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La présente invention se rapporte aux pellicules de pllyétjylè- ne. Elle concerne plus particulièrement des pellicules de polyéthylène présentant des caractéristiques nouvelles et un procédé pour les fabri- quer.
Grâce à leurs propriétés physiques et chimiques, les pellicules ie polyéthylène sont largement utilisées pour l'emballage et le conditionnement. Par leur remarquable résistance à l'usage à basse tem- pérature, elles conviennent parfaitement bien comme emballage de protec- tion pour des produits alimentaires tels que de la volaille et de la vian- de, qui doivent être conservés en glacière,ou en frigoo
Dans l'emballage de produits alimentaires, particulièrement la volaille et la viande, et les produits alimentaires contenant de la viande pour la conservation en glacière ou en frigo, l'emballage doit adhérer intimement, de façon à ne laisser aucune poche d air entre l'emballage et la surface du produit emballé.
Un emballage adhérant intimement peut être obtenu en plaçant le produit à emballer dans une enveloppe faite d'une pellicule rétrécissable à chaud et en soumettant cet emballage à la cha- leur. Il peut être également obtenu en plaçant le produit à emballer dans une enveloppe faite d'une matière extensible possédant une certaine repri- se élastique.
Le brevet américain n 2.461.975 décrit un procédé de fabrication d'un tube flexible aplati à paroi mince à partir de polyéthylène, qui a connu un grand succès industriel. Suivant une forme de ce procédé, on ex- trude continuellement du polyéthylène à l'état fondu par un orifice annu- laire de façon à obtenir un tube sans soudure et à mesure que le tube sort de la filière, on dirige sur le tube un milieu gazeux refroidissant au voisinage de la filière et on gonfle le tube à 1 état plastique au moyen d'une bulle d'argent gazeux enfermée dans le tube pour lui donner le dia- mètre désiréLe tube est tiré de la filière par une paire de rouleaux pinceurs qui servent également à aplatir le tube gonflé pour lui donner la forme d'un tube aplati et c'est dans cet état qu'il est enroulé sur un mandrin.
Les rouleaux pinceurs servent également à empêcher l'agent gazeux de s'échapper du tube. Pour simplifier la description, ce procédé sera appelé ci-après "procédé du tube gonflé
Les pellicules de polyéthylène du commerce obtenues par ce procé- dé du tube gonflé, lorsqu'elles sont brusquement soumises à une températu- re de 10000, présentent un rétrécissement appréciable ou faible dans le sens de la machine, c'est-à-dire le sens d'extrusion, mais ne présentent qu'un rétrécissement faible ou nul dans le sens transversale D'autres pel- licules du commerce ont des caractéristiques de rétrécissement semblables et dans certains cas, ces pellicules s'allongent même dans le sens trans- versal, lorsqu'elles sont soumises à un chauffage brusque à 100 C.
En ou- tre, les pellicules du commerce s'étranglent lorsqu'elles sont apprécia- blement étirées dans le sens transversal, ce qui nuit à leur aspect.
Un but de l'invention est de procurer une pellicule de polyéthy- lène présentant des caractéristiques et propriétés physiques nouvelles.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule flexible sans support en polyéthylène présentant des caractéristiques de rétrécissement déterminées.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule flexible sans support en polyéthylène qui rétrécisse appréciablement dans , les deux sens lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur.
Un autre but de l'invention est de procurer une mince pellicule . de polyéthylène flexible sans support possédant une reprise élastique ap-
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préciable et ne s'étranglant pas lorsqu'elle est appréciableent allongée dans le sens transversal.
Un autre but encore est de procurer un procédé de fabrication d'une pellicule de polyéthylène présentant les caractéristiques indiquées ci-dessus.
D'autres buts ressortiront de la suite de la description.
Ces buts sont atteints, dans l'ensemble, en fabriquant un tube de polyéthylène flexible à paroi mince aplati par le procédé du tube gon- flé, dans lequel l'orifice par lequel le polyéthylène fondu est extrudé et le rapport de gonflement correspondent à la formule ci-dessous.
Ouverture de l'orifice = K (rapport de gonflement)2 où l'ouver- ture de l'orifice est la différence entre les rayons des lèvres extérieure et intérieure de la filière et vaut au moins 0,007 pouce (0,18 mm), K a une valeur qui ne dépasse pas 0,0018 pouce (0,046 mm) et le rapport de gonflement défini par largeur à platdu tube aplati diamètre extérieur de l'orifice est compris entre 3,5 et 8.
