PL233197B1

PL233197B1 - Wielowarstwowa folia typu stretch

Info

Publication number: PL233197B1
Application number: PL405865A
Authority: PL
Inventors: Sławomir SZELIGA; Sławomir Szeliga; Aneta SZELIGA; Aneta Szeliga; Maciej Heneczkowski; Mariusz Oleksy; Grzegorz BUDZIK; Grzegorz Budzik
Original assignee: Zakl Produkcji Folii Efekt Plus Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Zaklad Produkcji Folii Efekt Plus Spólka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2019-09-30
Also published as: PL405865A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowa folia typu stretch, zwłaszcza folia płaska, przeznaczona zwłaszcza do stabilizacji formowanych na paletach zestawów towarów zarówno spożywczych jak i przemysłowych podczas ich magazynowania i transportu.

Folie typu stretch wytwarzane są głównie z polietylenu, którego zużycie na ten rodzaj folii stanowi ponad 50% zużycia polietylenu na wytwarzanie folii polietylenowych. Folia stretch dzięki różnym modyfikacjom charakteryzuje się wyjątkowymi właściwościami użytkowymi: jest bardzo elastyczna i wykazuje kleistość do siebie, pomimo że nie zawiera warstwy klejącej, jest tańsza w porównaniu z innymi foliami opakowaniowymi. Folia ta wykazuje dobrą odporność na przedarcie, na niskie temperatury oraz barierowością w stosunku do pary wodnej. Folia stretch, dzięki tym właściwościom, znalazła szerokie zastosowanie między innymi przy zabezpieczaniu i łączeniu różnego rodzaju ładunków podczas transportu, owijania palet z towarami. Służy ona do owijania lekkich i średnio ciężkich ładunków na paletach za pomocą urządzeń ręcznych lub mechanicznych. Folie stretch są produkowane metodą wytłaczania z rozdmuchem, jako tak zwane folie rękawowe lub techniką wytłaczania przez głowicę szczelinową, tak zwane folie płaskie. Ze względu n a znacznie większą wydajność metoda wytłaczania przez głowicę szczelinową zapewnia, pomimo zastosowania znacznie bardziej skomplikowanych i drogich urządzeń składających się na linię technologiczną, folię bardziej konkurencyjną w przypadku stosowania jej w dużej skali, na przykład do owijania palet. W ostatnich latach w technologii folii stretch dominują materiały wielowarstwowe złożone od kilku do kilkudziesięciu warstw wytworzonych z różnych rodzajów kopolimerów polietylenu na przykład: liniowego polietylenu małej gęstości, liniowego polietylenu bardzo małej gęstości, metalocenowego liniowego polietylenu małej gęstości i tym podobnych. Zapewnia to zachowanie lepszej wytrzymałości mechanicznej produktu pomimo zmniejszenia grubości folii.

Zarówno skład folii typu stretch, jak i technologie ich wytwarzania są przedmiotem wielu patentów. Z opisu patentowego patentu PL 210951 znana jest pięciowarstwowa, dwuosiowo orientowana folia polietylenowa, która charakteryzuje się tym, że podstawowym surowcem, z którego wykonane są warstwy A, B, C, D i E jest metalocenowy liniowy polietylen niskiej gęstości, przy czym zewnętrzna warstwa A jest warstwą aktywowaną o grubości 2,0 μm, warstwy pośrednie B i D mają grubość 2,5-3,5 μm, środkowa warstwa C ma grubość w zakresie 4,8-10,8 μm, a warstwa E jest warstwą nieaktywowaną o grubości 2,0 μm. Dodatkowo, do wszystkich warstw wprowadzony jest antyutleniacz w ilości 0,7-1,3% wag., do warstw A i E wprowadza się modyfikator antyblokingowy w postaci SiO2 w ilości 0,2-1,0% wag., a warstwy B, C i D środkami poślizgowo-antystatycznymi w ilości 0,5 c-1,5% wag. W zgłoszeniu wynalazku P.397124 ujawniony został sposób wytwarzania trój warstwowej folii stretch, w której jedna warstwa wytwarzana jest z mieszanki zawierającej 80% oktanowego polietylenu liniowego o ultra niskiej gęstości wynoszącej 0,905 g/cm³, 15% polietylenu o niskiej gęstości wynoszącej 0,920 g/cm³ oraz 1% dodatku plastyfikującego i 4% środka antyblokingowego na bazie krzemionki naturalnej.

