CN109922961A - 具有pa 6/6.6的收缩膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备包含聚酰胺组合物(PZ)的聚合物膜(P)的方法,该方法通过使聚酰胺组合物(PZ)通过环状模挤出,然后通过在空气中吹制来拉伸由此获得的管。本发明还涉及可通过本发明方法获得的聚合物膜(P)和用所述聚合物膜(P)包装食品的方法。
Description
本发明涉及一种制备包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)的方法,该方法通过使聚酰胺组合物(PC)通过环状模挤出,然后通过在空气中吹制来拉伸由此获得的管。本发明还涉及可通过本发明方法获得的聚合物膜(P)和用所述聚合物膜(P)包装食品的方法。
聚酰胺具有特别的工业意义,因为它们具有非常良好的机械性能;更特别地,它们具有高的强度和韧性、良好的化学稳定性和高的耐磨性。例如,它们用于制备钓鱼线、攀爬绳索和地毯背衬。此外,聚酰胺还用于制备包装膜和包装材料。
作为包装膜和包装材料的用途及其制备方法的综述记载于例如Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering,第2版,第7卷,第73-127页;第10卷,第684-695页(John Wiley&Sons 1987)中。然而,其中记载的聚酰胺膜非常坚硬并且具有低的抗撕裂蔓延性。
因此,对于包装膜和包装材料,通常使用在一种聚合物中结合各种聚酰胺的积极性质的共聚酰胺。现有技术记载了各种共聚酰胺。
WO 2004/103079记载了用于食品包装的可点燃抽吸的平面的和管状的食品包装纸或膜。这些膜由至少包含聚酰胺以及聚乙烯醇和聚醚-嵌段-共聚酰胺的聚合物混合物的均匀聚合物熔体通过吹模法制备。聚合物混合物的聚酰胺比例为40-80重量%。食品包装纸或膜的厚度范围为10-50μm。所公开的聚酰胺中的一种为尼龙-6/6.6。
WO 2008/040404公开了通过吹模法制备并通过三泡法(triple bubble method)双轴拉伸的多层平面的或管状的食品包装纸和膜。这些包括至少7层。其中一层可包括聚酰胺如聚己内酰胺(尼龙-6)、尼龙-6.6、尼龙-6/6.6、尼龙-11、尼龙-12或它们的混合物。
WO 2008/017453同样涉及通过吹模法制备并通过三泡法双轴拉伸的多层平面的或管状的食品包装纸或膜。这些食品包装纸或膜包括至少9层,其中一层包括聚酰胺。合适的聚酰胺例如为尼龙-6、尼龙-6/6、尼龙-6/6.6和尼龙-6/12。
WO 2004/103079、WO 2008/040404和WO 2008/017453中记载的聚合物膜的缺点在于,因为聚合物膜仅略微收缩,因此它们通常难以拉伸和/或具有不充分的收缩特性。
因此,本发明的一个目的是提供一种制备聚合物膜(P)的方法,该方法仅在非常低的程度上具有(如果有的话)现有技术中所述方法的缺点。此外,所述方法还应可以非常简单并且廉价的方式进行。
通过制备包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)的方法来实现该目的,其中聚酰胺组合物(PC)包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物,并且其中可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取5-25重量%范围的聚酰胺低聚物,基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计,包括步骤
i)在第一挤出机中提供熔融形式的聚酰胺组合物(PC),
ii)将在步骤i)中提供的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)从第一挤出机中通过环状模挤出,获得包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管,
iii)将在步骤ii)中获得的包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管在水浴中冷却至第一温度(T1),这可使聚酰胺组合物(PC)固化,获得包含聚酰胺组合物(PC)的第一管状膜,
iv)将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至第二温度(T2),获得包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜,
v)向在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中吹入空气,这可横向拉伸加热的第一管状膜,并且其中将加热的第一管状膜冷却至第三温度(T3),获得包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)。
出人意料地,现已发现,通过使用包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物的聚酰胺组合物(PC),其中可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取5-25重量%范围的聚酰胺低聚物(基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计),聚合物膜(P)具有更好的拉伸性,因此还表现出更好的收缩特性。本发明聚合物膜(P)还可安全地与食品一起使用,并且对于食品应用具有足够低的单体迁移量,其中根据DIN EN 1186-5:2002测量食品应用的迁移量。
通过本发明方法制备的聚合物膜(P)还在挤出方向和与其成直角的方向具有高的抗撕裂蔓延性。当根据本发明制备的聚合物膜(P)在用于包装食品的方法中时,这是特别有利的。
同样有利的是,通过本发明方法制备的聚合物膜(P)比通过现有技术中记载的方法制备的聚合物膜硬度低。根据本发明制备的聚合物膜(P)在干燥状态下还具有低的弹性模量和高的耐刺穿性。特别是在聚合物膜(P)用于包装食品时,高的耐刺穿性同样是重要的。
下文对本发明方法进行了详细说明。
步骤i)
在步骤i)中,聚酰胺组合物(PC)在第一挤出机中以熔融形式提供。
在本发明上下文中,“第一挤出机”意指恰好一个第一挤出机或两个或更多个第一挤出机。
通常,在本发明方法中,使用与将存在于待制备的聚合物膜(P)中的包含聚酰胺组合物(PC)的第一层一样多的第一挤出机。
例如,如果在本发明方法中制备的聚合物膜(P)将包括恰好1层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,则使用恰好1个第一挤出机。如果聚合物膜(P)将包括恰好2层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,则使用恰好2个第一挤出机。如果聚合物膜(P)将包括恰好5层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,则使用恰好5个第一挤出机。
例如,聚酰胺组合物(PC)在1-11个第一挤出机、优选1-5个第一挤出机且更优选1-3个第一挤出机中提供。
根据本发明,聚酰胺组合物(PC)以熔融形式提供。
在本发明上下文中,“以熔融形式”意指聚酰胺组合物(PC)在高于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))的温度(TPC)下提供。因此,“以熔融形式”意指聚酰胺组合物(PC)处于高于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))的温度(TPC)。如果聚酰胺组合物(PC)为熔融形式,则聚酰胺组合物(PC)可自由流动。
“自由流动”意指聚酰胺组合物(PC)可在第一挤出机内输送,并且聚酰胺组合物(PC)可从第一挤出机中挤出。
例如,在步骤i)中提供的聚酰胺组合物(PC)的温度(TPC)范围为180-330℃、优选190-300℃并且特别优选200-270℃,在每种情况下假设聚酰胺组合物(PC)的提供温度高于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
可通过本领域技术人员已知的任何方法在第一挤出机中以熔融形式提供聚酰胺组合物(PC)。
例如,可将聚酰胺组合物(PC)以熔融形式或以固体形式提供给第一挤出机。如果将聚酰胺组合物(PC)以固体形式提供给第一挤出机,则可将其以例如颗粒形式和/或粉状形式提供给第一挤出机。然后在第一挤出机中熔化聚酰胺组合物(PC),从而在第一挤出机中以熔融形式提供。优选该实施方案。
此外,可直接在第一挤出机中制备聚酰胺组合物(PC),从而在第一挤出机中以熔融形式提供聚酰胺组合物(PC)。用于该目的的方法是本领域技术人员已知的。
例如,可通过直接在第一挤出机中将尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物彼此混合而在第一挤出机中制备聚酰胺组合物(PC)。同样可通过下列方法在第一挤出机中制备聚酰胺组合物:使用于制备下文中进一步说明的尼龙-6/6.6的己内酰胺、六亚甲基二胺和己二酸组分直接在第一挤出机中共聚,形成尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物,从而形成聚酰胺组合物。
在步骤i)中,还可将添加剂与熔融形式的聚酰胺组合物(PC)一起在第一挤出机中提供。通常使添加剂与熔融形式的聚酰胺组合物(PC)在第一挤出机中混配(混合)。用于该目的的方法同样是本领域技术人员已知的。
合适的添加剂是本领域技术人员已知的,并且选自例如下列物质:稳定剂、染料、抗静电剂、增粘剂、防结块剂、加工助剂、抗氧化剂、光稳定剂、UV吸收剂、润滑剂和成核助剂。
合适的染料为有机和无机颜料,例如提供尺寸的二氧化钛。合适的增粘剂为例如聚异丁烯(PIB)或乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。合适的防结块剂为例如二氧化硅或碳酸钙颗粒。合适的光稳定剂为例如所谓的“HALS”(受阻胺光稳定剂)。使用的加工助剂或润滑剂可以为例如乙烯基双硬脂酰胺(EBS)蜡。成核助剂例如可以为所有种类的有机或无机晶种形成剂,例如滑石。
下文中对聚酰胺组合物(PC)进行了详细说明。
聚酰胺组合物(PC)
根据本发明,聚酰胺组合物(PC)包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物。根据本发明,可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取5-25重量%范围的聚酰胺低聚物,基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计。
优选地,可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取7-24重量%且特别优选10-23重量%范围的聚酰胺低聚物,基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计。
对于根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取聚酰胺低聚物,将聚酰胺组合物研磨至0.5-0.7mm范围的粒径,然后以沸腾的甲醇作为提取剂提取6小时,反复交换提取剂。在提取结束时,除去固体成分。然后干燥获得的提取物,留下可提取的成分(聚酰胺低聚物)并称重,并且该重量用于确定可从聚酰胺组合物(PC)中提取的聚酰胺低聚物的比例。
聚酰胺组合物(PC)还可包含其他聚合物,特别是其他聚酰胺。优选地,聚酰胺组合物(PC)由尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物组成。
聚酰胺组合物(PC)通常具有玻璃化转变温度(TG(PC))。根据ISO 11357-2:2013测定的玻璃化转变温度(TG(PC))的范围为例如20-70℃、优选30-65℃且更优选40-60℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚酰胺组合物(PC)具有玻璃化转变温度(TG(PC)),其中玻璃化转变温度(TG(PC))的范围为20-70℃。
在本发明上下文中,根据ISO 11357-2:2013,聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))与干燥的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))有关。
在本发明上下文中,“干燥的”意指聚酰胺组合物(PC)包含小于1重量%、优选小于0.5重量%且特别优选小于0.1重量%的水,基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计。更优选地,“干燥的”意指聚酰胺组合物(PC)不含任何水,并且最优选地,聚酰胺组合物(PC)不含任何溶剂。
显而易见的是,在本发明上下文中,未将聚酰胺低聚物视为溶剂。因此,根据本发明最优选的是,“干燥的”在本发明上下文中意指聚酰胺组合物(PC)不含除聚酰胺低聚物以外的任何溶剂。
聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))优选低于尼龙-6/6.6的玻璃化转变温度(TG(P))。
此外,聚酰胺组合物(PC)通常具有熔融温度(TM(PC))。根据ISO 11357-3:2011测定的聚酰胺组合物(PC)的熔融温度范围例如为178-187℃、优选179-186℃且特别优选180-185℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚酰胺组合物(PC)具有范围为178-187℃的熔融温度(TM(PC))。
根据EN ISO 307:2007+Amd 1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的聚酰胺组合物(PC)的粘度值(VN(PC))范围通常为150-350mL/g。
优选地,根据EN ISO 307:2007+Amd 1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的聚酰胺组合物(PC)的粘度值(VN(PC))范围为175-325mL/g且更优选200-300mL/g。
因此,本发明还提供一种方法,其中根据EN ISO 307:2007+Amd1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的聚酰胺组合物(PC)的粘度值(VN(PC))范围为150-350mL/g。
尼龙-6/6.6
在本发明上下文中,“尼龙-6/6.6”意指恰好一种尼龙-6/6.6或两种或更多种尼龙-6/6.6的混合物。
尼龙-6/6.6为尼龙-6和尼龙-6.6的共聚物。
尼龙-6是包含衍生自己内酰胺的单元的聚合物。尼龙-6.6是包含衍生自六亚甲基二胺和己二酸(己二酸)的单元的聚合物。
优选地,尼龙-6/6.6由尼龙-6和尼龙-6.6组成。因此,尼龙-6/6.6优选由衍生自己内酰胺、六亚甲基二胺和己二酸的单元组成。
换句话说,因此,尼龙-6/6.6优选是由己内酰胺、六亚甲基二胺和己二酸制备的共聚物。
尼龙-6/6.6优选为无规共聚物。
尼龙-6/6.6优选包含70-78重量%范围的尼龙-6单元和22-30重量%范围的尼龙-6.6单元,在每种情况下基于尼龙-6/6.6的总重量计。
更优选地,尼龙-6/6.6包含73-77重量%范围的尼龙-6单元和23-27重量%范围的尼龙-6.6单元,在每种情况下基于尼龙-6/6.6的总重量计。
最优选地,尼龙-6/6.6包含74.5-75.5重量%范围的尼龙-6单元和24.5-25.5重量%范围的尼龙-6.6单元,在每种情况下基于尼龙-6/6.6的总重量计。
因此,本发明还提供一种方法,其中尼龙-6/6.6包含70-78重量%范围的尼龙-6单元和22-30重量%范围的尼龙-6.6单元,在每种情况下基于尼龙-6/6.6的总重量计。
在本发明上下文中,尼龙-6/6.6中的尼龙-6.6单元的比例测定如下:将尼龙-6/6.6在稀释(20重量%)的盐酸中水解。这使得衍生自六亚甲基二胺的单元质子化,与来自盐酸的氯离子形成相应的抗衡离子。然后可通过离子交换剂将该氯离子交换为氢氧根离子,释放出六亚甲基二胺。通过用0.1摩尔的盐酸滴定来测定释放的六亚甲基二胺的浓度。然后可通过本领域技术人员已知的方法从六亚甲基二胺的浓度开始,计算尼龙-6/6.6中尼龙-6.6的比例。
尼龙-6/6.6通常具有玻璃化转变温度(TG(P))。根据ISO11357-2:2013测定的玻璃化转变温度(TG(P))的范围例如为20-70℃、优选30-65℃且特别优选40-60℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中尼龙-6/6.6具有玻璃化转变温度(TG(P)),其中玻璃化转变温度(TG(P))的范围为20-70℃。
在本发明上下文中,根据ISO 11357-2:2013,尼龙-6/6.6的玻璃化转变温度(TG(P))与干燥的尼龙-6/6.6的玻璃化转变温度(TG(P))有关。
在本发明上下文中,“干燥的”意指尼龙-6/6.6包含小于1重量%、优选小于0.5重量%且特别优选小于0.1重量%的水,基于尼龙-6/6.6的总重量计。更优选地,“干燥的”意指尼龙-6/6.6不含任何水,并且最优选地,尼龙-6/6.6不含任何溶剂。
显而易见的是,为测定玻璃化转变温度(TG(P)),尼龙-6/6.6也不包含任何聚酰胺低聚物。
此外,尼龙-6/6.6通常还具有熔融温度(TM(P))。根据ISO11357-3:2011测定的尼龙-6/6.6的熔融温度(TM(P))范围例如为180-187℃、优选181-186℃且特别优选182-185℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中尼龙-6/6.6具有熔融温度(TM(P)),其中熔融温度(TM(P))的范围为180-187℃。
根据EN ISO 307:2007+Amd 1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的尼龙-6/6.6的粘度值(VN(P))范围通常为150-350mL/g。
优选地,根据EN ISO 307:2007+Amd 1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的尼龙-6/6.6的粘度值(VN(P))范围为175-325mL/g且更优选200-300mL/g。
因此,本发明还提供一种方法,其中根据EN ISO 307:2007+Amd1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定的尼龙-6/6.6的粘度值(VN(P))范围为150-350mL/g。
在250℃下,5kg重量的熔体体积流动速率(MVR)范围通常为1-100mL/10min、优选2-75mL/10min且更优选5-50mL/10min。
优选地,尼龙-6/6.6的数均分子量(Mn)范围为20000-40000g/mol。同样优选地,通过SEC(尺寸排阻色谱)测定的尼龙-6/6.6的重均分子量(Mw)范围为70000-150000g/mol。
通过SEC进行测定数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw),如下:使用柱温为40℃的柱子,流速为1mL/min且注射体积为100μL。样品浓度为2mg/mL;使用的洗脱液为具有0.05%的三氟乙酸钾的六氟异丙醇。用来自PSS的分子量为800-1820000g/mol的窄分布的PMMA标准进行校准;外推洗脱范围以外的值。
制备尼龙-6/6.6的方法是本领域技术人员已知的,并且例如记载于WO 2010/066769中。在其中记载的制备共聚酰胺、特别是尼龙-6/6.6的方法中,制备从内酰胺和二胺和二羧酸的盐开始连续进行。
聚酰胺低聚物
在本发明上下文中,“聚酰胺低聚物”理解为意指包含酰胺单元并且在聚酰胺的制备中形成的化合物。这些例如是本领域技术人员已知的。
在本发明上下文中,聚酰胺低聚物的数均分子量(Mn)范围优选为100-10000g/mol、优选200-8000g/mol且特别优选500-5000g/mol。如上所述,借助于SEC测定数均分子量(Mn)。
优选地,在尼龙-6/6.6制备中形成的本发明聚酰胺低聚物存在于聚酰胺组合物(PC)中。因此,聚酰胺低聚物优选包含衍生自己内酰胺和/或己二酸和/或六亚甲基二胺的单元。优选地,聚酰胺低聚物为环状聚酰胺低聚物。
因此,根据本发明,优选包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物的聚酰胺组合物(PC)在尼龙-6/6.6的制备中形成。
步骤ii)
在步骤ii)中,将步骤i)中提供的聚酰胺组合物(PC)以熔融形式从第一挤出机的环状模中挤出,获得包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管。
在本发明上下文中,“环状模”意指恰好一个环状模或两个或更多个环状模。根据本发明优选恰好一个环状模。
合适的环状模是本领域技术人员已知的所有能够促使来自熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管挤出的环状模。合适的环状模例如是本领域技术人员已知的。
在本发明一个优选的实施方案中,如果进行下文中进一步说明的步骤i1),则优选在步骤ii)中将来自第一挤出机的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)与至少一种下文中进一步说明的来自其他挤出机的熔融形式的其他聚合物(FP)在环状模中结合。
特别优选地,在步骤ii)中,以这样的方式将来自第一挤出机的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)与所述至少一种来自其他挤出机的熔融形式的其他聚合物(FP)在模具中结合,使得在步骤ii)中获得的包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管,包含至少一层包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的第一层,和至少一层包含至少一种熔融形式的其他聚合物(FP)的其他层。
例如,包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管的厚度范围为10μm-1mm、优选20-700μm且特别优选50-500μm。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤ii)中获得的管的厚度范围为10μm-1mm。
步骤iii)
在步骤iii)中,将在步骤ii)中获得的包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管在水浴中冷却至第一温度(T1),这可使聚酰胺组合物(PC)固化,获得包含聚酰胺组合物(PC)的第一管状膜。
例如,管被冷却至的第一温度(T1)低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。优选地,第一温度(T1)低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
例如,步骤iii)中的第一温度(T1)的范围为5-95℃、优选10-80℃且特别优选20-70℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中步骤iii)中的第一温度(T1)的范围为5-60℃。
水浴包含水。此外,水浴还可包含其他组分,例如醇。
优选地,根据本发明,水浴由水组成。
步骤iii)中的水浴温度范围例如为5-95℃、优选10-70℃且特别优选15-50℃。
可依次或同时进行步骤ii)和iii)。显而易见的是,当同时进行步骤ii)和iii)时,仅可短暂地并以中间形式获得包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管。通常,在这种情况下,在步骤ii)的挤出过程中,直接以管状形式将熔融形式的聚酰胺组合物(PC)挤出到步骤iii)中的水浴中并在其中冷却,聚酰胺组合物(PC)固化获得第一管状膜。
此外,在步骤iii)中的冷却期间,还可引导包含聚酰胺组合物(PC)的管通过第一辊系。这可纵向拉伸管。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤iii)中的冷却期间,引导包含聚酰胺组合物(PC)的管通过第一辊系,这可纵向拉伸管。
在管的拉伸过程中,存在于聚酰胺组合物(PC)中的尼龙-6/6.6的聚合物链变得对齐,并且可增加尼龙-6/6.6的结晶度,因此还可增加聚酰胺组合物(PC)的结晶度。该方法是本领域技术人员已知的。
此外,在拉伸过程中,存在于管中的任何至少一种其他聚合物(FP)的聚合物链也可变得对齐。这也可增加所述至少一种其他聚合物(FP)的结晶度。
如果管被纵向拉伸,这意味着管被沿挤出方向拉伸。存在于聚酰胺组合物(PC)中的尼龙-6/6.6和任何至少一种其他聚合物(FP)的聚合物链平行于进行拉伸的方向对齐。
步骤iv)
在步骤iv)中,将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至第二温度(T2),获得包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜。
可通过本领域技术人员已知的任何方法,例如通过红外辐射器或管周围的加热环对第一管状膜加热。
第一管状膜被加热至的第二温度(T2)优选高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。此外,优选第二温度(T2)低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚酰胺组合物(PC)具有玻璃化转变温度(TG(PC))和熔融温度(TM(PC)),并且步骤iv)中的第二温度(T2)高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))并低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
例如,步骤iv)中的第二温度(T2)的范围为20-190℃、优选50-180℃且特别优选70-170℃。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤iv)中,将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至范围为20-190℃的第二温度(T2)。
显而易见的是,步骤iv)中第一管状膜被加热至的第二温度(T2)高于步骤iii)中管被冷却至的第一温度(T1)。
步骤v)
在步骤v)中,向步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中吹入空气,这可横向拉伸加热的第一管状膜,并将加热的第一管状膜冷却至第三温度(T3),获得包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)。
在本发明上下文中,“空气”理解为意指地球大气的气体混合物。
在本发明另一实施方案中,在步骤v)中,将至少一种选自氮气、氩气和二氧化碳的气体吹入步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中。
可以本领域技术人员已知的任何方法将空气吹入在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中。
这可横向拉伸加热的第一管状膜。这意味着将其与挤出方向成直角拉伸。
在步骤v)期间,还可引导加热的第一管状膜通过第二辊系,这另外纵向拉伸了加热的第一管状膜。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤v)中吹入空气的过程中,引导包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜通过第二辊系,这可纵向拉伸加热的第一管状膜。
如果在步骤v)期间引导加热的第一管状膜通过第二辊系和/或在步骤iii)中的冷却期间引导管通过第一辊系,则在步骤v)中获得的聚合物膜(P)为在其挤出方向和与挤出方向成直角的方向均被拉伸的聚合物膜(P)。在这种情况下,其为双轴拉伸的聚合物膜(P)。
“双轴拉伸”意指聚合物链基本上在两个不同的方向上对齐,优选彼此成直角。
在步骤v)中,将第一管状膜冷却至第三温度(T3)。冷却至第三温度(T3)可仅通过将空气吹入到加热的第一管状膜中来进行。此外,可在步骤v)期间另外冷却加热的第一管状膜。
加热的第一管状膜被冷却至的第三温度(T3)优选低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
例如,第三温度(T3)的范围为5-70℃、优选10-60℃其特别优选15-50℃。
