UA44291C2 - Натрієво-кальцієве зелене скло для харчової упаковки, що поглинає ультрафіолетове випромінювання та пропускає видиме світло - Google Patents

Abstract

Цей винахід стосується упаковки для харчових продуктів, виготовленої на основі натрієво-кальцієвого зеленого скла, яке поглинає ультрафіолетове випромінювання і пропускає видиме світлове випромінювання. Запропоноване скло містить, у відсотках за масою, 50,0-82,5 % оксиду кремнію, 0,001-4,0 % оксиду алюмінію, 12,0-25,0 % оксидів лужних металів, 3,0-25,0 % лужноземельних металів, 2,5-10,0 % оксиду заліза і до 5 % домішок. Співвідношення вмісту заліза (II) до вмісту суміші заліза (II) і заліза (III) становить 0,05-0,25.

Description

МИзобретение относится Кк упаковке для пищевьх продуктов, чувствительньх к ультрафиолетовому излучению. Точнее, изобретение относится к упаковке, изготовленной из зеленого стекла, поглощающего ультрафиолетовоеє излучение, например, к бутьли для запаковьявания пищевьїх продуктов и напитков, изготовленной из зеленого стекла, поглощающего ультрафиолетовое излучение и в значительной степени пропускающего видимьй свет. Зто означаєт, что усилия направленьй на получениє такого типа стекла, которое в значительной степени пропускает видимьй свет и обладаєт зеленьм цветом. Последнее предполагает, что преобладающая длина волнь стекла приблизительно находится в диапазоне порядка 500 - 565нм.

Как известно, ультрафиолетовоє излучениєе, а точнее излучение, имеющее длину волнь! примерно 400нм, оказьивает отрицательное влияние на аромат и вкусовье свойства пищевьїх продуктов и напитков, например, пива. Такое отрицательное влияние следует приписать химической реакции компонентов под воздействием ультрафиолетового излучения.

Давно известно, что можно уменьшить ультрафиолетовоє излучение посредством использования стекла с определенньм количеством добавок, главньм образом соединений металлов. До недавнего времени поглощающее ультрафиолетовое излучение зеленое стекло, к которому относится настоящее изобретение, получали главньім образом посредством введения в него соединений хрома. В европейском патенте ЕР-А261725 описано изготовление зеленового натриево-кальциевого стекла, поглощающего ультрафиолетовое излучение, с некоторьм количеством соединений хрома, которне при необходимости могут бьть частично заменень! соединениями никеля. Мспользование главньм образом соединений хрома, подобньх соединениям никеля, все больше и больше считаеєтся менее желательньм как с точки зрения производимьіїх затрат, так и влияния металлов на окружающую среду.

В японской заявке на патент ОР-А1/65044 описано использование железосодержащей лавь! в качестве добавки к натриево-кальциевому стеклу с тем, чтобьї получить стекло, имеющее темно- зеленьй цвет. Однако, посредством добавления лавьї композиция порции стекла изменяется таким образом, что возможность проведения процесса ухудшается, поскольку появляется тенденция к получению весьма темно-зеленого, почти черного цвета.

Из литературь уже известно, что темно-зеленое стекло, обладающее способностью поглощения инфракрасного и ультрафиолетового излучения, может бьіть получено посредством введения в него соединений железа. Зто часто касаєтся изготовления стекла, используемого для окон, например, для стойких к воздействию тепла и света окон автомобилей. В общем, введение небольшого количества железа, главньм образом в сочетаний с определенньмм количеством других добавок, приводит к незначительному снижению пропускания излучения.

Количество соединений железа в таких композициях стекла, в общем составляет менее 295, а точнее менее 195 веса композиции.

Пропускание ультрафиолетового излучения такими композициями стекла все же значительно, поскольку в противном случає также в весьма значительной степени создается препятствиє пропусканию видимого света. По зтой причине пропускание при 380 и 400нм все еще происходит на таком уровне, которьйй делает композицию стекла неприемлемой для использования в качестве стеклянной упаковки для пищевьх продуктов и напитков, чувствительньїх к ультрафиолетовому излучению.

С другой стороньі, возникает проблема, заключающаяся в том, что пропускание видимого света, по меньшей мере, частично должно сохраняться, поскольку потребитель/пользователь должен иметь возможность просмотра содержимого упаковки. Кроме того, желание получить определенньй цвет, по меньшей мере, частично может противоречить цели поглощения ультрафиолетового излучения.

Задача изобретения состоит в созданий упаковки для пищевьх продуктов и/или напитков, чувствительньїх к ультрафиолетовому излучению, при зтом упаковка основана на зеленом натриево-кальциевом стекле, не содержащем хрома, а предпочтительно также не содержащем никеля. Точнее, цель изобретения заключаєтся в созданий упаковки, для которой пропускание излучения с длиной волньі « 400нм и более, в частности, также и порядка З8Онм, при толщине стекла порядка 2мм является нулевь!м или незначительнь!м, при зтом сохраняется пропускание по меньшей мере части видимого света.

Изобретение основано на неожиданном пониманий того, что такие цели могут бьть достигнуть! посредством использования относительно большого количества железа в натриево- кальциевом стекле. Позтому изобретениє относится к упаковке для пищевьх продуктов, вьполненной на основе натриево-кальциевого стекла зеленого цвета, поглощающего ультрафиолетовое излучение и пропускающего видимьїйй цвет, при зтом стекло содержит: по меньшей мере, 2,5 весовьїх 95 железа, из расчета по БегОз; по меньшей мере, 12 весовьїх 95 натрия, из расчета по Маго; по меньшей мере, 4 весовьїх 9о алюминия, из расчета по АїЇ 2035.

Неожиданно установлено, что такая упаковка удовлетворяет требованиям, предьявляемьм в отношений поглощения ультрафиолетового излучения при 380 и 400нм, при зтом еще получаєтся хороший зеленьй цвет, которьй, кроме того, может регулироваться посредством вьібора условий в течение плавления, а также путем вьібора других компонентов порции стекла.

Помимо зтого, за счет такого вьібора может регулироваться степень поглощения в случає указанньїх длин волн, причем в зтой связи следует полагать, что общее количество железа и отношение Рей) к Ре(Іїї) в готовом стекле весьма важньії для получения надлежащих свойств в отношений цвета и поглощения ультрафиолетового излучения, либо пропускания видимого цвета.

Предпочтительно, чтобьї отношение ее)

Ее(ії) - Бе(ІЙ) в стекле не превьішало 0,25.

Для получения надлежащих свойств стекла такое соотношение между двухвалентньім железом и трехвалентньім железом имеет весьма важное значение. Зто отношение вьіражаєтся в виде

Рец)

Еейії) «- Ре) то есть количества двухвалентного железа по отношению к общему количеству железа.

Предпочтительно, чтобьй количество двухвалентного железа бьло бь по возможности наийменьшим, то есть составляло бьї менеє 0,15.

На практике величину, меньшую 0,05, реализовать трудно. Общее количество железа не должно бьіть менеєе примерно 2,5 весовьїх 95, из расчета по БегОз, поскольку в противном случає его зффект не достигается в достаточной степени. С другой стороньі, нет необходимости в том, чтобьї использовать примерно более 12 весовьїх 95, из расчета по БГегОз. При такой концентрации стекло, толщина которого составляет порядка 2мм, не пропускаєт или практически не пропускаєт видимьій свет.

В приведенной ниже таблице пропускание (Т) при 380 и 400нм представлено в виде функции содержания железа, измеренного в натриево-кальциевом стекле толщиной порядка 2мм.

Весовое содержание Ге во Фо Тзво Фо Т400 2 25 54 3,5 5 22 (0) 5 6,5 (9) 2 8 (0) (0)

Следует заметить, что в журнале 5осіеїу ої Сіаз5 Тесппоіоду 22,(1938), страниць! 372 - 389, приведено теоретическое рассмотрение равновесия между Бе(І) и РГе(П). В зтой статье исследовань! находящиеся в натриево-кальциевом стекле количества железа, составляющие от 0,002 до 12,5 весовьїх 96 и подсчитаннье в виде ЕБег2Оз. В зтой публикации не указьяваются свойства стекла в отношений поглощения ультрафиолетового излучения или в отношений использования такого стекла в упаковочньх целях.

Регулировка цветности стекла также может бьіть осуществлена путем вьібора окислительно- восстановительной степени исходньхх материалов. Такая степень окисления-восстановления частично определяет равновесие Ре(І1)/Ре(ІІ), так что цветность может регулироваться путем добавления компонентов, оказьвающих влияние на зту величину. Квалифицированньм специалистам в зтой отрасли известнь! соответствующие добавки. В зтой связи следует заметить, что в качестве сьірьевого материала может бьть использован стеклобой, при условийи, что он фактически не содержит нежелательньх тяжельх металлов. Однако наличие бумаги и других органических загрязнителей может оказать влияние на отношение Ре(П)/Ре(цІЇЇ) и позтому изменить цвет в нежелательном направлений.

Упаковка согласно изобретению, с одной стороньі, отличается пропусканием излучения порядка З8О0нм при толщине стекла порядка 2мм, составляющем « 595, и в частности « 195, и излучения порядка 400нм, составляющем « 2095, в частности « 595, а найболее предпочтительно « 195, причем на практике зто означаєт, что упаковка полностью или почти полностью поглощает ультрафиолетовое излучениєе, в то время как, с другой стороньї, в значительной степени пропускаєтся видимьй свет, при зтом стекло имеет зеленьй цвет. Последнее означает, что преобладающая длина волнь! стекла легко может находиться в диапазоне приблизительно от 500 до 565нм. Безусловно, также можно определить цвет на основе системь! СІЕ-Г ар. Начиная с измерения на прозрачном цветном стекле толщиной порядка 2мм на белом фоне с1" - 98,89, а" -0,06 и р" - 0,02, с источником света 065 при угле наблюдения порядка 2", спектрометре ВУК-

Сагапег, автоматической системе ТОМ 8800 спектрографирования света, в условиях согласно стандарту СІЕ-Г аб цвет должен бьіть определен следующим образом: !/"-0-80,аи-0--35, 5 - -10- -- 55.

Упаковка согласно изобретению основана на натриево-кальциевом стекле, которое обладаєт преимуществом, состоящем в том, что его стоимость остаєтся невьгсокой. Зто, в частности, может иметь значение для стекла, которое используєется только однаждь, а затем, вновь идет в переработку. Квалифицированньм специалистам в зтой отрасли известньї компоненть! такой натриево-кальциевой композиции стекла.

Согласно изобретению фактически не используются хром, ванадий, никель и кобальт; как уже указьівалось, зто важно из соображений стоимости и влияния на окружающую среду. Несомненно, когда упаковка должна бьть пригодна для одноразового использования, отсутствие таких металлов имеет огромное значение. Кроме того, стекло не должно содержать мьішьяк и олово, поскольку наличие зтих веществ в стекле нежелательно из-за их влияния на окружающую среду. В зтом отношений следует заметить, что хотя применительно к настоящему изобретению сделана ссьлка на использование металлов, тем не менееє зти металльі будут содержаться в готовом стекле в форме их соединений, в частности в виде окислов.

В общем предпочтительно, чтобь! стекло содержало: 2,5 - 10 весовьїх 95 железа, подсчитанного в виде ЕегОз; 50 - 82,5 весовьїх 95 БІО»; 12 - 25 весовьїх 95 оксида щелочного металла; 2,5 - 25 весовьїх 95 оксида щелочноземельного металла;

О - 4 весовьїх 95 оксида алюминия;

О - 5 весовьїх 95 веществ, содержащихся в незначительном количестве.

Количество железа предпочтительно находится в диапазоне от 2,75 до 8 весовьїх 90. В качестве компонентов, содержащихся в незначительном количестве, могут бьіть использовань различнье добавки, которье оказьвшают влияние на ряд свойств (цвет, отношение Ре(І)/Рец), свойства, касающиеся плавления и тому подобнье). Примерами таких компонентов являются марганец и титан.

