FI123924B - Pakkausmateriaalit - Google Patents

Pakkausmateriaalit Download PDF

Info

Publication number
FI123924B
FI123924B FI20041361A FI20041361A FI123924B FI 123924 B FI123924 B FI 123924B FI 20041361 A FI20041361 A FI 20041361A FI 20041361 A FI20041361 A FI 20041361A FI 123924 B FI123924 B FI 123924B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
layer
polymer
ions
film
layer structure
Prior art date
Application number
FI20041361A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20041361A0 (fi
FI20041361A (fi
Inventor
Jyri Nieminen
Original Assignee
Ionphase Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ionphase Oy filed Critical Ionphase Oy
Priority to FI20041361A priority Critical patent/FI123924B/fi
Publication of FI20041361A0 publication Critical patent/FI20041361A0/fi
Priority to ES05800681T priority patent/ES2905921T3/es
Priority to CN201410105412.1A priority patent/CN103950252A/zh
Priority to PCT/FI2005/000453 priority patent/WO2006042903A2/en
Priority to EP05800681.8A priority patent/EP1805010B1/en
Priority to CNA2005800437258A priority patent/CN101146676A/zh
Publication of FI20041361A publication Critical patent/FI20041361A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI123924B publication Critical patent/FI123924B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/025—Electric or magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/24—All layers being polymeric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2270/00—Resin or rubber layer containing a blend of at least two different polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2274/00—Thermoplastic elastomer material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/21—Anti-static
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B32B2307/734—Dimensional stability
    • B32B2307/736—Shrinkable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/70—Food packaging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2553/00—Packaging equipment or accessories not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2553/00—Packaging equipment or accessories not otherwise provided for
    • B32B2553/02—Shock absorbing
    • B32B2553/023—Shock absorbing for use in loose form, e.g. dunnage

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Wrappers (AREA)