Comme l'indique la formule, la dimension de l'orifice doit être au moins 0,007 pouce et pour obtenir une pellicule de polyéthylène ayant une capacité de rétrécissement appréciable dans les deux sens, lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur, K ne peut dépasser 0,0018 pouce.
Lorsque K exprimé en pouces est supérieur à 0,0018, la pellicule présente des caractéristiques de rétrécissement non équilibrées. Elle rétrécit ap- préciablement dans le sens de la machine et rétrécit moins, pas du tout ou même allonge considérablement dans le sens transversal, lorsqu'elle est brusquement soumise à la chaleur. Dans la forme d'exécution préférée, K ne dépasse pas 0,0012 pouce (0,032 mm), et est par exemple compris entre 0,0005 et 0,0010 pouce (0,012-0,025 mm).
Le rapport de gonflement de 3,5 à 8 indiqué dans la formule est également critique. Un rapport de gonflement sensiblement extérieur à cet- te gamme donne une pellicule qui ne possède pas un retrait appréciable dans les deux sens. En général, pour un rapport de gonflement inférieur à 3,5, les caractéristiques de rétrécissement ne sont pas équilibrées et pour un rapport de gonflement supérieur à 8 la pellicule ne rétrécit guère dans aucun sens.
N'importe quel polyéthylène susceptible d'être extrudé à l'état fondu en une pellicule mince sans support peut être utilisé. On a utilisé avec succès du polyéthylène présentant un indice de fusion de 8,5 ou moins.
On préfère utiliser un polyéthylène ayant un indice de fusion compris entre 0,5 et 2,5.
Pour obtenir des pellicules de polyéthylène qui rétrécissent ap- préciablement dans le sens de la machine et dans le sens transversal, lors- qu'elles sont brusquement exposées à des températures de 99 à 100 C la densité du polyéthylène est de préférence inférieure à 0,9165, par exemple 0,9130 à 0,9150. Il est surprenant de constater que les pellicules prépa- rées suivant l'invention à partir de polyéthylène ayant une densité infé- rieure à 0,9165 rétrécissent davantage dans les deux sens, lorsqu'elles sont brusquement exposées à des températures supérieures à 100 C, telles que 105 et 108 C, que lorsqu'elles sont chauffées à une température de 100 C,
On a également constaté avec étonnement que des pellicules préparées suivant l'invention à partir de polyéthylène ayant une densité de 099165 à 0,9230 et ne présentant pratiquement aucun retrait lorsqu'elles sont brus- quement soumises à une température de 99 à 100 C, rétrécissent appréciable- ment dans les deux sens lorsqu'elles sont brusquement exposées à une tempé-
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rature sapérieure à 100 C, par exemple 105 et 108 C. En général, le rétré- cissement est d'autant plus grand que la température à laquelle la pelli- cule est exposée est plus élevée.
La température de la filière doit être inférieure à celle à la- quelle le polyéthylène se décompose et peut varier entre des limites assez larges. Des températures comprises entre 270 et 500 F (135-26000) peuvent être utiliséeso Des résultats satisfaisants ont été obtenus avec des tem- pératures de 270 à 390 F (135-200 C).
Le, procédé ou le dispositif de chauffage a peu d'importance à condition que la chaleur destinée à effectuer le rétrécissement soit appli- quée brusquement.Par exemple, le chauffage peut être effectué en plongeant brusquement la pellicule dans un milieu liquide chauffé et maintenu à la température désiréeo En variante, le chauffage peut être obtenu en exposant brusquement la pellicule à la température désirée obtenue par de l'air chaud, de la vapeur, de la chaleur de convection, etcoo
On peut utiliser n'importe quel milieu liquide qui n'affecte pas indésirablement la pellicule et peut être chauffé et maintenu à la tempé- rature désirée.Lorsque le contenu de l'emballage est un produit alimentai- re, le milieu liquide doit être de préférence non toxique.L'eau bouillan- te, le prooylène-glycol à 100 C, la glycérine à 10000,
