PL244013B1 - Sposób wytwarzania poliestrowych opakowań z recyklatów o podwyższonej odporności termicznej przeznaczonych do kontaktu z żywnością - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania poliestrowych opakowań z recyklatów o podwyższonej odporności termicznej przeznaczonych do kontaktu z żywnością, który polega na tym, że recyklat poli(tereftalanu etylenu) PET w stanie stałym podgrzewa się w przepływie gorącego powietrza do temperatury 160°C do 210°C pod obniżonym ciśnieniem i/lub w przepływie gazu obojętnego, po czym produkt reakcji polikondensacji w stanie stałym połączonej z dekontaminacją chłodzi się do temperatury poniżej 100°C i kieruje do głównej wytłaczarki jedno- lub dwuślimakowej i prowadzi wytłaczanie folii w procesie ciągłym z zastosowaniem urządzenia wyposażonego w jedną główną wytłaczarkę i ewentualnie wytłaczarki dodatkowe, przy czym ewentualnie w bloku współwytłaczającym łączy się strumienie stopionego tworzywa pochodzące z wytłaczarki głównej i ewentualnie wytłaczarek dodatkowych w jeden uzyskując układ jednowarstwowy zawierający 100% recyklatu lub wielowarstwowy, przy czym ilość recyklatu w folii wielowarstwowej jest większa niż 50%. W drugim etapie schłodzona folia kierowana jest na termoformierkę i w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 70°C do 140°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 120°C do 220°C, a uformowane opakowanie kierowane jest do gniazda chłodzącego do czasu wychłodzenia do temperatury poniżej temperatury zeszklenia, cały cykl formowania trwa od 2s do 15s, lub folia w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 140°C do 220°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 20°C do 120°C, cały cykl formowania trwa od 2s do 15s, i finalnie uformowane opakowanie jest wycinane.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania poliestrowych opakowań z recyklatów o podwyższonej odporności termicznej przeznaczonych do kontaktu z żywnością.

Obecnie nie wytwarza się opakowań do kontaktu z żywnością o podwyższonej odporności termicznej z folii zawierającej więcej niż 50% recyklatów. Obecnie produkowane folie do wytwarzania opakowań do kontaktu z żywnością zawierają barierę funkcjonalną, wytworzoną z nierecyklingowego surowca, która ma bezpośredni kontakt z żywnością i uniemożliwia kontakt recyklatów z produktem.

Rynek opakowań spożywczych zdominowały trzy podstawowe grupy materiałów: polistyren (PS), polipropylen (PP) oraz poli(tereftalan etylenu) (PET). Udział poszczególnych typów materiałów jest różny w zależności od branży i segmentu. W ostatnich latach udział PS jest malejący, PP i PET jest na względnie stabilnym poziomie, zwłaszcza w takich segmentach rynku jak branża mięsna oraz producentów ciastek i czekolad. W produkcji opakowań z PET bardzo duży udział mają surowce pochodzące z recyklingu (szczególnie płatek butelkowy).

Obecnie stosowane folie warstwowe do produkcji opakowań są wykonywane najczęściej metodą koekstruzji tych samych bądź różnych materiałów lub laminacji różnych typów folii trwale łączonych ze sobą (np. folie PET/PE, PP/PE). Obydwa rozwiązania nie są optymalne. Stosowanie laminatów utrudnia ich przetwórstwo i recykling, co ma bezpośredni wpływ na ilość wprowadzanych na rynek opakowań i odpadów.

Obecnie oferowane opakowania, przeznaczone do gorących produktów (dań odgrzewanych lub produktów nalewanych na gorąco), wykonane są z materiału typu PP lub PP barierowego, gdzie jedną z warstw stanowi EVOH (przez co opakowanie nie nadaje się do recyklingu), mogą być odgrzewane jedynie w kuchenkach mikrofalowych. Możliwość przygotowywania posiłków w piekarnikach umożliwi bardzo szybki rozwój segmentu dań gotowych.

Odporność termiczna standardowych opakowań PET wynosi około 60-70°C. Obecnie nie wytwarza się opakowań o podwyższonej odporności termicznej z folii, do produkcji których użyto recyklatów powyżej 50%. Obecnie produkowane folie zawierają barierę funkcjonalną wytworzoną z oryginalnego surowca, która ma bezpośredni kontakt z żywnością i uniemożliwia kontakt recyklatów z produktem. Do wytwarzania tego typu opakowań mogą być stosowane zarówno folie lite, jak i spienione. Opakowania wykonane z folii spienionych w porównaniu do tych wykonanych z folii litych charakteryzują się lepszymi właściwościami termoizolacyjnymi oraz ze względu na niższą gęstość, zredukowaną masą jednostkową.

