CH630290A5 - Accoppiati per imballaggio a base di pellicole poliolefiniche. - Google Patents

Accoppiati per imballaggio a base di pellicole poliolefiniche. Download PDF

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Description

La presente invenzione si riferisce alla preparazione di accoppiati a base di pellicole da polimeri olefinici che presentano migliorate caratteristiche e che sono impiegabili per la fabbricazione di contenitori, bustine, sacchetti, recipienti e manufatti in genere destinati prevalentemente all'industria dell'imballaggio.
Come è noto, i materiali destinati all'imballaggio devono possedere un insieme di caratteristiche meccaniche, estetiche, di impermeabilità, di termosaldabilità ed altre, che difficilmente si possono trovare contemporaneamente nelle pellicole ottenute da un solo tipo di polimero: si ricorre perciò all'impiego di accoppiati ottenuti dall'unione di più pellicole di sostanze diverse.
Sono attualmente noti accoppiati e laminati preparati da pellicole poliolefiniche con pellicole di altri polimeri termoplastici o fogli metallici come fogli di alluminio, descritti in precedenti brevetti a nome della Richiedente.
Sono altresì noti gli accoppiati da pellicole orientate di polipropilene con pellicole non orientate ottenute per titolatura di miscele di polipropilene con polietilene o copolimeri cristallini etilene-propilene.
La presente invenzione si riferisce ad accoppiati per imballaggio aventi spessori di 20 -=~ 200 microns dotati di bassa trasmittanza, bassa permeabilità a gas e vapori, alta resistenza alla perforazione ed elevata antistaticità, costituiti da due pellicole ottenute da polimeri olefinici, caratterizzati dal fatto che almeno ima delle due pellicole è una pellicola orientata mediante stiro di polipropilene costituito essenzialmente da macromolecole isotattiche avente un indice di fusione compreso tra 0,5 e 5 e che almeno una delle due pellicole porta sulla sua superficie di contatto con l'altra pellicola uno strato metallizzato avente una resistività compresa fra 1 e 5 Ohm.
Una delle due pellicole A) è una pellicola orientata mediante stiro di polipropilene costituito essenzialmente da macromolecole isotattiche, l'altra B) è una pellicola non orientata, od orientata mediante stiro, preparata da un polimero scelto fra polietilene a indice di fusione 0,5 -=~ 15, polipropilene isotattico a indice di fusione 5 20, copolimeri cristallini propilene-etilene a prevalente contenuto in propilene, sia del tipo a blocchi che random, mescole del polietilene con il polipropilene o con i copolimeri propilene-eti-lene e mescole del polipropilene con i copolimeri propilene--etilene.
Nel caso si impieghino pellicole orientate è opportuno rivestire una delle due pellicole con uno strato termosaldante.
La metallizzazione viene effettuata sotto vuoto con metalli come alluminio, zinco, oro, palladio e cadmio, preferibilmente su pellicole che sono state sottoposte ad un eventuale trattamento con scariche elettriche continue non perforanti.
La più adatta ed economica per scopi di imballaggio è la metallizzazione con alluminio.
Ciascuna pellicola dell'accoppiato in oggetto ha uno spessore preferibilmente compreso fra 10 e 100 microns.
Il polipropilene della pellicola B) ha indice di fusione preferibilmente compreso fra 5 e 20, il polietilene fra 0,5 e 15, i copolimeri etilene-propilene fra 3 e 20.
Il contenuto in etilene dei copolimeri è preferibilmente compreso fra 0,1 e 15%.
Nelle mescole, il polietilene e i copolimeri sono impiegati in ragione dell'1-50% in peso sul totale.
Gli accoppiati vengono in genere preparati mediante laminazione delle due pellicole fra loro, con o senza adesivi interposti, passandole fra rulli riscaldati a 30 90°C.
Sia l'accoppiamento delle due pellicole A) e B) senza interporre adesivi, che il rivestimento di una delle pellicole con uno strato termosaldante, che può essere costituito anche da polietilene, da copolimeri cristallini etilene-propilene e da miscele polietilene-copolimeri, possono essere effettuati anche con il metodo detto «extrusion coating».
Quando si impiegano adesivi essi vengono applicati su una faccia delle pellicole, secondo metodi noti, in particolare mediante spalmatura, a partire dalle loro soluzioni o dispersioni in acqua o solventi organici.
