PL217705B1

PL217705B1 - Termokurczliwa folia polietylenowa do pakowania

Info

Publication number: PL217705B1
Application number: PL393643A
Authority: PL
Inventors: Marcin Kraus
Original assignee: Kraus Andrzej Przedsiębiorstwo Prod Handlowo Usługowe Fol Plast Kraus
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2014-08-29
Also published as: PL393643A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowa termokurczliwa folia polietylenowa do pakowania, przeznaczona do zbiorczego pakowania produktów, zwłaszcza pakietów napojów butelkowych.

Nowoczesne konstrukcje linii technologicznych umożliwiają produkcję folii z różnych rodzajów polietylenów (polietylenu małej gęstości LDPE, liniowego polietylenu małej gęstości LLDPE, polietylenu metalocenowego m-PE, polietylenu średniej gęstości MDPE, polietylenu o bardzo małej gęstości VLDPE, kopolimerów etylenu, w tym również kopolimeru etylen-alkohol etylowy EVOH, stanowiącego barierę dla tlenu, a także z polipropylenu PP. Układ trzech warstw można zmieniać w zależności od dalszego przeznaczenia folii.

Poszczególne warstwy folii wielowarstwowej spełniają określone i przypisane im funkcje, głównie przenoszą obciążenia (tworzywa nośne), stanowią barierę W odniesieniu do par i gazów (tworzywa barierowe), nadają określoną barwę, zabezpieczają przed promieniowaniem UV lub łączą współwytłaczane tworzywa (tworzywo wiążące).

Folie trzywarstwowe w porównaniu z poliolefinowymi foliami jednowarstwowymi charakteryzują sie wieloma zaletami zarówno ekonomicznymi jak i technicznymi. Zalety ekonomiczne wynikają z korzystniejszych właściwości wytrzymałościowych, np. folia trzywarstwowa LDPE/LLDPE/LDPE ma wytrzymałość na rozrywanie większą o 30% niż folia jednowarstwowa LDPE takiej samej grubości, co umożliwia zmniejszenie grubości produkowanej folii, a w efekcie obniżenie kosztów. Wielowarstwowość folii pozwala także na polepszenie zgrzewalności folii dzięki zastosowaniu dodatkowo LLDPE bądź PP w jednej z warstw zewnętrznych. Inne tego rodzaju zalety to możliwość wytłaczania folii wielobarwnych, wykonania warstwy środkowej z recyklatu (surowca wtórnego), zmiana współczynnika tarcia oraz zwiększenie przejrzystości, a także odporności cieplnej, a zwłaszcza barierowości folii dla tlenu i innych gazów jak para wodna, azot oraz ditlenek węgla.

Z uwagi na zasady rozkładu warstw oraz zastosowanego składu polimerów folie wielowarstwowe (3-warstwowe) są projektowane i wytwarzane w następujących układach:

> układ symetryczny - rozkład warstw ABA, > układ niesymetryczny - rozkład warstw ABC bądź ABB.

Znanych i stosowanych jest szereg folii polietylenowych termokurczliwych LDPE o różnych składach w poszczególnych warstwach, jednakże próby obniżenia ich grubości przy zachowaniu dotychczasowych parametrów wytrzymałościowych napotykają barierę przetwarzalności materiałów metalocenowych (Exceed®, Enable®), które powodują powstanie wysokich ciśnień wytłaczania oraz problemu niestabilności lepkosprężystej inaczej zwanej turbulencją elastyczną. Potoczna nazwa tego zjawiska to „efekt skórki rekina” ponieważ powoduje ona powstanie na powierzchni folii wady w postaci nierówności przypominających wyglądem fakturę skóry rekina. Aby efekt ten niwelować należy folie wytłaczać na głowicy ze szczeliną ustnika w granicach 2,00 * 2,4 mm. Działania te prowadzą jednak do zmniejszenia elastyczności produkcji poprzez ograniczenia zakresu możliwości stosowania mniejszych szczelin, które wpływają na osiągane parametry kurczliwości.

Celem wynalazku jest opracowanie folii polietylenowych do pakowania z zastosowaniem takich składników dzięki którym uzyskany zostanie wyrób o wysokich parametrach, eliminujący dotychczasowe niedogodności i ograniczenia.

