PL226945B1 - Sposób wytwarzania nanofolii PET opodwyzszonej czystosci - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanofolii PET (z poli(tereftalanu etylenu)) o podwyższonej czystości.

Folie PET stosuje się między innymi w produkcji opakowań do żywności lub produktów farmaceutycznych, z którą mogą mieć bezpośredni kontakt. Folie PET są wytrzymałe, odporne na zmiany temperatur, odporne na oleje i tłuszcze.

Znane jest formowanie folii PET poprzez wytłaczanie (ekstruzję). Polega to na tym, że topi się tworzywo sztuczne, dostarczone zwykle w formie granulatu, a następnie wytłacza się je pod dużym ciśnieniem przez ustnik, uzyskując ciągły element o przekroju ustnika, który w dalszej kolejności chłodzi się. W szczególności, w ten sposób można formować folię z tak zwanego regranulatu, to znaczy tworzywa sztucznego w postaci drobnych kawałków uzyskanego w procesie recyklingu zużytych elementów PET.

Od opakowań do żywności lub produktów farmaceutycznych wymaga się wysokiej klasy czystości. Dotychczas wytwarzanie folii do tych produktów było możliwe tylko z czystego granulatu PET, gdyż poziom zanieczyszczeń w regranulatach PET był zbyt duży.

Z amerykańskiego opisu patentowego US6436322 znany jest sposób recyklingu płatków PET, w którym butelki PET poddaje się wstępnemu myciu, następnie sortuje się je kolorystycznie, po czym butelki mieli się na płatki i odseparowuje się od nich elementy magnetyczne, a następnie prowadzi ponowną separację i mycie. Płatki poddaje się następnie do ekstrudera, w którym są one topione i przetwarzane na nitki, które są następnie schładzane. Proces ekstruzji prowadzi się w środowisku próżni w trzech sekcjach, w których utrzymuje się różne parametry próżni. Czystość uzyskanego granulatu jest uzależniona od dokładności oczyszczenia surowca odpadowego w postaci butelek, lecz stosowane standardowe sposoby przemywania nie umożliwiają eliminacji zanieczyszczeń (drobnoustrojów).

Dynamiczny rozwój nanotechnologii umożliwił opracowanie różnego rodzaju roztworów antybakteryjnych, w szczególności koloidalnych roztworów nanocząstek srebra. Roztwory te mogą być wykorzystywane do pokrywania powierzchni różnego rodzaju wyrobów z tworzyw sztucznych w celu nadania im właściwości antybakteryjnych. Jest to szczególnie korzystne w przypadku opakowań do żywności, zabawek dla dzieci, produktów higienicznych, leczn iczych, farmaceutycznych itp. Jednak produkt pokryty powierzchniowo jest narażony na uszkodzenia lub wymywanie warstwy powierzchniowej, a więc jego właściwości antybakteryjne z czasem ulegają osłabieniu.

Celowym byłoby opracowanie sposobu wytwarzania folii PET z regranulatu PET, który zapewni uzyskanie folii o znacznie ograniczonej ilości zanieczyszczeń i który będzie nadawał się szczególnie dobrze do opakowań do żywności lub produktów farmaceutycznych.

Znane są preparaty powłokotwórcze oparte na nanocząsteczkach metali, zwykle srebra, którymi pokrywa się wewnętrzną stronę opakowań. Opakowania pokryte powierzchniową warstwą bakteriobójczą, przy częstym użytkowaniu, dość szybko tracą swoje właściwości bakteriobójcze w wyniku wymycia lub wytarcia warstwy powierzchniowej.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania folii PET (poli(tereftalanu etylenu)) w procesie wytłaczania rozdrobnionego surowca PET, charakteryzujący się tym, że: przygotowuje się regranulat uszlachetniony PET w ten sposób, że do czystego regranulatu PET implantuje się nanocząstki srebra tak, że czysty regranulat PET poddaje się naprzemiennie operacjom powlekania koloidalnym roztworem zawierającym niepolarny związek z grupy alkanów, o temperaturze wrzenia poniżej 70°C: od 97% do 98,9% wagowo; modyfikator rozpływności: od 0,5% do 1% wagowo; środek odpowietrzający: od 0,5% do 1% wagowo; środek zwilżający: od 0,1% do 1% wagowo; nanocząstki srebra w otoczce z rodziny parafin, o rozmiarze od 3 nm do 8 nm, w stężeniu 50 000 ppm wagowo oraz suszenia powleczonego roztworem regranulatu w temperaturze poniżej 70°C aż do uzyskania stężenia nanocząstek srebra w regranulacie na poziomie od 100 ppm do 500 ppm wagowo. Następnie regranulat uszlachetniony PET miesza się z regranulatem czystym PET i/lub granulatem pierwotnym PET w proporcjach zapewniających uzyskanie stężenia nanocząstek srebra w mieszance na poziomie od 5 do 100 ppm wagowo i z tak uzyskanej mieszanki wytłacza się za pomocą ekstrudera wstęgę folii, którą formuje się i nawija na belę.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie folii PET, w której w całej objętości masy rozmieszczone są równomiernie nanocząsteczki srebra, trwale nadające folii właściwości bakteriobójcze, co jest szczególnie korzystne dla żywności lub produktów farmaceutycznych.