Z opisu patentowego patentu PL 182545 znany jest sposób wytwarzania wielowarstwowej folii polietylenowej polegający na tym, że współwytłacza się poprzez głowicę szczelinową poszczególne warstwy folii złożone z mieszaniny liniowego polietylenu małej gęstości (LLDPE) o gęstości w zakresie 915-935 nkg/m³ i polietylenu małej gęstości (LDPE) w ilości 8-40% wag. w stosunku do LLDPE, a następnie wstęgę folii kieruje się na pierwszy walec chłodzący o temperaturze 10-25°C i, kolejno na drugi walec chłodzący o temperaturze takiej samej jak pierwszy lub w zakresie 10-20°C, przy czym szybkość obrotów drugiego walca jest wyższa o 10-40% od szybkości obrotów pierwszego walca chłodzącego.

W opracowanym przez Zumbrunnena D. A. rozdziale książki Applied Plastics Engineering Handbook (Editor Kutz M.), Elsevier, Amsterdam, 2011, 401-415, zatytułowanym „Chaotic advection and its application to extruding micro- and nanostructured plastic materials” autor wymienia zalety folii wykonanej z blend polimerowych, bądź kompozytów polimerowo-mineralnych, w których cząstki fazy rozproszonej mają niewielkie rozmiary i wykazują bardzo silną orientację, uzyskaną dzięki zjawisku adwekcji.

Znaczny udział przedmiotowych folii w rynku folii polietylenowych inspiruje producentów do prac nad nowymi technologiami umożliwiającymi otrzymywania ich przy niższych kosztach a zarazem lepszych parametrach wytrzymałościowych.

PL 233 197 B1

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie składu wielowarstwowej folii typu stretch o lepszych od znanych dotychczas parametrach eksploatacyjnych.

Wielowarstwowa folia typu stretch, według istoty wynalazku składa się ze złączonych ze sobą warstw, z których:

warstwa zewnętrzna 1 wykonana jest z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, warstwa wewnętrzna 2 złożona z 1-24 warstw wykonana jest z mieszanki kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych, z kopolimerem etylenu z n-heksenem otrzymany przy udziale katalizatorów metalocenowych, o masowym wskaźniku szybkości płynięcia równym MFR 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych, warstwa wewnętrzna 3 złożona z 1-24 warstw wykonana jest z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia, MFR równym 4,0 g/10 min z 0,5-2,0% mas. dodatku napełniacza w postaci bentonitu modyfikowanego chlorkiem didecylodimetyloamoniowym (OMMT), wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B, warstwa zewnętrzna 4 wykonana jest z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min.

Korzystnie, koncentrat bentonitu PE_B otrzymuje się poprzez poddanie 100 g zawiesiny bentonitu w wodzie o stężeniu 4-10% mas. w środowisku alkalicznym - przy pH = 7,5-9,0, w temperaturze 20-70°C działaniu 5-200 mmoli chlorku didecylodimetyloamoniowego (OMMT), a następnie produkt suszy się, rozdrabnia na ziarna o wielkości mniejszej niż 0,05 mm, i kolejno, metodą wytłaczania mieszającego, uzyskuje się granulat o zawartości 8% OMMT w polietylenie małej gęstości (PE LLD) stosując jako kompatybilizator 0,5% dodatek maleinowanego polietylenu.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się wielowarstwowe folie stretch o grubości 8-50 μm.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.

Do wykonania wielowarstwowej folii stretch według wynalazku użyta została dla wszystkich przykładów wykonania, linia technologiczna wyposażona w cztery wytłaczarki o następujących parametrach pracy:

dla warstwy zewnętrznej 1 - średnica D = 80 mm, długość ślimaka 30D, temperatura poszczególnych stref grzejnych cylindra 210-260°C.

dla warstwy wewnętrznej 2 - średnica D = 140 mm, długość ślimaka 30D, temperatura poszczególnych stref grzejnych cylindra 210-260°C.

dla warstwy wewnętrznej 3 - średnica D = 140 mm, długość ślimaka 30D, temperatura poszczególnych stref grzejnych cylindra 215-260°C.

dla warstwy zewnętrznej 4 - parametry identyczne jak dla warstwy pierwszej.

temperatura głowicy szczelinowej oraz rozdzielacza wynosiła 260°C, prędkość walca wylewowego oraz nawijającego wynosiła odpowiednio: 605 m/min i 615 m/min

P r z y k ł a d 1. W celu otrzymania czterowarstwowej folii mikronanostretch na poszczególne warstwy użyto następujących składników:

warstwa zewnętrzna 1 i warstwa zewnętrzna 4 - kopolimer etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, warstwa wewnętrzna 2 - pojedyncza, złożona z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych z kopolimerem etylenu z n-heksenem otrzymany przy udziale katalizatorów metalocenowych, o masowym wskaźniku szybkości płynięcia równym MFR 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych, warstwa wewnętrzna 3 - pojedyncza, złożona z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia, MFR równym 4,0 g/10 min z 0,5% mas. dodatku napełniacza w postaci OMMT (w przeliczeniu na czysty napełniacz) wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B.

Otrzymana wielowarstwowa folia stretch o grubości nominalnej 18 μm miała wyraźnie lepsze właściwości wytrzymałościowe niż standardowa folia stretch otrzymywana bez dodatku modyfikowanego bentonitu (Tabela 2, wiersz 2).

Otrzymaną folię stretch poddano badaniom przyspieszonego starzenia w komorze klimatycznej przez okres 21 dni i nie stwierdzono widocznego, przekraczającego 5% pogorszenia właściwości użytkowych otrzymanej folii.

PL233 197 Β1

Przykład 2. Warstwy: zewnętrzne 1 i 4 oraz warstwa wewnętrzna 2 zostały wykonane jak w przykładzie 1. Warstwa wewnętrzna 3 została wykonana z dodatkiem 1,5% mas. dodatku napełniacza w postaci OMMT, wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B. Otrzymano folię stretch o 4 warstwach. Własności folii przedstawione są w (Tabela 2, wiersz 3).

Przykład 3. Warstwy: zewnętrzne 1 i 4 oraz warstwa wewnętrzna 2 zostały wykonane jak w przykładzie 1. Warstwa wewnętrzna 3 została wykonana z dodatkiem 2,0% mas napełniacza w postaci OMMT, wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B. Otrzymano folię stretch o 4 warstwach. Własności folii przedstawione są w (Tabela 2, wiersz 4).

Przykład 4. Warstwy; zewnętrzne 1 i 4 oraz warstwa wewnętrzna 2 zostały wykonane jak w przykładzie 1. Warstwa wewnętrzna 3 została wykonana z dodatkiem 3,0% mas. napełniacza w postaci OMMT, wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B. Otrzymano folię stretch o 4 warstwach. Własności folii przedstawione są w (Tabela 2, wiersz 5).

Przykład 5. Warstwy: zewnętrzne 1 i 4 zostały wykonane jak w przykładzie 1. Warstwa wewnętrzna 2, otrzymana jak w przykładzie 1 została następnie na rozdzielaczu rozdzielona na 24 warstwy. Warstwa wewnętrzna 3 została wykonana z dodatkiem 2,0% mas napełniacza w postaci OMMT, wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B. Następnie została rozdzielona na rozdzielaczu na 24 warstwy. Otrzymano folię stretch o 50 warstwach. Własności folii przedstawione są w (Tabela 2, wiersz 6).

Przykład 6 - porównawczy. Warstwy; zewnętrzne 1 i 4 oraz warstwa wewnętrzna 2 zostały wykonane jak w przykładzie 1. Warstwa wewnętrzna 3 została wykonana również jak w przykładzie 1, lecz bez dodatku napełniacza w postaci OMMT. Otrzymano standardową folię stretch o 4 warstwach. Własności folii przedstawione są w (Tabela 2, wiersz 1).