T a b e l a 1 Materiały użyte w wynalazku

Lp.	Nazwa rodzaju tworzywa	Skrót rodzaju	Producent	Indeks typu
1	Polietylen dużej gęstości	HDPE	SABIC	F04660
2	Polietylen małej gęstości	LDPE	Basell Orlen Polyofefins	FGAN 23D003
3	Metalocenowy polietylen liniowy małej gęstości (typ heksenowy)	C6mLLDPE	ExxonMobil	Exceed 2227 EP
4	Metalocenowy kopolimer etylenu i heksenu	C6mPE	ExxonMobil	Enable 35-05CH
5	Dodatek technologiczny na bazie fluoru	-	-	-

PL 217 705 B1

Termokurczliwa folia polietylenowa do pakowania według wynalazku utworzona z trzech warstw w układzie dwóch warstw zewnętrznych (wewnętrznej i zewnętrznej warstwy folii w końcowym opakowaniu) A i warstwy środkowej B (układ ABA), charakteryzuje się tym, że obie warstwy zewnętrzne A mają równą grubość wynoszącą po 20% grubości folii i utworzone są ze składników 15% < polietylenu dużej gęstości (HDPE F04660), 84% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości •typ heksenowy (Exceed® 2227 ED) oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru. Warstwa środkowa B posiada grubość 60% grubości folii i utworzona jest ze składników 39% do 79% kopolimeru metalocenowego etylenu i Iieksenu (Enable® 35-05CH), 10% do 30% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 e 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 e 0,927 g/cm³ (LDPE FGAN 23D003), 10% do 30% polietylenu dużej gęstości (HDPE F04660) oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru.

Korzystnie udział kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu (Enable® 35-05CH) w warstwie środkowej B wynosi 54%.

Korzystnie udział polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 e 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 e 0,927 g/cm³ (LDPE FGAN 23D003) w warstwie środkowej B wynosi 25%.

Korzystnie udział polietylenu dużej gęstości (HDPE F04660) w warstwie środkowej B wynosi 20%.

Receptura według wynalazku odznacza się otrzymaniem termokurczliwej folii wielowarstwowej o niespotykanych na rynku parametrach poprzez użycie w warstwach zewnętrznych metalocenowego polietylenu liniowego na bazie heksenu (C6mLLDPE) o podniesionym wskaźniku płynięcia (MFI) 2,0 ₃ g/10 min i podwyższonej gęstości 0,927 g/dm³ (Exceed® 2227 ED). Dzięki takiej konstrukcji uzyskano podniesienie gęstości a co za tym idzie sztywności folii co umożliwia jej wycienienie, a dzięki podwyższonemu wskaźnikowi płynięcia uzyskano niższe temperatury przetwórstwa, niższe ciśnienie w wytłaczarce, a co za tym idzie zmniejszenie zużycia energii i pozbycie się problemu niestabilności lepkosprężystej i możliwość zastosowania mniejszych szczelin nawet o wartość 1,2 mm. Poprzez takie rozwiązanie uzyskano unikatowy balans kurczliwości, niemożliwy do uzyskania w innej konfiguracji.

Inną korzystną cechą tej folii jest konstrukcja warstwy rdzeniowej (B) odpowiedzialnej za stopień skurczu i właściwości mechaniczne. Poprzez zastosowanie nowego materiału kopolimeru metalocenowego etylenu i heksenu (Enable® 35-05CH) uzyskano bardzo dobry współczynnik skurczu w kierunku wzdłużnym folii, wysoką sztywność, bardzo dobrą optykę (przejrzystość) oraz bardzo dobrą przetwarzalność i stabilność balonu co pozwala na zwiększenie wydajności pracy linii. Enable® będąc wyższą alfaolefiną jest najnowocześniejszym dostępnym na rynku materiałem do ekstruzji folii. HDPE w tej warstwie zwiększa sztywność LDPE o MFI 0,3 powoduje przyśpieszenie procesu skurczu w tunelu grzewczym.

Zastosowanie fluorowego koncentratu ułatwiającego przetwórstwo powoduje powstanie stałej warstwy teflonu wewnątrz wytłaczarek i głowicy co zmniejsza ciśnienia procesu, pomaga uniknąć niestabilności lepkosprężystej inaczej zwanej turbulencją elastyczną, a potocznie efektu „skóry rekina” na powierzchni folii i zmniejsza odkładanie wosków na wylocie szczeliny ustnika.

Kompilacja wszystkich czynników daje produkt niepowtarzalny i wcześniej niespotykany na rynku o unikatowym właściwościach przetwórczych, mechanicznych i parametrach kurczliwości.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania, W których pokazano dwie wersje składu warstw zewnętrznych A i warstwy środkowej B dla różnych rodzajów termokurczliwej folii polietylenowej.

P r z y k ł a d 1

Udział wagowy składników termokurczliwej folii polietylenowej:

Warstwa zewnętrzna i wewnętrzna A (grubość każdej warstwy wynosi 20% HP grubości folii):

> 15% polietylen dużej gęstości - HDPE F04660 > 84% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości (typ heksenowy) - Exceed® 2227 ED > 1% dodatek technologiczny na bazie fluoru

Warstwa środkowa B (grubość warstwy wynosi 60% grubości folii) > 54% kopolimer metalocenowy etylenu i heksenu - Enable® 35-05CH > 25% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 e 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 0,927 g/cm³ - LDPE FGAN 23D003 > 20% polietylen dużej gęstości - HDPE F04660 > 1% dodatek technologiczny na bazie fluoru.

P r z y k ł a d 2

Udział wagowy składników termokurczliwej folii polietylenowej:

PL 217 705 B1

Warstwa zewnętrzna i wewnętrzna A (grubość każdej warstwy wynosi 20% grubości folii):

> 15% polietylen dużej gęstości - HDPE F04660 > 84% metalocenowy polietylen liniowy małej gęstości (typ heksenowy) - Exceed® 2227 ED > 1% dodatek technologiczny na bazie fluoru

Warstwa środkowa B (grubość warstwy wynosi 60% grubości folii) > 60% kopolimer metalocenowy etylenu i heksenu - Enable® 35-05CH > 19% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 * 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 + 0,927 g/cm³ - LDPE FGAN 23D003 > 20% polietylen dużej gęstości - HDPE F04660 > 1% dodatek technologiczny na bazie fluoru,

Składniki powyższe dla warstwy zewnętrznej A i warstwy zewnętrznej B po ujednoliceniu składu zostają umieszczone w zasobnikach urządzenia wytłaczającego i poddane procesowi wytłaczania.

T a b e l a 2 Zamienniki tworzyw użytych w wynalazku

Lp.	Producent	Indeks typu	Zamiennik (producent/typ)
1	SABIC	F04660	u ExxonMobil / HTAl 08, 2) 0BOREALIS / Borstar® FB3450
2	Basell Orlen Polyolefins	FGAN 23D003	Każdy inny polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 0,6 g/10 min (ISO 1133 - 190°C / 2,16 kg) i gęstości 0,918 + 0,927 kg/m³ (0,918 + 0,927 g/cm³)
3	ExxonMobil	Exceed® 2227 ED	1.) ExxonMobil / Exceed® 1327 CA 2) Ineos / PF6612AA lub PF6612KJ
4	ExxonMobil	Enable® 35-05	Brak zamiennika
5	Dodatek technologiczny na bazie fluoru	-	Każdy inny dodatek procesowy o sprawdzonym działaniu

Potwierdzeniem wysokiej jakości i wiodących parametrów fizykochemicznych otrzymanej zgodnie z wynalazkiem termokurczliwej folii polietylenowej są wyniki przeprowadzonych badań przedstawione poniżej:

Dla każdej próbki o szerokości 700 mm i grubości 0,07 mm zostały wykonane następujące typy badań przedstawione w tabeli 1:

> oznaczenie cech mechanicznych przy statycznym rozciąganiu:

- oznaczenie naprężenia zrywającego.

