RU2605591C2

RU2605591C2 - Shrink film "forsplast-thermo"

Info

Publication number: RU2605591C2
Application number: RU2014100784/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольович Осадчий
Original assignee: Александр Анатольович Осадчий
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2016-12-20
Also published as: RU2014100784A

Abstract

FIELD: packaging industry.

SUBSTANCE: invention relates to processing of plastics and may be used in production of films, sheets. Shrink film may be used for packing of large-size and non-standard cargoes, when the packaging materials should have high strength and heat-shrinkable properties. Polymer t/in film consisting of two layers is performed by co-extrusion or other existing methods, using which there appears the orientation of different-composition layers of polymer material, which provides shrink properties and leads to formation of different structure of layers. One layer in the form of solid shrinkable film has a degree of orientation in longitudinal and transverse directions according to the parameters of shrinkage of the corresponding type shrinkable film, and the second layer is oriented in longitudinal and transverse directions, but has irregular mesh structure.

EFFECT: this enables cheap and functional package taking into account features of cargo, considerably increasing its strength and reduce the polymer material.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано при производстве пленок, листов. Термоусадочная пленка может быть использована при упаковке крупно габаритных и нестандартных грузов, когда упаковочные материалы должны иметь высокие показатели прочности термоусадочные свойства.The invention relates to the field of processing of plastics and can be used in the manufacture of films, sheets. Shrink film can be used in the packaging of large-sized and non-standard cargoes, when packaging materials must have high strength shrink properties.

Общеизвестны термоусадочные пленки (в дальнейшем-т/у пленки), которые могут быть разной толщины и иметь разные показатели усадки (ГОСТ 25951-83. Пленка полиэтиленовая термоусадочная).Well-known shrink films (hereinafter referred to as t / y films), which can be of different thicknesses and have different shrinkage indicators (GOST 25951-83. Shrink polyethylene film).

Согласно статистической теории прочности в каждом материале существует большое количество различных дефектов (например, неоднородность высокомолекулярных структур в полимерах) и общая прочность зависит от наибольшего дефекта. Причем, при увеличении размеров материала(объема или площади)общая прочность уменьшается. Это хорошо прослеживается на примере нитей, волокон (Михайлов Н.В. и др. Основы физики и химии полимеров. М., Высшая школа, 1977 г.).According to the statistical theory of strength in each material, there are a large number of different defects (for example, heterogeneity of high molecular structures in polymers) and the total strength depends on the largest defect. Moreover, with increasing size of the material (volume or area), the total strength decreases. This is well traced by the example of threads, fibers (Mikhailov N.V. et al. Fundamentals of Physics and Chemistry of Polymers. M., Higher School, 1977).

Поэтому проблема повышения механической прочности является очень актуальной, особенно для упаковочных материалов.Therefore, the problem of increasing mechanical strength is very relevant, especially for packaging materials.

При использовании т/у пленки с повышенными требованиями прочности применяют пленки большой толщины, что требует значительных экономических затрат и не всегда обосновано. Известно, что при упаковывании больших нестандартных грузов пленке могут образовываться дефекты в виде порывов, что в некоторых случаях, недопустимо, поскольку существует вероятность порчи грузов. Для предотвращения этого, т.е.для повышения прочности упаковочной пленки, изготавливают многослойные пленочные упаковочные материалы.When using t / y films with increased strength requirements, films of large thickness are used, which requires significant economic costs and is not always justified. It is known that when packaging large non-standard goods, the film can form defects in the form of gusts, which in some cases is unacceptable, since there is a possibility of damage to goods. To prevent this, i.e. to increase the strength of the packaging film, multilayer film packaging materials are manufactured.

Близким по назначению является упаковочный материал, который имеет термоусадочные свойства, и предназначен для защиты предметов, который состоит из двух слоев, соединенных друг с другом с помощью клеев (Пат RU. №2141897 C1, МКИ B32B 27/12, 31/00, опубл. 27.11.99).Close to the destination is the packaging material, which has heat-shrink properties, and is designed to protect objects, which consists of two layers connected to each other using glues (Pat RU. No. 2141897 C1, MKI B32B 27/12, 31/00, publ. . 11.27.99).

Главным недостатком данного упаковочного материала является наличие мягкого слоя, который мешает действию усадочных свойств и значительно уменьшает область использования так, как в процессе усадки мягкий слой действует как буфер и при том еще и расширяется, создавая воздушные карманы.The main disadvantage of this packaging material is the presence of a soft layer, which interferes with the action of shrinkage properties and significantly reduces the area of use, as in the process of shrinkage, the soft layer acts as a buffer and also expands, creating air pockets.

Производство известного упаковочного материала требует применения нескольких технологических операций, оборудования и материалов, например клеев, которые могут быть экологически вредными.The production of known packaging material requires the use of several technological operations, equipment and materials, such as adhesives, which can be environmentally harmful.

Задачей изобретения является создание современной упаковочной пленки которая имеет термоусадочные свойства и более высокие, относительно общеизвестных т/у пленок, показатели механической прочности, снижение экономических затрат на ее производство за счет уменьшения состава технологического оборудования и расхода сырья.The objective of the invention is to provide a modern packaging film that has heat shrink properties and higher relative to the well-known t / y films, indicators of mechanical strength, reducing the economic costs of its production by reducing the composition of technological equipment and the consumption of raw materials.

Поставленная задача решается за счет того, что полимерная т/у пленка, состоящая из двух слоев, производится методом соэкструзии или другими известными методами, при которых происходит регулируемая ориентация различных по составу слоев полимерного материала, обеспечивающая заданные параметры усадки и приводит к формированию различной структуры слоев.The problem is solved due to the fact that the polymer used film, consisting of two layers, is produced by the method of coextrusion or other known methods, in which there is a controlled orientation of the different composition of the layers of the polymer material, providing the specified shrinkage parameters and leads to the formation of various layer structures .

Один слой полимерного материала формируется в виде сплошной пленки, которая имеет степень ориентирования в продольном и поперечном направлениях согласно параметров усадки соответствующего типа термоусадочной пленки. Это происходит за счет определенных технологических параметров процесса при ее производстве.One layer of polymer material is formed in the form of a continuous film, which has a degree of orientation in the longitudinal and transverse directions according to the shrink parameters of the corresponding type of shrink film. This occurs due to certain technological parameters of the process during its production.

Другой слой полимерного материала также ориентируется согласно параметров процесса производства необходимых для формирования сетчатой структуры. Сетчатая структура слоя полимерного материала формируется за счет разрушения пор, которые образуются при ее производстве за счет порообразующих добавок, которые добавляют в исходное сырье данного слоя. (Пат. UA №84297 C2, МКI C08J 5/00, опубл. бюл. №19,2008).Another layer of polymer material is also oriented according to the parameters of the production process necessary for the formation of a mesh structure. The mesh structure of the layer of polymer material is formed due to the destruction of the pores that are formed during its production due to pore-forming additives that are added to the feedstock of this layer. (Pat. UA No. 84297 C2, MKI C08J 5/00, publ. Bulletin No. 19,2008).

Данный процесс по своей сути близок к технологиям «спанбонд», «мелтблаун», которые производятся в том числе, так называемым фильерно-раздувным способом. Сущность фильерного способа производства таких материалов заключается в следующем: расплав полимера выдавливается через фильеры в виде тонких непрерывных нитей, которые затем вытягиваются (ориентируются)в воздушном потоке и, укладываясь на движущийся транспортер, образуют полотно. Нити, на сформированном полотне, последствии скрепляются различным образом и могут быть сформованы в слоистый материал, состоящий из сплошного и сетчатого слоя. Основными материалами, которые используются при производстве изделий с сетчатой структурой являются полимеры с высоким ПТР. Например полипропилен, полиэфир, у которых ПТР до 800 т 1500 г/10 мин. Расплавы полимеров такого типа при температуре переработки «текут как вода», поэтому технология их производства сильно отличается от стандартных технологий производства полимерных пленок, в том числе т/у. Для производства т/у пленок применяются полимеры с ПТР 0,1-2 г/10 мин (ГОСТ 25951-83. Пленка полиэтиленовая термоусадочная).This process is inherently close to the technologies of "spunbond", "meltblown", which are produced including, the so-called die-blowing method. The essence of the spinneret production method of such materials is as follows: the polymer melt is extruded through spinnerets in the form of thin continuous filaments, which are then stretched (oriented) in the air flow and, laying on a moving conveyor, form a web. The threads on the formed web are subsequently fastened in various ways and can be formed into a layered material consisting of a continuous and mesh layer. The main materials used in the manufacture of products with a mesh structure are polymers with high MFR. For example polypropylene, polyester, in which MFR up to 800 tons 1500 g / 10 min. Melts of polymers of this type at a processing temperature “flow like water”, therefore the technology for their production is very different from standard technologies for the production of polymer films, including t / y. For the production of used films, polymers with a PTR of 0.1-2 g / 10 min are used (GOST 25951-83. Shrink polyethylene film).

