ТЕРМОУСАДОЧНАЯ ПЛЕНКА "ФОРСПЛАСТ-ТЕРМО" Российский патент 2016 года по МПК B32B27/00 C08J5/18 C08J9/04 

Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано при производстве пленок, листов. Термоусадочная пленка может быть использована при упаковке крупно габаритных и нестандартных грузов, когда упаковочные материалы должны иметь высокие показатели прочности термоусадочные свойства.

Общеизвестны термоусадочные пленки (в дальнейшем-т/у пленки), которые могут быть разной толщины и иметь разные показатели усадки (ГОСТ 25951-83. Пленка полиэтиленовая термоусадочная).

Согласно статистической теории прочности в каждом материале существует большое количество различных дефектов (например, неоднородность высокомолекулярных структур в полимерах) и общая прочность зависит от наибольшего дефекта. Причем, при увеличении размеров материала(объема или площади)общая прочность уменьшается. Это хорошо прослеживается на примере нитей, волокон (Михайлов Н.В. и др. Основы физики и химии полимеров. М., Высшая школа, 1977 г.).

Поэтому проблема повышения механической прочности является очень актуальной, особенно для упаковочных материалов.

При использовании т/у пленки с повышенными требованиями прочности применяют пленки большой толщины, что требует значительных экономических затрат и не всегда обосновано. Известно, что при упаковывании больших нестандартных грузов пленке могут образовываться дефекты в виде порывов, что в некоторых случаях, недопустимо, поскольку существует вероятность порчи грузов. Для предотвращения этого, т.е.для повышения прочности упаковочной пленки, изготавливают многослойные пленочные упаковочные материалы.

Близким по назначению является упаковочный материал, который имеет термоусадочные свойства, и предназначен для защиты предметов, который состоит из двух слоев, соединенных друг с другом с помощью клеев (Пат RU. №2141897 C1, МКИ B32B 27/12, 31/00, опубл. 27.11.99).

Главным недостатком данного упаковочного материала является наличие мягкого слоя, который мешает действию усадочных свойств и значительно уменьшает область использования так, как в процессе усадки мягкий слой действует как буфер и при том еще и расширяется, создавая воздушные карманы.

Производство известного упаковочного материала требует применения нескольких технологических операций, оборудования и материалов, например клеев, которые могут быть экологически вредными.

Задачей изобретения является создание современной упаковочной пленки которая имеет термоусадочные свойства и более высокие, относительно общеизвестных т/у пленок, показатели механической прочности, снижение экономических затрат на ее производство за счет уменьшения состава технологического оборудования и расхода сырья.

Поставленная задача решается за счет того, что полимерная т/у пленка, состоящая из двух слоев, производится методом соэкструзии или другими известными методами, при которых происходит регулируемая ориентация различных по составу слоев полимерного материала, обеспечивающая заданные параметры усадки и приводит к формированию различной структуры слоев.

Один слой полимерного материала формируется в виде сплошной пленки, которая имеет степень ориентирования в продольном и поперечном направлениях согласно параметров усадки соответствующего типа термоусадочной пленки. Это происходит за счет определенных технологических параметров процесса при ее производстве.

Другой слой полимерного материала также ориентируется согласно параметров процесса производства необходимых для формирования сетчатой структуры. Сетчатая структура слоя полимерного материала формируется за счет разрушения пор, которые образуются при ее производстве за счет порообразующих добавок, которые добавляют в исходное сырье данного слоя. (Пат. UA №84297 C2, МКI C08J 5/00, опубл. бюл. №19,2008).

Данный процесс по своей сути близок к технологиям «спанбонд», «мелтблаун», которые производятся в том числе, так называемым фильерно-раздувным способом. Сущность фильерного способа производства таких материалов заключается в следующем: расплав полимера выдавливается через фильеры в виде тонких непрерывных нитей, которые затем вытягиваются (ориентируются)в воздушном потоке и, укладываясь на движущийся транспортер, образуют полотно. Нити, на сформированном полотне, последствии скрепляются различным образом и могут быть сформованы в слоистый материал, состоящий из сплошного и сетчатого слоя. Основными материалами, которые используются при производстве изделий с сетчатой структурой являются полимеры с высоким ПТР. Например полипропилен, полиэфир, у которых ПТР до 800 т 1500 г/10 мин. Расплавы полимеров такого типа при температуре переработки «текут как вода», поэтому технология их производства сильно отличается от стандартных технологий производства полимерных пленок, в том числе т/у. Для производства т/у пленок применяются полимеры с ПТР 0,1-2 г/10 мин (ГОСТ 25951-83. Пленка полиэтиленовая термоусадочная).

Нерегулярная структура материалов, с пересекающимся в различных направлениях нитями, которые предварительно ориентированы в определенном направлении, не позволяет получать термоусадочные материалы со строго заданными параметрами усадки в продольном и поперечном направлениях, а это является обязательным требованием.

Таким образом, известные материалы с сетчатой структурой не являются термоусадочными.

Процесс производства непосредственно т/у пленок требует строго поддержания определенных технологических параметров. Известно, что не все пленки произведенные по одной и той же технологии, например «экструзии с раздувом», являются термоусадочными.

На степень усадки в поперечном и продольном направлении влияют следующие факторы: соотношение вытяжки и раздува рукава пленки, ширина формующей щели, температура производственного процесса, а также положение линии кристаллизации расплава полимера.

В зависимости от условий процесса продольная усадка может составлять от 40% до 75%, поперечная от 0% (можно добиться и «отрицательной» усадки, когда пленка в процессе усадки будет удлиняться в поперечном направлении до 15-20%) до 50%.

Основные термоусадочные пленки разделены на определенные типы и имеют регламентированные параметры усадки, например для типа «У», при определенной толщине, показатели должны составлять: - в продольном направлении от 40 до 50%; - в поперечном направлении от 30 до 35%. Вместе с тем, например для типа «О» показатели усадки должны быть постоянными при любых толщинах и составлять: - в продольном направлении 60%; - в поперечном направлении не более 25%.

Согласно изобретения т/у пленка производится из полимера с ПТР 0,1-2 г/10 мин и состоит из 2-х соединенных между собой, слоев, причем в первом слое полимер распределен в виде сплошного слоя. Второй слой т\у пленки, согласно изобретения производится из полимера с ПТР 0,1-2 г/10 мин с добавлением 1-10 вес.% газообразующего материала, что приводит к образованию газообразных пор, которые под действием сил ориентации разрушаются и образуют сетчатую структуру, состоящую из ячеек. При этом полимер второго слоя перераспределяется так, что образует стороны /границы/ этих ячеек. Поскольку разрушение пор, с образованием ячеек, происходит в процессе ориентации т/у пленки под действием сил ориентации в продольном и поперечном направлениях соотношение величин которых меняется, то и размеры ячеек в продольном и поперечном направлениях соответственно изменяются прямо пропорционально степени ориентации в продольном и поперечном направлениях.

При этом стороны /границы/ ячеек, образованные полимером второго слоя расположены на поверхности первого слоя и соединены с этой поверхностью, а площадь ячеек составляет 5-95% площади поверхности первого слоя.

Произведенная согласно изобретения полимерная термоусадочная пленка имеет второй слой сетчатой структуры сформированный из ячеек таким образом, что весь материал второго слоя образует границы ячеек, причем общий вес сетчатого слоя, т.е. вес материала второго слоя, не превышает 50% веса материала первого слоя.

При данной структуре сетчатый слой не изменяет показатели усадки первого слоя и материала в целом, поскольку оба слоя изготовлены из полимеров с близкими реологическими характеристиками и при одинаковых параметрах технологического процесса т.е формирование структуры, для получения материала с заданными т/у свойствами под действием сил ориентации происходит одновременно для первого и второго слоев.

Наличие сетчатого слоя, обеспечивает очень большие показатели прочности. Это проявляется таким образом, что при возникновении сквозного локального порыва пленки сетчатая структура препятствует его распространению, блокирует в пределах одной или нескольких ячеек, образованных элементами сетчатой структуры. Это важно когда для качественного хранения груза необходимо максимально сохранить целостность защитного слоя пленки.

В случае когда груз состоит из нескольких грузов, каждый из которых имеет отдельную качественную упаковку, т.е. необходимо только зафиксировать несколько грузов, рационально использовать в качестве термоусадочного упаковочного материала пленку, состоящую из двух слоев полимерного материала в которой первый и второй слои имеют нерегулярную сетчатую структуру и термоусадочные свойства. Используемый термин «нерегулярная структура» означает, что при образовании пор, за счет введения газообразующего материала, их размеры могут отличаться (в том числе, за счет неравномерного распределения самого газообразного материала).

Для получения такой структуры слоев необходимые газообразующие добавки добавляют в оба слоя полимерной термоусадочной пленки и таким образом получают сетчатую структуру обоих слоев. Причем плотность слоев может быт разной, в зависимости от требований для полимерной упаковочной пленки. Плотность слоев обеспечивается за счет разного процентного содержания газообразующих добавок.

Согласно изобретения, изменение процентного содержания газообразующих добавок каждого слоя в пределах 1-10% приводит к образованию различного количества газообразных пор в каждом слое т/у пленки, которые под действием сил ориентации разрушаются и образуют сетчатую структуру, состоящую из ячеек. Таким образом, получают т/у материал, в котором площадь ячеек каждого из слоев составляет 5-95% площади поверхности другого слоя.

За счет сетчатой структуры слоев значительно уменьшается расход полимерного сырья.

Пример

Термоусадочная пленка получена по стандартной технологии производства рукавных пленок «снизу вверх». Для первого слоя использовался полимер с ПТР 0,3 г/10 мин, для второго слоя полимер с ПТР 1,0 г/10 мин с добавлением 5 вес.% газообразующей добавки (ЧХЗ-21). Показатели степени ориентации полимерной заготовки составляли: ориентация в поперечном направлении(степень раздува) - 2,5-3; ориентация в продольном направлении (степень вытяжки) - 7-10. При этом получен полимерный материал плотностью: первый слой - 50 г\м. кв, второй слой - 25 г/м. кв; средний размер ячеек - 10/10 мм; показатели усадки - продольная - 60%; поперечная - 30%.

Таким образом, полимерная термоусадочная пленка произведенная согласно изобретения расширяет ассортимент существующих упаковочных материалов, позволяет разрабатывать экономичную и функциональную упаковку с учетом особенностей груза, значительно повысить ее прочность и при этом сократить расходы полимерного материала.

Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано при производстве пленок, листов. Термоусадочная пленка может быть использована при упаковке крупногабаритных и нестандартных грузов, когда упаковочные материалы должны иметь высокие показатели прочности и термоусадочные свойства. Полимерная т/у пленка, состоящая из двух слоев, производится методом соэкструзии или другими известными методами, при которых происходит ориентация различных по составу слоев полимерного материала, что обеспечивает термоусадочные свойства и приводит к формированию различной структуры слоев. Один слой в виде сплошной термоусадочной пленки имеет степень ориентирования в продольном и поперечном направлениях согласно параметров усадки соответствующего типа термоусадочной пленки, а второй слой также ориентируется в продольном и поперечном направлениях, но имеет нерегулярную сетчатую структуру. Это позволяет производить экономичную и функциональную упаковку с учетом особенностей груза, значительно повысить ее прочность и при этом сократить расходы полимерного материала. 1 пр.

Термоусадочная пленка, состоящая из первого слоя полимера в виде сплошной пленки, отличающаяся тем, что второй слой из полимера, показатель текучести которого соответствует одному из значений от 0,1 до 2,0 г/10 мин, в количестве не более 50% по весу материала первого слоя, содержащий 1-10% по весу газообразующего материала, имеет сетчатую структуру в виде ячеек со сторонами, образованными материалом второго слоя, размеры которых прямо пропорциональны степени ориентации пленки в продольном и поперечном направлениях, и одна его сторона соединена с первым слоем, а их суммарная площадь составляет 5-95% площади поверхности первого слоя.