Description

Pakkausmateriaalit
Esillä oleva keksintö liittyy pakkausmateriaaleihin. Etenkin keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista varautumatonta tai heikosti varautuvaa kerrosraken-5 netta, joka soveltuu käytettäväksi esim. elektroniikkatuotteiden ja päivittäistavaroiden pakkauksissa.
Tällainen monikerroksinen rakenne käsittää yleensä ensimmäisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, toisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, joka on jäljestetty 10 etäisyyden päähän siitä, sekä näiden kerrosten välissä olevan kolmannen polymeeri- kerroksen, joka on ainakin osittain sähköäjohtava tai jolla on antistaattiset ominaisuudet.
Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 20 johdannon mukaista menetelmää varautu-mattoman tai heikosti varautuvan kolmi- tai useampikerroksisen kerrosrakenteen, kuten 15 kalvomateriaalin, valmistamiseksi.
Kun kaksi pintaa erotetaan toisistaan tapahtuu poikkeuksetta elektronien siirtymistä pintojen välillä, minkä seurauksena pintoihin jää residuaalivaraukset. Tätä ilmiötä kutsutaan triboelektrisyydeksi. Jos pinta koostuu sähköä johtavasta materiaalista, varaus 20 purkautuu nopeasti, mutta pinnan koostuessa eristeestä varaus säilyy pinnassa kauan. Polymeerikalvojen varautuminen aiheuttaa ongelmia suuressa osassa käyttökohteita. Esimerkiksi muovipusseihin voi hankautumisen takia keräytyä kymmenien kilovolttien staattisia varauksia, tai tuotteiden pakkaaminen pakkauskoneella hidastuu pakkauskalvon co staattisen varautumisen seurauksena. On tunnettua, että elektroniikan komponentit ja cv 25 sairaalan anestesiakaasut ovat herkkiä staattisille sähköpurkauksille, jotka voivat i cp vaurioittaa komponentteja tai sytyttää kaasut, cv g Ongelmaa on yritetty ratkaista lukuisilla tavoilla. Tyypillinen tapa on erilaisten anti- t— staattisten yhdisteiden tuominen kalvon pintaan jälkikäteen tai niiden syöttäminen 30 lisäaineiksi polymeerisulaan sulatyöstön yhteydessä. Ongelmana näissä ratkaisuissa on o o kuitenkin se, että antistaattiset yhdisteet migratoituvat tai kuluvat pois ja ajan oloon kalvosta katoaa anti staattisuus. Muovi sulan joukkoon sekoitettu antistaattinen yhdiste pyrkii kalvon sulatyöstön yhteydessä haihtumaan pois, minkä seurauksena esimerkiksi 2 ohuiden antistaattisten kiristekalvojen valmistaminen menetelmällä on mahdotonta. On huomattava, että staattisen sähkön ongelmat esiintyvät yleensä matalissa ilman suhteellisissa kosteuksissa, joissa tavanomaiset anti staattiset yhdisteet eivät toimi.
5 Toinen perinteinen tapa ratkoa ongelmaa on lisätä kalvoon jälkikäteen pinnoite, joka johtaa sähköä. Yleisimmin käytetty menetelmä on ohuen alumiinikerroksen höyrystäminen kalvon pintaan. Pinnoitteissa on tyypillisesti käytetty polyaniliinia, polytiofeenia, polypyrrolia, grafiittia, nokimustaa, kuparisulfidia, johtavia metallioksideita, ym. johtavia tai puolijohtavia materiaaleja, jotka tyypillisesti kiinnitetään sideaineella kalvon pintaan.
10 Ongelmana tässä menetelmässä on mm. se, että pintamodifiointi heikentää läpinäkyvyyttä, muuttaa kalvon väriä, kuluu pois ja on usein kallis erillinen työvaihe.
Kolmas perinteinen tapa valmistaa dissipatiivisia (eli varauksia purkavia) kalvoja on johtavien partikkeleiden sisällyttäminen kalvon sisärakenteeseen. Tyypillisesti 15 koekstruusiokalvon pinta kokonaisuudessaan tai osittain koostuu polymeeristä, johon johtavat partikkelit on seostettu. Tällaisina partikkeleina on tunnetusti käytetty esimerkiksi hienojakoista grafiittia. Ongelmana ratkaisussa on mm. kalvon läpinäkymättömyys ja väri sekä mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen. Johtavat partikkelit pyrkivät erkanemaan toisistaan kalvon puhalluksen aikana, mikä tuhoaa sähkönjohtavuutta.
20 Toisaalta tarvittavan korkean, tyypillisesti 5-30 massa-%:n, johdepartikkelipitoisuuden seurauksena valmistus on hankalaa.
US-patenttijulkaisussa 6.656.981 on esitetty menetelmä, jolla estetään pölyn keräytyminen polyolefiinikalvoon. Menetelmässä 3- tai 5-kerroksisen kalvon vähintään toiseen ulko-co o 25 pintaan sisällytetään polyeetteriesteriamidia.
6) cp cm US-patenttijulkaisussa 4.554.210 on kuvattu sandwich-rakenteinen kalvo, jonka uloimmat x kerrokset koostuvat polyeteenistä, jonka pintaresistiivisyys on vähintään 10E16 ohm/sq, ja näiden välissä olevasta sähköä johtavasta, hikoilevasta matenaalista, jonka tilavuusko 30 resistiivisyys on 10E3 ohm/cm tai vähemmän.
o o US-patenttijulkaisussa 6.730.401 on esitetty monikerroskalvorakenne, jossa vähintään toinen ulkokerros on tehty elektrostaattisesti dissipatiiviseksi seostamalla eristävän 3 polymeerin joukkoon sisäisesti dissipatiivista polymeeriä tai johtavia partikkeleita.
Rakenne sisältää sähköä johtavan sisäkerroksen, jolla pintaresistiivisyys alenee pelkän dissipatiivisen pinnan tason alapuolelle.
5 Yksikään tunnettu kaivorakenne ei sellaisenaan pura varauksia alhaisissa kosteuksissa.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen varautumaton tai heikosti varautuva kerros-rakenne ja menetelmä sen valmistamiseksi.
10
Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että valmistetaan monikerroksinen polymeerikalvo tai sentapainen kerrosrakenne, jolla on kaikki muut peruspolymeerikalvon ominaisuudet mutta joka ei varaudu triboelektrisesti tai muulla tavalla. Esillä olevan keksinnön yhteydessä on yllättäen havaittu, että esimerkiksi koekstruusiotekniikalla valmistetut monikerroskalvot, 15 kuten 3- tai 4-kerroksiset LD-PE kalvot, eivät varaudu triboelektrisesti, kun kalvossa on kahden johtamattoman kalvon välissä ionisesti johtavasta polymeeristä koostuva tai sitä sisältävä kalvo. Tämä kalvo muodostaa kaivorakenteen sisäkerroksen osan. Ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävä kerros tai sisältävät kerrokset ei/eivät sijaitse kalvon ulommaisissa kerroksissa. Tällainen sisäkerros voidaan valmistaa pintakerroksia 20 huomattavasti ohuemmaksi, mistä huolimatta eristävät pintakerrokset saavat dissipatiiviset ominaisuudet, eli ne eivät varaudu sähköstaattisesti tai ne varautuvat vain heikosti.
Ionisesti johtava polymeeri toimii jo noin 1 mikrometrin paksuisena kerroksena.
Keksinnön mukainen rakenne on sopivimmin koekstrudoitu kaivorakenne, joka käsittää o 25 ainakin kolme vierekkäistä/päällekkäistä kerrosta, joista ainakin yksi, joka muodostaa σι kalvon sisä- eli välikerroksen, sisältää ionisesti johtavaa polymeeriä tai polymeeriseosta.
i cm Kerrosrakenne voidaan kuitenkin myös valmistaa puhalluskalvoista tai tasokalvoista x laminoimalla tai jopa tasokalvoista syvävedolla. Paperi- tai kartonkisubstraatille kalvoa
CL
voidaan applikoida sulatilasta esim. verhopäällystyksellä. Olennaista tuotteen kannalta on, co 30 että kerrokset ovat välittömässä kosketuksessa keskenään ja toisiinsa kiinnittyneitä.
o o C\l
Esillä olevan keksinnön mukaan kerrosrakenne käsittää siten ensimmäisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen ja toisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, 4 joka on järjestetty etäisyyden päähän ensimmäisestä polymeerikerroksesta. Sanottu etäisyys on vähintään 1 mikrometri. Ensimmäisen ja toisen kerroksen välissä on kolmas polymeerikerroksen, joka on ainakin osittain sähköä johtava ja joka sisältää ionisesti johtavaa polymeeriä.
5 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kerrosrakenteelle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty 10 patenttivaatimuksen 20 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä täysin anti staattinen polymeerikalvo voidaan valmistaa kalvon mekaanisia ominaisuuksia huonontamatta, koska sähköäjohtava välikerros voidaan tehdä varsin ohueksi, jolloin sillä ei ole vaikutusta kalvon lujuuteen.
15 Toisaalta käyttämällä esimerkiksi ionomeeri-pohjaisia johtavia polymeerejä voidaan keksinnön mukaisesti toimimalla kalvon lujuutta jopa parantaa.
Tavallisesti välikerroksen paksuus on noin 10 % tai vähemmän kalvon kokonaispaksuudesta. Tämä vähentää ionisesti johtavan polymeerin kulutusta ja alentaa siten 20 tuotteen hintaa. Tyypillinen kalvon paksuus on 2 - 10 mikrometriä.
Ionisesti johtavat polymeerit voivat kalvon muodossa olla värittömiä tai jopa läpi-kuultavia/läpinäkyviä, jolloin keksinnön saadaan valmistetuksi kirkkaita tai puolikirkkaita kalvoja, jotka soveltuvat erilaisiin pakkaussovelluksiin. Materiaalit ovat hitsattavia, o 25 Keksinnön mukainen monikerroskalvo varautuu esim. triboelektrisesti vähän tai ei
(M
cb lainkaan. Sen varauksen purkuaika on poikkeuksellisen lyhyt, tyypillisesti alle 2 s i ___ cvj (määritettynä IEC 61340-5-1 -standardin mukaisesti), vaikka pintaresistiivisyys on sama x tai oleellisesti sama (dekadin tarkkuudella) kuin pintamateriaalilla, esim. polyeteenillä 1014
CL
ohmia/neliö.
S
co 30 o Olemme myös todenneet, että sähköiset ominaisuudet pysyvät vakioina laajalla ilman- c\] kosteusvälillä ja esimerkiksi 12 % suhteellisessa kosteudessa varauksen purkuajat ovat tyypillisesti alle 20 s, jopa alle 0,1 s. Tunnetuilla ratkaisuilla tähän ei päästä. Tältä osin 5 rakenne eroaa selvästi esim. markkinoilla olevista antistaattisista kalvoista, joiden anti staattiset ominaisuudet heikkenevät ratkaisevasti alhaisilla suhteellisen kosteuden pitoisuusarvoilla.
5 Lisäksi esillä olevan kerrosrakenteen venytyksellä ei ole vaikutusta monikerroskalvon varautumiseen.
Keksinnön mukaisia kerrosrakenteita voidaan tuottaa kustannustehokkaasti ja ne voidaan valmistaa perinteisillä kalvonmuodostusmenetelmillä. On myös mahdollista valmistaa 10 syvävedettäviä levyj ä, jotka voidaan muokata esim. kuljetusastioiksi elektroniikkateollisuuden tarpeisiin.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen ja muutaman sovellutusesimerkin avulla.
15
Esillä olevan keksinnön mukainen kerrosrakenne käsittää ensimmäisen ja toisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, joiden välissä on kolmas, sähköä ainakin osittain johtava kerros. Useimmiten ensimmäinen ja toinen kerros muodostavat kerrosrakenteen pintakerrokset ja koostuvat tyypillisistä termoplastisista kalvomateriaaleista. Ensimmäiset 20 ja toiset kerrokset voivat olla samanlaisia tai erilaisia. Ne voivat liittyä toisiinsa kolmannen kerroksen kautta, jolloin niiden keskinäinen etäisyys vastaa juuri johtavan kerroksen paksuutta (tyypillisesti noin 1 - 10 mikrometriä, kuten alla esitetään). Ensimmäisten ja toisen kerrosten välissä voi kuitenkin olla muitakin kerroksia.
co 0 25 Johtava kerros muodostaa kerrosrakenteen sisäkerroksen ja sen kummallakin puolella on σ> ainakin yksi johtamaton kerros.
i
C\J
1 Kolmas kerros käsittää ionisesti johtavan polymeerin, jonka tilavuusresistiivisyys on 104 Ω/sq - 1012 Ω/sq, edullisesti enintään noin 5 x 109 Ω/sq. Keksinnön mukaan saadaan co 30 tällöin ’’varaukseton tai heikosti varautuva” kerrosrakenne, kuten monikerroskalvo, jonka o pintaresistiivisyys on sama tai oleellisesti (esim. yhden dekadin tarkkuudella) sama kuin ^ pintamateriaalilla, esim. polyeteenillä 1014 ohmia/neliö, vaikka sillä on lyhyt varauksen 6 purkuaika. Keksinnön kohteina olevilla rakenteilla varauksen purkuaika on tyypillisesti korkeintaan 15 s, esim. korkeintaan 10 s, etenkin korkeintaan 3 s, edullisesti korkeintaan 2 s.
5 ’’Varaukseton tai heikosti varautuva” kerrosrakenne on tämän keksinnön puitteissa rakenne, jonka varauksen purkuaika (määritettynä IEC 61340-5-1 -standardin mukaisesti) on enintään 120 s, sopivimmin korkeintaan 15 s, edullisesti korkeintaan 3 s (erityisen edullisesti jopa alle 0,1 s).
10 Ensimmäinen ja toinen kerros muodostuvat termoplastisista polymeereistä, joista mainittakoon esim. polyamidit, polyesterit, polyesteriamidit, polyvinyylit, mukaan lukien polyvinyylikloridi, polyolefiinit, akryylipolymeerit ja polyuretaanit sekä näiden seokset.
On myös mahdollista käyttää esim. tasokalvojen muodostamiseen polykarbonaatteja, polyoksimetyleeniä, polyfenyleeni-sulfidia, polyfenyleenioksidin ja polystyreenin 15 kompoundeja sekä edellä esitettyjen polymeerien seoksia.
Edellä mainitut termoplastit ovat monikerroskalvon pääkomponenttejä, eli niiden osuus on yleensä yli 50 massa-% kerrosrakenteesta. Tyypillisesti termoplastien (etenkin ensimmäisen ja toisen kerroksen) osuus kerrosrakenteesta on ainakin 55 massa-%, 20 sopivimmin ainakin 60 massa-%, edullisesti ainakin 70 massa-% ja erityisen edullisesti ainakin 80 massa-%. Kolmannen kerroksen osuus massasta on vastaavasti alle 50 %, tyypillisesti korkeintaan 45 %, sopivimmin korkeintaan 40, edullisesti korkeintaan 30 % ja etenkin korkeintaan 20 massa-%.
co o 25 Polyolefiinit ovat erittäin sopivia koekstrudoitavia ja puhallusmuovattavia kalvopoly- σ> meerejä. Polyolefiineista voidaan etenkin mainita polypropeeni (PP), polyisobuteeni, i c\i polybut-l-eeni, poly-4-metylpent-l-eeni, polyisopreeni, polybutadieeni, poly- x syklopenteeni, norborneeni, sekä polyeteenit (PE), korkean tiheyden polyeteeni (HDPE),
CL
suuren moolimassan polyeteeni (HDPE-HMW), korkean tiheyden ja ultrasuuren co 30 moolimassan polyeteeni (HDPE-UHMW), medium density polyeteeni (MDPE), matalan o tiheyden polyeteeni (LDPE), lineaarinen matalan tiheyden polyeteenit (LLDPE), (VLDPE)
CM
ja (ULDPE). Polyesterit ovat myös helposti sulatyöstettäviä, jolloin erityisen sopivia ovat polyetyleenitereftalaatti, polybutyleenitereftalaatti sekä näiden kompoundit.
7
Voidaan myös käyttää nestekidemuovimaisia polyestereitä ja polyesteriamideja.
Esimerkkeinä erityisen sopivista polymeereistä mainittakoon seuraavat: mono-olefiinien ja 5 diolefiinien kopolymeerit sekä näiden monomeerien ja muiden vinyylimonomeerien muodostamat kopolymeerit, kuten eteeli/propeeni-kopolymeerit,, lineaariset matalan tiheyden poly eteeni (LLDPE) ja tämän seokset matalan tiheyden poly eteenin (LDPE) kanssa, propeenien/but-l-eenienkopolymeerit, propeenin/isobuteenin kopolymeerit, eteenin/but-l-eenin kopolymeerit, eteenin/hekseenin kopolymeerit, eteenin/metyyli-10 penteenin kopolymeerit, etheenin/hepteenin kopolymeerit, eteenin/okteenin kopolymeerit, propeenin/butadieenin kopolymeerit, isobuteenin/isopreenin kopolymeerit, eteenin/alkyyliakrylaatin kopolymeerit, eteenin/alkyylimetakrylaatin kopolymeerit, eteenin/vinyyliasetaatin kopolymeerit ja näiden kopolymeerit hiilimonoksidin kanssa tai eteenin/akryylihapon kopolymeerit ja näiden suolat (ionomeerit), kuten myös eteenin ja 15 propeenin terpolymeerit, jotka on muodostettu muiden tyydyttämättömien monomeerien, kuten dieenin kanssa. Esimerkkeinä terpolymeerien dieeni-pohjaisista komonomeereista voidaan mainita heksadieeni, disyklopentadieeni ja etylideeni-norbomeeni sekä näiden kopolymeerien keskinäiset seokset sekä yllä mainittujen polymeerien kanssa muodostetut seokset, esimerkiksi polypropeenin/eteeni-propeenin kopolymeerien, LDPE/eteeni-vinyyli 20 asetatin kopolymeerien (EVA), LDPE/eteeni-akryylihapon kopolymeerien (EAA), LLDPE/EVA:n, LLDPE/EAA:n sekä vaihtelevien tai random-polyalkyleeni/hiili-monoksidi-kopolymeerien ja näiden seosten muodostamat seokset muiden polymeerien, kuten polyamiidien (PA 6 tai 6,6 tai 11 tai 12 tai 6/6,6- kopolymeerit mukaanlukien OP A), polyetyleenitereftalaatti (PET mukaan lukien OPET), polyetyleeninaftalaatti (PEN),
CO
0 25 eteenivinyylialkoholi (EvOH), polyproeeni (mukaan lukien OPP), etleeniakryylihappo- cb kopolymeerit näiden suolat, eteenimetakryylihappo-kopolymeerit ja niiden suolat sekä i c\j polyvinylideenikloridi (PVDC).
CC
CL
Edellä esitettyjä kerroksia kerrosrakenteessa voi olla useita, kuten alla todetaan.
S
co 30 o Synteettisten polymeerien lisäksi ainakin toinen sähköä johtamattomista kerroksista voi
CVJ
olla peräisin luonnonpolymeeristä, kuten selluloosa-ja/tai lignoselluloosakuiduista. Niinpä yhden edullisen sovelluksen mukaan valmistetaan paperi- tai kartonkilaminaatti, joka 8 sisältää välikerroksen, joka vastaa yllä mainittua kolmatta kerrosta ja jonka päällä (vastakkaisella puolelle suhteessa paperi- tai kartonki kerrokseen) on yllä mainitusta termoplastisesta materiaalista koostuva kalvokerros.
5 Kolmas kerros sisältää yhden tai useamman ionisesti johtavan polymeerin, joka pystyy kuljettamaan varauksia, tai se muodostuu varauksia kuljettavien polymeerien ja varauksia kuljettamattani en polymeerien seoksista. Ionisesti johtavan kerroksen tilavuusresistiivi-syys on tyypillisesti alueella noin 104 Ω/sq - 1012 Ω/sq, edullisesti noin 105 Ω/sq -109 Ω/sq, erityisen edullisesti tilavuusresistiivisyys on enintään noin 5 x 109 Ω/sq. Se on 10 siksi tämän keksinnön mukaisesti ’’sähköisesti johtava”, joka käsite kattaa kaikki edellä esitetyt johtavuusalueet.
Edullisesti dissipatiiviseen polymeeriin on liuotettu varauksen kuljettajiksi ioneja. Ionit voivat olla anioneja, kationeja tai näiden seoksia. Tyypillisesti sähkönjohtavuutta kasvattaa 15 jo pitoisuus, joka on 0,1 millimoolia ioneja/grammaa polymeeri seosta, jolloin kalvon varautuminen täten vähenee. Tiettyjä ioneja on mahdollista käyttää jopa yli 15 mmoolia/g, kun ionisesti johtava polymeeri on riittävän stabiili.
Esillä olevassa keksinnössä käytettävä dissipatiivinen polymeeri voi olla rakenteeltaan 20 esimerkiksi polyeetteriamidi, polyeetteriesteri tai polyeetteriuretaani tai niiden seos.
Polymeerit, jotka sisältävät poly eetteri-blokin, ovat erityisen edullisia. Polyeetteriblokki on sopivimmin amorfinen (ei-kiteinen). Polyeetteriblokin moolimassa (Mw) on edullisesti noin 300 - 3000. Polyeetteriblokki voi olla esim. polyeteenioksidi tai polypropeenioksidi (yleisesti polyalkyleenioksidi) tai näiden kopolymeeri. ’’Alkyleeni” -ryhmä sisältää
CO
o 25 sopivimmin 2-6 hiiliatomia. Sen osuus polymeeristä on yleensä noin 30 - 85 massa-%, g tyypillisesti noin 40 - 80 massa-%.
c\j x Erityisen edullisia polymeerejä ovat siten polyeetteri-lohko-kopolyesteri, polyeetteriesteri- amidi, polyeetteri-lohko-kopolyamidi ja segmentoitu polyeetteriuretaani. Polyamidi-co 30 komponentti voi olla esim. PA-12 tai PA-6, ja polyesterikomponentti on tyypillisesti o polyetyleenitereftalaatti.
CVJ
Keksintöön soveltuvia polymeerejä on käsitelty esim. patenttijulkaisuissa 9 US 2.623.031, US 3.651.014, US 3.763.109, US 3.896.078, US 4.115.475, US 4.195.015, US 4.230.838, US 4.331.786, US 4.332.920, US 4.361.680, US 4.719.263, US 4.839.441, US 4.864.014, US 4.931.506, US 5.101.139, US 5.159.053, US 5.298.558, US 5.237.009, US 5.342.889, US 5.574.104, US 5.604.284, US 5.886.098, EP 0 613 919 AI sekäPCT- 5 hakemusjulkaisussa WO 03/000789, joiden sisältö sisällytetään tähän viitteen omaisesti.
Esimerkkeinä kaupallisesti saatavista polymeereistä, jotka soveltuvat keksinnössä käytettäviksi, mainittakoon polyeetteriä sisältävät Atochemin Pebax, Ciban Irgastat, Du 10 Pontin Hytrel, Nippon Zeonin Hydrin, Noveonin Stat-rite, Sanyo Chemicalsin Pelestat ja IonPhasE Oy:n IPE.
Olemme kokeissamme voineet todeta, että keksinnön mukaisesta kerrosrakenteesta saadaan varaukseton tai korkeintaan heikosti varautuva, mikäli kolmas (eli sähköäjohtava 15 kerros) sisältää ainakin noin 6 massa-%, edullisesti ainakin 10 massa-% polyeetteri-blokkeja kerroksen painosta. Sopivimmin ionisesti johtavassa polymeerikerroksessa on polyeetteriä 6-25 massa-% kerroksen kokonaismassasta. Ionisesti johtavassa kerroksessa on sopivimmin karboksyylihappoa tai karboksylaattia 0,1 - 10 massa-% kerroksen kokonai smassasta.
20
Keksinnön mukaisia liuotettavia kationeja ovat yhden arvoiset alkalimetalli-ionit, maa- alkalimetalli-ionit, transitiometalli-ionit, mono-, di-, ja trisubstituoidut imidatsolit, substituoidut pyridium-ionit, substituoidut pyrrolidinium-ionit, tetra-alkyylifosfoniumit.
Keksinnön mukaisia anioneja ovat alkyylisulfaatit ja -sulfonaatit, tosylaatti-ioni, triflaatti-co o 25 ioni, [CF3CO2]-, amidi- ja imidi-ionit, bis(trifluorosulfon)imidi, bis(tolueenisulfon)imidi, σ> perkloraatti-ioni.
C\J
x Esimerkkeinä sopivista suoloista mainittakoon seuraavat:
CL
co 30 L1CIO4, L1CF3 S03, NaC104, LiBF4, NaBF4, KBF4, NaCF3 S03, KC104, KPF6, KCF3 S03, o KC4 F9 S03) Ca(C104)2, Ca(PF6)2, Mg(C104)2, Mg(CF3 S03)2, Zn(C104)2, Zn(PF6)2 ja ™ Ca(CF3 S03)2.
10
Yksiarvoiset, alkalimetalli-ionit ovat erityisen edullisia. Litiumia, natriumia, kaliumia, rubidiumia ja cesiumia käytetään sellaisinaan tai yhdessä esim. maa-alkalimetalli-ionien kanssa.
5 Ionien määrä vaihtelee suhteellisen laajalla alueella. Yleensä sähköä johtavassa polymeerissä on liuenneena ainakin 0,05 mmoolia, etenkin ainakin 0,1 mmoolia/g anioneja tai yhdenarvoisia kationeja.
