FI104811B

FI104811B - Menetelmä nestepakkauksen täyttö- ja/tai tyhjennysaukon valmistamiseksi

Info

Publication number: FI104811B
Application number: FI974024A
Authority: FI
Inventors: Hannu Kyykoski
Original assignee: Upm Kymmene Oyj
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2000-04-14
Also published as: EP1054808B1; EP1054808A1; DE69823234D1; FI974024L; WO1999020531A1; FI974024A0; DE69823234T2

Description

104811

Menetelmä nestepakkauksen täyttö-ja/tai tyhjennysaukon valmistamiseksi

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on menetelmä täyttö- ja/tai tyhjennysaukon 5 valmistamiseksi nestemäiselle aineelle tarkoitettuun pakkaussäiliöön, joka joko osittain tai kokonaan on valmistettu pakkauslaminaatista, joka koostuu kuitu-pohjaista materiaalia ja kestomuovia olevista kerroksista, ja joka aukko myöhemmin varustetaan irrotettavalla suljentaliuskalla, jossa menetelmässä pakkauslaminaatin ainakin yhden kuitupohjaista materiaalia olevan 10 runkokerroksen ja ainakin yhden ensimmäisen kestomuovikerroksen käsittävään peruslaminaattiin muodostetaan ennalta määrätyn kokoinen ja muotoinen reikä, peruslaminaatin reikä ja sen reunat peitetään peruslaminaatin ainakin yhden ensimmäisen kestomuovikerroksen käsittävältä puolelta ainakin 15 yhdellä toisella kestomuovikerroksella, peruslaminaatin ainakin yhteen ensimmäiseen kestomuovikerrok-seen nähden vastakkainen pinta laminoidaan ainakin yhdellä kolmannella kestomuovikerroksella, peruslaminaatin reiän vastakkaisille puolille liitetyt ainakin toinen ja 20 kolmas kestomuovikerros liitetään reiän alueelta lämmön ja paineen avulla toisiinsa, ja täyttö- ja/tai tyhjennysaukko muodostetaan keskeisesti peruslaminaatin reikään nähden siten, että aukko on pienempi kuin peruslaminaatissa oleva reikä, jolloin ainakin osa peruslaminaatin reiän kohdalla toisiinsa liite-25 tyistä kestomuovikerroksista jää peittämään mainitun reiän raakareunaa.

Kertakäyttöisiä nestepakkaussäiliöitä käytetään nykyisin yhä enemmän nestemäisten elintarvikkeiden, kuten maidon, mehun ja viinin pakkaamiseen. Tavallisesti nämä pakkaussäiliöt valmistetaan esivalmistetusta, laminoidusta pakkausmateriaalista, joka käsittää nestepakkauskartonkia ole- • < v 30 van runkokerroksen, joka ainakin yhdeltä ja tavallisesti molemmilta puolilta on peitetty ohuilla neste- ja kaasutiiviillä kestomuovikerroksilla, esimerkiksi poly-eteenikerroksilla.

Nestepakkaussäiliöt varustetaan myös tavallisesti jonkinlaisella avauslaitteella, esimerkiksi repäisy- tai leikkausosoituksella tai irrotettavalla 35 suljentaliuskalla (pull tab), joka on neste- ja kaasutiiviisti liitetty tyhjennysaukon päälle. Tyypillisiä esimerkkejä tällaisilla avauslaitteilla varustetuista nestepak- 104811 2 kauksista ilmenee esimerkiksi Fl-patenttihakemuksesta 954102 ja SE-kuulutusjulkaisusta 441 666.

