Способ изготовления ингибированнойполиэтиленовой пленки
Патент 827496
Авторы
Способ изготовления ингибированнойполиэтиленовой пленки
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (i i) 827496
Союз Советскйх
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14,05.79 (21) 2765772/23-05 е присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) У1 Кл з
С 08.1 5/18
В 32В 27/32
Государственный комитет
СССР пв делам изобретений и открытий (53) УДК 678.027.94 (088.8) (72) Авторы изобретения,("фрл. рская " Э я у
ti 1 б б ) E " б ое бюро""- . - ь Аф М
t .. о,(1."- - г ;б-гi "" б
«Nit б
О. P Юркевич, Я. М. Золотовицкий, Л. В. Заб и Л. С. Голубова
Институт механики металлополимерных систем AH
ССР и Специальное конструкторско-технологиче аналитического приборостроения (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНГИБИРОВАННОЙ
ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ
Изобретение относится к области создания упаковочных материалов, в частности к технологии изготовления ингибпрованных полимерных пленок.
В последнее время взамен используемых для консервации и упаковки металлических изделий, ингибированной бумаги и снимающихся покрытий все более широкое применение находят полимерные пленочные материалы, в том числе ингибированные полимерные пленки. Это вызвано тем, что полимерные упаковочные пленки обладают рядом существенных преимуществ перед другими видами упаковки; полимерные пленки обладают высокими физико-механическими и защитными свойствами, технологичны, позволяют совмещать процессы упаковки с пакетированием изделий, практически не ограничивают выбора изделий, подлежащих упаковке и т. д.
Широко используются два пути создания полимерных ингибированных пленок: формирование однослойной полимерной пленки, содержащей в своем объеме определенное количество летучего ингибитора коррозии; получают такие пленки, как правило, путем экструзии композиций, содержащих ингибиторы коррозии (1).
Формирование многослойных полимерных пленок, состоящих пз пленки-основы и адгезионно закрепленного на ней слоя вещества, содержащего летучий ингибитор коррозии (2).
Ингибированные полимерные пленки, получаемые по первому способу, обладают следующими недостатками: в процессе эксплуатации летучий ингибитор коррозии выделяется как во внутреннюю полость упа10 ковки, так и в окружающую среду, что приводит к необходимости введения его в большом количестве в объем полимера. И, кроме того, интенсивное выделение ингибитора коррозии из объема пленки приводит
15 к повышению ее водо- и газопроницаемости.
Пленки, полученные по второму способу, обеспечивают более надежную защиту металлических изделий, поскольку пленка-ос20 нова создает дополнительный защитный барьер. Основная трудность получения пленок в этом случае заключается в адгезионном креплении слоя вещества, содержащего ингибитор коррозии, на пленке-основе.
25 Известен способ, согласно которому ингибитор коррозии вводят в эмульсии, дисперсии или расплавы полимера, а затем наносят на пленку-основу поливом, набрызгиванием и т. п.
20
Известей также способ, по которому получают ингибированную полимерную пленку путем накатки твердого мелкодисперсного ингибитора коррозии на поверхность нагретой термопластичной пленки, причем пленка должна быть нагрета до температуры, близкой к температурному интервалу перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние полимера (4).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения ингибированной пленки, заключающийся в адгезионном креплении на пленкеоснове полимерного пористого материала с высокоразвитой поверхностью, пропитанного ингибитором коррозии (5). В качестве пленки-основы используют рукавную полиэтиленовую пленку, а в качестве веществаносителя ингибитора коррозии — эластичный и жесткий пенополиуретан, пенополистирол и другие материалы.
Этот -способ позволяет концентрировать летучий ингибитор коррозии вблизи поверхности вещества-носителя, т. е. пористого материала, благодаря его адсорбционным свойствам, а также обеспечивает непрерывную подачу ингибитора во внутреннюю полость упаковки, тем самым, создавая максимальную защиту металлического изделия.
Недостатками этого способа являются: дополнительная технологическая опер ация — изготовление пористого вещества-носителя, пропитка его ингибитором коррозии; необходимость специальных мер для обеспечения надежного крепления вещества-носителя на пленке-основе (например, склеивание); ограниченный набор материалов, пригодных для изготовления ингибированной пленки по этому способу вследствие трудностей адгезионного их крепления друг с другом.
Цель состоит в упрощении технологии изготовления пленки.
Цель достигается тем, что в способе изготовления ингибированной полиэтиленовой пленки, включающем формирование на пленке-основе слоя, содержащего ингибитор коррозии, на поверхность пленки-основы при 140 †1 С наносят слой измельченных гранул полиэтилена, охлаждают, обрабатывают составом, содержащим ингибитор коррозии, и деформируют гранулы полиэтилена при 100 — 130 С с одновременным или последующим охлаждением пленки-основы до образования пористой структуры.
На расплавленную пленку-основу непосредственно в процессе ее изготовления наносят слой частиц с высокоразвитой поверхностью из материала однородного либо легко совмещающегося с пленкой-основой.
Процесс осаждения частиц осуществляется при температуре пленки на 30 — 40 С, превышающей температуру плавления осаж25
65 даемых частиц, Взаимодействие частиц с расплавом полимера приводит к адгезионному закреплению их на пленке-основе. По мере остывания пленку обрабатывают составом (водным либо спиртовым раствором, суспензией, эмульсией и т. п.), содержащим ингибитор коррозии. Ингибиторы коррозии, обладающие повышенной летучестью, могут быть введены предварительно в пленкообразующее вещество (например, поливинилацетат, поливинилбутираль), а затем нанесены на слой частиц, закрепленных на пленке-основе.
После удаления растворителя, частицы закрепленные на поверхности пленки, деформируют кратковременным воздействием (5 — 10 с) температуры и давления до образования пористой структуры материала (частицы в виде «грибков»). Деформирование частиц осуществляют, например, пропуская пленку через пару валиков, один из которых, соприкасающийся с пленкой-основой, охлажден, а другой, под действием которого деформируются частицы, нагрет до температуры размягчения материала частиц.
Деформированные частицы полимера частично перекрывают слой ингибитора коррозии, с одной стороны, закрепляя его на поверхности пленки-основы, а с другой — обеспечивая менее интенсивное, но непрерывное выделение его в полость упаковки, что позволяет увеличить срок защитного действия упаковочного материала.
Обоснование технологических режимов изготовления ингибированной пленки
1. Температура осаждения частиц на повер хи ость плен ки.
Критерием выбора оптимальной температуры осаждения частиц на пленку принято образование между ними контакта диаметром 4,= (0,8 — 0,9) D (где D — исходный диаметр частицы) за время контактирования не более 10 с (время определяется реальным процессом изготовления пленки).
Экспериментально установлено, что при с4= (0,8 — 0,9) D между частицами и пленкой устанавливается прочная связь, и, кроме того, частицы образуют с поверхностью пленки поднутрения, обеспечивающие удержание в них ингибитора коррозии.
Зависимость роста диаметра контакта от температуры пленки-основы приведена в табл. 1.
Как видно из табл. 1, диаметр контакта достигает значения (0,8 — 0,9) D в зависимости от размеров частицы при температуре, на 30 — 40 С превышающей температуру плавления материала. Превышение температуры в зоне контакта выше указанной нецелесообразно из-за быстрого растекания частиц по поверхности пленки, приводящего к резкому уменьшению ее активной поверхности.
Таблица 1
180
170
160
150
140
130
120
110
Температура, С
620
550
500
480
430
400
1150
910
750
630
510
470
1300
1210
1130
9090
690
690
600
560
510
470
420
390
350
Пленка ПЭНД, частицы
ПЭНД, D = 600 мкм, Т. цл.=
=128 С
Пленка ПЭНД, частицы
ПЭНД, D=1000 мкм, Т. пл.=
=128 С
Пленка ПЭВД, частицы
ПЭВД, D=1500 мкм, Т. пл. =
= 128 С
Пленка ПЭНД, частицы
ПЭНД, D=600 мкм, Т. пл.=
=107 С
Температурный режим деформирования осажденного слоя частиц
Деформирование частиц производится с целью лучшего закрепления частиц ингибитора коррозии на поверхности пленки за счет частичного перекрытия его верхними участками деформированных частиц и обеспечения менее интенсивного выделения ингибитора в полость упаковки. Для предот- 10 вращения нагрева ингибитора коррозии, повышающего его летучесть, деформирование частиц осуществляют кратковременным воздействием давления при минимально возможной температуре. При воздействии на 15 систему деформирующего усилия в течение
3 — 5 с процесс «смятия» частиц происходит при температуре размягчения полимера.
Деформирование частиц осуществляют горячим валком с одновременным охлаждени- 20 ем пленки-основы, что, во-первых, предотвращает усадку ориентированной пленкиосновы, а во-вторых, уменьшает нагрев ингибитора коррозии. Деформирование частиц при более высоких температурах приводит 25 к черезмерной усадке пленки-основы.
Пример 1. На пленку, изготовленную из полиэтилена марки 2090б, при 150 С наносят монослой частиц полиэтилена этой же марки, получаемых механическим дроб- 30 лением гранул. На остывшую пленку методом распыления пульверизатором наносят спиртовой раствор ингибитора коррозии — нитрит дициклогексиламина (НДА).
При этом наблюдается концентрация рас- 35 твора ингибитора у основания осажденных частиц. После испарения растворителя пленку помещают гладким основанием на холодную металлическую плиту, а деформирование частиц осуществляют пластиной, 40 нагретой до 130 С, путем прижима ее к поверхности частиц с усилием 0,04 кг/см в течение 5 с.
Во втором случае на пленку с осажденными частицами наносят спиртовой раствор 45 цоливинилбутираля, содержащего НДА, а
B третьем — поливинилацетатную эмульсию, содержащую НДА. Деформирование слоя дисперсного материала осуществляют аналогично описанному выше. Во всех случаях количество ингибитора коррозии составляет 10% к весу осажденных частиц.
Пример 2. Пленку-основу и дисперсный материал изготавливают из полиэтилена марки 10802; формирование материала осуществляют при 140 С в течение 10 с, Ингибиторы коррозии НДА, бензойную кислоту в количестве 10% к весу осажденных частиц наносят в виде спиртовых растворов на поверхность пленки, модифицированной частицами. Деформирование слоя частиц производят при 100 С в течение 3 с и давлении 0,04 кг/см .
Защитные свойства пленок, изготовленных по описанному способу, оценивают по
ГОСТУ 13168 — б9. В аналогичных условиях испытывают образцы, упакованные в пленку, изготовленную по способу-прототипу.
Анализ результатов испытаний показал, что срок защитного действия пленки по предлагаемому способу и способу-прототипу практически одинаков.
Технико-экономические показатели изготовления ингибированной пленки по предлагаемому способу в сравнении со способом-прототипом приведены в табл. 2.
Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что расход материала на изготовление ингибированной пленки по предлагаемому способу значительно меньше, чем по способу-прототипу, при сохранении длительности защитного действия пленки.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления ингибированной полимерной пленки обладает следующими преимуществами перед известными:
1. Предлагаемый способ ликвидирует операции изготовления пористого вещества-носителя ингибитора коррозии и адгезионного крепления его на пленке-основе; веществоноситель ингибитора формируется адгезионно-закрепленным на пленке-основе непосредственно в процессе ее изготовления.
2. Ингибированная пленка изготавливается непрерывным способом за один технологический цикл.
827496
Таблица 2
Показатели
Предлагаемый способ
Прототип
Примечание
Способ изготовления
Непрерывный; пористый слой формируют в процессе изготовления пленки-основы одновременно наносят ингибитор коррозии
Периодический; включает изготовление пористого материала, пленки-основы, склеивание их и пропитку ингибитором коррозии
Прочность материала
Когезионная
Разрушается по клеевой прослойке
30 — 40 п
Срок защитного действия (100оь влажности, цикл
60 С вЂ” 8 ч, осты ванне до
20 С вЂ” 16 ч) 30 — 40 п
ПЭВД 185 г (0,07 руб.) Стоимость 1 кг ПЭВД
0,38 руо.
ПЭВД 185 г (0,07 руб.) Расход полимерного материала иа 1 мз пленки-основы
ПЭВД 10 г (0,004 руб.) Расход полимерного материала на изготовление вещества носителя ингибитора коррозии
Поролон (толщина 1 мм)
40 г (0,1 руб.) Стоимость 1 кг поролона 2,5 руб.
Беизойная кислота 1 r (0,002 руб.) Беизойиая кислота 4 г (0,008 руб.) Стоимость 1 кг беизойной кислоты 2,0 руб.
Расход иигибитора коррозии из расчета 10у к весу вещества-носителя
Клей 88, 20 г (0,02 руб.) Стоимость 1 кг клея 88
),16 руб.
Расход клея иа соединение вещества - носителя с пленкой
0,076 руб.
Стоимость 1 мя ингибированиой пленки
0,198 руб.
Формула изобретения
Составитель Л. Ягодкина
Техред И. Пеичко
Редактор П. Горькова
Корректоры: Л. Тарасова и О. Тюрина
Заказ 922/10 Изд. Ме 332 Тираж 530 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская изб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
3. По предлагаемому способу расход материалов на изготовление пленки минимальный при сохранении длительности защитного действия ингибированной пленки.
Способ изготовления ингибированной полиэтиленовой пленки, включающий формирование на пленке-основе слоя, содержащего ингибитор коррозии, о т л и ч а ю ц, и и с я тем, что, с целью упрощения технологии, на поверхность пленки-основы при 140 — 150 С наносят слой измельченных гранул полиэтилена, охлаждают, обрабатывают составом, содержащим ингибитор коррозии, и деформируют гранулы полиэтилена при 100—
130 С с одновременным или последующим охлаждением пленки-основы до образования пористой структуры.
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Японии № 49-21223, кл. 12А82, 1974.
2. Патент США № 3410713, кл. 117 — 122, 10 1976.
3. Патент США № 3462329, кл. 156 — 190, 1976.
4. Патент Великобритании № 1263553, кл. В 65В, 1972.
15 5. Патент Великобритании № 1213790, кл. В 2, 1972 (прототип).