FI120903B - Autoklaavipakkaukseen tarkoitettu kuitupohjainen pakkausmateriaali - Google Patents

Description

Autoklaavipakkaukseen tarkoitettu kuitupohjainen pakkausmateriaali Tekniikan taso

Keksinnön kohteena on autoklaavipakkaukseen tarkoitettu pakkausmateriaali, joka 5 käsittää kuitupohjan, jonka uiko- ja/tai sisäpuolella on yksi tai useampia polymeeri-kerroksia, ja jossa kuitupohja on käsitelty hydrofobisella liimalla. Lisäksi keksintö käsittää tällaisen pakkausmateriaalin käytön autoklavoitavaan tuotepakkaukseen.

Kuitupohjaisten pakkausmateriaalien käyttö autoklaavissa käsiteltävissä pakkauksissa on tunnettua. Autoklavoitavaksi tarkoitettu kuitupohjainen pakkausmateriaali 10 on tyypillisesti pinnoitettava, esimerkiksi polymeeiipinnoitteella, kuitupohjan kos-tumisen estämiseksi pakkaukseen pakatun tuotteen ja/tai ulkopuolisen kosteuden, erityisesti autoklaavikäsittelyssä käytetyn vesihöyryn, vaikutuksista.

Pakkausmateriaalin kosteus- tai vesihöyrysulkuna voidaan käyttää monia erilaisia pinnoitepolymeerejä. Lisäksi polymeerikerrosten määrä ja vahvuus voi vaihdella 15 riippuen esim. käytetystä polymeeristä. Kosteussulkuna käytetään yleisesti polyole-fiineja, kuten pienitiheyksistä polyeteeniä (LDPE) tai polypropeenia (PP), jotka uloimmaksi pinnoitekerrokseksi järjestettyinä toimivat myös tehokkaina kuu-masaumauspolymeerinä. edelleen voidaan käyttää polyestereitä, kuten polyety-leenitereftalaattia (PET). Happisulkupolymeerejä ovat esim. etyleenivinyylialkoho-: V: 20 lipolymeeri (EVOH) ja polyamidi (PA). Myös alumiinifoliota on yleisesti käytetty kuitupohjaisissa autoklaavipakkauksissa.

* • · · • ·

Kuitupohjaisen autoklaavipakkauksen, esim. pakkauskartongista valmistetun tölkin, ’ kotelon tai rasian, yhtenä ongelmana on, että esim. autoklavointikäsittelyn yhtey- dessä neste tai kosteus pääsee tunkeutumaan pakkauksen leikkaussärmistä (= raaka-25 reuna). Tätä ns. raakareunaimeytymäongelmaa (’’raw edge-penetration” tai ”edge-soaking”) on yritetty ratkaista mm. suojaamalla materiaalin leikkausreunat kemialli-·:··· sesti tai mekaanisesti, esim. taittelemalla. Kemiallinen suojaaminen on toteutettu . impregnoimalla leikkausreunat hydrofobisella liimalla.

• ·· • *

Esimerkiksi julkaisussa WO 02/090206 on kuvattu menetelmä, jossa veden tunkeu-: ]·. 30 tumista pakkausmateriaaliin on yritetty vähentää tekemällä koko kuitupohjalevy [···[ hydrofobiseksi alkyyliketeenidimeeristä (AKD) koostuvan liiman vesisuspensiolla tai -emulsiolla. Julkaisussa WO 03/021040 hydrofobiliimakäsittelyn lisäksi on käytetty tietyn tiheyden (700 - 850 kg/m3) omaavaa kuitupohjaa. Molemmissa julkai- 2 suissa AKD:ta käytetään noin 2-4 kg/t kuivaa kuitupohjaa autoklaaviolosuhteita kestävän materiaalin saamiseksi.

Julkaisuissa FI 84197, US 5626719, WO 01/49938, EP 1091043 ja EP 292975 esitetään aseptiseen pakkaamiseen tarkoitettuja nestepakkausmateriaaleja, jolle suorite-5 taan sterilointi esim. käsittelemällä pakkaus vetyperoksidiliuoksella, esim. noin 80 °C:ssa. Ko. julkaisuissa esitetään sovellutuksia, jotka pyrkivät ratkaisemaan normaalipaineessa tapahtuvasta maitohappoliuoksesta, kahvista ja/tai vetyperoksidikä-sittelystä aiheutuvaa raakareunaimeytymistä. Paineen alaisina ja yli 100 °C:ssa au-toklavointiin soveltuvia pakkauksia ei ole ehdotettu.

10 Keksinnön tarkoitus

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin autokaavipakkaukseen tarkoitettu kuitupohjainen pakkausmateriaali, jossa raakareunaimeytymisongelmaan on kehitetty vaihtoehtoinen ratkaisu, jolla voidaan parantaa kuitupohjan kestävyyttä au-toklaaviolosuhteissa.

15 Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin autoklaavipakkauksiin soveltuva kuitupohjainen materiaali, joka tarjoaa mekaanisten ominaisuuksien osalta lisää vaihtoehtoja autoklaavipakkauksissa käyttökelpoisiin kuitupohjapakkausmateriaa-leihin.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus e · • · φ 20 Nyt on havaittu, että kuitupohjaisessa pakkauksessa veden tai höyryn imeytymis-tä/tunkeutumista leikkausreunasta voidaan merkittävästi vähentää (alla käytetään • · *···* nimitystä ’’raakareunaimeytymän vähentäminen”), kun kuitupohjaa käsitellään hyd- : V rofobisen liiman ja märkälujaliiman yhdistelmällä.

• · • * • · Märkälujaliiman hydrofobisuutta lisäävä vaikutus yhdistettynä hydrofobisen liiman .*··. 25 kanssa on yllättävä, sillä ko. liimalla on alalla yleensä toinen käyttötarkoitus. Sitä • · käytetään pakkausmateriaaleissa, joita ei varsinaisesti pyritä suojaamaan kosteudel-. ta, jolloin sen tarkoitus on lisätä märän paperin tai kartongin lujuutta ko. pakkauk- • t :.*·· sen kastuessa. Tästä tulee nimitys ”wet strength improving agent”. Autoklaavipak- kausmateriaali on erityissovellutus, jossa on nimenomaan tarkoitus estää kosteuden : 30 pääsy kuitupohjaan, joten märkälujaliimaa ei ole käytetty ko. autoklaavi- • · · pakkausmateriaalissa.

• · ·* 3

Keksinnön mukaiselle autoklaavipakkaukseen tarkoitetulle pakkausmateriaalille on siten tunnusomaista, että kuitupohja on käsitelty märkälujaliimalla, hydrofobisella liimalla sekä alumiiniyhdisteellä pakkauksen raakareunaimeytymän vähentämiseksi ja että hydrofobista liimaa on käytetty 0.3-4 kg/t kuivaa kuitupohjaa, märkälujalii-5 maa on käytetty 0.2-12 kg/t kuivaa kuitupohjaa ja alumiiniyhdistettä on käytetty 0.1-20 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

Edelleen, esillä olevan keksinnön ansiosta hydrofobista liimaa on mahdollista käyttää tekniikan tasoon nähden pienempiä määriä hyvän autoklaavikestävyyden aikaansaamiseksi, millä saavutetaan etuja kartongin tai paperin valmistusprosessissa 10 ja konvertointiprosessissa. Esimerkiksi hydrofobisen liiman annostustason alentumisen seurauksena myös muovipinnoitteiden adheesio käsiteltyyn kuitupohjaan paranee, mikä puolestaan vaikuttaa edullisesti pakkauksen autoklaavikestävyyteen.

Lisäksi keksinnön mukaisen yhdistelmän ansiosta autoklaavipakkauksissa voidaan käyttää pienempitiheyksistä kuitupohjaa, mikä lisää pakkauksen mekaanisten omi-15 naisuuksien muuntelumahdollisuuksia autoklaavipakkaussovellutusten alueella.

Esillä olevan hakemuksen yhteydessä käytetyillä termeillä tarkoitetaan seuraavaa: ’’Kuitupohjalla” tarkoitetaan mieluiten valkaistusta massasta valmistettua pakkaus-paperia tai -kartonkia, joiden valmistus on paperiteollisuudesta hyvin tunnettu.

’’Autoklavoinnilla” tarkoitetaan pakkauksen, esim. tyhjän pakkauksen tai tuotteen 20 (esim. elintarvikkeen) sisältävän pakkauksen, käsittelyä kohotetussa lämpötilassa, :*·*. esim. 100 - 200eC, tavallisesti 120 - 130"C, höyryn, kuten vesihöyryn, avulla, • .·*·. yleensä paineistetuissa olosuhteissa, tyypillisesti kyllästetyn höyryn paineessa. Kä- :v. sittelyä käytetään tavallisesti pakkaustuotteen steriloimiseksi, so. tuhoamaan ja es- • · tämään haitallista mikrobikasvua. Autoklavointikäsittely on hyvin tunnettu, esim.

· " * 25 elintarvike- ja lääketeollisuudessa. Esimerkkinä olosuhteista mainittakooon käsittely ... suljetussa tilassa noin 125eC:ssa 45 min tai 60 min ajan. Autoklaavilaitteistoja on • · *···| kaupallisesti saatavana ja autoklavointiolosuhteet pakkaustuotteen steriloimiseksi ovat yleisesti tunnettuja.

• · • * ’’Autoklaavipakkaus” tarkoittaa pakkausta, jossa pakkausmateriaalina on käytetty **:*' 30 kuitupohjamateriaalia, ja joka soveltuu ominaisuuksiltaan yllä mainittuun autokla- vointikäsittelyyn, so. on tehty vettä hylkiväksi ja kuumuutta kestäväksi esim. hydro-fobiliiman ja mahdollisesti pinnoitekerroksien, kuten polymeeripinnoitteiden, avulla.