Avauslaitteella, joka käsittää materiaaliin esilävistetyn tyhjennysau-kon ja tämän päälle neste- ja kaasutiivisti liitetyn irrotettavan suljentaliuskan, 5 on monta etua sikäli, että sitä on helppo käyttää, se voidaan liittää pakkausmateriaaliin etukäteen ja se on kustannuksiltaan edullinen. Pakattaessa nestemäisiä täyttöaineita on kuitenkin kiinnitettävä erityistä huomiota siihen, että lävistyksessä paljastettu pakkauslaminaatin raakareuna tehokkaasti eristetään täyttöaineesta, sillä muussa tapauksessa täyttöaine imeytyy kuitumaiseen 10 runkokerrokseen heikentäen laminaatin tiiveyttä, lujuutta ja ulkonäköä. Imeytymisen estämiseksi on tämän vuoksi tavallista, että tyhjennysaukko irrotettavan suljentaliuskan lisäksi varustetaan myös sisäpuolisella kestomuovikerrok-sella, joka sijaitsee pakkauslaminaatin täyttöainetta vasten olevalla puolella ja joka peittää sekä tyhjennysaukon, että aukkoa ympäröivän alueen. Peitekerros 15 on tällöin liitetty suljentaliuskaan tyhjennysaukon kautta siten, että peitekerros repeytyy suljentaliuskaa irrotettaessa mahdollistaen täyttöaineen tyhjentämisen tyhjennysaukon kautta. Tällöin kuitenkin myös laminaatin aikaisemmin suljettu raakareuna jälleen paljastuu ja täyttöainetta imeytyy kuitumaiseen runkokerrokseen tyhjennystapahtuman aikana. Tämä ei hygieenisistä ja esteetti-20 sistä syistä ole suotavaa.

Pakattaessa steriilejä täyttöaineita, kuten steriilimaitoa ja steriilime-hua, käytetään aseptisia pakkauksia, joiden rakenteet pääasiassa ovat yllä mainitun kaltaisia. Pakkauslaminaatti kuitenkin käsittää yhden tai useamman lisäkerroksen kaasutiiveyden parantamiseksi. Kaasusumuna käytetään tällöin 25 yleensä alumiinifoliota ja kestomuovia, esimerkiksi polyeteeniä. Tällöin on erityisen tärkeätä välttää täyttöaineen ja metallin kosketusta, ei ainoastaan säilytyksen aikana suljetussa säiliössä, vaan myös tyhjennysvaiheen aikana sekä säilytettäessä jäljellä olevaa täyttöainetta avatussa säiliössä. Tämä koskee erityisesti happamia täyttöaineita, kuten mehua ja viiniä, sillä kosketus näiden 30 täyttöaineiden ja metallin kesken aiheuttaa kemiallisen muutoksen, joka vai-kuttaa tuotteen makuun.

Aikaisemmin käytetyt ratkaisut yllämainittujen ongelmien välttämiseksi irrotettavalla suljentaliuskalla varustetuissa aseptisissa pakkaussäiliöissä ovat olleet varsin monimutkaisia ja käsittäneet sisäpuolisen peitekerroksen, 35 jonka tehtävänä on ollut estää täyttöaineen pääsy kosketukseen kaatoaukon raakareunan kanssa sekä varmistaa, että riittävä kaasusulku muodostuu täyt- 3 104811 töaineen ja mainitun raakareunan välille. Oleellinen rajoitus aikaisemmin käytetyillä ratkaisuilla on myös ollut, ettei sisäpuolisella peitekerroksella varustettua tyhjennysaukkoa voida käyttää pakkaussäiliön täyttöä ukkona, koska peite-kerros on liitettävä laminaattiin jo sen valmistusvaiheessa ja näin ollen sulkee 5 aukon. Tällainen rakenne on esitetty esimerkiksi jo edellä mainitussa SE-kuulutusjulkaisussa 441 666.