显而易见的是,加热的第一管状膜在步骤v)中被冷却至的第三温度(T3)低于第一管状膜在步骤iv)中被加热至的第二温度(T2)。
优选地,根据本发明,在步骤v)之后,进行下列步骤:
vi)引导步骤v)中获得的聚合物膜(P)通过至少一个第三辊,
vii)将步骤v)中获得的聚合物膜(P)加热至高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第四温度(T4),获得加热的聚合物膜(P),
viii)引导步骤vii)中获得的加热的聚合物膜(P)通过至少一个第四辊,获得聚合物膜(P),
其中在步骤viii)期间和/或步骤viii)之后,将步骤vii)和步骤viii)之间的加热的聚合物膜(P)冷却至低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第五温度(T5)。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤v)之后,进行下列步骤:
vi)引导步骤v)中获得的聚合物膜(P)通过至少一个第三辊,
vii)将步骤v)中获得的聚合物膜(P)加热至高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第四温度(T4),获得加热的聚合物膜(P),
viii)引导步骤vii)中获得的加热的聚合物膜(P)通过至少一个第四辊,获得聚合物膜(P),
其中在步骤viii)期间和/或步骤viii)之后,将步骤vii)和步骤viii)之间的加热的聚合物膜(P)冷却至低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第五温度(T5)。
任选地在步骤v)之后进行的步骤vi)至viii)也称作“退火”。
在步骤iv)中,引导聚合物膜(P)通过至少一个第三辊。
在本发明上下文中,“至少一个第三辊”意指恰好一个第三辊或第三辊系。
优选地,在步骤iv)中引导聚合物膜(P)通过第三辊系。
合适的第三辊是本领域技术人员已知的。合适的第三辊系同样是本领域技术人员已知的。
所述至少一个第三辊系通常具有第一转速。
在本发明的一个实施方案中,同时进行步骤v)和vi)。在这种情况下,在步骤v)中,另外引导加热的第一管状膜通过第二辊系,并且第二辊系与在步骤vi)中引导聚合物膜(P)通过的所述至少一个第三辊相同。
因此,本发明还提供一种方法,其中在步骤v)中吹入空气的过程中,引导包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜通过第二辊系,其中所述加热的第一管状膜被纵向拉伸,并且在步骤v)之后,进行下列步骤:
vii)将步骤v)中获得的聚合物膜(P)加热至高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第四温度(T4),获得加热的聚合物膜(P),
viii)引导步骤vii)中获得的加热的聚合物膜(P)通过至少一个第四辊,获得聚合物膜(P),
其中在步骤viii)期间和/或步骤viii)之后,将步骤vii)和步骤viii)之间的加热的聚合物膜(P)冷却至低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第五温度(T5)。
在步骤vii)中,将聚合物膜(P)加热至第四温度(T4)。
优选在引导步骤vi)中的聚合物膜(P)通过所述至少一个第三辊之后进行加热。当引导步骤v)期间的加热的第一管状膜通过第二辊系,并且所述至少一个第三辊与第二辊系相同时,优选在引导通过第二辊系之后进行加热。
可通过本领域技术人员已知的任何方法将获得的聚合物膜(P)在步骤vii)中加热至第四温度(T4)。
根据本发明,第四温度(T4)高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。此外,优选第四温度(T4)低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
因此,本发明还提供一种方法,其中第四温度(T4)低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
显而易见的是,聚合物膜(P)任选地在步骤vii)中被加热至的第四温度(T4)高于加热的第一管状膜在步骤v)中被冷却至的第三温度(T3)。
在步骤viii)中,引导加热的聚合物膜(P)通过至少一个第四辊。
在本发明上下文中,“至少一个第四辊”意指恰好一个第四辊或第四辊系。
所述至少一个第四辊通常具有第二转速。
优选地,根据本发明,所述至少一个第三辊的第一转速高于所述至少一个第四辊的第二转速。
在步骤viii)期间和/或在步骤viii)之后,将步骤vii)和步骤viii)之间的加热的聚合物膜(P)冷却至第五温度(T5)。第五温度(T5)低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
显而易见的是,第五温度(T5)低于第四温度(T4)。
可通过本领域技术人员已知的任何方法例如通过空气冷却来实现冷却至第五温度(T5)。
通过进行步骤vi)至viii),获得具有特别低的预收缩水平的聚合物膜(P)。因此,聚合物膜(P)在其制备及其作为例如包装膜的用途之间仅收缩(如果有的话)至很小的程度。当引导步骤v)中的加热的第一管状膜通过第二辊系,然后进行步骤vii)和viii)时同样适用。聚合物膜(P)
根据本发明制备的聚合物膜(P)包含聚酰胺组合物(PC)。
优选地,根据本发明制备的聚合物膜(P)包含的聚酰胺组合物(PC)的范围为0.1-80重量%,基于聚合物膜(P)的总重量计。
更优选地,聚合物膜(P)包含的聚酰胺组合物(PC)的范围为0.1-50重量%、更优选5-45重量%且特别优选10-40重量%,在每种情况下基于聚合物膜(P)的总重量计。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚合物膜(P)包含的聚酰胺组合物(PC)的范围为0.1-80重量%,基于聚合物膜(P)的总重量计。
此外,聚合物膜优选包含20-99.9重量%的至少一种其他聚合物(FP)、更优选50-99.9重量%的至少一种其他聚合物(FP),基于聚合物膜(P)的总重量计,更优选55-95重量%且特别优选60-90重量%的至少一种其他聚合物(FP),在每种情况下基于聚合物膜(P)的总重量计。
存在于聚合物膜(P)中的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的重量百分比的总和通常合计达100重量%。
在本发明上下文中,“至少一种其他聚合物(FP)”意指恰好一种其他聚合物(FP)或两种或更多种其他聚合物(FP)的混合物。
适合作为所述至少一种其他聚合物(FP)的聚合物为所有本领域技术人员已知的聚合物。显而易见的是,所述至少一种其他聚合物(FP)不同于存在于聚酰胺组合物(PC)中的尼龙-6/6.6。
优选地,所述至少一种其他聚合物(FP)选自下列物质:聚烯烃、聚(乙烯-乙烯基醇)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、马来酸酐接枝的聚烯烃、聚酯和离聚物。
更优选地,所述至少一种其他聚合物(FP)选自下列物质:聚烯烃、聚(乙烯-乙烯基醇)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和马来酸酐接枝的聚烯烃。
最优选地,所述至少一种其他聚合物(FP)选自下列物质:聚烯烃、马来酸酐接枝的聚烯烃和乙基-乙烯醇。
此外,如果所述至少一种其他聚合物(FP)选自聚烯烃,则优选将马来酸酐接枝的聚烯烃用作至少一种其他聚合物(FP)。这里,使用的所述至少一种其他聚合物(FP)可以是聚烯烃和马来酸酐接枝的聚烯烃的混合物。同样可以的是,当聚合物膜(P)为下文中记载的多层膜时,聚合物膜(P)包括至少一层至少一种其他聚合物(FP)的第一其他层,其中所述第一其他层的所述至少一种其他聚合物(FP)选自马来酸酐接枝的聚烯烃,和聚合物膜(P)包括至少一层至少一种其他聚合物(FP)的第二其他层,其中所述第二其他层的所述至少一种其他聚合物(FP)选自聚烯烃。在这种情况下,聚合物膜(P)优选在包含聚酰胺组合物(PC)的所述第一层和所述第二其他层之间包括所述第一其他层。
这样的聚烯烃是本领域技术人员已知的。优选的聚烯烃为聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和极低密度聚乙烯(VLDPE)。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)是乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃的共聚物。线性低密度聚乙烯(LLDPE)的特征在于具有短侧链的长聚合物链。线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的侧链长度通常比低密度聚乙烯(LDPE)和中密度聚乙烯(MDPE)中的短。线性低密度聚乙烯(LLDPE)的熔点范围优选为110-130℃;其密度范围为0.91-0.93g/cm3。
极低密度聚乙烯(VLDPE)是乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃的共聚物。它们的熔点范围通常为110-130℃,且密度范围为0.86至<0.91g/cm3。VLDPE中C4-C8-α-烯烃的比例通常比LLDPE中大。
在本发明上下文中,“C4-C8-α-烯烃”理解为意指具有4-8个碳原子的直链或支链的、优选直链的链烯烃(alkylenes),其在α位不饱和,即在α位具有C-C双键。链烯烃的实例为1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯。优选1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