PL 226 945 B1

W folii uzyskanej sposobem według wynalazku nie występuje migracja nanocząstek srebra, gdyż są one trwale związane z materiałem PET. Ułatwione jest utrzymanie czystości w tych opakowaniach, w których stosuje się folię uzyskaną sposobem według wynalazku, gdyż zawarte w folii nanocząstki srebra spowalniają rozwój lub nawet redukują zanieczyszczenia bakteriologiczne na powierzchni folii.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony za pomocą przykładu wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej d o wytwarzania folii PET sposobem według wynalazku.

Folia PET otrzymana sposobem według wynalazku wykonywana jest z mieszanki regranulatu czystego i regranulatu uszlachetnionego oraz ewentualnie granulatu pierwotnego. Czysty regranulat, to znaczy regranulat uzyskany z surowców odpadowych (przykładowo, płatków PET uzyskanych z recyklingu butelek PET) i pozbawiony zanieczyszczeń, ze zbiornika 101 jest podawany do mieszalnika 103, w którym miesza się go z koloidalnym roztworem nanosrebra 102 w celu pokrycia jego powierzchni roztworem . Powleczony regranulat przenosi się do suszarni 104, w której w temperaturze nie przekraczającej 70°C odparowuje się ciecz, pozostawiając na powierzchni regranulatu implantowane nanocząstki srebra. Proces powlekania i suszenia powtarza się tyle razy, aby uzyskać na powierzchni regranulatu pożądane stężenie nanocząstek srebra, w zakresie od 100 ppm do 500 ppm.

Stwierdzono, że jako roztwór koloidalny do implantacji nanocząstek srebra na powierzchnię regranulatu PET szczególnie dobrze nadaje się koloid zawierający:

- niepolarny związek z grupy alkanów, o temperaturze wrzenia poniżej 70°C: od 97% do

98,9% wagowo;

- modyfikator rozpływności: od 0,5% do 1% wagowo;

- środek odpowietrzający: od 0,5% do 1% wagowo;

- środek zwilżający: od 0,1% do 1% wagowo;

- nanocząstki srebra w otoczce z rodziny parafin, o rozmiarze od 3 nm do 8 nm, w stężeniu 50.000 ppm wagowo.

Niepolarny związek z grupy alkanów o niskiej temperaturze wrzenia ułatwia parowanie koloidu na etapie suszenia. Stosować można przykładowo heksan.

Modyfikator rozpływności utrudnia tworzenie się kropli, a tym samym ułatwia odparowanie rozpuszczalnika. Stosować można przykładowo preparat Triton X firmy Union Carbide.

Środek odpowietrzający również przyspiesza parowanie. Stosować można przykładowo preparat BYK A555 firmy BYK.

Środek zwilżający powoduje zwiększenie płynności mieszanki. Stosować można przykładowo preparat BYK A909 firmy BYK.

Uszlachetniony regranulat, na który zaimplantowano odpowiednią ilość nanocząstek srebra magazynuje się w zbiorniku 105. Regranulat 105 jest następnie mieszany z regranulatem czystym 101 lub granulatem pierwotnym 106 do wytwarzania folii PET w mieszalniku 107 w zależności od pożądanych parametrów folii, tj. jej grubości, gładkości i parametrów bakteriostatycznych. Im cieńsza folia, tym wyższe wymagania stawiane jej jednorodności, a więc tym wyższy powinien być udział granulatu pierwotnego. Dla grubszych folii można stosować wyższy udział regranulatu. Przy wytwarzaniu folii dla zastosowań spożywczych miesza się surowce w takich proporcjach, aby uzyskać stężenie nanosrebra w mieszance do wytwarzania folii na poziomie od 5 do 100 ppm wagowo.

Mieszankę tworzywa z mieszalnika 107 podaje się następnie do ekstrudera 108, który formuje wstępnie wstęgę folii, która jest dokładnie kształtowana przez różnego rodzaju rolki formujące 109, a następnie nawijana na nawijak 110.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania folii PET (poli(tereftalanu etylenu)) w procesie wytłaczania rozdrobnionego surowca PET, znamienny tym, że:

- przygotowuje się regranulat uszlachetniony PET w ten sposób, że do czystego regranulatu PET implantuje się nanocząstki srebra tak, że czysty regranulat PET poddaje się naprzemiennie operacjom powlekania koloidalnym roztworem zawierającym:

PL 226 945 B1

- niepolarny związek z grupy alkanów, o temperaturze wrzenia poniżej 70°C: od 97% do

98,9% wagowo,

- modyfikator rozpływności: od 0,5% do 1% wagowo,

- środek odpowietrzający: od 0,5% do 1% wagowo,

- środek zwilżający: od 0,1% do 1% wagowo,

- nanocząstki srebra w otoczce z rodziny parafin, o rozmiarze od 3 nm do 8 nm, w stężeniu 50.000 ppm wagowo,

- oraz suszenia powleczonego roztworem regranulatu w temperaturze poniżej 70°C aż do uzyskania stężenia nanocząstek srebra w regranulacie na poziomie od 100 ppm do

500 ppm wagowo,

- po czym regranulat uszlachetniony PET miesza się z regranulatem czystym PET i/lub granulatem pierwotnym PET w proporcjach zapewniających uzyskanie stężenia nanocząstek srebra w mieszance na poziomie od 5 do 100 ppm wagowo i z tak uzyskanej mieszanki wytłacza się za pomocą ekstrudera wstęgę folii, którą formuje się i nawija na belę.