Edellä mainitusta Fl-patenttihakemuksesta 954102 tunnetaan sen sijaan avausjärjestelyjä, jotka ainakin periaatteessa soveltuisivat käytettäväksi myös täyttöaukkoina, koska niissä sulkuliuska sijoitetaan vain pakkauksen ul-10 kopinnalle. Kuvattuihin ratkaisuihin liittyy kuitenkin erinäisiä sekä itse avaus-järjestelyyn että itse pakkausmateriaalin yleiseen rakenteeseen liittyviä ongelmia. Toteutettaessa sekä raakareunan suljenta että itse sulkuläppä erillisten, vain peruslaminaatin reiän kohdalle sovitettujen liuskojen avulla, muodostuu aukosta suljettuna siinä määrin muuta pakkauslaminaattia paksumpi, että pak-15 kausmateriaalin varastoinnissa käytetyistä rullista ei enää tule käyttökelpoisia. Toisaalta raakareunan suljenta erillisen liuskan avulla merkitsee sitä, että pak-kauslaminaatin, johon reikä tyhjennysaukon valmistamista varten on lävistetty, tulee jo sinällään täyttää pakkaukselta edellytettävät vaatimukset kaasu- ja nestetiiveyden suhteen ainakin pakkauksen ulkopinnan osalta, koska kyseinen 20 liuska ei myötävaikuta näiden vaatimusten täyttämiseen. Tällainen raakareunan sulkemisessa käytettävä liuska joudutaan lisäksi erikseen kohdistamaan pakkauslaminaatissa olevan reiän suhteen ja kiinnittämään reiän reunoihin, mikä tekee valmistuksesta myös tältä osin tarkkuutta vaativan ja monimutkaisen prosessin.

25 Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tavoitteena on tuoda esiin sellainen menetelmä täyttö- ja/tai tyhjennysaukon valmistamiseksi, johon ei liity yllä mainittuja ongelmia. Tälle keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että mainittu ainakin yksi toinen kestomuovikerros, jota siis käytetään peruslaminaatis- • · v 30 sa olevan reiän raakareunan sulkemiseen peruslaminaatin siltä puolelta, jossa jo on ainakin yksi kestomuovikerros, laminoidaan koko peruslaminaatin yli. Tällä menettelyllä saavutetaan useita oleellisia etuja. Keskeisimpiä näistä eduista on, että peruslaminaatissa jo mukana oleva kestomuovikerros ja sen päälle laminoitava ja raakareunan suljennassa käytettävä kestomuovikerros 35 voidaan optimoida ominaisuuksiensa suhteen. Täten peruslaminaatissa valmiina oleva kestomuovikerros voidaan valita sellaiseksi, että sillä on optimaali- 104811 4 nen tartunta kuitupohjaista materiaalia olevaan peruskerrokseen vaikkapa muiden ominaisuuksien, kuten kaasu- ja nestetiiveyden kustannuksella. Näistä ominaisuuksista voidaan sitten huolehtia raakareunan suljennassa käytettävän kestomuovikerroksen avulla. Tunnettuahan on, että parhaat barrier-5 ominaisuudet omaavat kalvot parhaiten tarttuvat kestomuovikerroksiin eivätkä niinkään kuitupohjaista materiaalia, kuten kartonkia, oleviin kerroksiin. Toisaalta raakareunan suljennassa käytettävä kalvo voidaan nyt valita paremmin myös niiden ominaisuuksien suhteen, jotka ovat tärkeitä ajatellen kuitukerrok-sen raakareunan mahdollisimman kaasu- ja nestetiivistä suljentaa. Edelleen 10 raakareunan suljennassa käytetty kerros voidaan laminoida täysin tavanomaisella tavalla, kun se nyt on tarkoitettu peittämään koko peruslaminaatin, eikä mitään erityisiä ratkaisuja sen kohdistamiseen peruslaminaatissa olevan reiän suhteen tarvita.

Edullisesti peruslaminaatin osan muodostavaan ensimmäiseen 15 kestomuovikerrokseen nähden vastakkaiselle peruslaminaatin pinnalle lami-noitava kolmas kestomuovikerros ekstrudoidaan eteenialfaolefiinia käsittävänä barriermonikerroskalvona. Edullisimmin barriermonikerroskalvon ainakin yksi kuitupohjaista materiaalia olevaa runkokerrosta vasten asettuva kerros käsittää yli 50%, kuten 80%, eteenialfaolefiinia. Tällä tavoin saavutetaan optimaali-20 nen tarttuvuus kuitupohjaista materiaalia olevaan runkokerrokseen ja myös hyvät barrierominaisuudet siten, että barrierominaisuudet aikaansaava kesto-muovi ei ole uloimpana kerroksena.

