertering i förhållande till den som används för kartonglaminat med aluminiumfolie som gasbarriår enligt konventionell teknik. Sådana förpack- ningslaminat tillverkas genom extrudering av ett laminatskikt av polyeten mellan ett bärarskikt av kartong och barriärfolien. Som framgår av det ovanstående kan man däremot med endast mindre modifikationer enkelt byta ut aluminiumfolien i nuvarande maskiner för tillverkning av ett bärar- skikt av plast eller tunt papper med ett barriärskikt av en vätebindande polymer och ett oorganiskt lamellärt material på sin ena eller båda sina sidor, med eller utan att plast redan lagts på det ena eller båda stärkelse- skikten. Framställningen av bärarmaterialet med en beläggning av gas- barriärmaterial kan ske helt separat i en annan anläggning, om så behövs, så att en befintlig konverteringslinje i en fabrik lätt kan anpassas till att använda de nya materialen.

Detta illustrerar en annan viktig fördel med en föredragen utförings- form av det illustrerade förfarandet, nämligen att stegen att lägga på och torka den flytande gasbarriärkompositionen kan ske utanför laminerings- linjen, vilket eliminerar dyrbara modifikationer och ombyggnader av lamineringsutrustningen för tillverkning av förpackningslaminat med ett kårnskikt. Genom att barriärskiktet läggs på ett tunt bärarskikt, exempelvis en plastfilm eller ett tunt papper med slät och väsentligen icke- absorberande yta, kan den efterföljande lamineringen med ytterligare plast- skikt och ett stomskikt utföras med samma utrustning och teknik som idag används vid laminering av exempelvis aluminiumfolie och insidesskikt. 10 15 20 25 30 35 '516 817 _ 21 _ Av ark eller banor av förpackningslaminatet 10, företrädesvis i form av förbigade och färgdekorerade ämnen, kan man framställa vätsketäta, måttstabila förpackningar av engångstyp, enligt den konventionella "forma- fylla-försegla"-tekniken, där förpackningen formas, fylls och förseglas i moderna och rationella maskiner för förpackning och fyllning. Utgående exempelvis från en bana av förpackningslaminatet tillverkas sådana för- packningar genom att banan först formas till ett rör, varvid de båda längsgående kanterna på banan förenas med varandra genom värmeförsegling i en längsgående överlappsfog. Detta rör fylls sedan med avsett innehåll, tex flytande livsmedel, och avskiljs till enskilda förpack- ningar genom att röret gång på gång förseglas i tvärriktningen, vinkelrätt mot rörets längdaxel, under vätskenivån i röret. Röret delas slutligen upp i enskilda förpackningar genom tvärgående avskärning längs de tvärgående förseglingarna, så att kuddformade förpackningar erhålls. Dessa kuddformade förpackningar kan distribueras i detta skick eller först ges en önskad geometrisk form, normalt parallellepipedisk, genom ytterligare formning och värmeförsegling enligt känd teknik.

Med de förfaranden och de material som beskrivits ovan får man starkt förbättrade egenskaper i fråga om syrgasbarriår, jämfört med WO97/16132, för förpackningslaminat som erhålls genom att en vatten- baserad barriärkomposition, innefattande en dispersion/lösning av stärkelse eller ett derivat därav samt ett oorganiskt lamellärt material, anbringas på ett bärarskikt som uppbär barriärskiktet och består av särskilt utvalt material, i kombination med efterföljande torkning och laminering mot ett skikt av plast genom värmesmältning av plastytan. Förbättringen av gasbarriäregenskaperna hos det laminerade barriärskiktet har varit radikal, så att barriärskiktet ligger på högeffektiv nivå. De bästa gas- barriärresultaten har erhållits när bärarskiktet består av en polymer eller har en polymerbelagd yta, men även ett tunt pappersskikt med en ytvikt på ca 7 - 35 g/mz med slät och väsentligen icke-absorberande ytor, ger bättre gasbarriäregenskaper än den hittills kända tekniken i samband med kompositioner som innehåller stärkelse.