Erityisen edullisesti yhdenarvoisia metallikationeja on liuenneina ainakin 0,05 mmoolia, 10 sopivimmin ainakin 0,2 mmoolia, etenkin ainakin 1 mmooli, edullisesti 1,5-20 mmoolia/g polymeeriä (ks. kuitenkin alla). Muiden yhdenarvoisten kationien määrät voivat, ionin koon ja sen fysikaalisten ominaisuuksien (esim. diffundoituvuuden/liikkumisen) mukaan, vaihdella yleisesti välillä 0,1-50 mmoolia/g polymeeriä.
15 Keksinnön mukaisesti lisättävät ionit valitaan kalvosta valmistettavan lopputuotteen asettamien vaatimusten mukaan, valmistusolosuhteet huomioon ottaen. Esimerkiksi elintarviketeollisuuden pakkausmateriaaleissa ei voi käyttää litiumia sisältäviä kalvoja, vaikka keksinnön mukaisesti ioneja sisältävä kerros on suojattu molemmin puolin. Vastaavasti elektroniikkateollisuuden sovelluksissa K-ionit eivät ole toivottavia.
20
Ionisesti johtavan polymeerin johtokykyä voidaan parantaa sisällyttämällä siihen orgaanisia pienmolekyylisiä yhdisteitä, jotka kykenevät liuottamaan ioneja, jolloin ne parantavat ionien liikkumista sekä estävät polyeetteriblokkien kiteytymistä. Tyypillisesti tällaisten orgaanisten liuottimien pitoisuudet ovat ainakin 0,1 massa-% ionisesti johtavasta
CO
o 25 polymeeristä tai sen seoksesta, edullisesti pitoisuus on noin 0,2 - 5 massa-%. On todettu, g että jo 1 massa-%:n lisäys saattaa vähentää resistiivisyyttä yhdellä dekadilla. Esimerkkeinä c\j sopivista yhdisteistä mainittakoon eteenikarbonaatti, propeenikarbonaatti ja dietyyli- x karbonaatti.
X
CL
co 30 Erityisenä esimerkkinä sopivasta ionisesti johtavasta polymeerikomponentista o mainittakoon sähköäjohtava polymeeri seos, joka käsittää ainakin kahden polymeerin S —a™ seoksen, jolloin seoksen e„s,mmä,„e„ po,ymeenkompo„e„tt, kiisi,,,! ionomeerin ja seoksen toinen polymeeri-komponentti on blokki-polyeetteeripolymeeri.
11
Ionomeeri koostuu sopivimmin olefiinin, kuten eteenin ja/tai propeeninja tyydyttämättömän karboksyylihapon ja/tai karboksyylihappoanhydridin muodostamasta kopolymeerista, joka on ionisesti ristisilloitettu. Blokki-polyeetteripolymeeri koostuu etenkin polyeetteriblokista ja polyamidi-, polyesteri- tai polyuretaaniblokista. Ionomeerin 5 happoryhmät on ainakin osittain ionisoitu kationeilla. Samoin blokkipolymeerin polyeetteriblokit ovat ainakin osittain suolan muodossa. Kationit aikaansaavat ionomeerien silloittumisen ja blokkipolymeerien koordinoitumisen, samalla polymeeriseoksen lujuus kasvaa huomattavasti ionisidosten muodostuessa, ja alkalikationien koordinoituessa eettereihin seoksen sähkönjohtokyky kasvaa merkittävästi. Keksinnön mukainen ionisidos 10 on myös termisesti reversiibeli. Polymeeriseoksessa ionomeerin happoryhmien tai happoanhydridiryhmien määrä on tyypillisesti noin 0,1 - 15 mooli-% ionomeerista.
Kationit on edullisesti johdettu alkalimetalleista, jolloin edullisia alkalimetalleja ovat litium, natrium, kalium, rubidium ja cesium ja näiden seokset. Alkalimetallia on läsnä noin 15 0,05 - 50,0 millimoolia/gramma, edullisesti noin 0,1 - 20 millimoolia/gramma, erityisen edullisesti noin 1,5-15 millimoolia/gramma (eli moolia/kg) polymeeri seosta.
Polymeerillä saavutetaan samanaikaisesti hyvä sähkönjohtavuus ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.
20
Esitetyt seokset voidaan valmistaa sekoittamalla keskenään 90-10 paino-osaa olefiinin ja tyydyttämättömän karboksyylihapon ja/tai karboksyylihappoanhydridin muodostamaa kopolymeeriä, 10 - 90 paino-osaa blokki-polyeetteriä sekä alkalimetalliyhdistettä, jonka määrä vastaa 0,05 - 50 millimoolia alkalimetalli-ionia /1 g polymeeri seosta. Sekoitta-o 25 minen tapahtuu korotetussa lämpötilassa, edullisesti sulassa, ja sitä jatketaan, kunnes σ> alkalimetalliyhdiste on olennaisesti kokonaan reagoinut seoksen polymeeri-komponenttien i cv kanssa, minkä jälkeen saatava polymeeriseos voidaan työstää kalvoksi, jonka paksuus on 1 x - 100 mikrometriä, edullisesti 1-10 mikrometriä.
cc
CL
co 30 Ionisesti johtavan polymeerin lisäksi kolmannessa kerroksessa voi olla jokin blendi- o komponentti, kuten jokin yllä mainittu termoplastinen polymeeri, joka soveltuu käytettä- c\] väksi ensimmäisessä ja toisessa kerroksessa. Käyttämällä samaa polymeeriä kuin vierekkäisessä ensimmäisessä ja/tai toisessa kolmas kerros saadaan kiinnitetyksi tähän 12 kerrokseen ilman erillisten liimapolymeerien (tielayer) käyttämistä. Yleensä termoplastin määrä kolmannen kerroksen blendissä on ainakin 10 massa-%, etenkin ainakin 25 massa-% ja erityisen edullisesti noin 40 - 60 massa-%.
5 Kolmannen kerroksen ja sen vieressä olevan kerroksen liittämiseksi toisiinsa voidaan myös käyttää liimapolymeeriä, kuten olefiiniplastomeeriä tai eteenin, akryylihappoesterin ja maleiinihapon muodostamaa terpolymeeriä (Lotader) tai maleiinihappoanhydridillä oksastettua kopolyeteeniä.
10 Keksinnön mukaisessa kalvossa on kerroksia 3 tai enemmän. Tyypillisesti siinä on korkeintaan 20 kerrosta, sopivimmin 3-7 kerrosta, erityisen edullisesti 3, 4, 5, 6 tai 7 kerrosta. Näistä kerroksista kaikki paitsi yksi voivat koostua sähköä johtamattomista kerroksista. On kuitenkin haluttaessa mahdollista valmistaa kerrosrakenne, jossa on useita ionisesti sähköä johtavia kerroksia. Keksinnön kannalta on olennaista, että rakenteen 15 pintakerrokset ovat sähköä j ohtamattomia.
A, B, C-rakenteisessa kalvossa B-kerroksessa käytetään keksinnön mukaisesti ionijohtavaa muoviseosta. Kalvon paksuus on yleensä 1 - 1500 mikrometriä, etenkin noin 2 - 500 mikrometriä, erityisen edullisesti noin 5-150 mikrometriä.
20
Monikerroksisen polyolefiinikalvon paksuus on tyypillisesti noin 5 - 300 mikrometriä, etenkin noin 10 - 250 mikrometriä, edullisesti noin 10 - 150 mikrometriä.
Edullisen sovelluksen mukaan kerroksen kokonaispaksuudesta ionisesti johtavaa o 25 polymeeriä sisältävä kerros muodostaa korkeintaan noin 20 %, edullisesti korkeintaan noin σ> 10 %.
cp
CM
x Toisen edullisen sovelluksen mukaan ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävän kerroksen Q_ paksuus on tyypillisesti noin 1-20 mikrometriä, etenkin noin 1-10 mikrometriä.
S
co 30 o Edellä esitetyn perusteella keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa saadaan aikaan
C\J
monikerroksinen termoplastinen monikerroskalvo, joka käsittää termoplastiset pintakerrokset sekä niiden välissä olevan sisäkerroksen, joka sisältää sähköä johtavan 13 polymeerikerroksen, jolloin sisäkerros käsittää ainakin yhden polymeerimateriaalin Joka on ionisesti johtava ja jolloin sisäkerroksen tilavuusresistiivisyys on 5xl09 ohm/sq tai vähemmän ja kerrosrakenteen varauksen purkuaika on alle 15 s, etenkin alle 10 s, erityisen edullisesti alle 2 s.
5
Keksinnön edullisessa sovelluksessa tuotettava kalvo sisältää pääkomponenttinaan, joka muodostaa ainakin 50 massa-%, edullisesti ainakin 75 massa-% kalvosta, polyamidia, polyesteriä tai polyolefiinia tai näiden seosta. Polyolefiinia, etenkin polyeteeniä tai polypropeeniä, tai polyesteriä tai vastaavaa termoplastia sisältävä kalvo toimii tällöin 10 kiriste- tai kutistekalvona.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä varautumattoman tai heikosti varautuvan kolmi- tai useampikerroksisen kerrosrakenteen valmistamiseksi, - muodostetaan ensimmäinen sähköä johtamaton polymeerikerros, 15 - jäljestetään toinen sähköä johtamaton polymeerikerros etäisyyden päähän ensimmäisestä polymeerikerroksesta, sekä - sovitetaan ensimmäisen ja toisen kerroksen väliin kolmas polymeerikerros, joka on ainakin osittain sähköäjohtava tai jolla on antistaattiset ominaisuudet, jolloin ainakin toinen sähköä johtamattomista polymeerikerroksista muodostaa kerros-20 rakenteen pintakerroksen. Kuten yllä on todettu, kolmas kerros muodostetaan ionisesti johtavasta polymeeristä, joka sovitetaan välittömään yhteyteen kalvon pintakerrokseen siten, että se on siihen kiinteästi liittynyt.
Rakenne valmistetaan sopivimmin koekstruusiolla tai laminoimalla puhallus- tai o 25 tasokalvoja.
i O) cp
Keksinnön mukaisia kalvoja voidaan käyttää esimerkiksi ESD-pakkauksissa, kuten g elektroniikkateollisuuden pakkaukset, kemian teollisuuden pakkaukset, elintarvike-
CL
teollisuuden pakkaukset ja päivittäistavarapakkaukset, joissa tuotteen varautuvat nopeasti.
S
£2 30 Kalvoilla on hyvät lujuusominaisuudet ja sopivasti yhdistelemällä esim. LD-PE ja HD-PE- § laatuja saadaan pakkausmateriaaliin yhdistetyksi sitkeys- ja barrier-ominaisuuksia. PO-
C\J
pakkauskalvo on oleellisesti läpinäkyvä, mikä mahdollistaa tuotekoodien, kuten viivakoodien, lukemisen kalvon läpi.
5 14
Edullisia käyttökohteita ovat edelleen mm. erilaiset kiriste-ja kutistekalvotJotka perustuvat polyolefiinimateriaaleihin. Tällaisia materiaaleja ei ole mahdollista tehdä perinteisillä ratkaisuilla.
Erikoissovelluksena voidaan mainita hygieniatuotteiden muovi kääreet ja -pakkaukset, joiden kohdalla kääreeseen tai pakkaukseen kerääntyvä staattinen sähkö normaalitapauksessa merkittävästi alentaa pakkauskoneen nopeutta. Keksinnön avulla voidaan pakkausnopeutta kasvattaa noin 10 - 30 prosentilla.
10
Muita sovelluksia ovat kuplamuovit ja syvävedettävät pakkaukset, kuten komponenttien kuljetusnauhat (chips-carrier tapes). Jälkimmäiset koostuvat yleensä kolmesta kerroksesta, josta paksuin käsittää polyesterin tai polyuretaanin, joka muodostaa kantavan perusrakenteen, ja pintakerros muodostuu poly eteenistä, jolloin näiden välissä on esim.
15 polyolefiinin ja ionisesti johtavan polymeerin muodostama seos. Kerrosten suhteellisesti paksuudet ovat esim. 200 - 400 : 5 - 10 : 30 - 100, jolloin kokonaispaksuus on noin 200 -1500 mikrometriä.
Esimerkit
Valmistettiin ionisesti johtavaa polymeeri seosta A kaksiruuviekstruuderilla. Seos koostui 50 massa-%:sta eteeni/butyyliakrylaatti/metakryylihappo-terpolymeeriä (BA 24 massa-%, MAA 8 massa-%) ja 50 massa-%:sta polyeteenioksidin ja polyamidin blokkikopolymeeriä 25 (PA 50 massa-%, PEO 50 massa-%). Ioneina käytettiin K+ ja Li-tosylaattia, molempia 0,3 δ massa-%.
c\j i O) o c\i Valmistettiin ionisesti johtavaa polymeeri seosta B kaksiruuviekstruuderilla. Seos koostui x 50 massa-%:sta eteeni/butyyliakrylaatti/metakryylihappo-terpolymeeriä (BA 24 massa-%,
CL
30 MAA 8 massa-%-m) ja 50 massa-% polyeteenioksidin ja polyuretaanin blokkikopoly- co meeristä (PUR 30 massa-%, PEO 70 massa-%). Ioneina käytettiin K+ ja Li-tosylaattia, o molempia 0,3 m-%.
CM
Esimerkkikalvot valmistettiin pilot-mittakaavan kolmikerros-koekstruusiolaitteistolla.
15 1. Puhallettiin 61 mikrometriä paksua kolmikerrosrakennetta, jonka 5 mikrometriä vahva keskikerros koostui pintamateriaalina käytetyn LD-PE:n (50 massa-%) ja ionisesti johtavan polymeerin A (50 massa-%) seoksesta. Molempien LD-PE pintojen vahvuus oli 5 28 mikrometriä.
VE 1. Polypink -kalvo uusi.
VE 2. Polypink -kalvo vanha 10 Esimerkkikalvoista j a kahdesta vertailuesimerkkikalvosta mitattiin niiden varauksen-purkuajat induktio- ja tribomenetelmillä 20 kV asti. Taulukossa 1 on koottuna tulokset. Maksimivarautuminen on määritetty altistuksen jälkeen suurimmaksi lukemaksi. Maksimin havaitsemisen jälkeen jäännösvaraus on mitattu 10 sekunnin kuluttua.
15 Induktio varaaminen suoritettiin prEN 1149-3 FINAL DRAFT [40] mukaisesti. 1,2 kV:n jännite lisättiin levyyn. Jännitelähdettä kontrolloitiin signaaligeneraattorilla.
Automaattisella alumiinisauvoilla varustetulla tribovarauslaitteella suoritettiin tribovaraus. Sauvat puhdistettiin isopropanolilla näytteiden vaihtuessa. Sauvojen nopeus oli 250 mm/s, 20 ja näytekoko oli 100 mm x 300 mm. Mittauksissa käytettiin Kleinwächter EFM231 sähkökentän voimakkuusmittaria.
Taulukko 1. Purkuajat induktio-ja tribovarauksessa
Esimerkki Induktio Tribo co___ δ 1. Is >0,5 s c\j δ VE 1. 3Äs ÄTs 0 cv VE 2. 60-80 s 60-70 s
CC
CL
25 2. Puhallettiin 80 mikrometriä paksua kolmikerrosrakennetta, jonka 5 mikrometriä vahva δ .....
£2 keskikerros koostui sisäpintamateriaalina käytetyn LD-PE:n 60 massa-% ja lomjohtavan § polymeerin A 40 massa-% seoksesta. LD-PE sisäpinnan vahvuus oli 40 mikrometriä ja
CVJ
HD-PE ulkopinnan vahvuus oli 35 mikrometriä.
16 3. Puhallettiin 80 mikrometriä paksua kolmikerrosrakennettaJonka 5 mikrometriä vahva keskikerros koostui sisäpintamateriaalina käytetyn LD-PE:n 50 massa-% ja ionijohtavan polymeerin A 50 massa-% seoksesta. LD-PE sisäpinnan vahvuus oli 40 mikrometriä ja HD-PE ulkopinnan vahvuus oli 35 mikrometriä.
5 4. Puhallettiin 80 mikrometriä paksua kolmikerrosrakennetta, jonka 5 mikrometriä vahva keskikerros koostui sisäpintamateriaalina käytetyn LD-PE:n 60 massa-% ja ionijohtavan polymeerin B 40 massa-% seoksesta. LD-PE sisäpinnan vahvuus oli 40 mikrometriä ja HD-PE ulkopinnan vahvuus oli 35 mikrometriä.
10 5. Puhallettiin 80 mikrometriä paksua kolmikerrosrakennetta, jonka 5 mikrometriä vahva keskikerros koostui sisäpintamateriaalina käytetyn LD-PE:n 70 massa-% ja ionijohtavan polymeerin B 30 massa-% seoksesta. LD-PE sisäpinnan vahvuus oli 40 mikrometriä ja HD-PE ulkopinnan vahvuus oli 35 mikrometriä.
15 Näytteistä 2-5 mitattiin varauksenpurkuaika, jäännösvaraus, sähkökentän voimakkuus ja pintaresistiivisyys. Näytteet varattiin koronalla purkuaikamittauksissa, ja sähkökentän voimakkuutta mitattaessa näytteet varattiin hankaamalla. Standardina käytettiin IEC 61340-5-1.
20
Taulukko 2 Näyte Decay time Residual Electrostatic Surface voltage field Resistivity δ 2 15 s -300 V -200 kV/m 3 x 101J ohm
C\J
σ> 3 Is -60 V -2 kV/m 5 x 1013 ohm o cv 4 0,5 s -40 V -2 kV/m 1 x 1013 ohm x 1 02s -100 V -6 kV/m 3 x 10° ohm CL I_I_I_I_I_
CD
£2 Esimerkeistä 2-5 nähdään selvästi ionijohtavan muovin vaikutus polyeteenikalvon § 25 sähköstaattisiin ominaisuuksiin. Vaikka pintaresistiivisyys on normaalin polyeteenin
CM
luokkaa, on varauksenpurkuaika riittävä vaativiin elektroniikka- tai lääkepakkauksiin.

Claims (18)

1. Varautumaton tai heikosti varautuva kerrosrakennejoka käsittää - ensimmäisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, 5. toisen sähköä johtamattoman polymeerikerroksen, joka on jäljestetty etäisyyden päähän ensimmäisestä polymeerikerroksesta, sekä - ensimmäisen ja toisen kerroksen välissä olevan kolmannen polymeerikerroksen, joka on ainakin osittain sähköäjohtava, tunnettu siitä, että. 10. kolmas kerros sisältää ionisesti johtavaa polymeeriä, joka käsittää amorfisia polyeetteri-blokkeja sisältävän polymeerin, jolloin polyeetteriblokkien pitoisuus kolmannessa kerroksessa on ainakin 6 massa-% ja jossa sähköä johtavassa polymeerissä on liuenneena vähintään 0,1 moolia/kg ioneja, jolloin edelleen ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävän kerroksen paksuus on noin 1-10 15 mikrometriä, mutta korkeintaan 10 % kalvon kokonaispaksuudesta, - jolloin ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävä kerros muodostaa kalvon sisäkerroksen ja se on välittömässä yhteydessä kalvon pintakerroksiin ja niihin kiinteästi liittynyt.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen kerros ovat toisistaan riippumatta polyamidia, polyesteriä, polyesteriamidia, polyvinyyliä, polyolefiiniä, akryylipolymeeriä tai polyuretaania tai näiden seosta. p-,
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että ° 25 ainakin toinen ensimmäisestä ja toisesta kerroksesta käsittää luonnonkuiduista valmistetun i § kerroksen. c\j ir
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että CL polyeetteriblokkien pitoisuus kolmannessa kerroksessa on noin 10 - 25 massa-%. CO $2 30
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että ionisesti C\1 johtavassa polymeerikerroksessa on karboksyylihappoa tai karboksylaattia 0,1 -10 massa-% kerroksen kokonaismassasta.
6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että sähköä johtava polymeeri sisältää polyeetteriblokin, jonka moolimassa on 300 - 3000.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että 5 sähköäjohtava polymeeri sisältää polyeetteriblokin, joka on poly eteeni oksidi tai polypropeenioksidi tai niiden kopolymeeri.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että ionisesti johtava polymeeri käsittää polyeetteriblokkia sisältävän polyeetteriesteriamidin, 10 polyeetteri-lohko-kopolyamidin tai segmentoidun polyeetteriuretaanin.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että sähköä johtavassa polymeerissä on 0,5-15 moolia/kg ioneja.
10. Patenttivaatimuksen 1 tai 9 mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että liuenneet ionit ovat kationeja tai anioneja, jolloin kationit ovat etenkin yhden arvoisia alkalimetalli-ioneja, maa-alkalimetalli-ioneja, transitiometalli-ioneja, mono-, di-, ja trisubstituoidut imidatsoleja, substituoituja pyridium-ioneja, substituoituja pyrrolidinium-ioneja, tetra-alkyylifosfonium-ioneja, ja anionit ovat etenkin alkyylisulfaatti tai 20 -sulfonaatti-ioneja, tosylaatti-ioneja, triflaatti-ioneja, [CF3CO2]-, amidi-ja imidi-ioneja, bis(trifluorosulfon)imidi-ioneja, bis(tolueenisulfon)imidi-ioneja tai perkloraatti-ioneja.
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että kerrosrakenteen pintakerros muodostuu sähköä johtamattomasta polymeeristä, jolloin CO 0 25 kerrosrakenteen varauksen purkuaika on alle 10 s, etenkin alle 3 s, määritettynä IEC g 61340-5-1 -standardin mukaisesti ja kerrosrakenteen pintaresistiivisyys on sama tai c\j oleellisesti sama kuin pinta-kerroksen muodostavalla materiaalilla. CC CL
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kerrosrakenne, tunnettu siitä, että co 30 kalvon paksuus on noin 1 - 1500 mikrometriä, edullisesti noin 10 - 150 mikrometriä. o o C\l
13. Monikerroksinen termoplastinen monikerroskalvo, joka käsittää johtamattomat termoplastiset pintakerrokset sekä niiden välissä olevan sisäkerroksen, joka sisältää sähköä johtavan polymeerikerroksen, tunnettu siitä, että sisäkerros käsittää ainakin yhden polymeerimateriaalin, joka on ionisesti johtava ja joka käsittää amorfisia polyeetteri-blokkeja sisältävän polymeerin, jolloin polyeetteriblokkien pitoisuus sisäkerroksessa on ainakin 6 massa-% ja jossa sähköä johtavassa polymeerissä on liuenneena vähintään 0,1 5 moolia/kg ioneja, jolloin edelleen - ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävän kerroksen paksuus on noin 1-10 mikrometriä, mutta korkeintaan 10 % kalvon kokonaispaksuudesta, ja - sisäkerroksen tilavuusresistiivisyys on 5xl09 ohm/sq tai vähemmän ja - kerrosrakenteen varauksen purkuaika on alle 10 s. 10
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen monikerroskalvo, tunnettu siitä, että ionisesti johtava polymeerimateriaali käsittää johtavana polymeerikomponenttina polyeetteriblokkia sisältävän polyeetteriesteriamidin, polyeetteri-lohko-kopolyamidin tai segmentoidun polyeetteriuretaanin. 15
15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen monikerroskalvo, tunnettu siitä, että kalvon pääkomponenttina on polyamidi, polyesteri, polyvinyyli, polyolefiini, akryyli-polymeeri, polyuretaani tai näiden seos.
16. Jonkin patenttivaatimuksen 13-15 mukainen monikerroskalvo, tunnettu siitä, että kalvon pääkomponenttina on polyeteeni tai polypropeeni ja monikerroskalvo muodostaa kiriste- tai kutistekalvon.
17. Menetelmä varautumattoman tai heikosti varautuvan kolmi- tai useampikerroksisen ^ 25 kerrosrakenteen valmistamiseksi, jonka menetelmän mukaan i g - muodostetaan ensimmäinen sähköä johtamaton polymeerikerros, i ^ - järjestetään toinen sähköä johtamaton polymeerikerros etäisyyden päähän ϊ ensimmäisestä polymeerikerroksesta, sekä Q_ - sovitetaan ensimmäisen ja toisen kerroksen väliin kolmas polymeerikerros, joka on CO $2 30 ainakin osittain sähköäjohtava tai jolla on antistaattiset ominaisuudet, o jolloin ainakin toinen sähköä johtamattomista polymeerikerroksista muodostaa kerros- rakenteen pintakerroksen, tunnettu siitä, että - kolmas kerros muodostetaan ionisesti johtavasta polymeeristä, joka sovitetaan välittömään yhteyteen kalvon pintakerrokseen siten, että se on siihen kiinteästi liittynyt, jolloin kolmas kerros sisältää ionisesti johtavaa polymeeriä, joka käsittää amorfisia polyeetteri-5 blokkeja sisältävän polymeerin, jolloin polyeetteriblokkien pitoisuus kolmannessa kerroksessa on ainakin 6 massa-% ja jossa sähköä johtavassa polymeerissä on liuenneena vähintään 0,1 moolia/kg ioneja, ja ionisesti johtavaa polymeeriä sisältävän kerroksen paksuus on noin 1-10 mikrometriä, mutta korkeintaan 10 % kalvon kokonaispaksuudesta. 10
18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan rakenne koekstruusiolla tai laminoimalla puhallus- tai tasokalvoja. co δ c\j i O) o C\l X cc CL δ co o o CM
FI20041361A 2004-10-20 2004-10-20 Pakkausmateriaalit FI123924B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041361A FI123924B (fi) 2004-10-20 2004-10-20 Pakkausmateriaalit
ES05800681T ES2905921T3 (es) 2004-10-20 2005-10-20 Material de embalaje
CN201410105412.1A CN103950252A (zh) 2004-10-20 2005-10-20 包装材料
PCT/FI2005/000453 WO2006042903A2 (en) 2004-10-20 2005-10-20 Packaging material
EP05800681.8A EP1805010B1 (en) 2004-10-20 2005-10-20 Packaging material
CNA2005800437258A CN101146676A (zh) 2004-10-20 2005-10-20 包装材料

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041361A FI123924B (fi) 2004-10-20 2004-10-20 Pakkausmateriaalit
FI20041361 2004-10-20

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20041361A0 FI20041361A0 (fi) 2004-10-20
FI20041361A FI20041361A (fi) 2006-04-21
FI123924B true FI123924B (fi) 2013-12-13

Family

ID=33306052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20041361A FI123924B (fi) 2004-10-20 2004-10-20 Pakkausmateriaalit

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1805010B1 (fi)
CN (2) CN101146676A (fi)
ES (1) ES2905921T3 (fi)
FI (1) FI123924B (fi)
WO (1) WO2006042903A2 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20085407L (fi) * 2008-05-05 2009-11-06 Ionphase Oy Monikerrospakkaukset
KR101077822B1 (ko) * 2009-02-17 2011-10-31 도레이첨단소재 주식회사 코팅외관 결점이 개선된 대전방지 폴리에스테르 필름 및 그제조방법
FI123464B (fi) * 2011-06-30 2013-05-31 Ionphase Oy Halogeeniton polymeeriseos

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1442581A (en) * 1975-01-28 1976-07-14 Du Pont Antistatic filaments
US4554210A (en) * 1984-04-09 1985-11-19 General Dynamics Pomona Division Laminated anti-static skin-packaging material
US5110669A (en) * 1989-09-28 1992-05-05 The Dow Chemical Company Conductive polymer laminates
EP0625171A1 (en) * 1992-02-03 1994-11-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electrically dissipative composite
US5652326A (en) * 1993-03-03 1997-07-29 Sanyo Chemical Industries, Ltd. Polyetheresteramide and antistatic resin composition
JPH11115102A (ja) * 1997-10-09 1999-04-27 Fujimori Pra Chemical Kk 包装用フィルム及びこれを用いた包装袋
US6730401B2 (en) * 2001-03-16 2004-05-04 Eastman Chemical Company Multilayered packaging materials for electrostatic applications
FI20011360A0 (fi) * 2001-06-26 2001-06-26 Esd Plastics Oy Polymeeri

Also Published As

Publication number Publication date
EP1805010A2 (en) 2007-07-11
CN101146676A (zh) 2008-03-19
FI20041361A0 (fi) 2004-10-20
WO2006042903A2 (en) 2006-04-27
WO2006042903A3 (en) 2006-08-31
FI20041361A (fi) 2006-04-21
ES2905921T3 (es) 2022-04-12
CN103950252A (zh) 2014-07-30
EP1805010B1 (en) 2021-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101642166B1 (ko) 커버 필름
US6506830B1 (en) Antistatic compositions based on polyamide
US4386124A (en) Wrapping materials
US5110669A (en) Conductive polymer laminates
KR101954467B1 (ko) 커버 필름
EP0447463A1 (en) Antistatic sheet material, package and method of making
EP0219315A2 (en) Antistatic sheet material, package, and method of making
BR0315478B1 (pt) Artigo laminado de múltiplas camadas, composição antiestática e artigo
JP6117098B2 (ja) カバーテープ
JPWO2016021682A1 (ja) 多層フィルム、包装材用積層フィルム、包装袋及びスタンディングパウチ
CA1314348C (en) Agent for imparting antistatic characteristics to a thermoplastic polymer and a thermoplastic polymer composition containing the agent
FI123924B (fi) Pakkausmateriaalit
US11878490B2 (en) Carbon nanotubes in carrier tape, cover tape and static shielding bags
WO2002092341A1 (en) An electrostatic dissipating polymeric multi-layer article or laminate
WO2021200811A1 (ja) 積層フィルム
KR100754321B1 (ko) 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름
KR20240141303A (ko) 흡습성 필름 및 흡습성 적층체
EP3848200A1 (en) Readily tearable co-extruded multilayer barrier film and packaging material
CN113453900B (zh) 层叠体、包装体、挠性容器内袋及挠性容器
KR102519936B1 (ko) 성형 특성이 우수한 이차전지 외피재 및 그의 제조 방법
JP7472453B2 (ja) 透明吸水性シーラントフィルム
CN118613373A (zh) 吸湿性膜和吸湿性层积体
JPS63247033A (ja) 感光物質用包装材料
JP2024011897A (ja) 熱可塑性樹脂成形体及びそれを用いた包装材
WO2024136854A1 (en) High cof film and package

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123924

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B