Barrierominaisuuksien parantamiseksi tai niiden aikaansaamiseksi, jos muilla kestomuovikerroksilla tätä ominaisuutta ei ole, voi peruslaminaatin 25 osan muodostava ensimmäinen kestomuovikerros käsittää eteenialfaolefiinia.

Barrierominaisuuksien saavuttamiseksi voidaan menetellä myös siten, että peruslaminaatin osan muodostavan ensimmäisen kestomuovikerroksen päälle laminoitava ainakin yksi toinen kestomuovikerros ekstrudoidaan barriermonikerroskalvona.

30 Koska kaasu- ja nestetiiveys ainakin pakkauslaminaatin ulkopinnan osalta saavutetaan nyt ainakin kahden kestomuovikerroksen avulla, päästään raakareunan suljentaan osallistuvan kestomuovikerroksen ominaisuudet optimoimaan myös sellaisen menettelyn suhteen, jossa täyttö- ja/tai tyhjennys-aukko muodostetaan saattamalla peruslaminaatin reiän peittävät kestomuovi-35 kerrokset kuroutumaan reiän reunoille ja käsittelemällä niitä niin, että ne muotoutuvat ja sulkevat kaasu- ja nestetiiviisti välissään olevassa peruslaminaatis- 104811 5 sa olevan reiän raakareunan. Tällä tavoin kaikki reiän alueella oleva muovi saadaan osallistumaan raakareunan sulkemiseen, mikä tekee suljennasta erittäin luotettavan. Kuroutumista voidaan edesauttaa puhaltamalla peruslami-naatin reiän keskikohdalle kuumaa ilmaa.

5 On myös mahdollista menetellä aukon muodostuksessa tavan omaisemmalla tavalla siten, että aukko muodostetaan meistämällä ja että muodostettua aukkoa rajoittavat yhteen liitettyjen, ainakin toisen ja kolmannen kestomuovikerroksen jäljelle jääneet osat lämmitetään pehmennyslämpötilaan ja niitä käsitellään niin, että ne muotoutuvat ja sulkevat kaasu- ja nestetiiviisti 10 välissään olevassa peruslaminaatissa olevan reiän raakareunan.

Keksinnön mukaisesti aukon suljenta suoritetaan ainoastaan sen ulkopuolelta liitettävällä irrotettavalla suljentaliuskalla, joten sitä voidaan edullisesti käyttää sekä täyttö-, että tyhjennysaukkona.

Kuvioiden lyhyt selostus 15 Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten oheiseen pii rustukseen, jonka kuvio esittää keksinnön mukaisen täyttö- ja/tai tyhjen-nysaukon yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon poikkileikkausta.

Edullisen suoritusmuodon yksityiskohtainen kuvaus

Kuviossa on esitetty pakkauslaminaatti 1, jonka peruslaminaatin 2 20 muodostavien kuitupohjaista materiaalia olevan kerroksen 3 ja sen päälle la-minoidun ensimmäisen kestomuovikerroksen 4 läpi on avattu reikä, jota rajoittavaa peruslaminaatin raakareunaa on merkitty viitenumerolla 5. Tämän jälkeen peruslaminaatti 2 on päällystetty vastakkaisilta puolilta toisella ja kolmannella kestomuovikerroksella 6 ja 7, joista jälkimmäinen siis sijoittuu en-25 simmäisen kestomuovikerroksen 4 päälle. Tämän jälkeen kerrokset 6 ja 7 on reiän alueelta lämmön ja paineen avulla liitetty toisiinsa. Tämän jälkeen seuraa varsinaisen täyttö- ja/tai tyhjennysaukon muodostaminen. Aukko muodostetaan edullisimmin kuviossa katkoviivojen 8 väliin saattamalla peruslami-:* naatin 2 reiän peittävät kestomuovikerrokset 6 ja 7 kuroutumaan reiän reu- 30 noille ja käsittelemällä niitä niin, että ne muotoutuvat ja sulkevat kaasu- ja nestetiiviisti välissään olevassa peruslaminaatissa olevan reiän raakareunan 5. Tällä tavoin vältetään ilmakuplien jääminen raakareunan 5 ja kestomuoviker-rosten 6 ja 7 väliseen sopukkaan. Kuroutuminen voidaan aikaansaada eri tyyppisten tunnettujen lämmitystapojen avulla. Se voidaan myös aikaansaada 35 tai sitä voidaan muutoin edesauttaa puhaltamalla peruslaminaatin reiän keski- 104811 6 kohdalle kuumaa ilmaa. Luonnollisesti katkoviivojen 8 välinen aukko voidaan avata myös meistämällä, mutta tällöin ei kaikkea reiän alueella olevaa muovia kyetä käyttämään raakareunan suljentaan, kuten edellä kuvatussa menettelyssä.