Содержание натрия должно составлять по меньшей мере 12 весовьїх 95, поскольку при уменьшениий его содержания возможность ведения процесса становится все более и более неудовлетворительной из-за увеличения вязкости. Содержание алюминия не должно превьішать 4 весовьїх 906. Вьіше зтого значения происходит заметное увеличение вязкости, следствием чего является невозможность изготовления стекла в обьічньїх условиях в виде приемлемого продукта.

Следует заметить, что добавление определенного количества лавь, как описано в японском патенте ОР-А1/65044, приводящее к содержанию железа по меньшей мере порядка 2,5 весовьїх 90, обеспечивает содержание алюминия порядка 4,5 весовьїх 95 и содержание натрия порядка 10 весовьїх 95.

Упаковку по изобретению изготавливают способом, которьїй обьічен для изготовления стекла, посредством плавления компонентов в печи при таких условиях, что достигаєтся желаємая степень окисления железа. Согласно изобретению становится важной степень подачи воздуха в течение плавления. Посредством управления ею частично можно влиять на отношение двухвалентного и трехвалентного железа.

Упаковка пригодна для контакта с пищевьми продуктами и напитками, например, прохладительньми напитками, алкогольньми напитками и фруктовьми соками. В частности, упаковка пригодна в качестве бутьлок для пива, поскольку пиво обладаєт свойством значительного ухудшения качества при воздействий на него ультрафиолетового излучения.

Изобретение будет разьяснено посредством приведенньїх ниже примеров.

Натриево-кальциевое стекло бьіло изготовлено посредством плавления в воздушной среде при температуре порядка 1450"С. Композиция порции в весовьїх частях составляла: 74,5 части песка; 24,5 части карбоната натрия; 0,5 части сульфата натрия; 20,0 частей карбоната кальция; 3,1 части гидроксида алюминия; железо в виде БегОз в переменньх количествах.

Зто приводит к следующей базовой композиции стекла:

БІО» - 73 весовьїх 95

Маго - 14 весовьїх 95 бао - 11 весовьїх 90

А2Оз - 2 весовьїх 90

ЕегОз - в переменньх количествах.

В приведенной ниже таблице пропускание (Т) при 380, 400, 500 и бООнм, а также цвет приведень в виде функции количества железа. чогегоз Фо зво оо 400 Фо Т500 дотвоо І" а" р" 2 25 54 73 72 79 -13 13 3,5 5 22 81 52 59 -15 25 0 5 30 35 39 -11 31 6,5 0 2 14 20 20 - 4,5 25 8 0 0 5 10 6,3 -02 8,3

Claims (6)

1. Натриево-кальциевое зеленое стекло для пищевой упаковки, поглощающее ультрафиолетовое излучение и пропускающее видимьїй свет, включающее 510», АІг2Оз, ВО-окисльі щелочноземельньїх металлов, КгО-окисль! щелочньїх металлов, Бе2Оз и примеси, отличающееся тем, что оно содержит указаннье компоненть! в следующих количествах, вес. 90: ЗІ» 50,0-82,5 А269Оз 0,0001-4,0 в) 3,0-25,0 во 12,0-25,0 ЕегОз 2,5-10,0, Ее(І) где А - щелочнье или щелочно-земельнье металль, и примеси до 5, причем отношение Ке(П) Бе) составляєт 0,05-0,25. Ее(І)

2. Стекло по п. 1, отличающееся тем, что отношение Ке(ПухКеИШ) не превьішаеєт 0,15.

3. Стекло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пропускание стекла для излучения 380 нм при толщине около 2 мм составляет «595, а предпочтительно «195.

4. Стекло по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что пропускание стекла для излучения 400 нм при толщине около 2 мм составляеєт «2095, а предпочтительно «590.

5. Стекло по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что содержание железа, подсчитанного в виде ЕегОз, превьішаєт 2,75 вес. 95, но не превьішаеєет 8 вес.9о.

6. Стекло по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что оно по существу свободно от хрома, никеля, кобальта, ванадия, мьішьяка и олова.