RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 173233 (13) B 1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 303031 (22) Data zgłoszenia: 1 5.04.11994 (51) IntCl6: B32B 27/32 B65D 27/04 B29C 59/16 (54) Folia zorientowana, przeznaczona na okienka adresowe kopert (30) Pierwszeństwo: 16.04.1993,DE,P4312388.0 (73) Uprawniony z patentu: Wolff Walsrode AG, Walsrode, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 17.10.1994 BUP 21/94 (72) Twórcy wynalazku: Ulrich Reiners, Neuenkirchen, DE Anton Krallmann, Fallingbostel, DE Eberhard Albinus, Bomlitz, DE Jürgen Bohner, Bomlitz, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 27.02.1998 WUP 02/98 (74) Pełnomocnik: Borowska-Kryśka Urszula, PATPOL Spółka z o.o. PL 173233 B1 (5 7 ) 1. Folia zorientowana, przeznaczona na okienka adresowe kopert przynajmniej dwuwarstwowa, składająca się głównie z polipropylenu, posiadająca przynajmniej jedną powierzchnię o zmniejszonym odblasku, zmodyfikowaną wstępną obróbką plazmą, sposobem niskociśnieniowym, z tlenem jako gazem procesowym, o połysku powierzchniowym wynoszącym mniej niż 60% jednostek połysku (według DIN 67 530), przy czym zmętnienie folii (według ASTMD 1003) jest mniejsze niż 40%, znamienna tym, że warstwa folii o zmniejszonym odblasku składa się z 5 do 60% wag. kopolimeru bazującego na etylenie, modyfikowanego grupami polarnymi, oraz 5 do 15% wag. randomi zowanego kopolimeru z propylenu i etylenu, z udziałem etylenu wynoszącym 2 do 6 % wag. i z 25 do 90% wag. kopolimerów polipropylenu wytworzonych przez polimeryzację blokową.
Folia zorientowana, przeznaczona na okienka adresowe kopert Zastrzeżenia patentowe 1. Folia zorientowana, przeznaczona na okienka adresowe kopert przynajmniej dwuwarstwowa, składająca się głównie z polipropylenu, posiadająca przynajmniej jedną powierzchnię o zmniejszonym odblasku, zmodyfikowaną wstępną obróbką plazmą, sposobem niskociśnieniowym, z tlenem jako gazem procesowym, o połysku powierzchniowym wynoszącym mniej niż 60% jednostek połysku (według DIN 67 530), przy czym zmętnienie folii (według ASTMD 1003) jest mniejsze niż 40%, znamienna tym, że warstwa folii o zmniejszonym odblasku składa się z 5 do 60% wag. kopolimeru bazującego na etylenie, modyfikowanego grupami polarnymi, oraz 5 do 15% wag. randomi zowanego kopolimeru z propylenu i etylenu, z udziałem etylenu wynoszącym 2 do 6% wag. i z 25 do 90% wag. kopolimerów polipropylenu wytworzonych przez polimeryzację blokową. 2. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość warstwy o zmniejszonym odblasku wraz z pozostałymi warstwami wynosi co najmniej 10 μ m. 3. Folia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że warstwa o zmniejszonym odblasku ma grubość wynoszącą 1 do 4 μm. 4. Folia według zastrz. 1, znamienna tym, że współwytłoczona z warstwą o zmniejszonym odblasku, druga warstwa zewnętrzna zawiera środki antyblokowe. 5. Folia według zastrz. 4, znamienna tym, że druga warstwa zewnętrzna i warstwa rdzeniowa zawierają środki antyadhezyjne i środki antyelektrostatyczne. 6. Folia według zastrz. 5, znamienna tym, że jej warstwa rdzeniowa składa się głównie z polipropylenu. * * * Przedmiotem wynalazku jest folia zorientowana przeznaczona na okienka adresowe kopert przynajmniej dwuwarstwowa, składająca się głównie z polipropylenu, którą wkleja się na szybkobieżnych maszynach do wytwarzania kopert. Dotychczas na okienka w kopertach stosuje się przeważnie folię z polistyrenu lub folię PCW. Ze względów ekologicznych do tego celu powinno się stosować inne surowce, np. polipropylen. Niekiedy stosuje się również folie zorientowane dwuosiowo (folie BOPP), co znane jest np. z opisu europejskiego 0 102 209. Znane z literatury folie BOPP wklejają się źle na szybkobieżnych maszynach do wyrobu kopert. Jeżeli folie te wklejane są przy użyciu warstwy lakieru (opis europejski 0 102 209), to posiadają tę wadę, że silnie błyszczą i odbijają światło i dlatego w automatycznych czytnikach pola adresowe odczytywane są błędnie. Folie matowe, takie jak np. opisane w opisach europejskim 0 122 495 lub japońskim 098 271/81, posiadają tę wadę, że nie są wystarczająco przezroczyste. Zadaniem wynalazku jest opracowanie przezroczystej folii z polipropylenu, która posiada powierzchnię o zmniejszonym odblasku, jest przezroczysta i daje się wklejać. Folia zorientowana, przeznaczona na okienka adresowe kopert, przynajmniej dwuwarstwowa, składająca się głównie z polipropylenu, posiadająca przynajmniej jedną powierzchnię o zmniejszonym odblasku, zmodyfikowaną wstępną obróbką plazmą, sposobem niskociśnieniowym, z tlenem jako gazem procesowym, o połysku powierzchniowym wynoszącym mniej niż 60% jednostek połysku (według DIN 67 530), przy czym zmętnienie folii (według ASTMD 1003) jest mniejsze niż 40%, według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa folii o zmniejszonym odblasku składa się
173 233 3 z 5 do 60% wag. kopolimeru bazującego na etylenie, modyfikowanego grupami polarnymi, oraz z 5 do 15% wag. randomizowanego kopolimeru z propylenu i etylenu, z udziałem etylenu wynoszącym 2 do 6% wag., a także z 25 do 90% wag. kopolimerów polipropylenu, wytworzonych przez polimeryzację blokową. Grubość warstwy o zmniejszonym odblasku wraz z pozostałymi warstwami wynosi, co najmniej 10 μ m. Według wynalazku warstwa o zmniejszonym odblasku ma grubość wynoszącą 1 do 4 μm. Natomiast współwytłoczona z warstwą o zmniejszonym odblasku druga warstwa zewnętrzna zawiera środki antyblokowe. Druga warstwa zewnętrzna i warstwa rdzeniowa zawierają środki antyadhezyjne i środki antyelektrostatyczne. Korzystnie warstwa rdzeniowa składa się głównie z polipropylenu. Do warstwy rdzeniowej może być dodana dodatkowa warstwa zewnętrzna z polipropylenu i znajdujących się w handlu środków antyblokowych, takich jak dwutlenek krzemu i krzemian sodowo-glinowy. Folia według wynalazku może zawierać znane środki antyadhezyjne takie jak amid kwasu erukowego, amid kwasu oleinowego lub polidwusiloksan metylu, oraz środki antyelektrostatyczne, jak np. etoksylowane amidy kwasu tłuszczowego. Materiałami wyjściowymi dla warstwy o zmniejszonym odblasku są kopolimery polipropylenu, wytwarzane z propylenu i α-olefin, korzystnie z etylenu, według sposobu polimeryzacji blokowej, albo heterofazowe kopolimery etylenu i propylenu, lub polipropylen modyfikowany kauczukiem. Ponadto materiałem wyjściowym są liniowe kopolimery etylenu niskiej gęstości modyfikowane kauczukiem i bezwodnikiem kwasu maleinowego. M ateriałem wyjściowym są również statystyczne kopolimery p ropylenu - etylenu o 2 do 6% wagowych etylenu, lub statystyczne terpolimery z propylenu, etylenu i butylenu z zawartością komonomeru < 15% wagowych i o zawartości butylenu < 7% wagowych. Jako materiał wyjściowy na warstwę rdzeniową służy izotaktyczny polipropylen, z częścią rozpuszczalną n-heptanem, wynoszącą 15% lub mniej, o gęstości wynoszącej 0,9-0,91 g/cm3 i wskaźniku szybkości płynięcia wynoszącym od 0,5 g/10 min. do 8 g/10 min. przy temperaturze 230 C i obciążeniu wynoszącym 21,2 N (według DIN 53735), zwłaszcza polipropylenu o wskaźniku szybkości płynięcia 1 do 5 g/10 min., i/lub służy statystyczny kopolimer propylenu - etylenu o zawartości 2 do 6% wagowych etylenu i gęstości korzystnie wynoszącej 0,895 do 0,96 g/cm3, o wskaźniku szybkości płynięcia wynoszącym 1 do 7 g/min. przy temperaturze 230 C i obciążeniu 21,2 N i temperaturze mięknienia krystalitu leżącej, zależnie od typu, w zakresie 125 do 148 C (pod mikroskopem polaryzacyjnym). Jako materiał wyjściowy dla drugiej zewnętrznej warstwy służy izotaktyczny polipropylen i/lub statystyczne kopolimery, które służą również jako materiały wyjściowe dla warstwy rdzeniowej, które tutaj w warstwie zewnętrznej wyposażone są w środki antyblokowe (np. nieorganiczny środek antyblokowy, dwutlenek krzemu, Syloblok 44 firmy Grace). Folia według wynalazku wytwarzana jest znanym sposobem, np. przez współ wytłaczanie. Wytłoczona w ten sposób folia po opuszczeniu dyszy szerokoszczelinowej zostaje tak ochłodzona, że warstwa o zmniejszonym odbiciu doznaje możliwie powolnego ochłodzenia. Następnie folia zostaje ponownie nagrzana do temperatury 120 C do 130 C i zostaje poddana wzdłużnej orientacji przez rozciąganie w stosunku 3:1 do 7:1, korzystnie 4:1 do 5:1. Po rozciągnięciu wzdłużnym, w temperaturze pomiędzy 150 C i 180 C, w tunelu rozciągającym przeprowadza się rozciąganie poprzeczne w stosunku 7:1 do 12:1, korzystnie 8:1 do 9:1. Przed opuszczeniem tunelu folia jest termostabilizowana przy temperaturze 150 C do 160 C. Po nawinięciu folia poddawana jest obróbce plazmą.
4 173 233 Alternatywą dla omówionego sposobu wytwarzania folii trzywarstwowej jest współ wytłaczanie dwóch warstw, warstwy rdzeniowej i drugiej warstwy zewnętrznej, które najpierw, jak już wspomniano, wspólnie podlegają rozciąganiu wzdłużnemu. Pomiędzy wylotem z części dokonującej wzdłużnego rozciągania i wlotem do części dla poprzecznego rozciągania, dokonuje się, jak to opisano w opisie europejskim 424761, laminowania lub wytłaczania z warstwą o zmniejszonym odblasku. Po naniesieniu tej warstwy następuje wspólne rozciąganie poprzeczne warstwowej folii w stosunku 7:1 do 12:1, korzystnie 8:1 do 9:1, po którym jak zwykle dokonuje się termostabilizacji i po nawinięciu, obróbki plazmą. Warstwa o zmniejszonym odblasku składa się z 5-60% wagowych liniowego etylenu o niskiej gęstości modyfikowanego kauczukiem i bezwodnikiem kwasu maleinowego, oraz z 5-15% wagowych kopolimeru i terpolimeru utworzonego z propylenu - etylenu - butylenu, z propylenem jako głównym składnikiem, a także z 25-90% wagowych jednego lub wielu polimerów blokowych polipropylenu - polietylenu. Warstwa rdzeniowa posiada grubość wynoszącą 15 do 50 μ m i składa się z 95 do 100% wagowych polipropylenu izotaktycznego o wskaźniku płynięcia 0,5 do 8 g/10 min. (230 C; 21,2 N), oraz z 5 do 0% wagowych i/lub środków anty adhezyjnych. Druga warstwa zewnętrzna ma korzystnie grubość 0,5 do 1,5 μm i składa się z 97 do 100% wagowych polipropylenu izotaktycznego o wskaźniku płynięcia 0,5 do 8 g/10 min. (230 C; 21,2 N) i z 3 do 0% wagowych środków antyadhezyjnych, antyblokowych i antyelektrostatycznych. Niespodziewanie okazało się, że folia według wynalazku po wstępnej obróbce plazmą, przy użyciu tlenu i sposobu niskociśnieniowego, posiada dobre własności przy jej wklejaniu. Tego rodzaju wstępna obróbka plazmą została opisana np. w EP 0 436918 jako "Sposób obróbki poliolefin". Obróbkę plazmą przeprowadza się przy ciśnieniu 0,01 do 0,1 mbara przy zastosowaniu tlenu jako gazu procesowego. Pasmo folii przechodzi nad chłodzonym walcem. Przechodzi przy tym przez pole plazmy zasilane prądem stałym. Odstęp pomiędzy katodą i pasmem folii wynosi po środku 85 mm. Prędkość pasma folii jest tak dobrana, że folia podlega optymalnej obróbce tak, że bardzo dobrze się nakleja i jednocześnie nie ulega żadnym termicznym uszkodzeniom na skutek tej obróbki. Szczególnie zaskakujące jest to, że doskonała jest przylepność folii według wynalazku na szybkobieżnych maszynach do wyrobu kopert oraz to, że folia ma wyraźnie zmniejszony odblask a jednocześnie jest bardzo przezroczysta. W opisanych poniżej przykładach stosowane są następujące metody badania i sposoby określania wartości i właściwości. Połysk określony jest według DIN 67530. Stanowi on odbitą pod kątem 60 część światła, mierzoną w jednostkach odbłysku (GE). Zmętnienie określone jest według ASTMD 1003. Podane jest ono w procentach (%) i stanowi stosunek rozproszonego światła do całkowitej transmisji światła, pomnożonej przez 100. Zdolność przyklejania była testowana dla tej folii w następujący sposób. Na powierzchnię warstwy o zmniejszonym odbijaniu naniesiony został klej (klej dyspersyjny firmy Henkel o nazwie Adhesin A7250) przy użyciu odpowiedniego urządzenia. Urządzenie to posiada otwór o średnicy 4 mm, przez który klej przechodzi na folię. Grubość nałożonego kleju regulowana jest szerokością szczeliny wynoszącą 0,1 mm. Po krótkim czasie na miejsce pokryte klejem został nałożony papier z którego wyrabiane są koperty listowe (bigraph 70 g/m2 zam. nr 91.3203). Przyklejenie zostało wykonane przez dociśnięcie dwóch płytek szklanych, przy nacisku wynoszącym 10 g/cm2 i trwającym 30 sek. Połączone elementy składowane były następnie przez 24 godz. bez żadnego nacisku, w tem peraturze otoczenia. Zdolność przyklejania ocenia się
173 233 5 po wyglądzie oddzielonych od siebie sklejonych elementów. Oddzielanie połączenia folii z papierem dokonuje się w ten sposób, że folię odciąga się pod kątem wynoszącym 90. Przy dobrym sklejeniu, podczas oddzielania części papieru odrywają się tak, że folia w obszarze naniesionego kleju pokryta jest papierem. Przyczepność pomiędzy folią i papierem jest tu większa niż własna wytrzymałość papieru. Przy złym sklejeniu obraz rodzielonego połączenia jest następujący: folię można całkowicie oddzielić od kleju, który pozostaje przyczepiony do papieru. P r z y k ł a d I. Przy zastosowaniu współwytłaczania i następnie orientacji przez rozciąganie oraz termostabilizacji, wytworzona została trójwarstwowa folia o jednostronnie zmniejszonym odblasku światła, posiadająca grubość całkowitą 30 μm. Jedna z warstw zewnętrznych, warstwa o zmniejszonym odblasku, ma grubość 2 μm a druga warstwa zewnętrzna ma grubość 1 μm, natomiast warstwa rdzeniowa ma grubość 27 μm. Warstwa rdzeniowa składa się z polipropylenu z dodatkiem środków antyelektrostatycznych i środków antyadhezyjnych. Wskaźnik płynięcia dla użytego polipropylenu wynosił 3,0 g/10 min. (230 C, 21,2 N). Przezroczysta warstwa zewnętrzna wykonana była z tego samego polipropylenu, który oprócz środków antyelektrostatycznych i środków antyadhezyjnych zawierał dodatkowo dwutlenek krzemu jako środek antyblokowy. Warstwa o zmniejszonym odblasku składała się z następujących materiałów. Z 80% wagowych kopolimeru blokowego propylenu - etylenu, o wskaźniku szybkości płynięcia 3,0 g/10 min. i wartości udarności z karbem wynoszącej 50 kj/m2, przy temperaturze 0 C (DIN 53 448/1B), oraz z 10% wagowych liniowego polietylenu modyfikowanego bezwodnikiem kwasu maleinowego, o wskaźniku szybkości płynięcia 1,7 g/10 min. i temperaturze mięknienia według Vicat'a, wynoszącej 76 C, a także z 10% wagowych randomizowanego kopolimeru propylenu - etylenu, o wskaźniku płynięcia 4,7 g/10 min. i temperaturze mięknienia 135 C. Folia została wytworzona przy stosunku rozciągania wzdłużnego wynoszącym 5,0, a rozciągania poprzecznego 9,8. Termostabilizowanie wykonano przy temperaturze 160 C. Warstwa o zmniejszonym odblasku została poddana wstępnej obróbce plazmą w atmosferze tlenu, sposobem niskociśnieniowym. Przykład II. Grubość i receptura dla warstwy rdzeniowej i przezroczystej warstwy zewnętrznej, są takie jak w przykładzie I. Warstwa o zmniejszonym odblasku ma również grubość 2 μm, i składa się z 30% wagowych kopolimeru blokowego propylenu - etylenu, o wskaźniku szybkości płynięcia wynoszącym 3,0 g/10 min. i wartości udarności z karbem wynoszącej 50 kj/m2 przy temperaturze 0 C (DIN 53 448/1B), oraz z 60% wagowych liniowego polietylenu modyfikowanego bezwodnikiem kwasu maleinowego, posiadającego wskaźnik płynięcia 1,7 g/10 min. i temperaturę mięknienia według Vicat'a 76 C, a także składała się z 10% wagowych randomizowanego kopolimeru propylenu - etylenu, o wskaźniku płynięcia 4,7 g/10 min. i temperaturze mięknienia 135 C. Folia była produkowana z zachowaniem tych samych parametrów sposobu co w przykładzie I i poddana wstępnej obróbce plazmą. Przykład porównawczy 1 Jako przykład porównawczy 1 służy Walothen C30SE (Wytwórca Wolf Wals rode AG), dwuosiowo rozciągana wzajemnie zgrzewana folia poddana jednostronnie obróbce koronowej. Chodzi tu o folię polipropylenową o całkowitej grubości wynoszącej 30 μm.
6 173 233 Przykład porównawczy 2 Folia matowa pod nazwą Alfan S0202, o grubości 20 μm, sprzedawana przez firmę Honshu z Japonii. Folia stosowana jest jako folia do laminowania wyrobów przemysłu poligraficznego dla ich uszlachetnienia. Przykład porównawczy 3 Obustronnie lakierowana akrylem folia BOPP, sprzedawana przez firmę Molbiloil Corp. pod nazwą Bicor MB, o grubości 25 μm. W poniższej tabeli zestawione są wyniki z poszczególnych przykładów i przykładów porównawczych. Tabela Przykład Odblask 60 Zmętnienie % Zdolność do wklejania Zdolność do stosowania w maszynie 1 35 20 + + + + 2 33 22 + + + przykład porównawczy 1 80 2 2 8 80 0 + 3 100 1,50 + + znaczenie kryteriów oceny. + + bardzo dobry + dobry 0 dostateczny -nie wystarczający Tylko przykłady 1 i 2 dotyczą folii dającej się dobrze wklejać i swymi właściwościami optycznymi odpowiadają żądanym wymaganiom. Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł