close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL151791B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
OPIS PATENTOWY
151 791
POLSKA
Patent dodatkowy
tit
*|R>
URZĄD
PATENTOWY
RP
do patentu nr
Zgłoszono: 86 12 05
Pierwszeństwo:
/P. 262820/
85 12 05 Republika
Federalna Niemiec
Zgłoszenie ogłoszono:
Int. Cl.5 B32B 27/32
88 03 31
Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29
Twórca wynalazku
Uprawniony z patentu: Wolff Walsrode AG,
Walsrode /Republika Federalna Niemiec/
FOLIA TERMOZGRZEWALNA, WIELOWARSTWOWA
Przedmiotem wynalazku jest folia termozgrzewalna wielowarstwowa, zwłaszcza nadajęca się jako folia opakowaniowa, szczególnie dla produktów spożywczych. Wykazuje ona
wystarczające wytrzymałość poleczenia zgrzewanego przy dość niskiej temperaturze zgrzewania.
Folie wielowarstwowe na osnowie folii polipropylenowej i zgrzewalnych warstw z poli¬
merów, takich jak żywice jonomeryczne /np. o nazwie handlowej Surlyn ^y zgrzewaję się w dość
niskiej temperaturze z wystarczajęcę wytrzymałościę. Dotyczy to także folii wielowarstwowych,
majęcych warstwy z kopolimerów etylen/octan winylu. Znane folie wielowarstwowe maję jednak
tę wadę, że po elektrycznej obróbce wstępnej, niezbędnej dla drukowania folii, nie zgrzewaję
się już z dostateczne wytrzymałościę. Nawet jeśli wstępnej obróbce elektrycznej podda się
tylko jedne zgrzewalnę warstwę obustronnie zgrzewalnej folii wielowarstwowej, to ta wstępnie
obrobiona folia wielowarstwowa nie może być już stosowana do licznych opakowań zwijanych;
mianowicie nie może być stosowana w przypadku takich opakowań, w których następować musi
zgrzanie wstępnie traktowanej powierzchni wobec wstępnie obrobionej lub wobec wstępnie nie
obrobionej powierzchni folii.
Nieoczekiwanie udało się obecnie drogę opracowania wykazujęcych strukturę asymetrycz¬
ne, wielowarstwowych folii według wynalazku wyeliminować te niedogodności i otrzymać wielo¬
warstwowe folie dajęce się bezproblemowo zadrukować i zgrzewać. Osięga się to za pomoce termo¬
zgrzewalnej, przynajmniej Jednokierunkowo, a korzystnie dwukierunkowo orientowanej, ewentual¬
nie podatnej na drukowanie folii wielowarstwowej, składajęcej się z folii z polimeru propylenowego jako warstwy podstawowej i z warstw zgrzewalnych, przy czym folia według wynalazku ma
strukturę asymetryczne i dwie lub więcej zewnętrzne warstwy zgrzewalnę, z których Jedna warstwa
zgrzewalna, zwana pierwsze, składa się z żywicy Jonomerycznej lub kopoliaeru etylen/octan
151 791
2
151 791
winylu, a druga warstwa zgrzewalna, zwana drugą, składa się z kopolimeru z mieszaniny
etylenu i kwasu akrylowego i ewentualnie pochodnych kwasu akrylowego, przy czym ta druga
warstwa zgrzewalna jest ewentualnie podatna na drukowanie.
Pod określeniem struktury asymetrycznej
zewnętrznych warstw zgrzewalnych jest
przyjmuje się,
że skład chemiczny dwóch
różny. Ze względu na tę asymetryczne strukturę,
wielowarstwowe folie według wynalazku daję w rezultacie poleczenia zgrzewane o wystarczają¬
cej wytrzymałości zgrzewu przy dość niskiej temperaturze nawet wtedy, gdy są one zadrukowane
na jednej ze swych powierzchni.
Warstwa podstawowa zgrzewalnych folii wielowarstwowych według wynalazku, korzystnie
składa się z polimeru propylenowego, zawierajęcego co najwyżej 10% wagowych dalszej 06 -olefiny o co najwyżej 8 atomach węgla, korzystnie etylenu.