Si impiegano in genere soluzioni che hanno una concentrazione in adesivo compresa tra il 5 e il 40% in peso, in modo da avere una quantità di adesivo sulla pellicola compreso tra 1 e 10 g/mc di superficie.
Gli adesivi che si sono dimostrati particolarmente adatti sono quelli sintetici costituiti da resine termoplastiche come esteri ed eteri cellulosici, esteri alchilici ed acrilici, poliam-midi, poliuretani, poliesteri, o da resine termoindurenti come resine epossidiche, resine urea/formaldeide, fenolo/formaldeide, melammina/formaldeide o da gomme sintetiche.
Quali solventi dell'adesivo vengono impiegati in particolare idrocarburi come ligroina e toluolo, esteri come l'acetato di etile e chetoni come l'acetone e il metiletilchetone.
Le pellicole da accoppiare secondo la presente invenzione vengono preparate da polimeri olefinici ai quali possono essere addizionati prima della filmatura, additivi noti quali
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ad esempio: opacizzanti, stabilizzanti, lubrificanti, cariche, pigmenti organici ed inorganici.
Le pellicole poliolefiniche da accoppiare possono essere eventualmente sottoposte ad un pretrattamento superficiale con scariche elettriche continue non perforanti, oppure con agenti chimici onde incrementarne la ricettività verso l'adesivo ed eventualmente possono essere laccate con metodi noti, per migliorarne le caratteristiche di termosaldabilità.
Le pellicole preparate da polimeri del propilene aventi indice di fusione di 0,5 -s- 5, vengono orientate mediante stiro in una o due direzioni con metodi noti.
Gli accoppiati secondo la presente invenzione trovano applicazione nel campo dell'imballaggio di prodotti alimentari, compreso l'imballaggio di prodotti sotto vuoto.
Le misure di trasmittanza sono state effettuate spettrofotometricamente.
La permeabilità al vapor d'acqua è stata valutata secondo la norma ASTM-E-96, quella agli altri gas secondo la norma ASTM-D-1434, entrambe a 25°C.
L'indice di fusione è stato determinato secondo la norma ASTM-D-1238-65T.
La resistenza alla saldatura degli accoppiati è stata misurata con il metodo «peeling strength test» valutando, mediante un dinamometro (ad esempio del tipo Instron), la resistenza a trazione della saldatura.
La resistenza alla perforazione dell'accoppiato è stata misurata mediante un dinamometro di tipo Instron, con un punzone di 1,4 millimetri di diametro e raccordo di 0,7 millimetri.
Seguono alcuni esempi che illustrano il trovato senza peraltro limitarlo.
Esempio 1
È stato preparato un accoppiato, mediante passaggio fra rulli riscaldati a 70°C, di:
A) un film polipropilenico biorientato mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, sottoposto a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti e metallizzato su una faccia sotto vuoto con alluminio (resistività superficiale = 3 Ohm), avente le seguenti caratteristiche:
— spessore microns
25
— carico di rottura longitudinale kg/mmq
13
— carico di rottura trasversale kg/mmq
28
— allungamento longitudinale
%
180
— allungamento trasversale
%
45
— resistenza alla lacerazione
(Elmendorf)
g/25 microns
11
Il polipropilene impiegato fra la filmatura è un polimero a macromolecole prevalentemente isotattiche, preparato con catalizzatori stereospecifici, avente indice di fusione 4, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m. Il film è stato rivestito sulla faccia metallizzata con un adesivo a base di poliuretano in quantità di 1,5 g/mq di superficie.
