Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу

1 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу сумісною екструзією розплавів полімерів з утворенням багатошарової композиції, ЗОВНІШНІ полюлефінові або поліефірні шари якої через проміжні шари розплаву суміші полістиролу та бутадієнстирольного співполімеру охоплюють внутрішній шар, термомеханічною обробкою багатошарової композиції, який відрізняється тим, що до внутрішнього шару матеріалу вводять поліамід 2 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за п 1 , який відрізняється тим, що до внутрішнього і/або проміжніх шарів матеріалу вводять мінеральний наповнювач у КІЛЬКОСТІ 5-70% від маси шару 3 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за п 1 або 2, який відрізняється тим, що до одного або декількох шарів матеріалу додатково вводять барвник у КІЛЬКОСТІ 0,5-25% від маси шару 4 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що до складу одного або декількох шарів матеріалу вводять ВІДОМІ антиблокуючі і/або антифрикційні, і/або антистатичні домішки у КІЛЬКОСТІ 0,1-10 % від маси цих шарів Винахід відноситься до технології одержання плівкових полімерних матеріалів із спеціальними механічними властивостями, які може бути використано в харчовій та переробних галузях промисловості Значну КІЛЬКІСТЬ штучних харчових продуктів, наприклад, солодощі, м'ясні, молочні, борошняні, фруктові та овочеві вироби, пакують переважно в плівкову обгортку за допомогою машин і автома 5 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу сумісною екструзією розплавів полімерів з утворенням багатошарової композиції, ЗОВНІШНІ полюлефінові або поліефірні шари якої через проміжні шари розплаву суміші полістиролу та бутадієнстирольного співполімеру охоплюють внутрішній шар із поліаміду, термомеханічною обробкою багатошарової композиції, який відрізняється тим, що до складу внутрішнього шару додатково вводять поліпропілен, або співполімер ВІНІЛОВОГО спирту і етилену, або співполімер етилену з вінілацетатом, або поліетилентерефталат, або суміші двох або декількох з цих полімерів при КІЛЬКОСТІ поліаміду в шарі 10-90мас % 6 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за п 5, який відрізняється тим, що до складу внутрішнього шару поліетилентерефталат вводять у вигляді аморфного поліетилентерефталату або поліетилентерефталату, модифікованого гліколем 7 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за п 5 або 6, який відрізняється тим, що до внутрішнього і/або проміжніх шарів матеріалу вводять мінеральний наповнювач у КІЛЬКОСТІ 5-70% від маси шару 8 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за будь-яким з пп 5-7, який відрізняється тим, що до одного або декількох шарів матеріалу додатково вводять барвник у КІЛЬКОСТІ 0,5-25% від маси шару 9 Спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу за будь-яким з пп 5-8, який відрізняється тим, що до складу одного або декількох шарів матеріалу вводять ВІДОМІ антиблокуючі і/або антифрикційні, і/або антистатичні домішки у КІЛЬКОСТІ 0,1-10 % від маси цих шарів тів При пакуванні може бути використано зварювання, склеювання та загортання плівкового матеріалу Наприклад, при пакуванні солодощів автомати відрізають від рулона плівки, що постійно переміщується, окремі блоки плівкового матеріалу, загортають в них штучний продукт і відкриті КІНЦІ скручених блоків пакунка загортають "у носок" (цукерки типу "Білочка", "Ананасні") або "в перекрутку" (більшість карамелей) без зварювання і О ю (О 00 ю 58625 кований чи парафінований папір [патент Великобританії №1535982, кл В 5В, 1978] Технологія виробництва таких матеріалів трудомістка, а виготовлені за зазначеною технологією матеріали мають високу собівартість Найбільш близьким рішенням до винаходу, що заявляється, за сукупністю ознак і технічним результатом є спосіб одержання плівкового полімерного матеріалу сумісною екструзією розплавів полімерів з утворенням багатошарового листа, ЗОВНІШНІ полюлефінові шари якого через проміжні шари розплаву суміші полістиролу та бутадієнстирольного співполімеру охоплюють внутрішній