ITTR20120003A1 - Procedimento per la modifica superficiale delle materie plastiche film di polipropilene, poliestere, poliammide, di qualunque largezza e spessore, con una fiamma arricchita di silicio, per conferire al materiale proprieta' permanenti di: adesione, ba - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Il grande sviluppo delle materie plastiche a livello mondiale, per l’imballaggio alimentare, realizzato con laminati plastici sottili (film) di polipropilene (PP) o di poliestere (PET) o poliammide (PA), ha fatto crescere la ricerca e l'interesse, per la conservazione a lungo termine di tutti i prodotti alimentari , cibi e bevande, che vengono imballati con tali materiali.
Ricordiamo brevemente che la conservazione di un prodotto imballato (racchiuso) in un film di poliolefine o di poliestere o di PA, dipende principalmente da due fattori:
1. La conservazione del contenuto di acqua iniziale (umidità);
2. L’ossidazione dei componenti il prodotto.
Un esempio classico è quello delle paste alimentari; tale prodotto è secco, contiene cioè pochissima umidità, e non ha componenti che si ossidano, e pertanto ha una vita di scaffale (Shelf-life) praticamente illimitata. (Regolata per legge). Il film per tali imballaggi non richiede alcuna barriera all’uscita dell'acqua e all’ingresso dell'ossigeno.
Altra cosa è la conservazione di dolciumi o di prodotti che contengono nelle condizioni iniziali, umidità, carboidrati e grassi come le patate fritte, i salumi in genere, minestre e prodotti consimili. In questo caso la conservazione è tanto più lunga quanto meno vapore d’acqua esce, e quanto meno ossigeno entra, attraverso l'imballaggio del prodotto. Vita di scaffale regolata per legge.
Altri prodotti hanno la necessità di trattenere all'interno l’anidride carbonica, ai fini della conservazione del gusto iniziale, e pertanto la situazione generalizzata prevalente che i produttori di film cercano è la seguente
a) lenta uscita di vapore d'acqua e anidride carbonica ; b) lenta entrata dell’ossigeno.
Queste proprietà sono usualmente chiamate “effetto barriera”.
La deposizione o l'accoppiamento di strati sottili di altri materiali plastici (film coestrusi o laminati), e la metallizzazione aumentano le proprietà di barriera dei film di poliolefine e del PET e di PA rispetto all’ossigeno, all’acqua e all’anidride carbonica, ottenendo un film composto di più strati (film coestruso o laminato), con le proprietà di barriera volute, adatte alla conservazione a lungo termine del prodotto.
Il trovato del presente brevetto consiste nella modifica delle caratteristiche superficiali dei film di poliolefine, poliestere e poliammide, tramite il passaggio sulla superficie del film, di una fiamma arricchita di silicio, prodotta dalla combustione di aria e di idrocarburi commerciali, nelle condizioni appresso specificare per ottenere elevate proprietà di barriera, senza la deposizione o l’accoppiamento di strati sottili di altri materiali plastici, e senza la metallizzazione.
La fig. 1 mostra la struttura dei polimeri.
Accanto alla parte cristallina, c’è una zona amorfa, cioè senza forma, insieme a spazi vuoti (volumi liberi).
Il corpo penetrante, vapore d’acqua, ossigeno, anidride carbonica (P) può solo transitare liberamente attraverso i volumi liberi, passa con difficoltà attraverso la parte amorfa, ma non può passare attraverso i cristalli.
E’ ovvio che se si restringono i volumi liberi, e sotto l’azione della fiamma arricchita si compattano le zone amorfe, aumentano di conseguenza le zone cristalline, il passaggio del penetrante in entrambi i sensi, ne risulta molto diminuito,
tale modifica strutturale della superficie è ottenuta con
I 'applicazione di una energia termica non inferiore a 10.000 Joule/m<2>che riesce a compattare circa 4-5 strati molecolari (40÷60 Angstrom) del polimero, che toccato dalla fiamma arricchita di silicio, deposita il silicio come vapore di combustione, sulla superficie del film, al di sopra dei 40÷60 Angstrom degli strati molecolari compattati. Il Silicio depositato ha uno spessore di circa 19 nanometri.
- Il sistema fisico trovato del presente brevetto per la modifica della struttura superficiale dei film plastici è così composto:
fio. 2.