B) Un film non orientato, di 25 microns di spessore, trattato con scariche elettriche continue non perforanti, preparato per filmatura di polipropilene avente indice di fusione 10, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns
52
— trasmittanza
%
1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm
35
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm
150
al vapor d'acqua g/mq.24h
1
— intervallo di saldabilità
°C
150-170
— resistenza alla saldatura g/cm
700
— resistenza alla perforazione g
1300
Esempio 2
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 1 con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film non orientato di 25 microns di spessore sottoposto prima dell'accoppiamento a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, preparato per filmatura di un copolimero cristallino a blocchi etilene-propi-lene avente il 2,5 % di etilene e indice di fusione 12.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 52
— trasmittanza % 1 —■ permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 30
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 140
al vapor d'acqua g/mq.24h 1,5
— intervallo di saldabilità °C 135-155
— resistenza alla saldatura g/cm 650
— resistenza alla perforazione g 1300
Esempio 3
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 1 con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film non orientato di 25 microns di spessore sottoposto prima dell'accoppiamento a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, preparato per filmatura di una mescola di 90% in peso di polipropilene avente indice di fusione 10, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m. con il 10% in peso di polietilene a bassa densità.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 52
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 35
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 140
al vapor d'acqua g/mq.24h 1,5
—• intervallo di saldabilità °C 135-155
— resistenza alla saldatura g/cm 600
— resistenza alla perforazione g 1300
Esempio 4
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 1 con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film non orientato di 25 microns di spessore sottoposto prima dell'accoppiamento a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, preparato per filmatura di una mescola di 5 % in peso di polietilene avente indice di fusione 2, con il 95 % in peso di un copolimero cristallino random etilene-propilene avente il 2% di etilene, indice di fusione 10.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 52
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 40
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 140
al vapor d'acqua g/mq.24h 2
— intervallo di saldabilità °C 130-150
— resistenza alla saldatura g/cm 600
— resistenza alla perforazione g 1200
Esempio 5
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 1 con l'eccezione che i rulli di accoppiamento sono stati riscaldati a 30°C anziché a 70°C e che il film B) è stato sostituito con un film non orientato, di 25 microns di spessore, sottoposto prima dell'accoppiamento a tratta-
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mento con scariche elettriche continue non perforanti, preparato per filmatura di polietilene a bassa densità avente indice di fusione 2.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns
52
— trasmittanza
%
1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq. 24h. atm
50
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm
150
al vapor d'acqua g/mq.24h
2
— intervallo di saldabilità
°C
115-125
— resistenza alla saldatura g/cm
600
— resistenza alla perforazione g
1200
Esempio 6
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 1 con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film di polipropilene biorientato, mediante stiro longitudinale e trasversale, di 25 microns di spessore, ottenuto per filmatura di polipropilene avente indice di fusione 4, rivestito con uno strato saldante applicato senza ausilio di primer con la tecnica dell'extrusion coating. Lo strato saldante è costituito da un popolimero cristallino random etilene-propilene avente il 5% di etilene, indice di fusione 10. Prima dell'accoppiamento il film B) viene sottoposto a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 52
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 20
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 130
al vapor d'acqua g/mq.24h 1
— intervallo di saldabilità °C 135-155
— resistenza alla saldatura g/cm 400
— resistenza alla perforazione g 1500
Esempio 7
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 6 con l'eccezione che lo strato saldante di rivestimento del film B) è stato sostituito con una mescola contenente il 95 % in peso di polipropilene avente indice di fusione 12, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m. e il 5% in peso di polietilene a bassa densità.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns
52
— trasmittanza
%
1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm
25
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm
130
al vapor d'acqua g/mq.24h
1
— intervallo di saldabilità
°C
135-155
— resistenza alla saldatura g/cm
400
— resistenza alla perforazione g
1500
Esempio 8
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 6 con l'eccezione che lo strato saldante di rivestimento del film B) è stato sostituito con una mescola contenente il 5 % in peso di polietilene a bassa densità avente indice di fusione 5, e il 95 % in peso di un copolimero cristallino random etilene-propilene avente il 2% di etilene, indice di fusione 10.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
—■ spessore microns 52
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 30
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 140
al vapor d'acqua g/mq.24h 1
— intervallo di saldabilità °C 130-150
— resistenza alla saldatura g/cm 450
— resistenza alla perforazione g 1400
Esempio 9
È stato preparato un accoppiato ripetendo l'esempio 1, con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film orientato, mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, di 25 microns di spessore, preparato per filmatura di polipropilene avente indice di fusione 3, residuo all'estrazione eptanica 96%, ceneri 80 p.p.m., sottoposto a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, di cui una faccia è stata rivestita con una lacca vinilica costituita da una soluzione in metiletilchetone di copolimero cloruro di vinile-acetato di vinile (87/13) previo rivestimento con polietilenimmina.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 54
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 25
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 130
al vapor d'acqua g/mq.24h 1,5
— intervallo di saldabilità °C 120-140
— resistenza alla saldatura g/cm 450
— resistenza alla perforazione g 1500
Esempio 10
È stato preparato un accoppiato, mediante passaggio fra rulli riscaldati a 90°C, di:
A) un film polipropilenico biorientato mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, sottoposto prima dell'accoppiamento a scariche elettriche continue non perforanti, metallizzato sotto vuoto con alluminio (resistività superficiale = 3 Ohm), avente le seguenti caratteristiche:
— spessore microns
25
— carico di rottura long.
kg/mmq
13
— carico di rottura trasv.
kg/mmq
28
— allungamento longitudinale
%
180
— allungamento trasversale
%
45
—• resistenza alla lacerazione
(Elemendorf)
g/25 microns
11
Il polipropilene impiegato per la filmatura è un polimero a macromolecole prevalentemente isotattiche, preparato con catalizzatori stereospecifici, avente indice di fusione 4, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m. Il film è stato rivestito sulla faccia metallizzata con un adesivo a base di poliuretano in quantità di 1,5 g/m2 di superficie.
B) Un film non orientato di 30 microns di spessore, preparato per filmatura di una mescola contenente il 90% in peso di polipropilene avente indice di fusione 10, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m. e il 10% in peso di polietilene a bassa densità.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore microns 55
— trasmittanza % 1
— permeabilità:
all'ossigeno cmc/mq.24h.atm 35
all'anidride carbonica cmc/mq.24h.atm 140
al vapor d'acqua g/mq.24h 1,5
5
io
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
630290
intervallo di saldabilità °C
resistenza alla saldatura g/cm resistenza alla perforazione g
135-155 600 1300
Esempio 11
È stato preparato, mediante passaggio tra rulli riscaldati a 70°C, un accoppiato di:
A) un film polipropilenico biorientato mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, sottoposto prima dell'accoppiamento a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, avente le seguenti caratteristiche:
microns
54
%
1
cmc/mq.24h.atm
25
cmc/mq.24h.atm
130
g/mq.24h
1
°C
135-155
g/cm
400
g
1500
— spessore microns
— carico di rottura longitudinale kg/mmq
— carico di rottura trasversale kg/mmq
— allungamento longitudinale %
— allungamento trasversale %
— resistenza alla lacerazione
(Elemendorf) g/25 microns
25 13 28 180 45
11
Il polipropilene impiegato per la filmatura è un polimero a macromolecole prevalentemente isotattiche, preparato con catalizzatori stereospecifici, avente indice di fusione 4, residuo all'estrazione eptanica 96,5%, ceneri 75 p.p.m.
II film è stato rivestito su una faccia con un adesivo a base di poliuretano in quantità di 1,5 g/mq di superficie.
B) Un film polipropilenico biorientato, mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, di 25 microns di spessore, preparato da polipropilene a indice di fusione 4, rivestito su una faccia con uno strato saldante ( 2 microns) applicato senza ausilio di primer, con la tecnica della coestrusione. Lo strato saldante è costituito da un copolimero cristallino a blocchi etilene-propilene avente il 5 % di etilene, indice di fusione 10. Prima dell'accoppiamento, l'altra faccia del film B) viene sottoposta a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti e a successiva metallizzazione sotto vuoto con alluminio (resistività superficiale 3 Ohm).
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore
— trasmittanza
— permeabilità:
j all'ossigena all'anidride carbonica al vapore d'acqua
— intervallo di saldabilità
— resistenza alla saldatura io — resistenza alla perforazione g
Esempio 13
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente 15 l'esempio 11 con l'eccezione che lo strato saldante del film B) è stato sostituito con una mescola al 5 % in peso di polietilene avente indice di fusione 5, e il 95 % in peso di un copolimero cristallino random etilene-propilene avente il 2% di etilene, indice di fusione 10.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
— spessore
— trasmittanza
— permeabilità:
all'ossigeno all'anidride carbonica al vapor d'acqua
— intervallo di saldabilità
— resistenza alla saldatura
— resistenza alla perforazione
20
25
microns
54
%
1
cmc/mq.24h.atm
30
cmc/mq.24h.atm
140
g/mq.24h
1
°C
130-150
g/cm
450
g
1400
—• spessore
— trasmittanza —i permeabilità:
all'ossigeno all'anidride carbonica al vapor d'acqua
— intervallo di saldabilità
— resistenza alla saldatura
— resistenza alla perforazione microns 54
% 1
cmc/mq.24h.atm 20
cmc/mq.24h.atm 130
g/mq.24h 1
°C 135-155
g/cm 400
g 1500
30
Esempio 14
È stato preparato un accoppiato ripetendo l'esempio 11 con l'eccezione che il film B) è stato sostituito con un film 35 orientato, mediante stiro in direzione longitudinale e trasversale, di 25 microns di spessore, preparato per filmatura di polipropilene avente indice di fusione 3, residuo all'estrazione eptanica 96%, ceneri 80 p.p.m., sottoposto a trattamento con scariche elettriche continue non perforanti, di cui 40 una faccia è stata rivestita con una lacca vinilica costituita da una soluzione in metiletilchetone di copolimero cloruro di vinile-acetato di vinile 87/13 previo rivestimento con po-lietilenimmina, mentre l'altra faccia è stata rivestita con uno strato di alluminio avente una resistività superficiale di 3 45 Ohm, mediante metallizzazione sotto vuoto.
L'accoppiato ottenuto presenta le seguenti caratteristiche:
microns 54
% 1
Esempio 12
È stato preparato un accoppiato ripetendo esattamente l'esempio 11 con l'eccezione che lo strato saldante del film B) è stato sostituito con una mescola al 95 % in peso di polipropilene avente indice di fusione 12, residuo all'estrazione eptanica 96%, ceneri 80 p.p.m. e il 5% in peso di polietilene a bassa densità.
- spessore
— trasmittanza
— permeabilità: so all'ossigeno all'anidride carbonica al vapor d'acqua
— intervallo di saldabilità
— resistenza alla saldatura
55 — resistenza alla perforazione cmc/mq.24h.atm 25
cmc/mq.24h.atm 130
g/mq.24h 1,5 °C
g/cm g
120-140 450 1500
v

Claims (9)

630290
1. Accoppiati per imballaggio aventi spessori di 20 -=~ 200 microns dotati di bassa trasmittanza, bassa permeabilità a gas e vapori, alta resistenza alla perforazione ed elevata antistaticità, costituiti da due pellicole ottenute da polimeri olefinici, caratterizzati dal fatto che almeno una delle due pellicole è una pellicola orientata mediante stiro di polipropilene costituito essenzialmente da macromolecole isotattiche avente un indice di fusione compreso tra 0,5 e 5 e che almeno una delle due pellicole porta sulla sua superficie di contatto con l'altra pellicola uno strato metallizzato avente una resistività compresa fra 1 e 5 Ohm.
2. Accoppiati secondo la rivendicazione 1, in cui una delle due pellicole è una pellicola preparata da un polimero scelto fra polietilene a indice di fusione 0,5 15, polipropilene a indice di fusione 5 20, copolimeri cristallini propilene-etilene contenenti 0,1 -*■ 15% in peso di etilene e con indice di fusione di 3 20.
2
RIVENDICAZIONI
3. Accoppiati secondo la rivendicazione 2, in cui la pellicola è orientata mediante stiro.
4. Accoppiati secondo le rivendicazioni 1, 2 e 3, in cui lo strato metallizzato è costituito da alluminio.
5. Accoppiati secondo la rivendicazione 1, in cui almeno una delle due pellicole è rivestita con uno strato termosaldante.
6. Accoppiati secondo la rivendicazione 1, in cui fra le due pellicole è interposto uno strato di adesivo.
7. Procedimento di preparazione di pellicole accoppiate, secondo la rivendicazione 1, consistente nell'unire, mediante laminazione fra rulli riscaldati a 30 90°C, una pellicola orientata di polipropilene isotattico avente un indice di fusione di 0,5 ~=~5 ed una pellicola di polimeri olefinici, in cui almeno una delle pellicole porta sulla faccia di reciproco contatto, uno strato metallizzato avente una resistività di 1 -=~ 5 Ohm.
8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui la pellicola di polimeri olefinici è orientata mediante stiro.
9. Procedimento secondo le rivendicazioni 7 e 8, in cui fra le due pellicole è interposto, prima della laminazione fra rulli riscaldati, uno strato di adesivo.
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