3
Stosuje się korzystnie izotaktyczny polipropylen o gęstości 0,9 - 0,91 g/cm i o
wskaźniku szybkości płynięcia 1-4 g/10 minut przy 230°C/21,6 N /według niemieckiej normy DIN
nr 53 735/. Warstwa podstawowa może zawierać 3-15% wagowych, korzystnie 8-12% wagowych,
dodatku niemieszalnego z polimerem propylenowym, korzystnie dodatku nieorganicznego, takiego
jak węglan wapniowy, dwutlenek krzemu, glinokrzemian sodowy i/lub dwutlenek tytanu, dzięki
czemu osiąga się opalizację folii.
Oako żywice jonomeryczne do wytwarzania pierwszej warstwy zgrzewalnej można stosować
znane kopolimery z oC -olefin,oC, /3 -nienasyconych kwasów jednokarboksylowych i- ewentualnie
pochodnych tych OĆ , A -nienasyconych kwasów jednokarboksylowych, korzystnie bezwodników, amidów
lub estrów z niższymi alifatycznymi alkoholami, przy czym grupy karboksylowe są przynajmniej
w ilości 10% molowych zobojętnione jonami metali. Do tworzenia soli nadają się zwłaszcza
jedno-, dwu- i trójwartościowe jony metali z grup I-III, IVa i VIII układu okresowego pier¬
wiastków /"Handbook of Chemistry and Physics", Chemical Rubber Publishing Co., 37 wydanie,
str. 392/.
Odpowiednimi jednowartościowymi jonami metalu są jony:sodu, potasu, litu, cezu, srebra,
rtęci i miedzi. Odpowiednimi dwuwartościowymi jonami metalu są jony:berylu, magnezu, wapnia,
strontu, baru, miedzi, kadmu, rtęci, cyny, ołowiu,
żelaza, kobaltu, niklu i cynku. Odpowiednimi
trójwartościowymi jonami metalu są jony glinu i żelaza. Korzystnie w celu zobojętnienia stosu¬
je się jony cynku i/lub jony sodu. Żywica jonomeryczna powinna składać się co najmniej w 50%
molowych z 06 -olefiny, korzystnie etylenu. Korzystne żywice jonomeryczne zawierają 1-25%
molowych, oC , /3 -nienasyconego kwasu jednokarboksylowego, przy czym co najmniej 10%, korzyst¬
nie 30% grup karboksylowych zobojętnia się jonami metalu. Szczególnie odpowiednimi do wytwo¬
rzenia wielowarstwowych folii według wynalazku są kopolimery z więcej niż 80% molowych etylenu
i mniej niż 20% molowych kwasu akrylowego i ewentualnie pochodnych kwasu akrylowego, który w
ilości co najmniej 10%, korzystnie co najmniej 30%, jest zobojętniony jonami cynku /o nazwie
handlowej Surlyn 1705®^.
Oako zgrzewalne tworzywo dla pierwszej warstwy zgrzewalnej można stosować też kopoli¬
mery etylen/octan winylu, których zawartość octanu winylu jest równa 2-10% wagowych, korzystnie
6-9% wagowych, a ich wskaźnik szybkości płynięcia mieści się w zakresie 0,5 - 3 g/10 minut
przy 190°C/21,6 N /według niemieckiej normy DIN nr 53 735/, korzystnie w zakresie 1-2 g/10 mi¬
nut.
W celu wytworzenia drugiej warstwy zgrzewalnej, którą można też poddać elektrycznej
obróbce wstępnej bez naruszenia jej wytrzymałości zgrzewu, stosuje się kopolimery z etylenu i
kwasu akrylowego i ewentualnie pochodnych kwasu akrylowego, takich jak akrylonitryl lub ester
kwasu akrylowego z niższym alifatycznym alkoholem /o 1-4 atomach węgla/. W przypadku kopoli¬
merów tej warstwy zgrzewalnej przeważnie nie chodzi o żywice jonomeryczne. Grupy karboksylowe
zasadniczo nie są zobojętnione.