1 . Un generatore di miscela aria/gas (qualunque idrocarburo disponibile commercialmente esclusi acetilene e idrogeno per motivi di sicurezza) in grado di variare il rapporto aria/gas a piacere, e di mantenerlo costante nel tempo; 2. Due misuratori di portata massici immersi nel flusso di aria/gas, e collegati a un regolatore di rapporto per trovare il punto della fiamma arricchita di silicio avente la temperatura massima, ( rapporto stechiometrico);
Un nebulizzatore atomizzatore del liquido infiammabile di silicio immerso nella miscela aria/gas; alimentato da una pompa dosatrice a portata variabile;
Un bruciatore lineare (vedi fig. 3) che produce la fiamma uniforme, corta, compatta e arricchita, in grado di erogare fino a 100 KW per metro lineare, alla sua temperatura massima;
Un cilindro cromato, (SCR, scambiatore di calore rotante fig.
3), raffreddato con acqua di circolazione a temperatura costante, sulla cui superficie aderisce perfettamente il film, tramite un rullo pressore (NIP) gommato, quando passa attraverso la fiamma , per evitare danni dovuti a un eccessivo riscaldamento;
Un sistema di movimentazione tra bruciatore lineare e cilindro cromato, che permette di aggiustare la distanza (GAP) tra i 2 elementi, in modo di far passare il film nella zona della fiamma avente la massima temperatura;
Un dispositivo automatico di regolazione della potenza termica emessa dal bruciatore per metro lineare, in termini di portata della miscela aria/gas arricchita, prodotta dal generatore, proporzionale alla velocità di passaggio del film, toccato dalla fiamma arricchita, monitorato e controllato da un PLC.
Pertanto il trovato è di certa importanza industriale e commerciale, investendo i settori della produzione, distribuzione e conservazione, dei prodotti alimentari usando film trattato con la fiamma al silicio, senza la metallizzazione. né accoppiamento con altri film sottili, né la coestrusione.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per modificare la struttura superficiale dei laminati di poliolefine e poliestere e PA di qualunque spessore e larghezza, onde ottenere la produzione di materiale avente elevate proprietà di barriera all’acqua, all'ossigeno e all’anidride carbonica, dopo il contatto con la fiamma arricchita, senza la metallizzazione, o l’accoppiamento con altri film sottili, o la coestrusione.
- 2. Procedimento secondo il p. 1 caratterizzato dal fatto che tale modifica è ottenuta tramite una fiamma avente composizione aria/gas costante; arricchita da un terzo componente derivato dal silicio, quale il esametildisilossano (EMDO) concentrazione miima di 200 cc/ora, su 40 Nm<3>/h di miscela aria/gas, per metro di bruciatore, alla velocità di 300 mt/min., o di 5 mt/secondo;
- 3. Procedimento secondo le Riv. 1-2, caratterizzato dal fatto che la temperatura massima della fiamma, viene controllata da due sensori di portata di massa immersi neH’aria e nel gas (regolatore di rapporto aria/gas tramite misure massiche);
- 4. Procedimento secondo le Riv. 1-2-3, caratterizzato dal fatto che la fiamma così ottenuta, viene applicata alla superficie del laminato plastico con una energia termica non inferiore a 10.000 Joule/m<2>, tramite un apposito bruciatore che eroga fino a 100KW per metro;
- 5. Procedimento secondo le Riv. 1 -2-3-4, caratterizzato dal fatto che il laminato plastico passa attraverso la fiamma a perfetto contatto con la superficie cromata di un cilindro, raffreddato a temperatura costante, nel campo da 10 a 50° C, spinto da un rullo pressore gommato (NIP) di adeguata durezza;
- 6. Procedimento secondo le Riv. 1-2-3-4-5, caratterizzato dal fatto che la distanza tra la fiamma e il laminato plastico è regolabile a piacere tramite adeguata motorizzazione, onde far passare il laminato plastico nella zona della fiamma avente la massima temperatura;
- 7. Procedimento secondo le Riv. 1-2-3-4-5-6, caratterizzato dal fatto che la potenza termica emessa dal bruciatore per metro lineare, è regolabile tramite un dispositivo di regolazione in continuo, manuale o automatico, in funzione della velocità del laminato plastico.
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Non-Patent Citations (1)
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| ECKERT, WERNER: "Corona- and flame treatment of polymer film, foil and paperboard", TAPPI PLACE DIVISION CONFERENCE, NEW ORLEANS, LA, UNITED STATES, AUG. 29-SEPT. 2, 2004 , 128-133 PUBLISHER: TAPPI PRESS, ATLANTA, GA. CODEN: 69GGPW; ISBN: 1-59510-062-8, 2004, XP002688005 * |
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