De optimala gasbarriäregenskaperna när det gäller en barriärkomposition med stärkelse erhålls när man använder ett bärarskikt som består av plast eller har en yta av plast, vilket bedöms vara en följd åtminstone delvis av ytans kvalitet, dvs dess släthet och avstötnings- förmåga mot vätska. Även om mekanismen för uppkomsten av en smältförbindelse mellan stärkelsepolymer och plastskikt inte är helt utredd, så kan de optimala gasbarriäregenskaperna också delvis vara en följd av 10 15 20 25 30 35 ' 516 817 _ 22 _ att det uppkommer ett sådant gränsskikt på båda sidorna om det stärkelse- haltiga skiktet, eftersom det bärarskikt på vilket den stärkelsehaltiga kompositionen anbringas är ett plastskikt och samma typ av fenomen kan ske i detta gränsskikt vid anbringandet av värme på de stärkelsehaltiga skikten och plastskikten.

Ett stärkelsehaltigt gasbarriärskikt enligt uppfinningen läggs före- trädesvis på i en mängd som motsvarar ca 0,5 - 5 g/mz, räknat på torr vikt.

Vid mängder under 0,5 g/mz blir toleranserna i skikttjockleken liksom dess gasbarriäregenskaper mindre pålitliga. Om istället mängden överskrider ca 3 g/mz ökar risken för att det stärkelsebaserade skiktet blir sprött och oböjligt. Dock är det möjligt att lägga på upp till ca 5 g/mz, torr vikt, och för vissa typer av förpackningar kan även större mängder vara acceptabla.

Gasbarriäregenskaperna hos stärkelseskiktet förbättras allmänt sett med störretjooklek. Det optimala och föredragna intervallet för pålagd stärkelse är ca 1,5 - 2 g/mz.

BEREDNINGSEXEMPEL 1 En dispersion i vatten av omkring 1-5 viktprocent exfolierade flakformiga mineralpartiklar (naturliga, tex montmorillonit, eller syntetiska, tex Laponit) med måttproportioner på ca 50-5000, blandas med en lösning i vatten av ca 5 -30 viktprocent PVOH (med molekylvikten 16 000-200 000 g/mol och en förtvålningsgrad på 95-100%), vid 60 - 90°C, under loppet av 2 - 8 timmar. Dispersionen av de exfolierade lamellära mineralpartiklarna kan vara stabiliserad med hjälp av ett stabiliseringsmedel. Alternativt exfolieras de lamellära mineralkornen i PVOH-lösningen vid 60 - 90°C under 2 - 8 timmar. Så tillsätts en dispersion i vatten av sampolymer eten/akrylsyra till blandningen i vatten av PVOH och mineralpartiklar. Den erhållna blandningen används för dispersionsbeläggning av ett tunt plastbelagt bärarskikt av papper, till en beläggningsytvikt räknad på torrt material på ca 1 - 10 g/mz. Den våta beläggningen stryks på som en lösning/dispersion i vatten och torkas vid en banytetemperatur på 100 - 150°C, följd av härdning vid 170 - 190°C.

BEREDNINGSEXEMPEL 2 Vid beredningen av barriärmaterial/bàrarmaterial används stärkelse för beläggningsmedlet utgående från torrt pulver som uppslammas i vatten till 10 viktprocent stärkelse vid rumstemperatur.

En dispersion i vatten av omkring 1 - 5 viktprocent exfolierade flakformiga mineralpartiklar (naturliga, tex montmorillonit, eller syntetiska, 10 15 20 25 30 35 516 817 _ 23 - tex Laponit) med måttproportioner på ca 50-5000, blandas med den vatten baserade lösningen/dispersionen av stärkelse, vid 60 - 90°C, under 2 -8 timmar. Dispersionen av exfolierade lamellära mineralpartiklar kan vara stabiliserad med hjälp av ett stabiliseringsmedel. Alternativt exfolieras de lamellära mineralpartiklarna i stärkelsedisspersionen vid 60 - 90°C under 2 - 8 timmar.