un mélange de gly- cérine et d'eau à 100 C,etc., sont des exemples de milieux liquides permet- tant d'effectuer le rétrécissement à 99-100 C. Pour rétrécir la pellicule au-dessus de 100 C, il est préférable d'utiliser des milieux liquides qui ont des points d'ébullition égaux ou supérieurs à la température de rétré- cissement désiréeo Les milieux liquides suivants, maintenus aux températu- ' res indiquées, sont des exemples de produits qui ont été utilisés pour ré- trécir des pellicules de polyéthylène obtenues suivant l'invention à des températures supérieures à 100 C,
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<tb> Composition <SEP> liquide <SEP> Températures <SEP> C
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 105
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 108 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 95 <SEP> % <SEP> de <SEP> sirop <SEP> de <SEP> suore, <SEP> 5 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 106 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 80 <SEP> % <SEP> de <SEP> propylène <SEP> glycol, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> 80% <SEP> de <SEP> glycérine, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> 60 <SEP> % <SEP> de <SEP> propylène <SEP> glycol, <SEP> 40 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 102
<tb>
<tb> 60 <SEP> % <SEP> de <SEP> glycérine,
<SEP> 40 <SEP> % <SEP> d'eau <SEP> 105
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> saturée <SEP> d'acétate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 105
<tb>
<tb> Tétraéthylène <SEP> glycol <SEP> 105
<tb>
Les détails et la mise en oeuvre de l'invention ressortiront des exemples qui suivent qui ne sont toutefois donnés qu'à titre d'illustration de l'in vention et ne peuvent la limiter,,
Des pellicules de polyéthylène obtenues par le procédé du tube gonflé dans les conditions énoncées ci-après présentent les caractéristi- ques de rétrécissement suivantes
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<tb> INdice <SEP> Densité- <SEP> Repport <SEP> Ouverture <SEP> K <SEP> Tempé- <SEP> Vitesse <SEP> Epais- <SEP> % <SEP> de <SEP> rétréciossement
<tb> de <SEP> Densité <SEP> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> fi- <SEP> (pouces) <SEP> rature <SEP> des <SEP> rou- <SEP> seur <SEP> 99-100 C <SEP> 105 C <SEP> sens <SEP> sens
<tb> de <SEP> (g/cm3) <SEP> de <SEP> gon- <SEP> de <SEP> la <SEP> fi- <SEP> (pouces <SEP> rature
<tb> fusion <SEP> flement <SEP> lière <SEP> de <SEP> filiè- <SEP> (pieds/ <SEP> limes <SEP> de <SEP> la <SEP> trans- <SEP> de <SEP> la <SEP> trans- <SEP> de <SEP> la <SEP> trnaspouce)
<SEP> filiè- <SEP> min.) <SEP> de <SEP> machi- <SEP> versal <SEP> machi- <SEP> versai <SEP> machi- <SEP> versai
<tb> pouce <SEP> re <SEP> ( F) <SEP> min.) <SEP> de <SEP> pouce <SEP> ne <SEP> ne <SEP> ne
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 4,0 <SEP> 24 <SEP> 0,0015 <SEP> 325 <SEP> 20,0 <SEP> 2,0 <SEP> 41 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 6,0 <SEP> 24 <SEP> 0,000067 <SEP> 325 <SEP> 12,5 <SEP> 2,0 <SEP> 35 <SEP> 28 <SEP> 44 <SEP> 33 <SEP> 46 <SEP> 34
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 4,0 <SEP> 24 <SEP> 0,0015 <SEP> 390 <SEP> 20,0 <SEP> 2,0 <SEP> 41 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 1,74 <SEP> 0,9184 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 270 <SEP> 20,5 <SEP> 1,9 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 25 <SEP> 22 <SEP> 50 <SEP> 53
<tb> 2,06 <SEP> 0,9220 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 275 <SEP> 13,5 <SEP> 2,
0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 58 <SEP> 50
<tb> 8,49 <SEP> 0,9173 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 345 <SEP> 14,0 <SEP> 2,0 <SEP> 50 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 60
<tb> 0. <SEP> 98 <SEP> 0,9184 <SEP> 5,5 <SEP> 25 <SEP> 0,00083 <SEP> 270 <SEP> 18,5 <SEP> 1,8 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 7,0 <SEP> 26 <SEP> 0,00053 <SEP> 390 <SEP> 16,0 <SEP> 2,2 <SEP> 28 <SEP> 29- <SEP> - <SEP> 48 <SEP> 43 <SEP>
<tb> 2,29 <SEP> 0,9150 <SEP> 8,0 <SEP> 14 <SEP> 0,00022 <SEP> 390 <SEP> 12,0 <SEP> 2,2 <SEP> 21 <SEP> 27- <SEP> - <SEP> 37 <SEP> 39
<tb>
Les densités sont à 25 C après vielilisement au four à 60 C pendant 48 heures et sont corrigées pour le flottement dans l'air.
