CS233594B1 - Způsob výroby laminovaných obalových materiálů - Google Patents

Abstract

Vynález ae týká způsobu výroby laminovaných obalových materiálů extruzním nanášením degradovaných pigmentovaných polyolefinů na papíry a lepenky. Nanáší ae eměe degradovaného polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu s indexem toku 20 až 40 g/min. obsahující 3 až 20 hmotnostních % tepelně upravených anorganických pigmentů stabilizátory a zpracovatelské přísady na nebělené sulfátové papíry a pigmenty. Tím ee dosáhne vysoké bělosti a pevnosti laminovaného obalového materiálu.

Description

Vynález se týká výroby laminovaných obalových materiálů extruzním nanášením směsí polyolefinů na papíry a kartony.

Nejběžnějším obalovým prostředkem jsou papíry a kartony. Oejich předností jsou hlavně dobré mechanické vlastnosti a nízká cena, nevýhodou naopak bariérové vlastnosti, odolnost proti plísním a podobně. Rovněž plasty mají své přednosti, čímž jsou míněny především bariérové vlastnosti, elasticita, tepelná svařitelnost, ale i nedostatky, například zhoršená potiskovatelnost, obtížná spojovatelnost lepením a vyšší cena. Je tedy zřejmé, že kombinací papíru či kartonu a plastů lze vytvořit obalový materiál vysokých užitných vlastností. Nejobvyklejšími kombinacemi jsou kombinace plast - papír a plast - papí‘r - kovová folie.

Nejčastější technologií výroby laminovaných materiálů je extruzní vytlačování, jehož charakteristické rysy jsou: relativně vysoké pracovní teploty taveniny _a to až 320 °C, vysoká pracovní rychlost ( podkladový materiál se pohybuje rychlostí až 600 m/min ) a to, že polymerní tavenina je podélně dloužena za toku, tedy situace podobná jako při výrobě syntetických vláken.

V současné době je pro technologii extruzního nanášení nejrozšířenější použití nízkohustotního polyetylénu (LDPE), Vedle něho se používá i polypropylen, jehož výhody jsou ve srovnání s polyetylénem následující: vyšší tuhost, tvrdost, odolnost filmu proti otěru, lepší odolnost proti zvýšeným teplotám, lepší odolnost proti tukům a olejům, zvláště za vyšších teplot, .lepší bariéra proti vodním parám, lepší bariéra proti plynům a aromatickým látkám, nižší objemová hmotnost

233 594 (oproti LDPE asi o 2,5 '□) a tudíž možnost pokrýt úměrně větší plochu, lepší odolnost proti chemikáliím.

Nevýhody jsou : Zhoršená potiskovatelnost, náročnější podmínky při tepelném svařování, čímž je míněn požadavek vyšších teplot a užšího intervalu použitých teplot, náročnější technologie při extruzním nanášení a vyšší cena. »,

Při výrobě laminovaných obalových materiálů se vychází z bělených papírů a kartonů, na které se nanáší extruzním nanášením nepigmentované polyolefíny s vysokým indexem toku, Z estetických a hygienických důvodů nebylo možno používat nebělené sulfátové papíry a kartony, které mají vůči běleným řadu přednosti, Mají totiž vyšší mechanickou pevnost než bělené papíry a lepenky, takže lze používat tenčí podložky. Mimoto jsou levnější, protože při jejich výrobě odpadá technologie běleni, což je výrobní operace, při které dochází k velkému znečištěni odpadních vod, Z důvodů ochrany životního prostředí je ve velké většině výrobních závodů produkce bělených papírů a kartonů limitovaná.

Cílem vynálezu je vyřešeni výroby laminovaných obalových materiálů z nebělených sulfátových papírů a kartonů a polypropylenu.