Den erhållna slammen av stärkelse och mineralpartiklar värmdes under omrörning från 90 till 95°C och hölls vid denna temperatur under 30 minuter. Under uppvärmningen skedde svällning av stärkelsen.

Om möjligt, tex med Raisamyl 306 (Raisio), kyls stärkelsen till rumstemperatur innan den används för beläggning. Om detta skulle orsaka gelbildning i stärkelsen, tex med CERESTAR, så används stärkelse- komposition för beläggning i varmt tillstånd (60°C).

En våt vikt på omkring tio gånger den önskade torra ytvikten anbringades på bärarskiktet som hade formen av en bana, genom pàläggning av en film av vätskedispersionen/lösningen.

För den stärkelsehaltiga kompositionen användes ett första torksteg med IR-uppvärmning så att banans yta antog 80 - 100°C, för att påskynda torkningen, följt av varmluftstorkning där stärkelseskiktet torkades med varm luft med banhastigheten lika med 1 m/min vid temperaturen 110°C.

Allmänt sett lämpar sig en banytetemperatur på 80 - 110°C, beroende på banhastigheten.

Företrädesvis extruderas LDPE på det torkade stärkelseskiktet, Omkring 25 g/mz LDPE lades på med extrudering på det torkade stärkelse- skiktet, med omkring 200 m/minut, 325°C, och kylda valsar med 10 - 15°C, enligt ovan. Avståndet mellan extruderns munstycke och banan var normalt 10 - 30 cm. Det extruderade LDPE-materialet träffade banan strax innan den nådde nypet mellan kylvalsen och mottrycksvalsen.

Det torde stå klart för fackmannen att föreliggande uppfinning inte är inskränkt till den beskrivna utföringsformen, utan att olika modifikationer och ändringar av denna kan göras utan att man går utanför den räckvidd uppfinningen har enligt bifogade patentkrav. Exempelvis är de förpack- ningsmaterial som avbildats naturligtvis inte begränsade till det avbildade antalet skikt, utan detta antal kan vara både större och mindre, och kan också varieras fritt i relation till önskat användningsområde för förpack- ningsmaterialet.

Claims (26)

10 15 20 25 30 35 516 817 _ 24 _ PATENTKRAV:

1. Förfarande för att framställa ett laminerat förpackningsmaterial (10) som innefattar ett stomskikt (16) av papper eller kartong och ett barriärskikt (14) som anbringats på ena sidan av stomskiktet, kännetecknat av att en flytande barriärkomposition, som innefattar en dispersion eller lösning av en polymer och ett oorganiskt lamellärt material, anbringas som ett barriär- skikt (14) på åtminstone ena sidan av ett bärarskikt (11) och torkas under uppvärmning så att dispersionsmedlet eller lösningsmedlet drivs av, varefter bärarskiktet (11) med det anbringade torkade barriärskiktet (14) kombineras och förenas permanent med ena sidan av stomskiktet ( 16).

2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat av att nämnda oorganiska lamellära material dispergeras till att inta ett exfolierat och delaminerat tillstånd i den flytande barriärkompositionen och i det torkade barriärskiktet.

3. Förfarande enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknat av att nämnda barriärskikt (14) anbringas genom vätskefilmsbeläggning med en flytande barriärpolymerkomposition som också innefattar ett oorganiskt lamellärt material.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att barriärskiktet (14) innefattar ca 1 -30 viktprocent av det oorganiska lamellära materialet, räknat på beläggningens torrvikt.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att barriärskiktet (14) innefattar ca 70-99 viktprocent polymer, räknat på beläggningens torrvikt.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att mängden flytande gasbarriärkomposition som anbringas på bärarskiktet uppgår till ca 1 - 10 g/mz, räknat på beläggningens torrvikt.