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Le rétrécissement est déterminé par le procédé suivant:
On découpe un échantillon de pellicule pour lui donner les dimen- sions de 4 1/2 pouces x 1/2 pouce (114 x 13 mm), la plus grande dimension étant parallèle au sens d'extrusion. On fixe par une pince un poids de
0,5-1,0 gramme à une extrémité de l'échantillon et on marque cet échantil- lon à 4 pouces (101 mm) de l'extrémité libre. '
L'échantillon est alors maintenu pendant une'courte période par l'extrémité libre , ' de telle sorte que l'extrémité inférieure ménie du poids soit environ à 6 pouces (152 mm) au-dessus de la surface d'un bain de li- quide bien agité à la température choisie, et on laisse tomber librement l'échantillon.
Un tamis à environ 6 pouces en dessous de la surface du liquide chaud procure un moyen pratique de reprendre l'échantillon qui doit rester immergé pendant 5 secondes. Le rétrécissement en % dans le sens de la machine est alors déterminé en mesurant la distance entre la marque et l'extrémité libre de l'échantillon.
Cet essai est répété avec un échantillon semblable découpé pa- rallèlement au sens transversal, pour déterminer le rétrécissement dans ce sens. Un allongement est considéré comme un rétrécissement négatif, pour faciliter les mesures.
La pellicule de l'invention a un allongement d'au moins 100% dans un sens comme dans l'autre et une reprise élastique d'au moins 55% et dans certains cas 75% ou plus. Pendant l'allongement, la pellicule ne pré- sente aucun étranglement et l'absence de cet étranglement pendant l'allon- gement permet un allongement uniforme.
Le procédé pour déterminer la capacité d'allongement et la re- prise élastique est le suivants
On marque une unité de longueur sur une bande de pellicule et on étire la pellicule jusqu'à ce qu'on ait atteint l'allongement désiré. On supprime alors immédiatement la force et on laisse jouer la reprise élas- tique. La longueur finale entre les marques est alors mesurée et la repri- se en % est calculée à partir de cette mesure.
La pellicule obtenue suivant l'invention est utile pour emballer n'importe quel objet sur la surface duquel l'emballage doit s'appliquer étroitement. Elle est particulièrement utile pour emballer des produits a- limentaires à conserver en frigo ou en glacière.
En pratique, l'objet à emballer est introduit dans un sac formé d'un tube sans soudure obtenu comme décrit plus haut et dont une extrémi- té est soudée à chaud. Dans la forme d'exécution où le sac doit être ré- tréci par la chaleur, le sac est suffisamment large pour permettre une in- troduction facile de l'objet. Après l'introduction de l'objet, l'extrémi- té ouverte est fermée ou soudée et l'emballage est soumis à l'action de la chaleur pendant une période assez courte, par exemple 15 secondes et de préférence 5 secondes au moins, pour provoquer le rétrécissement du sac et lui faire épouser l'objet à emballer. On fait de préférence le vide dans l'emballage, avant de fermer ou de souder l'extrémité ouverte.
Dans la forme d'exécution où la pellicule doit former un emballa- ge étroitement serré par son élasticité, le périmètre du sac est inférieur à celui de l'objet à y emballer. Le périmètre du sac est agrandi, par exem- ple en l'étirant pour que l'objet puisse y être introduit. Si on le désire, l'étirage peut être effectué en appliquant le vide à la paroi périphérique du sac. Après que l'objet a été introduit dans le sac, on ramène la pres- sion à la normale et le sac épouse alors la surface de l'objet. En varian- te, la périphérie du sac peut être agrandie en étirant sa paroi intérieure.
Après introduction de l'objet, on supprime la force d'étirage. Si on le
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désire, l'extrémité ouverte du sac peut être placée sur un entonnoir par lequel on peut faire passer l'objet à emballer. Dans cette forme d'exécu- tion, l'entonnoir déforme l'extrémité du sac en contact avec lui et per- met à l'objet d'entrer facilement dans le sac. Le mouvement continu de l'objet dans le sac détermine l'étirage de celui-ci et lui fait épouser intimement l'objet,,
Lorsque l'emballage obtenu par l'un ou l'autre de ces procédés contient un objet tel qu'un produit alimentaire devant être réfrigéré pour le conserver, on conserve l'emballage en frigo.
Lorsque l'objet est un produit alimentaire à congeler comme de la volaille, de la viande, etc., l'emballage est rapidement congelé et son contenu est congelé après que l'emballage a été placé dans des conditions appropriées.
