IT201800010660A1 - Film poliolefinico - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“FILM POLIOLEFINICO”
La presente invenzione ha per oggetto l’uso di un film poliolefinico in cui l’hot tack alla temperatura di saldatura del film è maggiore o uguale alla forza di termoretrazione del film alla medesima temperatura per confezionare almeno un articolo termosaldando il film su sé stesso.
STATO DELL’ARTE
I film plastici vengono generalmente utilizzati nel settore del tabacco per avvolgere i pacchetti di sigarette, al fine di provvedere una protezione dagli agenti esterni che potrebbero alterare le caratteristiche organolettiche del tabacco oppure alterare l’aspetto esteriore del pacchetto.
I film plastici utilizzati a questo scopo devono pertanto essere caratterizzati da un bilanciamento ottimale di diverse proprietà chimiche, fisiche e meccaniche: devono infatti possedere eccellenti proprietà fisicomeccaniche per essere utilizzati su linee di confezionamento che avvolgono fino a 1000 pacchetti al minuto, essere termosaldabili su sé stessi, possedere proprietà antigraffio ed elavata barriera all’umidità.
I film poliolefinici, mono- o multistrato, si sono rivelati particolarmente adatti allo scopo, in particolare film di polipropilene biorientato.
La domanda di brevetto DE 3635928 A1 descrive film multistrato adatti per avvolgere pacchetti di sigarette, in cui lo strato di base comprende omopolimeri o copolimeri isotattici del propilene e gli strati esterni comprendono polietileni, copolimeri propilene/etilene oppure terpolimeri propilene/etilene/alfa-olefina.
Il brevetto EP2520428A1 descrive un film per avvolgere pacchetti di sigarette singolarmente avvolti in un film poliolefinico denominato STILAN LTS20, ovvero un film poliolefinico tristrato in cui lo strato di base comprende un omopolimero del propilene e gli strati esterni comprendono copolimeri poliolefinici con temperatura di fusione di 132°C.
Il film poliolefinici presentano molte delle proprietà richieste per i film plastici per uso nel confezionamento di pacchetti di sigarette. Tuttavia, le velocità di confezionamento sempre più elevate impongono l’utilizzo di film sempre più performanti. In particolare un fattore critico è rappresentato dalla resistenza a caldo delle saldature del film su sé stesso.
La Richiedente ha sorprendentemente trovato che utilizzando film poliolefinici il cui valore di hot tack è maggiore o uguale alla forza di termoretrazione del film nelle condizioni di saldatura del film, è possibile migliorare la tenuta delle saldature del film su sé stesso.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce pertanto all’uso di un film poliolefinico avente un valore di hot tack maggiore o uguale alla forza di termoretrazione per migliorare la tenuta delle saldature ottenute in un metodo di confezionamento di almeno un articolo, in cui il metodo comprende almeno una fase di sovrapporre almeno un primo lembo del film poliolefinico ad almeno un secondo lembo del film poliolefinico e termosaldare detto almeno un primo e detto almeno un secondo lembo, in cui il valore di hot tack e la forza di termoretrazione sono determinati nelle condizioni di saldatura del film.
DESCRIZIONE DELLE FIGURE
La presente divulgazione è di seguito descritta anche con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui le figure da 1 a 3 sono delle visioni prospettiche di un pacchetto di sigarette parzialmente avvolto in un film poliolefinico di confezionamento.
La figura 4 riporta il grafico della forza di termoretrazione del film poliolefinico in funzione del tempo relativo a un provino dell’esempio 1 e a un provino dell’esempio comparativo 2.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Nel contesto della presente divulgazione le percentuali si intendono espresse in peso, salvo dove diversamente indicato.
La presente invenzione si riferisce all’uso di un film poliolefinico avente un valore di hot tack maggiore o uguale alla forza di termoretrazione per migliorare la tenuta delle saldature ottenute in un metodo di confezionamento di almeno un articolo, in cui il metodo comprende almeno una fase di sovrapporre almeno un primo lembo del film poliolefinico ad almeno un secondo lembo del film poliolefinico e termosaldare detto almeno un primo e almeno un secondo lembo, in cui il valore di hot tack e la forza di termoretrazione sono determinati nelle condizioni di saldatura del film.
Con il termine “condizioni di saldatura del film” ci si riferisce nel contesto della presente invenzione alle condizioni di temperatura e di tempo di contatto tra il film e l’elemento riscaldante nelle quali il film poliolefinico è termosaldato nel metodo di confezionamento.
