PL239363B1 - Zespół do nawijania folii, zwłaszcza folii pięciowarstwowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zespół do nawijania folii, zwłaszcza folii pięciowarstwowej, który charakteryzuje się tym, że elementem jonizującym są usytuowane w strefie przemieszczania się folii (5), z obu stron taśmy folii, co najmniej dwie listwy antystatyczne impulsowe (1 i 2), osadzone na konstrukcji stacji na siłownikach (3), korzystnie pneumatycznych, w odległości od siebie (3 - 7) mm, korzystnie 5 mm, przy czym igły dejonizujące, osadzone na listwach w odległości od siebie w granicach (20 - 40) mm, mają swe krańce w odległości od folii (5) w granicach 20 mm.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół do nawijania folii, zwłaszcza folii pięciowarstwowej, charakteryzującej się wysokimi właściwościami antystatycznymi, dobrą zgrzewalnością i wytrzymałością, przeznaczonej do przetwarzania na worki zbiorcze lub jednostkowe, do zastosowań przemysłowych, pakowania materiałów sypkich i granulowanych, urządzeń elektronicznych, odzieży, artykułów budowlanych, kosmetycznych, higienicznych, pieczywa, mięsa, warzyw, owoców lub jakichkolwiek innych produktów pakowanych ręcznie, z wykorzystaniem automatów zgrzewających lub wysokowydajnych linii pakujących. Dziedzinę techniki stanowią urządzenia wykorzystywane w produkcji folii.

Segment materiałów i opakowań giętkich stanowi ponad 40% rynku opakowań z tworzyw sztucznych. Istotną częścią tego sektora są folie o grubości od 15 do 60 mikrometrów, wytwarzane z poliolefin z wykorzystaniem metod wytłaczania lub współwytłaczania z rozdmuchem, wykorzystywane do przetwarzania na worki przemysłowe, spożywcze, jednostkowe lub zbiorcze, przeznaczone m.in. do pakowania owoców, warzyw, pieczywa, mięsa, ryb, materiałów sypkich i granulowanych, urządzeń elektronicznych, odzieży, kosmetyków, artykułów higienicznych. Folie tego typu charakteryzować się muszą zazwyczaj dobrą zgrzewalnością, zbalansowaną sztywnością i optyką, niskim współczynnikiem tarcia oraz niskim poziomem nagromadzenia ładunków elektrostatycznych.

Współczesne tendencje w zakresie wytłaczania folii związane są z ciągłym poszukiwaniem nowych kompozycji polimerowych, obejmujących surowce pozwalające na wytworzenie opakowań o coraz mniejszej grubości, przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich właściwości. Obecnie powszechnym standardem stała się folia o strukturze trójwarstwowej. W coraz częstszym użyciu są też folie pięcio-, siedmio- i dziewięciowarstwowe, przy czym tego typu struktury stosowane są najczęściej dla folii barierowych i/lub przeznaczonych do laminacji.

Popularną praktyką w kontekście wytwarzania folii współwytłaczanych jest stosowanie kompozycji złożonych z bardzo cienkich warstw zewnętrznych, odpowiedzialnych za dobrą zgrzewalność i optykę oraz warstw wewnętrznych determinujących odpowiednią sztywność. Rdzeń struktury stanowią polietyleny liniowe (LLDPE) z zawartością komonomerów C4 lub C6 z udziałem polietylenów małej (LDPE), średniej (MDPE), dużej gęstości (HDPE). Stosowanie polietylenów średniej i wysokiej gęstości, związane jest z obniżeniem zgrzewalności i transparentności folii. Symetryczne warstwy zbudowane są najczęściej z metalocenowych polietylenów liniowych (mLLDPE). Obok szeregu zalet wynikających z korzystania z mLLDPE, obecność tego typu materiałów w folii wiąże się z problemem blokowania migracji dodatków migrujących oraz utrudnioną przetwarzalnością (m.in. zjawiska melt fracture, shark skin). Przedmiotem poszukiwań przetwórców są kompozycje termoplastyczne zapewniające wysoką przezroczystość wyrobu przy odpowiedniej sztywności, pozwalającej na szybkie przetwarzanie folii na maszynach pakujących.

Ze względów ekonomicznych do procesu zawracany jest często surowiec wtórny (regranulat) pochodzący z produkcji folii. Zmniejszenie zużycia pierwotnego materiału polimerowego, a zatem dostarczanie mniejszej ilości surowców do ogólnego strumienia odpadów jest również istotnym czynnikiem w kontekście ochrony środowiska. Ekologiczność jest obecnie jednym z najważniejszych aspektów rozważanych w procesie projektowania i produkcji opakowań.

Wytwarzanie folii poniżej 25 μm z zawartością regranulatu większą niż 20% stanowi ogromny problem technologiczny. Stabilność procesu drastycznie maleje, a sztywność i wytrzymałość na rozciąganie, optyka i zgrzewalność folii ulegają pogorszeniu. Folie przetwarzane na worki, produkowane są zazwyczaj na liniach mono- lub trójwarstwowych i rzadkością jest wykorzystywanie do ich procesu produkcyjnego regranulatu w ilości większej niż 10%. Prawidłowy przebieg procesu może zagwarantować odpowiednio zaprojektowany układ plastyfikujący wytłaczarki i filtr uplastycznionego materiału, ścisła segregacja zawracanego do procesu odpadu uwzględniająca jego ciężar właściwy oraz współczynnik płynięcia, powtarzalność jego właściwości oraz odpowiedni dobór kompozycji polimerowej wytłaczanej (współwytłaczanej) z surowcem wtórnym.

Jednym z największych problemów związanych z produkcją folii przetwarzanej na drukarniach, szybkich liniach zgrzewających lub automatach pakujących jest elektryzowanie się materiału. Zmusza on często konwerterów folii do obniżenia wydajności linii, celem zminimalizowania problemów związanych z nadmiernym nagromadzeniem ładunków elektrostatycznych, m.in.: podwijanie się i złe układanie folii na rolkach prowadzących, przywieranie folii do elementów maszyny, niewłaściwe układanie się worków ułożonych na stosie, sklejanie się ułożonych worków od zewnątrz i blokowanie się folii w dalszym etapie przetwarzania. Zjawisko te może prowadzić ponadto do niebezpiecznych wyładowań

PL 239 363 B1 iskrowych, a także przyczynia się do osadzania się kurzu i cząstek pyłu na opakowaniu, co obniża jego walory estetyczne. W celu zminimalizowania zjawiska elektryzowania się folii, w formulacjach wykorzystywane są duże ilości dodatków migrujących: poślizgowych na bazie eruk amidu lub oleamidu oraz antystatycznych na bazie czwartorzędowych soli amoniowych. Ze względu na podobną wielkość i strukturę cząsteczek ww. gatunków środków pomocniczych, następuje efekt ich wzajemnego blokowania podczas migracji do powierzchni folii, co prowadzi do małej efektywności działania. Z drugiej strony, tak wysokie dozowanie dodatków migrujących sprawia, że pogorszeniu ulegają zdolność do zgrzewania i drukowania.

Celem wynalazku jest opracowanie zespołu do nawijania folii, w szczególności pięciowarstwowej folii polietylenowej, charakteryzującej się wysoką wydajnością i ekonomią wytwarzania.

Istota wynalazku, którym jest zespół do nawijania folii, zwłaszcza folii pięciowarstwowej, po wytłaczaniu z rozdmuchu, stanowiący bęben do nawijania taśmy folii i elementu dejonizującego, charakteryzuje się tym, że elementem dejonizującym są usytuowane w strefie przemieszczania się folii, z obu stron taśmy folii, co najmniej dwie listwy antystatyczne impulsowe, osadzone na konstrukcji stacji na siłownikach, korzystnie pneumatycznych, w odległości od siebie 3-7 mm, korzystnie 5 mm, przy czym igły dejonizujące, osadzone na listwach w odległości od siebie w granicach 20-40 mm, mają swe krańce w odległości od folii w granicach 20 mm.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, osiągnięto następujące korzyści techniczno-użytkowe:

- zminimalizowanie problemu elektryzowania się materiału, przy zachowaniu pożądanej jakości i parametrów folii,

- możliwość zwiększenia wydajności linii technologicznej,

- poprawa ekonomiki procesów wytwórczych.

Konstrukcję układu antystatycznego według wynalazku, złożonego z dwóch listew antystatycznych impulsowych, w przykładowym lecz nieograniczającym wykonaniu przedstawiono w schemacie na rysunku Fig. 1.

Układ według przedstawionego rozwiązania umożliwia dejonizację folii przy wysokiej prędkości liniowej i uniknięcie problemu niejednorodnego rozkładu ładunków materiału. Listwy antystatyczne (1) i (2) zasilane przez zasilacz elektryczny, zamocowane są na konstrukcji stacji nawijania poprzez s iłowniki pneumatyczne (3, 4), w ten sposób, że odległość igieł rozładowujących rozmieszczonych wzdłuż listwy antystatycznej od powierzchni wstęgi folii (5) wynosi około 2 cm, a wzajemne przemieszczenie dwóch listew antystatycznych względem siebie wynosi 5 cm, co zapewnia wydajne działanie urządzenia. Działanie siłowników pneumatycznych pozwala na oddalenie listwy od wstęgi folii nawijanej dalej w postaci roli (6) i ułatwienie w ten sposób przezbrojenia nawijarki lub jej konserwację. W celu zwiększenia zdolności eliminacji ładunku elektrostatycznego, skrajne odcinki listw antystatycznych (20 cm) charakteryzują się tym, że gęstość igieł rozładowujących wynosi maksymalnie 40 mm.

Zespół do nawijania folii według wynalazku, ma szczególne zastosowanie w przypadku procesu wytwarzania folii pięciowarstwowej, której kompozycja polimerowa i sposób wytwarzania został opisany w zgłoszeniu patentowym P.414274.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, problem elektryzowania się materiału został dodatkowo zminimalizowany przez dobór i poziom dozowania dodatku antystatycznego VLA 55, właściwe uziemienie konstrukcji linii, na której produkowana jest folia oraz zastosowanie listew antystatycznych o odpowiedniej budowie, korzystnie zainstalowanych z obu stron produkowanej wstęgi folii. Wykorzystanie koncentratu poślizgu i antybloku na bazie EVA, POLYBATCH SAB 1982 VA oraz surowców bazowych bez zawartości dodatków migrujących powoduje zminimalizowanie efektu blokowania migracji dodatków migrujących (poślizgu i antystatyku), pozwalając na obniżenie ilości dozowanych środków pomocniczych przy utrzymaniu współczynnika tarcia na niskim poziomie, korzystnie poniżej 0,1 oraz rezystancji powierzchniowej, korzystnie poniżej 1,5*10^-11 Ω. Zastosowanie opisanego dodatku nie wpływa w negatywny sposób na obniżenie transparentności, zdolności do drukowania i zgrzewania folii.

Dzięki zminimalizowaniu problemu elektryzowania się materiału, utrzymaniu wysokiej sztywności przy obniżonej grubości folii, szybkość automatów zgrzewających może zostać zwiększona (np. dla automatów typu Wicket powyżej 350 m/min), co korzystnie wpływa na ekonomię procesu przetwarzania. Folia wytworzona w ten sposób nie sprawia problemów z podwijaniem się, złym układaniem na rolkach prowadzących, przywieraniem folii do elementów maszyny, sklejaniem się, przyciąganiem kurzu i zanieczyszczeń.

Claims (1)

1 . Zespół do nawijania folii, zwłaszcza folii pięciowarstwowej po wytłaczaniu z rozdmuchu, stanowiący bęben do nawijania taśmy folii i elementu dejonizującego, znamienny tym, że elementem dejonizującym są usytuowane w strefie przemieszczania się folii (5), z obu stron taśmy folii, co najmniej dwie listwy antystatyczne impulsowe (1) i (2), osadzone na konstrukcji stacji na siłownikach (3, 4), korzystnie pneumatycznych, w odległości od siebie 3-7 mm, korzystnie 5 mm, przy czym igły dejonizujące, osadzone na listwach w odległości od siebie w granicach 20-40 mm, mają swe krańce w odległości od folii (5) w granicach 20 mm.