ВЫТЯНУТАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ПОЛИОЛЕФИНОВАЯ ПЛЕНКА Российский патент 2006 года по МПК B32B27/32 

Настоящее изобретение касается вытянутых многослойных полиолефиновых пленок, в частности, вытянутой многослойной полиолефиновой пленки, имеющей, по меньшей мере, один коркообразующий наружный слой.

Термосварные швы, соединяющие вытянутые полиолефиновые пленки, в частности двухосно ориентированные полипропиленовые пленки, часто обладают более высокой механической прочностью, чем сама пленка, так что при открытии упаковки из термосваренной пленки разрыв происходит не только в зоне термосваренного шва, но и неконтролируемо разрывается сама пленка. По этой причине применяются термосварные коркообразующие слои, которые, с одной стороны, обладают хорошей способностью к свариванию, а с другой стороны, дают возможность производить контролируемое открытие упаковки. Важным свойством такого термосварного слоя, обладающего способностью образовывать корку, является способность термосвариваться в достаточно большом температурном диапазоне термосварочного инструмента, а прочность термосварного шва при этом остается, по возможности, постоянной. При этом прочность термосварного шва у вытянутых полиолефиновых пленок не должна быть слишком высокой, поскольку эти пленки обладают очень незначительной прочностью при надрыве и неконтролируемо рвутся уже при незначительных повреждениях.

В патенте США US-A-4666778 описаны прозрачные пленки, способные образовывать корку и обладающие высокой прочностью термосварного шва. Коркообразующие слои имеют толщину 40 мкм и более. Такие толстые термосвариваемые слои являются недостатком для ориентированных полиолефиновых пленок, поскольку они тем самым не пригодны для многих видов применения, где многое зависит от того, является ли пленка тонкой.

В европейской заявке на патент ЕР-А-0 692 373 описана пленка, образующая корку с несовместимыми полимерами в коркообразующем покрывном слое. Однако в результате пленка становится мутной, что является отрицательным моментом для многих случаев ее пользования.

Задачей изобретения является предоставление вытянутой многослойной поли-олефиновой пленки, которая при термосварке при различных температурах может образовывать корку, то есть имеет большой интервал температур, при которых образуется корка. Кроме того, пленка должна иметь во всем интервале температур термосварки, по возможности, постоянную прочность термосварного шва.

Поставленная задача решается вытянутой многослойной полиолефиновой пленкой, имеющей, по меньшей мере, один коркообразующий наружный слой за счет того, что коркообразующий наружный слой имеет толщину 0,5-5 мкм и выполнен из композиции на основе сополимера этилена с 3-30 вес.% винилацетата с индексом расплава от 1 до 30 г/10 мин.

В предпочтительной форме выполнения изобретения коркообразующий наружный слой выполнен из смеси сополимера этилена и винилацетата и второго полимера. Второй полимер состоит в этом случае, предпочтительным образом, из этиленовых звеньев. В общем и целом этиленовые полимеры содержат менее 10 вес.%, предпочтительным образом 1-8 вес.% сомономера. В качестве сомономеров пригодными являются олефины с 3-10 атомами углерода, при этом предпочтительными являются пропен, 1-бутен и/или 1-гексен в качестве сомономеров. Предпочтительно коркообразующий наружный слой содержит до 50 вес.% полиэтилена. Предпочтение отдается HDPE (полиэтилен высокой плотности), MDPE (полиэтилен средней плотности), LDPE (полиэтилен низкой плотности), LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности), VLDPE (полиэтилен очень низкой плотности).

В другой предпочтительной форме выполнения изобретения коркообразующий наружный слой выполнен из композиции, содержащей полиэтилен до 50 вес.% и сополимер этилена и винилацетата, который имеет долю винилацетата, равную 5-30 вес.%.

Пленка по изобретению имеет, по меньшей мере, два слоя и в качестве существенных слоев всегда включает полиолефиновый слой и, по меньшей мере, один коркообразующий наружный слой, предпочтительным образом, наружные слои с двух сторон, которые могут быть одинаковыми или различными по толщине и/или составу. Если речь идет о трехслойной пленке и одностороннем наружном коркообразующем слое, то в случае противолежащего наружного слоя имеется в виду, предпочтительным образом, наружный слой, соединяемый термосваркой, который не является коркообразующим. Среди многочисленных материалов, которые могут использоваться в термосвариваемых некоркообразующих слоях, предпочтительным образом используются следующие:

- статистические пропилен-этиленовые сополимеры

- статистические пропилен-олефиновые сополимеры

- статистические пропилен-этилен-олефиновые тройные полимеры

- смеси из двух или трех вышестоящих полимеров.

Особенно предпочтительным является пропилен-этиленовый сополимер, содержащий от 1,0 до 10 вес.% звеньев этилена. Плотность полимера термосвариваемого слоя должна находиться, предпочтительным образом, в пределах от 0,895 до 0,960 г/см³, а точка плавления кристаллита в зависимости от типа должна составлять от 125 до 148°С.

Общая толщина пленки может меняться в широких пределах. Пленка согласно изобретению имеет общую толщину от 5 до 200 мкм, при этом предпочтительной является толщина от 10 до 100 мкм, а 15-40 мкм являются особенно предпочтительными. Толщина коркообразующего(их) наружного(ых) слоя(ев) составляет предпочтительным образом от 0,6 до 2 мкм.

Полиолефиновый слой пленки состоит в основном или полностью из полипропилена, предпочтительно биаксиально ориентированного полипропилена. Предпочтительным образом, используется изотактический полипропилен с плотностью от 0,90 до 0,91 г/см³ и индексом расплава (Melting Flow Index, далее - MFI) от 1 до 4 г/10 мин при 230°С/21,6 Н в соответствии со стандартом DIN 53 735 (DIN - промышленный стандарт Германии) или ASTM D 1238 (ASTM - промышленный стандарт США).

Пленка может содержать технологические добавки для улучшения переработки и антистатические присадки.

Технологическими добавками являются высшие алифатические кислотные амиды, высшие алифатические сложные эфиры кислот, воски и металлическое мыло, а также полидиметилсилоксаны. Эффективное количество технологических добавок находится в пределах от 0,01 до 3 вес.%, предпочтительным образом, от 0,02 до 1 вес.%. Особенно пригодной является добавка высших алифатических амидов кислот в пределах от 0,01 до 0,25 вес.%. В частности, подходящий алифатический амид кислоты - это амид эруковой кислоты.

Предпочтительными антистатическими присадками являются щелочные алкан-сульфонаты, модифицированные полмэфиром, то есть этоксилированные и/или пропоксилированные полиорганосилоксаны (полидиалкилсилоксаны, полиалкилфенилсилоксаны и аналогичные им) и/или насыщенные алифатические, третичные амины, в основном, имеющие прямую цепь, с алифатическим остатком с 10-20 атомами углерода, которые замещены ω-гидрокси-(С₁-С₄)-алкильными группами, причем особенно подходящими в алкильном остатке являются N,N-бис-(2-гидроксиэтил)-алкиламины с 10-20 атомами углерода, предпочтительным образом с 12-18 атомами углерода. Эффективное количество антистатического средства находится в пределах 0,05-0,5 вес.%. Далее, пригодным является моностеарат глицерина, который используют в качестве антистатического средства в количестве от 0,03 до 0,5 вес.%.

Наружные слои содержат предпочтительным образом 0,02-1,0% антиблокирующего средства, особенно предпочтительным является количество от 0,05 до 0,2%. Соответствующие антиблокирующие средства - это неорганические дополнительные вещества, такие как диоксид кремния, карбонат кальция, силикат магния, силикат алюминия, фосфат кальция и тому подобное и/или сшитые полиалкильные силоксаны и/или несовместимые органические полимеризаты, такие как полиамиды, полиакрилаты, полиметакрилаты, сложные полиэфиры, поликарбонаты или тому подобные, предпочтительным образом, используется диоксид кремния. Если антиблокирующие средства имеют форму частичек, то средняя величина частиц составляет от 1 до 10 мкм, в частности 2 и 5 мкм.

Пленки согласно изобретению могут быть изготовлены в соответствии с известной методикой как ламинированный слой, покрытие или соэкструзия расплава. После экструзии и упрочнения невытянутой пленки (толстой пленки) на литьевом валке пленку вытягивают в направлении движения (вдоль) с вытягивающим соотношением от 4/1 до 7/1 при температуре от 120°С до 150°С. Вытягивающее соотношение в поперечном направлении составляет предпочтительным образом от 8/1 до 12/1 и производится при температуре от 130 до 170°С. Последующая термофиксация проводится, предпочтительным образом, при температуре на 1 - 40°С ниже температуры поперечной вытяжки. Чтобы обеспечить химическое сродство далеко неполярной поверхности пленки относительно печатных красок, при определенных обстоятельствах необходимо подвергнуть пленку предварительной коронирующей (напыляющей) обработке. При этом кислород воздуха включается в поверхностный слой пленки в форме карбонильных, эпоксидных, эфирных или спиртовых групп. Другими методами предварительной обработки полипропиленовых пленок являются предварительная обработка пламенем, плазмой и фтором.

Пленка согласно изобретению может быть использована в качестве упаковочной пленки, например, для продуктов питания.

Пленка по изобретению отличается хорошими качествами коркообразования. Прочность термосварного шва находится в значительной области температур на постоянном уровне, в результате чего на упаковочной машине достигается широкий диапазон обработки. Одновременно пленка имеет низкую температуру термосварки, в результате чего продукты питания, чувствительные к высокой температуре, могут быть упакованы аккуратно и без повреждений. Ошеломляющим образом было обнаружено, что коркообразующий наружный слой пленки по изобретению не только сваривается с самим собой, но и с поверхностями из обычно используемых термосвариваемых материалов, как, например, сополимеров пропилена и этилена, причем и эти сварные соединения являются коркообразующими.

Определение прочности сварного шва

Для испытания берут две полоски шириной 15 мм. Накладывают их друг на друга и при соответствующей температуре соединяют термосварным швом, причем время термосварки составляет 0,5 секунд, а давление термосварки - 50 Н/см². Затем замеряют усилие, необходимое для разделения термосварного шва.

Примеры

Оба наружных слоя из указанных в Таблице 1 компонентов наносят на моноаксиально вытянутую базисную пленку из полипропилена плотностью 0,91 г/см³, имеющую индекс плавления, равный 3,0 г/10 мин при 230°С/21,6Н (ASTM D 1238), а затем вытягивают, так чтобы получить комбинированную пленку, вытянутую в продольном направлении в соотношении 5:1 и в поперечном направлении в соотношении 10:1.

Общая толщина пленки равна 25 мкм, и оба наружных слоя имеют соответственно толщину 1 мкм.

Таблица 1ПримерКомпоненты 1-го наружного слоя ¹⁾Компоненты 2-го наружного слоя ¹⁾199% сополимер этилена и винилацетата ²⁾99% сополимер этилена и винилацетата ²⁾299% сополимер этилена и винилацетата ²⁾99% сополимер пропилена и этилена ³⁾ 50% LDPE ⁴⁾50% LDPE349% сополимер этилена винилацетата ⁵⁾49% сополимер этилена и винилацетата ⁵⁾4^*)99% сополимер пропилена и этилена ³⁾99% сополимер пропилена и этилена ³⁾*) сравнительный пример¹) Наряду с приведенными в Таблице 1 компонентами наружные слои содержат соответственно 0,3 вес.% N,N-бис-(2-гидроксиэтил)-(С₁₂-С₁₆)-алкиламина, 0,6 вес.% полидиметилсилоксана, имеющего плотность 0,985 г/см³ при 20°С и вязкость, равную 10⁶ мПа·с., и 0,1 вес.% диоксида кремния со средней величиной частиц, равной 4 мкм²) 5% винилацетата, MFI=7,5 г/10 мин (ASTM D 1238), плотность: 0,925 г/см³³) 4,5% этилена, MFI=5 г/10 мин (ASTM D 1238), плотность: 0,90 г/см³⁴) MFI=7,5 г/10 мин (ASTM D 1238); плотность: 0,9155 г/см³⁵) 20% винилацетата, MFI=20 г/10 мин (ASTM D 1238), плотность: 0,940 г/см³

Таблица 2Прочность термосварного шва в Н/15 мм при указанной температуре термосваркиПример90°С100°С110°C120°C130°С140°С10,1 ^**)0,6 **⁾0,6 ^**)0,7 ^**)0,7 ^**)0,7 ^**)20000,5 ^**)0,6 ^**)0,5 ^**)30,7 **⁾0,7 ^**)0,7 ^**)0,7 ^**)0,6 ^**)0,7 ^**)    2,52,72,74^*)000,3 ^**)(пленка(пленка(пленка    рвется)рвется)Рвется)^*) сравнительный пример^**) коркообразующая способность

Коркообразующая способность: соединенные термосваркой участки пленки можно разделить механическим путем, не разрывая при этом пленку (как при медленном разъединение, так и при разъединение рывком). Пленка рвется: соединенные термосваркой участки пленки не могут быть разделены механическим путем без повреждения пленки. Из таблицы 2 видно, что в примерах 1-3 прочность термосварного шва по всей температурной зоне, равной 40°С, является приблизительно постоянной (между 0,6 и 0,7), и при растягивание термосварного шва пленка ни в одном случае не была повреждена. Это означает, что характеристики коркообразования являются очень надежными, а также наблюдается большой диапазон обработки на упаковочной машине. Пример 2 показывает, что при соединении термосваркой коркообразование может наблюдаться также и относительно наружного слоя из пропилен-этиленового сополимера, в то время как в сравнительном примере 4 прочность термосварного шва уже при 120°C настолько высока, что термосвариваемая пленка рвется при вскрытии термосварного шва (прочность термосварного шва здесь больше, чем разрывная прочность пленки). Здесь пленка является коркообразующей только при температуре 110°С.

Изобретение относится к технологии получения многослойных пленок, в частности, касается вытянутой многослойной полиолефиновой пленки. Пленка имеет, по меньшей мере, один коркообразующий наружный слой с толщиной 0,5-5 мкм, который выполнен из композиции на основе сополимера этилена с 3-30 вес.% винилацетата с индексом расплава от 1 до 30 г/10 мин. Пленки имеют достаточную постоянную прочность термосварного шва. 1 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Вытянутая многослойная полиолефиновая пленка, имеющая, по меньшей мере, один коркообразующий наружный слой, отличающаяся тем, что указанный слой имеет толщину 0,5-5 мкм и выполнен из композиции на основе сополимера этилена с 3-30 вес.% винилацетата с индексом расплава от 1 до 30 г/10 мин.2. Вытянутая многослойная полиолефиновая пленка по п.1, отличающаяся тем, что коркообразующий наружный слой выполнен из композиции, дополнительно содержащей до 50 вес.% полиэтилена.3. Вытянутая многослойная полиолефиновая пленка по п.2, отличающаяся тем, что сополимер этилена и винилацетата имеет долю винилацетата, равную 5-30 вес.%.4. Вытянутая многослойная полиолефиновая пленка по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что полиолефин является биаксиально ориентированным полипропиленом.