L'invention convient particulièrement pour obtenir des pellicu- les continues sous la forme de tubes aplatis à paroi mince. Bien que les exemples soient relatifs à des pellicules sous forme de tube ayant une épais- seur de paroi de 0,0018 pouce à 0,0022 pouce, des tubes ayant une épaisseur de paroi ne dépassant pas 0,0005 pouce (0,012 mm) ou atteignant 0,0040 pouce (0,10 mm) ou davantage, peuvent être fabriqués.
Lorsqu'on désire obtenir la pellicule sous forme de feuille, pré- sentant les propriétés décrites ci-dessus, le tube peut être fendu longi- tudinalement. Si on le désire, les pellicules fendues peuvent être trans- formées en tubes ou en sacs soudés qui peuvent être utilisés comme réci- pients rétrécissables ou extensibles pour l'emballage comme décrit plus haut.
Dans la présente description et les revendications, un rétrécis- sement appréciable ou un terme équivalent désigne un rétrécissement d'au moins 25%.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à la description ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication de pellicules minces flexibles sans support possédant des caractéristiques nouvelles et améliorées par le pro- cédé du tube gonflé, caractérisé en ce qu'on extrude à l'état fondu du polyéthylène susceptible de former des pellicules par un orifice annulai- re et on gonfle, ce tube à l'état plastique de formation suivant la formule dimension de l'orifice = K (rapport de gonflement)2, où la di- mension de l'orifice est la différence entre les rayons des lè- vres intérieure et extérieure de la filière et est au moins
0,007 pouce (0,18 mm).
K a une valeur en pouces ne dépassant pas 0,0018 (0,046 mm) et le rapport de gonflement, défini par largeur à plat du tube aplati diamètre extérieur de l'orifice est compris entre 3,5 et 8.
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The present invention relates to films of pllyethylen. It relates more particularly to polyethylene films having novel characteristics and to a process for their manufacture.
Due to their physical and chemical properties, polyethylene films are widely used for wrapping and packaging. Due to their remarkable resistance to use at low temperature, they are ideally suited as protective packaging for food products such as poultry and meat, which must be kept in a cooler, or in a fridge.
In the packaging of food products, particularly poultry and meat, and food products containing meat for storage in coolers or refrigerators, the packaging must adhere closely, so as not to leave any air pockets between the packaging. packaging and the surface of the packed product.
An intimately adherent package can be obtained by placing the product to be wrapped in an envelope made of heat-shrinkable film and subjecting this package to heat. It can also be obtained by placing the product to be packaged in an envelope made of an extensible material having a certain elasticity.
US Patent No. 2,461,975 describes a process for manufacturing a thin-walled flattened flexible tube from polyethylene which has had great industrial success. In one form of this process, molten polyethylene is continuously extruded through an annular orifice to provide a seamless tube and as the tube exits the die, a tube is directed onto the tube. gaseous medium cooling in the vicinity of the die and the tube is inflated to a plastic state by means of a gaseous silver bubble enclosed in the tube to give it the desired diameter The tube is pulled from the die by a pair of rollers clamps which also serve to flatten the swollen tube to give it the shape of a flattened tube and it is in this state that it is wound on a mandrel.
The nip rollers also serve to prevent the gaseous agent from escaping from the tube. To simplify the description, this method will be called hereinafter "the inflated tube method.
The commercial polyethylene films obtained by this inflated tube process, when suddenly subjected to a temperature of 10,000, show appreciable or low shrinkage in the machine direction, i.e. direction of extrusion but show little or no shrinkage in the transverse direction Other commercial films have similar shrinkage characteristics and in some cases these films even elongate in the transverse direction. versal, when subjected to sudden heating to 100 C.
In addition, commercial films strangle when stretched considerably in the transverse direction, which adversely affects their appearance.
An object of the invention is to provide a polyethylene film exhibiting novel characteristics and physical properties.
Another object of the invention is to provide a flexible thin film without support of polyethylene having determined shrinkage characteristics.
Another object of the invention is to provide a flexible, unsupported polyethylene thin film which shrinks appreciably in both directions when suddenly subjected to heat.
Another object of the invention is to provide a thin film. of flexible polyethylene without support having an elastic recovery ap-
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Precious and not strangling when appreciableent lengthened in the transverse direction.
Yet another object is to provide a method of manufacturing a polyethylene film having the characteristics indicated above.
Other objects will emerge from the remainder of the description.
These objects are achieved, on the whole, by making a flattened thin-walled flexible polyethylene tube by the inflated tube process, in which the orifice through which the molten polyethylene is extruded and the swelling ratio correspond to the. formula below.
Orifice opening = K (swelling ratio) 2 where the orifice opening is the difference between the radii of the outer and inner lips of the die and is at least 0.007 inch (0.18 mm), K is no greater than 0.0018 inch (0.046 mm) and the swelling ratio defined by flat width of the flattened tube outer diameter of the orifice is between 3.5 and 8.
As the formula states, the size of the orifice should be at least 0.007 inch and to obtain a polyethylene film having appreciable shrinkage capacity in both directions, when it is suddenly subjected to heat, K cannot exceed 0.0018 inch.
When K expressed in inches is greater than 0.0018, the film exhibits unbalanced shrinkage characteristics. It shrinks appreciably in the machine direction and shrinks less, not at all, or even elongates considerably in the transverse direction, when suddenly subjected to heat. In the preferred embodiment, K does not exceed 0.0012 inch (0.032 mm), and is for example between 0.0005 and 0.0010 inch (0.012-0.025 mm).
Also critical is the 3.5 to 8 swell ratio shown in the formula. A swelling ratio substantially outside this range results in a film which does not have appreciable shrinkage in either direction. In general, for a swelling ratio of less than 3.5, the shrinkage characteristics are not balanced and for a swelling ratio of more than 8 the film does not shrink much in any direction.
Any polyethylene capable of being melt extruded into a thin film without support can be used. Polyethylene having a melt index of 8.5 or less has been successfully used.
It is preferred to use a polyethylene having a melt index of between 0.5 and 2.5.
To obtain polyethylene films which shrink appreciably in the machine direction and in the transverse direction, when suddenly exposed to temperatures of 99 to 100 C the density of the polyethylene is preferably less than 0, 9165, for example 0.9130 to 0.9150. Surprisingly, films prepared according to the invention from polyethylene having a specific gravity less than 0.9165 shrink more in both directions when suddenly exposed to temperatures above 100 ° C. such as 105 and 108 C, that when heated to a temperature of 100 C,
It has also been surprisingly found that films prepared according to the invention from polyethylene having a density of 099165 to 0.9230 and exhibiting practically no shrinkage when suddenly subjected to a temperature of 99 to 100 ° C. shrink appreciably in both directions when suddenly exposed to a temperature.
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rature greater than 100 ° C., for example 105 and 108 ° C. In general, the shrinkage is greater the higher the temperature to which the film is exposed.
The temperature of the die should be below that at which the polyethylene decomposes and can vary within fairly wide limits. Temperatures between 270 and 500 F (135-26000) can be used. Satisfactory results have been obtained with temperatures of 270 to 390 F (135-200 C).
The heating method or device is of little importance provided that the heat to effect the shrinkage is applied abruptly. For example, the heating may be effected by abruptly immersing the film in a liquid medium heated and maintained at The desired temperature Alternatively, heating can be achieved by abruptly exposing the film to the desired temperature obtained by hot air, steam, convection heat, and coo
Any liquid medium can be used which does not adversely affect the film and can be heated and maintained at the desired temperature. When the contents of the package are a food product, the liquid medium should be preferably non-toxic. Boiling water, prooylene glycol at 100 C, glycerin at 10,000,
a mixture of glycerin and water at 100 C, etc., are examples of liquid media which allow shrinkage to be effected at 99-100 C. To shrink the film above 100 C it is necessary preferred to use liquid media which have boiling points equal to or greater than the desired shrinkage temperature. The following liquid media, maintained at the temperatures indicated, are examples of products which have been used to reduce shrinking polyethylene films obtained according to the invention at temperatures above 100 C,
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<tb> Composition <SEP> liquid <SEP> Temperatures <SEP> C
<tb>
<tb> Aqueous <SEP> solution <SEP> saturated <SEP> of <SEP> sodium <SEP> chloride <SEP> <SEP> 105
<tb>
<tb> Aqueous <SEP> solution <SEP> saturated <SEP> of <SEP> sodium <SEP> chloride <SEP> 108 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 95 <SEP>% <SEP> of <SEP> syrup <SEP> of <SEP> suore, <SEP> 5 <SEP>% <SEP> of water <SEP> 106 <SEP> (P.E.)
<tb>
<tb> 80 <SEP>% <SEP> of <SEP> propylene <SEP> glycol, <SEP> 20 <SEP>% <SEP> of water <SEP> 105
<tb>
<tb> 80% <SEP> of <SEP> glycerin, <SEP> 20 <SEP>% <SEP> of water <SEP> 105
<tb>
<tb> 60 <SEP>% <SEP> of <SEP> propylene <SEP> glycol, <SEP> 40 <SEP>% <SEP> of water <SEP> 102
<tb>
<tb> 60 <SEP>% <SEP> of <SEP> glycerin,
<SEP> 40 <SEP>% <SEP> of water <SEP> 105
<tb>
<tb> Aqueous <SEP> solution <SEP> saturated <SEP> with sodium <SEP> acetate <SEP> <SEP> 105
<tb>
<tb> Tetraethylene <SEP> glycol <SEP> 105
<tb>
The details and the implementation of the invention will emerge from the examples which follow which are however given only by way of illustration of the invention and cannot limit it.
Polyethylene films obtained by the inflated tube process under the conditions set out below exhibit the following shrinkage characteristics
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EMI4.1
<tb> INdice <SEP> Density- <SEP> Repport <SEP> Opening <SEP> K <SEP> Temp- <SEP> Speed <SEP> Thick- <SEP>% <SEP> of <SEP> shrinkage
<tb> of <SEP> Density <SEP> Ratio <SEP> of <SEP> the <SEP> fi- <SEP> (inches) <SEP> erase <SEP> from the <SEP> rou- <SEP> sor <SEP > 99-100 C <SEP> 105 C <SEP> direction <SEP> direction
<tb> of <SEP> (g / cm3) <SEP> of <SEP> gon- <SEP> of <SEP> the <SEP> fi- <SEP> (inches <SEP> erase
<tb> fusion <SEP> flement <SEP> link <SEP> of <SEP> filiè- <SEP> (feet / <SEP> files <SEP> of <SEP> the <SEP> trans- <SEP> of <SEP > the <SEP> trans- <SEP> of <SEP> the <SEP> trnaspouce)
<SEP> filiè- <SEP> min.) <SEP> de <SEP> machi- <SEP> versal <SEP> machi- <SEP> versai <SEP> machi- <SEP> versai
<tb> inch <SEP> re <SEP> (F) <SEP> min.) <SEP> of <SEP> inch <SEP> ne <SEP> ne <SEP> ne
<tb> 2.29 <SEP> 0.9150 <SEP> 4.0 <SEP> 24 <SEP> 0.0015 <SEP> 325 <SEP> 20.0 <SEP> 2.0 <SEP> 41 <SEP > 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 2.29 <SEP> 0.9150 <SEP> 6.0 <SEP> 24 <SEP> 0.000067 <SEP> 325 <SEP> 12.5 <SEP> 2.0 <SEP> 35 <SEP > 28 <SEP> 44 <SEP> 33 <SEP> 46 <SEP> 34
<tb> 2.29 <SEP> 0.9150 <SEP> 4.0 <SEP> 24 <SEP> 0.0015 <SEP> 390 <SEP> 20.0 <SEP> 2.0 <SEP> 41 <SEP > 18 <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 1.74 <SEP> 0.9184 <SEP> 5.5 <SEP> 25 <SEP> 0.00083 <SEP> 270 <SEP> 20.5 <SEP> 1.9 <SEP> 0 <SEP > 3 <SEP> 25 <SEP> 22 <SEP> 50 <SEP> 53
<tb> 2.06 <SEP> 0.9220 <SEP> 5.5 <SEP> 25 <SEP> 0.00083 <SEP> 275 <SEP> 13.5 <SEP> 2,
0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 58 <SEP> 50
<tb> 8.49 <SEP> 0.9173 <SEP> 5.5 <SEP> 25 <SEP> 0.00083 <SEP> 345 <SEP> 14.0 <SEP> 2.0 <SEP> 50 <SEP > 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 60
<tb> 0. <SEP> 98 <SEP> 0.9184 <SEP> 5.5 <SEP> 25 <SEP> 0.00083 <SEP> 270 <SEP> 18.5 <SEP> 1.8 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> 2.29 <SEP> 0.9150 <SEP> 7.0 <SEP> 26 <SEP> 0.00053 <SEP> 390 <SEP> 16.0 <SEP> 2.2 <SEP> 28 <SEP > 29- <SEP> - <SEP> 48 <SEP> 43 <SEP>
<tb> 2.29 <SEP> 0.9150 <SEP> 8.0 <SEP> 14 <SEP> 0.00022 <SEP> 390 <SEP> 12.0 <SEP> 2.2 <SEP> 21 <SEP > 27- <SEP> - <SEP> 37 <SEP> 39
<tb>
The densities are at 25 ° C. after aging in the oven at 60 ° C. for 48 hours and are corrected for floating in air.
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The shrinkage is determined by the following method:
A sample film was cut to size 4 1/2 inches x 1/2 inch (114 x 13 mm), the largest dimension being parallel to the direction of extrusion. A weight of
0.5-1.0 grams at one end of the sample and this sample is marked 4 inches (101 mm) from the free end. '
The sample is then held for a 'short period by the free end,' so that the lower end of the weight is about 6 inches (152 mm) above the surface of a bath of li - quide well stirred at the chosen temperature, and the sample is allowed to fall freely.
A sieve about 6 inches below the surface of the hot liquid provides a convenient means of picking up the sample which is to remain submerged for 5 seconds. The% shrinkage in the machine direction is then determined by measuring the distance between the mark and the free end of the sample.
This test is repeated with a similar sample cut parallel to the transverse direction to determine the shrinkage in that direction. An elongation is considered a negative shrinkage, to facilitate the measurements.
The film of the invention has an elongation of at least 100% in either direction and an elastic recovery of at least 55% and in some cases 75% or more. During elongation, the film exhibits no constriction and the absence of this constriction during elongation allows uniform elongation.
The method for determining the elongation capacity and elastic recovery is as follows
One unit of length is marked on a strip of film and the film is stretched until the desired elongation is reached. The force is then immediately removed and the elastic recovery is allowed to play. The final length between the marks is then measured and the% increase is calculated from this measurement.
The film obtained according to the invention is useful for wrapping any object on the surface of which the packaging is to be applied tightly. It is particularly useful for packaging food products to be kept in the fridge or in an icebox.
In practice, the object to be packaged is introduced into a bag formed from a seamless tube obtained as described above and one end of which is heat-sealed. In the embodiment where the bag is to be heat shrunk, the bag is large enough to allow easy insertion of the article. After the introduction of the article, the open end is closed or sealed and the packaging is subjected to the action of heat for a relatively short period, for example 15 seconds and preferably at least 5 seconds, to cause the bag to shrink and conform to the object to be wrapped. The packaging is preferably evacuated before closing or sealing the open end.
In the embodiment where the film is to form a tightly packed package in its elasticity, the perimeter of the bag is less than that of the object to be wrapped therein. The perimeter of the bag is enlarged, for example by stretching it so that the object can be inserted therein. If desired, stretching can be accomplished by applying vacuum to the peripheral wall of the bag. After the object has been introduced into the bag, the pressure is returned to normal and the bag then follows the surface of the object. Alternatively, the periphery of the bag can be enlarged by stretching its inner wall.
After inserting the object, the stretching force is removed. If we
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As desired, the open end of the bag can be placed over a funnel through which the object to be packed can be passed. In this embodiment, the funnel deforms the end of the bag in contact with it and allows the object to easily enter the bag. The continuous movement of the object in the bag determines the stretching of this one and makes it closely follow the object.
When the packaging obtained by one or other of these methods contains an object such as a food product which must be refrigerated in order to preserve it, the packaging is kept in the refrigerator.
When the object is a food product to be frozen such as poultry, meat, etc., the package is quickly frozen and its contents are frozen after the package has been placed under suitable conditions.
The invention is particularly suitable for obtaining continuous films in the form of flattened thin-walled tubes. Although the examples relate to films in tube form having a wall thickness of 0.0018 inch to 0.0022 inch, tubes having a wall thickness of not more than 0.0005 inch (0.012 mm) or up to 0.0040 inch (0.10 mm) or more, can be manufactured.
When it is desired to obtain the film in sheet form, exhibiting the properties described above, the tube may be slit lengthwise. If desired, the split films can be made into tubes or sealed bags which can be used as shrink or stretch containers for packaging as described above.
In the present specification and the claims, appreciable shrinkage or an equivalent term refers to a shrinkage of at least 25%.
Of course, numerous modifications can be made to the above description without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1. A process for the manufacture of flexible thin films without support having new and improved characteristics by the process of the inflated tube, characterized in that polyethylene capable of forming films is extruded in the molten state through an annular orifice. - re and we inflate, this tube in the plastic state of formation according to the formula dimension of the orifice = K (swelling ratio) 2, where the dimension of the orifice is the difference between the radii of the inside and outside the chain and is at least
0.007 inch (0.18 mm).
K has a value in inches not exceeding 0.0018 (0.046mm) and the swelling ratio, defined by flat width of the flattened tube outside diameter of the orifice is between 3.5 and 8.