Skład i liczbę warstw folii uzyskanych w przykładach wykonania wynalazku przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Numer/liczba warstw	Standardowa	Przykład 1	Przykład 2	Przykład 3	Przykład 4	Przykład 5
1/1	PE LLD1	PE LLD1	PE LLD1	PE LLD1	PE LLD1	PE LLD1
2/1	-	PE LLD2	PE LLD2	PE LLD2	PE LLD2	-
2/24	PE LLD2					PE LLD2
3/1		PE LLD1 + 0,5 % MMT	PELLDI + 1,5% OMMT	PE LLDH 2,0% OMMT	PE LLD1 + 3,0% OMMT
3/24	PE LLD2					PE LLD2+ 2,0% OMMT
4/1	PE LLD!	PE LLD1	PE LLD1	PE LLD1	PELLD1	PE LLD1

Oznaczenia:

PE LLD1 - kopolimer etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR = 4,0 g/10 min

PE LLD2 - mieszanka - 50% kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR - 4,0 g/10 min i 50% kopolimeru etylenu z n-heksenem otrzymanego przy udziale katalizatorów metalocenowych (MFR 4,0 g/10 min)

OMMT - bentonit modyfikowany chlorkiem didecylodimetyloamoniowym

Właściwości wytrzymałościowe folii stretch standardowej i folii stretch uzyskanych w przykładach 1-5 przedstawiono w tabeli 2.

PL233 197 Β1

Tabela 2

Łp.	Rodzaj folii stretch	σ₂, MPa	ε₂, %	σι, MPa	E\|,%	T„°C
1.	Standardowa	19,5	350	7,0	195	39,5
2.	Przykład 1	23,9	675	13,9	480	41,0
3.	Przykład 2	24,6	690	)4,2	490	43,0
4.	Przykład 3	25,1	595	14,6	495	42,5
5.	Przykład 4	26,3	710	15,7	520	44,0
6,	Przykład 5	27,4	730	16,9	535	42,5

Objaśnienia:

σ2 - naprężenie przy zerwaniu w kierunku równoległym do wytłaczania

- wydłużenie przy zerwaniu w kierunku równoległym do wytłaczania σι - naprężenie przy zerwaniu w kierunku prostopadłym do wytłaczania ει - wydłużenie przy zerwaniu w kierunku prostopadłym do wytłaczania

T_v - odporność cieplna wg Vicata mieszanki użytej do wytwarzania warstw wewnętrznych folii

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wielowarstwowa folia typu stretch, o grubości 8-50 μπι, znamienna tym, że składa ze złączonych ze sobą warstw, z których:

warstwy zewnętrzne 1,4 wykonane są z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, warstwa wewnętrzna 2 złożona z 1-24 warstw wykonana jest z mieszanki kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia MFR równym 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych, z kopolimerem etylenu z n-heksenem otrzymanym przy udziale katalizatorów metalocenowych, o masowym wskaźniku szybkości płynięcia równym MFR 4,0 g/10 min, o udziale procentowym 50% masowych, warstwa wewnętrzna 3 złożona z 1-24 warstw wykonana jest z kopolimeru etylenu z n-heksenem o masowym wskaźniku szybkości płynięcia, MFR równym 4,0 g/10 min z 0,5-2,0% mas. dodatku napełniacza w postaci, bentonitu modyfikowanego chlorkiem didecylodimetyloamoniowym (OMMT), wprowadzonego w postaci koncentratu PE_B.
2. Wielowarstwowa folia według zastrz. 1, znamienna tym, że koncentrat bentonitu PE_B otrzymuje się poprzez poddanie 100 g zawiesiny bentonitu o stężeniu 4-10% mas. w wodzie, w środowisku alkalicznym - przy pH = 7,5-9,0, w temperaturze 20-70°C działaniu 5-200 mmoli chlorku didecylodimetyloamoniowego (OMMT), a następnie produkt suszy się, rozdrabnia na ziarna o wielkości mniejszej niż 0,05 mm, i, kolejno, metodą wytłaczania mieszającego, uzyskuje się granulat o zawartości 8% OMMT w polietylenie małej gęstości (PE LLD) stosując jako kompatybilizator 0,5% dodatek maleinowanego polietylenu.