Нерегулярная структура материалов, с пересекающимся в различных направлениях нитями, которые предварительно ориентированы в определенном направлении, не позволяет получать термоусадочные материалы со строго заданными параметрами усадки в продольном и поперечном направлениях, а это является обязательным требованием.The irregular structure of materials, with threads intersecting in different directions, which are previously oriented in a certain direction, does not allow to obtain heat-shrinkable materials with strictly specified shrinkage parameters in the longitudinal and transverse directions, and this is a mandatory requirement.

Таким образом, известные материалы с сетчатой структурой не являются термоусадочными.Thus, known mesh materials are not heat shrinkable.

Процесс производства непосредственно т/у пленок требует строго поддержания определенных технологических параметров. Известно, что не все пленки произведенные по одной и той же технологии, например «экструзии с раздувом», являются термоусадочными.The production process of directly used films requires strictly maintaining certain technological parameters. It is known that not all films produced using the same technology, for example, "blown extrusion," are heat shrinkable.

На степень усадки в поперечном и продольном направлении влияют следующие факторы: соотношение вытяжки и раздува рукава пленки, ширина формующей щели, температура производственного процесса, а также положение линии кристаллизации расплава полимера.The following factors affect the degree of shrinkage in the transverse and longitudinal directions: the ratio of stretching and inflation of the film sleeve, the width of the forming slit, the temperature of the manufacturing process, and the position of the crystallization line of the polymer melt.

В зависимости от условий процесса продольная усадка может составлять от 40% до 75%, поперечная от 0% (можно добиться и «отрицательной» усадки, когда пленка в процессе усадки будет удлиняться в поперечном направлении до 15-20%) до 50%.Depending on the process conditions, longitudinal shrinkage can be from 40% to 75%, transverse from 0% (it is possible to achieve "negative" shrinkage, when the film during the shrinkage is elongated in the transverse direction to 15-20%) up to 50%.

Основные термоусадочные пленки разделены на определенные типы и имеют регламентированные параметры усадки, например для типа «У», при определенной толщине, показатели должны составлять: - в продольном направлении от 40 до 50%; - в поперечном направлении от 30 до 35%. Вместе с тем, например для типа «О» показатели усадки должны быть постоянными при любых толщинах и составлять: - в продольном направлении 60%; - в поперечном направлении не более 25%.The main shrink films are divided into certain types and have regulated shrink parameters, for example for type “U”, at a certain thickness, the indicators should be: - in the longitudinal direction from 40 to 50%; - in the transverse direction from 30 to 35%. At the same time, for example, for type “O”, the shrinkage indices should be constant at any thickness and should be: - in the longitudinal direction 60%; - in the transverse direction of not more than 25%.

Согласно изобретения т/у пленка производится из полимера с ПТР 0,1-2 г/10 мин и состоит из 2-х соединенных между собой, слоев, причем в первом слое полимер распределен в виде сплошного слоя. Второй слой т\у пленки, согласно изобретения производится из полимера с ПТР 0,1-2 г/10 мин с добавлением 1-10 вес.% газообразующего материала, что приводит к образованию газообразных пор, которые под действием сил ориентации разрушаются и образуют сетчатую структуру, состоящую из ячеек. При этом полимер второго слоя перераспределяется так, что образует стороны /границы/ этих ячеек. Поскольку разрушение пор, с образованием ячеек, происходит в процессе ориентации т/у пленки под действием сил ориентации в продольном и поперечном направлениях соотношение величин которых меняется, то и размеры ячеек в продольном и поперечном направлениях соответственно изменяются прямо пропорционально степени ориентации в продольном и поперечном направлениях.According to the invention, the film is made from a polymer with a PTR of 0.1-2 g / 10 min and consists of 2 layers interconnected, the polymer being distributed in the first layer as a continuous layer. The second layer of the film, according to the invention, is made from a polymer with a PTR of 0.1-2 g / 10 min with the addition of 1-10 wt.% Gas-forming material, which leads to the formation of gaseous pores, which under the influence of orientation forces are destroyed and form a mesh cell structure. In this case, the polymer of the second layer is redistributed so that it forms the sides / borders / of these cells. Since the destruction of pores, with the formation of cells, occurs in the process of orientation of the t / y film under the influence of orientation forces in the longitudinal and transverse directions, the ratio of the values of which changes, the cell sizes in the longitudinal and transverse directions, respectively, change in direct proportion to the degree of orientation in the longitudinal and transverse .

При этом стороны /границы/ ячеек, образованные полимером второго слоя расположены на поверхности первого слоя и соединены с этой поверхностью, а площадь ячеек составляет 5-95% площади поверхности первого слоя.In this case, the sides / boundaries / cells formed by the polymer of the second layer are located on the surface of the first layer and connected to this surface, and the cell area is 5-95% of the surface area of the first layer.

Произведенная согласно изобретения полимерная термоусадочная пленка имеет второй слой сетчатой структуры сформированный из ячеек таким образом, что весь материал второго слоя образует границы ячеек, причем общий вес сетчатого слоя, т.е. вес материала второго слоя, не превышает 50% веса материала первого слоя.The polymer shrink film produced according to the invention has a second mesh layer formed from cells in such a way that all the material of the second layer forms the boundaries of the cells, with the total weight of the mesh layer, i.e. the weight of the material of the second layer does not exceed 50% of the weight of the material of the first layer.

При данной структуре сетчатый слой не изменяет показатели усадки первого слоя и материала в целом, поскольку оба слоя изготовлены из полимеров с близкими реологическими характеристиками и при одинаковых параметрах технологического процесса т.е формирование структуры, для получения материала с заданными т/у свойствами под действием сил ориентации происходит одновременно для первого и второго слоев.With this structure, the mesh layer does not change the shrinkage indices of the first layer and the material as a whole, since both layers are made of polymers with similar rheological characteristics and with the same process parameters, i.e. the formation of a structure, to obtain a material with specified t / y properties under the action of forces Orientation occurs simultaneously for the first and second layers.

Наличие сетчатого слоя, обеспечивает очень большие показатели прочности. Это проявляется таким образом, что при возникновении сквозного локального порыва пленки сетчатая структура препятствует его распространению, блокирует в пределах одной или нескольких ячеек, образованных элементами сетчатой структуры. Это важно когда для качественного хранения груза необходимо максимально сохранить целостность защитного слоя пленки.The presence of a mesh layer provides very high strength indicators. This is manifested in such a way that when a through local rupture of the film occurs, the mesh structure prevents its distribution, blocks within one or more cells formed by elements of the mesh structure. This is important when, for high-quality storage of cargo, it is necessary to preserve the integrity of the protective layer of the film as much as possible.

В случае когда груз состоит из нескольких грузов, каждый из которых имеет отдельную качественную упаковку, т.е. необходимо только зафиксировать несколько грузов, рационально использовать в качестве термоусадочного упаковочного материала пленку, состоящую из двух слоев полимерного материала в которой первый и второй слои имеют нерегулярную сетчатую структуру и термоусадочные свойства. Используемый термин «нерегулярная структура» означает, что при образовании пор, за счет введения газообразующего материала, их размеры могут отличаться (в том числе, за счет неравномерного распределения самого газообразного материала).In the case when the cargo consists of several goods, each of which has a separate high-quality packaging, i.e. it is only necessary to fix several loads, it is rational to use a film consisting of two layers of polymeric material as a heat-shrinkable packaging material in which the first and second layers have an irregular mesh structure and heat-shrink properties. The term “irregular structure” as used means that during the formation of pores due to the introduction of a gas-forming material, their sizes may differ (including due to the uneven distribution of the gaseous material itself).

Для получения такой структуры слоев необходимые газообразующие добавки добавляют в оба слоя полимерной термоусадочной пленки и таким образом получают сетчатую структуру обоих слоев. Причем плотность слоев может быт разной, в зависимости от требований для полимерной упаковочной пленки. Плотность слоев обеспечивается за счет разного процентного содержания газообразующих добавок.To obtain such a layer structure, the necessary gas-forming additives are added to both layers of the polymer shrink film, and thus a network structure of both layers is obtained. Moreover, the density of the layers can be different, depending on the requirements for the polymer packaging film. The density of the layers is provided due to the different percentage of gas-forming additives.

Согласно изобретения, изменение процентного содержания газообразующих добавок каждого слоя в пределах 1-10% приводит к образованию различного количества газообразных пор в каждом слое т/у пленки, которые под действием сил ориентации разрушаются и образуют сетчатую структуру, состоящую из ячеек. Таким образом, получают т/у материал, в котором площадь ячеек каждого из слоев составляет 5-95% площади поверхности другого слоя.According to the invention, a change in the percentage of gas-forming additives of each layer in the range of 1-10% leads to the formation of a different amount of gaseous pores in each layer of the plastic film, which under the action of orientation forces are destroyed and form a mesh structure consisting of cells. Thus, t / y material is obtained in which the cell area of each layer is 5-95% of the surface area of the other layer.

За счет сетчатой структуры слоев значительно уменьшается расход полимерного сырья.Due to the mesh structure of the layers, the consumption of polymer raw materials is significantly reduced.

ПримерExample

Термоусадочная пленка получена по стандартной технологии производства рукавных пленок «снизу вверх». Для первого слоя использовался полимер с ПТР 0,3 г/10 мин, для второго слоя полимер с ПТР 1,0 г/10 мин с добавлением 5 вес.% газообразующей добавки (ЧХЗ-21). Показатели степени ориентации полимерной заготовки составляли: ориентация в поперечном направлении(степень раздува) - 2,5-3; ориентация в продольном направлении (степень вытяжки) - 7-10. При этом получен полимерный материал плотностью: первый слой - 50 г\м. кв, второй слой - 25 г/м. кв; средний размер ячеек - 10/10 мм; показатели усадки - продольная - 60%; поперечная - 30%.Shrink film obtained by standard technology for the production of sleeve films "bottom to top". For the first layer, a polymer with a MFI of 0.3 g / 10 min was used; for the second layer, a polymer with a MF of 1.0 g / 10 min with the addition of 5 wt.% Gas-forming additives (ChKhZ-21). The degree of orientation of the polymer preform was: orientation in the transverse direction (degree of inflation) - 2.5-3; orientation in the longitudinal direction (degree of drawing) - 7-10. In this case, a polymer material with a density of: the first layer is 50 g \ m. sq., the second layer is 25 g / m. sq; the average cell size is 10/10 mm; shrinkage indicators - longitudinal - 60%; transverse - 30%.

Таким образом, полимерная термоусадочная пленка произведенная согласно изобретения расширяет ассортимент существующих упаковочных материалов, позволяет разрабатывать экономичную и функциональную упаковку с учетом особенностей груза, значительно повысить ее прочность и при этом сократить расходы полимерного материала.Thus, the polymer shrink film produced according to the invention expands the range of existing packaging materials, allows you to develop cost-effective and functional packaging, taking into account the characteristics of the cargo, significantly increase its strength and at the same time reduce the cost of polymer material.

Claims

Shrink film, consisting of the first polymer layer in the form of a continuous film, characterized in that the second polymer layer, the flow rate of which corresponds to one of the values from 0.1 to 2.0 g / 10 min, in an amount of not more than 50% by weight the material of the first layer, containing 1-10% by weight of the gas-generating material, has a mesh structure in the form of cells with sides formed by the material of the second layer, the dimensions of which are directly proportional to the degree of orientation of the film in the longitudinal and transverse directions, and one side is connected to the first layer, and their total area is 5-95% of the surface area of the first layer.