RS65782B1 - Proces za proizvodnju višeslojne kompozitne folije, višeslojne kompozitne folije i njihova primena - Google Patents

Description

Oblast tehnike

[0001] Ova prijava pronalaska se odnosi na koekstrudirane i biaksijalne istegnute višeslojne folije koje se, na primer, mogu koristiti kao ambalažni materijali, posebno za hranu, postupak njihove proizvodnje i njihovu upotrebu, po mogućstvu za pakovanje prehrambenih proizvoda, proizvoda za uživanje ili tečnih ili čvrstih, posebno praškastih, materijala. Ova prijava se međutim ne odnosi na laminirane višeslojne folije niti na odgovarajuće postupke proizvodnje.

Stanje tehnike i postavka problema

[0002] Iz stanja tehnike su, sa jedne strane, poznate laminirane višeslojne folije, koje predstavljaju odlične ambalažne materijale. Tako su na tržištu ambalaže široko rasprostranjeni laminati od najmanje dva ili tri, ili čak od više nezavisno proizvedenih slojeva. U suštini, razlikuju se takozvane dupleks laminatne folije i takozvane tripleks laminatne folije. Dupleks laminatne folije su folije ekstrudirane u “Cast” ili “Blas” postupku, između ostalog uključujući i barijerne folije sa 5, 7 ili 9 slojeva, koje se u posebnom procesu zajedno laminiraju (lepe) sa zasebno proizvedenom biaksijalno istegnutom folijom od polietilen-tereftalata (PET), poliamida (PA) ili polipropilena (PP). Samo sa ovim folijama, proizvedenim i laminiranim u uzastopnim, odvojenim procesnim koracima, do sada se može postići zbir željenih i/ili potrebnih svojstava. Tako se dva potrebna svojstva (zaptivnost i barijera za kiseonik i arome) postižu sadejstvom ekstrudirane mono- ili višeslojne folije, dok se druga svojstva, kao što su lakoća štampanja, otpornost na toplotu i mehanička čvrstoća, postižu sadejstvom zasebno biaksijalno rastegnutih folije. Osim toga, uobičajeno je postići ili povećati barijeru za kiseonik posebnim procesnim korakom metalizacije.

Na tržištu česti primeri dupleks folije:

[0003]

[0004] Slično je sa tripleks laminatnom folijom, pri čemu se zbir željenih i/ili potrebnih svojstava postiže sa tri odvojeno proizvedene folije koje se kasnije međusobno laminiraju (lepe).

[0005] Tako je ovde je biaksijalno rastegnuta folija od PET, PA ili PP laminirana posebnom aluminijumskom folijom, a ovaj kompozit je, opet, laminiran ekstrudiranim livenim ili duvanim filmom.

[0006] Ovde ekstrudirana livena ili duvana folija preuzima zadatak zaptivanja, a aluminijumska folija preuzima zadatak barijere, i biaksijalno rastegnuta folija preuzima zadatak optimalne lakoće štampanja, otpornosti na toplotu i mehaničke čvrstoće. Nedostatak folija za laminiranje je, međutim, to što je njihova proizvodnja prirodno složena, zahtevna i skupa, a cela kompozit folija je često veoma debela, jer se u početku sastoji od većeg broja folija, koje se moraju se proizvoditi odvojeno i onda se moraju zalepiti u nekoliko uzastopnih procesnih koraka procesa korišćenjem vrućeg ili tečnog lepka da bi se na kraju dobila laminirana višeslojna folija.

Na tržištu često rašireni primeri tripleks-folija:

[0007]

Poznate dupleks- i tripleks folije su prikazane na slikama 1 do 6.

[0008] S druge strane, iz stanja tehnike poznate su višeslojne folije koje se proizvode metodom koekstruzije i biaksijalnog rastezanja. Procesi proizvodnje koji se koriste za ovu svrhu omogućavaju proizvodnju višeslojne folije u samo jednom koraku pomoću koekstruzije, čime se potpuno eliminiše potreba za kasnijim lepljenjem/laminiranjem pojedinačnih slojeva folije, zajedno sa svim povezanim nedostacima. U svakom slučaju, koekstrudirana sirova višeslojna folija se podvrgava biaksijalnom rastezanju kako bi se postigao željeni skup svojstava (zaptivanje, toplotna otpornost, barijera, mehanička čvrstoća, lakoća štampanja). Ovde, osim zaptivanja, većina traženih svojstava kao što su mehanička čvrstoća, toplotna otpornost, lakoća štampanja i barijerna funkcija (u suštini barijera za kiseonik ili gas) postiže se upotrebom materijala kao što su PET, PA, etilen-vinil alkohol kopolimer (EVOH), polivinil alkohol (PVOH) ili polimlečna kiselina (PLA).

[0009] Tako su preferirani materijali kao što su EVOH, PVOH, PVDC i PA za postizanje barijere protiv kiseonika odnosno gasova, ali i materijali kao što su PET ili PLA nude znatno bolju barijernu funkciju u poređenju sa mateirjalima na bazi poliolefina kao što su PE ili PP, posebno nakon istezanja, a idealno čak i nakon biaksijalnog istezanja.

[0010] Pored toga, PET i PA se posebno koriste u spoljašnjem sloju folija kako bi se postigla izuzetna toplotna otpornost i odlična lakoća štampanja, naročito nakon biaksijalnog istezanja.

[0011] Posebno PA i PET, pored svoje izuzetne toplotne otpornosti, lakoće štampanja i dobrih barijernih svojstava protiv gasova i kiseonika, u značajnoj meri doprinose postizanju željene mehaničke čvrstoće, takođe posebno nakon biaksijalnog istezanja.

[0012] Iz stanja tehnike poznati su brojni kompoziti koji se na to odnose, kao na primer: DE 10227 580 A1, DE 10254 172 A1, DE 102006 046 483 A1, DE 102006 036 844 A1, EP 0476 836 B2, EP 1190 847 B1, EP 1084 035 B1, i EP 1985 444 A1.

[0013] Međutim, poznate izvedbe i postupci iz stanja tehnike imaju jednu zajedničku stvar, a to je da sve ove koekstrudirane višeslojne barijerne folije obično pokazuju relativno veliki skupljanje, obično više od 20%, a svakako uvek više od 5%, kako u pravcu mašine (MD) tako i u poprečnom pravcu (TD), što je za mnoge primene, poput skupljajućih kesa/pokrivnih folija, korisno ili čak poželjno.

Često prisutni primeri koekstruzionih folija:

[0014]

[0015] Pored toga, stručnom licu u ovoj oblasti su iz dokumenata US 2017/321024 A1 i US 2010/003 433 A1 poznate višeslojne, koekstrudirane, biaksijalno istegnute i relaksirane kompozitne folije, kao i postupci za njihovu proizvodnju.

[0016] Međutim, do današnjeg dana nedostaju višeslojne barijerne folije koje su proizvedene putem koekstruzije i biaksijalnog rastezanja, a koje imaju relativno malo ili nikakvo skupljanje (manje od 5%, po mogućstvu manje od 3%), kako u pravcu mašine (MD) tako i u poprečnom pravcu (TD), te poseduju dovoljnu barijeru, zaptivanje, toplotnu otpornost, mehaničku čvrstoću i lakoću štampanja.

Zadatak pronalaska

[0017] Stoga je zadatak ovog pronalaska da predstavi postupak za proizvodnju koekstrudirane i biaksijalno rastegnute kompozitne folije, po mogućstvu koekstrudirane i biaksijalno rastegnute višeslojne barijerne folije, kao i rezultujuće višeslojne folije, po mogućstvu višeslojne barijerne folije, koja poseduje barem jedno od sledećih svojstava, a još bolje sva sledeća svojstva: dovoljnu barijeru protiv kiseonika i/ili vodene pare, zaptivanje, toplotnu otpornost, lakoću štampanja i mehaničku čvrstoću, i to bez dodatnog procesa laminiranja. Rezultujuća višeslojna barijerna folija treba takođe da ima relativno malo ili nikakvo skupljanje (manje od 5%, po mogućstvu manje od 3%) kako u pravcu mašine (MD), tako i u poprečnom pravcu (TD).

Predstavljanje pronalaska

[0018] Zadatak koji je prethodno definisan je rešen, kao što je predstavljeno u nezavisnim zahtevima. Pogodne izvedbe ove inovacije su obuhvaćene zavisnim zahtevima.

[0019] Iz stanja tehnike i primene u praksi pokazalo se da su se za postizanje najbolje moguće lakoće štampanja i očuvanja najviše moguće toplotne otpornosti materijali poput PET-a i PA-e dokazali u spoljašnjem sloju. Međutim, materijali poput PLA ili EVOH takođe su se pokazali znatno bolji u pogledu lakoće štampanja, toplotne otpornosti i daljnje obrade u odnosu na materijale na bazi poliolefina kao što su PE ili PP.

[0020] Za uspostavljanje barijere prema kiseoniku ili nekom drugom gasu etablirali su se materijali poput PET, PA, EVOH, PVOH ili PVDC.

[0021] Izvor: Propustljivost kiseonika na 20 °C, mereno na različitim barijernim plastikama (po Kyoichiro-u; iz: Joachim Nentwig, Kunststoff-Folien, 3. izdanje, 2006, Carl Hanser Verlag; Tabela 26)

[0022] Ali, kao što je stručnjacima u oblasti poznato, barijerna svojstva većine ovih materijala su dovoljna samo ako su na odgovarajući način zaštićeni od vlage.

[0023] Stoga se ovi materijali, ukoliko treba da pruže barijeru, uvek koriste u jednom od srednjih odnosno unutrašnjih slojeva folije.

[0024] Da bi se postiglo što optimalnije zaptivanje, poznato je iz prakse da se u svakom slučaju koriste materijali na bazi poliolefina, kao što su PE ili PP, ili slični, koji imaju što nižu temperaturu zaptivanja odnosno topljenja.

[0025] Primetno je da materijali koje se idealno koriste za postizanje svojstava kao što su toplotna otpornost, lakoća štampanja, kao i barijera protiv kiseonika, takođe donose znatno veću čvrstoću, naročito nakon biaksijalnog istezanja, nego što poliolefini mogu postići čak i nakon biaksijalnog istezanja.

[0026] U optimalnoj strukturi slojeva, sloj barijere protiv kiseonika treba da bude sastavljen od EVOH, PVOH ili PA i postavljen u jedan od srednjih odnosno unutrašnjih slojeva, dok bi sloj za zaptivanje, sastavljen od toplotno zaptivnog poliolefina, trebalo da bude u unutrašnjem sloju.

[0027] Spoljašnji sloj bi trebalo da bude napravljen od jednog od idealnih materijala za ovu namenu koji su toplotno otporni i pogodni za štampanje, kao što su PET ili PA.

[0028] Pri detaljnijem razmatranju materijala koji su povoljni za svojstva kao što su toplotna otpornost, lakoća štampanja, barijera protiv kiseonika, kao i čvrstoća, primećuje se da svi materijali imaju određene zajedničke osobine: svi imaju gustinu veću od 1,0 g/cm³, svi su polarni materijali i skoro svi imaju tačku topljenja iznad 170 °C.

[0029] Pri daljem razmatranju materijala koji se po mogućstvu koriste kao sloj za zaptivanje, primećuje se da svi imaju gustinu manju od 0,95 g/cm³ i tačku topljenja manju od 120 °C.

[0030] Nisu svi materijali sa gustinom većom od 1,0 g/cm³ podjednako idealni za štampanje, kao što su PA ili PET, ili toplotno otporni kao PET ili PA. Takođe, nisu svi podjednako visoka barijera za kiseonik kao EVOH, PVOH ili PA, niti su svi podjednako jaki kao PA ili PET. Međutim, svi ovi materijali pokazuju znatno poboljšana svojstva u svakoj od ovih pojedinačnih karakteristika, a naročito kada deluju zajedno u kompozitnoj foliji, posebno nakon biaksijalnog istezanja, nego bilo koji materijal na bazi poliolefina.

[0031] Zbog različitih optimalnih svojstava materijala s gustinom većom od 1,0 g/cm<3>u pogledu njihove otpornosti na toplotu, lakoću štampanja, kao i barijere prema kiseoniku, idealna ili poželjna podela na najmanje dva odvojena sloja rezultuje još jednim vrlo pozitivnim efektom, tačnije delimičnim značajnim povećanjem čvrstoće i krutosti folije.

[0032] Ovaj efekat postaje izraženiji što su udaljeniji jedan od drugog dva sloja koji sadrže materijale sa gustinom većom od 1,0 g/cm<3>unutar ukupnog složenog sistema slojeva.

[0033] Dakle, treba odabrati strukturu slojeva koja uključuje barem dva nezavisna sloja sa gustinom većom od 1,0 g/cm<3>, pri čemu jedan od tih slojeva čini spoljašnji sloj, a drugi sloj je međusloj. Takođe, kompozitna folija treba da sadrži sloj za vruće zaptivanje koji čini unutrašnji sloj i koji je napravljen od materijala, poželjno poliolefina, sa gustinom manjom od 0,95 g/cm3 i temperaturom topljenja manjom od 120 °C.

[0034] Takva struktura slojeva izvrsno ispunjava sve željene osobine (posebno adekvatnu funkciju barijere prema kiseoniku i/ili vodenoj pari, sposobnost za zaptivanje, otpornost na toplotu, lakoću štampanja i mehaničku čvrstoću), posebno nakon biaksijalnog istezanja. Međutim, još nije rešeno podešavanje željenog niskog skupljanja, posebno nakon biaksijalnog istezanja.

[0035] Ovo se ne može rešiti samo na nivou materijala, barem ne kada je folija podvrgnuta biaksijalnom istezanju. Za to su potrebni odgovarajući proizvodni proces i/ili tretman koji će ispuniti ovaj zahtev.

[0036] Odmah nakon istezanja, pogotovo nakon biaksijalnog istezanja, polimeri ili polimerna folija često pokazuju delimično značajno skupljanje. Ovo skupljanje varira u zavisnosti od polimera i u osnovi zavisi od toga da li i koliko toplote ili temperature deluje na foliju.

[0037] Stoga u osnovi važi, da što je više temperatura kojom se deluje, i što je duži period delovanja, da je veće skupljanje folije.

[0038] U stanju tehnike su poznati procesi i obrade, koje prilikom monoaksijalnog, pogotovo kod biaksijalne rastegnute folije dolaze u primenu, kako bi se smanjilo skupljanje rastegnute folije.

[0039] Takođe, posebno kod folija koje su monoaksijalno ili biaksijalno istegnute, poznato je da se nakon procesa istezanja primenjuju posttretmani, gde se folije provlače preko temperiranih valjaka (tzv. temperirajući valjci) sa što većim obuhvatom. Ovim se unosi toplota ili temperatura u foliju, tj. termički se fiksira, čime se smanjuje preostalo skupljanje.

[0040] Iz procesa istezanja ravnih folija („Tenter Frame” proces), takođe su poznati postupci naknadne obrade (temperiranja), poznati kao termofiksiranje (termički fiksiranje), pri čemu se folija nakon istezanja prolazi horizontalno kroz postavljeni peć i tretira vrućim vazduhom, čime se smanjuje skupljanje.

[0041] Takođe su poznati termički postupci nakon istezanja iz tzv. “Triple Bubble” ili “Multibubble” procesa kod cevastih folija. Ovde se folije u obliku cevi provlače kroz peć i tretiraju temperaturom, u većini slučajeva, kao i kod “Tenter Frame” procesa, pomoću vrućeg vazduha. Alternativno, u “Triple Bubble” procesu se folija može tretirati i infracrvenim zračenjem ili vrućom vodenom parom kako bi se smanjilo skupljanje koje je nastalo tokom istezanja.

[0042] Različite tehnologije koje putem unosa temperature smanjuju skupljanje su poznate nakon postupka biaksijalnog istezanja. Pored visine temperature kojom se deluje, i vreme ili trajanje delovanja temperature je takođe ključni faktor u ovom procesu.

[0043] Obrada folije isključivo samo sa toplotom/temperaturom, kako bi se skupljanje u folijama ne samo smanjilo, već čak potpuno eliminisalo, je efikasna samo kod nekoliko tipova folija i dovoljna samo za njih.

[0044] Folije proizvedene u “Tenter Frame” procesu, kao što su BoPET, BoPA ili BoPP (Bo = biaxial oriented = biaksijalno istegnute), stabilizuju se putem vrlo visoke termičke obrade (termofiksacije) na način da se vrlo malo ili gotovo nikako skupljaju.

[0045] Slično je i sa određenim tipovima folija koje su biaksijalno istegnute u “Double Bubble” procesu, a zatim termički fiksirane pomoću temperirajućih valjaka ili horizontalnoj u peći sa vrućim vazduhom. Tako su i BoPP ili BoPA folije često isključivo tretirane ili fiksirane termički i nakon toga pokazuju minimalno ili gotovo nikakvo skupljanje.

[0046] To je uglavnom zato što se kod ovih tipova folija, nezavisno od procesa istezanja, radi o čistim folijama u kojima se koristi isključivo jedna vrsta materijala: BoPET (isključivo PET), BoPA (isključivo PA), BoPP (isključivo PP).

[0047] U ovom slučaju može se izabrati termofiksaciona temperatura blizu tačke omekšavanja ili tačke topljenja koja odgovara materijalu, radi stabilizacije, čime se samom termičkom obradom značajno smanjuje ili čak eliminiše skupljanje.

[0048] Međutim, do sada se smatralo da je ovo nemoguće kod tipova folija koji se sastoje od različitih materijala, odnosno različitih vrsta materijala, posebno kod materijala sa znatno različitim tačkama omekšavanja ili tačkama topljenja.

[0049] Iz prakse nije poznato da postoje koekstrudirane i biaksijalno istegnute folije koje sadrže kombinaciju različitih materijala sa znatno različitim tačkama omekšavanja ili tačkama topljenja, a da pritom, uprkos istezanju, ne pokazuju ili pokazuju vrlo malo skupljanje.

[0050] Izuzeci od ovoga su pojedinačne višeslojne folije koje su proizvedene putem “Tenter Frame” procesa ili “Double Bubble” procesa. Ovde se uglavnom radi o sledećoj strukturi slojeva (od unutrašnjeg ka spoljnom; HV = adheziv):

PP-HV-EVOH-HV-PP

[0051] Budući da se skoro isključivo koristi HomoPP (homopolimerni PP; temperatura topljenja: 155 do 165 °C) u kombinaciji s EVOH-om, pri čemu se koriste EVOH tipovi s visokim sadržajem etilena koji imaju nižu temperaturu topljenja u poređenju s onima s niskim sadržajem etilena (temperatura topljenja: 170 do 180 °C), ovi kompoziti se zaista mogu stabilizovati gotovo isključivo termičkom obradom na sličnim temperaturama i time skupljanje smanjiti ili eliminisati.

[0052] Međutim, ove višeslojne folije bazirane na PP, s obzirom da je preovlađujući materijal PP, ne ispunjavaju željenu otpornost na toplotu i posebno ne zadovoljavaju potrebnu lakoću štampanja.

[0053] Čak i najotporniji tipovi HomoPP-a se u svakom slučaju tope ispod 170 °C, a PP je jedan od najmanje polarizovanih materijala koji bez dodatne obrade nije u potpunosti pogodan za štampanje. Zbog toga, PP se ne smatra idealnim izborom za spoljni sloj folije.

[0054] Takođe, ovi višeslojni filmovi na bazi PP-a, kao što je poznato na tržištu, zbog korišćenja PP tipova i generalno lošijih svojstava zaptivanja u poređenju s preferiranim materijalima kao što je PE, pokazuju vrlo lošu ili umerenu sposobnost zaptivanja, što znači da je potrebna relativno visoka temperatura zaptivanja. Zbog toga se ovi filmovi obično naknadno laminiraju s filmovima na bazi PE.

[0055] Stoga, trenutno se smatra nemogućom za proizvodnju. višeslojna, koekstrudirana folija, koja je naknadno biaksijalno istegnuta i ima zaptivni sloj niske tačke topljenja, koja nije dodatno laminirana, i takođe sadrži spoljašnji sloj otporan na toplotu i lak za štampu (polaran), kao i barijerni sloj za kiseonik u srednjim slojevima, koja nema ili ima minimalno skupljanje.

[0056] Ovo je zbog toga što takve višeslojne kompozite nije moguće stabilno proizvesti za postizanje eliminacije ili smanjenja skupljanja ispod 5%, ili još bolje ispod 3%, bez odgovarajuće termičke obrade na potrebnoj temperaturi, i bez dodatnih mera u procesu.

[0057] Dakle, može doći do omekšavanja ili čak topljenja pojedinih slojeva u višeslojnom kompozitu već pre nego što se postigne temperatura potrebna za eliminaciju skupljanja, što neizbežno dovodi do prekida ili barem značajnog ometanja procesa proizvodnje folije.

[0058] Kada i pri kojoj temperaturi dolazi do ometanja procesa ili čak prekida, uglavnom zavisi od toga da li i u kojoj meri slojevi celokupnog višeslojnog sloja folije sadrže materijale koji nisu bazirani na poliolefinima, odnosno temperaturno otporne materijale sa gustinom većom od 1,00 g/cm³ i tačkom topljenja većom od 170 °C.

[0059] Ako je maseni udeo materijala sa gustinom većom od 1,00 g/cm³ više od 40% u odnosu na ukupnu masu slojeva folije, višeslojna folija omogućava termičku obradu (termofiksaciju) pri temperaturama od 80 do 100 °C, a ako je maseni udeo 50% ili više, moguća je obrada i na višim temperaturama.

[0060] Međutim, čak i sa visokim masenim udelom materijala gustine veće od 1,00 g/cm³ od 40% ili više, dolazi do procesnih smetnji ili prekida sve dok višeslojni sloj folije sadrži zaptivni sloj na bazi poliolefina sa gustinom manjom od 0,95 g/cm³ i tačkom topljenja manjom od 120 °C, pre postizanja preostalog skupljanja manjeg od 5% u MD i TD smeru. Ovo je zbog toga što su potrebne temperature za termofiksaciju folija barem između 120 i 150 °C, pri čemu čak ni materijali gustine veće od 1,00 g/cm³ i sa tačkom topljenja većom od 170 °C više nisu dovoljni da održe stabilan proizvodni proces.

[0061] Da bi se izbeglo narušavanje procesa proizvodnje folije, mogu se birati samo temperature u termičkoj naknadnoj obradi koje neće potpuno eliminisati skupljanje.

[0062] Da bi se ipak smanjilo skupljanje na minimum ili čak potpuno eliminisalo, prema ovom pronalasku je potreban još jedan procesni korak. Pored tretmana biaksijalno rastegnutih folija temperaturom radi eliminacije skupljanja, posebno u procesima “Triple Bubble” ili “Multibubble”, široko je rasprostranjen još jedan korak procesa, poznat kao relaksacija. Pri tome se folija nakon istezanja kontrolisano pušta da se ponovo skupi, što se naziva relaksacija i sprovodi se uz primenu temperature ili toplote.

[0063] Relaksacija može da se vrši u oba smera, tj. kako u pravcu proizvodnje odnosno mašine (MD), tako i u poprečno u odnosu na pravac proizvodnje (TD).

[0064] Relaksacija može da se dešava u oba smera (MD i TD) podjednako ili u različitim oblicima u jednom ili drugom smeru.

[0065] Takođe je moguća relaksacija samo u jednom smeru, dakle samo u MD ili TD. Izbor smera relaksacije može uvek da se vrši nezavisno. Kvantitativna izraženost relaksacije u okviru ovog pronalaska se izražava kroz tzv. faktor relaksacije, kako je bliže definisano u nastavku.

[0066] Međutim, čak i relaksacija folije sama po sebi ne smanjuje skupljanje dovoljno, i u svakom slučaju skupljanje ne može biti potpuno eliminisano.

[0067] Ovo je zbog toga što se folije (folije za skupljanje/kapice) u konvencionalnoj relaksaciji obično tretiraju ili fiksiraju samo na temperaturama do maksimalno 60 do 80 °C. Ove relativno niske temperature su već dovoljne da bi se postiglo kontrolisano povratno skupljanje folija i da bi se preostalo skupljanje svelo na vrednosti od oko 10 do 20 %, kako u MD tako i u TD, ili najbolje na > 5 do 10 % u jednom od smerova.

[0068] Niži nivoi skupljanja nisu dosad dostižni, jer ni relaksacija postignuta pri ovim uslovima (temperaturama), ni temperatura koja se primenjuje, nisu dovoljne za smanjenje skupljanja na manje od 5 %, kako u MD tako i u TD.

[0069] Stepen ostvarive relaksacije u suštini zavisi od visine temperature kojom se folija tretira ili fiksira.

[0070] Tako je što je veća moguća relaksacija, što dalje pozitivno utiče na preostalo skupljanje, odnosno dalje smanjuje preostalo skupljanje, moguća samo sa odgovarajuće visokim temperaturama u tretmanu folije (termofiksacija).

[0071] Ovde se ponovo javlja isti problem kao što je ranije opisano, da prilikom obrade folija, posebno onih koje sadrže kombinacije materijala sa izrazito različitim tačkama topljenja, temperature potrebne za eliminaciju skupljanja dovode do omekšavanja ili čak topljenja pojedinih slojeva. To neizbežno dovodi do prekida, barem do značajnog oštećenja procesa proizvodnje folije.

[0072] Čak i prilikom obrade folije kombinacijom temperature i relaksacije, opet je temperaturni opseg pri kojem dolazi do oštećenja ili prekida procesa proizvodnje zavistan od mase materijala (gustina > 1,00 g/cm³) u slojevitoj strukturi folije.

[0073] Međutim, iznenađujuće je da u slučaju odgovarajuće relaksacije, udeo materijala (gustina > 1,00 g/cm³) koji je sadržan može biti znatno manji nego u slučaju kada se folija tretira samo temperaturom bez relaksacije.

[0074] Pod odgovarajućom relaksacijom, tretman pri značajno višoj temperaturi može se primeniti, u svakom slučaju preko 60 °C, po mogućstvu preko 70 °C, posebno preko 80 °C, pa sve do temperature od 180 °C, po mogućstvu do 150 °C, posebno do 120 °C. Pri tome se može postići smanjenje udela materijala (termoplastična smola sa gustinom > 1,00 g/cm³) na maseni udeo u svakom slučaju ispod 20%, pa čak do manje od 10%, u odnosu na ukupnu masu slojevitog sistema folije. Pri tome, maseni udeo termoplastične smole sa gustinom > 1,00 g/cm³ u odnosu na ukupnu masu slojevitog sistema folije iznosi najmanje 1%, po mogućstvu najmanje 5%.

[0075] U postupku prema ovom pronalasku temperatura kompozitne folije tokom relaksacije preferirano se podešava na jedan od sledećih opsega: 60 do 180 °C, preporučeno 60 do 150 °C, posebno preporučeno 60 do 120 °C, izuzetno preporučeno 80 do 100 °C.

[0076] Bitno za postupak prema ovoj inovaciji je da je zbir faktora relaksacije u pravcu mašine (MD) i faktora relaksacije u poprečnom pravcu (TD) najmanje 0,05 (= 5 %), po mogućstvu najmanje 0,1 (= 10 %), preferirano najmanje 0,2 (= 20 %), posebno najmanje 0,4 (= 40 %). Pri tome, faktor relaksacije u pravcu mašine i faktor relaksacije u poprečnom pravcu su svaki najmanje veći od 0,00.

[0077] Stoga su faktori relaksacije, pored primenjene fiksne temperature (temperature kompozitne folije tokom relaksacije), ključni faktori za smanjenje ili eliminaciju skupljanja koje se unosi prilikom istezanja folije.

[0078] U okviru ovog pronalaska, pokazalo se korisnim kontrolisano smanjiti ili relaksirati istezanje ili produženje koje je uneseno prilikom istezanja folije.

[0079] Kada se sagledaju svi procesni koraci, uključujući istezanje i naknadnu relaksaciju, nastaje preostala deformacija ili produženje folije nakon oba procesna koraka. Pri tome se može odrediti faktor preostalog istezanja, koji je detaljno definisan i zasnovan na odnosu dužine segmenta laminirane folije nakon istezanja i relaksacije prema dužini istog segmenta pre istezanja i pre relaksacije.

[0080] Budući da se faktor preostalog istezanja formira iz oba procesa (istezanje i relaksacija), idealno je da ga oba procesa podjednako menjaju ili na njega utiču.

[0081] Pri detaljnom sagledavanju ove zavisnosti ispostavlja se da čak i smanjenje istezanja pri inače istim uslovima ima efekat sličan kasnijoj relaksaciji folije, tj. pri manjem istezanju može se postići vrlo malo skupljanje, čak i sa manjom relaksacijom, dok je sa visokim istezanjem ponovo potrebna visoka relaksacija da bi se skupljanje smanjilo, ali je iznenađujuće uticaj faktora relaksacije u osnovi znatno veći nego faktora istezanja.

[0082] Ipak, nije samo relaksacija ključna, već pre svega suma ili faktor iz oba koraka procesa.

[0083] Dakle, preostali faktor istezanja i naravno temperatura koja se primenjuje tokom relaksacije bitno određuju da li će i koliko skupljanja ostati u foliji.

[0084] Da ne samo proces relaksacije i temperatura koja se primenjuje u njemu, već i proces istezanja ima značajan uticaj na preostalo skupljanje i s obzirom da proces istezanja takođe podleže tretmanu temperaturom, uticaj ovoga takođe treba uzeti u obzir.

[0085] Takođe, primećuje se uticaj i u ovom slučaju, tj. pri niskim temperaturama istezanja, bez istovremenih promena drugih procesnih parametara, rezultira većim preostalim skupljanjem u poređenju sa višim temperaturama istezanja.

[0086] U poređenju sa relaksacijom, proces rastezanja je znatno osetljiviji, što znači da su potrebne temperature za postizanje stabilnog procesa često unutar temperaturnog opsega od samo /- 2 do 3 °C. Zbog toga je opseg temperaturnih varijacija koji se može primeniti ovde manji ili ograničen.

[0087] Takođe, prema saznanju pronalazača, uticaj temperature kompozitne folije tokom procesa rastezanja je prilično mali.

[0088] Temperatura tokom procesa istezanja kompozitne folije je faktor uticaja, ali nije od iste ključne važnosti kao temperatura u relaksaciji ili faktor istezanja, kao i faktor relaksacije ili faktor preostalog istezanja.

[0089] Pri daljem detaljnom razmatranju koraka procesa i njihovog uticaja, ostaje još jedan ključni faktor, a to je vreme odnosno trajanje koje folija provodi izložena pojedinim procesnim koracima i njihovim uslovima.

[0090] Međutim, pokazuje se da je uticaj faktora vremena u procesu istezanja zanemarljiv u poređenju sa uticajem temperature i faktora istezanja.

[0091] Nasuprot tome, pokazuje se da je u procesu relaksacije vreme (trajanje) relaksacije barem jednako važno kao i faktor relaksacije i dominantna temperatura.

[0092] Ovde postaje jasno da je interakcija između vremena (trajanja) i faktora relaksacije manje značajna u poređenju sa vremenom (trajanjem) u vezi sa temperaturom, odnosno tačnije, sa trajanjem koje folija provodi izložena temperaturi tokom relaksacije.

[0093] Što je duže trajanje termičke obrade, to je veći uticaj i samim tim smanjenje preostalog skupljanja.

[0094] Međutim, takođe se pokazuje da ovo nije beskonačno povećavanje, već nakon određenog vremena pod uticajem temperature više nije moguće postići dalje povećanje, odnosno smanjenje skupljanja, već nastupa neka vrsta zasićenja.

[0095] Značajnije je ipak koliko dugo folija minimalno stoji pod uticajem temperature, tako da je potrebno najmanje 2 sekunde vremena pod temperaturom da bi se postigao željeni uticaj.

[0096] Tako je postupak po ovom pronalasku ograničen na to da kompozitna folija tokom relaksacije ima temperaturu u jednom od pomenutih temperaturnih opsega tokom određenog vremenskog perioda (tzv. "vreme pod temperaturom"). Dakle, trajanje relaksacije ili vreme pod temperaturom tokom relaksacije pod temperaturom mora biti najmanje 2 sekunde, posebno više od 5 sekundi. Pri tome, trajanje relaksacije ili vreme pod temperaturom tokom relaksacije pod temperaturom je ograničeno na maksimalno 30 sekundi, poželjno maksimalno 20 sekundi, posebno maksimalno 10 sekundi.

[0097] Baš kao što temperatura ili samo relaksacija ne mogu samostalno dovesti do odgovarajuće niskog skupljanja, ni samo boravak pod temperaturom ne može to postići. Ovi faktori uticaja i postignuti efekti međusobno su povezani i međusobno utiču jedan na drugi.

[0098] Tako je preostalo skupljanje folije nisko kod visoke termičke obrade i istovremeno visoke relaksacije, iako je kratak boravak pod temperaturom.

[0099] Preostalo skupljanje folije je takođe nisko kod visoke termičke obrade i dugotrajnog boravka pod temperaturom, iako je relaksacija mala.

[0100] Preostalo skupljanje folije je takođe nisko kod dugotrajnog boravka pod temperaturom i visoke relaksacije, iako je termička obrada umerena.

[0101] Dakle, ključno je kombinovanje ovih faktora uticaja kako bi se postiglo željeno nisko preostalo skupljanje folije.

[0102] Za rešenje definisanog zadatka, pored idealnog slojevitog sastava koji se primenjuje sa materijalima koje su preferencijalno sadržani u njemu, u kombinaciji sa temperaturama koje se javljaju u pojedinačnim procesnim koracima, procesnim faktorima, a ovde posebno faktor istezanja, faktor relaksacije i faktor preostalog istezanja, kao i vreme stajanja, barem vreme termičke fiksacije (relaksacije), od ključne su važnosti. Kombinacijom gore navedenih karakteristika i parametara, kao i onih definisanih u sporednim zahtevima, po prvi put je postignut cilj da se proizvede kompozitna folija metodom koekstruzije, bez laminiranja, koja je posebno stabilna i koja, pored poželjnih svojstava kao što su otpornost na toplotu, lakoća štampanja i barijera za kiseonik, takođe nema skupljanje ili ima skupljanje manje od 5%, po mogućnosti manje od 3%, kako u MD tako i u TD.

[0103] Prema ovom pronalasku, termoplastična smola, koja je sadržana u sloju (c) ili od koje se sloj (c) sastoji, ima tačku topljenja manju od 120 °C. Zahvaljujući povećanoj temperaturnoj razlici u odnosu na tačku topljenja spoljnog sloja, postiže se da se kompozitna folija može zapečatiti ranije, tj. već pri nižoj temperaturi. Pored toga, moguće je postići veće taktove u daljoj obradi kompozitne folije.

[0104] Prema pronalasku, termoplastična smola, koja je sadržana u sloju (a) ili od koje se sloj (a) sastoji, ima tačku topljenja višu od 170 °C. Zahvaljujući višoj temperaturi spoljnog sloja, u daljoj obradi može se raditi sa višim temperaturama, čime se postižu veći taktovi u daljoj obradi kompozitne folije.

[0105] Nadalje, prema pronalasku, sloj (a), odnosno spoljnji sloj, ili termoplastična smola sloja (a) može povoljno imati unapred određeni polaritet, koja se izražava kao površinski napon, dat u jedinici dyn/cm. Ova vrednost može iznositi > 40 dyn/cm, posebno > 42 dyn/cm, kako bi se omogućila što optimalnija lakoća štampanja.

[0106] Prema pronalasku, u povoljnoj izvedbi može biti predviđeno da spoljnji sloj (a) bude sastavljen od EVOH-a ili da mu je u sastavu.

[0107] Do sada nije poznata nijedna srodna kompozitna folija iz stanja tehnike u kojoj je EVOH korišćen kao sastavni deo sloja u spoljašnjem sloju (a) ili u kojoj bi sloj (a) bio sastavljen od EVOH-a. Poznato je da se EVOH u stanju tehnike koristi kao materijal sa izvanrednom barijerom za kiseonik. Međutim, upotreba u tu svrhu zahteva unutrašnji sloj od EVOH-a, jer EVOH brzo gubi svoja dobra svojstva barijere za kiseonik pod uticajem vlage. Stoga je EVOH uvek korišćen kao sastavni deo sloja ili slojni materijal okružen zaštitnim slojevima, kao što su poliolefin ili poliamid, koji delimično imaju visoku barijeru za vodenu paru. Upotreba EVOH-a u srodnim kompozitnim folijama za drugu svrhu i na drugačiji način, odnosno u drugačijem rasporedu, na primer kao spoljašnji ili zaptivni sloj (unutrašnji sloj; površina prema proizvodu koji se pakuje), do sada nije poznata.

[0108] Suprotno tome, prema pronalasku, predviđena je mogućnost željene upotrebe EVOH-a u sloju (a), odnosno u spoljašnjem sloju koji predstavlja površinu kompozitne folije okrenutu prema spolja. Spoljašnji sloj (a) može sadržati EVOH ili biti sastavljen od njega. Međutim, prilikom upotrebe EVOH-a u spoljašnjem sloju (a), svojstvo EVOH-a kao barijere za kiseonik nije od značaja. Prema pronalasku, važnije je da se upotrebom EVOH-a u spoljašnjem sloju značajno povećava lakoća recikliranja folije u poređenju sa kompozitnim folijama koje imaju spoljašnje slojeve od PA ili PET. Ovo je zbog toga što EVOH ima nižu tačku topljenja u poređenju sa materijalima PA i PET koji su se do sada koristili u spoljašnjem sloju, čime se smanjuje razlika u tačkama topljenja između spoljašnjeg sloja i zaptivnog sloja (unutrašnjeg sloja). Na taj način, temperatura potrebna za topljenje tokom reciklaže može se ukupno smanjiti, što poboljšava lakoću recikliranja kompozitne folije.

[0109] Pored toga, pronalazači su utvrdili da se upotrebom EVOH-a u spoljašnjem sloju mogu poboljšati mehanička svojstva folije, kao što su krutost i lakoća štampanja, slična onima kod PET-a ili PA-a u poređenju sa poliolefinskim materijalima kao što su PE ili PP. Naime, viša tačka topljenja EVOH-a u odnosu na ove poliolefine, i time povezana veća otpornost na temperaturu prema unutrašnjem sloju (zaptivni sloj), dovodi do ukupno bolje obradivosti kompozitne folije (taktovi).

[0110] Pronalazak je definisan preko nezavisnih zahteva. Povoljne izvedbe ovog pronalaska su predmet zavisnih zahteva.

[0111] Dopunska objava (definicije itd.): Postupak za izradu višeslojne kompozitne folije opisan u ovom pronalasku može biti karakterisan time što ne sadrži korak laminiranja, tj. lepljenja slojeva ili slojevitih spojeva.

[0112] Dakle, kompozitna folija opisana u ovom pronalasku može biti nelaminirana kompozitna folija.

[0113] Definicije dužina (u odnosu na pravac mašine i poprečni pravac):

L0 := Dužina predodređenog odseka kompozitne folije pre istezanja;

L1:= Dužina istog odseka kompozitne folije nakon istezanja a pre relaksacije;

L2 := Dužina istog odseka kompozitne folije nakon istezanja a pre relaksacije;

L3 := Dužina istog odseka kompozitne folije nakon istezanja i nakon relaksacije;

[0114] Definicija faktora istezanja: Faktor istezanja V = dužina L1 unapred određenog dela laminirane folije nakon istezanja i pre relaksacije podeljena dužinom L0 istog dela laminirane folije pre istezanja; (V = L1/L0)

[0115] Definicija faktora relaksacije: Faktor relaksacije RL = apsolutna vrednost razlike (dužina L3 unapred određenog dela laminirane folije nakon istezanja i nakon relaksacije i dužina L2 istog dela laminirane folije nakon istezanja i pre relaksacije) podeljena dužinom L2 istog dela laminirane folije nakon istezanja i pre relaksacije; (RL = |(L3-L2)|/L2)

[0116] Definicija faktora preostalog istezanja: Faktor preostalog istezanja RV = dužina L3 unapred određenog dela laminirane folije nakon istezanja i nakon relaksacije podeljena dužinom L0 istog dela laminirane folije pre istezanja i pre relaksacije; (RV = L3/L0)

[0117] Poželjno je da je kompozitna folija prema ovom pronalasku višeslojna kompozitna folija sa barijernom funkcijom ili višeslojna barijerna folija, pri čemu se barijerna svojstva odnose na smanjenu propustljivost za kiseonik ili smanjenu propustljivost za vodenu paru ili oba.

[0118] Skupljanje (ili toplo skupljanje): meri se u vodi na 90 °C, po mogućstvu unutar 1 sekunde nakon uranjanja, ali najmanje unutar 10 sekundi nakon uranjanja.

[0119] Prema ovom pronalasku, uzorak za određivanje skupljanja (ili toplog skupljanja) se uranja u vodu na 90 °C na unapred određeno, posebno gore navedeno, vreme, a nakon vađenja se odmah hladi vodom na sobnu temperaturu. Dužina unapred označenog dela nakon ovog tretmana se meri i upoređuje sa izmerenom dužinom istog dela uzorka pre tretmana. Rezultujući odnos dužine ("skupljeno" prema "neskupljeno"), izražen u procentima, definiše skupljanje. U zavisnosti od pravca merenja dužine, određuje se skupljanje u longitudinalnom (MD) i transverzalnom pravcu (TD). Ukupno skupljanje se izračunava dodavanjem skupljanja u longitudinalnom i transverzalnom pravcu. Višestruka određivanja, kao što su trostruka ili petostruka određivanja merenja dužine, i formiranje odgovarajućih prosečnih vrednosti, povoljno povećavaju tačnost određivanja. Prema ovom pronalasku, skupljanje i ukupno skupljanje se mogu posebno odrediti prema ASTM 2732.

[0120] Merenje propustljivosti za kiseonik se prema ovom pronalasku vrši na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha (ASTM D 1434).

[0121] Postupak prema ovom pronalasku i kompozitna folija prema ovom pronalasku mogu se po mogućstvu izvesti pomoću tzv. „Double-Bubble“, a naročito „TrippleBubble“ postupka, za koje podnosilac prijave stavlja na raspolaganje odgovarajuću opremu koja je poznato stručnom licu u ovoj oblasti. Pritom se višeslojna kompozitna folija može, na primer, koekstrudirati iz odgovarajućih smola pomoću duvalne glave koja pripada podnosiocu prijave, koja je namenjena za proizvodnju kompozitnih folija sa tri ili više slojeva, po mogućstvu sa termičkim razdvajanjem pojedinačnih slojeva, koja ohlađena pomoću vodenog hlađenja podnosioca prijave, ponovo zagrejana, biaksijalno istegnuta (u smeru mašine (MD) i u poprečnom smeru (TD)) pomoću zatvorenog mehura pod pritiskom i na kraju relaksirana (= termički fiksirana) u definisanom temperaturnom režimu. Kompozitna folija prema ovom pronalasku može biti kompozitna folija koja predstavlja barijeru protiv difuzije gasova, naročito difuzije kiseonika, i/ili protiv difuzije vodene pare. Takav proizvodni postupak je takođe poznat stručnom licu iz udžbenika Savić, Z., Savić, I., "Sausage Casings", 1. izdanje, 2002, VICTUS Lebensmittelinindustriebedarf Vertriebsgesellschaft m.b.H., Beč, Austrija, poglavlje 7, posebno podpoglavlje 4.2, stranice od 267 do 270.

[0122] Još jedna mogućnost da se proizvede folija po ovom pronalasku je rastezanje koekstrudirane ravne folije po postupku koji je ekspertima poznat kao „Tenter-Frame“ proces.

[0123] Kompozitna folija iz ovog pronalaska može se uspešno koristiti na uređaju ili postrojenju podnositelja ovog patentnog zahteva za proizvodnju crevnih folija za prehrambena pakovanja, kao što su npr. skupljajuće folije ili skupljajuće vreće, pomoću postupka izduvavanja kroz mlaznicu, ukoliko se pri tome dodatno koristi uređaj za brzo hlađenje tankih termoplastičnih cevi nakon njihove ekstruzije, kako je predstavljeno u patentnoj prijavi DE 19916 428 B4 istog podnosioca zahteva. Za to se može uzeti u obzir i odgovarajuća dalja razvojna verzija prema patentnoj prijavi DE 10048 178 B4.

[0124] Pri tome se crevasta folija, proizvedena iz plastične mase u glavi mlaznice, podvrgava intenzivnom hlađenju, pri čemu se zadržava amorfna struktura termoplasta iz plastične mase. Crevasta folija, vertikalno ekstrudirana iz plastične mase u glavi mlaznice, najpre prolazi bez dodira sa zidom u uređaj za hlađenje, kako je detaljno opisano u publikacijama DE 19916 428 B4 i DE 10048 178 B4. U pogledu detalja postupaka, strukture i funkcionisanja ovog uređaja za hlađenje, koji se takođe naziva kalibracioni uređaj, izbegavajući ponavljanje, u potpunosti se upućuje na sadržaj publikacija DE 19916 428 B4 i DE 10048 178 B4.

[0125] Nakon toga, crevasta folija prolazi kroz oslonce u uređaju za hlađenje, na koje se folija oslanja usled razlike u pritisku između unutrašnjosti crevaste folije i rashladnog sredstva, pri čemu se održava tečni film između folije i oslonaca, tako da se onemogućava lepljenje crevaste folije. Prečnik oslonaca utiče na prečnik crevaste folije, zbog čega se ovaj uređaj za hlađenje istog podnosioca zahteva takođe naziva kalibracioni uređaj.

[0126] Prema ovom pronalasku, poliamid (PA) može biti materijal izabran iz grupe koja se sastoji od PA iz ε-kaprolaktama, odnosno poli(ε-kaprolaktama) (PA6), PA iz heksametilendiamina i adipinske kiseline, odnosno poliheksametilenadipinamida (PA6.6), PA iz ε-kaprolaktama i heksametilendiamina/adipinske kiseline (PA6.66), PA iz heksametilendiamina i dodekandikiseline, odnosno poliheksametilendodekanamida (PA6.12), PA iz 11-aminoundekanske kiseline, odnosno poliundekanamida (PA11), PA iz 12-laurinlaktama, odnosno poli(ω-laurinlaktama) (PA12), ili mešavina ovih PA ili mešavina ovih PA sa amorfnim PA ili sa drugim polimerima. Opšta oznaka PAx.y je sinonim za PAx/y ili PAxy.

[0127] U smislu ove prijave, poliolefini (PO) mogu biti materijali izabrani iz grupe koja se sastoji od PP, PE, LDPE, LLDPE, poliolefinskog plastomera (POP), etilenvinilacetat kopolimera (EVA), etilen-metilmetakrilat kopolimera (EMMA), etilenmetakrilne kiseline kopolimera (EMA), etilen-akrilne kiseline kopolimera (EAA), kopolimera cikloolefina/cikloalkena i 1-alkena odnosno kopolimera cikloolefina (COC), jonomera (IO) ili mešavina istih. Nadalje, PO u smislu ovog pronalaska obuhvata i mešavinu navedenih PO sa jonomerima i/ili sa adhezivima.

[0128] U okviru sadašnjeg pronalaska, poliester se može koristiti kao slojni sastojak za sloj (a). Poliesteri su polimeri sa esterskim funkcijama u njihovom glavnom lancu i mogu biti posebno alifatski ili aromatski poliesteri. Poliesteri se mogu dobiti polikondenzacijom odgovarajućih dikarboksilnih kiselina sa diolima. Svaka dikarboksilna kiselina koja je pogodna za formiranje poliestera može se koristiti za sintezu poliestera, posebno tereftalna kiselina i izoftalna kiselina, kao i dimeri nezasićenih alifatskih kiselina. Kao dodatna komponenta za sintezu poliestera mogu se koristiti dioli, kao na primer: polialkilenglikoli, kao što su etilenglikol, propilenglikol, tetrametilenglikol, neopentilglikol, heksametilenglikol, dietilenglikol, polietilenglikol i politetrametilenoksidglikol; 1,4-cikloheksandimetanol, i 2-alkil-1,3-propandiol.

[0129] Posebno poželjan je PET, što je skraćeno za poliester polietilentereftalat. PET se može dobiti polikondenzacijom tereftalne kiseline (1,4-benzendikarboksilne kiseline) i etilenglikola (1,2-dihidroksietana).

[0130] Još jedan poželjan poliester su polilaktidi ili polimlečne kiseline (PLA), koji mogu biti prisutni kao slojni sastojak u slojevima gde je poliester predviđen kao slojni sastojak. Ovi polimeri su biokompatibilni/biorazgradivi i, pored niske apsorpcije vlage, imaju visoke temperature topljenja i dobru zateznu čvrstoću.

[0131] U tekstu ovog pronalaska, EVOH predstavlja EVOH kao i mešavinu EVOH sa drugim polimerima, jonomerima, EMA ili EMMA. Posebno, EVOH uključuje i mešavinu EVOH sa PA ili sa jonomerom.

[0132] Adhezivi (HV) mogu biti predviđeni kao međuslojevi u kompozitnoj foliji ovog pronalaska i predstavljaju slojeve lepka koji osiguravaju dobru vezu između pojedinačnih slojeva. Pri tome, HV može biti baziran na osnovnom materijalu iz grupe koja se sastoji od PE, PP, EVA, EMA, EMMA, EAA i ionomera, ili njihove mešavine. Posebno pogodni kao adhezivi (HV) su, prema ovom pronalasku, EVA, EMA ili EMMA, svaki sa čistoćom > 99 %, poželjno > 99,9 %.

[0133] Prema drugoj poželjnoj izvedbi, slojevi koji sadrže HV kao slojni sastojak mogu takođe sadržavati mešavinu PO i HV, ili mešavinu EVA, EMA, EMMA i/ili EAA i HV, ili mešavinu jonomera i HV, ili mešavinu više HV.

[0134] U smislu ovog pronalaska tačka topljenja polimera određuje se pomoću dinamičke diferencijalne kalorimetrije odnosno diferencijalne termoanalize (DSC) prema standardima DIN 51007:2019-04 ili DIN EN ISO 11357-1:2017-02. Alternativno, iz tehničke literature poznata je takođe metoda ASTM D3418.

[0135] U smislu ovog pronalaska tačka omekšavanja polimera određuje se prema postupku za određivanje temperature omekšavanja po Vicat metodi (VST = Vicat softening temperature) prema standardu DIN EN ISO 306:2014-03.

[0136] U smislu ovog pronalaska, lakoća štampanja se meri prema standardu DIN 16500-2:2018-09.

[0137] U smislu ovog pronalaska, termin "sastojak sloja" označava da sloj kompozitne folije ovog pronalaska sadrži barem delimično ovaj materijal. Pri tome, termin "sastojak sloja" može posebno obuhvatiti da sloj potpuno ili isključivo sadrži ovaj materijal.

[0138] U smislu ovog pronalaska, "srednji" ili "međusloj" označava sloj kompozitne folije koji je smešten između sloja (a) i sloja (c). Prema ovom pronalasku, sloj (a) predstavlja sloj koji formira spoljašnju površinu kompozitne folije (spoljašnji sloj). Prema ovom pronalasku, sloj (c) predstavlja sloj koji formira površinu kompozitne folije okrenutu prema ili u kontaktu sa predmetom koji se pakuje (unutrašnji sloj).

Prema definiciji, slojevi (a) i (c) kompozitne folije ovog pronalaska ne mogu biti "srednji" ili "međusloj".

[0139] Kompozitna folija ovog pronalaska je poželjno ravna ili u obliku creva. Poželjno je da je kompozitna folija namenjena za upotrebu kao folija ili omotač za prehrambene proizvode. Nadalje, kompozitna folija je poželjno pogodna za upotrebu kao pakovanje koje se ne skuplja pri toploti.

[0140] Primeri za koekstrudiranu i biaksijalno istegnutu višeslojnu foliju sa barijernom funkciojom sa najmanje tri sloja (a), (b) i (c)

Struktura sa 3 sloja

[0141]

[0142] Primeri za koekstrudiranu i biaksijalnu rastegnutu višeslojnu foliju sa najmanje četri sloja (a), (b), (d) i (c)

Struktura sa 4 sloja

[0143]

Struktura sa 5 slojeva [0144]

Struktura sa 7 slojeva

[0145]

Struktura sa 9 slojeva

[0146]

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju višeslojne kompozitne folije, gde postupak sadrži minimum sledeće procesne korake:

procesni korak koekstrudiranja najmanje tri sloja (a), (b) i (c), od kojih

- sloj (a) čini spoljašnju površinu kompozitne folije;

- sloj (c) čini površinu koja je usmerena ili je u dodiru sa proizvodom koji je pakovan; i

- sloj (b) koji se nalazi između sloja (a) i sloja (c);

- gde je sloj (b) od jednog sloja ili od više slojeva (b1, b2, b3, b4, ...),

jednim procesnim korakom rastezanja koekstrudirane kompozitne folije; i

jednim procesnim korakom relaksacije rastegnute kompozitne folije;

gde se rastezanje vrši biaksijalno;

gde faktor istezanja u pravcu mašinu odnosno u podužnom pravcu (MD) iznosi najmanje 2,0;

gde faktor istezanja u poprečnom odnosno transverzalnom pravcu iznosi (TD) iznosi najmanje 2,0;

gde suma faktora istezanja u pravcu mašine (MD) i faktora istezanja u poprečnom pravcu (TD) iznosi najmanje 5,0;

gde je kompozitna folija na temperaturi 70 do 130 °C od tokom istezanja;

gde faktor relaksacije u pravcu mašine (MD) iznosi više od 0,00;

gde faktor relaksacije u poprečnom pravcu (TD) iznosi više od 0,00;

gde zbir relaksacionog faktora u pravcu mašine (MD) i relaksacionog faktora u poprečnom pravcu (TD) iznosi najmanje 0,05 (= 5%), poželjno najmanje 0,1 (= 10 %), poželjno najmanje 0,2 (= 20%), pogotovo najmanje 0,4 (= 40%);

gde je kompozitna folija tokom relaksiranja na temperaturi od 60 do 180 °C, pogodno 60 do 150 °C, pogotovo pogodno 60 do 120 °C, posebno pogodno 80 do 100 °C; gde je vreme zadržavanja tokom relaksiranja pod temperaturom, najmanje 2 sekunde i najviše 30 sekundi, ili je vreme relaksacije najmanje 2 sekunde i najviše 30 sekundi; gde je preostali faktor istezanja u pravcu mašine (MD) najviše 5,0;

gde je preostali faktor istezanja u poprečnom pravcu (TD) najviše 5,0;

gde se sloj (a) sastoji od termoplastične smole sa gustinom od najmanje 1,00 g/cm<3>i temperaturom topljenja od više od 170 °C, mereno po DIN 51007:2019-04;

gde se sloj (b) ili više slojeva (b1, b2, ...) svaki pojedinačno sastoje od ili sadrže termoplastičnu smolu gustine veće od 1,00 g/cm<3>;

gde maseni udeo termoplastične smole sa gustinom većom od 1,00 g/cm<3>iznosi od 1 do < 20 %, gledano prema ukupnoj masi kompozitne folije; i

gde sloj (c) sadrži ili se sastoji od termoplastične smole gustine manje od 0,95 g/cm<3>i temperature topljenja manje od 120 °C, merena po DIN 51007:2019-04.

2. Postupak po patentnom zahtevu 1, naznačen time, da postupak sadrži sledeći procesni korak:

procesni korak koekstrudiranja sa najmanje četri sloja (a), (b), (d) i (c), gde je

- sloj (d) postavljen između sloja (a) i sloja (c), pogodno između sloja (a) i sloja (b); - gde se sloj (d) sastoji od jednog sloja ili od više slojeva (d1, d2, ...), pogodno dva, tri ili četri sloja; i

gde se sloj (d) ili više slojeva (d1, d2, ...) svaki pojedinačno sastoje od ili sadrže termoplastičnu smolu, pogodno poliolefin, gustine manje od 1,00 g/cm<3>, pogodno manje od 0,98 g/cm<3>.

3. Postupak po patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time,

da su termoplastične smole sloja (a) i termoplastične smole sloja (b) različite; ili da se termoplastična smola sloja (a) razlikuje od termoplastične smole sloja (b) ili svih termoplastičnih smola slojeva (b1, b2, ...); ili

da su termoplastična smola sloja (a) i termoplastična smola sloja (b) identične; ili da su termoplastična smola sloja (a) i najmanje jedna od termoplastičnih smola slojeva (b1, b2, ...) identične.

4. Postupak po jednom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačen time,

da je termoplastična smola sloja (c) jedan poliolefin sa jednom zaptivnom temperaturom, koja je niža od zaptivne temperature termoplastične smole sloja (a); i/ili da je termoplastična smola sloja (b) ima propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>d·bar, mereno na 23 °C i 75% relativne vlažnosti prema ASTMD 1434, ili da termoplastične smole slojeva (b1, b2, ...) pojedinačno ili zbiru imaju propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, mereno na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434; i/ili sloj (b) ima propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>d·bar, mereno na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434, ili slojevi (b1, b2, ...) pojedinačno ili u zbiru imaju propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, mereno na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434; i/ili da se istezanje dešava simultano ili u više koraka jedan nakon drugog; i/ili da kompozitne folije nakon istezanja i relaksacije imaju skupljanje od manje od 0,05 (= 5%), pogodno manje od 0,03 (= 3%), u pravcu (MD) mašine, gde je skupljanje mereno po ASTM 2732; i/ili gde je skupljanje kompozitne folije nakon istezanja i relaksacije manje od 0,05 (= 5%), pogodno manje od 0,03 (= 3%), u poprečnom pravcu (TD), gde je skupljanje mereno po ASTM 2732; i/ili pogodno da kompozitna folija nakon istezanja i relaksacije jedan zbir skupljanja u pravcu (MD) mašine i skupljanja u poprečnom pravcu (TD) (= ukupno skupljanje) manje od 0,05 (= 5%), gde je skupljanje mereno po ASTM 2732.

5. Postupak po jednom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time, da debljina sloja (a) ne prekoračuje 20%, pogodno 10%, ukupne debljine cele kompozitne folje; i/ili da debljina sloja (b) ili ukupna debljina slojeva (b1, b2, ...) ne prekoračuje 20%, pogodno 10%, ukupne debljine cele kompozitne folije; i/ili da maseni udeo sloja (a) ne prekoračuje 10% mase celokupne kompozitne folije; i/ili da maseni udeo sloja (b) ili zbir masenih udela slojeva (b1, b2, ...) ne prekoračuje 10% u odnosu na celokupnu masu kompozitne folije; i/ili da maseni udeo sloja (a) i (b) ili slojeva (a) i (b1, b2, ...) ne prekoračuje 10% ukupne mase kompozitne folije.

6. Postupak prema jednom od zahteva 1 do 5, karakterisan time da termoplastična smola sloja (a) sadrži ili se sastoji od poliestera, po mogućstvu polietilentereftalata (PET) ili polimlečne kiseline odnosno polilaktida (PLA), poliamida (PA), etilen-vinilalkohol kopolimera (EVOH), ili bilo koje mešavine istih; gde etilen-vinil-alkohol kopolimer (EVOH) podjednako označava etilen-vinil-alkohol kopolimer, kao i mešavinu etilen-vinil-alkohol kopolimera sa drugim polimerima, jonomerima, EMA ili EMMA, po mogućstvu mešavinu EVOH i PA ili mešavinu EVOH i ionomera; i/ili termoplastična smola sloja (c) sadrži ili se sastoji od poliolefina (PO), po mogućstvu polietilena (PE) i/ili polipropilena (PP), etilen-vinil-acetat kopolimera (EVA), jonomera (IO), etilen-metilmetakrilat kopolimera (EMMA), etilen-metakrilne kiseline kopolimera (EMA), ili bilo koje mešavine istih.

7. Višeslojna, koekstrudirana, bi-aksijalno isstegnuta i relaksirana kompozitna folija,

po mogućnosti proizvedena postupkom prema jednom od zahteva 1 do 6, koja sadrži

najmanje tri sloja (a), (b) i (c), od kojih:

- sloj (a) formira spoljašnju površinu kompozitne folije;

- sloj (c) formira površinu kompozitne folije koja je okrenuta prema materijalu koji se

pakuje ili je u kontaktu sa njim;

- sloj (b) je smešten između sloja (a) i sloja (c); pri čemu sloj (b) može biti jednoslojan

ili višeslojan (b1, b2, b3, b4, ...), po mogućstvu dva, tri ili četiri sloja;

pri čemu faktor preostalog istezanja kompozitne folije u mašinskom pravcu (MD) iznosi najviše 5,0;

pri čemu faktor preostalog istezanja kompozitne folije u poprečnom pravcu (TD) iznosi najviše 5,0;

pri čemu se sloj (a) sastoji od termoplastične smole sa gustinom većom od 1,00 g/cm<3>i tačkom topljenja većom od 170 °C, izmerenom prema DIN 51007:2019-04;

pri čemu sloj (b) ili višesloj (b1, b2, ...) sadrži ili se sastoji od termoplastične smole sa gustinom većom od 1,00 g/cm<3>;

pri čemu maseni udeo termoplastičnih smola sa gustinom većom od 1,00 g/cm<3>iznosi 1 do < 20%, u odnosu na ukupnu masu kompozitne folije;

pri čemu sloj (c) sadrži ili se sastoji od termoplastične smole sa gustinom manjom od 0,95 g/cm<3>i tačkom topljenja manjom od 120 °C, izmerenom prema DIN 51007:2019-04; i

gde kompozitna folija ima zbir skupljanja u mašinskom pravcu (MD) i skupljanja u poprečnom pravcu (TD) manji od 0,05, pri čemu se skupljanje meri prema ASTM 2732.

8. Kompozitna folija prema zahtevu 7, koja sadrži najmanje četiri sloja (a), (b), (d) i (c),

pri čemu:

- sloj (d) je smešten između sloja (a) i sloja (c), po mogućstvu između sloja (a) i sloja

(b);

- pri čemu sloj (d) može biti jednoslojan ili višeslojan (d1, d2, ...), po mogućstvu dva,

tri ili četiri sloja; i

- pri čemu sloj (d) ili višesloj (d1, d2, ...) sadrži ili se sastoji od termoplastične smole,

po mogućstvu poliolefina, sa gustinom manjom od 1,00 g/cm<3>, po mogućstvu manjom

od 0,98 g/cm<3>.

9. Kompozitna folija prema zahtevu 7 ili 8, naznačena time,

da su termoplastična smola sloja (a) i termoplastična smola sloja (b) različite; ili da se termoplastična smola sloja (a) razlikuje od termoplastične smole sloja (b) ili od svih termoplastičnih smola slojeva (b1, b2, ...); ili

da su termoplastična smola sloja (a) i termoplastična smola sloja (b) identične; ili da je termoplastična smola sloja (a) identična sa najmanje jednom od termoplastičnih smola slojeva (b1, b2, ...).

10. Kompozitna folija prema jednom od zahteva 7 do 9, naznačena time,

da je termoplastična smola sloja (c) poliolefinska smola sa temperaturom zaptivanja koja je niža od temperature zaptivanja termoplastične smole sloja (a); i/ili

da termoplastična smola sloja (b) ima propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, merenu na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434, ili

da termoplastične smole slojeva (b1, b2, ...) pojedinačno ili ukupno imaju propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, merenu na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434; i/ili

da sloj (b) ima propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, merenu na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434, ili

da slojevi (b1, b2, ...) pojedinačno ili ukupno imaju propustljivost kiseonika manju od 100 cm<3>/m<2>·d·bar, merenu na 23 °C i 75% relativne vlažnosti vazduha prema ASTMD 1434.

11. Kompozitna folija prema jednom od zahteva 7 do 10, naznačena time, da kompozitna folija ima skupljanje manje od 0,03 u mašinskom pravcu (MD), pri čemu se skupljanje meri prema ASTM 2732; i/ili da kompozitna folija nakon istezanja i relaksacije ima skupljanje manje od 0,03 u poprečnom pravcu (TD), pri čemu se skupljanje meri prema ASTM 2732.

12. Kompozitna folija prema jednom od zahteva 7 do 11, naznačena time,

da debljina sloja (a) ne prelazi 20%, po mogućstvu 10%, debljine cele kompozitne folije; i/ili

da debljina sloja (b) ili ukupna debljina slojeva (b1, b2, ...) ne prelazi 20%, po mogućstvu 10%, debljine cele kompozitne folije; i/ili

da maseni udeo sloja (a) u odnosu na ukupnu masu kompozitne folije ne prelazi 10%; i/ili

da maseni udeo sloja (b) ili zbir masenih udelа slojeva (b1, b2, ...) u odnosu na ukupnu masu kompozitne folije ne prelazi 10%; i/ili

da zbir masenih udelа sloja (a) i sloja (b) ili sloja (a) i slojeva (b1, b2, ...) u odnosu na ukupnu masu kompozitne folije ne prelazi 10%.

13. Kompozitna folija prema jednom od zahteva 7 do 12, naznačena time, da termoplastična smola sloja (a) sadrži ili se sastoji od poliestera, po mogućstvu polietilen tereftalata (PET) ili polimlečne kiseline odnosno polilaktida (PLA), poliamida (PA), etilen-vinil alkohol kopolimera (EVOH), ili bilo koje mešavine istih;

pri čemu etilen-vinil alkohol kopolimer (EVOH) predstavlja etilen-vinil alkohol kopolimer, kao i mešavinu etilen-vinil alkohol kopolimera sa drugim polimerima, jonomerima, EMA ili EMMA, po mogućstvu mešavinu EVOH i PA ili EVOH i ionomera; i/ili da termoplastična smola sloja (c) sadrži ili se sastoji od poliolefina (PO), po mogućstvu polietilena (PE) i/ili polipropilena (PP), etilen-vinil acetat kopolimera (EVA), jonomera (IO), etilen-metilmetakrilat kopolimera (EMMA), etilenmetakrilatne kiseline kopolimera (EMA), ili bilo koje mešavine istih.

14. Primena višeslojne kompozitne folije prema jednom od patentnih zahteva 7 do 13 ili jedne odatle proizvedene pokrivke za pakovanje dobara, pogodno za pakovanje prehrambenih proizvoda, ili proizvoda za uživanje ili tečnog ili čvrstog praškastog dobra.

15. Postupak po jednom od zahteva 1 do 6, kompozitna folija po jednom od zahteva 7 do 13 ili primena po zahtevu 14, naznačena time, da je maseni udeo sastavnih delova sloja sa temperaturom topljenja većom od 170 °C, mereno po DIN 51007:2019-04, pogodno termoplastične smole sloja (a) sa temperaturom topljenja većom od 170 °C, mereno po DIN 51007:2019-04, 1 do < 40%, pogodno 1 do < 30%, pogodno 1 do < 20 %, pogotovo 5 do <20 %, u odnosu na ukupnu masu kompozitne folije.