Znane są z opisu US 6600143 B2 pojemniki wykonane z polipropylenu, przeznaczone do produktów podgrzewanych w mikrofalówkach, np. do tzw. „gotowych posiłków”. Pojemniki wytworzone są z folii wielowarstwowej, gdzie warstwę wewnętrzną stanowi spieniony polipropylen, a warstwy zewnętrzne polipropylen niespieniony z talkiem. Pojemniki te charakteryzują się dużą odpornością na deformacje oraz odpornością termiczną. Materiały z polipropylenu cechują się jednak niską barierowością dla tlenu w związku z tym w wielu zastosowaniach dodatkowo wprowadza się warstwę zwiększającą barierowość, która jednak utrudnia recykling materiałowy tych opakowań. Ponadto posiłki umieszczone w tych opakowaniach nie mogą być podgrzewane w piekarnikach, a przygotowywanie ich w kuchenkach mikrofalowych posiada wadę związaną z zabijaniem walorów smakowych i odżywczych produktów.

Znane są z opisu US 2012/0232175 (A1) wyroby wytworzone ze spienionego PET oraz metody ich produkcji. Sposób według wynalazku obejmuje mieszanie tworzywa z fizycznym środkiem spieniającym, który stanowi mieszanina dwutlenku węgla i azotu (w stosunku od 4/1 do 1/1) oraz wytłaczanie arkusza przeznaczonego do termoformowania. Wytworzone wyroby otrzymane są z oryginalnego granulatu PET i charakteryzują się odpornością termicznej do ok. 70°C. Materiały te nie nadają się zatem do pakowania produktów podgrzewanych w piekarnikach. Przedstawiona metoda produkcji nie wykorzystuje materiałów pochodzących z recyklingu, co czyni produkcję wysokoodpadową.

Opis EP 2081745 A1 dotyczy sposobu kształtowania termicznego spienionej folii poliestrowej o niskiej krystaliczności w celu wytworzenia pojemnika o podwyższonej odporności termicznej. Sposób obejmuje etapy ogrzewania arkusza spienionego poliestru do temperatury wstępnego kształtowania w kontakcie z jedną płytą grzewczą i schładzanie ogrzanego arkusza spienionego poliestru na nieogrzanym elemencie formy. Uformowane pojemniki otrzymane w ten sposób charakteryzują się odpornością na wysoką temperaturę (ok. 200°C) i są przeznaczone do pakowania dań gotowych podgrzewanych w mikrofalówkach bądź piekarnikach. Opakowania te charakteryzują się podwyższoną odpornością ter miczną dzięki transformacji amorficznego PET (APET) w trakcie wytwarzania opakowania w formę częściowo krystaliczną (CPET). Pojemniki tak wytworzone wykonane są częściowo z recyklatów, których ilość nie przekracza 50%.

Wynalazek US 4851178 A dotyczy sposobu wytwarzania poliestrowych opakowań o wysokiej odporności termicznej, które można uzyskać w wyniku procesu termoformowania poprzez zwiększenie zawartości fazy krystalicznej w strukturze opakowania. Wynalazek obejmuje etapy stosowania podciśnienia w gnieździe formy z jednej strony arkusza oraz strumienia gazu formującego wraz ze stemplem z drugiej strony, następnie stosowanie drugiego strumienia gazu formującego w celu uzyskania wymaganego stopnia krystaliczności, a w końcowym etapie przepuszczanie strumienia gazu chłodzącego w kierunku arkusza, aby zatrzymać dalszą krystalizację. W procesie takim wykorzystywane są osobne strefy formowania i krystalizacji na gorąco oraz chłodzenia w drugiej, pozwalającej zachować założone kształty opakowań na jednej stacji. Poprzez kontrolę czasu przebywania w gorącej części formy można uzyskać opakowania o wymaganej wytrzymałości termicznej. Opakowania te wytwarza się z tworzywa pierwotnego.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania opakowań PET o podwyższonej odporności termicznej wykonanych z folii poliestrowej zawierającej powyżej 50% recyklatu i nadającej się do kontaktu z żywnością. Opakowania te służyć mają, w zależności od składu, do produktów nalewanych na gorąco lub dań gotowych podgrzewanych w mikrofalówkach lub piekarniach. Opakowania te charakteryzują się podwyższonym stopniem krystaliczności wynoszącym od 18 do 30% w porównaniu do folii APET (zazwyczaj od 0-10%), co umożliwia podgrzewanie folii w wyższej niż do tej pory temperaturze.

Sposób wytwarzania opakowań jest trzyetapowy i składa się z etapu polikondensacji w stanie stałym połączonym z procesem dekontaminacji, etapu wytłaczania folii oraz etapu termoformowania i wycinania opakowań.