优选的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)是乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物。例如,使用82-99.9重量%范围的乙烯和0.1-18重量%范围的乙酸乙烯酯、优选88-99.9重量%范围的乙烯和0.1-12重量%范围的乙酸乙烯酯来制备它们。
优选的聚(乙烯-乙烯醇)可通过上述聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的完全或部分水解获得。例如,聚(乙烯-乙烯醇)包含50-75mol%范围的乙烯和25-50mol%范围的乙烯醇,基于聚(乙烯-乙烯醇)的总摩尔量计。
聚合物膜(P)可以与聚酰胺组合物(PC)的掺合物(混合物)的形式包括所述至少一种其他聚合物(FP)。根据本发明同样可以并且优选的是,聚合物膜(P)包括至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和聚合物膜(P)包括至少一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层。
在该实施方案中,优选所述至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层不含任何其他聚合物(FP)。
在本发明上下文中,“至少一层第一层”意指恰好一层第一层或两层或更多层第一层。
如上所述,第一层的数量源于本发明方法步骤i)中使用的第一挤出机的数量。
在本发明上下文中,“至少一层其他层”意指恰好一层其他层或两层或更多层其他层。
优选两层或更多层其他层。
如上所述,其他层的数量源于本发明方法的任何实施方案中使用的其他挤出机的数量。
因此,根据本发明优选的是,聚合物膜(P)包括至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和聚合物膜(P)还包括至少一层其他层,其中所述至少一层其他层包含至少一种选自以下的其他聚合物(FP):聚烯烃、聚(乙烯-乙烯基醇)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和马来酸酐接枝的聚烯烃。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚合物膜(P)包括至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和聚合物膜(P)包括至少一层其他层,其中所述至少一层其他层包含至少一种选自以下的其他聚合物(FP):聚烯烃、聚(乙烯-乙烯基醇)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和马来酸酐接枝的聚烯烃。
如果聚合物膜(P)不包括除所述至少一层第一层以外的任何其他层,则还将聚合物膜(P)称作“单膜”。如果聚合物膜(P)为单膜,则其可恰好包括一层第一层而没有其他层。其同样可能可包括两层或更多层第一层而没有其他层。如果聚合物膜(P)包括两层或更多层第一层并且为单膜,则所述两层或更多层第一层全都具有相同的组成。
在这种情况下,各所述第一层都包含聚酰胺组合物(PC)。在这种情况下,优选各所述第一层包含0.1-80重量%范围、更优选0.1-50重量%范围、优选5-45重量%范围且特别优选10-40重量%范围的聚酰胺组合物(PC),在每种情况下基于聚合物膜(P)的总重量计。
如果聚合物膜(P)包括至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层和至少一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层,则还将聚合物膜(P)称作“多层膜”。在该实施方案中,所述至少一层第一层可由聚酰胺组合物(PC)组成。
例如,这种情况下的聚合物膜(P)包括1-11层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和1-13层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层。优选地,这种情况下的聚合物膜(P)包括1-5层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和1-11层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层。特别优选地,这种情况下的聚合物膜(P)包括1-3层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层,和1-7层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层。
在本发明优选的实施方案中,这种情况下的所述至少一层第一层由聚酰胺组合物(PC)组成。同样优选的是所述至少一层其他层由所述至少一种其他聚合物(FP)组成。
因此,在本发明上下文中,术语“聚合物膜(P)”包括单膜和多层膜,优选多层膜。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚合物膜(P)为多层膜。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚合物膜(P)包含0.1-80重量%范围的聚酰胺组合物,基于聚合物膜(P)的总重量计,和/或聚合物膜(P)为多层膜。
例如,聚合物膜(P)的厚度范围为0.1μm至<1mm、优选5-500μm且特别优选20-100μm。
因此,本发明还提供一种方法,其中聚合物膜(P)的厚度范围为0.1μm至<1mm。
如果聚合物膜(P)为单膜并且恰好包括一层第一层,则所述第一层具有与聚合物膜(P)相同的厚度,即,例如范围为0.1μm至<1mm、优选5-500μm且特别优选20-100μm。
如果聚合物膜(P)为单膜并且包括两层或更多层第一层,则各第一层的厚度通常小于聚合物膜(P)的厚度。这种情况下各第一层的厚度总和通常对应于聚合物膜(P)的厚度。例如,这种情况下所述至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层的厚度范围为0.1-100μm、优选0.5-50μm且特别优选0.5-15μm。
如果聚合物膜(P)为多层膜,则聚合物膜(P)各层的厚度,即所述至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层的厚度和所述至少一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层的厚度,通常小于聚合物膜(P)的厚度。这种情况下各层厚度的总和通常对应于聚合物膜(P)的厚度。
例如,这种情况下所述至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层的厚度范围为0.1-100μm、优选0.5-50μm且特别优选0.5-15μm。
例如,这种情况下所述至少一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层的厚度范围为0.1-100μm、优选0.5-50μm且特别优选0.5-15μm。
聚合物膜(P)可包含至少一种粘合促进剂。当聚合物膜(P)为多层膜时,优选该实施方案。
在本发明上下文中,“至少一种粘合促进剂”意指恰好一种粘合促进剂或两种或更多种粘合促进剂的混合物。
如果聚合物膜(P)为多层膜,则所述至少一种粘合促进剂可与聚酰胺组合物(PC)一起存在于所述至少一层第一层中。所述至少一种粘合促进剂同样可能与所述至少一种其他聚合物(FP)一起存在于所述至少一层其他层中。此外,所述至少一种粘合促进剂可以作为聚合物膜(P)中的至少一层附加层存在。优选该实施方案。
显而易见的是,当聚合物膜(P)包含至少一种粘合促进剂时,聚酰胺组合物(PC)、所述至少一种其他聚合物(FP)和所述至少一种粘合促进剂的重量百分比的总和合计达100重量%。
如果所述至少一种粘合促进剂作为聚合物膜(P)中的至少一层附加层存在,则在本发明方法中,所述至少一种粘合促进剂通常在附加的挤出机中提供,然后同样在步骤ii)中从其中通过环状模挤出。
当所述至少一种粘合促进剂作为聚合物膜(P)中的至少一层附加层存在时,优选将该至少一层附加层排列在所述至少一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层和所述至少一层包含聚酰胺组合物(PC)的第一层之间。
所述至少一层的所述至少一种粘合促进剂的厚度范围例如为0.1-100μm、优选0.5-50μm且特别优选0.5-15μm。
合适的粘合促进剂例如是本领域技术人员已知的。优选的粘合促进剂为乙烯与马来酸酐的共聚物或乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物。优选线性低密度聚乙烯(LLDPE)和马来酸酐的共聚物,或其中使用>18重量%的乙酸乙烯酯和<82重量%的乙烯制备的乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。这些共聚物是市售可得的,例如以来自DuPont的商品名Bynel4105或来自Exxon的Escorene FL00119。
用作粘合促进剂的乙烯与马来酸酐的优选共聚物为马来酸酐接枝的聚合物或乙烯的共聚物。
当添加剂与聚酰胺组合物(PC)一起在第一挤出机中提供和/或与所述至少一种其他聚合物(FP)一起在其他挤出机中提供时,聚合物膜(P)还可包含添加剂。上述细节和优选内容相应地适用于添加剂。
