一种通过加热装置作用于包装前体的边缘区域来生产包装前体的装置和方法与流程

文档序号:17578375发布日期:2019-05-03 20:42阅读:156来源:国知局
一种通过加热装置作用于包装前体的边缘区域来生产包装前体的装置和方法与流程

i.一复合塑料层,

ii.一复合载体层,

iii.一第一复合边缘区域,

iv.一第二复合边缘区域,

其中所述装置在流动方向上包括以下装置组成部分:

a)一平坦的传送单元,其被设计用于传送平坦的片状复合材料,其中传送单元包含一传送面,该传送面被设计用于承载该复合材料;该平坦的传送单元的下游为

b)一第一加热单元,其被设计用于加热第一复合边缘区域,其中第一加热单元包含能量释放部分;所述第一加热单元的下游为

c)一接触单元,其被设计用于将第一复合边缘区域粘合到第二复合边缘区域;

其中第一加热单元被设计用于沿流动方向释放能量。本发明还涉及一种方法,涉及一种通过所述方法制得的包装前体,涉及一种包装前体,以及涉及所述装置的应用。

长期以来,无论是供人类食用的食品和饮料产品还是动物饲料产品,这些食品、饮料产品和动物饲料产品都通过将其储存在罐子中或储存在由盖子封闭的瓶子中来保存。在这种情况下,可以首先通过对食品或饮料产品和容器,此处为瓶子或罐子,分别进行非常彻底的灭菌,然后将食品或饮料产品装入容器中并密闭容器来延长保质期。然而,经过长时间试验和测试,发现延长食品和饮料产品的保质期的这些措施具有一系列缺点,例如之后需要再次进行灭菌。由于罐子和瓶子基本上是圆柱形的,所以无法实现非常密集和节省空间的储存。此外,罐子和瓶子本身具有相当大的重量,这导致运输中的能量消耗增加。而且,即使用于生产玻璃、马口铁或铝的原料是回收利用的,玻璃、马口铁或铝的生产也需要相当高的能量消耗。就瓶子而言,增加的运输支出是另外的加重因素。瓶子通常是在玻璃厂中预制,然后必须运送到分配食品和饮料产品的加工厂,其中需要利用相当大的运输量。此外,瓶子和罐子只能靠大力或借助工具才能打开,因此相当费力。就罐子而言,打开罐子时所产生的锋利边缘会高度增加受伤的风险。就瓶子而言,在填充或打开装满的瓶子时,碎玻璃总是会进入食品或饮料产品中,这会引起的最坏的结果是:在食用食品或饮料产品时引起内伤。另外,罐子和瓶子都必须贴上标签,以便识别和推广食品或饮料产品内含物。瓶子和罐子不能简单直接地印刷信息和促销消息。因此,除了实际印刷之外,还需要用于印刷的基底、纸张或合适的膜,作为紧固件,粘合剂或密封剂。

现有技术公开了由多层层压材料制成的尺寸稳定的食品和饮料产品容器,所述多层层压材料在本文中也称为片状复合材料。通过包含复合载体层的层压材料实现容器的尺寸稳定性,所述复合载体层通常由纸板或硬纸板组成。食品和饮料产品可以最小的损害长期储存在这些食品和饮料产品容器中。尤其如wo90/09926a2中所公开的,这种片状复合材料通常由复合载体层、粘合促进剂层、阻挡层和另一聚合物层形成,其中所述复合载体层通常由纸板或纸组成。通常,上述容器在外侧设有印刷装饰。通过印刷装饰可以向食用或饮用容器内的食品或饮料产品的消费者提供直接显示在容器上的相关信息,例如食品或饮料产品的成分。此外,该装饰用于促销推广,用于构成令人愉悦的产品外观。在现有技术中,在折叠之前通过热成型方法将该装饰涂覆到层压材料上。

目前基本上已知有两种不同方法用于生产这种复合包装以及提高填充操作性能。在一种方法中,密闭容器在填充机中由片状复合材料经由填充有食品或饮料产品的管的中间步骤生产。在另一个实施例中,首先通过折叠和密封片状复合材料的特定区域来获得具有纵向接缝的包装前体。随后,将包装前体传送到填充单元。以极高的速度生产包装前体,从而实现每单位时间高生产速度。

一般而言,本发明的一个目的是至少部分地克服由现有技术产生的缺点。本发明的另一个目的是提供一种用于生产食品和饮料产品容器的包装前体的装置,该装置的特征为高生产速度和改进的可加工性。本发明的另一个目的是提供一种用于生产食品和饮料产品容器的包装前体的装置,该装置在包装前体生产中几乎没有缺陷。本发明的另一个目的是提供一种用于生产包装前体的装置,其中使用该装置的效果在于,包装前体的纵向接缝的特性为内部密封的高接缝强度。本发明的另一个目的是提供一种用于生产包装前体的装置,其中使用该装置的效果在于,包装前体的纵向接缝的特性为外部密封的高接缝强度。本发明的另一个目的是提供一种用于生产包装前体的装置,其中使用该装置的效果在于,由包装前体制成的容器在灌装机中进行的填充操作之后具有较低的细菌污染。本发明的另一个目的是提供一种方法,该方法对实现上述与本发明的装置有关的目的作出了贡献。本发明的另一个目的是提供一种方法,该方法的特征在于在包装前体的生产过程中减少能量消耗。此外,本发明的另一个目的是提供一种特性为高生产速度的方法。本发明的另一个目的是提供一种包装前体,其纵向接缝在内部密封和外部密封中都具有高的接缝强度。上述一个或多个目的的出现也与本发明的装置的使用有关。

独立权利要求对至少部分实现上述至少一个目的作出了贡献。从属权利要求提供了有助于至少部分实现至少一个目的的优选实施例。

用于生产包装前体的装置的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,其中基于所述包装前体的重量,所述包装前体由至少80wt%的片状复合材料组成,其中所述片状复合材料包含:

i.一复合塑料层,

ii.一复合载体层,

iii.一第一复合边缘区域,

iv.一第二复合边缘区域,

其中所述装置在流动方向上包括以下装置组成部分:

a)一平坦的传送单元,其被设计用于传送平坦的片状复合材料,其中传送单元包含一传送面,该传送面被设计用于承载该复合材料;该平坦的传送单元的下游为

b)一第一加热单元,其被设计用于加热第一复合边缘区域,其中第一加热单元包含能量释放段;所述第一加热单元的下游为

c)一接触单元,其被设计用于将第一复合边缘区域粘合到第二复合边缘区域;

其中第一加热单元被设计用于沿流动方向释放能量。

在本发明的实施例2中,根据实施例1配置该装置,其中第一加热单元在流动方向上包含第一能量释放段,并且在流动方向上包含最后能量释放段,该最后能量释放段离所述第一能量释放段最远。所述第一加热单元优选由金属形成,所述金属优选为基于其重量具有至少80wt%的铁含量。优选的金属是不锈钢。

在本发明的实施例3中,根据实施例1或2配置该装置,其中第一能量释放段设计用于释放比最后的能量释放段更高的加热功率。本文优选的是,第一和最后能量释放段之间的加热功率之差在0.2至10kw/m的范围内,优选地在0.5至9kw/m的范围内,并且更优选地在0.7到8kw/m的范围内。

在本发明的实施例4中,根据实施例1至3中的任一个配置该装置,其中第一能量释放段和最后能量释放段相距至少50cm,优选至少60cm,更优选至少70cm,最优选至少80cm。偶尔会发现最大距离达600cm。

在本发明的实施例5中,根据实施例1至4中的任一个配置该装置,其中至少一个能量释放段,优选至少两个,更优选至少5个,最优选至少10个能量释放段在流动方向上的长度长于垂直于流动方向的能量释放段的长度。在本发明的装置中,同样可能的是,所有能量释放段被设计用于使得它们在流动方向上的长度比垂直于流动方向的能量释放段的长度长。

在本发明的实施例6中,根据实施例1至5中的任一个配置该装置,其中一半以上,优选至少60%,更优选至少75%,最优选至少99%的能量释放段面向传送面。

在本发明的实施例7中,根据实施例1至6中的任一个配置该装置,其中第一加热单元包含气体可以流过的入口孔,其中至少一个,优选至少两个,更优选以下所有标准都得以符合:

a)入口孔设置在能量释放段的对面;

b)入口孔离最后能量释放段的距离大于离第一能量释放段的距离;

c)入口孔的内部横截面积大于所有能量释放段的内部横截面积的总和。

优选地,入口孔连接到热气源。热气源通过气体燃烧器、电动加热器或两者的组合产生热气体是有利的。

在本发明的实施例8中,根据实施例1至7中的任一个配置该装置,其中将超过一半,优选至少60%,更优选至少75%,最优选至少99%的能量释放段设计为出口孔。优选地,加热单元的出口孔采用槽的形式。更优选地,加热单元的出口孔采用至少两个平行槽的形式。最优选的是,加热单元具有一组槽,所述一组槽包括至少两个沿流动方向定向的槽,其中加热单元的出口孔的两个平行槽之间的距离是槽宽的至少10倍。

在本发明的实施例9中,根据实施例1至8中的任一个配置该装置,其中出口孔和传送面之间的距离最多与流动方向上的出口孔的长度一样大。

在本发明的实施例10中,根据实施例1至9中的任一个配置该装置,其中设计用于减小复合载体层的层厚度的剥离单元设置在第一复合边缘区域中,在传送单元和第一加热单元之间。

在本发明的实施例11中,根据实施例1至10中的任一个配置该装置,其中电离单元设置在加热单元和接触单元之间。优选地,在加热单元和接触单元之间另外形成折叠单元。这优选用于在片状复合材料中产生至少一个第一折叠,优选沿着片状复合材料的最长尺寸的纵向折叠。进一步优选的是,另外的加热单元设计用于加热第二复合边缘区域。

在本发明的实施例12中,根据实施例1至11中的任一个配置该装置,其中该装置包含片状复合材料,其中片状复合材料包含:

一复合塑料层,

一复合载体层,

一第一复合边缘区域,

一第二复合边缘区域。

一种用于生产包装前体的方法的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,所述方法包括以下方法步骤:

a.提供片状复合材料,该片状复合材料包含:

一复合塑料层,

一复合载体层,

一第一复合边缘区域,

一第二复合边缘区域,

b.加速片状复合材料;

d.加热第一复合边缘区域;

e.将第一复合边缘区域粘合到第二复合边缘区域,

其中,在方法步骤d)中,传送面和第一能量释放段之间的区域中的第一温度是t1,而传送面和最后能量释放段之间的另一区域,优选下游的第二温度是tn。优选第一温度t1大于第二温度tn。进一步优选的是,温度t1比温度tn高30℃,优选高40℃,最优选高50℃。偶尔,第一温度t1可比温度tn高200℃。

在本发明的实施例2中,根据实施例1配置该方法,其中方法步骤d)包括通过热对流加热。在这种情况下,气态热流的温度优选为100至1200℃,优选为200至1000℃,更优选为300至900℃,最优选为400至800℃。

在本发明的实施例3中,根据实施例1和2中的任一个配置该方法,其中,在方法步骤d)中,气态热流在第一加热单元的出口孔处的流速要大于在第一加热单元的入口孔处的流速。

在本发明的实施例4中,根据实施例1至3中的任一个配置该方法,其中方法步骤d)在片状复合材料上展开的时间不超过0.5秒,优选不超过0.3秒,最优选不超过0.2秒。

在本发明的实施例5中,根据实施例1至4中的任一个配置该方法,其中片状复合材料在方法步骤b)中加速至至少100m/min,优选至至少200m/min,最优选至超过300m/min。在某些情况下,将片状复合材料加速至最大800m/min是有利的。加速优选在小于1秒内进行,优选在小于0.5秒内进行。进一步优选的是,在方法步骤b)之前,片状复合材料是个体化的。优选的个体化是从多个堆叠的片状复合材料中拉出一个片状复合材料。

在本发明的实施例6中,根据实施例1至5中的任一个配置该方法,其中,在方法步骤c)中,至少在第一复合边缘区域的子区域中的片状复合材料的厚度为比片状复合材料的厚度减小超过40%,优选超过45%,更优选超过50%。在某些情况下,将片状复合材料的厚度减小最多75%是有利的。否则,存在包装前体稳定性受损的风险。第一复合边缘区域的子区域优选为第一复合边缘区域的面积的40%至95%,更优选为50%至85%,最优选为60%至75%。

在本发明的实施例7中,根据实施例1至6中的任一个配置该方法,其中,在方法步骤d)之后,用另一加热单元加热第二复合边缘区域。优选的是,第二复合边缘区域被加热,使得存在于复合边缘区域中的第二塑料层软化并且优选地熔化。加热尤其有助于通过第二塑料层促进第二复合边缘区域与第一塑料层的粘合,尤其是密封。本文优选的是,第二塑料层被加热至少高于塑料层中存在的聚合物的玻璃化转变温度,优选熔融温度。第二塑料层的加热优选在70至300℃的温度范围内,更优选在75至250℃的温度范围内,特别优选在80至200℃的范围内进行。

通过根据实施例13至19中任一项的方法可获得的包装前体的实施例1,对实现本发明的至少一个目的作出了贡献。优选的包装前体为壳形式。这里优选的是,壳形式的包装前体被设计用于使得可以在每种情况下形成单个容器。这与管状包装前体形成对比,不需要在与食品或饮料产品接触后,例如通过切割使包装前体个体化。因此,壳形式的包装前体优选具有单个容器的尺寸。进一步优选的是,壳形式的包装前体已经折叠。这里优选的是,壳形式的折叠包装前体中的两个片状复合层彼此抵靠。

包含片状复合材料的包装前体的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,

其中片状复合材料包含第一重叠区域和第二重叠区域;

其中所述第一重叠区域包含第一层序列,所述第一层序列包含从所述片状复合材料的内表面到外表面的相互叠置的层:一第一复合载体层和一第二复合载体层;

其中第一复合载体层在第一重叠区域中与第二复合载体层粘合;

其中所述第二重叠区域包含第二层序列,所述第二层序列包含从所述片状复合材料的内表面到外表面的相互叠置的层:一第一复合载体层,一第二复合载体层和一第三复合载体层;

其中第二复合载体层在第二重叠区域中与第三复合载体层粘合;

其中第二复合载体层和第三复合载体层之间的第二重叠区域包含从片状复合材料的内表面到外表面的相互叠置的层:一第三复合塑料层和一第二复合塑料层;

其中第二重叠区域中的第三复合载体层的层厚度大于第一复合载体层和/或第二复合载体层的相应层厚度;

其中在第一复合载体层和第二复合载体层之间的第一重叠区域包含从片状复合材料的内表面到外表面的相互叠置的层:一复合颜色层粘合到复合塑料层。

复合塑料层优选包含至少一种聚烯烃,更优选聚乙烯,更优选ldpe和m-pe(通过茂金属催化剂制备的聚乙烯)的混合物。优选的复合载体层由纤维材料,优选植物基纤维材料,尤其是纤维素组成。纤维材料或纤维素优选胶合。同样可以使用未漂白的纤维材料或纤维素。纸和纸板特别优选作为复合载体层。复合载体层的单位面积重量优选在120至450g/m2的范围内。

在本发明的实施例2中,根据实施例1配置包装前体,其中第一重叠区域和第二重叠区域彼此邻接。在此优选的是,其至少部分地在纵向接缝中形成。优选地,第一重叠区域和第二重叠区域沿纵向接缝的至少50%,优选至少75%,更优选至少95%彼此邻接。

在本发明的实施例3中,根据实施例1和2配置包装前体,其中复合载体层具有孔。该孔用于形成覆盖孔,该覆盖孔特别用于吸管或封闭件-也称为配件。

通过闭合根据实施例1至3中任一项的包装前体获得的密闭容器的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献。优选地,密闭容器包括盖子和/或底座,该底座已由片状复合材料形成。优选的密闭容器包含食品或饮料产品。

根据实施例1至3中任一个所述的用于包装食品和饮料产品的包装前体的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献,其中所述包装前体利用根据权利要求1至11中所述的装置制成。

根据实施例1至11中任一个所述的装置在生产用于包装食品和饮料产品的包装前体中的应用的实施例1对实现本发明的至少一个目的作出了贡献。

本发明任何类别的组成部分的优选配置,尤其是装置、片状复合材料、包装前体、方法、密闭容器和应用的组成部分同样优选用于本发明的相应其它类别的相同名称或对应组成部分。

传送单位

通常,本发明的传送单元特别用于在片状复合材料转变成包装前体期间,传送一个或多个片状复合材料或包装前体。

在这方面,优选的是传送单元是平坦的形式。优选的,特别是平坦的传送单元至少部分地采用传送带和/或辊式传送器的形式。优选的传送面是带子。优选的带子是连续皮带。另外优选的是,在传送单元的上游形成用于片状复合材料个体化的个性化单元。优选的个性化是从多个堆叠的片状复合材料中拉出一个片状复合材料。

接触单元

通常,本发明的接触单元特别是在片状复合材料转变为包装前体时用于粘合片状复合材料的两个区域。接触单元可被设置和设计为用于化学粘合,例如粘合剂粘合,或物理粘合,例如密封,或用于化学和物理粘合。优选的接触单元是密封站,密封站优选地设计用于密封第一复合边缘区域和第二复合边缘区域。优选地,在接触单元中,第一复合边缘区域与第二复合边缘区域接触,以获得纵向接缝。进一步优选的是,第一复合边缘区域与第二复合边缘区域相对。

外表面

片状复合材料的外表面是在由片状复合材料制成的容器中主要面向外的表面。因此,外表面与容器的环境直接接触。在片状复合材料中,外表面和内表面形成片状复合材料的相互相对的表面。

当两层彼此的粘附力超过范德尔瓦斯吸引力时,两层彼此连接。已经彼此结合的层优选属于选自彼此密封、彼此粘合和彼此压缩或这些中的至少两者的组合所组成的组中的一个类别。

除非另有说明,否则层序列中的多层可以间接地彼此相邻,即具有一个或至少两个中间层,或者直接彼此相邻,即没有中间层。在一层叠加另一层的表述形式的情况下,尤其如此。其中层序列包括列举的层的表述意味着至少指定的层存在于指定的序列中。这种形式的表述不一定意味着各层直接彼此相邻。其中两层彼此相邻的表述意味着所述两层直接彼此相邻,因此没有中间层。然后,这种形式的表述并没有表明两层是否相互粘合。相反,这两层可以相互接触。

复合载体层

所使用的复合载体层可以是适合于本领域技术人员用于此目的且具有足够的强度和刚度以给予容器稳定性的任何材料,使得处于填充状态的容器基本上保持其形状。这尤其是复合载体层的优选特征,因为本发明尤其涉及尺寸稳定的容器。复合载体层可以由许多塑料组成。优选的复合载体层由纤维材料组成,优选植物基纤维材料,尤其是纤维素。纤维材料或纤维素优选胶合。同样可以使用未漂白的纤维材料或纤维素。纸和纸板特别优选作为复合载体层。载体层的单位面积重量优选为120-450g/m2,特别优选130-400g/m2,最优选150-380g/m2。优选的纸板通常具有单层或多层结构,并且可以在一侧或两侧涂覆一层或多于一层的外层。此外,基于纸板的总重量,优选的纸板具有小于20wt%,优选小于2wt%至15wt%,特别优选小于4wt%至10wt%的残余水分含量。特别优选的纸板具有多层结构。进一步优选地,纸板在面向环境的表面上具有本领域技术人员已知的称为“纸张涂料”的外层的至少一个薄层,但更优选的具有至少两个薄层。而且,优选的纸板的scott结合强度值范围为100-360j/m2,优选范围为120-350j/m2,特别优选范围为135-310j/m2。借助于上述范围,可以提供一种复合材料,通过该种复合材料可以简单地折叠具有高紧密性和低公差的容器。

阻挡层

使用的阻挡层可以是适于本领域技术人员用于此目的的任何材料,并且该材料具有充分的阻隔作用,尤其在阻隔氧气方面具有充分的阻隔作用。所述阻挡层优选自:

a.一作为电绝缘阻挡层的聚合物阻挡层;

b.一作为导电阻挡层的金属层;

c.一金属氧化物层;或

d.上述a-c中至少两种的组合。

如果根据可选方案a,阻挡层是聚合物阻挡层,则其优选地包含至少70wt%,特别优选至少80wt%,最优选至少95wt%的至少一种聚合物,其中所述聚合物为此目的而为本邻域技术人员所熟知,并且基于香味阻隔和/或气体阻隔性能特别适于包装容器。在此使用的聚合物,特别是热塑性塑料,包括单独出现或以两种或更多种的混合物的形式出现的含n-或含o-聚合物。根据本发明,当聚合物阻挡层的熔融温度范围为155℃-300℃,优选为160℃-280℃,特别优选为170℃-270℃时,可被证明是有利的。

进一步优选地,聚合物阻挡层的单位面积重量范围为2g/m2-120g/m2,优选为3g/m2-60g/m2,特别优选为4g/m2-40g/m2,并且进一步优选为6g/m2-30g/m2。进一步优选地,聚合物阻挡层可以例如通过挤出,特别是层流动挤出而由熔体获得。进一步优选地,聚合物阻挡层也可以通过层压被引入到片状复合材料中。在这种情况下,优选将箔结合到片状复合材料中。在另一个实施例中,也可以选择通过从聚合物的溶液或分散体中沉积可获得的聚合物阻挡层。

合适的聚合物包含具有加权平均的分子量范围为3×103至1×107g/mol,优选为5×103至1×106g/mol,特别优选为6×103至1×105g/mol的那些聚合物,所述加权平均的分子量通过凝胶渗透色谱法(gpc)借助于光散射测定。合适的聚合物特别包含聚酰胺(pa)或聚乙烯乙烯醇(evoh)或其混合物。

在这些聚酰胺中,有用的pa是指对于本领域技术人员来说显得适于本发明的pa。这里应特别提到pa6,pa6.6,pa6.10,pa6.12,pa11或pa12或其至少两种的混合物,特别优选pa6和pa6.6,进一步优选pa6。可在市场上买到pa6,例如and商标下的pa6。其它合适的pa例如为商标下的非晶态聚酰胺。进一步优选的是,pa的密度范围为1.01-1.40g/cm3,优选为1.05-1.30g/cm3,特别优选为1.08-1.25g/cm3。进一步优选的是,pa的粘度值范围为130-250ml/g,优选为140-220ml/g。

有用的evoh为本领域技术人员认为适合于本发明的任何evoh。可以在市场上买到多个不同版本的这些示例,尤其可以买到比利时旗下的evaltmeuropenv的商标品牌evaltm,例如evaltmf104b或evaltmlr171b型号。优选的evoh具有至少一个、两个或者超过两个或全部以下性能:

-乙烯含量范围为20-60mol%,优选为25-45mol%;

-密度范围为1.0-1.4g/cm3,优选为1.1-1.3g/cm3

-熔点范围为155℃-235℃,优选为165℃-225℃;

-mfr值(如果ts(evoh)<230℃,则为210℃/2.16kg;如果210℃<ts(evoh)<230℃,则为230℃/2.16kg)范围为1-25g/10min,优选为2-20g/10min;

-氧气渗透速率范围为0.05-3.2cm3·20μm/m2·day·atm,优选为0.1-1cm3·20μm/m2·day·atm。

优选至少一种聚合物层,特别优选复合塑料层或优选所有的聚合物层的熔融温度低于阻挡层的熔融温度。当阻挡层由聚合物形成时,更是如此。至少一种聚合物层,尤其复合塑料层的熔融温度,和阻挡层的熔融温度优选相差至少1k,更优选相差至少10k,更优选相差至少50k,更优选相差至少100k。温度差的大小应该优先选择为不会在折叠期间出现阻挡层的熔融,特别是不会出现塑料阻挡层的熔融。

根据可选方案b.,阻挡层是一种金属层。原则上合适的金属层为包含金属的所有层,所述金属为本领域技术人员所熟知,且能够提供高度光不透明性和不透氧性。在优选实施例中,例如在物理气相沉积过程之后,金属层可以采取箔层或沉积层的形式。金属层优选是不间断的层。在另一个优选的实施例中,金属层的厚度为3-20μm,优选为3.5-12μm,特别优选为4-10μm。

优先选择的金属是铝、铁或铜。优选的铁层可以是例如以箔的形式的钢层。进一步优选地,金属层是包含铝的层。铝层可以适当地由铝合金构成,例如alfemn、alfe1.5mn、alfesi或alfesimn。在每种情况下基于总铝层,纯度通常为97.5%或更高,优选为98.5%或更高。在优选的配置中,金属层由铝箔构成。合适的铝箔的延展性大于1%,优选大于1.3%,特别优选大于1.5%,及其拉伸强度大于30n/mm2,优选地大于40n/mm2,并且特别优选地大于50n/mm2。移液管测试中的合适的铝箔的液滴粒度大于3mm,优选地大于4mm,特别优选地大于5mm。用于形成铝层或铝箔的合适的合金可以在市场上获得,如来自海德鲁铝业有限公司(hydroaluminiumdeutschlandgmbh)或安姆科软包装辛根有限公司(amcorflexiblessingengmbh)旗下的名称为enaw1200,enaw8079或enaw8111的合金。当金属箔用作阻挡层时,可以在金属箔的一侧和/或两侧上在金属箔和最近的聚合物层之间提供粘合促进剂层。

进一步优选地,根据替代方案c,选择的阻挡层可以是金属氧化物层。可以使用的金属氧化物层包括对于本领域技术人员来说熟悉且看起来适于实现对于光、蒸气和/或气体的阻挡作用的所有金属氧化物层。特别优选的是基于上述金属(铝、铁或铜)的金属氧化物层,以及基于钛或氧化硅化合物的金属氧化物层。例如通过将金属氧化物从蒸汽沉积到聚合物层,例如定向聚丙烯膜上来制造金属氧化物层。对此的优选方法是物理气相沉积。

在另一个优选的实施例中,金属氧化物层的金属层可以采取层复合材料的形式,该层复合材料由一个或多个聚合物层与金属层构成。这种类型的层例如可以通过将金属气相沉积在聚合物层上,例如定向的聚丙烯膜上来获得。对此的优选方法是物理气相沉积。

聚合物层

以下术语“聚合物层”尤其指的是复合塑料层、外聚合物层,和聚合物中间层。聚合物中间层在此指的是在复合载体层和阻挡层之间的聚合物层。优选的聚合物是聚烯烃。聚合物层可以包含其它成分。

聚合物层可通过本领域技术人员已知的所有聚合物或聚合物混合物制得,其中形成它们的聚合物层或聚合物或聚合物混合物应该适用于将的那个聚合物层结合到另一成分以产生片状复合材料。有用的聚合物包含均聚物和共聚物,优选共聚物,因为可以通过选择合适的共聚用单体以一种特别有效的方式根据片状复合材料的要求来调整这些共聚物。热塑性聚合物或聚合物混合物是优选的。在热塑性聚合物中,特别优选聚烯烃。聚合物层优选通过挤出方法引入或施加到片状复合材料上。聚合物层的其它成分优选为不会不利地影响聚合物熔体作为层应用时的行为的成分。其它成分可以是例如无机化合物,例如金属盐或另外的聚合物,例如另外的热塑性塑料。然而,也可以设想的是,其它成分是填料或颜料,例如炭黑或金属氧化物。用于另外的成分的合适的热塑性塑料尤其包含那些凭借良好的挤出特性而易于加工的热塑性塑料。在这这些成分中,通过链聚合获得的聚合物是适合的,特别是聚酯或聚烯烃,在此特别优选是环烯烃共聚物(coc)和多环烯烃共聚物(poc),特别是聚乙烯和聚丙烯,在此聚乙烯是特别优选的。在聚乙烯类化合物中,优选高密度聚乙烯(hdpe),中密度聚乙烯(mdpe),低密度聚乙烯(ldpe),线性低密度聚乙烯(lldpe),极低密度聚乙烯(vldpe)及其至少两种的混合物。可以使用至少两种热塑性塑料的混合物。合适的聚合物层的熔体流动速率(mfr)范围优选为1-25g/10min,优选为2-20g/10min,特别优选为2.5-15g/10min,且其密度范围为0.890g/cm3-0.980g/cm3,优选为0.895g/cm3-0.975g/cm3,进一步优选为0.900g/cm3-0.970g/cm3。聚合物层优选具有至少一个在80-155℃,优选90-145℃,特别优选95-135℃的范围内的熔融温度。

重叠区域

重叠区域通常用于创建在包装前体以及在由包装前体形成的容器中的片状复合材料的两个边缘区域的粘合,其中在包装前体的情况下,在形成和填充容器的情况下,其用于抵抗应力,而在充满的容器的情况下,在运输这些充满的容器的情况下,其用于保护容器中的食品或饮料产品。所述重叠区域优选通过使用折叠片状复合材料中的导向元素来制得。优选的重叠区域是包装前体的纵向接缝。

复合颜色层

复合彩色层的一般目的是给予片状复合材料装饰和/或印刻,然后给予包装前体并最终给予由包装前体形成的成品容器。复合彩色层优选包含至少一种着色剂。优选的复合彩色层由多个优选印刷的半色调网点组成。优选地,复合彩色层施加在远离复合塑料层的片状复合材料的复合载体层的一侧上,优选的方法是凹版印刷。

聚烯烃

通常,聚烯烃的使用用于形成聚合物层。这里优选聚烯烃特别适合于形成聚合物层。优选的聚烯烃是聚乙烯(pe)和/或聚丙烯(pp)。优选的聚乙烯选自ldpe、lldpe和hdpe中的一种,或其中至少两种的组合。进一步优选的聚烯烃是m聚烯烃(通过茂金属催化剂制得的聚烯烃)。合适的聚乙烯类的熔体流动速率(mfr=mfi-熔体流动指数)范围为1-25g/10min,优选为2-20g/10min,特别优选为2.5-15g/10min,而其密度范围为0.900g/cm3-0.980g/cm3,优选为0.905g/cm3-0.975g/cm3,特别优选为0.910g/cm3-0.970g/cm3

m聚合物

m-聚合物是适于形成聚合物层的聚合物,优选与其它聚合物,优选聚烯烃的混合物。借助茂金属催化剂制备m聚合物。茂金属是一种有机金属化合物,其中中心金属原子排列在两个有机配体,例如环戊二烯基配体之间。优选的m聚合物是m聚烯烃,优选m聚乙烯或/和m聚丙烯。优选的m聚乙烯选自mldpe、mlldpe和mhdpe中的一种,或者其至少两种的组合。

复合塑料层

复合塑料层基于热塑性聚合物,其中复合塑料层可包含颗粒无机固体。然而,在每种情况下基于复合塑料层的总重量,优选复合塑料层包含至少70wt%,优选至少80wt%,更优选至少95wt%的热塑性聚合物。优选地,复合塑料层的聚合物或聚合物混合物的密度(iso1183-1:2004)在0.900至0.980g/cm3的范围内,更优选在0.900至0.975g/cm3的范围内,最优选的是在0.900至0.970g/cm3的范围内。当由片状复合材料形成容器时,优选的是,从载体层观察,在片状复合材料中的复合塑料层面向容器的内部。复合塑料层总是与容器中的食品或饮料产品直接接触。

挤出

挤出通常用于液化和施加或并入聚合物以形成片状复合材料的聚合物层。在挤出过程中,通常将聚合物加热至210-350℃的温度,温度在挤出机模头出口下方的熔融聚合物膜处测量。可以通过本领域技术人员已知的且市售的挤出工具进行挤出,例如挤出机、挤出机螺杆、进料块等。在挤出机的末端,优选具有开口,聚合物熔体通过该开口被挤出。开口可以具有允许聚合物熔体挤出到复合材料前体上的任何形状。例如,开口可以是角形、椭圆形或圆形。开口优选地为漏斗的槽的形式。在该方法的优选配置中,通过槽来实现施加。所述槽优选的长度为0.1至100μm,优选0.5至50μm,特别优选1至10μm。另外,槽的宽度优选为0.1至20mm,优选0.3至10mm,特别优选0.5至5mm。在施加聚合物熔体期间,槽和复合材料前体优选相对于彼此移动。例如,优选这样的方法,其中复合材料前体相对于槽移动。

在优选的挤出涂覆方法中,聚合物熔体在涂覆过程中被拉伸,该拉伸优选通过熔体拉伸完成,最优选通过单轴熔体拉伸来完成。为此,使用熔体挤出机将该层以熔融状态施加到复合材料前体上,然后将仍处于熔融状态的施加的层随后在优选的单轴方向上拉伸,以实现聚合物在此方向上的定向。随后,将施加的层冷却以进行热定型。在这种情况下,特别优选的是,拉伸至少通过以下施加步骤来实现:

b1.通过至少一个挤出机模头槽以出现速度vout出现作为熔体膜的聚合物熔体;

b2.将熔体膜施加到相对于至少一个挤出机模头槽以移动速度vpre移动的复合材料前体上;

其中vout<vpre。特别优选地,vpre比vout大5-200倍,特别优选7-150倍,更优选10-50倍,最优选15-35倍。这里优选vpre至少为100m/min,特别优选至少200m/min,最优选至少350m/min,但通常不超过1300m/min。一旦通过上述拉伸工艺将熔体层施加到复合材料前体上,就将熔体层冷却以进行热定型,该冷却优选通过与表面接触的淬冷来实现,其中表面温度保持在5-50℃,更优选为10-30℃。

在进一步优选的构造中,已经出现的区域被冷却至低于在该区域或其侧翼中提供的聚合物的最低熔融温度,然后至少该区域的侧翼与该区域分离。冷却可以本领域技术人员书熟悉且看起来是合适的任何方式进行。这里也优选上文已经描述的热定型。随后,至少侧翼与该表面分离。该分离可以本领域技术人员熟悉且看起来是合适的任何方式进行。优选地,通过刀、激光束或水射流或其两种或更多种的组合进行分离,特别优选使用刀,尤其是用于剪切的刀。

复合边缘区域

通常,片状复合材料的复合边缘区域用于形成包装前体的纵向接缝。优选地,片状复合材料具有至少一个第一复合边缘区域和一个第二复合边缘区域。第一复合区域是片状复合材料的子区域。优选地,第一复合边缘区域位于片状复合材料的一侧。更优选地,第一复合边缘区域平行于片状复合材料中的纵向槽延伸。优选的第一复合边缘区域的宽度不大于30mm,优选不大于25mm,最优选为23mm。另外有利的是,第一复合边缘区域与第二复合边缘区域相对。在有利的实施方式中,第一复合边缘区域和第二复合边缘区域形成第一和第二重叠区域并因此形成包装前体的纵向接缝。第二复合边缘区域是片状复合材料的子区域。优选地,第二复合边缘区域位于片状复合材料的一侧。更优选地,第二复合边缘区域平行于片状复合材料中的纵向槽延伸。优选的第二复合边缘区域的宽度不大于20mm,优选不大于17mm,最优选为15mm。

剥离单元

通常,剥离单元被配置和设计用于使得片状复合材料,特别是载体层的直径减小。这里在剥离工位中发生的是在片状复合材料的一个边缘处机械地移除,优选地剥离聚烯烃和/或纸板的条带。为此,优选使用剥离刀,其更优选地旋转。这种剥离刀和容纳这种剥离到的剥离装置可以从德国fortunagmbh购得。

加热单元

加热单元被设计用于用于熔化片状复合材料的聚合物层。优选地,加热单元由金属构成。优选的金属是不锈钢。优选地,用于能量释放的加热单元包括至少一个能量释放段,优选至少5个,更优选至少10个,最优选至少50个能量释放段。进一步优选的是,在流动方向上连续形成多个能量释放段。优选的能量释放段包含至少一个孔。优选的孔是出口孔。如果能量释放段包含出口孔,则加热单元包含至少一个入口孔。优选介质在至少一个入口孔处的流速低于在能量释放段的至少一个出口孔处的流速。

能量释放段

能量释放段被设计用于用于加热片状复合材料的区域以进行热处理。能量的释放可以通过辐射,借助于热气体,通过与热固体接触,借助于机械振动,优选通过超声波,或通过这些措施中的至少两种的组合来实现。更优选地,热处理通过辐射,优选电磁辐射,特别优选电磁感应,或通过热气体进行。能量释放段优选以热能的形式释放能量。热能可以通过接触待加热的物品直接释放或通过加热的介质间接释放。优选的介质是热气体。优选的热气体是空气。优选地,空气由气体燃烧器加热或电加热。

电离单元

借助于电离单元,电子与原子或分子的壳分离,以将电子提供给待处理的片状复合材料的区域。可以借助于火焰处理、化学处理(例如氟化)、电晕处理或等离子体处理或这些方法的组合进行电离。优选地,在聚合物熔体上进行所述处理。

在电晕处理中,片状复合材料通过近距离的电极进行电高压放电。这涉及操作具有5至40kv的交流电压和5至80khz的频率的高频发电机。

在等离子体处理中,使用等离子体射流。等离子体射流尤其应理解为意指通过放电至少部分电离的气流。优选使用大气层等离子体射流。在优选实施例中,等离子体射流通过高频高压产生。大气等离子体射流优选是非热的,这意味着等离子体射流的离子温度显著低于电子温度。以这种方式,可以产生相对冷的等离子体射流,例如离子温度为几百摄氏度,优选低于500℃。使用的等离子源可以是等离子喷嘴。

折叠单元

通常,折叠装置用于为片状复合材料提供折叠或折痕。这些折叠或折痕形成了由折叠的片状复合材料形成的容器的角部和边缘的基础。折叠单元优选地由引导元件组成,引导元件被构造成限定片状复合材料围绕材料削弱件的折叠操作并且以受控的方式引导它。优选的材料弱化件可以是凹槽或穿孔。穿孔可以是机械穿孔或激光穿孔。引导元件可以由导轨组成。引导元件可替代地优选地由带形成。为了促进连续折叠操作,引导元件在流动方向上设计,使得在每种情况下在流动方向上限定折叠操作的更显著的进展。

粘结/粘合促进剂层

与密封层相反,粘合促进剂层通常用于粘合剂粘合,优选用于化学粘合。粘合促进剂层可以位于彼此不直接相邻的层之间,优选位于阻挡层和复合塑料层之间。粘合促进剂层中有用的粘合促进剂包括所有借助合适的官能团的官能化,而适于通过与各自相邻层的表面形成离子键或共价键来产生牢固键合的聚合物。这些聚合物优选为官能化聚烯烃,其通过乙烯与丙烯酸的共聚作用而获得,所述丙烯酸例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物或含双键的羧酸酐如马来酸酐、或其中至少两种。优选聚乙烯-马来酸酐接枝聚合物(emah)、乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯-甲基丙烯酸共聚物(emaa),其可以从例如杜邦公司旗下的0609hsa品牌或埃克森美孚化工(exxonmobilchemicals)旗下的6000exco品牌下买到。

根据本发明,复合载体层和聚合物层之间或阻挡层与下一层之间的粘附力优选为至少0.5n/15mm,优选为至少0.7n/15mm,并且特别优选为至少0.8n/15mm。在本发明的一个配置中,聚合物层和载体层之间的粘附力优选为至少0.3n/15mm,优选为至少0.5n/5mm,特别优选为至少0.7n/15mm。进一步优选的是,阻挡层和聚合物层之间的粘附力为至少0.8n/15mm,优选为至少1.0n/15mm,特别优选为至少1.4n/15mm。如果阻挡层通过其中的粘合促进剂层不与聚合物层直接相连,则阻挡层和粘合促进剂层之间的粘附力优选为至少1.8n/15mm,优选为至少2.2n/15mm,特别优选为至少2.8n/15mm。在一个特别的配置中,各层之间的粘附力非常强,以致于复合载体层在粘合测试中被撕裂,在纸板作为复合载体层的情况下,这种撕裂被称为纸板纤维撕裂。

外层

优选的外层是“防滑涂层”。造纸中的“防滑涂层”是包含无机固体颗粒,优选颜料和添加剂的外层。“防滑涂层”优选作为液相,优选作为悬浮液或分散体施加到含纸或纸板的层的表面上。优选的分散体是水分散体。优选的悬浮液是水悬浮液。进一步优选的液相包含无机固体颗粒,优选颜料;粘合剂;和添加剂。优选的颜料选自碳酸钙、高岭土、滑石、硅酸盐、聚合物颜料和二氧化钛。优选的高岭土是煅烧高岭土。优选的碳酸钙是选自大理石、白垩和沉淀碳酸钙(pcc)或其至少两种的组合中的一种。优选的硅酸盐是片状硅酸盐。优选的聚合物颜料是球形的,优选中空的球形。优选的粘合剂选自苯乙烯-丁二烯、丙烯酸酯、丙烯腈、淀粉和聚乙烯醇或其至少两种的组合中的一种,优选丙烯酸酯。优选的淀粉选自阳离子改性的、阴离子改性的和片段化的淀粉或其至少两种的组合中的一种。优选的添加剂选自流变改性剂、着色染料、荧光增白剂、荧光增白剂载体、絮凝剂、脱气剂和表面能改性剂或其至少两种的组合中的一种。优选的脱气器是乳液涂料脱气剂,优选基于硅氧烷和/或基于脂肪酸。优选的表面能改性剂是表面活性剂。

包装前体

包装前体是密闭容器的前体,其在密闭容器的生产过程中产生。在这种情况下,包装前体包括坯料形式的片状复合材料。在这种情况下,片状复合材料可以处于未折叠或折叠状态。优选的包装前体已经切割成一定尺寸,并设计用于生产单个密闭容器。已经切割成尺寸并且设计用于生产单个密闭容器的优选包装前体也称为壳或套管。在这种情况下,壳或套管包括折叠形式的片状复合材料。此外,壳或套管包括纵向接缝并且在顶部区域和底部区域中敞开。已经切割成一定尺寸并且设计用于生产多个密闭容器的典型包装前体通常被称为管。

进一步优选的包装前体是敞开的,优选在顶部区域和/或底部区域中敞开。优选的包装前体是壳和/或管的形式。另一种优选的包装前体包括印刷的片状复合材料,使得印刷的片状复合材料折叠至少一次,优选至少两次,更优选至少3次,最优选至少4次。优选的包装前体是一件式。更优选地,包装前体的底部区域与包装前体的横向区域呈单件式设计。

容器

通常,这里的容器用于容纳食品或饮料产品。本发明的密闭容器可以具有多种不同的形状,但优选基本上为立方体的结构。另外,容器的整个区域可以由片状复合材料形成,或者容器可以具有两部分或多部分结构。在容器具有多部分结构的情况下,可以设想的是,除了片状复合材料之外,容器还可以由其他材料制成,例如塑料,其可以特别用于容器的顶部区域或底部区域中。然而,在这种情况下,容器优选由至少50%,特别优选至少70%,进一步优选至少90%的片状复合材料形成。另外,容器可以具有用于清空内容物的装置。上述清空内容物的装置可以例如由聚合物或聚合物的混合物形成并且可被附接到容器的外表面上。还可以设想的是,所述装置通过“直接注射成型”被集成到容器中。在优选的配置中,本发明的容器具有至少一个边缘,优选4至22个或更多个边缘,特别优选7至12个边缘。在本发明中,边缘被理解为表示在折叠表面的过程中出现的区域。边缘的示例包括在每种情况下容器的两个壁表面之间的纵向接触区域,在本文中也称为纵向边缘。在容器中,容器壁优选地是由边缘框住的容器表面。优选地,本发明的容器的内部包含食品或饮料产品。优选地,密闭容器不包括任何未与片状复合材料一体形成的盖子和/或底座。优选的密闭容器包含食品或饮料产品。

食品或饮料产品

根据本发明的优选密闭容器包含食品或饮料产品。食品和饮料产品包括本领域技术人员已知的供人类食用的各种食品和饮料以及动物饲料。优选的食品和饮料产品为高于5℃的液体,例如奶制品、汤、调味汁、非碳酸饮料。可以各种方式填充容器或包装前体。首先,食品或饮料产品和容器或包装前体可以在填充之前通过适当的措施,例如用h2o2、uv辐射或其它合适的高能辐射、等离子体处理或这些中的至少两种的组合分别进行非常基本的消毒,以及加热食品或饮料产品,然后将食品或饮料产品装入容器或包装前体中。这种填充方法通常称为“无菌填充”,并且根据本发明是优选的。除了无菌填充之外或代替无菌填充的另一种广泛的方法是加热装有食品或饮料产品的容器或包装前体以减少微生物数量。这优选通过巴氏杀菌或高压灭菌实现。在这种操作模式中,还可以使用较少的无菌食品或饮料产品和容器或包装前体。

孔/打开辅助工具

为了便于打开本发明的密闭容器,复合载体层可具有至少一个孔。在特定构造中,孔被至少一个阻挡层覆盖,优选被聚合物层覆盖,作为孔覆盖层。另外,可以在已经提到的层之间提供一个或多个另外的层,尤其是粘合促进剂层。在此优选的是,优选至少30%,优选至少70%,更优选至少90%的由孔形成的孔覆盖层中的区域至少部分彼此连接。在特定构造中,优选的是,孔穿透整个片状复合材料并且被封闭孔的封闭件或打开装置覆盖。结合优选实施例,设置在复合载体层中的孔可以具有本领域技术人员已知且适用于各种封闭件、吸管或打开辅助件的任何形状。通常,通过至少部分地破坏覆盖孔的孔覆盖层来打开密闭容器。这种破坏可以通过切割,压入容器或拉出容器来实现。破坏可以通过可打开的封闭件实现,该封闭件连接到容器并且布置在孔的区域中,通常在孔的上方,或者由覆盖孔的孔覆盖层刺穿的吸管来实现。

在另一个优选的实施例中,片状复合材料的复合载体层具有多个穿孔形式的孔,其中各个孔至少被阻挡层覆盖,优选被聚合物层覆盖,作为孔覆盖层。然后可以通过沿着穿孔撕开来打开由这种复合材料制成的容器。用于穿孔的这种孔优选地通过激光产生。当金属箔或金属化箔用作阻挡层时,特别优选使用激光束。还可以通过通常具有刀片的机械穿孔工具引入穿孔。

在另一个优选的实施例中,片状复合材料至少在至少一个孔的区域中经受热处理。在复合载体层中的多个孔以穿孔的形式存在的情况下,特别优选的是也围绕孔的边缘区域进行该热处理。热处理可以通过辐射,借助于热气体,通过与热固体接触,借助于机械振动,优选通过超声波,或通过这些措施中的至少两种的组合来实现。更优选地,热处理通过辐射,优选电磁辐射,特别优选电磁感应,或通过热气体进行。在每种情况下要选择的最佳操作参数对于本领域普通技术人员来说是已知的。

产生折叠

如果由沿着凹槽彼此相邻的片状复合材料的折叠区域包围的内角由于折叠而首次偏离180°至少10°,则优选沿凹槽产生折叠。在如上所述通过沿凹槽第一次折叠至少10°来产生折叠的过程中,载体层尤其沿着折叠被削弱。

内部密封

内部密封是在第一复合边缘区域的区域中的复合塑料层与在第二复合边缘区域的区域中的复合塑料层之间的密封。优选的内部密封沿着密封接缝没有任何凹入或不平整。另外,优选的内部密封具有至少10n/15mm的最大接缝强度。

外部密封

外部密封是第一复合边缘区域的区域中的外部颜色层与第二复合边缘区域的区域中的复合塑料层之间的密封。通过温度-电离处理的组合获得优选的外部密封。另外,优选的外部密封具有至少50n/15mm的最大接缝强度。

着色剂

着色剂通常用于将装饰、数字或字母涂覆到片状复合材料的外部。根据din55943:2001-10,着色剂是所有着色物质的总称,特别是染料和颜料的总称。优选的着色剂是颜料。优选的颜料是有机颜料。在本发明中颜料为特别在din55943:2001-10中提及的颜料和在“industrialorganicpigments,thirdedition”(willyherbst,klaushungercopyright2004wiley-vchverlaggmbh&co.kgaa,weinheimisbn:3-527-30576-9)中提及的颜料。通常情况下,这种颜料配制在印刷油墨中,印刷油墨中不仅提供有颜料而且提供蜡、油、触变剂和印刷油墨常用的其它组分。

测试方法

在本发明中使用以下测试方法。除非另有说明,否则测量是在25℃的环境温度,100kpa(0.986atm)的环境空气压力和50%的相对大气湿度下进行。

熔体质量流动速率(mfr)

(除非另有说明在190℃和2.16kg下),根据标准dineniso1133-1(2012-03)和dineniso1133-2(2012-03)测量mfr。

密度

根据标准dineniso1183-1(2013-04)测量密度。

熔融温度

根据iso11357-1,-5(2010-03)的dsc法测定熔融温度。仪器校准根据制造商的说明书并基于以下测量值进行:

-铟的温度-起始温度,

-铟的熔化热,

-锌的温度-起始温度。

pa的粘度数

根据标准dineniso307(2013-08)在95%硫酸中测量pa的粘度值。

氧渗透率

氧渗透率根据标准din53380(1998-07)在20℃和50%相对空气湿度下测定。

纸板的含水量

硬纸板的含水量按照iso287:2009标准进行测定。

粘附力

两个相邻层的粘附力是通过将它们固定在90°剥离测试仪器,例如英斯特朗“德国旋转轮夹具”上,测量期间以旋转速度40mm/min来确定的,其中剥离测试仪器安装在可旋转辊轮上。将样品提前切割成宽度为15mm的条带。在样品的一侧,将薄片彼此分离,并且将分离的一端夹紧在垂直向上定向的拉伸装置中。测定拉伸力的测量仪器附接在拉伸装置上。在辊轮旋转期间,测量将薄片彼此分离所需的力。这个力对应于各个层之间的粘附力,并以n/15mm报告。例如,各层的分离可以机械地进行,或者通过特定的预处理来进行,例如通过将样品浸透在加热到60℃的30%乙酸中3分钟来进行。

分子量分布

分子量分布通过凝胶渗透色谱法借助光散射:iso16014-3/-5(2009-09)测量。

无菌测试

为了进行无菌测试,将包装前体(1000)折叠在灌装机中,形成底部区域(1104)并用食品或饮料产品(1201)填充包装前体(1000),最后形成顶部区域(1104)。在灌装机(例如cfa712,sig康美包,德国)中通过用热空气封闭底部区域(1104)形成底部区域,并且通过超声波密封形成顶部区域(1103)。在用热空气密封的底部区域和用超声波封闭密封的顶部区域之间的无菌区域中,将1000个包装容器装满脱脂乳。

实验室研究所需的辅助设备:

100或150w烙铁

0.1-1ml移液器

9cm直径塑料培养皿

培养箱(30℃)

平板计数琼脂(merck105463,oxoidcm325,difco247940)

无菌工作台

采样:

在进行实验室研究之前,脱脂牛奶填充的包装容器必须在30℃下孵育至少3天。待检查的包装容器在顶部密封处用酒精消毒,然后用热烙铁打开。通过开口取出0.1ml牛奶并将牛奶引入装有约10ml平板计数琼脂的无菌培养皿中。在琼脂混合和固化后,将培养皿在30℃和55℃下培养至少48小时并检查生长。培养皿应倒置培养,以避免在营养培养基上形成冷凝水。然后可以通过眼睛或显微镜识别菌落形成单位(cfu)。如果在实验室研究中发现每个培养皿不超过10个cfu,则认为该样品是无菌的。如果在实验室研究中发现每个培养皿超过10个cfu,则认为包装容器受到微生物污染。

外部密封和内部密封的接缝强度

测试介质:

安全切纸机

tira测试27025万能拉伸试验机

采样和准备:

首先,清空、清洗、分开并干燥包装。通过安全切纸机,从待测试的壳中切割出用于测量每种情况下的外部密封和内部密封的接缝强度的3个样品(1400),其中长度为50mm,宽度为15mm。

为了测量内部密封的接缝强度,用手打开外部密封,然后分析样品。

测试细节:

将样品的15mm边缘夹入万能拉伸试验机(称重传感器:1kn)中,并以40mm/min的速度拉伸。在此过程中,重新记录力距离图。夹紧长度为35mm,测试距离为15mm。

结果:

力-距离曲线中的最大力的算术平均值由3个样本形成。

现在通过非限制性实施例和附图说明本发明。

实施例

生产片状复合材料

实施例(本发明)和比较实施例(非本发明的)的片状复合材料用层序列生产,所述层序列通过层挤出方法用常规挤出涂布系统(来自davisstandard,llc,usa)进行。在第一步中,将外聚合物层施加到复合载体层上。在进一步的步骤中,将复合塑料层施加在复合载体层的远离外聚合物层的一侧上。对于各个塑料层的涂覆,聚合物或聚合物共混物在挤出机中熔融。在将一种聚合物或聚合物共混物涂覆在层中的情况下,将所得熔体通过进料块转移到喷嘴中并挤出到载体层上。在层中涂覆两种或更多种聚合物或聚合物共混物的情况下,通过进料块将所得熔体合并,然后共挤出到载体层上。为了生产片状复合材料(200),使用的复合载体层(202,207,208,210,211,212)是液体包装板(来自瑞典斯道拉恩索的naturatduplex双涂层)。外聚合物层由ldpe(19n430,ineos,germany)组成。所有上述复合塑料层由ldpe(70wt%的19n430,ineos,德国)和mpe(30wt%,affinity1451,dow,belgium)的混合物组成。

在进一步的工艺步骤中,借助于热成型方法(参见图1a)用复合彩色层覆盖外聚合物层。复合彩色层(209)由凹版印刷颜色系统(mas,hartmann,germany)组成。随后,片状复合材料设置为具有凹槽并切割成单个容器的尺寸(参见图1b)。然后将片状复合材料提供给折叠盒式粘合机(参见图3和4)。使用来自德国海德堡的海德堡公司的戴安娜折叠盒式粘合机,根据下面的细节,使用用于生产本发明的包装前体的个性化单元(105)、传送单元(101)、剥离单元(102)、加热单元(103)、电离单元(106)和接触单元(104)改良戴安娜折叠盒式粘合机。

表1:根据实施例和对比例的容器前体生产工艺的表征

表2:根据实施例和对比例的容器前体和容器生产工艺的表征

次品主要是由于外部密封不充分造成的。这不仅导致包装前体在运输中产生问题,还由于磨损而弄脏装置的组成部分。

从表1和2可以推断,本发明的实施例相较于比较实施例构成了有利效果。例如,可以生产具有更大内部和外部密封的接缝强度的容器前体。此外,与比较容器相比,本发明的填充容器受到微生物的污染更少,并且可以更高的生产率和更低的次品率生产包装前体。

附图说明

除非在说明书或相应的附图中另有说明,否则附图分别以示意图形式而非按比例示出:

图1a是片状复合材料的示意性横截面。

图1b是片状复合材料的示意性俯视图。

图2是本发明的装置。

图3是本发明的另一种装置。

图4是加热单元的示意图。

图4a是出口孔的形状的示意图。

图5是根据本发明的方法的流程图。

图6是根据本发明的另一种方法的流程图。

图7是以俯视图(直立)示出的本发明的容器前体。

图8是纵向接缝区域中的容器前体的示意性横截面。

图9是纵向接缝区域中的容器前体的示意性横截面,以示出外部密封和内部密封。

图10是本发明的密闭容器。

图1a示出了片状复合材料(200)的横截面。片状复合材料(200)包含从面向成品容器中的环境的片状复合材料的外表面(1107)到面向成品容器中的容器容纳的食品或饮料产品的片状复合材料(1106)的内表面的层序列:复合颜色层(209),ldpe的外聚合物层(201),纸板的复合载体层(202),阻挡层(215)和ldpe的复合塑料层(203)。另外,图1b示出了切割的片状复合材料(200)的俯视图,该切割的片状复合材料(200)在穿过本发明的装置(100)之前设置有凹槽(1102),具有第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)和覆盖孔(1105)。

图2示出了本发明的装置(100)的第一实施例。该装置由德国海德堡海德堡公司(heidelberg)的改良戴安娜折叠盒式粘合机组成。装置(100)包含片状复合材料(200),片状复合材料包含根据图1a的层序列。另外,片状复合材料(200)包含第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205),如图1b所示。此外,装置(100)包括用于输送片状复合材料(200)的多个驱动带,驱动带被设计用于将流动方向(1300)中的片状复合材料(200)传送到第一加热单元(103)。传送速度为300m/min。第一加热单元(103)被设计用于用于加热第一复合边缘区域(204)。该第一加热单元(103)是由不锈钢制成的热空气喷嘴,如图4所示。热空气喷嘴的长度为100cm,并设计用于具有70个长度(mm)/宽度(mm)比为10的出口孔(401)。入口区域(410)的内部横截面面积为500mm2,出口孔(411)的内部横截面面积的总和为120mm2。然后将片状复合材料用许多传动带进一步传送到接触单元(104)。接触单元(104)被设计用于使第一复合边缘区域(204)与第二复合边缘区域(205)接触。接触单元(104)是密封站,密封站将第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)彼此密封。为此,两个复合边缘区域在密封站中彼此压靠。

图3示出了进一步执行本发明的装置(100)。该装置由德国海德堡的海德堡公司(heidelberg)的改良戴安娜折叠盒式粘合机组成。装置(100)包含片状复合材料(200),片状复合材料(200)包含根据图1a的层序列。另外,片状复合材料(200)包含第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205),如图1b所示。装置(100)在流动方向(1300)上还包括个性化单元(105),其使得片状复合材料能够从多个堆叠的片状复合材料中拉出。个体化化单元(105)是确保将片状复合材料(200)供应到传送单元(101)的进料器。传送单元(101)被设计用于传送片状复合材料(200)并由多个传送带组成。传送单元(101)将片状复合材料(200)传送到剥离单元(102)。剥离单元(102)是vn50,fortunagmbh,weilderstadt,germany,并且被设计用于用于减少第一复合边缘区域(204)中的复合载体层(202)和外聚合物层(201)。将片状复合材料(200)进一步传送到第一加热单元(103)。第一加热单元(103)被设计用于用于加热第一复合边缘区域(204)。第一加热单元(103)是由不锈钢制成的热空气喷嘴,如图4所示。热空气喷嘴的长度为100cm并且设计有70个具有长度(mm)/宽度(mm)比为10的出口孔(401)。入口区域(410)的内部横截面面积为500mm2,出口孔(411)的内部横截面面积的总和为120mm2。将片状复合材料(200)进一步传送到电离单元(106)。电离单元(106)是来自德国steinhagen的plasmatreatgmbh的等离子喷嘴,并被设计用于用于电离在加热单元(103)中产生的片状复合材料(200)的聚烯烃熔体。此后,将片状复合材料(200)传送到接触单元(104)。接触单元(104)被设计用于使第一复合边缘区域(204)与第二复合边缘区域(205)接触。接触单元(104)是密封站,密封站将第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)彼此密封。为此,两个复合边缘区域在密封站中彼此压靠。

图4示出了本发明的装置(100)的加热单元(103)的示意图。在加热单元(103)中,80个能量释放段(406)横向安装在片状复合材料(200)的流动方向上。但是能量释放段(406)在传送面(111,未示出)的方向上对齐。在能量释放段(406)和传送面(111)之间,片状复合材料(200)沿流动方向(1300)移动。加热单元(103)还包含入口孔(402)以容纳热气体(444),在该示例中,热气体是电加热的环境空气。加热单元(103)的入口孔(402)的内部横截面面积(410)为800mm2。此外,加热单元(103)包含第一能量释放段(407),并且在100cm的距离处包含最后能量释放段(408)。该示例中的能量释放段采用出口孔(401)的形式。出口孔(401,411)的横截面面积的总和为250mm2。片状复合材料(200)以10mm的距离(405)经过加热单元(103)的出口孔(401)。温度t1(403)为480℃。温度tn(404)为440℃。

图4a示出了本发明的装置(100)的加热单元(103)的示意图。在加热单元(103)中,80个能量释放段(406)横向安装在片状复合材料(200)的流动方向上。但是能量释放段(406)在传送面(111,未示出)的方向上对齐。该示例中的能量释放段采用出口孔(401)的形式。出口孔(409)的长度为10mm。出口孔的长度(409)与宽度(412)之比为10。

图5以流程图示出了本发明的方法(300)的第一实施例。在方法(300)的方法步骤a)(301)中,提供片状复合材料(200)。如图1a所示,片状复合材料(200)包含相互叠加的层:复合颜色层(209)、外聚合物层(201)、复合载体层(202)、阻挡层(215)和复合塑料层(203),另外,如图1b所示,片状复合材料(200)包含第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)。在方法步骤b)(302)中,将多个片状复合材料(200)个体化,并将个体化的片状复合材料(200)加速至350m/min的速度。在方法步骤d)(304)中,借助于加热单元(103)加热,将第一复合边缘区域(204)以350m/min的速度加热至140℃的温度,其中加热单元(103)的第一能量释放段(407)处的热气体(444)的温度t1(403)是480℃,并且温度t1的下游的加热单元(103)的最后能量释放段(408)处的热气体(444)的温度tn(404)是440℃。在方法步骤e)(305)中,第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)彼此压靠,并彼此密封,使得第一复合区域(250)和第一复合边缘区域(250)形成第二重叠区域(260)。因此,从第一重叠区域(250)和第二重叠区域(260)产生纵向接缝(1001),这导致用于单个容器(1200)的壳形式的包装前体(1000)的形成,其中单个容器(1200)由折叠的片状复合材料(200)制成。

图6以流程图示出了本发明的方法(300)的另一实施例。在方法(300)的方法步骤a)(301)中,提供片状复合材料(200)。如图1a所示,片状复合材料(200)包含相互叠加的层:复合颜色层(209)、外聚合物层(201)、复合载体层(202)、阻挡层(215)和复合塑料层(203),另外,如图1b所示,片状复合材料(200)包含第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)。在方法步骤b)(302)中,将多个片状复合材料(200)个体化,并将单个片状复合材料(200)加速至450m/min的速度。在方法步骤c)(303)中,通过借助剥离单元(102)剥离,将片状复合材料(206)的厚度减小50%,其中外聚合物层(201)和部分复合载体层(202)的厚度减小。剥离以450m/min的速度进行。在方法步骤d)(304)中,将第一复合边缘区域(204)以450m/min的速度加热至140℃的温度,其中加热单元(103)的出口孔(401)处的热气体(444)的温度t1(403)为480℃,温度t1的下游(403)的加热单元(103)的出口孔(401)处的热气体(444)的温度tn(402)为440℃。在方法步骤d)1(306)中,熔融复合塑料层(203)借助于来自德国steinhagen的plasmatreatgmbh的等离子喷嘴形式的电离单元(106)离子化。在方法步骤e)(305)中,第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)彼此压靠并彼此密封。因此,产生纵向接缝(1001),这导致形成用于来自折叠的片状复合材料(200)的单个容器(1200)的壳形式的包装前体(1000)。

图7示出了本发明的壳状包装前体(1000)的示意图,其通过重叠由片状复合材料(200)制成的第一重叠区域(250)和第二重叠区域(260)中的第一复合边缘区域(204)和第二复合边缘区域(205)形成。第一重叠区域(250)和第二重叠区域(260)形成包装前体的纵向接缝。通过在片状复合材料的4个折叠位置折叠形成包装前体。包装前体围绕内部(1108)。第一重叠区域(250)的宽度为7mm。第二重叠区域(260)的宽度为6mm。另外,复合载体层(202)包含覆盖孔(1105)。还示出了根据上述测试方法取出用于测量接缝强度(1400)的样品的区域。

图8示出了由片状复合材料制成的本发明的包装前体(1000)的如图7所示的第一重叠区域(250)和第二重叠区域(260)的细节的示意性横截面图。在这种情况下,内部(1108)在第一和第二重叠区域下方。第一重叠区域(250)和第二重叠区域(260)彼此邻接。第一重叠区域(250)包含从相互结合的层的内表面(1106)到外表面(1107)的层序列:第一复合塑料层(213)、第一复合载体层(207)、外聚合物层(201)、复合彩色层(209)、第二复合塑料层(214)和第二复合载体层(208)。在第一重叠区域(250)中,所有叠置的层彼此结合。

第二重叠区域(260)包含从相互结合的层的内表面(1106)到外表面(1107)的层序列:第一复合塑料层(213)、第一复合载体层(210)、第二复合载体层复合载体层(211),其中第一复合载体层(210)和第二复合载体层(211)是通过剥离和折叠第一复合载体层(207)、第三复合塑料层(216)、第二复合塑料层(214)和第三复合载体层(212)形成的。第一复合载体层(210)在第二重叠区域(260)中未与第二复合载体层(211)结合。此外,第二重叠区域(260)中的第三复合载体层(212)的层厚度要大于第一复合载体层(210)和第二复合载体层(211)中的每一个的层厚度。第二重叠区域(260)中的第一复合载体层(210)和第二复合载体层(211)的层厚度是第二重叠区域(260)中的第三复合载体层(212)的层厚度的60%。

图9示出了由片状复合材料(200)制成的如图8所示的本发明的包装前体(1000)的细节的示意性横截面图。外部密封件(270)在复合颜色层(209)和第二复合塑料层(214)之间形成。内部密封件(270)在第三复合塑料层(216)和第二复合塑料层(214)之间形成。

图10示出了本发明的密闭容器(1200)。通过折叠和闭合图7中的包装前体获得密闭容器(1200)。在灌装机(例如cfa712,sig康美包,德国)中通过用热空气封闭底部区域(1104)以及通过超声波密封顶部区域(1103)来实现封闭。在用热空气密封的底部区域和用超声波封闭的顶部区域之间的无菌区域中将容器装满食品或饮料产品。随后,在密闭容器(1200)的外表面(1107)上设置打开辅助工具(1202)。打开辅助工具(1202)的盖子覆盖住孔。

附图标记列表

100本发明的装置

101传送单元

102剥离单元

103第一加热单元

104接触单元

105个性化单元

106电离单元

108另一加热单元

111传送面

200片状复合材料

201外聚合物层

202复合载体层

203复合塑料层

204第一复合边缘区域

205第二复合边缘区域

206片状复合材料的厚度

207第一重叠区域(250)中的第一复合载体层

208第一重叠区域(250)中的第二复合载体层

209复合颜色层

210第二重叠区域(260)中的第一复合载体层

211第二重叠区域(260)中的第二复合载体层

213第一复合塑料层

214第二复合塑料层

215阻挡层

216第二重叠区域(260)中的第三复合塑料层

217第一复合边缘区域的子区

250第一重叠区域

260第二重叠区域

270外部密封

280内部密封

300用于生产片状复合材料的根据本发明的方法

301方法步骤a)

302方法步骤b)

303方法步骤c)

304方法步骤d)

305方法步骤e)

306方法步骤d)1

401出口孔

402入口孔

403温度t1

404温度tn

405出口孔和片状复合材料之间的距离

406能量释放段

407第一能量释放段

408最后能量释放段

409能量释放段的长度

410入口孔的横截面面积

411能量释放段的内部横截面面积的总和

412能量释放段的宽度

444热气体

445热空气

1000包装前体

1001纵向接缝

1102凹槽

1103顶部区域

1104底部区域

1105孔

1106片状复合材料的内表面

1107片状复合材料的外表面

1108内部

1200容器

1201食品或饮料产品

1202打开辅助工具

1300流动方向

1400接缝强度测量的样品。

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