5 Edullisesti peruslaminaatin 2 osan muodostavaan ensimmäiseen kestomuovikerrokseen 4 nähden vastakkaiselle peruslaminaatin pinnalle lami-noitava kolmas kestomuovikerros 6 ekstrudoidaan eteenialfaolefiinia, kuten The Dow Chemical Companyn AFFINITY® PT 1450 polyolefiiniplastomeeria, käsittävänä barriermonikerroskalvona. Tämä monikerroskalvo voi käsittää 10 esimerkiksi viisi saman ekstruuderin avulla samanaikaisesti ekstrudoitua kerrosta. Tällöin esimerkiksi kaksi sen kuitupohjaista materiaalia olevaa runkoker-rosta 3 vasten asettuva kerrosta voi käsittää yli 50%, kuten 80%, kyseistä polyolefiiniplastomeeria lopun ollessa LDPE:tä. Kyseiseh barriermonikerros-kalvon muut kerrokset voivat olla esimerkiksi LDPE:tä. Tällä tavoin saavute-15 taan optimaalinen tarttuvuus kuitupohjaista materiaalia olevaan runkokerrok-seen ja myös hyvät barrierominaisuudet siten, että barrierominaisuudet aikaansaava kestomuovi ei ole pakattavaa tuotetta vasten asettuvana uloimpa-na kerroksena.

Barrierominaisuuksien parantamiseksi tai niiden aikaansaamiseksi, 20 jos muilla kestomuovikerroksilla tätä ominaisuutta ei ole, voi peruslaminaatin osan muodostava ensimmäinen kestomuovikerros 4 käsittää jotakin sopivaa barriermuovia, kuten edellä mainittua eteenialfaolefiinia.

Barrierominaisuuksien saavuttamiseksi voidaan menetellä myös siten, että peruslaminaatin osan muodostavan ensimmäisen kestomuoviker-·· 25 roksen 4 päälle laminoitava ainakin yksi toinen kestomuovikerros 7 ekstrudoi daan barriermonikerroskalvona samoin kuin edellä on kuvattu kerroksen 6 suhteen.

Yllä keksintöä on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon pohjalta ja on ymmärrettävää, että kuvattua rakennetta voidaan jos-. 30 sain määrin modifioida poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittämästä suojapiiristä. Siten käytetty peruslaminaatti voi sisältää ennen reiitystä myös useampia kuin yhden kestomuovikerroksen tai myös esimerkiksi alumiinia olevan barrier-kerroksen. Peruslaminaattiin sisältyvien kerrosten lukumäärä ja luonne määräytyy ennen kaikkea pakkaukselle ajatellun käyttötar-35 koituksen perusteella. Samoin peruslaminaatin päälle laminoitavien ja siten reiän raakareunan suljentaan osallistuvien kerrosten luonne ja lukumäärä 104811 7 määräytyy ennen kaikkea kulloinkin pakkaukselta haluttujen ominaisuuksien perusteella. Valmiin pakkauslaminaatin kerroskoostumus luonnollisesti optimoidaan siten, että se täyttää halutut vaatimukset sekä itse pakkauslaminaatin osalta että peruslaminaattiin tehdyn reiän raakareunan suljennan osalta. Kek-5 sinnön mukaisessa menetelmässä raakareunan suljennan kannalta välttämättömiä kerroksia käytetään optimaalisesti hyödyksi myös pakkauslaminaatin muissa osissa, jolloin vältytään kulloisenkin käyttötarkoituksen kannalta tarpeettomilta ja siten ylimääräisiltä kestomuovikerroksilta.