添加剂可存在于所述至少一层第一层中或存在于所述至少一层其他层中。它们可仅存在于这些层中的一层中;它们同样可以存在于这些层中的每一层中。
对本领域技术人员来说显而易见的是,当添加剂与聚酰胺组合物(PC)一起在第一挤出机中提供时,添加剂存在于第一层中。如果添加剂与所述至少一种其他聚合物(FP)一起在其他挤出机中提供,则添加剂存在于其他层中。
因此,本发明还提供一种可通过本发明方法获得的聚合物膜。
如果聚合物膜(P)包含至少一种其他聚合物(FP),则本发明方法优选还包括步骤i1),在其他挤出机中提供至少一种熔融形式的其他聚合物(FP),其中步骤i1)在步骤ii)之前进行。
因此,本发明还提供本发明另外包括下列步骤的方法
i1)在其他挤出机中提供至少一种熔融形式的其他聚合物(FP),其中步骤i1)在步骤ii)之前进行。
更优选地,步骤i1)与步骤i)同时进行。
显而易见的是,当进行步骤i1)时,步骤ii)中获得的管会另外包含熔融形式的其他聚合物(FP)。然后,在步骤iii)中获得的第一管状膜和在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜同样会另外包含所述至少一种其他聚合物(FP)。
优选地,在这种情况下本发明制备聚合物膜(P)的方法包括下列步骤:
i)在第一挤出机中提供熔融形式的聚酰胺组合物(PC),
i1)在其他挤出机中提供至少一种熔融形式的其他聚合物(FP),
ii)将在步骤i)中提供的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)从第一挤出机中通过环状模挤出,并将在步骤i1)中提供的熔融形式的至少一种其他聚合物(FP)从其他挤出机中通过环状模挤出,获得包含各自为熔融形式的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的管,
iii)将在步骤ii)中获得的包含各自为熔融形式的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的管在水浴中冷却至第一温度(T1),这可使聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)固化,获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的第一管状膜,
iv)将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至第二温度(T2),获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的加热的第一管状膜,
v)向在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中吹入空气,这可横向拉伸加热的第一管状膜并将加热的第一管状膜冷却至第三温度(T3),获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的聚合物膜(P)。
因此,本发明还提供一种制备聚合物膜(P)的方法,其中聚合物膜(P)包含0.1-80重量%范围的聚酰胺组合物(PC)(基于聚合物膜(P)的总重量计)和20-99.9重量%范围的至少一种其他聚合物(FP)(基于聚合物膜(P)的总重量计),其中聚酰胺组合物(PC)包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物,并且其中可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取5-25重量%范围的聚酰胺低聚物(基于聚酰胺组合物的总重量计),包括步骤
i)在第一挤出机中提供熔融形式的聚酰胺组合物(PC),
i1)在其他挤出机中提供至少一种熔融形式的其他聚合物(FP),
ii)将在步骤i)中提供的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)从第一挤出机中通过环状模挤出,并将在步骤i1)中提供的熔融形式的所述至少一种其他聚合物(FP)从其他挤出机中通过环状模挤出,获得包含各自为熔融形式的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的管,
iii)将在步骤ii)中获得的包含各自为熔融形式的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的管在水浴中冷却至第一温度(T1),这可使聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)固化,获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的第一管状膜,
iv)将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至第二温度(T2),获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的加热的第一管状膜,
v)向在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中吹入空气,这可横向拉伸加热的第一管状膜并将加热的第一管状膜冷却至第三温度(T3),获得包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的聚合物膜(P)。
在本发明上下文中,“其他挤出机”意指恰好一个其他挤出机或两个或更多个其他挤出机。优选两个或更多个其他挤出机。
优选地,使用与待存在于聚合物膜(P)中的包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层一样多的其他挤出机。例如,使用1-13个其他挤出机、优选1-11个其他挤出机且特别优选1-7个其他挤出机。
例如,如果聚合物膜(P)将包括恰好一层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层,则使用恰好一个其他挤出机。如果聚合物膜(P)将包括恰好两层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层,则使用恰好两个其他挤出机。如果聚合物膜(P)将包括恰好五层包含所述至少一种其他聚合物(FP)的其他层,则使用恰好五个其他挤出机。
上文所述的第一挤出机的细节和优选内容相应地适用于其他挤出机。
根据本发明,在步骤i1)中提供的所述至少一种其他聚合物(FP)以熔融形式提供。“以熔融形式”意指所述至少一种其他聚合物(FP)以高于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))的温度提供。因此,“以熔融形式”意指所述至少一种其他聚合物(FP)的温度高于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))。如果所述至少一种其他聚合物(FP)为熔融形式,则所述至少一种其他聚合物(FP)可自由流动。
“自由流动”意指所述至少一种其他聚合物(FP)可在其他挤出机内输送,并且所述至少一种其他聚合物(FP)可从其他挤出机中挤出。
例如,在步骤i1)中的所述至少一种其他聚合物(FP)的提供温度范围为120-350℃、优选130-300℃且特别优选140-250℃,在每种情况下的前提条件是所述至少一种其他聚合物(FP)的提供温度高于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))。
可通过本领域技术人员已知的任何方法在其他挤出机中以熔融形式提供所述至少一种其他聚合物(FP)。例如,可将所述至少一种其他聚合物(FP)以熔融形式或固体形式提供给其他挤出机。如果将所述至少一种其他聚合物(FP)以固体形式提供给其他挤出机,则可将其以例如颗粒形式和/或粉状形式提供给其他挤出机。然后在其他挤出机中熔化所述至少一种其他聚合物(FP),从而在其他挤出机中以熔融形式提供。
在步骤i1)中,还可将添加剂与熔融形式的所述至少一种其他聚合物(FP)一起在其他挤出机中提供。通常将添加剂在其他挤出机中与熔融形式的所述至少一种其他聚合物(FP)混配(混合)。用于该目的的方法同样是本领域技术人员已知的。
上述用于任选地在第一挤出机中与熔融形式的聚酰胺组合物(PC)一起提供的添加剂的细节和优选内容相应地适用于任选地在其他挤出机中与熔融形式的其他聚合物(FP)一起提供的添加剂。
任选的在其他挤出机中与熔融形式的其他聚合物(FP)一起提供的添加剂与任选地在第一挤出机中与熔融形式的聚酰胺组合物(PC)一起提供的添加剂可以相同或不同。优选的,任选的在其他挤出机中与熔融形式的其他聚合物(FP)一起提供的添加剂不同于任选地在第一挤出机中与熔融形式的聚酰胺组合物(PC)一起提供的添加剂。
上述用于制备包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)的步骤i)、ii)、iii)、iv)和v)的细节和优选内容相应地适用于用于制备包含聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的聚合物膜(P)的步骤i)、ii)、iii)、iv)和v)。
在步骤ii)中获得的包含各自为熔融形式的聚酰胺组合物(PC)和所述至少一种其他聚合物(FP)的管在至少一层第一层中包含聚酰胺组合物(PC),并且在至少一层其他层中包含所述至少一种其他聚合物(FP)。通常,在步骤ii)中获得的管包含与步骤i)中使用的第一挤出机一样多的包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的第一层,和与步骤i1)中使用的其他挤出机一样多的包含所述至少一种熔融形式的其他聚合物(FP)的其他层。