4 ’’Hydrofobisella liimalla” tarkoitetaan mitä tahansa liima-ainetta, jolla kuitupohja saatetaan vettä hylkiväksi eli hydrofobiseksi. Tämä Uimaryhmä on alalla yleisesti tunnettu esim. nimityksellä ’’sizing agent”.

Yhtenä käyttökelpoisena hydrofobisena liima-aineena mainittakoon mgripihkahap-5 poanhydridin ja hydrokarbyylin tai hydrokarbyylien seoksen, esim. yli 13 hiiltä käsittävän olefiinin tai olefiiniseoksen, reaktiotuotteesta, koostuvaa liimaa. Tässä yhteydessä ko. liimasta käytetään alalla tunnetun mukaisesti nimitystä ASA-liima, joka on edullisesti meripihkahappoanhydridin ja 13-25 hiiltä käsittävien, suoraketjuis-ten tai haaroittuneiden olefiinin seoksen välinen reaktiotuote. Olefiiniosa voi koos-10 tua suoraketjuisista ja haaroittuneista Ci3- C25-alkeenien seoksesta. Edullisesti ASA on ns. alkenyylimeripihkahappoanhydridista, esim. C13- C22-alkeenyylimeri-pihkahappoanhydridistä koostuvaa liimaa, esim. jokin kaupallinen ASA-tuote.

Edelleen eräänä käyttökelpoisena hydrofobisena liimana mainittakoon ns. alkyyli-keteenidimeeristä (AKD) koostuva liima, joka on alalla hyvin tunnettu. Sillä tarkoi-15 tetaan tässä yhteydessä hydrokarbyyliketeenidimeerituotetta, joka on muodostettu esim. tyydyttymättömästä tai tyydyttyneestä, suorakeljuisesta tai haaroittuneesta rasvahaposta tai tällaisten rasvahappojen seoksesta, esim. Ci6- tai pidempiketjuisista rasvahapoista tai näiden seoksista, esim. Ci6-3o-, sopivasti Ci6-22-, kuten Ci6-, Ci8-, C2o- tai C22-, edullisesti Ci6- tai Ci8-rasvahapoista, tai näiden seoksesta. Tässä yh-20 teydessä ko. tuotteista käytetään nimitystä ’’alkyyliketeenidimeeri” (AKD) alan käy- ·· • ’·· tännön mukaisesti. Eräs edullinen AKD-liima on kaupallinen tuote, jossa keteeni- : Y: dimeerin hiilivetyketju on muodostettu Ci6- ja Cj8-rasvahappojen seoksesta (Ci6/Ci8 :T: AKD).

• · · • » [.**;’ Siten sekä ASA- että AKD-liimana voidaan käyttää kaupallisesti saatavia tuotteita, • · · i..;* 25 jotka voivat olla vesisuspension tai -emulsion muodossa, ja voivat mahdollisesti si- : : sältää myös muita lisäaineita.

.*·*. ’’Märkälujaliima” tarkoitetaan alalla hyvin tunnettu liimaryhmää, jota yllä mainitun • · · mukaisesti käytetään lisämään/parantamaan märän paperin tai kartongin lujuutta (”wet strength improving agent”). Tällaisista liimoista mainittakoon mm. polyami-\**ϊ 30 doamiiniepikloorihydriini-hartsi (PAAE), urea-formaldehydi-hartsi (UF), melamii- • it ni-formaldehydi-hartsi (MF), polyakryyliamidi/glyoksaali kondensaatti, polyvinyy- t : .·. liamiini, polyuretaani, polyisosyanaatti. Edullisina liimoina mainittakoon esim.

!···! PAAE ja isosyanaatti, erityisesti PAAE-liima.

• · ··* 5

Kuitupohjaan lisätyn hydrofobisen liiman, edullisesti ASA-liiman, määrä on 0.3 - 4 kg/t kuivaa kuitupohjaa, edullisesti 0.5 - 1.7 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

Märkälujaliimaa, edullisesti PAAE-liimaa, lisätään kuitupohjaan 0.2 - 12 kg/t kuivaa kuitupohjaa, edullisesti 1-6 kg/t kuivaa kuitupohjaa, edullisemmin 2-4 kg/t 5 kuivaa kuitupohjaa.

Keksinnön mukaisessa pakkausmateriaalissa autoklaavipakkausta varten märkälujaliimaa on käytetty 0.1-5 paino-osaa, esim. 0.5 - 3 paino-osaa, edullisesti 1 - 2.5 paino-osaa, kuten 2 paino-osaa, hydrofobisen liiman yhtä paino-osaa nähden. Eräs edullinen yhdistelmä on PAAE-liiman ja ASA-liiman yhdistelmä, jota käytetään 10 PAAE:ASA painosuhteessa 0.1:1 - 5:1, sopivasti 0.5:1 - 3:1, edullisemmin 1:1 -2.5:1, esim. 2:1.

Nyt on yllättäen myös havaittu, että lisättäessä keksinnön mukaiseen pakkausmateriaaliin alumiinisuolaa, jota yleensä käytetään esim. lisäämään hydrofobisen liima-aineen retentiota kuitupohjassa, tällöin pakkausmateriaalin autoklaavikestävyyttä 15 voidaan edelleen parantaa. Siten keksinnön erään edullisen sovellutuksen mukaisesti kuitupohjaan on lisätty alumiinisuolaa.

’’Alumiiniyhdiste” voi olla esim. jokin paperin ja kartongin valmistuksen yhteydessä tunnettu yhdiste, jota käytetään tekniikan tasossa mm. lisäämään hydrofobisen liima-aineen retentiota kuitupohjassa. Ko. suola on edullisesti aluna joka on erityi- : ** 20 sen edullinen yhdiste keksinnön mukaiseen käyttötarkoitukseen. Aluna on saatavana • * v.: kaupallisena tuotteena. Myös esim. polyalumiinikloridia (PAC), joka on kaupalli- :T: sesti saatavana, voidaan käyttää ko. käyttötarkoitukseen.

**· • · • · » it Alumiiniyhdisteen määrä on 0.1 - 20 kg/t kuivaa kuitupohjaa, edullisesti 1.0 - 10 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

*· 25 Hydrofobisen liiman painosuhde alumiiniyhdisteeseen, edullisesti alunaan, on esim. 1:0.1-1:7, edullisesti 1:0.5 - 1:5, edullisemmin 1:1 — 1:3, ja spesifisenä esimerkki-nä mainittakoon ko. liima:aluna suhde 1:2.

•

Edelleen keksinnön mukaan autoklaavipakkausmateriaalissa kuitupohjan uiko- ja :]**: sisäpuolella on yksi tai useampia, mahdollisesti pigmentoituja polymeerikerroksia . \# 30 alalla tunnetun mukaisesti. Eräässä sovellutuksessa pakkausmateriaali käsittää mai- • · · t ( nitussa jäestyksessä polymeerisen kuumasaumauskerroksen, valkoiseksi pigmen-*···* toidun polymeerikerroksen, mustaa pigmenttiä sisältävän polymeerikerroksen, käsi tellyn kuitupohjan, yhden tai useamman polymeerisen happisulkukerroksen, side- 6 ainekerroksen, harmaaksi pigmentoidun polymeerisen valosuojakerroksen ja polymeerisen kuumasaumauskerroksen.

Polymeerikerrosten materiaalina voidaan käyttää alalla yleisesti tunnettuja materiaaleja. Esim. kuumasaumauskerroksen materiaalina on edullisesti polypropeeni (PP), 5 polyeteeni (PE) tai näiden kopolymeeri. Happisulkukerroksen materiaalina on edullisesti etyleenivinyylialkoholipolymeeri (EVOH) tai polyamidi (PA), edullisimmin EVOH.

Parantuneesta autoklaavikestävyydestä johtuen keksinnön mukaisessa pakkausmateriaalissa voidaan haluttaessa pienentää polymeeripinnoitteiden osuutta materiaalis-10 sa.

Käsitellyn kuitupohjan autoklaavikestävyyttä voi olla edelleen parannettu säätämällä (optimoimalla) sen rakennetta valmistuksen aikana. Autoklaavikestävyyttä voidaan siten lisätä esim, raaka-aineen jauhatusasteen (esim. suursakeusjauhatuksen), kuitupohjarainan kalanteroinnin/märkäpuristuksen ja/tai rainan kuivatuksen (esim. 15 Condebelt-kuivatuksen) avulla. Edelleen, käsiteltyyn kuitupohjaan voi olla lisätty täyteainetta, kuten titaanidioksidia, autoklaaviolosuhteita hyvin kestävän kuitupohjan saamiseksi. Täyteainetta voidaan lisätä esim. 0,1-10 paino-%, edullisesti 0,1-2 paino-%, kuivan kuitupohjan painosta.

... Kuitupohjan keksinnön mukaisella käsittelyllä tarkoitetaan tyypillisesti, että kuitu- \ ,e 20 pohjainen pakkausmateriaali on käsitelty kauttaaltaan, so. koko rainan leveydeltä, keksinnön mukaisella hydrofobisen liima-aineen ja märkälujaliiman yhdistelmällä.

• · · *;' * Kuitenkin, keksintö käsittää myös mahdollisuuden suorittaa käsittely vain osalle :.··* materiaalista, esim. leikkaussärmille.

* • · · • · * · .***; Hydrofobinen liima ja märkälujaliima lisätään edullisesti yllä esitettyinä määrinä.

25 Lisäys voidaan suorittaa esim. paperin ja kartongin valmistuksen yhteydestä tunne-tulla tavalla missä tahansa vaiheessa valmistusprosessia ennen viimeistä kuitupohja- • · rainan kuivatusvaihetta, kuitenkin edullisesti kuitupohjasulppumassan valmistuksen yhteydessä, i.e. ennen kuitusulpun viiralle saattamista, jolloin ko. yhdistelmä saa- • · * • V daan sisällytettyä tasaisesti, kauttaalleen viiralle muodostettavaan kuitupohjarai- : 30 naan. Vaihtoehtoisesti, kuitusulpusta voidaan ensin muodostaa viiralle kuitupohja- ; . raina, jonka jälkeen hydrofobiliima ja/tai märkälujaliima saatetaan kuitupohjarainal- • · · t le esim. suihkuttamalla rainan päälle. Hydrofobiliima ja märkälujaliima voidaan li-**··* sätä samassa tai eri vaiheessa kuitupohjan valmistusprosessia. Märkälujaliima lisä tään esim. ennen hydrofobiliimalisäystä, samanaikaisesti ko. lisäyksen kanssa tai 7 hydrofobiliimalisäyksen jälkeen. Koko käytettävä hydrofobiliimamäärä ja märkälu-jaliimamäärä voidaan lisätä yhdessä prosessivaiheessa, esim. sulpun muodostuksen aikana, mutta on myös mahdollista, että toista tai molempia ko. liimasta ja yhdisteestä lisätään useammassa kuin yhdessä kuitupohjan valmistusvaiheessa.

S Yllä esitetyn mukaisesti kuitupohjaan lisätään alumiinisuolaa, edullisesti alunaa, yllä esitettyinä määrinä, jolloin kuitupohjan kestävyyttä autoklaaviolosuhteissa saadaan edelleen parannettua. Lisäys voidaan suorittaa alalla tunnetulla tavalla. Erään sovellutuksen mukaan aluna lisätään sulppumassan muodostuksen aikana ennen sulpun viiralle saattamista.

10 Edelleen, hydrofobiliimasta, esim. ASA-liimasta, peräisin olevien autoklaavikestä-vyyteen haitallisesti vaikuttavien epäpuhtauksien, esim. happomuodossa esiintyvien yhdisteiden, muodostumista käsitellyn kuitupohjan valmistuksen yhteydessä voidaan ehkäistä/estää prosessiolosuhteita säätämällä, esim. liiman lyhyellä viiveellä paperikoneen märässä päässä ja hyvällä first-pass retentiolla.

15 Keksinnön mukaisen märkälujaliiman käytön ansiosta voidaan valmistaa myös autoklaaviolosuhteissa toimivaa kartonkia, jonka tiheys- ja huokoisuusominaisuudet poikkeavat pelkällä hydrofobiliimalla valmistetun kartongin vastaavista ominaisuuksista. Keksintö tarjoaa siten autoklaavipakkausmateriaaliksi erilaisia vaihtoehtoja nyt käytettyjen rinnalle. Voidaan käyttää mm. pienempitiheyksistä kartonkia, 20 so. saadaan parempi jäykkyys.

• · • * · ΙΛ' Kuitupohjan autoklaavikestävyyttä voidaan haluttaessa edelleen parantaa kuitupoh- jän rakennetta säätämällä, esim. raaka-aineen jauhatusasteen, kuten suursakeusjau- « · ]’··' hatuksen; kuitupohjarainan kalanteroinnin/märkäpuristuksen; ja/tai kuivatuksen, ku- t ten Condebelt-kuivatuksen, avulla. Edelleen, käsiteltyyn kuitupohjaan voidaan lisä- • · · 25 tä täyteainetta, kuten titaanidioksidia, autoklaaviolosuhteita hyvin kestävän kuitu-pohjan saamiseksi.

*«· • · • · [[[. Keksintö koskee lisäksi patenttivaatimuksen 15 mukaista kuitupohjaisen pakkaus materiaalin, jossa kuitupohja on käsitelty sekä märkälujaliimalla että hydrofobisella ·· · • *,t liimalla, käyttöä autoklaavipakkaukseen, erityisesti yllä esitettyä keksinnön mukais- :[[\* 30 ta materiaalia olevaan pakkaukseen.

• · ;.t t Edelleen, käyttämällä märkälujaliimaa voidaan valmistaa autoklaaviolosuhteisiin

Mt soveltuvaa paperia ja kartonkia, joka toiminnallisilta ominaisuuksiltaan vastaa hyvin pakkauskartongilta vaadittavia ominaisuuksia, esim. jatkojalostusprosesseja, pakkauksia ja kierrätettävyyttä ajatellen.

8

Keksintö selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla. Esimerkkiosa

Esimerkeissä tutkittiin eri tekijöiden vaikutuksia kartongin raakareunaimeytymään autoklaaviolosuhteissa.

5 Autoklaavitestaukset suoritettiin vesihöyryllä sterilisoivalla autoklaavilla käyttäen noin 125’C lämpötilaa. ’’Normaalit” autoklavointiolosuhteet suoritettiin n. 125’C:ssa, 45 min, 100% RH, ja ’’rankat” n. 125°C:ssa, 60 min, 100 % RH. RH = relative humidity, suhteellinen kosteus. Autoklaavikäsittelyyn kuului lisäksi lämpötilan nostovaihe (n. 15 min) ja laskuvaihe (n. 20 min).

10 Testauksessa testattavat näytteet pinnoitettiin polymeeripinnoitteella molemmin puolin siten, että kartongista oli näkyvissä vain raakareuna. Autoklaavitestauksen raakareunaimetymänä (’’raw edge penetration”, REP) mitattiin veden määrä, joka imeytyi kartonkiin näytteen reunojen kautta. Tunkeutuma ilmoitettiin raakareunan pinta-alaa kohden (kg/m2).

15 Raakareunaimeytymä REP 80°C tarkoittaa, että näytteitä pidettiin 80'C vedessä kolmen tunnin ajan, jonka jälkeen suoritettiin ko. mittaus.

SR tarkoittaa massan suotautumisvastusta Schopper-Riegler-menetelmän mukaan.

·· •*t " Keksinnön mukaisissa esimerkeissä ja vertailuesimerkeissä käytettiin 150 g/m kar- tonkinäytteitä. Kuivasta koivusulfaattisellusta (jauhettu levyjauhimilla SR arvoon *·· v 1 20 22) paperikoneella käyttäen kartongin valmistuksessa käytettäviä tavanomaisia ke- mikaaleja. Kartongin valmistuksessa käytettiin kuivaa koivusellua, joka jauhettiin :*·]: levyjauhimilla SR arvoon 22. Puristinosa oli tavanomainen 3 nippinen molemmin :***: puolin huovitettu puristinosa. Kuivatusosa oli tavanomainen höyrysylintereillä va- ··· rustettu. Kalanterointi suoritettiin kovanippisellä kalanterilla (15 kN/m). Kutakin .···, 25 vertailukoetta varten vertailtavat kartonkinäytteet valmistettiin samalla tavalla siten, että ne poikkesivat toisistaan ainoastaan koostumuksen tai valmistusolosuhteiden . vertailuun tarvittavien erojen osalta. Ko. poikkeamat näytteiden valmistusvaiheessa i.**i ja/tai koostumuksessa on mainittu erikseen kunkin vertailuesimerkin kohdalla.

Mahdollinen hydrofobiliima-, Al-/Ca-yhdiste- ja märkälujaliimalisäys suoritettiin : !·. 30 sulppumassaan ennen sulpun viiralle saattamista. Suhteet ovat painosuhteita.

!·· S ··· f · « · *·Φ 9

Esimerkit 1 ja 2. Märkälujaliiman (PAAE) vaikutus ASA ja AKD liimauksen yhteydessä: Esimerkissä 1 ja 2 kartonki oli massaliimattu kahdella eri hydrofobiliiman määrällä. Märkälujaliiman määrä oli vakio kaikissa koepisteissä.

Esimerkki 1. Märkälujaliiman (PAAE) vaikutus ASA liimauksen yhteydessä: 5 Autoklavointi ’’normaaleissa” olosuhteissa Raakareunaimeytymä, REP (kg/ m2) Alhainen ASA liimaustaso (1 kg/t) 5,7

Alhainen ASA liimaustaso (1 kg/t)+ märkälujaliimaus (2kg/t) 4,8 Voimakas ASA liimaustaso (3 kg/t) 5,4

Voimakas ASA liimaustaso (3 kg/t)+märkälujaliimaus (2kg/t) 2,7 10

Esimerkki 2. Märkälujaliiman (PAAE) vaikutus AKD liimauksen yhteydessä

Autoklavointi ’’normaaleissa” olosuhteissa Raakareunaimeytymä, REP (kg/ m2)

Normaali AKD liimaustaso (2 kg/t) 9.6

Normaali AKD liimaustaso (2 kg/t)+märkälujaliimaus (2kg/t) 5.0 15 Voimakas AKD liimaustaso (3 kg/t) 3.5 ... Voimakas AKD liimaustaso (3 kg/t)+märkälujaliimaus (2kg/t)2.0 • ·· • · \v Esimerkkien 1 ja 2 perusteella voidaan nähdä, että käyttämällä märkälujaliimaa voi- :T.* daan vähentää tarvittavan hydrofobiliiman määrää kartongissa.

• 9« • 9 • · ··· • 9 * 9 9 9 ♦ · • 9 99* ϊ„.ϊ 20 Esimerkki 3. ASA vs. AKD liimauksen tehokkuus autoklaaviolosuhteissa ..... Sellukartonki massaliimattiin yhtäsuurilla AKD ja ASA määrillä. Aluna- • · ]]\ hydrofobiliima suhde molemmissa pisteissä oli 1:1. Märkähijaliima.hydrofobiliima- suhde oli 1:1. Raakareunaimeytymä määritettiin kolmessa eri koeolosuhteessa: ϊ.'.ί upottamalla kartonkinäytteet 80°C veteen (3 h) sekä autoklavoimalla ’’normaaleissä]: 25 sa” ja ’’rankoissa” olosuhteissa yllä esitetyn mukaisesti.

Raakareunaimeytymä REP (kg/m2) 3 h 80“C vesikäsittelyn jälkeen 999 **··* AKD liimaus (2.5 kg/t) 2.0 10 ASA liimaus (2.5 kg/t) 1.4

Autoklaaviolosuhteet normaalit rankat 5 Raakareunaimeytymä (REP) autoklavoinnin jälkeen (kg/ m2) AKD liimaus (2.5 kg/t) 2.3 6.2 ASA liimaus (2.5 kg/t) 1.8 2.3 Määrät, jotka imeytyivät kartonkiin näytteen reunojen kautta (REP, raw edge penet-10 ration) olivat melko lähellä toisiaan AKD ja ASA liimatuilla näytteillä ’’normaaleis- sa” autoklaaviolosuhteissa. ’’Rankoissa” autoklaaviolosuhteissa havaittiin selvempi ero ASA liimatun kartongin eduksi.

Esimerkki 4. Alunan käytön vaikutus autoklaaviolosuhteissa 15

Sellukartonki massaliimattiin ASA-liimalla (2.5 kg/t) ja PAAE-märkälujaliimalla (2 kg/t).

.. Autoklaaviolosuhteet rankat normaalit —

Raakareunaimeytymä (kg/ m2) REP REP REPvesi80C

• · ··· v * 20 ASA liima: aluna suhde 1:0 9.9 8.1 2.2 ··· • v. ASA liima: aluna suhde 1:1 3.8 1.6 1.3 • · :***: ASA liima: aluna suhde 1:2 2.4 1.6 1.4

Koepisteistä nähdään selvästi alunan merkittävä raakareunaimeytymää pienentävä ***** vaikutus. Alunan määrän lisääminen vähensi raakareunaimeytymää ’’rankoissa” *# ' 25 olosuhteissa vielä senkin jälkeen, kun tavanomaisin testein (80 C, 3h) tai normaa- :***: leissa autoklaaviolosuhteissa ei enää havaita parannusta raakareunaimeytymässä.

··· • · • » ··· . *, Esimerkki 5. Koko massan jauhatukset vaikutus • S J ··· · ··· • · *···* 30 Sellukartonkinäytteet valmistettiin käyttäen massan jauhatusastetta 25 SR ja, vas- π vasti 30 SR. Kartongin valmistuksessa käytetty ASA-liimaa (2.5 kg/t), PAAE-hartsia (2 kg/t) ja alunaa (2 kg/t).

Autoklaaviolosuhteet rankat normaalit ---

Raakareunaimeytymä (kg/m2) REP REP REPvesi80C

5 Massan jauhatusaste 25 SR 3.8 1.6 1.3

Massan jauhatusaste 30 SR 2.0 1.6 1.4

Esimerkki 6. Osa massasta jauhettu pidemmälle SR arvoon 80

Esimerkissä käytettiin matalasakeusjauhatusta koko massalle ja pidemmälle jauhe-10 tulle osuudelle. Sellukartonkinäytteet valmistettiin käyttäen eri määriä massaa, jonka jauhatusaste oli 80 SR ("pidemmälle jauhettu massa”). Kartongin valmistuksessa käytetty ASA-liimaa (2.5 kg/t), PAAE-hartsia (2 kg/t) ja alunaa (2 kg/t).

Autoklaaviolosuhteet rankat normaalit —

Raakareunaimeytymä (kg/ m2) REP REP REPvesi80C

15 Pidemmälle jauhetun massan osuus 0% 3.8 1.6 1.3 • · : Pidemmälle jauhetun massan osuus 5% 2.7 1.7 1.6 • 9 • • ♦ *

Pidemmälle jauhetun massan osuus 15% 2.3 1.8 1.4 • ♦ ♦ • · • · :*·*: 20 Esimerkki 7. Kalanteroinnin vaikutus • · • · * • m *·*·* Sellukartonkinäytteet valmistettiin tiivistämällä näytteet kartonkikoneen kuivassa päässä konekalanterilla normaalilla ja korotetulla nippipaineella (15 ja 30 kN/m). Tiivistäminen voitaisiin tehdä myös muun tyyppisellä rainan tiivistysmenetelmällä * *:**: (esim. märkäpuristus, kenkäkalanterointi). Kartongin valmistuksessa käytetty ASA- : 25 liimaa (2.5 kg/t), PAAE-hartsia (2 kg/t) ja alunaa (2 kg/t).

• · ···

Autoklaaviolosuhteet rankat normaalit —

: Raakareunaimeytymä (kg/ m2) REP REP REPvesi80C

• · · • · • ·

Kalanterointi normaali nippipaine 3.8 1.6 1.3 12

Kalanterointi korotettu nippipaine 2.8 1.7 1.3

Esimerkki 8. Hienojakoisen täyteaineen vaikutus 5 Kartongin valmistuksessa käytetty AKD-liimaa (1.5 kg/t) ja PAAE-hartsia (1 kg/t).

Autoklaaviolosuhteet normaalit —

Raakareunaimeytymä (kg/ m2) REP REPvesi80C

Ti02 annostus 0 kg/t 6,4 1.6

Ti02 annostus 2 kg/t 3.9 1.5 10 Ti02 annostus 4 kg/t 3.4 1,5

Sellukartonkinäytteissä käytettiin mineraalisena hienoaineksena titaanioksidia, mutta sen tilalla voidaan käyttää myös muun tyyppisen hienoainesta (esim. muut paperin valmistuksen täyteaineet).

Esimerkki 9. Condebelt kuivatuksella varustetun tuotantokoneen ja perinteisellä sy-15 linterikuivatuksella varustetun koneen autoklaavikartonkien vertailu

Autoklaaviolosuhteet normaalit

Raakareunaimeytymä (kg/ m2) REP

• ♦ • e ♦ *·*·* Normaali kuivatusosa 1.4-1.6 ··« • · · • · · # .··*. Condebelt kuivatusosa 1.0-1.2 • · ··· • e · ‘ ·* 20 Condebelt kuivatusosalla pystytään myös tiivistämään kartongin rakennetta kestä- mään paremmin autoklaavausolosuhteita.

.·*. Yllä olevien Esimerkkien tulokset osoittavat, että käyttämällä märkälujaliimaa au- .1"· toklaavikartongin valmistuksessa voidaan tinkiä massan tiheys- ja/tai huokoisuus- • · . vaatimuksesta.

• t • · · • · · 25 • · • f· * • · « · · • ·

··« I

· · • · • * ·««

Claims (15)

1. Pakkausmateriaali, joka on tarkoitettu autoklaavipakkaukseen ja käsittää kuitupohjan, jonka uiko- ja/tai sisäpuolella on yksi tai useampia polymeerikerroksia, ja jossa kuitupohja on käsitelty hydrofobisella liimalla, tunnettu siitä, että kuitu-5 pohja on käsitelty märkälujaliimalla, hydrofobisella liimalla sekä alumiiniyhdisteel-lä pakkauksen raakareunaimeytymän vähentämiseksi ja että hydrofobista liimaa on käytetty 0.3-4 kg/t kuivaa kuitupohjaa, märkälujaliimaa on käytetty 0.2-12 kg/t kuivaa kuitupohjaa ja alumiiniyhdistettä on käytetty 0.1-20 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että hydro-10 fobinen liima sisältää alkenyylimeripihkahappoanhydridista (ASA) ja/tai alkyylike- teenidimeeristä (AKD) koostuvaa liimaa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että hydro-fobiliima koostuu ASA-liimasta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, 15 että hydrofobista liimaa on käytetty 0.5-1.7 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että märkälujaliima sisältää polyamidoamiiniepikloorihydriinihartsia (PAAE).

... 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, • · · märkälujaliimaa on käytetty 1-6 kg/t kuivaa kuitupohjaa, edullisesti 2-4 kg/t kuivaa *£' 20 kuitupohjaa. · * • * ·

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, *·*: että märkälujaliimaa on käytetty 0.5-3 paino-osaa hydrofobisen liiman 1 paino- • · .···. osaan nähden. • *l

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, 25 että alumiiniyhdiste on alumiinisuolaa, kuten alunaa tai polyalumiinikloridia (PAC).

• * .· . 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että hydro- • · · fobisen liiman painosuhde alunaan on 1:0.1-1:7, edullisesti 1:0.5-1:5, edullisemmin O 1:1-1:3. • · • · T..*

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että alunaa ’ ··’ 30 on lisätty 1.0-10 kg/t kuivaa kuitupohjaa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että pakkausmateriaalissa uiko- ja sisäpuolella on yksi tai useampia, mahdollisesti pigmentoituja polymeerikerroksia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että pak-5 kausmateriaali käsittää mainitussa järjestyksessä polymeerisen kuumasaumausker- roksen, valkoiseksi pigmentoidun polymeerikerroksen, mustaa pigmenttiä sisältävän polymeerikerroksen, käsitellyn kuitupohjan, yhden tai useamman polymeerisen hap-pisulkukerroksen, sideainekerroksen, harmaaksi pigmentoidun polymeerisen valo-suojakerroksen ja polymeerisen kuumasaumauskerroksen.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että kuitupohjakerrokseen on lisätty täyteainetta pakkauksen autoklaavikestävyyden lisäämiseksi.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen pakkausmateriaali, tunnettu siitä, että kuitupohja on pakkauspaperi tai -kartonki.

15. Kuitupohjaisen pakkausmateriaalin, jossa kuitupohja on käsitelty märkälujalii- malla, hydrofobisella liimalla sekä alumiiniyhdisteellä ja jossa hydrofobista liimaa on käytetty 0.3-4 kg/t kuivaa kuitupohjaa, märkälujaliimaa 0.2-12 kg/t kuivaa kui-tupohjaa ja alumiiniyhdistettä 0.1-20 kg/t kuivaa kuitupohjaa, käyttö raakareu-naimeytymän vähentämiseen höyryllä paineistetuissa olosuhteissa 100-200 *C:n : **· 20 lämpötilassa autoklavoitavassa tuotepakkauksessa. • · • · • · • * * ·*·