- oznaczenie wydłużenia względnego przy zerwaniu, > oznaczenie odporności na uderzenie metodą swobodnie spadającego grotu, > oznaczenie swobodnej kurczliwości liniowej, > oznaczenie współczynnika tarcia, > oznaczenie transmitancji światła, > oznaczenie zamglenia, > oznaczenie połysku

T a b e l a 3 Parametry folii referencyjnej

Lp.	Badania	Procedura badawcza	Termokurcz standard 700 X 0,070
1	2	3	4
1	Naprężenie przy zerwaniu: - wzdłuż MPa - w poprzek MPa	PN-EN ISO 527	23,76 19,91

PL 217 705 B1 ciąg dalszy tabeli 3

1	2	3	4
2	Wydłużenie względne przy zerwaniu ; - wzdłuż % - w poprzek %	PN-EN ISO 527	566,93 717,09
3	Wytrzymałość na uderzenie metodą spadającego grotu, N N/mm pomiarowy	PN-ISO 7765-1	1,78 24,05
4	Swobodna kurczliwość liniowa folii, wzdłuż, %	procedura wg PN-75/C-	65,2
	- W poprzek, %	89097	23,4
5.	Współczynnik tarcia: - statyczny: - pow. nieaktywowana - kinetyczny: - pow. nieaktywowana	PN-ISO 8295	0,51 0,42
6.	Transmitancja, %	PN-EN ISO 13468- 1	913
7.	Zamglenie (haze), %	PN-84/C-89100	11,7
8.	Oznaczenie połysku, %	ASTM D 2457	62,2

Dla każdej próbki o szerokości 400mm i grubości 0,045mm zostały wykonane następujące typy badań przedstawione w tabel 2;

> oznaczenie cech mechanicznych przy statycznym rozciąganiu:

- oznaczenie naprężenia zrywającego,

T a b e l a 4 Parametry folii będącej przedmiotem wynalazku o zmniejszonej grubości

Lp.	Badania	Procedura badawcza	Termokurcz T600 X 0,035	Termokurcz T600x0,040	Termokurcz T600 X 0,045
1	2	3	4	5	6
I	Naprężenie przy zerwaniu: - wzdłuż MPa - W poprzek MPa	PN-EN ISO 527	38,95 34,65	35,74 34,00	35,43 35,62
2	Wydłużenie względne przy zerwaniu: - wzdłuż % - W poprzek %	PN-EN ISO 527	787,68 879,86	771,27 921,79	801,56 915,62
3	Wytrzymałość na uderzenie	PN-ISO	1,15	1,44	1,46
	metodą spadającego grotu, N N/mm pomiarowy	7765-1	30,26	33,49	31,06

PL 217 705 B1 ciąg dalszy tabeli 4

1	2	3	4	5	6
4	Swobodna kurczliwość linio-	procedura	66,0	63,8	62,0
	wa folii, - wzdłuż, % W poprzek, %	Wg PN-75/C- 89097	15,8	14,6	16,4
5.	Współczynnik tarcia:	PN-ISO	030	0,28	0,29
	- statyczny: - pow. nieaktyw. - kinetyczny: - pow. nieaktyw.	8295	0,29	0,27	0,27
6.	Transmitancja, %	PN-EN ISO 13468-1	92,0	91,9	91,9
7.	Zamglenie (haze), %	PN-84/C- 89100	9,9	11,2	11,9
8.	Oznaczenie połysku, %	ASTMD 2457	71,7	71,5	54,8

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Termokurczliwa folia polietylenowa do pakowania, utworzona z trzech warstw w układzie dwóch warstw zewnętrznych A i warstwy środkowej B w układzie ABA, zamienna tym, że obie warstwy zewnętrzne A mają równą grubość wynoszącą po 20% grubości folii i utworzone są ze składników 15% polietylenu dużej gęstości, 84% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru, natomiast warstwa środkowa B posiada grubość 60% grubości folii i utworzona jest ze składników 39% do 79% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksenu, 10% do 30% części wagowych polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia ₃ w granicach 0,2 e 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 e 0,927 g/cm^{1 2 3 4}, 10% do 30% polietylenu dużej gęstości oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru.

2. Termokurczliwa folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział kopolimeru metalocenowego etylenu i heksenu w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 54%.

3. Termokurczliwa folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział polietylenu niskiej gęstości ₃ o współczynniku płynięcia w granicach 0,2 e 0,6 g/10 min i gęstości 0,918 e 0,927 g/cm³ w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 25%.

4. Termokurczliwa folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział polietylenu dużej gęstości w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 20%.