Kopolimery te zawierają korzystnie 1-20% wagowych kwasu akrylowego i ewentualnie
pochodnych kwasu akrylowego, zwłaszcza 3-10% wagowych kwasu akrylowego i ewentualnie pochod¬
nych kwasu akrylowego.
Korzystnie, folia według wynalazku ma pierwszą zgrzewalna warstwę z kopolimeru
etylen/kwas akrylowy, którego grupy karboksylowe są przynajmniej częściowo zobojętnione jonami
151 791
3
Zn i drugą warstwę zgrzewalnę z kopolimeru etylen/kwas akrylowy. Szczególnie korzystnie
stosuje się kopolimery o zawartości 6-936 wagowych kwasu akrylowego. Wskaźnik szybkości
płynięcia tych tworzyw warstwy zgrzewalnej powinien mieścić się w zakresie 1-20, korzystnie
3-15, a szczególnie korzystnie w zakresie 5-10 g/10 minut przy 190°C/21,6 N, w pomiarze
według niemieckiej normy DIN nr 53735.
Wielowarstwowa folia według wynalazku może oprócz warstwy podstawowej i zewnętrz¬
nych warstw zgrzewalnych zawierać jeszcze dalsze warstwy, takie jak warstwa barierowa dla
gazu i ewentualnie warstwy zwiększajęce przyczepność. W celu wytworzenia warstwy barierowej
dla gazu można stosować znane polimery, zwłaszcza kopolimery etylen/octan winylu, zawierajęce
40-859^ molowych, korzystnie 60-7586 molowych, jednostek octanu winylu, które w co najmniej 9036,
korzystnie w ilości większej niż 9596* sę zmydlone. Graniczna liczba lepkościowa [n] tych
polimerów, mierzona w rozpuszczalnikowej mieszaninie, składającej się z 85% wagowych toluenu
i 1596 wagowych wody, powinna korzystnie mieścić się w zakresie 0,07-0,17 l/g, a szczególnie
korzystnie w zakresie 0,09 - 0,15 l/g*
Do wytworzenia warstwy barierowej dla gazu, zwłaszcza warstwy barierowej dla tlenu
i/lub dla aromatu, można stosować nie tylko podane kopolimery etylen/alkohol winylowy, lecz
też dalsze polimery o właściwościach barierowych dla gazu, takie jak polialkohol winylowy lub
poliamidy. Szczególnie odpowiednimi sę mieszaniny kopolimerów etylen/alkohol winylowy i 10-60%
wagowych wspomnianych polimerów. Jako poliamidy nadaję się zwłaszcza poliamid-6 i poliamid-12.
Odpowiednimi mieszaninami sę również mieszaniny, które omówiono w opublikowanych
opisach europejskich zgłoszeń patentowych BP nr nr 0064330 i 0063006, gdzie w celu wytworzenia
warstwy barierowej stosuje się mieszaniny z kopolimerów etylen/alkohol winylowy i poliamidów,
dodatkowo zawierajęce odpowiednie zmiękczacze.
Oeśli wielowarstwowa folia według wynalazku wykazuje warstwy barierowe dla gazu, to
wystarczająca, przyczepność połączenia osiąga się z reguły na drodze współdziałania warstw
zwiększających przyczepność. W celu wytworzenia takich warstw przyczepnościowych korzystnie
stosuje się modyfikowane poliolefiny. Sę to zwłaszcza homo- lub ko-poliolefiny z grupami karboksylowymi, takie jak polipropylen lub polietylen, zawierające zaszczepiony co najmniej jeden
monomer ze zbioru oC 9 A -jednokrotnie nienasyconych kwasów dwukarboksylowych, takich jak kwas
maleinowy, fumarowy, itakonowy, albo ich bezwodników kwasowych, estrów, amidów lub imidów.
Nadto odpowiednie są kopolimery etylenu z 06 , fi -nienasyconymi kwasami karboksylowymi, takimi
jak kwas akrylowy, kwas metakrylowy i/lub ich sole z metalami /cynk, sód/ i/lub ich estry
C,.
