способ получения полимерного пленочного материала

Формула изобретения

Способ получения полимерного пленочного материала экструзией расплава композиции из смеси полимеров, содержащей полистирол, охлаждением и вытягиванием пленки, отличающийся тем, что в состав композиции вводят 45-85 мас. % сополимера, полученного полимеризацией 20-35 мас. % стирола и 65-80 мас. % бутадиена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения полимерных пленочных материалов со специальными механическими свойствами, которые могут быть использованы в пищевой и перерабатывающих отраслях промышленности.

Большинство мелких штучных пищевых продуктов, например конфеты, карамели, леденцы, шоколад, мучные сладости, упаковывают с помощью известных скоростных (до 1200 операций в минуту) автоматов в пленочную обертку. Цикл заворачивания автоматами штучных изделий в обертку включает отрезание от рулона пленки отдельных кусочков, заворачивание в них продукта и механическую заправку открытых концов обертки "в носок" (конфеты "Белочка", "Ананасные" и т.д.) или "в перекрутку" (большинство карамелей) без дополнительной их клеевой или сварной фиксации. Обязательными требованиями к материалу упаковки являются его способность длительное время сохранять деформацию изгиба - складку (заправка "в носок") или скручивания - твист-эффект (заправка "в перекрутку"), отсутствие деформации в местах разреза, особенно скоростного, ограниченная влагопроницаемость, лимитированная диффузия элементов упаковки в продукт, контактирующий с материалом упаковки (наличие разрешения компетентных государственных органов охраны здоровья на контакт упаковки с соответствующими пищевыми продуктами).

Обычные полимерные материалы на основе целлофана, эфиров целлюлозы, полиолефинов, полиамидов, полимеров амилового ряда и т.д., используемых для упаковки пищевых продуктов [патент США 4528234, кл. В 32 В 15/08, 1985; патент США 4579696, кл. В 29 С 35/10, 1986; патент США 4753700, кл. 264-514, 1988] , вследствие недостаточных механических свойств не могут быть использованы для упаковки продуктов "в перекрутку", исключающей склеивание и сварку упаковочного материала.

Ярко выраженный твист-эффект имеют композиционные слоистые пленки, содержащие кроме полимерных слоев еще и металлическую фольгу либо вощеную или парафинированную бумагу [патент Великобритании 1535982, кл. В 5 В, 1978]. Технология изготовления таких материалов очень трудоемка, а изготовленные по указанной технологии материалы имеют высокую себестоимость.

Наиболее близким решением к заявляемому изобретению по совокупности признаков и техническому результату является способ производства пленки с ярко выраженным твист-эффектом для упаковки пищевых продуктов [патент США 4842187, кл. В 65 D 11/16,1989]. Этот способ избран в качестве прототипа.

Известный материал получают экструзией расплава композиции, мас.%: 35-55 полистирола, 40-60 полипропилена и 5-15 наполнителя, охлаждением, вытягиванием с биаксиальным ориентированием структуры пленки и ее термофиксацией.

Полученный известным способом пленочный материал по данным исследований наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к материалам упаковки пищевых продуктов, однако у такого материала при скоростном разрезе на упаковочных автоматах свежеобразованные кромки не свободны от деформации, что ограничивает надежность работы автоматов, особенно при максимальной производительности.

Задачей изобретения является разработка способа получения пленочного материала для упаковки пищевых продуктов, который имел бы достаточную жесткость, прозрачность, блестящую привлекательную поверхность, ярко выраженную длительную остаточную деформацию изгиба и скручивания (твист-эффект), физиологическую безвредность при непосредственном контакте с пищевыми продуктами, упрощенную технологию производства.

Поставленная задача в заявленном способе решается тем, что пленочный материал получают экструзией расплава полимерной смеси, мас.%: 15-55 полистирола и 45-85 сополимера, полученного полимеризацией, мас.%: 20-35 стирола и 65-80 бутадиена, с охлаждением и вытягиванием пленки.

По заявленному способу получен пленочный материал с высокой прозрачностью, привлекательной блестящей поверхностью, повышенной жесткостью, способностью сохранять до 98% деформации изгиба и скручивания, пригодный по результатам санитарно-гигиенических исследований компетентной организации для длительного непосредственного контакта с пищевыми продуктами.

Технология получения пленочного материала не предполагает специального ориентирования его структуры после экструзии, что значительно упрощает процесс. Особенно важным свойством полученного пленочного материала является практическое отсутствие деформации (скручивания) кромок пленки при ее скоростном разрезе, что значительно снижает количество брака при машинной упаковке мелкоштучных пищевых продуктов, то есть повышает технологичность процесса и надежность работы упаковочных автоматов.

Пленочный материал получали следующим образом.

При лабораторных исследованиях полимеризацию стирола с бутадиеном осуществляли в растворителе (циклогексане). В производственных условиях использовали известный гранулированный сополимер стирола и бутадиена заданного состава.

Гранулированный стирол-бутадиеновый сополимер (30 мас.% стирола и 70 мас. % бутадиена) в количестве 75% от общей массы полимерной композиции тщательно перемешивали с гранулированным полистиролом (25%) и смесь расплавляли. Количество стирол-бутадиенового сополимера в разных экспериментах составляло 40, 55, 60, 70, 80 и 90% массы полимерной композиции. Расплав на известной линии производства полимерных пленок с помощью шнекового экструдера со щелью, отношение длины которой к ее ширине составляло 22:1, непрерывно выдавливали в виде листа с дальнейшим охлаждением и вытягиванием в процессе термомеханической обработки материала. При этом температуру материала на стадиях от расплавления до экструзии выдерживали в пределах 171-177^oС, толщина пленки - (25-30)1,5 мкм.

Для определения влияния обычно вводимых в состав пленочных материалов антиблокирующих, антифрикционных и антистатических наполнителей на основные свойства материала - инертность по отношению к контактируемым с ним пищевым продуктам и сохранение остаточной деформации изгиба и скручивания - в состав исходных компонентов материала добавляли гранулы гомогенного полимерного (на основе полистирола) концентрата наполнителей, приготовленные в лабораторных условиях, или известный товарный продукт того же состава, например Polybatch APS 897, Polybatch FSU 1010E, Antiblock AB 35VT фирмы A. Schulman GmbH, Kerpen, De, в количестве 2-15%. В состав полимерного концентрата вводили от 2 до 10% амидов жирных кислот, или кремниевой кислоты, или алифатического сульфоната, или двуокиси титана, или углекислого кальция.

В отмеченном количестве наполнители не оказывали заметного ухудшения санитарно-гигиенических свойств материала и не снижали в нем твист-эффекта.

Сравнительные характеристики пленочных материалов приведены в таблице.

Испытание физических свойств материалов осуществляли по стандартным методикам в идентичных условиях. Эксплуатационные свойства материалов проверяли при упаковывании карамелей типа "Театральная" на упаковочной машине фирмы "Nagema" при скорости 1200 и 600 циклов в минуту.

При содержании стирол-бутадиенового сополимера в пленочном материале менее 45 мас.% значительно уменьшается показатель усталостной прочности, то есть материал становится ломким при 20-40 циклах перегиба, при содержании сополимера более 85 мас. % материал в значительной степени утрачивает твист-эффект. В промежутке между отмеченными значениями количества сополимера резкого изменения свойств пленочного материала не отмечено.

Стабильность свойств предложенного пленочного материала в пределах отдельной партии сохраняется при содержании стирола в стирол-бутадиеновом сополимере в диапазоне 20-35 мас.%.

Заявленный способ может быть реализован на оборудовании известных линий производства пленочных материалов без их существенной переналадки.