FI101891B - Menetelmä saumattavan ja piilattavan muovimateriaalin valmistamiseksi - Google Patents

Description

101891

Menetelmä saumattavan ja piilattavan muovimateriaalin valmistamiseksi En metod att framställa en forsegelbar och peelbar polymerblandning 5 Keksintö kohdistuu menetelmään saumattavan ja piilattavan polymeeriseoksen valmista miseksi sekä polymeeri seoksesta valmistettuihin kalvoihin, levyihin ja laminaatti- ja päällystystuotteisiin.

Pakkausteollisuudessa on tavanomaista, että tuote pakataan muovikalvon tai kovan 10 muovipakkauksen sisälle ja pakkaus saumataan kiinni. Sauman tulee pysyä kuljetuksen ja varastoinnin aikana tiiviinä ja kestää mekaanista rasitusta. Vaatimuksena on, että pakkaus saadaan avattua niin, ettei sisällä oleva tuote vaurioidu, mutta lisääntyvässä määrin on myös tarpeen, että itse pakkaus ei avattaessa vaurioidu, vaan sauma irtoaa helposti käsin vetämällä ilman saksia tai muita työkaluja eli piilautuu. Pakkausta 15 saatetaan käyttää vielä aukaisemisen jälkeenkin vaikkapa ruoan tarjoilu- tai lämmitysastiana (esim. jugurtd, mikroruoat) tai tuotetta ei kerralla oteta pois, vaan säilytetään avatussa pakkauksessa (murot, makeiset).

Piitattava sauma voidaan määritellä kahden kalvon tai levyn välisenä saumana tai . 20 liitoksena, joka on tehty kuumasaumaamalla tai pulssisaumaamalla ja jolla on se • · • · · '. . ominaisuus, että se voidaan avata käsin vetämällä. Sauma voi olla kahden kalvon tai « · · levyn välinen tai kalvon tai levyn ja jonkin alaradan välinen. Riippuen alaradasta 4 « * ;', , erillinen adheesiokerros substraatin ja kalvon tai levyn välissä voi joskus olla tarpeen.

• · · ··· · • · · ···· 25 Pidättävien saumojen käyttö erilaisissa pakkauksissa on tekniikan kehittyessä yleistynyt nopeasti. Erityistä tarvetta on elintarviketeollisuuden piirissä, jossa käyttökohteita on : ’: *: kaikilla aloilla, esimerkiksi meijerituotteet (juustot, rasvat, jugurtit ym), pakastetuotteet, • · einesruoat, säilykkeet, liha ja lihajalosteet, erilaiset muro-ja makeispakkaukset. Erityisen : 1*. nopeasti kasvavana ryhmänä ovat valmiit, lähinnä mikroaaltouunissa lämmitettäväksi i « r « « « « . · ·, 30 tarkoitetut einesruoat ja säilykkeet.

41 < «

• I

• « I

[[[ '. Pidättävissä seoksissa on käytetty yleisimmin yhtenä komponenttina polybuteenia ja • · 2 101891 toisena eteenipolymeeria, useimmiten eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeria (EVA) tai matalatiheyksistä polyeteeniä (LDPE). Seoksissa voi olla mukana myös polypropeenia. Esimerkiksi julkaisussa US4759984 on esitetty polymeerikoostumus, jossa pääkom-ponenttina on EVA (75-92 p-%) ja siihen on sekoitettu pienempiä määriä polybuteenia 5 (6-25 p-%) ja polypropeenia (2-15 p-%). Substraatiksi soveltuu erityisesti polyamidi tai polykarbonaatti.

Patenttijulkaisussa EP196727 on esitetty monikerrosrakenne, jossa on yksi kerros polymeeriseosta, joka sisältää 65-95 p-% lineaarista matalatiheyksistä polyeteeniä 10 (LLDPE) ja 5-35 p-% polypropeenia ja/tai polyisobuteenia.

Patenttihakemuksissa FI925182, FI942154 ja FI942173 on esitetty pidättävät polymeerikoostumukset, jotka sisältävät eteenin kopolymeereja kuten eteeni/butyyliakrylaattikopolymeeria tai eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeria sekä 15 vinyylimonomeerilla, edullisesti styreenillä, oksastettua eteenipolymeeria, joka voi edullisesti olla eteeni/butyyliakrylaatti-, eteeni/metyyliakrylaatti- tai eteeni/vinyyli- asetaattikopolymeeri. Eteenikopolymeeri on oksastettu vinyylimonomeerilla erillisessä : ’ *. S reaktorissa.

• · • · · · « · « « ·

I I

:, · · 20 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä valmistaa polymeerikoostumus, joka on saumattava ja piitattava laajalla lämpötila-alueella ja joka seos voidaan valmistaa sulasekoittamalla polystyreeni ja eteenikopolymeeri keskenään ja mahdollisesti sekoittamalla saatu seos edelleen eteenikopolymeerin kanssa • · · *·[·’ tavanomaisilla sekoitus-menetelmillä. Tällöin päästään kokonaan eroon • t · '25 polymeerikoostumuksen valmistuksen kannalta huomattavasti hankalammasta vaiheesta V:.: eli styreenin oksastuksesta eteenikopolymeeriin.

• · · • · ·

Tunnusomaista keksinnön mukaiselle menetelmälle on, että ensimmäisessä vaiheessa • 9 • · · ·'" sulasekoittamalla valmistettu polymeerikoostumus sisältää 1-80 paino-% polystyreeniä 30 ja 99-20 paino-% eteenikopolymeeria, edullisesti 5-60 paino-% polystyreeniä ja 95-40 paino-% eteenikopolymeeria. Sen jälkeen toisessa sekoitusvaiheessa seos "laimennetaan" 3 101891 eteenikopolymeerilla. Polystyreenin määrä lopullisessa polymeeriseoksessa on 1-50 paino- %, edullisesti 5-30 paino-%.

Edullisimmin eteenikopolymeeri on eteeni/metyyli(met)akrylaatti-, eteeni/etyyli(met)-5 akrylaatti-, eteeni/butyyli(met)akrylaatti- tai eteeni/ vinyyliasetaattikopoly meeri. Eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeri voi sisältää metyyliakrylaattia 5-40 paino-%, edullisestil6-25paino-%,eteeni/butyyliakrylaattikopolymeerinbutyyliakrylaattipitoisuus voi olla 5-30 paino-%, eteeni/etyyliakrylaattikopolymeerin etyyliakrylaattipitoisuus voi olla 10-30 paino-% ja eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerin vinyyliasetaattipitoisuus on 10 10-30 paino- %.

Polystyreenin ja eteenikopolymeerin seos valmistetaan tavanomaisilla polymeeriseosten valmistusmenetelmillä, kuten sulasekoittamalla 1- tai 2-ruuviekstruuderilla tai Banbury-sekoittimessa. Jos tämä saatu seos halutaan "laimentaa" eteenikopolymeerilla, on tämän 15 polymeeri seoksen valmistuksessa edullista käyttää kuivasekoitusta. Lopullinen piilattava polymeeriseos voidaan siis aikaansaada joko suoraan sulasekoittamalla tai vaihtoehtoisesti . sekoittamalla kyseinen seos edelleen eteenikopolymeerin kanssa.

• « • a i a aa a a v.: Polymeeriseokset voivat sisältää myös pieniä määriä tavanomaisia polymeerien • a :20 lisäaineita, kuten antioksidantteja, tarttumista tai samentumista estäviä aineita, anti- a a · ...: staattisia aineita jne.

Keksinnön mukaista seosta voidaan käyttää tavanomaisten piilattavia saumoja sisältävien • · · pakkaustuotteiden valmistamisessa. Polymeeriseoksesta voidaan valmistaa puhallus- tai i · · * \ * 25 tasokalvoja ja -levyjä sekä laminaatti- ja päällystystuotteita, kuten kuppien tai rasioiden < *. i. * kansia, jotka ovat piilattavia. Lisäksi voidaan tehdä monikerrosrakenteita, joissa yhtenä • · · *···* kerroksena on keksinnön mukainen seos. Keksinnön mukaisille polymeeriseoksille on ··· : tyypillistä, että ne soveltuvat erittäin hyvin käytettäviksi eri alusratojen päällä, kuten « · t paperi, orientoitu polypropeeni, polyamidi, polyeteenitereftalaatti (PET).

30

Alaradaksi sopivat tavanomaiset pakkauksissa käytettävät materiaalit kuten polystyreeni, 4 101891 polypropeeni, polyeteeni ja PET. Myös muovilla, esimerkiksi polyeteenillä, päällystettyä kartonkia voidaan käyttää.

Keksintöä kuvataan tarkemmin seuraavien esimerkkien avulla.

5

Esimerkeissä tutkittiin keksinnön mukaisten polymeeriseosten piilautumisalueita ja sauman lujuuksia. Sovellutuksina olivat ekstruusiopäällystys, jossa paperin päällä oli 2-kerrosrakenne, sekä puhalluskalvot. Puhalluskalvoja tehtiin sekä 2-kerroskalvona että 3-kerroskalvona, jolloin käytettiin yhtä adheesiomuovikerrosta. Kokeissa käytettiin 10 seuraavia muovimateriaaleja: LD-polyeteeni = NCPE 4524, sulaindeksi 5,0 HD-polyeteeni = H960, sulaindeksi 7,0 Polypropeeni, PP = XB18 50B, sulaindeksi 1,8 15 Eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeri, E/MA = NCPE 5620, akrylaattipitoisuus 20 %, sulaindeksi 5,0

Polystyreeni, PS = PS-164, valmistaja Neste Oy, sulaindeksi 8,0 Adheesiomuovi = Modic P300 F, valmistaja Mitsubishi 20 Kaikki edellä mainitut polymeerit polystyreeniä ja adheesiomuovia lukuunottamatta ovat

Borealis Polymers Oy:n valmistamia. Polymeerien sulaindeksit on määritetty käyttämällä " V menetelmää ISO 1133.

• · · »··· • · · • « i

Esimerkki 1 :·. 25 • · ·

Ensimmäinen polymeeriseos valmistettiin sulasekoittamalla eteeni/metakrylaatti-kopolymeeria ja polystyreeniä painosuhteella 50/50 siten, että sekoittajan (kneaderin) • · ajoarvoina olivat 50-55 rpm, 60-70 kW ja sulan lämpötila 160-165 °C. Ekstruuderin • kierrosnopeus oli 70-80 rpm ja teho 33-38 amps. Sekoite leikattiin pelleteiksi. Tätä 30 seosta käytettiin esimerkeissä 1-3(= Seos 1).

I I

5 101891

Piilattava polymeeriseos valmistettiin sekoitettamalla kuivaseoksena 20 paino-% edellä kuvattua Seosta 1 ja 80 paino-% eteeni/metakrylaatti-kopolymeeria.

Beloit ekstruusiopäällystyslinjalla valmistettiin 2-kerrosrakenne, jossa paperia vasten oli 5 LDPE ja saumattavana kerroksena keksinnön mukainen polymeeriseos. Lämpötila-asetus polyeteenille (LDPE) oli 320 °C ja pidättävälle seokselle 260 °C. Ajonopeus oli 100 m/min. LDPE-kerroksen paksuus oli 15 g/m2 ja pidättävän kerroksen paksuus 25 g/m2.

Näytteistä leikattiin kansia, joiden halkaisija oli 75 mm ja ne saumattiin polypropeeni-10 ja polystyreenikuppeihin KOPP’in laboratoriosaumauslaitteella. Laitteessa käytettiin tasaista teflonoitua kuppisaumausleukaa. Saumausaika oli 0,5 s, saumauspaine 0,5 N/mm2. Lämpötila-alue, jolla sauma on pidättävissä oli polypropeenikupilla noin 160-250 °C ja sauman avautumisvoima 5-10 N sekä lämpötila-alue polystyreenikupilla oli noin 190-250 °C ja sauman avautumisvoima 5-18 N.

15

Esimerkki 2

Sekoitettiin kuivaseoksena 20 paino-% Seosta 1 ja 80 paino-% eteeni/metyyliakrylaatti-: " kopolymeeria.

20 lii

Reifenhäuser-puhalluskalvolinjalla ajettiin 2-kerroskalvoa, jonka rakennekerroksena oli • · « ···· HD-polyeteeni ja pidättävänä kerroksena edellä mainittu polymeeriseos.

• · · ·::: Rakennekerroksen paksuus oli 150 μΐη ja pidättävän kerroksen paksuus 30 μιη.

• · · • · · * Puhallussuhde (blow-up ratio) kalvoa ajettaessa oli 2,5. HD-polyeteeniekstruuderin .. 25 lämpötilaprofiili oli 200-220-230-230-230-230-220-220 ja pidättävän seoksen ekstruu- • *· j···. derin 160-180-190-190-200-230-230-230, jolloin lämpötila suuttimessa oli 230 °C.

• t * • · · • ·

Kalvoista leikattiin kansia, joiden halkaisija oli 75 mm, ja ne saumattiin KOPP-. laboratoriosaumauslaitteella, jossa oli kupin saumaamiseen tarkoitettu tasainen teflonoitu ' ' 30 saumausleuka. Saumausaika oli 0,5 s ja saumauspaine 0,5 N/mm2. Lämpötila-alue, jolla • · '···’ sauma oli pidättävissä polypropeenikupista oli 230-270 °C. Sauman avaamislujuus oli 6 101891 3-7 N.

Esimerkki 3 S Sekoitettiin kuivaseos kuten esimerkissä 2.

Reifenhäuser-puhalluskalvolinjalla ajettiin 3-kerroskalvoa, jonka rakennekerroksena oli polypropeeni, adheesiokerroksena Modic P300 F ja piilattavana kerroksena edellä mainittu polymeeri seos. Rakennekerroksen paksuus oli 150 pm ja pidättävän kerroksen 10 paksuus 30 /tm. Puhallussuhde (blow-up ratio) kalvoa ajettaessa oli 2,5. HD-polyeteeniekstruuderin lämpötilaprofiili oli 200-210-220-220-220-220-220-220 ja piitattavan seoksen ekstruuderin 160-180-190-190-200-220-220-220, jolloin lämpötila suuttimessa oli 220 °C.

15 Kalvoista leikattiin kansia, joiden halkaisija oli 75 mm, ja ne saumattiin kuten esimerkissä 2. Lämpötila-alue, jolla sauma oli piitattavissa polypropeenikupista oli 240- • 1 2 3·· 250 °C. Sauman avaamislujuus oli 3-7 N.

« «

Kalvot saumattiin myös itseään vasten Kopp-taboratoriosaumauslaitteella, johon :·' -20 vaihdettiin suora profiloimaton teflonoitu saumausleuka, jonka leveys oli 10 mm.

Lämpötila-alue, jolla sauma oli pidättävissä, oli 90-120 °C. Sauman avaamislujuus oli • 3-5 N/25 mm.

• · • · · • · · • · « ·« • « · « « · · · « « 1 • « · 2 • · · 3 • « · • · ·

Claims (12)

101891

1. Menetelmä saumattavan ja piilattavan polymeeriseoksen valmistamiseksi tunnettu siitä, että polystyreeniä ja eteenikopolymeeria sekoitetaan ensin sulassa tilassa siten, että 5 seos sisältää 1-80 paino-% polystyreeniä ja 99-20 paino-% eteenikopolymeeria, ja saatua seosta sekoitetaan edelleen saman eteenikopolymeerin kanssa joko sulasekoittamalla tai kuivasekoittamalla siten, että lopullinen seos sisältää 1-50 paino-% polystyreeniä ja 99-50 paino-% eteenikopolymeeria.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että lopullinen seos sisältää 5-30 paino-% polystyreeniä ja 95-70 paino-% eteenikopolymeeria.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jälkimmäinen sekoittaminen on tehty kuivasekoituksena. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jälkimmäinen sekoittaminen on tehty sulasekoituksena. • « « · · • «· « · v.:

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että eteenikopoly- * « :.: : 20 meeri on eteeni/metyyliakrylaattikopolymeeri, jossa metyyliakrylaattipitoisuus on 5-40 t 4 I paino-%. 4 « < ( 4 l

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että eteenikopoly- • · · meeri on eteeni/etyyliakrylaattikopolymeeri, jossa etyyliakrylaattipitoisuus on 10-30 • · t • · < 25 paino-%. e • · ' • · t»4

• « ·;·' 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että eteenikopoly- • · · : meeri on eteeni/butyyliakrylaattikopolymeeri, jossa butyyliakrylaattipitoisuus on 5-30 paino-%. 30

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen seos tunnettu siitä, että eteenikopolymeeri 101891 on eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeri, jossa vinyyliasetaattipitoisuus on 10-30 paino-%.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että polystyreeni on iskunkestävä polystyreeni. 5

10. Pakkauskalvo tai levy tunnettu siitä, että se on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisella menetelmällä valmistetusta polymeeriseoksesta.

11. Kerrosrakenne tunnettu siitä, että yhtenä kerroksena on jonkin patenttivaatimuksen 10 1-9 mukaisella menetelmällä valmistettua polymeeriseosta.

12. Saumatulla kannella varustettu astia tunnettu siitä, että kannessa oleva piilautuva kerros on tehty jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisella menetelmällä valmistetusta seoksesta. 15 • · • · · « · • « · « · · • « « « « 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • • · · • · · · 444 • · · 4 4 4 • « • 4 • 4 V • • 4 · 4 4 4 1 2 3 2 444 • · • · 3 ( ('<44 ( 4 4 • 4 4 4 4 4 101891