(11) 318 (13) P Прекратил действие

НАТРИЕВО-КАЛЬЦИЕВОЕ ЗЕЛЕНОЕ СТЕКЛО ДЛЯ ПИЩЕВЫХ УПАКОВОК, ПОГЛОЩАЮЩЕЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ПРОПУСКАЮЩЕЕ ВИДИМЫЙ СВЕТ

(51) МПК: 7 C03C 3/087, 4/08
Сведения о документе
(11) Номер документа
318
(13) Код типа документа
P
(51) МПК
7 C03C 3/087, 4/08
(45) Дата публикации
22.10.2001
Статус
Прекратил действие
Заявка
(21) Рег. номер заявки
97000468
(22) Дата подачи заявки
13.11.1995
(31) Конвенционный приоритет
9401891
(32) Дата подачи конв. заявки
11.11.1994
(33) Страна приоритета
NL
PCT
(86) Дата заявки PCT
13.11.1995
(86) Номер заявки PCT
PCT/NL 95/00389
Лица
(71) Заявитель(и)
ХЕЙНЕКЕН ТЕХНИКАЛ СЕРВИСЕС (NL)
(72) Автор(ы)
Андриан СМОУТ, Геррит Ян ЛОГГЕРС (NL)
(73) Патентообладатель(и)
ХЕЙНЕКЕН ТЕХНИКАЛ СЕРВИСЕС (NL)

Реферат

Изобретение относится к упаковке для пищевых продуктов, выполненной на основе натриево-кальциевого, зеленого стекла, поглощающего ультрафиолетовое излучение и пропускающего видимый свет, при этом стекло содержит:
по меньшей мере 2,5 весовых % железа, из расчета по Fe2O3; по меньшей мере 12 весовых % натрия, из расчета по Na2O; и самое большее 4 весовых % алюминия, из расчета по Al2O3.

Формула изобретения

1. Натриево-кальциевое зеленое стекло для пищевой упаковки, поглощающее ультрафиолетовое излучение и пропускающее видимый свет, включающее SiO₂, Al₂O₃, RO, R₂O, Fe₂O₃ и примеси, отличающееся тем, что оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, вес. %:

SiO₂ — 50,0–82,5
Al₂O₃ — 0,0001–4,0
RO — 3,0–25,0
R₂O — 12,0–25,0
Fe₂O₃ — 2,5–10,0
примеси — до 5, причем отношение Fe(II)/[Fe(II)+Fe(III)] составляет 0,05–0,25.

2. Стекло по п. 1, отличающееся тем, что отношение Fe(II)/[Fe(II)+Fe(III)] не превышает 0,15.
3. Стекло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пропускание стекла для излучения с длиной волны 380 нм при толщине около 2 мм составляет <5%, а предпочтительно <1%.
4. Стекло по любому из пп. 1–3, отличающееся тем, что пропускание стекла для излучения с длиной волны 400 нм при толщине около 2 мм составляет <20%, а предпочтительно <5%.
5. Стекло по любому из пп. 1–4, отличающееся тем, что содержание железа, подсчитанного в виде Fe₂O₃, превышает 2,75 вес. %, но не превышает 8 вес. %.
6. Стекло по любому из пп. 1–5, отличающееся тем, что оно по существу свободно от хрома, никеля, ванадия, мышьяка и олова.