Aby bylo možno použít nebělenou podložku, musí obsahovat polyolefinový film bílé pigmenty s dostatečnou krycí mohutností. Anorganické pigmenty a plniva však zhoršují zpracovatelskou stabilitu taveniny polyolefínu, čímž je míněn rozklad polyolefinů, projevující se vznikem trhlin v nanášeném filmu. Z literatury je znám pigmentovaný plněný polyetylén pro extruzni nanášeni, u polypropylenu se však tento problém nepodařilo dosud vyřešit vzhledem k poruchám, které vznikají při extruzním nanášení polypropylenu, pulsaci při dloužení, která způsobuje podélnou a příčnou nerovnoměrnost nánosu polymeru, zužování taveniny a hlavně trhání filmu.

propvlenu s indexem toku 20 až 40 g/10 minut (ČSN 64 08 61, podmínka 12), obsahující 3 až 20 hmotnostních % tepelně upravených anorganických pigmentů jako kysličníku titaničitého, kysličníku zinečnatého nebo uhličitanu vápenatého, fcaolinu či

233 594 jejich směsí, stabilizátory a zpracovatelské přísady na nebalené sulfátové papíry a kartony.

Při postupu dle tohoto vynálezu se využívají nebělené sulfátové papíry a kartony s vysokou pevností, takže i laminovaný obalový materiál má vyšší pevnost, případně lze snížit hmotnost podložky ve srovnáni s bělenými papíry a kartony.

Použitím plněného a pigmentovaného polypropylenu se dosáhne zlepšeni celkového vzhledu zušlechtěných papírů a kartonů, protože povrch polyolefinů je matnější a působí přírodnějším dojmem, Dosáhne se lepší potiskovatelnosti polypropylenového povrchu a zlepšeni adheze polypropylenového filmu k celulózové podložce i ke kovům. Zvýšení polárnosti povrchu usnadňuje použiti lepidel pro spojování laminovaných obalových materiálů a zlepší se i svařitelnost polyolefinů s jinými materiály. Dosáhne se vyšší stupeň úpravy povrchu při koronovém výboji.

Podle druhu použitého pigmentu lze měnit bariérové vlastnosti laminovaných obalových materiálů jako je propustnost pro vodní páru, kyslík a jiné plyny a to jejich zvyšováním nebo snižováním, Taktéž se dá vhodným způsobem upravovat frikční koeficient povrchu pigmentovaných'a plněných polyolefinů.

K výrobě laminovaných obalových materiálů dle tohoto vynálezu se používají odbourané modifikované typy polypropylenu. Příprava přírodních, to je nepigmentovaných či neplněných typů je popsána v československých i zahraničních patentových spisech, jako například v AO 210 738, US 1 348 836, Brit. 992 388 či japonském patentu 5 2138 539.

Pigmenty a plniva se obvykle používají ve formě koncentrátu těchto látek v nízkohustotnim polyetylénu, které jsou ve formě granulátu či agromerátu a obsahuji obvykle 30 až 70 % hmotnosti dílů anorganické složky.

Pigmenty či plniva mohou rovněž být obsaženy v jedné či obou složkách použitých při přípravě nanášeciho typu polypropylenu podle uvedených patentových spisů.

Základním problémem při extruznim nanášení pigmentovaných či plněných typů polypropylenu je možnost práce v takové oblasti teplot a pobytových dob materiálu ve stroji, kdy ještě nedochází k hluboké degradaci polymeru (projevující se vznikem plynných.

233 594 '</ zplodin degradace a z toho plynoucími trhlinami ve filmu) a zároveň teplota nanášeného materiálu je dostatečná k dokonalému zakotvení nanášeného materiálu na podložku. Tohoto lze dosáhnout vhodným složením stabilizačního systému, tepelnou úpravou pigmentů či plniv a samozřejmě kombinací obou postupů.

Vhodnými prostředky pro zvýšeni adheze nanášeného polymeru k podložce jsou rovněž použití dobře adherujicího polymeru k jeho modifikaci, jak je popsáno například v japonském patentovém spise 5 2138 539 či úprava povrchu laminovaného papíru či kartonu koronovým výbojem anebo adhezivním přednátšrem.

Složky stabilizačního systému, nutné k dosažení výšeuvedené vysoké zpracovatelské stabilitě mohou být obsaženy v polymeru, v koncentrátu anorganické látky či v obou. Stabilizační systémy pro extruzní nanášení směsi polypropylenu modifikovaných anorganickým pigmentem či plnivem je nutno stabilizovat synergickou směsi fenolických stabilizátorů, fosfitových stabilizátorů, epoxidových stabilizátorů a sekundárních sirných antioxidantů.

Tepelnou úpravou pigmentů a plniv, prováděnou těsně před jejich smícháním s polypropylenem se zabrání nepřiznivým účinkům plniva na polypropylenový film, zejména tvoření bublin, což vede k trhání clony taveniny. Jako pigmenty jsou použitelné především kysličník titaničitý, kysličník zinečnatý, uhličitan vápenatý a případně i hořečnatý, kaolin nebo směsi těchto plniv a pigmentů. Tato plniva mají mít průměrnou velikost částic menši než 10 yum, s výhodou okolo 1^m a měla by být hydrofobizována známými způsoby, aby se dosáhlo dobrého spojeni mezi částicemi pigmentů a polypropylenem.

Vhodné složení stabilizačního systému, tepelná úprava pigmentů či plniv nebo jejich kombinací lze získat materiály, které je pak možno extenzně nanášet na papír či karton při rychlosti podložky až 300 m/minutu a nánosech od 20 g/m , přičemž nános má dobrou adhezi k podložce, je prostý trhlin a defektů a je podélně i příčně rovnoměrný, přičemž se dosahuje rovnoměrná dispergace pigmentu anebo plniva nánosu polyolefinu, což se projevuje rovnoměrností pigmentace povrchu.

•\5'

Příklad 1

233 594

Směs polyolefinů byla připravena podle Brit. pat. 992 388.

K její přípravě bylo použito 80 hmot. dílů polypropylenu o IT 38 g/10 minut a 20 hm. dílů nízkohustotního polyetylénu o IT 7 g/10 minut (ČSN 64 0861, podmínka 4), Výsledný IT směsi byl 33 g/10 minut (ČSN 64 0861, podmínka 12). Směs byla stabilizována 0,15 hm. díly fenolického stabilizátoru (2,6-ditercbutyl p-krezol) a aditivována 0,1 hm. dílů stearátu vápenatého.

Ke granulátu výše uvedené směsi byl přidán granulovaný koncentrát Ti0₂ v nízkohustotním polyetylénu s obsahem 60 hm. dílů Ti0₂ 95 hm, dílů granulátu směsi polyolefinů a 5 hm. dílů koncentrátu Ti0₂ bylo smíseno v kuželovém mísiči a vloženo do násypky extruderu.

Na pás neběleného sulfátového papíru o plošné hmotnosti 60 g/m , pohybujícího se rychlostí 60 m/min byla extruzně nanášena směs polyolefinů a pigmentového koncentrátu.

Nanášení taveniny této směsi bylo prováděno na extruzním nanášecím zařízení s průměrem šneku 114,4 mm a poměrem délka/průměru šneku = 28/1 při teplotě taveniny v trubici 290 °C, šířce štěrbiny 0,5 mm a vzdušné mezeře 12 cm.

Povrch papíru byl předupraven koránovým výbojem o intenzitě 0,8 mA. Film taveniny se spojuje s pásem papíru před styčnou linkou laminovací jednotky, ve které se papír zalisovává tlakem 400 kPa, následně ochladí přechodem přes chladiči válec s chromovaným lesklým povrchem.

Za uvedených podmínek docházelo ke vzniku trhlin ve fiinu * taveniny a vyrobený materiál byl prakticky nepoužitelný,

Příkla_d 2

Směs polyolefinů byla připravena podle čs. AO 210 738. Obsahovala 80 hm. dílů polypropylenu a 20 hm. dílů nízkohustotniho polyetylénu a její IT. byl 35 g/10 minut (ČSN 64 0861, podmínka 12). Směs byla stabilizována 0,15 hm. díly fenolického stabilizátoru (2,6-ditercbutyl p-krezol), 0,12 hm. díly sirného sekundárního antioxidantů (distearylthiodipropionát) a 0,15 hm. dílu fosfitového stabilizátoru (tetrakis-(2,4-di-terc butylfenyl) -4 ,4 ’-difenylylendifosfonit) a aditivována 0,04 hm. díly stearátu

233 594 vápenatého. Ke granulátu výše uvedené směsi byl přidán granulovaný koncentrát Ti0₂ v nízkohustotním polyetylénu s obsahem 60 hm. dílů TiO , který byl předtím tepelně opraven 95 hm. dílů granulátu směsi polyolefinů a 5 hm. dílů koncentrátu Ti0₂ bylo smíseno v kuželovém mísiči a vloženo do násypky extruderu.

Na pás neběleného sulfátového papíru o plošné hmotnosti 60 g/m , pohybujícího se rychlosti 80 m/minutu byla extruzně nanášena směs polyolefinů a pigmentového koncentrátu.

Nanášení taveniny této směsi bylo prováděno za podmínek uvedených v přikladu 1.

Za daných podmínek nanášení bylo dosaženo rovnoměrného nánosu v podélném i příčném směru. Nános měl dostatečnou přilnavost k podložce a byl prostý trhlin. Plošná hmotnost nánosu byla 30 g/m . Dispergace pigmentu ve filmu byla rovnoměrná bez shluků.

Příklad 3

Byla použita směs polyolefinů stejná jako v příkladu 2, mající i stejné složení stabilizačního systému. Ke granulátu této směsi byl přidán granulovaný koncentrát ZnO v nízkohustotním polyetylénu s obsahem 60 hm. dílů ZnO a granulovaný koncentrát CaC0₃ v nízkohustotním polyetylénu s obsahem 60 hmotnostních dílů CaCOg. Oba koncentráty anorganických látek byly před smísením s granulátem směsí polyolefinů tepelně upraveny.

hmotnostních dílů granulátu směsi polyolefinů, 5 hmotnostních dílů koncentrátu ZnO a 5 hmotnostních dílů koncentrátu CaCOg bylo smíseno v kuželovém mísiči a vloženo do násypky extruderu.

Na pás neběleného sulfátového papíru o plošné hmotnosti g/m , pohybujícího se rychlosti 50 m/minutu byla extruzně nanášena výše uvedená směs granulátů.

Nanášení taveniny této směsi bylo prováděno za podmínek uvedených v příkladu 1.

Za daných podmínek nanášení bylo dosaženo rovnoměrného nánosu v podélném i příčném směru. Nános měl dostatečnou přilnavost k podložce a byl prostý trhlin. Plošná hmotnost nánosu 'y byla 36 g/m*.

233 594

Příklad 4

Bylo postupováno obdobně jako v přikladu 3, avšak s tím rozdílem, že byl použit koncentrát Ti°₂ stejný jako v příkladu 2. Před smísením s granulátem polyolefinů byly koncentráty anorganických sloučenin tepelně upraveny.

Nanášení taveniny směsi granulátů bylo prováděno za podmínek uvedených v příkladu 1,

Za daných podmínek nanášení bylo dosaženo rovnoměrného nánosu v podélném i příčném směru. Nános měl dostatečnou přilnavost k podložce a byl prostý trhlin. Plošná hmotnost nánosu byla 32 g/m².

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   233 594

   Způsob výroby laminovaných obalových materiálů extruzním nanášením degradovaných pigmentovaných polyolefinů na papíry a kartony vyznačený tím, že se nanáší směs degradovaného polypropylenu a nizkohustotního polyetylénu s indexem toku 20 až

   40 g/10 min obsahující 3 až zóynmotnosti tepelně upravených anorganických pigmentů jako kysličníku titaničitého, kysličníku zinečnatého, uhličitanu vápenatého, kaolinu či jejich směsí, stabilizátory a zpracovatelské přísady na nebělené sulfátové papíry a kartony.