在进行步骤i1)时,步骤iii)中的第一温度(T1)优选还低于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))。
在进行步骤i1)时,步骤iv)中的第二温度(T2)优选还低于所述至少一种其他聚合物(FP)的玻璃化转变温度(TG(FP)),并且特别优选还低于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))。
在进行步骤i1)时,步骤v)中的第三温度(T3)优选低于所述至少一种其他聚合物(FP)的熔融温度(TM(FP))。
显而易见的是,在进行步骤i1)时,在步骤v)中获得的聚合物膜(P)为多层膜。
食品包装
根据本发明制备的聚合物膜(P)可用于包装食品的方法中。
因此,本发明还提供本发明聚合物膜(P)用于包装食品的用途。
例如,包装食品的方法包括下列步骤:
a)提供由至少一种本发明聚合物膜(P)封装的食品,其中所述至少一种聚合物膜(P)具有提供温度(TB),
b)将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(Ts),这可使所述至少一种聚合物膜(P)收缩,获得由所述至少一种收缩的聚合物膜(P)封装的食品。
因此,本发明还提供一种包装食品的方法,包括步骤
a)提供由根据权利要求12的至少一种聚合物膜(P)封装的食品,其中所述至少一种聚合物膜(P)具有提供温度(TB),
b)将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(Ts),这可使所述至少一种聚合物膜(P)收缩,获得由所述至少一种收缩的聚合物膜(P)封装的食品。
在步骤a)中,提供由至少一种本发明聚合物膜(P)封装的食品。
上述用于聚合物膜(P)的细节和优选内容相应地适用于所述至少一种聚合物膜(P)。
合适的食品为所有已知的食品。特别合适的为奶酪制品、肉制品和香肠制品。
在本发明上下文中,“由所述至少一种聚合物膜(P)封装”意指食品表面面积的至少20%、优选至少50%、特别优选至少80%且最优选100%被所述至少一种聚合物膜(P)覆盖。“覆盖的”意指所述至少一种聚合物膜(P)和食品表面可以彼此直接接触。同样可能的是,至少在某种程度上在食品表面和所述至少一种聚合物膜(P)之间存在空气。
步骤a)中的所述至少一种聚合物膜(P)具有提供温度(TB)。
提供温度(TB)优选低于所述至少一种聚合物膜(P)中存在的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
例如,聚合物膜(P)的提供温度(TB)范围为5-50℃、优选10-45℃且特别优选15-40℃。
因此,本发明还提供一种包装食品的方法,其中提供温度(TB)低于存在于所述至少一种聚合物膜(P)中的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
本发明还提供一种包装食品的方法,其中步骤a)中的提供温度(TB)范围为5-50℃。
在步骤b)中,将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(TS)。因此,收缩温度(TS)高于聚合物膜(P)的提供温度(TB)。
优选地,收缩温度(TS)高于存在于所述至少一种聚合物膜(P)中的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。例如,收缩温度(TS)的范围为50-150℃、优选65-135℃且特别优选75-125℃。
因此,本发明还提供一种包装食品的方法,其中步骤b)中的收缩温度(TS)的范围为50-150℃。
本发明还提供一种包装食品的方法,其中步骤b)中的收缩温度(TS)高于存在于所述至少一种聚合物膜(P)中的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
可通过本领域技术人员已知的任何方法将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(TS)。例如,可通过蒸汽或热空气将其加热至收缩温度(TS)。在步骤b)中,使所述至少一种聚合物膜(P)收缩。在将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(TS)时,其可能已经收缩。同样可能的是,所述至少一种聚合物膜(P)直至其温度为收缩温度(TS)时才收缩。
在本发明上下文中,“收缩”意指与具有收缩温度(TB)的所述至少一种聚合物膜(P)的体积相比,所述至少一种聚合物膜(P)的体积减少。例如,所述至少一种聚合物膜(P)的体积减少10-80%、优选20-70%且特别优选30-60%,在每种情况下基于具有提供温度(TB)的所述至少一种聚合物膜(P)的体积计。
所述至少一种收缩的聚合物膜(P)可在步骤b)中完全或部分地包住食品。
例如,所述至少一种收缩的聚合物膜(P)覆盖食品表面的至少20%、优选至少50%、特别优选至少80%且最优选100%。“覆盖的”意指所述至少一种收缩的聚合物膜(P)和食品表面可以直接接触。同样可能的是,至少在某种程度上在食品表面和所述至少一种收缩的聚合物膜(P)之间存在空气。
封装食品的所述至少一种收缩的聚合物膜(P)具有特别高的氧气阻隔性,因此特别有效地保护食品免受氧气的进入。
下文中通过实施例对本发明进行详细说明,但不将其限于此。
实施例
聚合物膜和存在的组分的性质测定如下:
根据EN ISO 307:2007+Amd 1:2013在25℃下在0.5重量%的在96重量%的硫酸中的溶液中测定聚酰胺组合物(PC)的粘度值(VN(PC))。
根据ISO 11357-1:2009、ISO 11357-2:2013和ISO 11357-3:2011测定聚酰胺组合物(PC)和其他聚合物(FP)的玻璃化转变温度(TG)和熔融温度(TM)。为此,进行两次加热运行,并各自从第二次加热运行中确定玻璃化转变温度(TG)和熔融温度(TM)。
根据EN ISO 1183-3:1999通过气体比重瓶法测定聚酰胺组合物(PC)和其他聚合物(FP)的密度。
为测定尼龙-6/6.6中尼龙-6.6的比例,将聚酰胺组合物(PC)在稀释(20%)的盐酸中水解。这使得衍生自六亚甲基二胺的单元质子化,与来自盐酸的氯离子形成抗衡离子。然后可通过离子交换剂将该氯离子交换为氢氧根离子,释放出六亚甲基二胺。然后通过用0.1摩尔的盐酸滴定来测定六亚甲基二胺的浓度,可由此计算尼龙-6/6.6中尼龙-6.6的比例。
根据ISO 6427:2013在甲醇中测定可从聚酰胺组合物(PC)中提取的聚酰胺低聚物的比例。
面积拉伸比报告为挤出方向(MD)和与其成直角方向(TD)的拉伸比的乘积。为此,在步骤v)之前,引导第一管状膜通过输送辊系,并且在步骤v)期间,引导聚合物膜(P)通过具有比输送辊系更高的辊速的第二辊系,使得其被纵向拉伸。从输送辊系(拉伸前)和第二辊系(拉伸后)的辊速中读取MD方向的拉伸比;用游标尺在膨胀管上测定TD方向的拉伸比。
在90℃的水中测定热收缩率。首先,通过在步骤v)中引导其通过第二辊系而直接在拉伸后切割出管长为30cm的样品。将该管平放并在弯曲的边缘处切开,并丢弃一侧。在管的另一侧画出一个10cm*10cm的正方形。平行于挤出方向(MD)或与其成直角的方向(TD)绘制各侧棱,并单独标记各个别的0-10cm的厘米数。然后立即将该标记的膜浸入到90℃的水中,保持5min。在水浴之后,再次测定正方形的棱长,从而在每种情况下由原始画出的10cm减去收缩后存在的长度的差获得MD和TD方向的收缩值。
根据ISO 527-3:1995测定聚合物膜的弹性模量。
根据Elmendorf,DIN ISO 6383-2:2004测定挤出方向(MD)和与其成直角方向(TD)的抗撕裂蔓延性。根据DIN EN ISO 291:2008,将聚合物膜置于非热带国家的标准气候条件下调节。
在60℃下在DIN EN 1186-5:2002的Simulant C中对存在于聚酰胺组合物中的单体的基于面积的特定迁移量测定10天。根据EU 10/2011,将其用于计算基于含量的特定迁移量。
在50%(50%RH)的相对空气湿度下用5个样品根据DIN ISO7765-2:1994测定单膜的抗冲击性(落镖),并报告本例中的断裂能。
使用下列组分:
聚酰胺组合物:
P-1来自BASF的尼龙-6,以商品名Ultramid B40L出售,具有1.03重量%的可提取的聚酰胺低聚物。粘度值(VN)为250mL/g,玻璃化转变温度(TG)57℃,熔融温度(TM)220℃,和密度1.15g/mL。
P-2来自BASF的尼龙-6和尼龙-6.6的共聚物(尼龙-6/6.6),以商品名Ultramid C40L出售,具有16.8重量%含量的尼龙-6.6,和2.43重量%的可提取的聚酰胺低聚物。粘度值(VN)为250mL/g,玻璃化转变温度(TG)53℃,熔融温度(TM)188℃,和密度1.143g/mL。
P-3根据WO 2010/066769 A2制备的尼龙-6和尼龙-6.6的共聚物(尼龙-6/6.6),具有22.6重量%含量的尼龙-6.6,和18.33重量%的数均分子量为1760g/mol的可提取的聚酰胺低聚物。粘度值(VN)为213mL/g,玻璃化转变温度(TG)58℃,熔融温度(TM)183℃,和密度1.14g/mL。
P-4根据WO 2010/066769 A2制备的尼龙-6和尼龙-6.6的共聚物(尼龙-6/6.6),具有24.6重量%含量的尼龙-6.6,和20.7重量%的数均分子量为9020g/mol的可提取的聚酰胺低聚物。粘度值(VN)为209mL/g,玻璃化转变温度(TG)57℃,熔融温度(TM)181.5℃,和密度1.14g/mL。
其他聚合物(FP):
FP-1来自的线性低密度聚乙烯(LLDPE),以商品名STAMYLEX 08-026F出售,根据ISO1133的MFR(熔体流动速率)(190℃/2.16kg)为2.2g/10min,根据ISO1183的密度为0.910g/cm3。
