Способ снижения кислородопроницаемости полиэтиленовых плёнок

Изобретение относится к теме модифицирования поверхности полимерных материалов для снижения кислородопроницаемости с целью увеличения срока хранения упакованных материалов, чувствительных к кислороду, таких как лекарства, молочные продукты, хлебобулочные изделия, силосная масса. Способ включает обработку пленки газообразной смесью, содержащей фтора 10-15 об.%, азота 68-72 об.%, кислорода 17-18 об.%, время обработки 10-20 мин, давление 0-2 бар. Технический результат - снижение кислородопроницаемости плёнок. 1 пр.

 

Изобретение относится к теме модифицирования поверхности полимерных материалов для снижения кислородопроницаемости с целью увеличения срока хранения упакованных в них продуктов, чувствительных к кислороду, таких как лекарства, молочные продукты, хлебобулочные изделия, силосная масса.

Требования, которые предъявляются к современным упаковочным материалам:

1) высокие прочностные свойства;

2) прозрачность - что бы потребитель мог видеть товар;

3) высокая адгезия к краскам - для возможности качественной покраски;

4) высокие газобарьерные свойства (низкая кислородопроницаемость) - для увеличения срока хранения продуктов в упаковке.

Наиболее ценным свойством пищевой упаковки является газобарьерность. Чем больше кислорода проникнет через упаковку, тем больше возможностей размножатся получат бактерии, находящиеся в продукте, тем быстрее испортится продукт.

Чем меньше кислорода проникнет через упаковку, тем больше будет срок хранения продуктов без добавления консервантов, тем больше вероятность продажи.

По параметру газобарьерности упаковочные материалы делятся на:

- низкобарьерные (кислородопроницаемость до 100 см³/м²·бар·24 часа);

- среднебарьерные (кислородопроницаемость от 100 до 20 см³/м²·бар·24 часа);

- высокобарьерные (кислородопроницаемость от 20 до 1 см³/м²·бар·24 часа).

Пленки из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) относятся к низкобарьерным пленкам, кислородопроницаемость исходной пленки составляет 14 000 см³/м²·бар·24 часа.

Ранее было проведено множество работ, изучающих кинетику и механизм фторирования полимеров (А.П. Харитонов. «Кинетика и механизм фторирования полимеров» диссер.). Однако известный способ обладает ограниченной областью применения, так как работы выполнены на экспериментальном уровне. Данный способ сложно применим на поточном производстве, так как большие объемы обрабатываемого материала требуют непрерывного режима производства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ снижения кислородопроницаемости упаковочных пленок путем выполнения их из многослойного материала, содержащего пленку, которая включает полимерный несущий слой, имеющий первую сторону и вторую сторону, газонепроницаемое покрытие из SiOx, нанесенное непосредственно на первую сторону полимерного несущего слоя, и термосвариваемый полиолефиновый слой, нанесенный на вторую сторону указанного полимерного несущего слоя. Полимерный несущий слой и указанный термосвариваемый полиолефиновый слой выполнены моноориентированными в одном и том же направлении, причем полная толщина указанной полимерной пленки составляет 8-40 мкм. В результате повышается непроницаемость для кислорода во всем диапазоне влажностей и прочность, улучшается обрабатываемость на этапе нанесения покрытия SiOx и снижается стоимость изделия (патент РФ №2392123, опубл. 20.06.2008). Однако известный способ является трудоемким, сложным и малодоступным для небольших предприятий. Новый технический результат - упрощение способа.

Для достижения нового технического результата в способе снижения кислородопроницаемости полиэтиленовых пленок путем формирования защитного слоя на поверхности пленки защитный слой формируют с помощью обработки поверхности пленки газообразной смесью, содержащей фтора 10-15 об.%, азота 68-72 об.%, кислорода 17-18 об.%, время обработки 10-20 мин, давление 0-2 бар.

Способ осуществляют следующим образом - обработку поверхности пленки производят во время прохождения пленки через камеру фторирования, во внутреннем объеме которой подают газообразную смесь, состоящую из фтора, азота и кислорода в указанных количествах.

Способ реализуют с помощью оригинального устройства для обработки пленки, состоящего из электролизера фтора, блока очистки анодного газа от частиц электролита, камеры фторирования и блока подачи пленки, представляющего систему валов и блока утилизации отходящих газов.

Газ, содержащий 95 об.% фтора, 3 об.% HF (остальное примеси), получаемый в электролизере, после очистки направляют непосредственно в камеру фторирования, где разбавляют атмосферным воздухом до содержания фтора 10-15 об.% Пленку подают в камеру через систему валов, время обработки, т.е время нахождения пленки в камере фторирования, регулируют с помощью электропривода на намоточном барабане.

Технические параметры способа подобраны эмпирическим путем.

В результате воздействия на поверхности пленки получают слой полимера, при этом не требуется повышения температуры и наличия катализаторов. Процесс является сухой технологией. Преимущество - долговременность сохранения приданных свойств пленке.

Время обработки свыше 20 минут применять экономически нецелесообразно, так как кислородопроницаемость более не снижается, так же как и повышать давление выше атмосферного, к тому же при времени фторирования больше 20 мин пленка теряет способность свариваться и ее применение становится нецелесообразным.

При времени обработки менее 10 минут изменения свойств пленки не значительны.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами.

Пример 1

Отрезок пленки размерами 500×3000 мм был обработан в камере фторирования. Концентрация фтора составила 10 об.% фтора, азота 72 об.%, кислорода 18 об.%, время обработки 10 мин, при атмосферном давлении, кислородопроницаемость исходного материала составила 14000 - обработанного образца 7 000 см³/м²·бар·24 часа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить полимерную пленку для упаковки скоропортящихся продуктов. Способ позволяет улучшить эксплуатационные свойства ЛПЭНП за счет снижения ее кислородопроницаемости с помощью относительно несложной обработки.

Способ снижения кислородопроницаемости полиэтиленовых пленок путем формирования защитного слоя на поверхности пленки, отличающийся тем, что защитный слой формируют с помощью обработки поверхности пленки газообразной смесью, содержащей фтора 10-15 об. %, азота 68-72 об. %, кислорода 17-18 об. %, время обработки 10-20 мин, давление 0-2 бар.