• · t • ·.

Claims

1. Menetelmä täyttö- ja/tai tyhjennysaukon valmistamiseksi nestemäiselle aineelle tarkoitettuun pakkaussäiliöön, joka joko osittain tai kokonaan on valmistettu pakkauslaminaatista, joka koostuu kuitupohjaista materiaalia ja 5 kestomuovia olevista kerroksista, ja joka aukko myöhemmin varustetaan irrotettavalla suljentaliuskalla, jossa menetelmässä pakkauslaminaatin (1) ainakin yhden kuitupohjaista materiaalia olevan runkokerroksen (3) ja ainakin yhden ensimmäisen kestomuovikerroksen (4) käsittävään peruslaminaattiin (2) muodostetaan ennalta määrätyn kokoinen ja muotoinen reikä, 10 peruslaminaatin reikä ja sen reunat (5) peitetään peruslaminaatin ainakin yhden ensimmäisen kestomuovikerroksen (4) käsittävältä puolelta ainakin yhdellä toisella kestomuovikerroksella (7), peruslaminaatin ainakin yhteen ensimmäiseen kestomuovikerrok-seen (4) nähden vastakkainen pinta laminoidaan ainakin yhdellä kolmannella 15 kestomuovikerroksella (6), peruslaminaatin reiän vastakkaisille puolille liitetyt ainakin toinen ja kolmas kestomuovikerros (7, 6) liitetään reiän alueelta lämmön ja paineen avulla toisiinsa, ja täyttö- ja/tai tyhjennysaukko muodostetaan keskeisesti peruslami-20 naatin reikään nähden siten, että aukko on pienempi kuin peruslaminaatissa oleva reikä, jolloin ainakin osa peruslaminaatin reiän kohdalla toisiinsa liitetyistä kestomuovikerroksista (6, 7) jää peittämään mainitun reiän raakareunaa (5), tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi toinen kestomuovikerros (7) laminoidaan koko peruslaminaatin (2) yli.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi kolmas kestomuovikerros (6) ekstrudoidaan eteeni-alfaolefiinia käsittävänä barriermonikerroskalvona.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että barriermonikerroskalvon ainakin yksi kuitupohjaista materiaalia olevaa 30 runkokerrosta (3) vasten asettuva kerros käsittää yli 50%, kuten 80%, eteeni-alfaolefiinia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi ensimmäinen kestomuovikerros (4) käsittää eteenialfaolefiinia. 104811

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi toinen kestomuovikerros (7) ekstrudoidaan barriermonikerroskalvona.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että aukko muodostetaan saattamalla peruslaminaatin (2) reiän peittävät kestomuovikerrokset (6, 7) kuroutumaan reiän reunoille ja käsittelemällä niitä niin, että ne muotoutuvat ja sulkevat kaasu- ja nestetiiviisti välissään olevassa peruslaminaatissa (2) olevan reiän raakareunan (5).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että kuroutumista edesautetaan puhaltamalla peruslaminaatin reiän keskikohdalle kuumaa ilmaa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aukko muodostetaan meistämällä ja että muodostettua aukkoa rajoittavat, yhteen liitettyjen, ainakin toisen ja kolmannen kestomuovi- 15 kerroksen (7, 6) jäljelle jääneet osat lämmitetään pehmennyslämpötilaan ja niitä käsitellään niin, että ne muotoutuvat ja sulkevat kaasu- ja nestetiiviisti välissään olevassa peruslaminaatissa olevan reiän raakareunan. 20 »·< . 104811