7. Förfarande enligt något av kraven 1 -6, kännetecknat av att den flytande gasbarriärkompositionen som anbringas som barriärskikt (14) innefattar en polymer med funktionella hydroxylgrupper.

8. Förfarande enligt kravet 7, kännetecknat av att nämnda polymer med funktionella hydroxylgrupper väljs bland polyvinylalkohol, etenvinyl- alkohol, stärkelse, stärkelsederivat, karboximetylcellulosa och andra cellulosaderivat, eller en blandning av två eller flera av dessa.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-8, kännetecknat av att nämnda flytande gasbarriärkomposition som anbringas som barriärskikt ( 14) torkas och eventuellt härdas vid en temperatur pà ca 80 - 230°C.

10. Förfarande enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att nämnda flytande gasbarriärkomposition som anbringas som barriärskikt (14) också innefattar en polymer med funktionella karboxylsyragrupper. 10 15 20 25 30 35 1516 817 'š _ 25 _

11. Förfarande enligt kravet 10, kännetecknat av att nämnda polymer med funktionella karboxylsyragrupper väljs bland sampolymer eten/akrylsyra och sampolymer eten/metakrylsyra eller blandningar av dessa.

12. Förfarande enligt kravet 11, kännetecknat av att nämnda barriär- skikt (14) väsentligen består av en blandning av polyvinylalkohol, eten/akrylsyrasampolymer och det oorganiska lamellära materialet.

13. Förfarande enligt något av kraven 1-11, kännetecknat av att barriärskiktet (14) väsentligen består av en blandning av stärkelse eller stärkelsederivat och det oorganiska lamellära materialet.

14. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det torkade barriärskiktet (14) härdas vid en banytetemperatur på upp till 190°C.

15. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den flytande barriärkompositionen som anbringas som barriärskikt (14) torkas vid en banytetemperatur på 140 - 160°C och härdas vid en banyte- temperatur på 170 - 190°C.

16. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda bärarskikt (11) består av papper.

17. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda bärarskikt (11) består av papper med en ytvikt på ca 5 - 35 g/mz.

18. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda bärarskikt (11) består av plastbelagt papper.

19. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att bärarskiktet (11) med minst ett barriärskikt (14) kombineras och förenas med stomskiktet genom att ett skikt (19) av termoplast extruderas mellan dem.

20. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att bärarskiktet (11) har nämnda barriärskikt (14) på sin ena sida och kombineras med stomskiktet (16) genom att ett skikt av termoplast extruderas mellan bärarskiktet och stomskiktet.

21. Förfarande enligt kravet 20, kännetecknat av att ett yttre skikt (21) av termoplast anbringas på barriärskiktet (14) med hjälp av extrudering.

22. Förfarande enligt kravet 20, kännetecknat av att nämnda bärarskikt (11) har ett nämnda barriärskikt (14) på sin ena eller båda sina sidor och kombineras med stomskiktet genom att ett skikt (19) av termoplast extruderas mellan stomskiktet och nämnda barriärskikt. 10 516 8 1 7 _ 26 -

23. Förfarande enligt kravet 22, kännetecknat av att bärarskiktet har nämnda barriärskikt pà båda sina sidor och att ett skikt av termoplast anbringas på det yttre barriärmaterialskiktet med hjälp av extrudering.

24. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att skiktet (19) av plast som anbringats mellan stomskiktet (16) och bärar- skiktet (11) eller nämnda bärarskikt (14) innefattar ett ämne som fungerar som ljusbarriär.

25. Laminerat förpackningsmaterial (10), kännetecknat av att det framställts enligt ett förfarande som omfattas av något av kraven 1 - 24.

26. Förpackningsbehàllare (50), kännetecknad av att det har framställts genom vikformning av ett ark- eller banformat laminerat förpacknings- material (10)enligt kravet 25.