PL236899B1 - Sposób wytwarzania folii wielowarstwowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania folii wielowarstwowej, który charakteryzuje się tym, że przy pomocy kleju na bazie kopolimeru etylenu z octanem winylu, zawierającego nanostrukturalne dodatki funkcjonalne, warstwę bazową folii łączy się z co najmniej jedną warstwą przeźroczystą, na bazie granulatu polipropylenowego zmieszanego z dodatkiem funkcjonalnym, na którą w procesie immersji w temperaturze od 20 do 50°C w czasie wynosi od 4 do 24 godzin nanosi się powłokę funkcjonalną, zawierającą w swoim składzie dodatki nanostrukturalne oraz substancje antymikrobiologiczne i dezodorujące. Korzystnie, gdy jako dodatki funkcjonalne wprowadza się w strukturę folii, kleju i powłoki stosuje się nanostrukturalne CaCO3, SnO2, SiO2, TiO2, ZnO, Al(OH)3 oraz celulozy w równych częściach w ilości od 2 do 5%. Korzystnie, gdy jako substancje nadające właściwości antymikrobiologiczne stosuje się nanocząstki srebra albo miedzi w ilości od 2 do 5%. Korzystnie, gdy jako substancje nadające właściwości dezodorujące stosuje się nanocząstki TiO2 albo ZrO2.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiału wielowarstwowego do wytwarzania opakowań.

Znany jest, na przykład z opisu patentowego US5516563 A sposób wytwarzania wielowarstwowych nieprzeźroczystych i matowych folii polipropylenowych stosowanych w przemyśle opakowaniowym. Materiał wielowarstwowy składa się z warstwy podstawowej polipropylenowej oraz co najmniej jednej warstwy zewnętrznej homopolimerowej, kopolimerowej lub terpolimerowej lub ich mieszaniny. Autorzy podają, iż tworzywo zawiera przynajmniej jeden czynnik wypełniający, którym mogą być pigmenty dodawane w postaci cząstek o średnicy <1 gm, a ich ilość nie przekracza 7%. Dodatkowo, folia może zawierać środki antystatyczne, środki poślizgowe, stabilizatory i substancje neutralizujące.

W opisie patentowym US5498474 A podano sposób wytwarzania wielowarstwowej folii polipropylenowej obejmującej warstwy bazową, pośrednią i zewnętrzną. Warstwę bazową stanowi polipropylen lub mieszanina polipropylenu i wypełniacza. Warstwa pośrednia zawiera polimer propylenowy i pigment, a warstwa zewnętrzna składa się z kombinacji nieorganicznych i/lub organicznych substancji. Autorzy podają, iż jako wypełniacz stosuje się węglan wapnia, a rolę pigmentu pełni tlenek tytanu, którego zawartość nie przekracza 25% wag. Obecność wymienionych dodatków funkcjonalnych zapewnia pożądane właściwości użytkowe, tj. otrzymana folia występuje w postaci nieprzezroczystego białego filmu.

Autorzy opisu patentowego US9192625 B1 podają sposób otrzymywania nanokompozytu polimerowego o właściwościach antymikrobiologicznych. Wynalazek obejmuje wytwarzanie włókien lub folii na bazie polipropylenu, poliestru, akrylanów i wiskozy. Poprzez wprowadzenie do ich struktury jonów srebra, miedzi, czwartorzędowych pochodnych amonowych oraz kationowych środków czynnych, takich jak sulfanilamid, octan chloroheksydyny i in., kompozycja zyskuje właściwości biobójcze. Autorzy podają, iż wytworzony materiał wykazuje wysoką skuteczność w zwalczaniu Gram - dodatnich i Gram ujemnych bakterii.

W opisie patentowym PL216675 B1 przedstawiono sposób wzbogacania polietylenu w nanocząstki srebra, przy czym srebro występuje jako składnik kompleksu nanosilikonowo-krzemionkowego. Sposób wzbogacania polietylenu w kompleks zawierający srebro charakteryzuje się tym, że do proszku kompleksu nanosilikonowo-krzemionkowego dodaje się perhydrol, po zmieleniu proszek dysperguje się w roztworze polimetakrylanu etylu) na łaźni ultradźwiękowej do uzyskania brązowego zabarwienia i miesza z granulatem polietylenowym.

W opisie patentowym PL216675 B1 przedstawiono również sposób wzbogacania polietylenu w kompleks zawierający srebro, charakteryzujący się tym, że kompleks nanosilikonowo-krzemionkowy rozpuszcza się w mieszaninie wody z alkoholem, a otrzymany roztwór nanosi się na folię polietylenową. Problematyczne w przedstawionym wynalazku jest otrzymanie stabilnej warstwy funkcjonalnej, o odpowiednich właściwościach mechanicznych oraz zabezpieczenie produktu przed niepożądaną migracją cząstek srebra.

Sposób wytwarzania folii wielowarstwowej według wynalazku charakteryzuje się tym, że przy pomocy kleju na bazie kopolimeru etylenu z octanem winylu zawierającego dodatki funkcjonalne w formie proszkowej 2,04 części wagowe nanometrycznego węglanu wapnia z nanocząstkami srebra lub 3,09 części wagowe nanometrycznego AI(OH)3 z nanocząstkami miedzi lub 2,2 części wagowe nanometrycznego tlenku cyny (IV) i 0,8 g części wagowych nanometrycznego tlenku cyrkonu, warstwę bazową folii łączy się z warstwą przeźroczystą na bazie granulatu polipropylenowego zmieszanego z dodatkiem w formie proszkowej 2,4 części wagowe nanometrycznego tlenku cyny (IV) oraz 1,7 części wagowych nanometrycznego węglanu wapnia lub 3,2 części wagowe nanometrycznego tlenku cyrkonu oraz 2,1 części wagowe nanocząstek celulozy lub 0,9 części wagowych nanometrycznego węglanu wapnia oraz 1,3 części wagowe nanometrycznego tlenku tytanu, na którą w procesie immersji w temperaturze od 20 do 50°C w czasie od 4 do 24 godzin nanosi się powłokę funkcjonalną zawierającą w swoim składzie dodatki nanostrukturalne CaCO3, SnO2, SiO2, TiO2, ZnO, AI(OH)3 oraz celulozy w równych częściach w ilości od 2,0 do 5,0% oraz substancje antymikrobiologiczne nanocząstki srebra albo miedzi w ilości od 2,0 do 5,0% i dezodorujące nanocząstki TiO2 albo ZrO2 w ilości od 2,0 do 5,0%.

Zaletą techniczną wynalazku jest to, że dzięki zastosowaniu nanostrukturalnych czynników funkcjonalnych wytwór według wynalazku charakteryzuje się nowymi właściwościami termoizolacyjnymi, termorefleksyjnymi, dezodoryzującymi, antymikrobiologicznymi oraz zwiększonymi właściwościami mechanicznymi i stabilnością termiczną.

PL 236 899 B1

P r z y k ł a d 1

Materiał wielowarstwowy otrzymano poprzez połączenie przy pomocy kleju warstwy bazowej z folią przeźroczystą z naniesioną powłoką funkcjonalną. Przeźroczystą folię o nowych właściwościach otrzymuje się poprzez wprowadzenie w formie proszkowej 2,4 części wagowych nanometrycznego tlenku cyny (IV) oraz 1,7 części wagowych nanometrycznego węglanu wapnia do 100 części wagowych granulatu polipropylenu znajdującego się w mieszalniku. Zawartość dodatków funk cjonalnych w produkcie wynosi: 2,31 części wagowe tlenku cyny (IV) oraz 1,63 części wagowe węglanu wapnia. Po ogrzaniu składników do temperatury przetwórczej i ich dokładnym wymieszaniu, masę wytłacza się formując folię o grubości ok. 20 μm. Dodatek tlenku cyny (IV), absorbując część promieniowania słonecznego, zabezpiecza produkt przed degradacją fotochemiczną, a węglan wapnia nadaje mu korzystne właściwości mechaniczne (zwiększa wytrzymałość na ściskanie) oraz zwiększa odporność na podwyższoną temperaturę. W celu otrzymania kleju o nowych właściwościach, do 100 części wagowych granulatu kompolimeru etylenu z octanem winylu znajdującego się w mieszalniku wprowadza się w formie proszkowej 2,04 części wagowe nanometrycznego węglanu wapnia z nanocząstkami srebra. Stężenie srebra w dodatku wynosi 1700 mg/kg, a w gotowym produkcie - 34 mg/kg. Zawartość dodatku w produkcie jest równa 2%. Średni rozmiar nanocząstek srebra wynosi 20 nm, a węglanu wapnia - 150 nm. Po wstępnym wymieszaniu surowców, następuje ich ogrzanie do temperatury 110°C. W celu dokładnego połączenia składników, całość miesza się przez ok. 30 min i następnie wtryskuje do formy ogrzanej do 40°C. Po ochłodzeniu, otrzymuje się klej topliwy, który dzięki obecności nanocząstek srebra charakteryzuje się właściwościami antymikrobiologicznymi, a węglan wapnia nadaje mu korzystne właściwości mechaniczne oraz zwiększa wytrzymałość na podwyższoną temperaturę i promieniowanie słoneczne. W celu otrzymania powłoki o nowych i korzystnych właściwościach, 8 części wagowych skrobi oraz 152 części wagowych wody w warunkach ciągłego mieszania ogrzewa się do temperatury 75°C. Otrzymuje się wodną zawiesinę skrobi o stężeniu 5%. Do przygotowanej zawiesiny wprowadza się 2 części wagowe sorbitolu oraz 3 części wagowe glicerolu. Całość miesza się w temperaturze 80°C przez 100 min. Do otrzymanej zawiesiny dodaje się wodny roztwór poli(alkoholu) winylowego, który sporządza się poprzez rozpuszczenie 2 części wagowych poli(alkoholu) winylowego z 6 częściami wagowymi wody w temperaturze 80°C. Całość miesza się w temperaturze 75°C przez 60 min. Do otrzymanej zawiesiny dodaje się 0,8 części wagowych tlenku krzemu (IV) oraz 0,9 części wagowych wodorotlenku glinu. Całość miesza się w temperaturze 65°C przez 40 min. Otrzymuje się materiał powłokotwórczy, którym pokrywa się folię przeźroczystą. W tym celu folię zanurza się w materiale powłokotwórczym i suszy w temperaturze 40°C przez 12 h. Dzięki obecności tlenku krzemu (IV), powłoka zyskuje właściwości hydrofobowe, a dodatek wodorotlenku glinu nadaje jej korzystne właściwości mechaniczne.

P r z y k ł a d 2

Przeźroczystą folię o nowych właściwościach otrzymuje się poprzez wprowadzenie w formie proszkowej 3,2 części wagowe nanometrycznego tlenku cyrkonu oraz 2,1 części wagowe nanocząstek celulozy do 100 części wagowych granulatu polipropylenu znajdującego się w mieszalniku. Zawartość dodatków funkcjonalnych w produkcie wynosi: 3,04% tlenku cyrkonu oraz 1,99% celulozy. Po ogrzaniu składników do temperatury przetwórczej i ich dokładnym wymieszaniu, masę wytłacza się formując folię o grubości ok. 20 μm. Dodatek tlenku cyrkonu zapewnia właściwości dezodorujące produktu, a nanoceluloza zwiększa jego wytrzymałość mechaniczną. W celu otrzymania kleju o nowych właściwościach, do 100 części wagowych granulatu kompolimeru etylenu z octanem winylu znajdującego się w mieszalniku wprowadza się w formie proszkowej 3,09 części wagowe nanometrycznego AI(OH)3 z nanocząstkami miedzi. Stężenie miedzi w dodatku wynosi 1800 mg/kg, a w gotowym produkcie - 54 mg/kg. Zawartość dodatku w produkcie jest równa 3%. Średni rozmiar nanocząstek miedzi wynosi 25 nm. Po wstępnym wymieszaniu surowców, następuje ich ogrzanie do temperatury 110°C. W celu dokładnego połączenia składników, całość miesza się przez ok. 30 min i następnie wtryskuje do formy ogrzanej do 40°C. Po ochłodzeniu, otrzymuje się klej topliwy, który dzięki obecności nanocząstek miedzi charakteryzuje się właściwościami antymikrobiologicznymi, a wodorotlenek glinu nadaje mu korzystne właściwości mechaniczne (zwiększa wytrzymałość na rozciąganie). W celu otrzymania powłoki o nowych i korzystnych właściwościach, 8 części wagowe skrobi oraz 152 części wagowe wody w warunkach ciągłego mieszania ogrzewa się do temperatury 80°C. Otrzymuje się wodną zawiesinę skrobi o stężeniu 5%. Do przygotowanej zawiesiny wprowadza się 3 części wagowe sorbitolu oraz 4 części wagowe glicerolu. Całość miesza się w temperaturze 85°C przez 80 min. Do otrzymanej zawiesiny dodaje się wodny roztwór poli(alkoholu) winylowego, który sporządza się poprzez rozpuszczenie 3 części wagowych poli(alkoholu) winylowego z 9 częściami wagowymi wody w temperaturze 85°C. Całość miesza

PL 236 899 B1 się w temperaturze 80°C przez 100 min. Do otrzymanej zawiesiny dodaje się 2,0 części wagowe tlenku tytanu oraz 1,5 części wagowe tlenku krzemu (IV). Zawartość dodatków w produkcie powłokotwórczym wynosi odpowiednio 1,10% i 0,82%. Całość miesza się w temperaturze 70°C przez 50 min. Otrzymuje się materiał powłokotwórczy, który przeznaczony jest do pokrycia folii przeźroczystej. W tym celu folię zanurza się w materiale powłokotwórczym i suszy w temperaturze 40°C przez 18 h. Dzięki obecności tlenku tytanu, powłoka zyskuje właściwości fotostabilizujące, a dodatek tlenku krzemu (IV) nadaje jej właściwości hydrofobowe.

P r z y k ł a d 3

Przeźroczystą folię o nowych właściwościach otrzymuje się poprzez wprowadzenie w formie proszkowej 0,9 części wagowych węglanu wapnia oraz 1,3 części wagowe nanometrycznego tlenku tytanu do 100 części wagowych granulatu polipropylenu znajdującego się w mieszalniku. Zawartość dodatków funkcjonalnych w produkcie wynosi: 0,88 części wagowe węglanu wapnia oraz 1,27 części wagowe tlenku tytanu. Po ogrzaniu składników do temperatury przetwórczej i ich dokładnym wymieszaniu, masę wytłacza się formując folię o grubości ok. 20 μm. Dodatek węglanu wapnia poprawia właściwości mechaniczne folii oraz zwiększa jej wytrzymałość na podwyższoną temperaturę, a tlenek tytanu pełni rolę czynnika dezodorującego oraz zabezpieczającego przed szkodliwym działaniem promieniowania słonecznego. W celu otrzymania kleju o nowych właściwościach, do 100 części wagowych granulatu kopolimeru etylenu z octanem winylu znajdującego się w mieszalniku wprowadza się w formie proszkowej 2,2 części wagowych nanometrycznego tlenku cyny (IV) i 0,8 g części wagowych nanometrycznego tlenku cyrkonu. Zawartość tlenku cyny (IV) oraz tlenku cyrkonu w produkcie wynosi odpowiednio 2,1% i 0,78%. Średni rozmiar nanocząstek tlenku cyny (IV) wynosi 80 nm, a tlenku cyrkonu 120 nm. Po wstępnym wymieszaniu surowców, następuje ich ogrzanie do temperatury 110°C. W celu dokładnego połączenia składników, całość miesza się przez ok. 30 min i następnie wtryskuje do formy ogrzanej do 40°C. Po ochłodzeniu, otrzymuje się klej topliwy, który dzięki obecności tlenku cyny (IV) charakteryzuje się zwiększoną odpornością na promieniowanie słoneczne, a tlenek cyrkonu nadaje mu właściwości dezodorujące. W procesie otrzymania powłoki o nowych i korzystnych właściwościach w temperaturze 80°C rozpuszcza się 20 części wagowe poli(alkoholu) winylowego w 80 częściach wagowych wody. W dalszej kolejności 10 części wagowe zawiesiny wodnej nanocząstek srebra wprowadza się do przygotowanego wcześniej roztworu poli(alkoholu) winylowego i całość miesza się w temperaturze 70°C przez 50 min. Zawartość srebra w produkcie powłokotwórczym jest równa 20 mg/kg, a średni rozmiar jego cząstek wynosi 50 nm. Otrzymuje się materiał powłokotwórczy, który przeznaczony jest do pokrycia folii przeźroczystej. W tym celu folię zanurza się w materiale powłokotwórczym i suszy w temperaturze 30°C przez 20 h. Dzięki obecności nanocząstek srebra, produkt zyskuje właściwości antymikrobiologiczne.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób wytwarzania folii wielowarstwowej polegający na nałożeniu na warstwę bazową folii przezroczystej znamienny tym, że przy pomocy kleju na bazie kopolimeru etylenu z octanem winylu zawierającego dodatki funkcjonalne w formie proszkowej 2,04 części wagowe nanometrycznego węglanu wapnia z nanocząstkami srebra lub 3,09 części wagowe nanometrycznego AI(OH)3 z nanocząstkami miedzi lub 2,2 części wagowe nanometrycznego tlenku cyny (IV) i 0,8 g części wagowych nanometrycznego tlenku cyrkonu, warstwę bazową folii łączy się z warstwą przeźroczystą na bazie granulatu polipropylenowego zmieszanego z dodatkiem w formie proszkowej 2,4 części wagowe nanometrycznego tlenku cyny (IV) oraz 1,7 części wagowych nanometrycznego węglanu wapnia lub 3,2 części wagowe nanometrycznego tlenku cyrkonu oraz 2,1 części wagowe nanocząstek celulozy lub 0,9 części wagowych nanometrycznego węglanu wapnia oraz 1,3 części wagowe nanometrycznego tlenku tytanu, na którą w procesie immersji w temperaturze od 20 do 50°C w czasie od 4 do 24 godzin nanosi się powłokę funkcjonalną zawierającą w swoim składzie dodatki nanostrukturalne CaCO3, SnO2, SiO2, TiO2, ZnO, AI(OH)3 oraz celulozy w równych częściach w ilości od 2,0 do 5,0% oraz substancje antymikrobiologiczne nanocząstki srebra albo miedzi w ilości od 2,0 do 5,0% i dezodorujące nanocząstki TiO2 albo ZrO2 w ilości od 2,0 do 5,0%.