PL B1. KRAUS FOLIE SPÓŁKA JAWNA, Kalisz, PL BUP 15/12. MARCIN KRAUS, Kalisz, PL WUP 12/15. rzecz. pat.

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B32B 27/32 ( ) B65D 65/40 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Folia polietylenowa do laminowania (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/15 (73) Uprawniony z patentu: KRAUS FOLIE SPÓŁKA JAWNA, Kalisz, PL (72) Twórca(y) wynalazku: MARCIN KRAUS, Kalisz, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jolanta Justyńska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest folia polietylenowa do laminowania, wielowarstwowa stosowana w procesie laminacji z innymi foliami. Gotowy laminat używany jest jako folia górna w opakowaniach produktów spożywczych, między innymi wędlin, serów, ryb, owoców i warzyw, kwaszonek. Nowoczesne konstrukcje linii technologicznych umożliwiają produkcje folii z różnych rodzajów polietylenów (polietylenu małej gęstości LDPE, liniowego polietylenu małej gęstości LLDPE, polietylenu metalocenowego m-pe, polietylenu średniej gęstości MDPE, polietylenu o bardzo małej gęstości VLDPE, kopolimerów etylenu, w tym również kopolimeru etylen-alkohol etylowy EVOH, stanowiącego barierę dla tlenu, a także z polipropylenu PP. Układ trzech warstw można zmieniać w zależności od dalszego przeznaczenia folii, np. do pakowania mrożonek zamierza się uruchomić produkcję folii, w której wewnętrzna warstwa będzie wykonana z polimeru o wysokiej wytrzymałości zgrzewu zarówno na gorąco, jak i na zimno. Warstwę tę stanowi polietylen o bardzo małej gęstości (ok. 0,9 g/cm 3 ). Dzięki wprowadzeniu warstwy zgrzewalnej uzyska się folię spełniającą wymagania odbiorców i nadającą się do pakowania na wysokowydajnych maszynach pakujących. Innym przewidywanym rozwiązaniem jest folia z wewnętrzną warstwą z kopolimeru etylen-alkohol winylowy folia taka jest odpowiednia do pakowania produktów wrażliwych na tlen (proces pakowania prowadzony jest w atmosferze modyfikowanej MAP). Poszczególne warstwy folii wielowarstwowej spełniają określone i przypisane im funkcje, głównie przenoszą obciążenia (tworzywa nośne), stanowią barierę w odniesieniu do par i gazów (tworzywa barierowe), nadają określoną barwę, zabezpieczają przed promieniowaniem UV lub łączą współwytłaczane tworzywa (tworzywo wiążące). Folie trzywarstwowe w porównaniu z poliolefinowymi foliami jednowarstwowymi charakteryzują się wieloma zaletami zarówno ekonomicznymi jak i technicznymi. Zalety ekonomiczne wynikają z korzystniejszych właściwości wytrzymałościowych, np. folia trzywarstwowa LDPE/LLDPE/LDPE ma wytrzymałość na rozrywanie większą o 30% niż folia jednowarstwowa LDPE takiej samej grubości, co umożliwia zmniejszenie grubości produkowanej folii, a w efekcie obniżenie kosztów. Wielowarstwowość folii pozwala także na polepszenie zgrzewalności folii dzięki zastosowaniu dodatkowo LLDPE bądź PP w jednej z warstw zewnętrznych. Inne tego rodzaju zalety to możliwość wytłaczania folii wielobarwnych, wykonania warstwy środkowej z recyklatu (surowca wtórnego), zmiana współczynnika tarcia oraz przejrzystości, a także odporności cieplnej, a zwłaszcza barierowości folii dla tlenu i innych gazów jak para wodna, azot oraz ditlenek węgla. Zasady rozkładu warstw oraz zastosowanego składu polimerów folie wielowarstwowe (3-warstwowe) są projektowane i wytwarzane w następujących układach: > układ symetryczny rozkład warstw ABA > układ niesymetryczny rozkład warstw ABC bądź ABB. T a b e l a 1. Materiały użyte w wynalazku Lp. Nazwa rodzaju tworzywa Skrót rodzaju Producent Indeks typu 1 Polietylen bimodalny dużej gęstości HDPE BOREALIS Borstar FB Polietylen małej gęstości LDPE SABIC 2201TH00W Polietylen liniowy małej gęstości (typ butenowy) Metalocenowy polietylen liniowy małej gęstości (typ heksanowy) Metalocenowy kopolimer etylenu i heksenu Metalocenowy kopolimer etylenu i heksenu Dodatek (masterbatch) antyblokingowy C4LLDPE SABIC 118N C6mLLDPE C6mPE C6mPE ExxonMobil ExxonMobil ExxonMobil Exceed 2018 EB Enable 35 05CH Enable 20 05CH AB AMPACET AB A

3 PL B Dodatek technologiczny na bazie fluoru Dodatek (masterbatch) poślizgowy i antyblokingowy SLIP/AB AMPACET SLIP/AB cd. tabeli 1 Folia polietylenowa do laminacji według wynalazku utworzona z warstwy zewnętrznej A, warstwy środkowej B i warstwy wewnętrznej, zgrzewalnej C (układ ABC), charakteryzuje się tym, że warstwa zewnętrzna A ma grubość wynoszącą 30% grubości folii i utworzona jest ze składników od 48% do 60% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości, 50% polietylenu liniowego małej gęstości, typ butenowy C4 o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min i gęstości 0,917 0,927 g/cm 3 LLDPE 118 N, 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki AB A oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru. Warstwa środkowa B posiada grubość 50% grubości folii i utworzona jest ze składników 10 do 20% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości, od 30% do 50% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 35 05CH, od 20% do 40% liniowego polietylenu bimodalnego dużej gęstości BORSTAR FB2310 oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru. Warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C posiada grubość 20% grubości folii i utworzona jest ze składników 72% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości typ heksenowy Exceed 2018EB, 25% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 20 05CH, 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki AB A, 1% dodatku poślizowego i antyblokingowego SLPI/AB oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru. Korzystnie udział polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości w warstwie środkowej B wynosi 20%. Korzystnie udział kopolimeru metalocenowego etylenu i heksenu Enable 35 05CH w warstwie środkowej B wynosi 49%. Korzystnie udział polietylenu bimodalnego dużej gęstości BORSTAR FB2310 w warstwie środkowej B wynosi 30%. Receptura użytych składników w poszczególnych warstwach folii umożliwia otrzymanie wyrobu o niespotykanych na rynku parametrach. Zastosowanie w warstwie zewnętrznej (A) kombinacji C6mLLDPE w połączeniu z wyższą alfa- -olefiną ENABLE metalocenowy kopolimer etylenu i heksanu daje niezwykłe właściwości zgrzewania zgrzew uzyskuje swoją wytrzymałość jeszcze przed wystygnięciem i krystalizacją co pozwala niezwykle przyspieszyć proces pakowania. Taka konstrukcja warstwy zgrzewalnej daje możliwość zgrzewania przez zanieczyszczenia z materiału pakowego. Dzięki zastosowaniu materiałów metalocenowych, grubość warstwy można zmniejszyć ze standardowych 25% do 20%. Warstwa środkowa (B) nadaje folii właściwości mechaniczne. Dzięki zastosowaniu unikalnego połączenia metalocenowego kopolimeru etylenu i heksanu (ENABLE 20 05CH) z bimodalnym polietylenem liniowym wysokiej gęstości o wysokiej masie cząsteczkowej (BORSTAR FB2310) w odpowiedniej proporcji daje unikalny balans pomiędzy sztywnością, właściwościami optycznymi i właściwościami mechanicznymi. Konstrukcja ta cechuje się bardzo wysoką odpornością na przebicie i bardzo dobrym zachowaniem w temperaturach głębokiego mrożenia. Warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C, do której jest laminowana druga folia, dzięki zastosowaniu mieszanki 1/1 LDPE i C4LLPDE (SABIC 118N liniowego polietylenu niskiej gęstości na bazie butenu) zwiększa właściwości mechaniczne i odporność na niskie temperatury. W warstwach zewnętrznej A i wewnętrznej, zgrzewalnej C zastosowano dodatek środka antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki (AB A, producent AMPACET). Dodatek ten dzięki wprowadzeniu w warstwy skórne mikrocząsteczek krzemionki syntetycznej daje powierzchni folii stopień chropowatości który w czasie nawijania zapobiega zawijaniu w rolkę folii pęcherzyków powietrza, które są efektem bardzo niepożądanym, zwłaszcza w foliach do laminacji, gdzie odkształcenie folii powoduje problemy z nakładaniem kleju. Zastosowanie dodatku krzemionki syntetycznej w warstwie aktywowanej koronowo pod proces laminacji (A) pozwala na uzyskanie wyższego poziomu napięcia powierzchniowego używając niższej mocy aktywatora i pomaga w procesie łączenia warstw laminatu.

4 4 PL B1 Zastosowanie fluorowego koncentratu ułatwiającego przetwórstwo powoduje powstanie stałej warstwy teflonu wewnątrz wytłaczarek i głowicy co zmniejsza ciśnienia procesu, pomaga uniknąć efektu niestabilności lepko sprężystej (potocznie zwanej efektem skóry rekina ) na powierzchni folii i zmniejsza odkładanie wosków na wylocie szczeliny ustnika. Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania, w których pokazano trzy wersje składu warstwy zewnętrznej A, warstwy środkowej B i warstwy wewnętrznej, zgrzewalnej C dla różnych rodzajów folii do laminowania. P r z y k ł a d 1 Warstwa zewnętrzna A (grubość 30% grubości folii): > 48% polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 50% polietylen liniowy małej gęstości (typ butenowy C4) o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min i gęstości 0,917 0,927 g/cm 3 LLDPE 118 N > 1% dodatek antyblokingowy na bazie syntetycznej krzemionki AB A Warstwa środkowa B (grubość 50% grubości folii): > 20% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 49% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 35 05CH > 30% liniowego polietylenu bimodalnego dużej gęstości BORSTAR FB2310 Warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C (grubość 20% grubości folii): > 72% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości (typ heksenowy) Exceed 2018 EB > 25% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 20 05CH > 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki AB A > 1% dodatku poślizgowego i antyblokingowego SLIP/AB P r z y k ł a d 2 Warstwa zewnętrzna A (grubość 30% grubości folii): > 48% polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 50% polietylen liniowy małej gęstości (typ butenowy C4) o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min i gęstości 0,917 0,927 g/cm 3 LLDPE 118 N > 1% dodatek antyblokingowy na bazie syntetycznej krzemionki AB A Warstwa środkowa B (grubość 50% grubości folii): > 10% polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 50% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 35 05CH > 39% liniowego polietylenu bimodalnego dużej gęstości BORSTAR FB2310 Warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C (grubość 20% grubości folii): > 72% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości (typ heksenowy) Exceed 2018 EB > 25% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 20 05CH > 1% dodatek antyblokingowy na bazie syntetycznej krzemionki AB A > 1% dodatku poślizgowego i antyblokingowego SLIP/AB P r z y k ł a d 3 Warstwa zewnętrzna A (grubość 30% grubości folii): > 48% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 50% polietylenu liniowego małej gęstości (typ butenowy C4) o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min i gęstości 0,917 0,927 g/cm 3 LLDPE 118 N > 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki AB A

5 PL B1 5 Warstwa środkowa B (grubość 50% grubości folii): > 20% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości > 40% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 35 05CH > 39% liniowego polietylenu bimodalnego dużej gęstości BORSTAR FB2310 Warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C (grubość 20% grubości folii): > 72% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości (typ heksenowy) Exceed 2018 EB > 25% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu Enable 20 05CH > 1% dodatek antyblokingowy na bazie syntetycznej krzemionki AB A > 1% dodatku poślizgowego i antyblokingowego SLIP/AB T a b e l a 2. Zamienniki tworzyw użytych w wynalazku Lp. Producent Indeks typu Zamiennik (producent/typ) 1 BOREALIS Borstar FB2310 BOREALIS/Borstar FB SABIC 2201TH00W 3 SABIC 118N 4 ExxonMobil 5 ExxonMobil 6 ExxonMobil Exceed 2018 EB Enable 35 05CH Enable 20 05CH 7 AMPACET AB A 8 AMPACET SLIP/AB Dodatek technologiczny na bazie fluoru Każdy inny polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min (ISO C/2,16 kg) i gęstości kg/m 3 (0,918 0,927 g/cm 3 ) Każdy inny polietylen niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min (ISO C/2,16 kg) i gęstości 0,917 0,927 kg/m 3 (0,917 0,927 g/cm 3 ) 1.) ExxonMobil/Exceed 2018 CA 2.) Ineos/PF6220AA lub PF6220KJ Brak zamiennika Brak zamiennika Każdy inny masterbatch (dodatek) na bazie syntetycznej krzemionki Każdy inny masterbatch (dodatek) o zawartości erukamidu lub oleamidu i z lub bez dodatku antyblokingowego Każdy inny masterbatch (dodatek) dodatek procesowy o sprawdzonym działaniu Potwierdzeniem wysokiej jakości i wiodących parametrów fizykochemicznych otrzymanej zgodnie z wynalazkiem termokurczliwej folii polietylenowej są wyniki przeprowadzonych badań przedstawione poniżej: Dla każdej próbki zostały wykonane następujące typy badań: > oznaczenie cech mechanicznych przy statycznym rozciąganiu: oznaczenie naprężenia zrywającego, oznaczenie wydłużenia względnego przy zerwaniu, > oznaczenie odporności na uderzenie metodą swobodnie spadającego grotu, > oznaczenie współczynnika tarcia, > oznaczenie transmisji światła, > oznaczenie zamglenia, > oznaczenie połysku.

6 6 PL B1 T a b e l a 3. Parametry folii referencyjnej Lp. Badania Procedura badawcza 1 Naprężenie przy zerwaniu wzdłuż MPa w poprzek MPa 2 Wydłużenie względne przy zerwaniu: wzdłuż % w poprzek % 3 Wytrzymałość na uderzenie metodą spadającego grotu, N N/mm pomiarowy 4 Współczynnik tarcia: statyczny: pow. nieaktywowana kinetyczny: pow. nieaktywowana PN-EN ISO 527 PN-EN ISO 527 PN-ISO Laminacja standard 656 x 0,060 24,28 23,43 475,35 745,92 2,05 33,61 PN-ISO ,27 5. Transmitancja, % PN-EN ISO ,7 6 Zamglenie (haze), % PN-84/C ,6 7 Oznaczenie połysku, % ASTM D ,7 Dla każdej próbki zostały wykonane następujące typy badań: > oznaczenie cech mechanicznych przy statycznym rozciąganiu: oznaczenie naprężenia zrywającego, oznaczenie wydłużenia względnego przy zerwaniu, > oznaczenie odporności na uderzenie metodą swobodnie spadającego grotu, > oznaczenie współczynnika tarcia, > oznaczenie transmisji światła, > oznaczenie zamglenia, > oznaczenie połysku. T a b e l a 4. Parametry folii będącej przedmiotem wynalazku o zmniejszonej grubości Lp. Badania Procedura badawcza 1 Naprężenie przy zerwaniu wzdłuż MPa w poprzek MPa 2 Wydłużenie względne przy zerwaniu: wzdłuż % w poprzek % 3 Wytrzymałość na uderzenie metodą spadającego grotu, N N/mm pomiarowy 4 Współczynnik tarcia: statyczny: pow. nieaktywow. kinetyczny: pow. nieaktywow. PN-EN ISO 527 PN-EN ISO 527 0,25 Laminacja nowa 700 x 0,050 37,41 33,03 720,30 809,44 PN-ISO ,49 46,11 PN-ISO ,41 5 Transmitancja, % PN-EN ISO ,8 6 Zamglenie (haze), % PN-84/C ,4 7 Oznaczenie połysku, % ASTM D ,5 0,37

7 PL B1 7 Zastrzeżenia patentowe 1. Folia polietylenowa do laminowania utworzona z warstwy zewnętrznej A, warstwy środkowej B i warstwy wewnętrznej, zgrzewalnej C w układzie ABC, znamienna tym, że warstwa zewnętrzna A ma grubość wynoszącą 30% grubości folii i utworzona jest ze składników od 48% do 60% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości 0,918 0,927 g/cm 3, 50% polietylenu liniowego małej gęstości typ butenowy C4 o współczynniku płynięcia w granicach 0,8 1,2 g/10 min i gęstości 0,917 0,927 g/cm 3, 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru, warstwa środkowa B posiada grubość 50% grubości folii i utworzona jest ze składników 10 do 20% polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości 0,918 0,927 g/cm 3, od 30% do 50% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu, od 20% do 40% polietylenu bimodalnego dużej gęstości oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru, natomiast warstwa wewnętrzna, zgrzewalna C posiada grubość 20% grubości folii i utworzona jest ze składników 72% metalocenowego polietylenu liniowego małej gęstości typ heksenowy, 25% kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu, 1% dodatku poślizgowego i antyblokingowego, 1% dodatku antyblokingowego na bazie syntetycznej krzemionki oraz 1% dodatku technologicznego na bazie fluoru. 2. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział polietylenu niskiej gęstości o współczynniku płynięcia w granicach 0,5 1,0 g/10 min i gęstości 0,918 0,927 g/cm 3 w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 20%. 3. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział kopolimeru metalocenowego etylenu i heksanu w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 49%. 4. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że udział polietylenu bimodalnego dużej gęstości w warstwie środkowej B wynosi korzystnie 30%.

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)