FP-2来自的超低密度线性聚乙烯(ULDPE),以商品名DOW ATTANE 4102G出售,根据ISO 1133的MVI(熔体流动指数)(190℃/2.16kg)为1g/10min,根据ASTM D792的密度为0.905g/cm3。
FP-3来自的抗粘连母料,以商品名Polybatch FSU 105E出售,根据ISO 1183.方法A的密度为0.98g/cm3。
FP-4来自Mitsubishi的酸酐改性的线性低密度聚乙烯(LLDPE),以商品名MODIC M603E出售,根据ISO 1133的MFR(熔体流动速率)(190℃/21.2N)为1.9g/cm3,根据ISO 1183,方法A的密度为0.91g/cm3。
FP-5来自的低密度聚乙烯(LDPE),以商品名Lupolen 2420F出售,MFR(熔体流动速率)(190℃/2.16kg)为0.75g/10min。
FP-6来自的酸酐改性的线性低密度聚乙烯(LLDPE),以商品名Bynel4104出售,MFR(熔体流动速率)(190℃/2.16kg)为1.1g/10min。
FP-7来自的聚(乙烯-乙烯醇)(EVOH),以商品名EVAL F171B出售,MFR(熔体流动速率)(210℃/2.16kg)为1.8g/10min,乙烯含量为32mol%。
用于测定面积拉伸比和热收缩率的多层膜的制备:
5-层初级管的制备:
为制备初级管,使用来自的模头直径为80mm的5-层管状膜系。使用直径为50mm的4个挤出机(挤出机A、B、C、D)。挤出机A载有67%的FP-1、30%的FP-2和3%的FP-3,并产生外层。挤出机B在每种情况下载有100%的聚酰胺组合物,并产生中间层。挤出机C载有65%的FP-1、30%的FP-2和5%的FP-3,并产生内层。挤出机D载有100%的FP-4,并产生粘合促进剂层。在挤出机D和模头之间存在一个“Y”接合器,使得挤出机D熔化用于两层的材料。
制备厚度为500μm的初级管。层序列由存在于挤出机中的组合物决定;挤出机的序列如下:C、D、B、D、A,并且从各自的挤出机中获得下列层厚度:挤出机C 100μm,D各自为37.5μm,B 225μm和A 100μm。通过各自的挤出机处理量来确定各自的层厚。
在进一步加工前将初级管卷起并储存1天。
收缩膜的制备:
使用辊系将初级管展开并加热至70℃+/-5℃。在启动过程中,随后动态地将空气引入到管中直至拉伸点,即最大拉伸。如果管已经膨胀,则将其平放于其他辊系中并沿机器方向拉伸,因为第二辊系的速度比第一辊系的高。在其他辊系后,取样进行收缩测量。
表1中报告了使用的组分和测量面积拉伸比和热收缩率的结果:
表1:
当包含聚酰胺组合物P-2的管在特定压力和特定压力以上突然膨胀时,聚酰胺组合物P-3和P-4的膨胀要温和的多。因此,在聚酰胺组合物P-2的情况下,由于压力过高,在启动时气泡爆炸的发生率增加,并且由于该原因启动更加耗时。
以吹制法制备用于测定弹性模量和抗撕裂蔓延性的多层膜
在来自的7-层吹塑膜系中制备包含四种不同材料的多层膜,模头直径为180mm。在7个挤出机中,6个直径为30mm,1个直径为45mm。获得的多层膜的厚度为100μm,并且层的层厚为15/14/14/14/14/15μm。根据表2中指定的多层膜的结构向吹塑膜系的挤出机提供组分。表2还说明了所制备的多层膜的性能。
以铸造法制备用于测量食品应用中特定迁移量的单层膜:
在来自的铸造膜系中制备P-4单膜,模头直径为150mm。挤出机直径为30mm。处理量为5kg/h。制备的单膜厚度为50μm,并且在冷却辊后直接卷起。表3中报告了基于面积和基于含量的特定迁移量的结果。
表3:
己内酰胺 | 六亚甲基二胺 | 己二酸 | ||
基于面积的迁移量 | [mg/dm<sup>2</sup>] | 2.56 | <检测极限 | 1.5 |
基于含量的迁移量 | [mg/kg] | 15.34 | <检测极限 | 9.0 |
制备用于测定断裂能和弹性模量的单层吹塑膜:
在来自的7-层吹塑膜系中制备单膜,模头直径为180mm。在7个挤出机中,6个直径为30mm(挤出机B、C、D、E、F、G),1个直径为45mm(挤出机A)。来自挤出机A的熔体位于气泡内侧;来自挤出机G的熔体位于外侧。从内向外的层序为A、B、C、D、E、F、G。制备的单膜厚度为100μm,单膜中层的层厚为15/14/14/14/14/14/15μm。所有挤出机都载有相同的组分。在卷起之前将膜撕开。
表4中报告了使用的组分和单膜的性能。
表4:
C8 | C9 | I10 | I11 | ||
组分 | P-1 | P-2 | P-3 | P-4 | |
弹性模量(MD) | [MPa] | 666 | 484 | 391 | 338 |
弹性模量(TD) | [MPa] | 678 | 457 | 402 | 267 |
落镖 | [N*mm] | 2.7 | 4.3 | 4.5 | 5.8 |
Claims (15)
1.一种制备包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)的方法,其中聚酰胺组合物(PC)包含尼龙-6/6.6和聚酰胺低聚物,并且其中可根据ISO 6427:2013从聚酰胺组合物(PC)中提取5-25重量%范围的聚酰胺低聚物,基于聚酰胺组合物(PC)的总重量计,包括步骤
i)在第一挤出机中提供熔融形式的聚酰胺组合物(PC),
ii)使在步骤i)中提供的熔融形式的聚酰胺组合物(PC)从第一挤出机中通过环状模挤出,获得包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管,
iii)将在步骤ii)中获得的包含熔融形式的聚酰胺组合物(PC)的管在水浴中冷却至第一温度(T1),这可使聚酰胺组合物(PC)固化,获得包含聚酰胺组合物(PC)的第一管状膜,
iv)将在步骤iii)中获得的第一管状膜加热至第二温度(T2),获得包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜,
v)向在步骤iv)中获得的加热的第一管状膜中吹入空气,这横向拉伸加热的第一管状膜,并且其中将加热的第一管状膜冷却至第三温度(T3),获得包含聚酰胺组合物(PC)的聚合物膜(P)。
2.根据权利要求1的方法,其中聚合物膜(P)包含0.1-80重量%范围的聚酰胺组合物(PC),基于聚合物膜(P)的总重量计,和/或聚合物膜(P)为多层膜。
3.根据权利要求1或2的方法,其中尼龙-6/6.6包含70-78重量%范围的尼龙-6单元,和22-30%重量范围的尼龙-6.6单元,在每种情况下基于尼龙-6/6.6的总重量计。
4.根据权利要求1至3中任一项的方法,其中聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))范围为178-187℃。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法,其中在步骤ii)中获得的管的厚度范围为10μm至1mm。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法,其中步骤iii)中的第一温度(T1)范围为5-60℃。
7.根据权利要求1至6中任一项的方法,其中聚酰胺组合物(PC)具有玻璃化转变温度(TG(PC))和熔融温度(TM(PC)),并且步骤iv)中的第二温度(T2)高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC)),并且低于聚酰胺组合物(PC)的熔融温度(TM(PC))。
8.根据权利要求1至7中任一项的方法,其中在步骤iii)中的冷却期间,引导包含聚酰胺组合物(PC)的管通过第一辊系,这纵向拉伸管。
9.根据权利要求1至8中任一项的方法,其中在步骤v)中吹入空气的过程中,引导包含聚酰胺组合物(PC)的加热的第一管状膜通过第二辊系,这纵向拉伸加热的第一管状膜。
10.根据权利要求1至9中任一项的方法,其中聚合物膜(P)的厚度范围为0.1μm至<1mm。
11.根据权利要求1至10中任一项的方法,其中在步骤v)后,进行下列步骤:
vi)引导步骤v)中获得的聚合物膜(P)通过至少一个第三辊,
vii)将步骤v)中获得的聚合物膜(P)加热至高于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第四温度(T4),获得加热的聚合物膜(P),
viii)引导步骤vii)中获得的加热的聚合物膜(P)通过至少一个第四辊,获得聚合物膜(P),
其中在步骤viii)期间和/或步骤viii)之后,将步骤vii)和步骤viii)之间的加热的聚合物膜(P)冷却至低于聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))的第五温度(T5)。
12.可通过根据权利要求1至11中任一项的方法获得的聚合物膜(P)。
13.一种包装食品的方法,包括步骤
a)提供由根据权利要求12的至少一种聚合物膜(P)封装的食品,其中所述至少一种聚合物膜(P)具有提供温度(TB),
b)将所述至少一种聚合物膜(P)加热至收缩温度(TS),这使所述至少一种聚合物膜(P)收缩,获得由所述至少一种收缩的聚合物膜(P)封装的食品。
14.根据权利要求13的方法,其中步骤b)中的收缩温度(TS)范围为50-150℃。
15.根据权利要求13或14的方法,其中步骤b)中的收缩温度(TS)高于存在于所述至少一种聚合物膜(P)中的聚酰胺组合物(PC)的玻璃化转变温度(TG(PC))。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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