- C.-alkilowe, albo odpowiednie szczepione kopolimery omówionych monomerów na poliolef inach,
takich jak polietylen lub polipropylen, albo częściowo zmydlone kopolimery etylen/octan winylu,
które ewentualnie na drodze szczepienia są skopolimeryzowane z monomerem wyżej omówionych nie¬
nasyconych kwasów i wykazują niski stopień zmydlania, albo mieszaniny omówionych polimerów.
Szczególnie korzystnie do wytwarzania warstw zwiększających przyczepność stosuje się
poliolefiny, takie jak polipropylen, lub kopolimery propylenu i etylenu, zawierające do najwy¬
żej 136 wagowy skopolimeryzowanego na drodze szczepienia, oC , fi -jednokrotnie nienasyconego
bezwodnika kwasu dwukarboksylowego, takiego jak bezwodnik maleinowy, albo ich zmydlone kopoli¬
mery, ewentualnie zmieszane z poliolefinami.
Polimery zwiększające przyczepność można też rozprowadzać w zgrzewalnej warstwie lub
w warstwie barierowej dla gazu. W zwykłych ilościach jest możliwe wyposażanie.warstw wielo¬
warstwowych folii według wynalazku w zwyczajne dodatki i środki pomocnicze, takie jak środki
antyadhezyjne, środki przeciw wzajemnemu sklejaniu się folii i środki antyelektrostatyczne.
I tak można stosować polidwuorganosiloksany lub ich mieszaniny, które w temperaturze 25 C wyka¬
zują lepkość kinematyczną co najmniej 100 mm2/sekundę. Odpowiednimi polidwuorganosiloksanami
są polidwualkilosilokeany, polialkilowinylosiloksany, modyfikowane olefinami oleje eiloksanowe,
modyfikowane olefinami oleje siloksanowe, modyfikowane poliestrami oleje siloksanowe, modyfiko¬
wane oleflnami/poliestrami oleje silikonowe, modyfikowane grupami etoksylowymi oleje silikonowe
i modyfikowane alkoholami oleje silikonowe, polidwualkilosiloksany o korzystnie 1-4 atomach
węgla w grupie alkilowej.
Szczególnie odpowiedni jest polidwumetyloeiloksan. Korzystnie polidwuorganosiloksany
miałyby wykazywać lepkość kinematyczne co najmnie 105 mm2/sekundę w temperaturze 25°C,
151 791
4
szczególnie korzystnie co najmniej 10 mmz/sekundę. Ponadto do wyposażania warstw można
stosować znane amidy nienasyconych kwasów tłuszczowych, amidy nasyconych kwasów tłuszczo¬
wych, takie jak amid kwasu stearynowego*amid kwasu erukowego, poza tym niemieszalne wzajem¬
nie z polimerem materiału warstwy polimery termoplastyczne, takie jak poliamid-12, nieorga¬
niczne substancje przekładkowe, takie jak SiOp i CaCOg, albo zwięzki antyelektrostatyczne,
m.in. długołańcuchowe trzeciorzędowe aminy alifatyczne, ewentualnie jednokrotnie nienasy¬
cone, takie jak etoksylowane aminy trzeciorzędowe, np.N,N-bis-/hydroksyetylo/-alkiloamina o
12-16 atomach węgla w grupie alkilowej*
Wielowarstwowe folię według wynalazku można wytwarzać znanymi sposobami, takimi jak
laminowanie, powlekanie i/lub /współ/wytłaczanie ze stopu.
Wielowarstwowa folia według wynalazku jest przynajmniej jednokierunkowo orientowana,
korzystnie poddaje się ję dwukierunkowemu orientowaniu. Przy tym orientowanie przez rozcięgenie wzdłużne prowadzi się korzystnie w stosunku od 5:1 do 7:1, a przez rozcięganie po¬
przeczne w stosunku od 7:1 do 10:1*
Wielowarstwowa folia według wynalazku wykazuje korzystnie całkowite grubość 10-100 /jm,
a szczególnie korzystnie 20-50 ^m, przy czym warstwa podstawowa powinna wykazywać grubość
20-50 /jm, a termozgrzewalne warstwy powinny korzystnie wykazywać grubość 0,8-2 pm, szczegól¬
nie korzystnie grubość 1,2-1,5 yum.
Wielowarstwowa folia według wynalazku nadaje się zwłaszcza jako materiał opakowanio¬
wy, w szczególności jako folia do zawijania, korzystnie dla artykułów spożywczych i w tym
celu może być zadrukowana i wyposażona w pasma zdzieralne.
W podanych następnie przykładach stosowano omówione niżej metody badawcze dla określa¬
nia
wartości.
Mętność określano według amerykańskiej normy ASTM D nr 1003-52. W celu oznaczenia
połysku folii wykorzystano fotoelektryczny połyskomierz według dr B.Lange'go z Berlina Zach.,
składajęcy się z niskowoltowej żarówki i kondensora, które pod ketem 45 oświetlają, próbkę
i z drugiego pod ketem 45 do płaszczyzny pomiarowej usytuowanego ramienia z przysłonę otwo¬
rowe i fotokomórkę. Dołęczony jest dajęcy się dokładnie regulować przyrzęd wskazujęcy /mikroamperomierz/, który poza tym zawiera zasilacz prędowy i stabilizator napięcia dla żarówki.
Połysk jest definiowany jako pod ketem 45 regularnie odbita część światła w procentach, odnie¬
siona do lustra o posrebrzonej powierzchni jako lOO^-owego wzorca. Podczas badania połysku
nasadza się na połyskomierz polerowane czarne płytkę szklane jako wzorzec pośredni, ponieważ
wzorzec zanieczyszczenia z lustra srebrnego jest nietrwały w eksploatacji. Ten wzorzec
pośredni wykazuje dokładnie 5% połysku lustrzanej płytki szklanej o posrebrzonej powierzchni.
Za pomoce potencjometru nastawnego wskazanie galwanometru fotokomórki połyskomierza
nastawia się na pośredni wzorzec z czarnego szkła w celu zwiększenia dokładności odczytu
podziałki skali. Poprzecznie do kierunku biegu, odnoszęc do osi optycznej połyskomierza,
przykrywa się badane folię matowo czarny papier fotograficzny płasko pod połyskomierzem i
mierzy w pięciu miejscach bezusterkowych. Wskazanie galwanometru dzieli się przez 10, określajęc wartość średnie.
W celu określenia wytrzymałości połączeń zgrzewanych, bada się wytrzymałość zgrzewa2
nia pod ciśnieniem zgrzewania 50 N/cm . Przy tym pod określeniem wytrzymałości rozumie się
siłę, która jest potrzebna po to, aby w zdefiniowanych warunkach £ 50 N/cm* oraz czas zgrze¬
wania 0,5 sekundyJ i w podanej niżej w tablicy temperaturze wytworzone poleczenie zgrzewane
rozdzielić. Wytrzymałość tę podaje się w N i odnosi do próbek paskowych o szerokości 15 mm.
W celu oznaczenia odporności na zarysowanie określa się mętność, badane z zastosowa¬
niem kuli fotometrycznej• Przy tym mętność folii mierzy się przed i po zarysowaniu. Zarysowa¬
nie następuje za pomoce 40 g bezpyłowego węglika krzemu, który w cięgu określonego czasu roz¬
prasza się na folię pochylone pod ketem 45 względem linii poziomej*
Przykład
I.
W znany sposób na folię podstawowe z polipropylenu o gęstości
0,905 g/cm , o wskaźniku szybkości płynięcia 3,3 g/10 minut przy 230°C/21,6 N i o zakresie
topnienia 160-166°C, nakłada się na powierzchnię /A/ zgrzewalnę warstwę z kopolimerem etylen/
kwas akrylowy, którego grupy karboksylowe sę zobojętnione jonami cynku, a na drugiej po-
151 791
5
wierzchni /B/ nakłada się kopolimer etylen/kwas akrylowy o zawartości 3% molowych kwasu
akrylowego i laminat ten rozcięga się tak, żeby otrzymać folię laminowane orientowane
wzdłużnie w stosunku 5:1 i orientowane poprzecznie w stosunku 10:1. Folia podstawowa ma przy
tym grubość 17,4 /jm, warstwy zgrzewane zaś wykazuję grubość 1,3 pm każda. Przed określaniem
wytrzymałości poleczenia zgrzewanego, połysku i odporności na zarysowanie poddaje się
elektrycznej obróbce wstępnej /obróbka wyładowaniami ulotowymi/ warstwę zgrzewalnę, która
składa się z kopolimeru etylan/kwas akrylowy. Wyniki pomiarów zestawiono w niżej podanej
tablicy.
Przykład
II /porównawczy/. Tak jak podano w przykładzie I, wytwarza się
folię wielowarstwowe, przy czym jednak obie powierzchnie folii podstawowej z polipropylenu
zaopatruje się w kopolimer etylen/kwas akrylowy, którego grupy karboksylowe sę zobojętnione
jonami cynkowymi. Zgodnie z przykładem I jedne warstwę zgrzewalnę poddaje się wstępnej obróbce
elektrycznej. Wyniki pomiarów zestawiono w niżej podanej tablicy.
Tablica
Przykład
1
Powierzchnia
I
:
Połysk
,
i
Zmętnienie /%/ całej folii
Wytrzymałość na zarysowanie
1
Wytrzymałość
.
w
N/15 minut ^7
A
B
A
87
86
87
B
2 ,8
1,5/27 ,5
A
połączenia
zgrzewanego tf
i
i
Przykład II
na
2,(
1,6/33, 3
1,5/27,5
A
B
87
na A
B
na B
1,5/27,5
A
na B
A
na A
B
i
na B
'
temperaturze
90°C
95°C
0,3
0,8
0 ,2
0
0,8
0
i
1,0
1,0
0
.7
0
1,0
0
■
,
100°C
1.0
1,2
1 .0
0
1,2
i
110°C
0
|
1,1
1,3
1 rl
0,1
1.3
0
i
1
120°C
1,2
1.3
1 rl
0,3
1.3
0.1
'
1
Powierzchnia A: kopolimer etylen/kwas
Powierzchnia
B:
akrylowy,
którego grupy karboksylowe sę
zobojętnione jonami cynku
kopolimer etylen/kwas akrylowy,
którego grupy karboksylowe sę
zobojętnione jonami cynku
i
i
j
kopolimer et ylen/kwas akrylowy
o 3% molowyc h kwasu akrylowego
kopolimer etylen/kwas akrylowy,
którego grupy karboksylowe sę
'
Tę
zobojętnione jonami cynku. Tę
powierzchnię poddano wstępnej
■
■
obróbce elektrycznej.
■
powierzeń nię poddano wstęp-
nej obróbce elektrycznej•
Zast
rzężenia
patentowe
1, Folia termozgrzewalna, wielowarstwowa, przynajmniej jednokierunkowo, a korzyst¬
nie dwukierunkowo orientowana, ewentualnie podatna na drukowanie, składajęca się z folii
z polimeru propylenowego jako warstwy podstawowej i z warstw zgrzewalnych, przy czym warstwa
podstawowa korzystnie składa się z polimeru propylenowego, zawierajęcego najwyżej 10% wago¬
wych dalszej oC -olefiny zawierajęcej do 8 atomów węgla, zwłaszcza do pakowania produktów
spożywczych, znamienna
tym, że ma strukturę asymetryczne i dwie lub więcej zew¬
nętrzne warstwy zgrzewalnę, z których jedna warstwa zgrzewalna, zwana pierwsze, zawiera żywicę
jonomerycznę lub kopolimer etylen/octan winylu, a druga warstwa zgrzewalna, ewentualnie podatna
na drukowanie, zwana drugę, zawiera kopolimer z mieszaniny etylenu i kwasu akrylowego i
ewentualnie pochodnych kwasu akrylowego.
2. Folia według zastrz.l, znamienna
tym, że ma pierwsze zgrzewalnę
warstwę z kopolimeru etylen/kwas akrylowy, którego grupy karboksylowe sę przynajmniej częściowo
zobojętnione jonami cynku i drugę zgrzewalnę warstwę z kopolimeru etylen/kwas akrylowy.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
648 Кб
Теги
pl151791b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа