PL150468B1

PL150468B1 - Thermally weldable multiple layer polyolefine foil

Info

Publication number: PL150468B1
Application number: PL1987266871A
Authority: PL
Priority date: 1986-07-19
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1990-05-31
Also published as: MX168594B; SU1498393A3; FI873156A; US4842930A; NO171047B; ZA875250B; CA1289448C; NO171047C; CS544487A3; JPS6331755A; PL266871A1; ES2011285B3; EP0255622A2; EP0255622A3; CZ283307B6; DD284642A5; NO872814L; EP0255622B1; BR8703732A; KR880001730A

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 150 468 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr---Int. Cl.⁵ B32B 27/32

Zgłoszono: 87 07 17 (P. 266871) ^{B65D 65/00}

C08J 5/18

Pierwszeństwo: 86 07 19 Republika Federalna Niemiec

Zgłoszenie ogłoszono: 88 09 15

Opis patentowy opublikowano: 1990 10 31

Twórca wynalazku--Uprawniony z patentu: Wolff Walsrode Aktiengesellschaft,

Walsrode (Republika Federalna Niemiec)

Folia termozgrzewalna, wielowarstwowa

Przedmiotem wynalazku jest termozgrzewalna poliolefinowa folia wielowarstwowa o niskiej temperaturze rozpoczęcia zgrzewania, o wysokiej wytrzymałości połączenia zgrzewanego i o znakomitych właściwościach użytkowych, a zatem szczególnie nadająca się jako folia opakowaniowa, zwłaszcza dla produktów spożywczych lub paczek papierosów.

Wielowarstowe folie poliolefin, posiadające podstawową warstwę polipropylenową i termozgrzewalną warstwę z kopolimeru propylenowego, są już od dawna znane (patrz wyłożeniowy opis Republiki Federalnej Niemiec nr 1 694 694). Folie te mają dość wysoką temperaturę rozpoczęcia zgrzewania, mianowicie wyższą od lub równą 120°C, toteż tylko warunkowo nadają się na zamknięte opakowania towarów wrażliwych.

Poza tym wiadomo, że wielowarstwowe folie, mające warstwę termozgrzewalną, zawierającą polibuten-1 względnie kopolimery i/lub terpolimery butenu-1, takie jak mieszanki z terpolimerów etylen/propylen/buten-1 i/albo z kopolimerów propylen/buten-1, wykazują niską temperaturę rozpoczęcia zgrzewania przy wystarczająco wysokiej wytrzymałości połączenia zgrzewanego. • (Wskazuje się na opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 4 275 120 i na prospekt Tafmer XR firmy Mitsui Petrochemical). Takie warstwy zgrzewalne mają z reguły jednak tę wadę, że ich właściwości optyczne zostają silnie uszczuplone wskutek oddziaływań mechanicznych i poza swoimi właściwościami użytkowymi, takimi jak zapobieganie wzajemnemu sklejaniu się folii w automatycznych urządzeniach, nie spełniają wymagań. Dlatego też zastosowanie tych folii wielowarstwowych jest ograniczone.

Powstało przeto zadanie opracowania folii wielowarstwowych, które nie wykazywałyby omówionych niedogodności, a zatem znakomicie nadawałyby się jako folie opakowaniowe, zwłaszcza dla środków spożywczych i na paczki dla papierosów.

Nieoczekiwanie udało się to na drodze opracowania wielowarstwowych folii według wynalazku, których warstwa zgrzewalna obejmuje mieszankę, składającą się z terpolimeru etylen/propylen/buten, ewentualnie z kopolimeru etylen/buten-1, i z kopolimeru propylen/etylen. Zupełnie nieoczekiwanie te folie wielowarstwowe w pewnym zakresie zmieszania omówionych składników wykazują niemal stałą, niską temperaturę rozpoczęcia zgrzewania wobec wystarczająco wysokiej

150 468 wytrzymałości połączenia zgrzewanego i nie tylko doskonałe właściwości optyczne, lecz także bardzo dobre właściwości mechaniczne, takie jak odporność na zarysowanie. Przy tym szczególnie zaskakujące jest to, że pomimo wysokiej zawartości kopolimeru propylen/etylen w materiale warstwy zgrzewalnej temperatura rozpoczęcia zgrzewania pozostaje poniżej 100°C. W tym zakresie zmieszania folie wielowarstwowe według wynalazku nadto wykazują wystarczająco dobrą przetwarzalność w urządzeniach automatycznych.

Termozgrzewalna, przynajmniej jednokierunkowo orientowana folia wielowarstwowa, składająca się z warstwy podstawowej z polipropylenu i z co najmniej jednej warstwy termozgrzewalnej z polimerów olefinowych, wyróżnia się według wynalazku tym, że zawiera warstwę termozgrzewalną składającą się po pierwsze z 35-70% wagowych, korzystnie 38-60% wagowych, polimerów olefinowych, składających się z dwóch składników, z których pierwszy stanowi co najmniej jeden terpolimer, złożony z 65-82% wagowych propylenu, 25-14% wagowych butenu-1 i 10-4% wagowych etylenu, a drugi 0-7% wagowych kopolimeru etylenu i butenu-1, przy czym suma zawartości obu wymienionych składników, względnie suma zawartości propylenu, butenu-1 i etylenu, składających się na terpolimer, jest zawsze równa 100% wagowych, a zawartość monomerów w obu wymienionych składnikach musi zawsze wynosić 65-82% wagowych propylenu, 25-14% wagowych butenu-1 i 10-4% wagowych etylenu, po drugie składająca się z 65-30% wagowych, korzystnie 62-40% wagowych, kopolimeru propylen/etylen o zawartości 2-6% etylenu, korzystnie 3-5% wagowych etylenu, przy czym suma składników wymienionych jako pierwsze i jako drugie· zawsze wynosi 100% wagowych i ewentualnie zawierającą znane substancje pomocnicze i dodatkowe.

Warstwa podstawowa składa się z polipropylenu. Stosuje się korzystnie polipropylen izotaktyczny o gęstości 0,9-0,91 g/cm³ i o wskaźniku płynięcia 1 -4 g/10 minut przy 230°C/21,2 N (według niemieckiej normy DIN nr 53 735).

Warstwa podstawowa może zawierać 3-15% wagowych, korzstnie 8-12% wagowych, dodatku niemieszalnego z polipropylenem, korzystnie dodatku nieorganicznego, takiego jak węglan wapniowy, dwutlenek krzemu, glinokrzemian sodowy i/lub dwutlenek tytanu, dzięki czemu osiąga się nieprzezroczystość folii. Niemieszalny dodatek organiczny może być też zawarty w warstwie podstawowej jako subtelnie rozproszony, korzystnie w postaci cząstek z polistyrenu, polimetakrylanu metylowego, policzterofluoroetylenu, poliwęglanu i/lub z kopolimerów tych związków. Niemieszalność oznacza przy tym, że takie dodatki polimeryczne wykazują inną temperaturę topnienia i/lub inną rozciągliwość niż polipropylen, toteż podczas procesu dwukierunkowego orientowania folii wielowarstwowej dochodzi do naderwań osnowy polimerycznej i tym samym do tworzenia pustych pęcherzyków, które występują również w przypadku stosowania dodatków nieorganicznych. Nieprzezroczyste folie wielowarstwowe wykazują według wynalazku warstwę termozgrzewalną.

Polimery olefinowe, stanowiące składnik pierwszy warstwy termozgrzewalnej, składające się z terpolimeru propylen/butenu-l/etylen i ewentualnie z kopolimeru etylenu/butenu-1, korzystnie miałyby wykazywać wskaźnik pynięcia 0,1-16 g/10 minut przy 230°C i 21,2 N (według niemieckiej normy DIN nr 53 735), szczególnie korzystnie 4-10 g/10 minut przy 230°C i 21,2 N. Wytwarzanie statystycznych terpolimerów i statystycznych kopolimerów stanowi stan techniki i jest omówione np. w japońskim opisie ogłoszeniowym JA-OS nr 35 487/1974. Są to poszukiwane produkty handlowe.

Składnikiem drugim materiału termozgrzewalnego jest kopolimer propylen/etylen, korzystnie wykazujący wskaźnik płynięcia mierzony według niemieckiej normy DIN nr 53 735/0,1-25 g/10 minut, zwłaszcza 3-10 g/10 minut, przy 230°C i 21,2 N. Wytwarzanie takich statystycznych kopolimerów jest fachowcowi znane i są one dostępne jako produkty handlowe.

Termozgrzewalne folie wielowarstwowe według wynalazku mogą nadto zawierać warstwę barierową dla gazu, korzystnie warstwę barierową dla tlenu, utworzoną ze zmydlonego kopolimeru etylen/octan winylowy o zawartości 40-85% molowych jednostek octanu winylowego, zmydlonych w co najmniej 90% wagowych, korzystnie w więcej niż 96% wagowych i ewentualnie mogą zawierać zwykłe warstwy zwiększające przyczepność. Wytwarzanie takich kopolimerów etylen/alkohol winylowy jest znane. Korzystnymi termozgrzewalnymi foliami wielowarstwowymi są folie według wynalazku, wykazujące nikłą przepuszczalność gazu i znakomitą ochronę aromatu.

150 468

Możliwe jest wyposażenie warstw folii wielowarstwowych według wynalazku w zwyczajne dodatki i środki pomocnicze, takie jak środki antyadhezyjne, środki przeciw wzajemnemu sklejaniu się folii i środki antyelektrostatyczne.

Wielowarstwowe folie według wynalazku można wytwarzać znanymi sposbami, takimi jak laminowanie, powlekanie lub (współ)-wytłaczanie ze stopu, przy czym materiał warstwy termozgrzewalnej można korzystnie wytwarzać na drodze bezpośredniego przygotowania mieszanki. Wielowarstwowe folie według wynalazku poddaje się orientowaniu przynajmniej jednokierunkowemu, korzystnie dwukierunkowemu. Przy tym orientowanie przez rozciąganie wzdłużne prowadzi się korzystnie w stosunku od 5:1 do 7:1, a orientowanie przez rozciąganie poprzeczne prowadzi się korzystnie w stosunku od 7:1 do 10:1.

W wielowarstwowych foliach według wynalazku podstawowa folia polipropylenowa powinna wykazywać korzystnie grubość 20-50μπι, a termozgrzewalna warstwa korzystnie grubość 0,8-2μτα, zwłaszcza grubość około 1 μπι.

Wielowarstwowe folie według wynalazku nadają się zwłaszcza jako materiał opakunkowy, w szczególności jako folie opakowaniowe, korzystnie zaś dla środków spożywczych i na paczki do papierosów, i w tym celu mogą być zadrukowane i wyposażone w pasma zdzieralne. Szczególnie korzystnymi materiałami opakunkowymi są takie folie, które na obu powierzchniach folii podstawowej posiadają warstwę termozgrzewalną.

W podanych poniżej przykładach stosowano omówione następnie metody badawcze dla określania własności.

Mętność określano według amerykańskiej normy ASTM D nr 1003-61.

W celu określenia połysku folii postępowano według amerykańskiej normy ASTM D nr 245770. Waratości określano za pomocą fotometru-połyskomierza firmy Gardner z zastosowaniem geometrii 45°-owej.

W celu określenia wytrzymałości połączeń zgrzewanych bada się wytrzymałość zgrzewania przy niskim ciśnieniu zgrzewania. Przy tym pod pojęciem wytrzymałości zgrzewania rozumie się siłę, która jest potrzebna po to, aby rozdzielić połączenie zgrzewane, wytworzone w zdefiniowanych warunkach [0,35 N/cm², 0,5 sekundy, gładkie belki zgrzewalnicze] i w temperaturze podanej niżej w tabeli. Wytrzymałość tę wyraża się w N i odnosi się ona do próbek paskowych o szerokości 15 mm.

W celu oznaczenia odporności na zarysowanie określa się mętność, oznaczoną z zastosowaniem kuli fotometrycznej. Przy tym mętność, jak wyżej podano, mierzy się przed i po zarysowaniu. Zarysowanie następuje za pomocą 42 g bezpyłowego węglika krzemu, który sypie się na folię nachyloną pod kątem 45° względem linii poziomej.

W celu określenia przetwarzalności na automatach mierzy się wartość scalenia automatowego według testu scalania na automatach. Pod pojęciem wartości scalenia automatowego rozumie się siłę, która jest niezbędna do tego, żeby w warunkach ścinania rozdzielić dwa, w folii zawiniętej modele drewniane, przechowywane w zdefiniowanej temperaturze i w zdefiniowanym czasie w suszarce. Niezbędną do rozdzielenia siłę wyraża się w N. W celu przeprowadzenia tego badania każdorazowo we wstępnie ogrzanej do temperatury 65°C suszarce układa się dwa, w badaną folię zawinięte modele drewniane (o wymiarach 72x42x10 mm i o ciężarze 0,3 N) badanymi płaszczyznami (oklejonymi filcem) na sobie i obciąża również wstępnie ogrzanym do temperatury 65°C odważnikiem (2N). Pod tym obciążeniem pozostawia się w ciągu 2,25 godziny drewniane modele (o powierzchni badanej 30 cm²) obciągnięte folią badaną i po wyjęciu z suszarki studzi się w ciągu 1,5 godziny. Po upływie czasu studzenia moedele obciągnięte folią badaną umieszcza się w urządzeniu odciągowym zrywarki i rozdziela w warunkach ścinania. Meirzy się przy tym siłę niezbędną w N. Prędkość badania na zrywarce wynosi lOOmm/minutę, czas nastawiania 2 sekundy.

Przykład. W celu wytworzenia materiału termozgrzewalnego kopolimer propylen/etylen w stosunkach wagowych podanych w dalej następującej tabeli miesza się ze statystycznym terpolimerem, zawierającym 71% wagowych jednostek propylenu, 20% wagowych jednostek butenu-1 i 9% wagowych jednostek etylenu oraz wykazującym wskaźnik płynięcia 7 g/10 minut przy 230°C/21,2N, i miesza się z 2% wagowymi amidu kwasu stearynowego, z 0,15% wagowego termoplastycznego poliamidu-12 jako substancji przekładkowej, z 0,5% wagowego amidu kwasu erukowego i z 0,5% wagowego N,N-dwu/2-hydroksyetylo/-alkiloaminy o 12-16 atomach węgla, w

150 468 alkilu, po czym znanym sposobem spaja się z podstawową folią polipropylenową o gęstości 0,905 g/cm³ i o wskaźniku płynięcia 3,3 g/10 minut przy 230°C/21,2 N i poddaje rozciąganiu tak, żeby otrzymać laminowaną folię orientowaną wzdłużnie w stosunku 5:1 i orientowaną poprzecznie w stosunku 10:1, przy czym folia podstawowa ma grubość 18pm, a każda z warstw zgrzewalnych, znajdujących się na boku powierzchniach folii podstawowej, wykazuje grubość 1 μτη.

Tabela

Terpolimer: Kopolimer propylen/etylen	100:0	58:42	39:61
Zmętnienie (%)	1,5	1,4	1,4
Połysk (GE)	87/87,2	88,1/87,7	89/88,6
Odporność na zarysowanie	1,1/23	1,0/19,4	1,0/19,4
Zgrzewanie niskociśnieniowe
Wytrzymałość połączenia zgrzewanego
[N/15 mm]
90°C	1,61	1,68	1,37
95°C	1,98	2,09	1,78
100°C	2,29	2,39	2,19
Wartość scalenia (N)	39,6	10,2	7,6

Porównanie

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Folia termozgrzewalna, wielowarstwowa, przynajmniej jednokierunkowo orientowana, składająca się z warstwy podstawowej z polipropylenu i z co najmniej jednej warstwy termozgrzewalnej z polimerów olefinowych, zwłaszcza do pakowania produktów spożywczych lub do pakowania paczek papierosów, znamienna tym, że zawiera warstwę termozgrzewalną składającą się po pierwsze z 35-70%, korzystnie 38-60% wagowych polimerów olefinowych, składających się z dwóch składników, z których pierwszy stanowi co najmniej jeden terpolimer, złożony z 65-82% wagowych propylenu, 25-14% wagowych butenu-1 i 10-4% wagowych etylenu, a drugi stanowi 0-7% wagowych kopolimeru etylenu i butenu-1, przy czym suma zawartości obu wymienionych składników, względnie suma zawartości propylenu, butenu-1 i etylenu, składających się na terpolimer, jest zawsze równa 100% wagowych, a zawartość monomerów w obu wymienionych składnikach musi zawsze wynosić 65-82% wagowych propylenu, 25-14% wagowych butenu-1 i 10-4% wagowych etylenu, po drugie składającą się z 65-30%, korzystnie 62-40% wagowych kopolimeru propylen/etylen o zawartości 2-6% wagowych etylenu, przy czym suma składników wymienionych jako pierwsze i jako drugie zawsze wynosi 100% wagowych i ponadto ewentualnie zawierającą znane substancje pomocnicze i dodatkowe.
2. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera warstwę podstawową zawierającą 3-15% wagowych niemieszalnych dodatków nieorganicznych lub organicznych w postaci cząstek.
3. Folia według zastrz. 1 albo zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera warstwę barierową dla gazu składającą się ze zmydlonego kopolimeru etylen/octan winylu i ewentualnie zawiera warstwy zwiększające przyczepność.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 1500 zł