шар із поліетилену або поліпропілену (полюлефіну) та термомеханічною обробкою багатошарового листа [заявка №2000052902, C08L 53/00, UA] Одержаний за відомим способом полімерний плівковий матеріал з внутрішнім шаром з полюлефіну добре зварюється із забезпеченням герметичності шва, має високі показники прозорості, здатності збереження залишкової деформації скручування та ГІГІЄНІЧНОСТІ В контакті з харчовими продуктами Недоліком матеріалу, одержаного за відомим способом, є його порівняно висока газова проникність і обмежена еластичність при низьких температурах Завданням винаходу є розробка такого способу одержання полімерного плівкового матеріалу шляхом підбору його складу і термомеханічної обробки, який забезпечував би матеріалу обмежену газову проникність і достатню еластичність при низьких температурах Поставлене завдання у заявленому способі вирішується тим, що плівковий полімерний матеріал отримують сумісною екструзією розплавів полімерів з утворенням багатошарової композиції у формі листа або рукава, ЗОВНІШНІ полюлефінові або поліефірні шари якої через проміжні шари розплаву суміші полістиролу та бутадієнстирольного співполімеру охоплюють внутрішній шар з поліаміду, і термомеханічною обробкою екструдату Термомеханічна обробка екструдованого багатошаровго листа або рукава включає їх охолодження, розтягування у напрямі переміщення на лінії виготовлення і в поперечному напрямі, термофіксацію матеріалу за відомими технологіями Пропонований спосіб не передбачає необхідності використання липких (адгезійних) прошарків для з'єднання внутрішнього і проміжних шарів матеріалу Один полімер при виготовленні плівкового пакувального матеріалу нерідко не забезпечує У ЗОВНІШНІХ шарах матеріалу може бути викоостанньому потрібного комплексу специфічних ристано, наприклад, поліпропілен, поліетилен вивластивостей, що зумовило необхідність освоєння сокої густини, ЛІНІЙНИЙ поліетилен низької або сетехнологій виготовлення багатошарових полімерредньої густини, металоценовий ЛІНІЙНИЙ них плівок із різним складом й термомеханічними поліетилен низької або середньої густини, полівластивостями матеріалів окремих шарів Для етилентерефталат, аморфний співполімер полізабезпечення такого комплексу властивостей тоетилентерефталату вщина окремих шарів у готовому пакувальному Плівковий полімерний матеріал одержували матеріалі може не перевищувати 0,0001мм [Политаким чином мерные смеси, під ред Д Пола та С Ньюмена, Приклад Вид "Мир", М 1981, т 2, с 140-177] ЗОВНІШНІ (перший і п'ятий) шари матеріалу заДобре виражений твіст-ефект забезпечують втовшки 0,15 від загальної товщини матеріалу, КОМПОЗИЦІЙНІ шаруваті плівки, що вміщують крім виготовляли з ГІГІЄНІЧНОГО по відношенню до харполімерних шарів ще й металеву фольгу або восчових продуктів поліпропилену (1), ЛІНІЙНОГО полівикористання клею Увесь цикл пакування може тривати 0,05 секунди, тому обов'язковими вимогами до пакувального матеріалу є достатні жорсткість і МІЦНІСТЬ на розрив, а також відсутність деформації і тріщин у місцях швидкісного розрізування плівки При пакуванні харчових продуктів усі пакувальні матеріали повинні мати обмежену дифузію елементів полімеру в продукт, що довгостроково контактує з полімерним матеріалом (наявність дозволу компетентних державних органів охорони здоров'я на контакт матеріалу з ВІДПОВІДНИМИ харчовими продуктами), та довгостроково зберігати залишкову деформацію згину - складку (заправка "у носок") або скручування - твіст-ефект (заправка "в перекрутку") Саме, остання властивість матеріалу є особливо необхідною для використання його при пакуванні без зварювання і склеювання Для герметичних пакунків харчових продуктів пакувальний матеріал повинен мати крім того суттєво обмежену проникність, насамперед, стосовно кисню та вологи Звичайні полімерні матеріали на основі целофану, ефірів целюлози, полюлефінів, поліамідів, полімерів амілового ряду тощо, які мають високі ГІГІЄНІЧНІ властивості і використовуються для упаковки харчових продуктів [патент США №4528234, кл В32В 15/08, 1985, патент США №4579696, кл В29С 35/10, 1986, патент США №4753700, кл 264-514, 1988, Шедевр В Л , Кулик Н В Мир Упаковки, К, 5(13), 2000, ст 18-21], внаслідок недостатніх механічних властивостей рідко використовуються для пакування без застосування зварювання і склеювання Плівка для пакування харчових продуктів із модифікованого полюлефіну [патент США №5128183, кл В 29 D 22/00] забезпечує добре виражений твіст-ефект Відомий матеріал отримують екструзією розплаву ізотактичного поліпропілену, модифікованого співполімером етилену з пропіленом і прозорою аморфною смолою, що має низьку молекулярну вагу, наприклад, сосновою, охолодженням, витягуванням з біаксіальною орієнтацією структури плівки та и термофіксацією Однак, при швидкісному розрізуванні плівкових матеріалів на поліолефіновіи основі свіжоутворені краї не є вільними від деформації і надривів, що обмежує швидкість переміщення і оброблення пакувальної стрічки, тобто знижує надійність роботи швидкісних пакувальних машин, в яких цей матеріал використовується 58625 етилену низької густини (2), металоценового ЛІНІЙріалу в цілому для виявлення можливості зниженНОГО поліетилену низької густини (3) та аморфного ня собівартості і забезпечення специфічних власспівполімеру поліетилентерефталату (4) Між цитивостей матеріалу до складу внутрішнього шару ми шарами розміщували два (другий і четвертий) додавали полімери, сумісні з поліамідом при темпроміжні шари завтовшки 0,25 від загальної товпературі розплаву, - поліпропілен, співполімер щини матеріалу кожний відомих сумішей полістиВІНІЛОВОГО спирту і етилену, співполімер етилену з ролу (35мас %) та бутадієнстирольного співполівінілацетатом, поліетилентерефталат у вигляді меру (65мас %), отриманого полімеризацією за аморфного поліетилентерефталату або поліетивідомою технологією 30мас% стиролу та 70мас % лентерефталату, модифікованого гліколем, а табутадієну Внутрішній шар (третій), завтовшки 0,20 кож суміші двох або декількох з цих полімерів при від загальної товщини матеріалу, виготовляли з КІЛЬКОСТІ поліаміду в шарі 5-95мас % Випробуванполіаміду ня матеріалів, отриманих за варіантами способу, проводили в тому ж обсязі, що і для матеріалів 1Гранульовані полімерні матеріали у ВІДПОВІД4 НОСТІ до складу окремого шару матеріалу (варіанти 1-4) розплавляли окремо і забезпечували їх Для усунення блокування (злипання) контакспівекструзію за допомогою відповідної КІЛЬКОСТІ туючих поверхонь при довгостроковому збереженекструдерів і плоскощілинної головки, у якої співні плівкового матеріалу, зменшення коефіцієнту відношення довжини щілини до її ширини складатертя та усунення накопичення статичної електрило 22 1 (варіанти 1-3), або кільцевої співекструки до складу матеріалу одного або декількох шарів зійної головки діаметром 400мм і шириною щілини додавали у загальній КІЛЬКОСТІ 0,1-10% від маси 1,4мм (варіант 4) з подальшою термомеханічною цих шарів загальновідомі антиблокуючі і/або анобробкою матеріалу за відомою технологією Темтифрикційні, і/або антистатичні наповнювачі У пературу матеріалу на стадіях від розплавлення багатошарових матеріалах до внутрішнього і/або до екструзії витримували в межах 170-210°С Змепроміжних шарів матеріалу вводили мінеральний ншення товщини плоскої плівки забезпечували наповнювач, наприклад, СаСОз або ТЮг, у КІЛЬКОрозтягуванням гарячого екструдату при темпераСТІ 5-70% від маси шару, а до внутрішнього і/або турі 130°С на охолоджувальному валку великого проміжних, і/або до одного, або двох ЗОВНІШНІХ діаметра в напрямі переміщення матеріалу і в пешарів матеріалу вводили ВІДОМІ барвники у КІЛЬКОрпендикулярному напрямі з коефіцієнтом витяжки СТІ 0,5-25% від маси шару 3,0-4,0 Зменшення товщини рукавної плівки заПорівняльні характеристики плівкових матерібезпечували и розтягуванням в напрямі переміалів за варіантами 1, 2, 3, 4 наведено в таблиці щення до ЗО разів та в поперечному напрямі в 1,8Випробування фізичних властивостей матеріалів 2,5 рази Термофіксацію габаритних розмірів плівздійснювали за стандартними методиками в іденкового матеріалу здійснювали за видомими технотичних умовах, експлуатаційні властивості матерілогіями Товщина