Preferibilmente, l’almeno un articolo è almeno un pacchetto di sigarette. Con riferimento alla figura 1, in una forma di attuazione preferita il metodo di confezionamento di almeno un articolo è un metodo di confezionamento di un pacchetto di sigarette comprendente le fasi di:
(i) avvolgere un film poliolefinico 1 attorno ad almeno un pacchetto di sigarette 2 per formare un incarto tubolare comprendente una zona di sovrapposizione 11 e due porzioni tubolari 12 sporgenti rispetto al pacchetto di sigarette 2, in cui ciascuna porzione tubolare 12 comprende quattro lembi 12a, 12b, 12c e 12d;
(ii) opzionalmente, e preferibilmente, termosaldare la zona di sovrapposizione 11;
(iii) ripiegare ciascun lembo 12a, 12b, 12c e 12d sull’almeno un pacchetto di sigarette 2 sovrapponendo almeno in parte detti lembi; e
(iv) termosaldare i lembi sovrapposti 12a, 12b, 12c e 12d e, opzionalmente, la zona di sovrapposizione 11.
Secondo questa forma di attuazione, il film poliolefinico 1 viene avvolto attorno ad almeno un pacchetto di sigarette 2 a formare un incarto tubolare provvisto di due porzioni tubolari 12 sporgenti rispetto al pacchetto di sigarette 2 e di una zona di sovrapposizione 11 del film poliolefinico.
Ciascuna porzione tubolare 12 comprende due lembi 12a e 12c sostanzialmente paralleli tra loro e due lembi 12b e 12d sostanzialmente paralleli tra loro, essendo i lembi 12b e 12d sostanzialmente perpendicolari ai lembi 12a e 12c.
Il lembo 12d comprende il lembo 12e della zona 11 formata dalla sovrapposizione dei lembi 11a e 11b del film poliolefinico per formare l’incarto tubolare.
Opzionalmente, prima della fase (iii), la zona 11 di sovrapposizione può essere termosaldata.
La fase (iii) di formazione dell’incarto, comprende ripiegare ciascun lembo 12a, 12b, 12c, 12d sull’almeno un pacchetto di sigarette 2 sovrapponendo almeno in parte detti lembi. Preferibilmente, i lembi 12b e 12d sono piegati sulla faccia 3 del pacchetto di sigarette (figura 2), il lembo 12a viene ribaltato, ovvero ripiegato, al di sopra dei lembi 12b e 12d e il lembo 12c viene ribaltato, ovvero ripiegato, al di sopra del lembo 12d (figura 3), sovrapponendosi almeno parzialmente ad esso.
I lembi sovrapposti 12a, 12b, 12c e 12d sono successivamente termosaldati. Opzionalmente, qualora non la zona 11 non sia stata termosaldata nella fase (ii), la zona 11 può essere termosaldata durante la fase (iv).
Preferibilmente, la temperatura di saldatura del film poliolefinico su sé stesso, ovvero in corrispondenza della zona 11, e/o dei lembi sovrapposti 12a, 12b, 12c e 12d, può essere compresa nell’intervallo circa 130°-150°C, preferibilmente circa 135°-140°C.
La fase (ii) e la fase (iv) comprendono mettere a contatto la zona di sovrapposizione 11 e/o i lembi sovrapposti 12a, 12b, 12c e 12d con almeno un elemento riscaldante. Preferibilmente il tempo di contatto tra il film poliolefinico e l’almeno un elemento riscaldante è minore o uguale a 0.25 secondi, preferibilmente circa 0.01-0.25 secondi, più preferibilmente 0.08-0.20 secondi.
Il film poliolefinico per l’uso sopra riportato può essere un film multistrato, preferibilmente biorientato, comprendente almeno tre strati A/B/C in cui: - lo stato A e lo strato C comprendono almeno un polimero del propilene indipendentemente scelto nel gruppo consistente di: omopolimeri del propilene, copolimeri del propilene con almeno un comonomero scelto tra etilene e alfa-olefine C4-C12 lineare o ramificate, e loro miscele; e
- lo strato B comprende almeno un polimero del propilene con MFR minore o uguale a 5 g/10min. (230°C/2,16 kg) scelto nel gruppo consistente di: omopolimeri del propilene, copolimeri del propilene con almeno un comonomero scelto tra etilene e alfa-olefine C4-C12 lineari o ramificate, e loro miscele.
Lo strato A e lo strato C possono comprendere copolimeri del propilene indipendentemente scelti tra copolimeri del propilene con almeno un comonomero scelto nel gruppo costituito da etilene, alfa-olefine C4-C12 lineari o ramificate e loro miscele, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da etilene, butene, esene, ottene, decene e loro miscele, più preferibilmente scelto nel gruppo costituito da etilene, butene-1 e loro miscele, in cui detti copolimeri del propilene hanno un contenuto di comonomero copolimerizzato di circa 0.5-20% in peso rispetto al peso complessivo del copolimero, preferibilmente di circa 5-20% in peso, più preferibilmente di circa 8-15% in peso.
In una forma di attuazione, l’almeno un polimero del propilene può essere scelto nel gruppo costituito da terpolimeri propilene/etilene/butene, terpolimeri propilene/butene/etilene e loro miscele, in cui detti terpolimeri hanno un contenuto di comonomero copolimerizzato di circa 8-15% in peso rispetto al peso del copolimero.
Lo strato A e lo strato C possono comprendere almeno un polimero del propilene indipendentemente scelto tra polimeri del propilene aventi almeno una delle seguenti proprietà:
- MFR (Melt Flow Rate) circa 3-10 g/10min, preferibilmente circa 5-8 g/10min, in cui il valore di MFR è determinato secondo la norma ISO 1133 (230°C/2.16Kg);
- SIT (Seat Initiation Temperature) circa 90°-110°C;
- Vicat softening point e/o Heat Deflection Temperature (HDT) maggiore o uguale a circa 45°C, preferibilmente maggiore o uguale a circa 50°C. Preferibilmente, lo strato A e lo strato C possono comprendere almeno un polimero del propilene indipendentemente scelto tra i polimeri del propilene aventi tutte le proprietà sopra riportate.
Quando lo stato A e/o lo strato C comprendo una miscela di polimeri del propilene, tutti i polimeri del propilene compresi nello strato A e/o nello strato C sono come sopra descritto.
Lo strato A e/o lo strato C, preferibilmente entrambi, possono comprendere almeno un agente scivolante e/o antibloccante scelto nel gruppo consistente di:
- agenti organici, più preferibilmente polimetilmetacrilato (PMMA), opzionalmente sotto forma di particelle sferiche aventi diametro medio di circa 2-8 μm, preferibilmente 3-5 μm;
- agenti organo-inorganici, più preferibilmente poliorganosilossani, poliorganosilani, e loro miscele;
- agenti inorganici, più preferibilmente silice, opzionalmente sotto forma di particelle aventi diametro medio di circa 2-8 μm, preferibilmente 3-5 μm; e - loro miscele.
Generalmente, gli agenti scivolanti e/o antibloccanti possono essere aggiunti all’almeno un polimero dell’etilene sotto forma di masterbatch comprendente circa 3-20% in peso di agente scivolante e/o antibloccante. Lo strato A e/o lo strato C possono comprendere una quantità complessiva di masterbatch scivolante e/o antibloccante minore o uguale a circa 20% in peso, preferibilmente una quantità di circa 1-20% in peso, più preferibilmente di circa 3-15% in peso.
Lo strato A e/o lo strato C, preferibilmente entrambi, possono inoltre comprendere almeno un agente antistatico ad esempio scelto tra glicerol monostearato, ammine terziarie alifatiche con catene lineari sature contenenti radicali alifatici C10-C20, opzionalmente sostituite con gruppi con gruppi ω-idrossi-(C1-C4) alchilici. Tra le ammine terziarie si possono citare N,N-bis(2-idrossietil) alchilammine contenenti gruppi alchilici C10-C20, preferibilmente C12-C18. La quantità di agente antistatico è preferibilmente compresa tra 1000 e 2000 ppm rispetto al peso complessivo dello strato.
Lo strato centrale B del film multistrato può comprendere almeno un polimero del propilene, preferibilmente almeno un omopolimero del propilene, avente temperatura di fusione (Tf) maggiore o uguale a circa 150°C, preferibilmente maggiore o uguale a circa 160°C, più preferibilmente di circa 162°-167°C.
Opzionalmente, lo strato B può ulteriormente comprendere una quantità minore o uguale a circa 30% in peso, preferibilmente circa 1-30% in peso, più preferibilmente circa 5-20% in peso, ancor più preferibilmente circa 10-17% in peso rispetto al peso complessivo dello strato, di almeno un masterbatch comprendente almeno una resina idrocarburica, preferibilmente amorfa. Detta resina idrocarburica può avere un punto di rammollimento di circa 130°-180°C, più preferibilmente di circa 130°-160°C, determinato secondo il metodo ASTM E28. Secondo una forma di attuazione, la resina idrocarburica può essere scelta tra resina ottenuta o ottenibile dalla polimerizzazione dello stirene, metilstirene, viniltoluene, indene, pentadiene, ciclopentadiene e loro miscele. Sono preferite le resine idrogenate, in particolare le resine idrogenate ciclopentadieniche. Il masterbatch può comprendere una quantità di resina idrocarburica di circa 40-60% in peso rispetto al peso complessivo del masterbatch, la parte restante essendo un polimero del propilene, preferibilmente un omopolimero del propilene.
Lo strato B può inoltre comprendere una quantità minore o uguale circa 15% in peso rispetto al peso complessivo dello strato, preferibilmente circa 10-15%, di almeno un polimero del propilene rigranulato. Un polimero del propilene rigranulato è un polimero ottenuto da operazioni di riciclo meccanico di almeno un polimero del propilene. I polimeri del propilene rigranulati possono essere utilizzati nello strato B solamente a condizione che non alterino le proprietà ottiche e/o meccaniche del film. Preferibilmente, lo strato B può comprendere almeno un polimero del propilene rigranulato ottenuto da operazioni di riciclo meccanico di un film poliolefinico avente la medesima composizione dello strato B.
Opzionalmente, lo strato B può inoltre comprendere almeno un agente antistatico ad esempio scelto tra glicerol monostearato, ammine terziarie alifatiche con catene lineari sature contenenti radicali alifatici C10-C20, opzionalmente sostituite con gruppi con gruppi ω-idrossi-(C1-C4) alchilici. Tra le ammine terziarie si possono citare le N,N-bis(2-idrossietil) alchilammine contenenti gruppi alchilici C8-C20. La quantità di agente antistatico è preferibilmente compresa tra 1000 e 2000 ppm rispetto al peso dello strato.
I polimeri del propilene utili alla realizzazione degli strati A, B e C possono essere preparati per polimerizzazione con catalizzatori Ziegler-Natta oppure con catalizzatori a base di metalloceni, secondo processi noti nell’arte e pertanto qui non ulteriormente descritti. Detti polimeri sono inoltre disponibili sul mercato.
Il film poliolefinico può essere un film poliolefinico multistrato biorientato, preferibilmente comprendente almeno gli strati A/B/C come sopra descritti. Il film multistrato può essere biorientato mediante stiro sequenziale, stiro simultaneo piano o stiro simultaneo in bolla. Preferibilmente, il film multistrato può essere biorientato per stiro biassiale simultaneo in piano in direzione longitudinale (MD) e trasversale (TD).
Preferibilmente, il film multistrato biorientato comprendente almeno gli strati A/B/C può essere ottenuto da un procedimento comprendente le fasi di:
(i) co-estrudere, preferibilmente in un estrusore a testa piana, i componenti compresi negli almeno tre strati A, B e C ottenendo una lastra multistrato; (ii) temprare detta lastra multistrato su un rullo alla temperatura di circa 10°-40°C;
(iii) riscaldare detta lastra multistrato con elementi riscaldanti mantenuti ad una temperatura di circa 100°-500°C, preferibilmente di circa 100°-150°C; (iv) sottoporre detta lastra multistrato a stiro biassiale simultaneo senza contatto con rulli metallici all’interno di un telaio di stiro, secondo le seguenti sotto-fasi:
(iv.a) preriscaldo: riscaldare la lastra multistrato alla temperatura di circa 150°-180°C, preferibilmente circa 160°-175°C, mantenendo costante la velocità e la larghezza della lastra (i.e. mantenendo i rapporti di stiro in MD e TD entrambi uguali a 1);
(iv.b) stiro: sottoporre la lastra multistrato a stiro biassiale simultaneo alla temperatura di circa 135-165°C, preferibilmente circa 150°-160°C, portando i rapporti di stiro longitudinale (MD) e trasversale (TD) a valori indipendentemente scelti nell’intervallo circa 5.5 –8.0, preferibilmente 6.2-7.2; e
(iv.c) stabilizzazione: mantenere il film multistrato biorientato a una temperatura di circa 120°-180°C, preferibilmente circa 135°-155°C, diminuendo il rapporto di stiro in direzione MD e/o in direzione TD ottenendo un film multistrato biorientato;
(v) raffreddare il film multistrato biorientato.
Durante la fase (i) i componenti sopra descritti compresi negli almeno tre strati A, B e C vengo co-estrusi in modo da formare una lastra multistrato dello spessore di circa 1-4 mm.
Successivamente, nella fase (ii) la lastra multistrato viene temprata su un rullo metallico mantenuto ad una temperatura di 10°-40°C.
Durante la fase (iii) la lastra multistrato viene riscaldata con elementi radianti, preferibilmente a raggi infrarossi, mantenuti ad una temperatura di circa 100°-500°C, preferibilmente di circa 100°-150°C.
Successivamente, nella fase (iv) la lastra multistrato viene sottoposta a stiro biassiale simultaneo senza contatto con rulli metallici, ovvero senza porre la lastra multistrato direttamente a contatto con superfici riscaldate durante lo stiro. Preferibilmente, per attuare la fase (iv) può essere utilizzata una tecnologia di stiro biassiale simultaneo a testa piana (biaxial stretching on flat die filming process), ancor più preferibilmente può essere utilizzata per questa fase la tecnologia Lisim® (Linear Motor Simultaneous Stretching). Questa tecnologia utilizza un processo di stiro simultaneo biassiale, ad esempio come descritto in US4,853,602 e successivi brevetti. Durante la fase di stiro simultaneo biassiale (iv) i bordi della lastra vengono agganciati al telaio di stiro per mezzo di una serie di pinze o morsetti indipendentemente guidati da motori a induzione sincroni lineari, ogni pinza o morsetto scorrendo su una rotaia ed essendo trascinata da almeno un magnete permanente, spinti dall'onda magnetica creata dalle espansioni polari dei motori; ogni sezione del telaio di stiro avente una serie di motori a induzione sincroni lineari sistemati in modo contiguo alimentati da correnti alternate con fase e frequenza modulate in modo da variare con continuità la velocità dei morsetti (o pinze) e quindi i rapporti di stiro longitudinale del film; i rapporti di stiro trasversale essendo regolati intervenendo sulla divergenza delle rotaie su cui scorrono le pinze o morsetti.
Diminuendo opportunamente i rapporti di stiro sia in direzione TD sia in direzione MD durante la sotto-fase (iv.c) è possibile ottenere un film multistrato biorientato termoretraibile o termostabile in almeno una direzione, preferibilmente in entrambe le direzioni.
Il rapporto di stiro longitudinale (MD) è definito dal rapporto tra la velocità di uscita del film multistrato dal telaio di stiro (forno) e la velocità di entrata della lastra multistrato nel telaio di stiro (forno).
Il rapporto di stiro trasversale (TD) è definito dal rapporto tra la larghezza del film multistrato all'uscita del telaio di stiro (forno) e la larghezza del film all'entrata del telaio di stiro (forno).
Per ottenere un film poliolefinico biorientato termoretraibile, durante la fase di stabilizzazione (iv.c) i rapporti di stiro in TD e in MD sono diminuiti di un valore indipendentemente scelto tra valori inferiori al 15% del valore massimo del rapporto di stiro nella medesima direzione utilizzato nella fase (iv.b).
In una forma di attuazione, il film poliolefinico multistrato termoretraibile può essere ottenuto da un procedimento comprendente una fase (iv.c) come sopra descritta in cui il rapporto di stiro in MD è ridotto di un valore minore o uguale al 10% rispetto al valore del rapporto di stiro in MD utilizzato nella fase (iv.b) e il rapporto di stiro in TD è ridotto di un valore di circa 4.0-10.0% rispetto al valore del rapporto di stiro in TD utilizzato nella fase (iv.b).
Alternativamente, il film poliolefinico biorientato può essere termostabile. Per ottenere un film poliolefinico biorientato termostabile durante la fase (iv.c) i rapporti di stiro in TD e in MD sono diminuiti di un valore indipendentemente scelto tra valori maggiori o uguali al 15%, preferibilmente maggiori o uguali al 20%, del valore massimo del rapporto di stiro nella medesima direzione utilizzato nella fase (iv.b).
In una forma di attuazione, la fase (iv.c) può comprendere mantenere il film multistrato biorientato a una temperatura di circa 150°-170°C, diminuendo il rapporto di stiro in direzione MD e TD di un valore indipendentemente scelto tra valori maggiori o uguali al 15%, preferibilmente maggiori o uguali al 20%, del valore massimo del rapporto di stiro nella medesima direzione utilizzato nella fase (iv.b).
Durante la fase (v) del processo, il film multistrato biorientato può essere raffreddato utilizzando aria ad una temperatura di circa 25°-60°C, mantenendo costanti i rapporti di stiro in MD e TD.
Quando il film poliolefinico è un film poliolefinico biorientato, il valore di hot tack e la forza di termoretrazione possono essere preferibilmente determinati in direzione trasversale (TD).
Il film multistrato biorientato può avere inoltre almeno una delle seguenti proprietà:
- spessore complessivo di circa 20-40 μm, preferibilmente di circa 20-30 μm;
- spessore degli strati esterni A e C di circa 0.4-1.0 μm;
- permeabilità al vapor d’acqua minore o uguale a circa 3.0 g/m<2 >24h, preferibilmente minore o uguale a 2.8 g/m² 24h.
Il film poliolefinico multistrato può comprendere ulteriori strati frapposti tra lo strato centrale B e gli strati esterni A e C.
Quando, nelle condizioni di termosaldatura del film su sé stesso, il valore di hot tack del film poliolefinico come sopra descritto è maggiore o uguale alla forza di termoretrazione del film determinata nelle stesse condizioni, il film poliolefinico può essere vantaggiosamente usato in un metodo di confezionamento in cui il film è termosaldato su sé stesso, poiché la tenuta delle saldature risulta migliore rispetto a film poliolefinici che non presentano tale rapporto tra il valore di hot tack e la forza di termoretrazione.
Una verifica indiretta della migliore tenuta delle saldature è data dalla riduzione del numero di articoli confezionati che vengono scartati all’uscita di una linea di confezionamento, o impacchettamento, a causa della rottura dell’incarto.
Tale miglioramento è particolarmente evidente su linee di confezionamento che operano a velocità elevata, quali ad esempio le linee di confezionamento dei pacchetti di sigarette, le quali arrivano a produrre fino a 1000 pacchetti confezionati al minuto.
Gli esempi che seguono sono solo illustrativi e non intendono limitare l'ambito dell'invenzione in alcun modo.
ESEMPI
I seguenti metodi di misura sono impiegati per determinare le proprietà riportate nella descrizione e nelle rivendicazioni allegate.
Hot tack: il valore di hot tack descrive la capacità della saldatura di resistere all’apertura quando è sottoposta a trazione immediatamente dopo che la saldatura è stata effettuata. Per determinare l’hot tack viene utilizzato l’apparato per Hot Tack di una saldatrice Sencorp modello 12AS/1 HEAT SEALER. Ritagliare dei provini di dimensioni 2.5x25cm, in cui la dimensione maggiore corrisponde alla direzione lungo la quale determinare il valore di hot tack. Ripiegare ciascun provino su sé stesso ed agganciare al provino il peso da testare (peso iniziale 62.5 g, comprensivo del peso dell’apparato per Hot Tack). Impostare tempo di contatto e temperatura della barra saldante superiore (barra inferiore non riscaldata). Inserire il provino tra le barre saldanti utilizzando l’apposita bacchetta metallica. Sfilare la bacchetta immediatamente dopo che la barra saldante si è abbassata. Trascorsi 10 secondi dalla saldatura, rimuovere il provino dalla saldatrice e misurare la lunghezza della saldatura che si apre per effetto del peso applicato. Il film supera il test se per effetto del peso applicato la saldatura si apre di meno di 4.7 mm. Viene preso quale valore di Hot Tack del film il peso più elevato al quale la saldatura passa il test per almeno 4 volte, anche non consecutive.
Seal Initiation Temperature: la SIT di un film è la temperatura minima alla quale il film saldato su sé stesso ha una resistenza della saldatura maggiore o uguale a 100 g/25mm. Per determinare il valore di SIT del film poliolefinico la saldatura del film e la determinazione delle resistenza della saldatura sono effettuate nelle seguenti condizioni:
Apparecchiature: saldatrice tipo BRUGGER HSG–C (o equivalente) equipaggiata con barre tipo Crimper e dinamometro INSTRON serie 4464 (o equivalente). Ritagliare da ciascun film campioni di 150x150 mm. Saldare secondo la direzione da analizzare (MD e/o TD) lo strato esterno (A) e lo strato interno (C) di ciascun campione (IN/OUT), impostando sulla saldatrice le seguenti condizioni operative:
pressione = 400 g/cm<2>;
tempo di contatto = 0,6 sec
temperatura di saldatura = da 100°C alla temperatura di fusione del provino, ΔT = 5°C (entrambe le barre riscaldate alla temperatura di test). Ritagliare da ciascun campione saldato almeno 7 provini di 10x150 mm da sottoporre a trazione. Sottoporre a trazione ciascuno dei 7 provini provenienti dal medesimo campione nelle seguenti condizioni di test:
- distanza iniziale tra le traverse: 5 cm;
- velocità delle traverse: 500 mm/min.
Scartare il valore massimo e minimo ottenuti per ciascuna serie di provini provenienti dal medesimo campione. Il valore di resistenza della saldatura di ciascun campione alla temperatura di test è dato dalla media dei restanti 5 valori.
Il limite inferiore dell’intervallo di saldabilità è definito dalla temperatura alla quale la resistenza della saldatura è maggiore o uguale a 100g/25mm; il limite superiore dell’intervallo di saldatura è definito dalla temperatura alla quale il campione fonde durante la saldatura.
Vicat softening temperature A/50: ISO 306.
HDT (Heat Deflection temperature) B: (0.45 MPa) ISO 75B-1,-2.
Forza di termoretrazione: dinamometro Instron 4464 (o equivalente), software Instron Serie IX con camera termostatica. Preparare i provini ritagliando strisce di 200mmx34mm dal campione di film da testare (5 provini per ciascun campione di film da testare). Impostare la camera termostatica alla temperatura di prova; se la temperatura di prova è compresa tra 30°C e 90°C, maggiorare la temperatura della camera termostatica di 5°C rispetto alla temperatura di prova; se la temperatura è maggiore di 90°C, maggiorare la temperatura della camera termostatica di 10°C rispetto alla temperatura di prova. Azzerare la cella di carico. Caricare un provino nella camera termostatica agganciandolo ai morsetti gommati dai lati più corti, mantenendo l’asse principale del provino parallelo alla direzione del moto dei morsetti. Chiudere la camera e far partire la prova. Condizioni di esecuzione del test:
- velocità traversa: 5x10<-2 >mm/min.;
- distanza tra i morsetti: 120 mm;
- tratto utile di provino: 120 mm;
- velocità di acquisizione dei dati: 5 punti/sec;
- corsa massima: 10 mm;
- dimensioni cella di carico: 100 kgf.
Il valore di forza di termoretrazione di ciascun campione di film è dato dalla media aritmetica dei valori acquisiti per i 5 provini.
Il valore della forza di retrazione a tempi inferiori a 0.2 sec possono essere determinati dalla seguente formula:
(F2-F1):(T2-T1)=x:y
dove T1 e T2 sono i tempi di misurazione del carico, F1 e F2 sono i carichi registrati a T1 e T2, y è il tempo al quale si vuole determinare la forza di termoretrazione e x rappresenta l’aumento della forza di termoretrazione dal punto T1 al punto (T1+y).
La forza di termoretrazione al tempo (T1+y) risulta pertanto essere F(T1+y)=F1+x
Spessore complessivo del film: ritagliare dal campione in esame 10 provini di dimensioni 100x100 mm e pesare cumulativamente i 10 provini con una bilancia analitica. Determinare la grammatura di ciascun provino utilizzando la formula:
grammatura [g/m2] = (Peso dei fogli ritagliati [g] x 100)
determinare lo spessore di ciascun provino utilizzando la formula: spessore = grammatura/0,91.
Spessore degli strati di un film multistrato: lo spessore di ciascuno strato del film multistrato viene calcolato dal rapporto tra la portata oraria dell’estrusore di tale strato e la somma delle portate orarie degli estrusori di ciascuno strato del film, moltiplicato per lo spessore complessivo del film calcolato come sopra riportato.
MFR: ISO 1133 (230°C/2.16Kg).
Permeabilità al vapor d’acqua: Metodo ASTM F 124938°C, 90% R.H. Esempio 1
Un film poliolefinico multistrato dello spessore complessivo di circa 25µm, in cui lo strato A e lo strato C hanno spessore circa 0.7µm, avente la composizione riportata in tabella 1, è stato ottenuto da un procedimento di stiro simultaneo piano come sopra descritto, con un rapporto di stiro massimo in TD di 7.174 nella fase di stiro e diminuendo tale valore del 4.07% nella fase di stabilizzazione.
Tabella 1
Il valore di hot tack del campione del film poliolefinico è stato misurato nelle seguenti condizioni di saldatura:
- temperatura di saldatura: 137°C;
- tempo di chiusura barra: 0.16 sec;
- pressione ca.0.22 MPa (32 psi)
ed è risultato essere pari a 90 g.
La forza di termoretrazione nelle condizioni di saldatura (temperatura di 137°C, tempo di contatto con le barre 0.16 sec., barra saldante inferiore off) è stata determinata sottoponendo al test 5 provini del film da testare, calcolando la media dei valori ottenuti e successivamente estrapolando i dati per un valore di tempo di contatto di 0.16 secondi, secondo la formula sopra riportata, in cui:
(F2-F1):(T2-T1)=x:0.16
F1=0.0813 Kgf
F1-F2=0.006748 Kgf
T2-T1=0.2 sec.
x=0.005398 Kgf
La forza di termoretrazione del film poliolefinico a T1+0.16 sec. è 86.7g.
La figura 4 riporta la curva della forza di termoretrazione in funzione dei tempo per un provino dell’esempio 1.
Esempio 2 comparativo
Un film poliolefinico multistrato dello spessore complessivo di circa 25µm, in cui lo strato A e lo strato C hanno spessore circa 0.7µm, avente la composizione riportata in tabella 2 è stato ottenuto da un procedimento di stiro simultaneo piano come sopra descritto, con un rapporto di stiro massimo in TD di 6.993 nella fase di stiro e diminuendo tale valore del 3.45% nella fase di stabilizzazione.
Tabella 2
Il valore di hot tack del campione del film poliolefinico è stato misurato nelle seguenti condizioni di saldatura:
- temperatura di saldatura: 137°C;
- tempo di chiusura barra: 0.16 sec;
- pressione ca.0.22 MPa (32 psi)
ed è risultato essere pari a 62.5 g.
La forza di termoretrazione nelle condizioni di saldatura (temperatura di 137°C, tempo di contatto con le barre 0.16 sec., barra saldante inferiore off) è stata determinata sottoponendo al test 5 provini del film da testare, calcolando la media dei valori ottenuti e successivamente estrapolando i dati per un valore di tempo di contatto di 0.16 secondi, secondo la formula sopra riportata, in cui:
(F2-F1):(T2-T1)=x:0.16
F1=0.133146 Kgf
F1-F2=0.009667 Kgf
T2-T1=0.2 sec.
x=0.007733
La forza di termoretrazione del film poliolefinico a T1+0.16 sec. è 140.8 g. La figura 4 riporta la curva della forza di termoretrazione in funzione dei tempo per un provino dell’esempio 2 comparativo.
Il film dell’esempio 1 e dell’esempio comparativo 2 sono stati utilizzati in un procedimento di confezionamento di pacchetti di sigarette, in cui il film poliolefinico è stato avvolto attorno al pacchetto di sigarette e termosaldato come sopra descritto alla temperatura di circa 137°C.
A parità dei parametri operativi della linea di confezionamento, il numero di pacchetti scartati a causa della insufficiente tenuta delle saldature effettuate sulla linea di confezionamento in cui è stato impiegato il film poliolefinico dell’esempio 1 è risultato significativamente inferiore al numero di pacchetti scartati a causa della insufficiente tenuta delle saldature effettuate sulla linea di confezionamento in cui è stato impiegato il film poliolefinico dell’esempio di confronto 2.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Uso di un film poliolefinico avente un valore di hot tack maggiore o uguale alla forza di termoretrazione per migliorare la tenuta delle saldature ottenute in un metodo di confezionamento di almeno un articolo, in cui il metodo comprende almeno una fase di sovrapporre almeno un primo lembo del film poliolefinico ad almeno un secondo lembo del film poliolefinico e termosaldare detto almeno un primo e almeno un secondo lembo, in cui il valore di hot tack e la forza di termoretrazione sono determinati nelle condizioni di saldatura del film.
- 2. L’uso di un film poliolefinico secondo la rivendicazione 1, in cui il metodo di confezionamento è un metodo di confezionamento di pacchetti di sigarette comprendente le fasi di: (i) avvolgere un film poliolefinico (1) attorno ad almeno un pacchetto di sigarette (2) per formare un confezionamento tubolare comprendente una zona di sovrapposizione (11) e due porzioni tubolari (12) sporgenti rispetto al pacchetto di sigarette (2), in cui ciascuna porzione tubolare (12) comprende quattro lembi (12a, 12b, 12c, 12d); (ii) opzionalmente termosaldare la zona di sovrapposizione (11); (iii) ripiegare ciascun lembo (12a, 12b, 12c, 12d) sull’almeno un pacchetto di sigarette (2) sovrapponendo almeno in parte detti lembi; e (iv) termosaldare fra loro i lembi (12a, 12b, 12c, 12d) sovrapposti e, opzionalmente, la zona di sovrapposizione (11).
- 3. L’uso di un film poliolefinico secondo la rivendicazione 2, in cui la fase (iii) comprende ripiegare i lembi (12b) e (12d) sull’almeno un pacchetto di sigarette, ripiegare il lembo (12a) sui lembi (12b) e (12d) e ripiegare il lembo (12c) al di sopra del lembo (12c)
- 4. L’uso di un film poliolefinico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la temperatura di termosaldatura del film poliolefinico è di 130°-150°C.
- 5. L’uso di un film poliolefinico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il film poliolefinico è un film multistrato, preferibilmente biorientato, comprendente almeno tre strati A/B/C in cui: - lo stato A e lo strato C comprendono almeno un polimero del propilene indipendentemente scelto nel gruppo consistente di: omopolimeri del propilene, copolimeri del propilene con almeno un comonomero scelto tra etilene e alfa-olefine C4-C12 lineare o ramificate, e loro miscele; e - lo strato B comprende almeno un polimero del propilene con MFR minore o uguale a 5 g/10min. (230°C/2,16 kg) scelto nel gruppo consistente di: omopolimeri del propilene, copolimeri del propilene con almeno un comonomero scelto tra etilene e alfa-olefine C4-C12 lineari o ramificate, e loro miscele.
- 6. L’uso di un film poliolefinico secondo la rivendicazione 5, in cui l’almeno un polimero del propilene compreso nello strato A e/o nello strato B ha un valore di Seal Initiation Temperature di 90°-110°C.
- 7. L’uso di un film poliolefinico secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui lo strato B comprende inoltre una quantità minore o uguale a 20% in peso, preferibilmente 1-20% in peso, preferibilmente 5-10% in peso rispetto al peso complessivo dello strato, di almeno una resina idrocarburica.
- 8. L’uso di un film poliolefinico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il film poliolefinico è un film multistrato biorientato avente valori di termoretrazione in direzione trasversale e/o longitudinale indipendentemente scelti tra valori maggiori o uguali a 3.5%, preferibilmente maggiori o uguali a 4.0%.
- 9. L’uso di un film poliolefinico secondo la rivendicazione 8, in cui il valore di hot tack e la forza di termoretrazione sono determinati in direzione trasversale (TD).
- 10. L’uso di un film poliolefinico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il film ha uno spessore complessivo di 20-40 μm, preferibilmente di 20-30 μm.
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