Описание

Изобретение относится к упаковке для пищевых продуктов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению. Точнее, изобретение относится к упаковке, изготовленной из зеленого стекла, поглощающего ультрафиолетовое излучение, например, к бутыли для запаковывания пищевых продуктов и напитков, изготовленной из зеленого стекла, поглощающего ультрафиолетовое излучение и в значительной степени пропускающего видимый свет. Это означает, что усилия направ-лены на получение такого типа стекла, которое в значительной степени пропускает видимый свет и обладает зеленым цветом. Последнее предполага-ет, что преобладающая длина волны стекла при-близительно находится в диапазоне порядка 500 - 565 нм.
Как известно, ультрафиолетовое излучение, а точнее излучение, имеющее длину волны пример-но 400 нм, оказывает отрицательное влияние на аромат и вкусовые свойства пищевых продуктов и напитков, например, пива. Такое отрицательное влияние следует приписать химической реакции компонентов под воздействием ультрафиолетово-го излучения.
Давно известно, что можно уменьшить уль-трафиолетовое излучение посредством использо-вания стекла с определенным количеством доба-вок, главным образом соединений металлов. До недавнего времени поглощающее ультрафиолето-вое излучение зеленое стекло, к которому отно-сится настоящее изобретение, получали главным образом посредством введения в него соединений хрома. В европейском патенте ЕР-А 261725 опи-сано изготовление зеленового натриево-кальциевого стекла, поглощающего ультрафиоле-товое излучение, с некоторым количеством соеди-нений хрома, которые при необходимости могут быть частично заменены соединениями никеля. Использование главным образом соединений хро-ма, подобных соединениям никеля, все больше и больше считается менее желательным как с точки зрения производимых затрат, так и влияния ме-таллов на окружающую среду.
В японской заявке на патент JP-A 1/65044 описано использование железосодержащей лавы в качестве добавки к натриево-кальциевому стеклу с тем, чтобы получить стекло, имеющее темнозеле-ный цвет. Однако, посредством добавления лавы композиция порции стекла изменяется таким обра-зом, что возможность проведения процесса ухуд-шается, поскольку появляется тенденция к полу-чению весьма темнозеленого, почти черного цвета.
Из литературы уже известно, что темнозеле-ное стекло, обладающее способностью поглоще-ния инфракрасного и ультрафиолетового излуче-ния, может быть получено посредством введения в него соединений железа. Это часто касается изго-товления стекла, используемого для окон, напри-мер, для стойких к воздействию тепла и света окон автомобилей. В общем введение небольшого ко-личества железа, главным образом в сочетании с определенным количеством других добавок, при-водит к незначительному снижению пропускания излучения.
Количество соединений железа в таких ком-позициях стекла в общем составляет менее 2%, а точнее менее 1% веса композиции.
Пропускание ультрафиолетового излучения такими композициями стекла все же значительно, поскольку в противном случае также в весьма значительной степени создается препятствие про-пусканию видимого света. По этой причине про-пускание при 380 и 400 нм все еще происходит на таком уровне, который делает композицию стекла неприемлемой для использования в качестве стек-лянной упаковки для пищевых продуктов и напит-ков, чувствительных к ультрафиолетовому излу-чению.
С другой стороны, возникает проблема, за-ключающаяся в том, что пропускание видимого света, по меньшей мере частично, должно сохра-няться, поскольку потребитель/пользователь дол-жен иметь возможность просмотра содержимого упаковки. Кроме того, желание получить опреде-ленный цвет, по меньшей мере частично, может противоречить цели поглощения ультрафиолето-вого излучения.
Задача изобретения состоит в создании упа-ковки для пищевых продуктов и/или напитков, чувствительных к ультрафиолетовому излучению, при этом упаковка основана на зеленом натриево-кальциевом стекле, не содержащем хрома, а пред-почтительно также не содержащем никеля. Точ-нее, цель изобретения заключается в создании упаковки, для которой пропускание излучения с длиной волны < 400 нм и более, в частности, также и порядка 380 нм, при толщине стекла порядка 2 мм является нулевым или незначительным, при этом сохраняется пропускание по меньшей мере части видимого света.
Изобретение основано на неожиданном по-нимании того, что такие цели могут быть достиг-нуты посредством использования относительно большого количества железа в натриево-кальциевом стекле. Поэтому изобретение относит-ся к упаковке для пищевых продуктов, выполнен-ной на основе натриево-кальциевого стекла зеле-ного цвета, поглощающего ультрафиолетовое излучение и пропускающего видимый цвет, при этом стекло содержит:
по меньшей мере 2,5 весовых % железа, из расчета по Fе2О3;
по меньшей мере 12 весовых % натрия, из расчета по Na2O;
по меньшей мере 4 весовых % алюминия, из расчета по Аl2O3.
Неожиданно установлено, что такая упаков-ка удовлетворяет требованиям, предъявляемым в отношении поглощения ультрафиолетового излу-чения при 380 и 400 нм, при этом еще получается хороший зеленый цвет, который, кроме того, мо-жет регулироваться посредством выбора условий в течение плавления, а также путем выбора других компонентов порции стекла.
Помимо этого, за счет такого выбора может регулироваться степень поглощения в случае ука-занных длин волн, причем в этой связи следует полагать, что общее количество железа и отноше-ние Fe (II) к Fe (III) в готовом стекле весьма важны для получения надлежащих свойств в отношении цвета и поглощения ультрафиолетового излуче-ния, либо пропускания видимого цвета. Предпо-чтительно, чтобы отношение

в стекле не превышало 0,25.
Для получения надлежащих свойств стекла такое соотношение между двухвалентным желе-зом и трехвалентным железом имеет весьма важ-ное значение. Это отношение выражается в виде

то есть количества двухвалентного железа по отношению к общему количеству железа. Предпо-чтительно, чтобы количество двухвалентного железа было бы по возможности наименьшим, то есть составляло бы менее 0,15.
На практике величину, меньшую 0,05, реали-зовать трудно. Общее количество железа не долж-но быть менее примерно 2,5 весовых %, из расчета по Fe2O3, поскольку в противном случае его эффект не достигается в достаточной степени. С другой стороны, нет необходимости в том, чтобы исполь-зовать примерно более 12 весовых %, из расчета по Fe2О3. При такой концентрации стекло, толщи-на которого составляет порядка 2 мм, не пропус-кает или практически не пропускает видимый свет.
В приведенной ниже таблице пропускание (Т) при 380 и 400 нм представлено в виде функции содержания железа, изморенного в натриево-кальциевом стекле толщиной порядка 2 мм.

Весовое содержание Fe
в % % Т380 % Т400
2 25 54
3,5 5 22
5 0 5
6,5 0 2
8 0 0

Следует заметить, что в журнале Society of Glass Technology 22,(1938), страницы 372-389, приведено теоретическое рассмотрение равнове-сия между Fe(II) и Fe(III). В этой статье исследо-ваны находящиеся в натриево-кальциевом стекле количества железа, составляющие от 0,002 до 12,5 весовых % и подсчитанные в виде Fе2О3. В этой публикации не указываются свойства стекла в отношении поглощения ультрафиолетового излу-чения или в отношении использования такого стекла в упаковочных целях.
Регулировка цветности стекла также может быть осуществлена путем выбора окислительно-восстановительной степени исходных материалов. Такая степень окисления-восстановления частич-но определяет равновесие Fe(II)/Fe(III), так что цветность может регулироваться путем добавле-ния компонентов, оказывающих влияние на эту величину. Квалифицированным специалистам в этой отрасли известны соответствующие добавки. В этой связи следует заметить, что в качестве сы-рьевого материала может быть использован стек-лобой, при условии, что он фактически не содер-жит нежелательных тяжелых металлов. Однако наличие бумаги и других органических загрязни-телей может оказать влияние на отношение Fe(II)/Fe(III) и поэтому изменить цвет в нежела-тельном направлении.
Упаковка согласно изобретению, с одной стороны, отличается пропусканием излучения порядка 380 нм при толщине стекла порядка 2 мм, составляющем <5%, и в частности <1%, и излуче-ния порядка 400 нм, составляющем <20%, в част-ности <5%, а наиболее предпочтительно <1%, причем на практике это означает, что упаковка полностью или почти полностью поглощает уль-трафиолетовое излучение, в то время как, с другой стороны, в значительной степени пропускается видимый свет, при этом стекло имеет зеленый цвет. Последнее означает, что преобладающая длина волны стекла легко может находиться в диапазоне приблизительно от 500 до 565 нм. Безусловно, также можно определить цвет на основе системы CIE-Lab. Начиная с измерения на прозрачном цветном стекле толщиной порядка 2 мм на белом фоне с L*= 98,89, а*= -0,06 и b* = 0,02, с источни-ком света D65 при угле наблюдения порядка 2 спектрометре BYK-Gardner, автоматической си-стеме ТСМ 8800 спектрографирования света, в условиях согласно стандарту CIE-Lab цвет дол-жен быть определен следующим образом:
L* = 0-80, а* = 0 - -35, b* = -10 - +55
Упаковка согласно изобретению основана на натриево-кальциевом стекле, которое обладает преимуществом, состоящем в том, что его стои-мость остается невысокой. Это, в частности, мо-жет иметь значение для стекла, которое использу-ется только однажды, а затем вновь идет в перера-ботку. Квалифицированным специалистам в этой отрасли известны компоненты такой натриево-кальциевой композиции стекла.
Согласно изобретению фактически не ис-пользуются хром, ваннадий, никель и кобальт; как уже указывалось, это важно из соображений сто-имости и влияния на окружающую среду. Несо-мненно, когда упаковка должна быть пригодна для одноразового использования, отсутствие та-ких металлов имеет огромное значение. Кроме того, стекло не должно содержать мышьяк и оло-во, поскольку наличие этих веществ в стекле не-желательно из-за их влияния на окружающую среду. В этом отношении следует заметить, что хотя применительно к настоящему изобретению сделана ссылка на использование металлов, тем не менее эти металлы будут содержаться в гото-вом стекле в форме их соединений, в частности в виде окислов.
В общем предпочтительно, чтобы стекло со-держало:
2,5 - 10 весовых % железа, подсчитанного в виде Fe2O3;
50 - 82,5 весовых % SiO2;
12 - 25 весовых % оксида щелочного метал-ла;
2,5 - 25 весовых % оксида щелочноземельно-го металла;
0 - 4 весовых % оксида алюминия;
0 - 5 весовых % веществ, содержащихся в не-значительном количестве.
Количество железа предпочтительно нахо-дится в диапазоне от 2,75 до 8 весовых %. В каче-стве компонентов, содержащихся в незначитель-ном количестве, могут быть использованы различ-ные добавки, которые оказывают влияние на ряд свойств (цвет, отношение Fe(II)/Fe(III), свойства, касающиеся плавления и тому подобные). Приме-рами таких компонентов являются марганец и титан.
Содержание натрия должно составлять по меньшей мере 12 весовых %, поскольку при уменьшении его содержания возможность ведения процесса становится все более и более неудовле-творительной из-за увеличения вязкости. Содер-жание алюминия не должно превышать 4 весовых %. Выше этого значения происходит заметное увеличение вязкости, следствием чего является невозможность изготовления стекла в обычных условиях в виде приемлемого продукта. Следует заметить, что добавление определенного количе-ства лавы, как описано в японском патенте JP-A 1/65044, приводящее к содержанию железа по меньшей мере порядка 2,5 весовых %, обеспечива-ет содержание алюминия порядка 4,5 весовых % и содержание натрия порядка 10 весовых %.
Упаковку по изобретению изготавливают способом, который обычен для изготовления стек-ла, посредством плавления компонентов в печи при таких условиях, что достигается желаемая степень окисления железа. Согласно изобретению становится важной степень подачи воздуха в те-чение плавления. Посредством управления ею частично можно влиять на отношение двухва-лентного и трехвалентного железа.
Упаковка пригодна для контакта с пищевыми продуктами и напитками, например, прохлади-тельными напитками, алкогольными напитками и фруктовыми соками. В частности, упаковка при-годна в качестве бутылок для пива, поскольку пиво обладает свойством значительного ухудше-ния качества при воздействии на него ультрафио-летового излучения.
Изобретение будет разъяснено посредством приведенных ниже примеров.
Натриево-кальциевое стекло было изготовле-но посредством плавления в воздушной среде при температуре порядка 1450С. Композиция порции в весовых 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 Fе2О3 в переменных количе-ствах.
Это приводит к следующей базовой компози-ции стекла:
SiO2 - 73 весовых %
Na2O - 14 весовых %
СаО - 11 весовых %
Аl2O3 - 2 весовых %
Fе2О3 - в переменных количествах.
В приведенной ниже таблице пропускание (Т) при 380, 400, 500 и 600 нм, а также цвет приведе-ны в виде функции количества железа.

(56) Документы, цитированные в отчёте

SU 1404479 A1, 23.06.1988
JP 01065044 A, 10.03.1989
SU 336287 A, 19.05.1972
US 5240886 A, 31.08.1993
EP 599116 A1, 05.11.1993

📎 Прикреплённые файлы