готового плівкового матеріалу у алів - при упакуванні карамелі типу "Театральна" всіх прикладах- 25+1,5мкм на пакувальній машині фірми "Nagema" при швидкості 1200 і 600 циклів за хвилину У варіантах способу в межах зазначених вище значень товщини окремих шарів і плівкового матеТаблиця Найменування чинників прототип товщина, мкм 25 МІЦНІСТЬ при розриві за ASTM D 638, МПа, не менш, уздовж 29,0 поперек 18,0 відносне подовження при розриві, %, не менш уздовж 150 поперек 150 кінетичний коефіцієнт тертя (плівка-плівка) 0,45 прозорість(без барвників і наповнювачів), % 90 відносне збереження "твіст-ефекту" в однакових умовах, % 80-95 КІЛЬКІСТЬ циклів перегину матеріалу на 180° до появи тріщин на згинах, при +25°С 20-30 при - 50°С 3-5 відносний показник проникності стосовно кисню 1,0 КІЛЬКІСТЬ бракованої продукції при машинному пакуванні, при 600цикл/хв при 1200цикл/хв 1 1,5-2 1 25 2 25 3 25 4 25 26,0 22,0 30,0 25,0 34,0 30,0 35,0 30,0 150 220 150 240 180 300 180 300 0,3-0,4 90 0,3-0,4 92 0,3-0,4 92 0,3-0, 92 80-95 80-95 90-95 90-95 23-32 8-12 23-32 10-12 28-35 10-12 25-35 12-15 0,3 0,25 0,2 0,2 1 1,5 1 1,4 1 1,4 1 1,4 58625 При товщині ЗОВНІШНІХ полюлефінових шарів менш ніж 2мкм не забезпечується стабільний технологічний режим виготовлення матеріалу і не усуваються деформації країв матеріалу при швидкісному розрізуванні, при товщині цих шарів більше 8мкм зменшується твіст-ефект матеріалу Зменшення товщини проміжних шарів суміші полістиролу і стиролбутадієнового співполімеру в межах до 4-8мкм значно покращує здатність багатошарового матеріалу зберігати твіст-ефект, віднесену до маси використаного матеріалу шару Подальше зменшення товщини цих шарів зменшує МІЦНІСТЬ матеріалу на розрив Вміст у цих шарах стиролу менш ніж 1% і бутадієну менш ніж 3% від загальної маси шару значно зменшує еластичність матеріалу і його МІЦНІСТЬ при багатоцикловому згинанні, а при ВМІСТІ цих компонентів ВІДПОВІДНО більш ніж 30% і 70% зменшується еластичність матеріалу і збільшується його собівартість При товщині шару поліаміду в готовому матеріалі більше ніж Юмкм збільшується собівартість матеріалу без покращення його механічних властивостей, при товщині його менше 5мкм зменшується газова проникність матеріалу Додатково введені у внутрішній шар полюлефіни, поліестери або їх суміші у КІЛЬКОСТІ ДО 90% від маси шару знижують собівартість матеріалу, збільшують адгезивні властивості поверхонь внутрішнього шару і не знижують газової проникності матеріалу в цілому, КІЛЬКІСТЬ ДОМІШОК менш ніж 10% від маси цього шару є технологічно не виправданою Товщина внутрішніх шарів багатошарового Комп'ютерна верстка Е А Ярославцева 8 матеріалу може не перевищувати 3-10мкм, а ЗОВНІШНІХ - 2-5мкм Оптимальна загальна товщина пропонованого пакувального матеріалу менша ВІДПОВІДНОГО показника в матеріалі-прототипі У матеріалу, одержаного за пропонованим способом (1, 2, 3, 4), практично відсутня деформація (скручування) країв плівки при її швидкісному машинному розрізанні, що значно знижує КІЛЬКІСТЬ браку при пакуванні дрібноштучних харчових виробів атомами, тобто підвищує технологічність процесу і надійність роботи цих автоматів У порівнянні з матеріалом, отриманим за способомпрототипом, матеріал за пропонованим способом витримує більшу КІЛЬКІСТЬ перегинів до появлення тріщин в місцях згину, особливо при низьких температурах Здатність довгострокового збереження твістефекту, низька газова проникність, добра зварюваність і порівняно висока еластичність при низких температурах забезпечують матеріалу, виготовленому за пропонованим способом, універсальність використання для негерметичних і герметичних пакувань, а також можливість обробки і зберігання пакунків при низких температурах Незначне підвищення собівартості пропонованого матеріалу не є помітним на вартості товарів, що пакуються, внаслідок незначної питомої ваги упаковки у вартості товарів Заявлений спосіб може бути реалізовано на устаткуванні відомих ЛІНІЙ виробництва плівкових полімерних матеріалів без їх суттєвих переналагоджень Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна