IT201800005340A1 - Procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile per articoli di confezionamento decorativo e relativo film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE DI UN FILM IN MATERIA LE
POLIMERICO COMPOSTABILE E/O BIODEGRADABILE PER ARTICOLI DI CONFEZIONAMENTO DECORATIVO E RELATIVO FILM IN MATERIALE
POLIMERICO COMPOSTABILE E/O BIODEGRADABILE
CAMPO TECNICO
La presente invenzione concerne in generale un procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo, un nuovo film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo ottenibile mediante tale procedimento e un articolo di confezionamento decorativo comprendente tale film. Più in particolare, la presente invenzione riguarda in termini esemplificativi e non limitativi articoli di confezionamento decorativo in forma di foglio, nastro, fiocco, rafia, shopping bag, scatola o astuccio.
Nell’ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l’espressione “articoli per il confezionamento decorativo” sono intesi quegli articoli impiegati per la realizzazione di pacchi regalo o incarti decorativi di altro genere, solitamente realizzati a partire da un materiale in film, quali ad esempio carte da regalo, carte da incarto floreale, nastri, fiocchi, rafie, shopping bags, scatole, astucci e così via.
Nell’ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l’espressione “materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile” è inteso un materiale plastico privo di polimeri di derivazione poliolefinica, anche noto col nome di “bioplastica” o “biopolimero” .
I materiali polimerici compostabili e/ o biodegradabili sono noti nell'arte e sono stati sviluppati per sostituire i materiali polimerici petrolchimici al fine di ridurre le emissioni di carbonio e i residui ambientali nel lungo periodo. I materiali polimerici compostabili e/ o biodegradabili sono formati da materie prime come ad esempio, ma non limitatamente, grano, patate, mais, zuccheri o lipidi derivati da piante, soia o olio di ricino e simili. Esempi di polimeri formati da queste materie prime includono, ma non sono limitati a, polimeri a base di amido, acido polilattico (PLA ), cellulosio, poliidrossialcanoato (PHA ) e simili.
Inoltre, l’espressione "materiali polimerici compostabili e/o biodegradabili" comprende anche copolimeri costituiti da una qualsiasi combinazione dei precedenti.
Esempi di materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile impiegabili per la realizzazione del film secondo la presente invenzione sono il polimero d'amido MATER-BI® l’acido polilattico Ingeo™ il poliidrossialcanoato MIREL™ , citati a puro titolo illustrativo e non limitativo, rimanendo inteso che la presente invenzione non è limitata all'uso di tali materiali, ma include qualsiasi materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile che, attraverso il procedimento di produzione secondo la presente invenzione, permetta di ottenere un film in accordo con l’invenzione.
Nell’industria del confezionamento decorativo vi è sempre più la richiesta di realizzare prodotti che siano completamente biodegradabili e/ o compostabili. Tale caratteristica permette infatti di poter smaltire completamente l’incarto, eventualmente anche assieme al suo contenuto, qualora anch’esso sia compostabile e/ o biodegradabile, come ad esempio nel caso di incarti floreali.
A oggi di fatto solo gli incarti decorativi realizzati in sola carta soddisfano tale proprietà. Tuttavia, alcune proprietà di resistenza del materiale, quale ad esempio la resistenza all’umidità e all’acqua, e alcuni effetti decorativi, quali ad esempio la compattezza e l’arricciabilità, non sono ottenibili attraverso i film di carta.
Tali caratteristiche sono al contrario rinvenibili nei film in materiale polimerico di tipo tradizionale, ossia di derivazione poliolefinica, oppure nei film compositi in cui è presente uno strato di carta accoppiato a un film polimerico, rinunciando tuttavia in questo modo alla proprietà di biodegradabilità e compostabilità della carta.
La Richiedente ha dunque evidenziato l’esigenza di realizzare un film compostabile e/ o biodegradabile idoneo, da solo o in accoppiamento a un altro strato di materiale compostabile e/ o biodegradabile, a realizzare articoli di confezionamento decorativo quali carte da regalo, carte da incarto floreale, nastri, fiocchi, rafie, shopping bags, scatole, astucci e così via, che presentasse in aggiunta qualità di resistenza all’umidità e all’acqua, oltre che qualità estetiche comparabili a quelle dei film in materiale polimerico di tipo tradizionale.
La Richiedente ha dunque studiato la possibilità di realizzare un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile che presentasse caratteristiche strutturali idonee all’impego quale film per articoli di confezionamento decorativo.
La Richiedente ha osservato che i film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile a oggi noti sono lavorati principalmente al fine di ottenere involucri rigidi o contenitori, in particolare per il settore alimentare, oppure sacchetti compostabili.
Gli involucri rigidi e i contenitori sono in genere realizzati mediante processi di stampaggio, ottenendo prodotti caratterizzati da spessori e rigidità che conferiscono loro una sostenibilità strutturale sufficiente a mantenere una determinata forma. Tali processi non risultano tuttavia utilizzabili per la realizzazione di film sufficientemente sottili per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo.
Dall’altro lato, i sacchetti compostabili sono prodotti da estrusione in bolla, in questo caso ottenendo un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile sufficientemente sottile, tuttavia presentante caratteristiche di carico alla rottura e allungamento alla trazione non idonee alla specifica applicazione della realizzazione di articoli di confezionamento decorativo. In particolare, i film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile ottenuti mediante estrusione in bolla non offrono una sostenibilità strutturale sufficiente a sostenere una piega morbida del film, non essendo dunque ad esempio in grado di formare le anse che caratterizzano tipicamente i fiocchi.
SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
A lla luce di quanto sopra, il problema alla base della presente invenzione è quello di ideare un procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile in grado di ottenere un film idoneo per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo.
Nell’ambito di tale problema, uno scopo della presente invenzione è quello di studiare un procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile che permetta di ottenere un film avente esso stesso caratteristiche strutturali idonee all’impiego come articolo per il confezionamento decorativo in termini di spessore, allungamento e carico alla rottura.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di studiare un procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile che permetta di ottenere un film che presenti caratteristiche di resistenza all’umidità e all’acqua, oltre che qualità estetiche comparabili ai film in materiale polimerico di tipo tradizionale.
In accordo con un suo primo aspetto, l'invenzione riguarda dunque un procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel:
- alimentare materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile in un estrusore a testa piana comprendente almeno un corpo cavo contenente una vite rotante definente una pluralità di zone interne al corpo cavo, un gruppo di filtro / collo posto in uscita al corpo cavo e una testa piana di estrusione posta a valle del gruppo di filtro / collo;
- estrudere un film di materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile portando gradualmente il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile a una temperatura non superiore a 190°;
- raffreddare il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso; e
- stirare il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso mediante uno stadio di stiro monodirezionale comprendente una pluralità di rulli motorizzati e riscaldati, di cui almeno un primo rullo è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 9 m/ min e 12 m/ min, almeno un secondo rullo è mantenuto a una temperatura compresa tra 80 °C e 115 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 45 m/ min e 60 m/ min, e almeno un terzo rullo è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 40 m/ min e 50 m/ min.
A l fine di ottenere un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile idoneo, la Richiedente ha inizialmente studiato un controllo ottimizzato delle temperature in fase di estrusione. La temperatura è infatti controllata in maniera differente rispetto all’estrusione di un materiale polimerico di tipo tradizionale, presentando il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile esigenze di lavorazione molto più delicate.
Il controllo di temperatura ottimizzato elaborato dalla Richiedente rappresenta il giusto compromesso per evitare che il materiale diventi eccessivamente liquido e instabile, generando pericolosi sbuffi di vapore dall’estrusore, e al contempo pericolose pulsazioni di pressione che portano ad avere un’uscita dall’estrusore non omogenea oltre a uno assorbimento motore eccessivo.
Inoltre la Richiedente ha ricercato le condizioni alle quali poter sottoporre il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso a una fase di stiro, individuando, con riferimento a questa fase, un set di velocità e temperature che permettono di ottenere uno stiro monodimensionale adeguato, ossia in grado di conferire al film stirato le caratteristiche di spessore, carico e allungamento alla rottura idonee all’impiego come articolo di confezionamento decorativo o materiale da cui ottenere un tale articolo.
In accordo con un suo secondo aspetto, l'invenzione riguarda un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo comprendente un polimero di derivazione non poliolefinica, caratterizzato dal fatto che:
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 40 μm e 60 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 8 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 31%;
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 65 μm e 85 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 12 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 31%;
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 90 μm e 110 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 13 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 33%.
Tali misure sono state ottenute mediante l’impiego di un dinamometro su campioni di lunghezza pari a 60 mm e larghezza pari a 25 mm.
Vantaggiosamente, il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo l’invenzione consegue gli effetti tecnici più sopra descritti in relazione al procedimento di produzione dello stesso.
La presente invenzione può presentare almeno una delle caratteristiche preferite che seguono, queste ultime sono in particolare combinabili tra loro a piacere allo scopo di soddisfare specifiche esigenze applicative.
Preferibilmente, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è portato a una temperatura pari a circa 160° in corrispondenza di una prima zona di ingresso di materiale, della pluralità di zone interne al corpo cavo.
Preferibilmente, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è portato a una temperatura pari a circa 190° in corrispondenza di un’ultima zona di uscita di materiale fuso, della pluralità di zone interne al corpo cavo.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la vite rotante compresa nel corpo cavo definisce almeno quattro zone interne al corpo cavo comprese tra la prima e l’ultima zona.
Vantaggiosamente, il passaggio graduale da 160 °C nella prima zona a 190 °C nell’ultima zona, dato dalla pluralità di zone intermedie, permette di portare il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile allo stato fuso senza degradarlo.
Preferibilmente, in corrispondenza del gruppo di filtro / collo, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è mantenuto a una temperatura compresa tra 180 °C e 190 °C.
Vantaggiosamente, questo permette di mantenere la pressione che si sviluppa all’interno del corpo dell’estrusore al di sotto di un livello di soglia oltre il quale il funzionamento dell’estrusore potrebbe risultare pericoloso.
Preferibilmente, in corrispondenza della testa piana di estrusione, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è mantenuto a una temperatura compresa tra 170 °C e 185 °C.
Convenientemente, si evita in questo modo di generare sbuffi di vapore in uscita dall’apertura della testa di estrusione che deteriorerebbero l’omogeneità del film in uscita.
Preferibilmente, la testa piana comprende due labbri che ne definiscono l’apertura e la fase di estrusione ha luogo con i labbri mantenuti a una distanza reciproca compresa tra 50-70 μm.
Vantaggiosamente, tale dimensione ottimizzata dell’apertura della testa di estrusione permette di ottenere in uscita un film omogeneo e al contempo mantenere la pressione che si genera nell’estrusore al di sotto dei valori di soglia di funzionamento.
Preferibilmente, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è alimentato nell’estrusore a testa piana in forma grezza, tipicamente sotto forma di resina e/ o granuli.
Preferibilmente, il procedimento comprende la fase di miscelare il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile con un agente espandente in una proporzione compresa tra 0,1% e 2% in peso, prima di alimentare la miscela all’estrusore a testa piana.
Vantaggiosamente, questo permette di rendere il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile finale complessivamente più leggero, conferendo allo stesso in aggiunta proprietà estetiche di compattezza e trasparenza.
Preferibilmente, il procedimento comprende la fase di miscelare il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile con un additivo colorante, preferibilmente un additivo colorante del tipo compostabile e/ o biodegradabile, in una proporzione compresa tra 0,1% e 10% in peso, prima di alimentare la miscela all’estrusore a testa piana.
Vantaggiosamente, questo permette di ottenere un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile finale presentante una determinata colorazione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il secondo stadio di raffreddamento comprende un bagno d'acqua nel quale viene alimentato il film estruso.
Secondo una forma di realizzazione alternativa, il secondo stadio di raffreddamento comprende un rullo di raffreddamento sul quale viene fatto passare il film estruso.
E’ così possibile raffreddare rapidamente e dunque almeno parzialmente solidificare il film liquido in uscita, mantenendone inalterate le caratteristiche di omogeneità .
Preferibilmente, la pluralità di rulli motorizzati e riscaldati compresa nello stadio di stiro monodirezionale comprende almeno cinque rulli motorizzati e riscaldati.
Vantaggiosamente, lo stadio di stiro monodirezionale comprendete cinque o più rulli, permette di effettuare una regolazione più fine del riscaldamento e della velocità di stiro del film. In questo modo è possibile conferire al film in uscita caratteristiche strutturali ulteriormente migliorate.
Preferibilmente, in aggiunta alla pluralità di rulli motorizzati e riscaldati compresa nello stadio di stiro monodirezionale è previsto almeno un rullo folle non riscaldato, più preferibilmente almeno tre rulli folli non riscaldati.
Preferibilmente, in uscita dallo stadio di stiro è prevista una pluralità di rulli folli non riscaldati.
Vantaggiosamente, i rulli folli non riscaldati consentono di raffreddare e stabilizzare il film, rendendolo pronto per eventuali lavorazioni successive.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di rifilatura del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato seguita da una fase di compattamento e rigranulatura degli sfridi, per poi alimentarli unitamente al materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile grezzo.
Convenientemente, è in questo modo possibile ridurre al minimo gli sprechi di materiale.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di misura in linea dello spessore del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato.
Vantaggiosamente, la fase di misura in linea dello spessore permette di effettuare un controllo in linea della qualità del film in uscita in termini di omogeneità .
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di goffratura del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato.
Vantaggiosamente, la fase di goffratura permette di conferire al film caratteristiche estetiche tipiche e migliorative dei fogli di carta decorativa.
Secondo una forma di realizzazione alternativa, il procedimento di produzione comprende una fase di termoformatura.
Vantaggiosamente, la fase di termoformatura permette di realizzare rilievi importanti sul film al fine di conferire allo stesso specifiche caratteristiche estetiche.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di stampa tradizionale o una fase di stampa per trasferimento a caldo di foil termico.
Vantaggiosamente il film in materiale biodegradabile e/ o compostabile ottenuto secondo l’invenzione è idoneo a essere sottoposto a stampa sia tradizionale sia per trasferimento. Nel primo caso infatti, il film presenta una porosità idonea alla stampa con inchiostro. Nel secondo caso, la fase di stiro secondo l’invenzione conferisce al film caratteristiche di resistenza tali da sopportare trattamenti termici quali la termoformatura e la stampa per trasferimento.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di laminazione del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato con almeno un secondo strato.
Più preferibilmente, l’almeno un secondo strato è in materiale biodegradabile e/ o compostabile.
Più preferibilmente, la fase di laminazione fa impiego di colle biologiche.
A ncora più preferibilmente, l’almeno un secondo strato è in almeno un materiale tra carta, tessuto in fibre naturali, legno o materiale polimerico biodegradabile e/ o compostabile.
Vantaggiosamente, è così possibile ottenere un film pluristrato. In termini esemplificativi, in caso di laminazione con un foglio di carta, si ottiene un film idoneo alla realizzazione di articoli di confezionamento decorativo in carta che presentino tuttavia una buona resistenza all’umidità o all’acqua, ad esempio per realizzare shopping bags, scatole o astucci.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di taglio longitudinale del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato per formare un nastro decorativo.
Più preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di fustellatura del nastro decorativo.
Vantaggiosamente, dal film in materiale biodegradabile e/ o compostabile ottenuto secondo l’invenzione è così possibile realizzare nastri decorativi di qualsiasi tipo, fustellati o meno.
Secondo una forma di realizzazione alternativa, il procedimento di produzione comprende una fase di taglio longitudinale discontinuo del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato per formare rafia
Vantaggiosamente, dal film in materiale biodegradabile e/ o compostabile ottenuto secondo l’invenzione è così possibile realizzare rafia.
Più preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di arroccatura in rocca o arrotolatura in rotolo del nastro decorativo o della rafia.
In alternativa, il procedimento di produzione comprende una fase di lavorazione del nastro decorativo per generare fiocchi o stelle.
Vantaggiosamente, il nastro decorativo e la rafia realizzati a partire da un film in materiale biodegradabile e/ o compostabile ottenuto secondo l’invenzione sono idonei a lavorazioni successive quali l’arroccatura in rocca o l’arrotolatura in rotolo o la lavorazione per generare fiocchi o stelle.
Preferibilmente, il procedimento di produzione comprende una fase di unione per saldatura a ultrasuoni o altra tecnica idonea del film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso, raffreddato e stirato ad almeno un secondo strato di film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile.
Vantaggiosamente, è così possibile ottenere film bistrato costituito da due o più strati di materiale omogeneo.
Preferibilmente, il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è caratterizzato dal fatto che:
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 40 μm e 60 μm, il film presenta un carico alla rottura compreso tra 8 kg e 9 kg e un allungamento alla rottura compreso tra il 25% e 31%;
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 65 μm e 85 μm, il film presenta un carico alla rottura compreso tra 12 kg e 14 kg e un allungamento alla rottura compreso tra il 26% e 31%;
- per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 90 μm e 110 μm, il film presenta un carico alla rottura compreso tra 13 kg e 15 kg e un allungamento alla rottura compreso tra il 30% e 33%.
L’invenzione riguarda altresì un articolo di confezionamento decorativo realizzato a partire da materiale in foglio comprende almeno un primo strato in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile, lo strato in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile essendo realizzato a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Più preferibilmente, il materiale in foglio comprende almeno un secondo strato, il secondo strato essendo preferibilmente in un materiale compostabile e/ o biodegradabile come carta e/ o tessuto in fibre naturali e/ o legno e/ o un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Più preferibilmente, l’articolo di confezionamento decorativo realizzato a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile ottenuto secondo l’invenzione è almeno uno tra:
- un foglio di confezionamento decorativo monostrato
- un foglio di confezionamento decorativo multistrato;
- un foglio per incarto floreale;
- una rocca o un rotolo di nastro decorativo;
- un fiocco lavorato a partire da un nastro decorativo;
- una stella lavorata a partire da un nastro decorativo;
- una shopping bag;
- una scatola
- un astuccio; e
- una rocca di rafia.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati.
Le differenti caratteristiche nelle singole configurazioni possono essere combinate tra loro a piacere secondo la descrizione precedente, qualora ci si dovesse avvalere dei vantaggi risultanti in modo specifico da una particolare combinazione.
In tali disegni,
- la figura 1 è un’illustrazione schematica di un impianto di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è uno schema a blocchi del procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo la presente invenzione;
- le figure 3-9 sono illustrazioni schematiche di articoli di confezionamento decorativo realizzati a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo la presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri o simboli di riferimento identici per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti possono non essere ripetuti in tutte le figure.
Mentre l’invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi è alcuna intenzione di limitare l’invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l’invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative ed equivalenti che ricadano nell’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni.
L’uso di “ad esempio” , “ecc” , “oppure” indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L ’uso di “comprende” e “include” significa “comprende o include, ma non limitato a” a meno che non altrimenti indicato.
Con riferimento alla figura 1, è illustrato un impianto, complessivamente indicato con 10, di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo la presente invenzione.
L’impianto 10 per la produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile comprende un primo stadio 11 costituito da un estrusore del tipo a testa piana.
Il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile grezzo viene alimentato attraverso una tramoggia 12 nel corpo dell’estrusore 13, tipicamente sotto forma di resina o granuli. La materia prima viene così a contatto con una vite rotante 14 interna al corpo dell’estrusore 13, che la fa avanzare all’interno del corpo dell’estrusore, riscaldandola fino alla temperatura di fusione del materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile.
Il corpo dell’estrusore 13 è suddiviso in una pluralità di zone (non illustrate) che permettono di realizzare un controllo ottimizzato della temperatura, laddove le zone sono determinate da una geometria differente della vite 14. La pluralità di zone permette di ottenere un aumento graduale della temperatura, che nello specifico è fatta variare tra 160 °C, in una prima zona posta in corrispondenza della tramoggia 12 attraverso la quale viene immesso il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile, fino a 190 °C nell’ultima zona posta in corrispondenza dell’uscita del corpo dell’estrusore.
Preferibilmente, il corpo dell’estrusore 13 è suddiviso in sei differenti zone al fine di ottenere un aumento di temperatura sufficientemente graduale.
Nella parte finale del corpo dell’estrusore 13, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile fuso lascia la vite 14 e passa attraverso un gruppo di filtro / collo 15, configurato per rimuovere eventuali contaminanti nel fuso. Nel gruppo filtro / collo 15, la temperatura del materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è vantaggiosamente mantenuta compresa tra 180 °C e 190 °C.
Dopo aver attraversato il gruppo di filtro / collo 15, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile fuso entra nella testa piana di estrusione 16 dove viene mantenuto a una temperatura compresa tra 170 °C e 185 °C, evitando in questo modo di generare sbuffi di vapore che deteriorerebbero l’omogeneità del film in uscita.
Inoltre, al fine di evitare tali disomogeneità e compensare la maggiore pressione generata internamente al corpo dell’estrusore 13, i labbri (non illustrati) che definiscono l’apertura della testa piana di estrusione 16 sono mantenuti a una distanza reciproca maggiorata di circa 50-70 μm, ottenendo in questo modo un film in uscita avente spessore compreso tra circa 400-600 μm, preferibilmente pari a circa 500 μm.
Una volta formato, il film di materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile fuso viene raffreddato in maniera nota nella tecnica in un secondo stadio di raffreddamento 17 portandolo a una temperatura compresa tra 22 °C e 30 °C.
Nella forma di realizzazione illustrata, il secondo stadio di raffreddamento 17 comprende un bagno d'acqua nel quale viene alimentato il film estruso, come schematizzato in figura 1.
A valle dello stadio di raffreddamento 17, l’impianto di produzione comprende uno stadio di stiro monodirezionale 18.
Lo stadio di stiro monodirezionale 18 comprende una pluralità di rulli motorizzati e riscaldati 19,20,21. In particolare, per il trattamento del film di materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile proveniente dallo stadio di raffreddamento 17, sono necessari almeno cinque rulli pilotati a temperature e velocità differenti, di cui in figura 1 ne sono schematizzati tre.
Nello specifico, un primo rullo 19 è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità tra 9 m/ min e 12 m/ min; un secondo rullo 20 è mantenuto a una temperatura compresa tra 80 °C e 115 °C ed è pilotato a una velocità pari a tra 45 m/ min e 60 m/ min; un terzo rullo 21 è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità tra 45 m/ min e 60 m/ min. I rulli aggiuntivi operano a valori di temperatura di raccordo intermedie rispetto alle temperature indicate per i primi tre rulli.
Lo stadio di stiro 18 provvisto di almeno cinque rulli permette di ottenere una regolazione fine e dunque uno stiro più efficace, raggiungendo spessori del film in uscita dallo stadio di stiro 18 fino a 20 μm con ancora buone prestazioni in termini di carico e allungamento alla rottura.
Sono inoltre opzionalmente previsti ulteriori rulli folli (non illustrati) posti in uscita dallo stadio di stiro 18 che permettono vantaggiosamente di raffreddare e stabilizzare il film, rendendolo pronto per eventuali lavorazioni successive effettuate in uno o più stadi di lavorazione successiva 22 o al suo avvolgimento in bobina 23.
Gli eventuali stadi di lavorazione successiva 22 possono comprende:
- uno stadio di rifilatura, per recuperare gli sfridi e reimmetterli nel processo iniziale dopo averli compattati e rigranulati; e/ o
- uno stadio di misura in linea dello spessore al fine di fornire una misura di omogeneità del film in uscita; e/ o
- uno stadio di goffratura per conferire al film caratteristiche estetiche tipiche e migliorative dei film di carta decorativa; e/ o
- uno stadio di trattamento corona.
Il procedimento 100 di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo la presente invenzione comprende una prima fase 110 in cui il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile viene estruso mediante un estrusore a testa piana 11 del tipo descritto sopra.
Innanzitutto, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile grezzo, ad esempio in forma di granuli, viene alimentato all’interno del corpo di estrusione 13 attraverso la tramoggia 12.
Preferibilmente, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è preventivamente miscelato a un agente espandente, ad esempio del tipo attivabile al raggiungimento di una determinata temperatura, che in fase di espansione si trasforma in un gas, ad esempio azoto, lasciando all’interno del film degli alveoli. Questo rende il film complessivamente più leggero, conferendo allo stesso proprietà estetiche di compattezza e trasparenza.
A d esempio, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è miscelato all’agente espandente in una proporzione compresa tra 0,1% e 2% in peso.
Quale opzione alternativa o aggiuntiva, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è preventivamente miscelato con un master batch colorante in granulo, anch’esso preferibilmente del tipo compostabile e/ o biodegradabile, in una proporzione compresa tra 0,1% e 10% in peso.
Il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile viene estruso aumentando la temperatura all’interno del corpo di estrusione 13 in maniera graduale da 160 °C in corrispondenza dell’ingresso del corpo di estrusione 13, fino a 190 °C in corrispondenza dell’uscita dal corpo di estrusione.
Inoltre, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile fuso è mantenuto a una temperatura compresa tra 180 °C e 190 °C in corrispondenza del gruppo di filtro / collo 15 dell’estrusore a testa piana 11.
Il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile fuso è inoltre mantenuto a una temperatura compresa tra 170 °C e 185 °C in corrispondenza della testa piana di estrusione 16 dell’estrusore 11.
Successivamente, il film in uscita dall’estrusore 11 subisce una fase di raffreddamento 120.
Di seguito ha luogo una fase di stiro monodirezionale 130 nell’ambito della quale il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile viene inizialmente portato a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è fatto avanzare a una velocità tra 10 m/ min e 12 m/ min. Successivamente, il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile viene portato a una temperatura compresa tra 80 °C e 115 °C ed è fatto avanzare a una velocità tra 45 m/ min e 60 m/ min. Infine, il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile viene portato a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è fatto avanzare a una velocità tra 45 m/ min e 60 m/ min.
In questo modo si ottiene una riduzione dello spessore del film, ottenendo uno spessore finale compreso tra 20 μm e 150 μm. In particolare, la fase ottimizzata di stiro monodirezionale studiata dalla Richiedente permette di ottenere un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile con un carico alla rottura incrementato e allungamento a rottura ridotto rispetto ai medesimi film non stirati ed estrusi in bolla. Tali caratteristiche ottenute per il film secondo l’invenzione sono consone e tipiche per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo.
In particolare, il film ottenuto dal procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo secondo la presente invenzione presenta un carico alla rottura così come di seguito:
- per uno spessore del film pari sostanzialmente a 50 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 8,5 kg e un allungamento alla rottura di circa il 28%;
- per uno spessore del film pari sostanzialmente a 75 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 13 kg e un allungamento alla rottura di circa 28,5%;
- per uno spessore del film pari sostanzialmente a 100 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 14 kg e un allungamento alla rottura di circa 31,5%.
A scopo comparativo, la Richiedente ha realizzato mediante il procedimento secondo l’invenzione anche un film di spessore pari sostanzialmente a 450 μm che risulta presentare un carico alla rottura di circa 16,5 kg e un allungamento alla rottura di circa 8,5%.
ESEMPIO COMPARATIVO
A titolo comparativo gli attuali film non stirati ed estrusi in bolla presentano le seguenti caratteristiche:
- per uno spessore del film pari sostanzialmente a 30 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 0.3 kg e un allungamento alla rottura di circa 258%;
- per uno spessore del film pari sostanzialmente a 60 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 0.43 kg e un allungamento alla rottura di circa 400%; - per uno spessore del film pari sostanzialmente a 900 μm il film presenta un carico alla rottura di circa 2.4 kg e un allungamento alla rottura di circa 59%.
Tutte le misure sopra indicate sono state ottenute mediante l’impiego di un dinamometro su campioni di lunghezza pari a 60 mm e larghezza pari a 25 mm.
Le caratteristiche di carico e allungamento alla rottura ottenute mediante il procedimento secondo l’invenzione sono essenziali per l’impiego del film risultante come articolo di confezionamento decorativo in quanto permettono sia di mantenere la piegatura, comportandosi di fatto come un foglio di carta regalo, sia la generazione di un ricciolo, potendo essere impiegato in seguito a taglio longitudinale, come nastro decorativo per pacchi.
Inoltre, il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile così processato permette di ottenere un film avente caratteristiche di resistenza tali da consentire una fase di lavorazione successiva 140 sia a freddo per effettuare una goffratura, una fustellatura o una stampa tradizionale, sia a caldo per effettuare una termoformatura per ottenere rilievi importanti o una stampa per trasferimento a caldo di foil termico.
Infine ha luogo una fase di avvolgimento in bobina (non illustrata) per eventuali trasformazioni successive 150 quali ad esempio laminazione, taglio, arroccatura, arrotolatura, generazione di fiocchi o stelle, fustellatura, saldatura a ultrasuoni e così via.
A d esempio, è possibile prevedere una fase di laminazione con un secondo strato anch’esso biodegradabile e/ o compostabile, come uno strato di carta, uno strato di tessuto in fibre naturali (seta, cotone o lana) o uno strato sottile di legno impiallacciato. La fase di laminazione può vantaggiosamente fare impiego di colle biologiche.
Il film ottenuto mediante il procedimento secondo l’invenzione può dunque essere impiegato, da solo o laminato con almeno un altro strato, come foglio di carta regalo o come foglio per incarto decorativo di altro genere, quale ad esempio un incarto floreale.
In aggiunta o in alternativa alla fase di laminazione, è possibile prevedere una fase di taglio longitudinale per formare un nastro decorativo e successiva arroccatura o arrotolatura o, in alternativa, una successiva fase di lavorazione per generare fiocchi o stelle. Il nastro così formato può anche eventualmente essere sottoposto a una fase di fustellatura.
Il film ottenuto mediante il procedimento secondo l’invenzione e trasformato in nastro decorativo presenta la caratteristica di arricciabilità quando sottoposto a uno stato di sforzo su una delle proprie due superfici mediante attrito di lame tangenti.
Oppure ancora, è possibile prevedere una fase di taglio longitudinale discontinuo e successiva legatura per formare rocche di rafia.
E’ inoltre possibile prevedere una fase di unione per saldatura a ultrasuoni tra due film ottenuti mediante il procedimento secondo l’invenzione, realizzando cosi un foglio decorativo bistrato.
Le figure 3-9 riportano in termini esemplificativi alcuni articoli di confezionamento decorativo realizzati a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Le figure 3 e 7 mostrano ciascuna una rocca di nastro 50,30 ottenuto a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Figura 4 è una rappresentazione di un fiocco 60 lavorato a partire da un nastro ottenuto a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Figura 5 illustra una shopping bag 70 realizzata a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione oppure bistrato comprendente uno strato di carta e uno strato di film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione. Grazie all’accoppiamento al film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile lo strato di carta risulta maggiormente resistente ad acqua e umidità , pur rimanendo biodegradabile.
Figura 6 mostra un foglio di carta da regalo 80 realizzata con film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione oppure comprendente uno strato di carta decorata 81 e uno strato di film 82 in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
La figura 8 mostra un rotolo 40 di nastro ottenuto a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione.
Infine la figura 9 mostra una scatola 90 realizzata a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo l’invenzione eventualmente accoppiato a uno strato di carta.
Claims (10)
- RIVEND ICA ZIONI 1. Procedimento (100) di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel: - alimentare materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile in un estrusore a testa piana (11) comprendente almeno un corpo cavo (13) contenente una vite rotante (14) definente una pluralità di zone interne al corpo cavo (13), un gruppo di filtro / collo (15) posto in uscita al corpo cavo (13) e una testa piana di estrusione (16) posta a valle del gruppo di filtro / collo (15); - estrudere (110) un film di materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile portando gradualmente il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile a una temperatura non superiore a 190°; - raffreddare (120) il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso; e - stirare (130) il film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile estruso mediante uno stadio di stiro monodirezionale (18) comprendente una pluralità di rulli motorizzati e riscaldati (19,20,21), di cui almeno un primo rullo (19) è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 9 m/ min e 12 m/ min, almeno un secondo rullo (20) è mantenuto a una temperatura compresa tra 80 °C e 115 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 45 m/ min e 60 m/ min, e almeno un terzo rullo (21) è mantenuto a una temperatura compresa tra 50 °C e 70 °C ed è pilotato a una velocità compresa tra 40 m/ min e 50 m/ min.
- 2. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 1, in cui, in corrispondenza del gruppo di filtro / collo (15), il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è mantenuto a una temperatura compresa tra 180 °C e 190 °C.
- 3. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui, in corrispondenza della testa piana di estrusione (16), il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile è mantenuto a una temperatura compresa tra 170 °C e 185 °C.
- 4. Procedimento (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, la testa piana (16) comprende due labbri che ne definiscono l’apertura e la fase di estrusione ha luogo con i labbri mantenuti a una distanza reciproca compresa tra 50-70 μm.
- 5. Procedimento (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente la fase di miscelare il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile con un agente espandente in una proporzione compresa tra 0,1% e 2% in peso, prima di alimentare la miscela all’estrusore a testa piana (11).
- 6. Procedimento (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente la fase di miscelare il materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile con un additivo colorante, preferibilmente un additivo colorante del tipo compostabile e/ o biodegradabile, in una proporzione compresa tra 0,1% e 10% in peso, prima di alimentare la miscela all’estrusore a testa piana (11).
- 7. Film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo ottenuto mediante il procedimento di produzione (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 8. Film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile per la realizzazione di articoli di confezionamento decorativo comprendente un polimero di derivazione non poliolefinica, caratterizzato dal fatto che: - per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 40 μm e 60 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 8 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 31%; - per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 65 μm e 85 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 12 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 31%; - per uno spessore del film sostanzialmente compreso tra 90 μm e 110 μm, il film presenta un carico alla rottura pari ad almeno 13 kg e un allungamento alla rottura minore o uguale al 33%.
- 9. Articolo di confezionamento decorativo (30,40,50,60,70,80,90) realizzato a partire da materiale in foglio, caratterizzato dal fatto che il foglio di materiale comprende almeno un primo strato in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile, lo strato in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile essendo realizzato a partire da un film in materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile secondo la rivendicazione 7 o 8.
- 10. A rticolo di confezionamento decorativo (30,40,50,60,70,80,90) secondo la rivendicazione 9, in cui il materiale in foglio comprende almeno un secondo strato, il secondo strato essendo preferibilmente in un materiale compostabile e/ o biodegradabile come carta e/ o tessuto in fibre naturali e/ o legno e/ o un materiale polimerico compostabile e/ o biodegradabile.
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| IT102018000005340A IT201800005340A1 (it) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile per articoli di confezionamento decorativo e relativo film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile |
Applications Claiming Priority (1)
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| IT102018000005340A IT201800005340A1 (it) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile per articoli di confezionamento decorativo e relativo film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile |
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| IT201800005340A1 true IT201800005340A1 (it) | 2019-11-14 |
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ID=63244749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT102018000005340A IT201800005340A1 (it) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Procedimento di produzione di un film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile per articoli di confezionamento decorativo e relativo film in materiale polimerico compostabile e/o biodegradabile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201800005340A1 (it) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3995552A1 (fr) | 2020-11-10 | 2022-05-11 | Seala | Etiquette realisee a partir de materiaux biodegradables et compostables et presentant des proprietes mecaniques avantageuses |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102862298A (zh) * | 2012-10-03 | 2013-01-09 | 广东华业包装材料有限公司 | 3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物纵向拉伸薄膜的生产方法 |
| WO2013022347A1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Lankhorst Pure Composites B.V. | Multicomponent tapes, films or yarns and method of preparation thereof |
-
2018
- 2018-05-14 IT IT102018000005340A patent/IT201800005340A1/it unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2013022347A1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Lankhorst Pure Composites B.V. | Multicomponent tapes, films or yarns and method of preparation thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP3995552A1 (fr) | 2020-11-10 | 2022-05-11 | Seala | Etiquette realisee a partir de materiaux biodegradables et compostables et presentant des proprietes mecaniques avantageuses |
| FR3116145A1 (fr) | 2020-11-10 | 2022-05-13 | Seala | Etiquette réalisée à partir de matériaux biodégradables et compostables et présentant des propriétés mécaniques avantageuses |
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