Celem procesu polikondensacji w stanie stałym połączonego z procesem dekontaminacji jest oczyszczenie rozdrobnionego surowca pochodzącego z recyklingu oraz zwiększenie masy molowej recyklatów PET i tym samym ich lepkości celem poprawienia właściwości mechanicznych recyklatów oraz umożliwienia kontaktu z żywnością. Odmienny od znanego etap termoformowania opakowań z folii ma za zadanie podwyższenie stopnia krystaliczności, co umożliwia podgrzewanie żywności do wyższych temperatur. Jako opakowania poliestrowe o podwyższonej odporności termicznej rozumie się opakowania nieulegające odkształceniu powyżej 60-70°C.

W pierwszym etapie recyklat poli(tereftalanu etylenu) PET w postaci przemiału lub granulatu lub w postaci mieszanek o lepkości istotnej od 0,6 dl/g do 0,8 dl/g w stanie stałym podgrzewa się w przepływie gorącego powietrza do temperatury 160°C do 210°C przez 1 do 20 godzin, pod obniżonym ciśnieniem od 1000 do 0,01 mbar i/lub w przepływie gazu obojętnego 0,1 l/h/kg - 0,5 l/h/kg surowca. Następnie produkt reakcji polikondensacji w stanie stałym połączonej z dekontaminacją chłodzi się do temperatury poniżej 100°C i kieruje do głównej wytłaczarki jedno- lub dwuślimakowej i prowadzi wytłaczanie folii w procesie ciągłym z zastosowaniem urządzenia wyposażonego w jedną główną wytłaczarkę i ewentualnie wytłaczarki dodatkowe. Ewentualne dodatkowe wytłaczarki zasilane mogą być uplastycznionym wstępnie oryginalnym tworzywem PET. Tworzywo wejściowe charakteryzujące się wskaźnikiem lepkości istotnej z zakresu od 0,6 dl/g do 1,2 dl/g podawane jest przez układy dozowania poszczególnych wytłaczarek, uplastyczniane i ujednorodniane wraz z typowymi dodatkami takimi jak nukleanty, modyfikatory lepkości, udarności, wypełniacze, barwniki, kompatybilizatory, chemiczne środki spieniające w układzie uplastyczniającym wytłaczarki głównej oraz dodatkowych wytłaczarek, których kolejne strefy podgrzewane są do temperatury w zakresie 235°C - 285°C wzrastającej wzdłuż wytłaczarki i poprzez ruch ślimaków przetłaczane jest przez kanały przepływowe, zespół filtrujący wytłaczarek, blok współwytłaczania oraz głowicę wytłaczarską. Ewentualnie w bloku współwytłaczającym łączy się strumienie stopionego tworzywa pochodzące z wytłaczarki głównej i wytłaczarek dodatkowych w jeden uzyskując układ jednowarstwowy zawierający 100% recyklatu lub wielowarstwowy, przy czym ilość recyklatu w folii wielowarstwowej jest większa niż 50%.

W drugim etapie schłodzona folia kierowana jest z rolki lub bezpośrednio z ekstrudera na termoformierkę. Folia w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 70°C do 140°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 120°C do 220°C, a uformowane opakowanie kierowane jest do gniazda chłodzącego do czasu wychłodzenia do temperatury poniżej temperatury zeszklenia, cały cykl formowania trwa od 2 s do 15 s. W tym przypadku proces krystalizacji zachodzi w gorącym gnieździe formy. Alternatywnie folia w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 140°C do 220°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 20°C do 120°C, cały cykl formowania trwa od 2 s do 15 s. W tym przypadku proces krystalizacji zachodzi w trakcie ogrzewania zasadniczego.

Proces formowania prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem w obecności sprężonego powietrza. W zależności od wymagań co do odporności termicznej oraz rodzaju formowanego opakowania i pakowanego produktu proces krystalizacji prowadzony jest w trakcie grzania zasadniczego folii lub w gorącym gnieździe formy odwzorowującym kształt finalny opakowania.

Korzystnie proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się w temperaturze 190°C - 210°C.

Korzystnie proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się przez 3-10 godzin.

Korzystnie proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem od 3 do 12 mbar.

Korzystnie proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się w przepływie gazu obojętnego 0,2 l/h/kg surowca.

Korzystnie jako gaz obojętny stosuje się azot i/lub dwutlenek węgla.

Korzystnie folie spienione wytłacza się przy przepływie gazu obojętnego 300 g/h - 600 g/h.

Korzystnie wychładzanie folii poliestrowej prowadzi się na wałku chłodzącym.

Uzyskane folie charakteryzują się gęstością w zakresie od 0,5 g/cm³ do 1,35 g/cm³ i grubością z zakresu od 0,3 mm do 2 mm. Poliestrowa folia otrzymana według sposobu jest monowarstwowa lub wielowarstwowa. Korzystnie jest stosować jako zewnętrzne warstwy lub zewnętrzną warstwę termoplastyczne warstwy niespienione (najlepiej poliestrowe), ponieważ ułatwiają zgrzewanie z folią górną i/lub umożliwiają zadruk. Warstwy zewnętrzne są nanoszone na drodze współwytłaczania.

Opakowania według wynalazku charakteryzują się podwyższonym stopniem krystaliczności w porównaniu do folii APET.

Głównym założeniem tego wynalazku jest uzyskanie opakowań o zbliżonych właściwościach do kontaktu z żywnością z zawartością recyklatów powyżej 50% poprzez przywrócenie im wymaganych właściwości i odpowiedniej czystości na drodze polikondensacji w stanie stałym oraz dekontaminacji.

Stopień krystaliczności uformowanego arkusza wynosi od 18 do 30%. Stacja cięcia umieszczona jest w stacji formowania i chłodzenia lub w osobnej stacji za stacją formowania i chłodzenia. Materiał pozostały po wycięciu opakowań w postaci ażuru zostaje nawinięty na nawijarce w celu jego powtórnego wykorzystania w innych procesach. Uzyskane opakowania mają kształt najczęściej tacek, pojemników, misek, talerzyków, kubków itp.

Jako recyklaty PET korzystnie stosuje się pokonsumenckie recyklaty butelek i innych opakowań PET, poprodukcyjne recyklaty z procesu ekstruzji, termoformowania, preform, butelek i innych opakowań PET. Recyklaty nie powinny zawierać więcej niż 5% surowców pochodzących z opakowań, które nie są przeznaczone do żywności. Recyklaty mogą być mieszane z oryginalnym granulatem PET w dowolnych proporcjach.

Jako gaz obojętny w procesie polikondensacji w stanie stałym korzystnie stosuje się azot lub dwutlenek węgla lub ich mieszaninę w dowolnych proporcjach.

W celu poprawy/zmiany właściwości folii i opakowań można dodać nukleanty, modyfikatory lepkości, udarności, wypełniacze, barwniki, kompatybilizatory, środki spieniające.

Jako środki spieniające można stosować fizyczne lub chemiczne środki spieniające lub połączenie fizycznych i chemicznych środków spieniających.

Jako fizyczne środki spieniające korzystnie stosuje się ciecze o niskich temperaturach wrzenia, lotne węglowodory, gazy obojętne, najlepiej dwutlenek węgla lub azot.

Przykład 1. Surowiec w postaci mieszanki płatka butelkowego i poprodukcyjnego odpadu z procesu termoformowania PET (70%/30% wagowo) o średniej lepkości istotnej 0,72 dl/g skierowano do podgrzewacza, gdzie w przepływie gorącego powietrza był podgrzewany do temperatury 200°C i tym samym doprowadzany do stanu krystalicznego. W trakcie podgrzewania surowca w jednym podgrzewaczu napełniany jest kolejny podgrzewacz. Stosowane urządzenie wyposażone jest w trzy podgrzewacze. Po podgrzaniu do zadanej temperatury surowiec jest kierowany przez przewód ssący do reaktora z dnem przenośnikowym, gdzie utrzymywany jest w temperaturze 200°C, pod ciśnieniem około mbar przez 12 h w przepływie azotu wynoszącym 0,2 l/h/kg surowca, który ułatwia usuwanie lotnych zanieczyszczeń i produktów ubocznych. Po upływie tego czasu surowiec o średniej lepkości istotnej 1,02 dl/g po wstępnym ochłodzeniu w zbiorniku chłodzenia dozowany jest w sposób ciągły do głównej wytłaczarki dwuślimakowej (B). Dodatkowo do wytłaczarki głównej dozowane były dodatki takie jak środek nukleujący krystality na bazie talku (REDUPET300) w ilości 1,2% wag., 2% wag. barwnika czarnego na nośniku PET na bazie sadzy (SUKANO Tcc S561-C), 4% wag. modyfikatora udarności na bazie kopolimeru akrylanu metylu i etylu zwiększający elastyczność CPET (Elvaloy AC 1224), 1% wag. kompatybilizatora na bazie akrylanu etylenu modyfikowanego ugrupowaniami kwasowymi (Bynel 2002) w odniesieniu do masy surowca bazowego. Recyklaty PET wraz z dodatkami ulegały uplastycznieniu i ujednorodnieniu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki głównej. Temperatury poszczególnych stref wytłaczarek były w zakresie od 235°C do 280°C. Równocześnie do dodatkowej jednoślimakowej wytłaczarki (A) dozowany był oryginalny granulat PET o IV=0,8 (RAMAPET N1(S)) po wstępnym wysuszeniu w 160°C przez 4 h wraz z 2% wag. antybloku do PET (SUKANO Tdc S479) i uplastyczniany i ujednorodniany w zakresie temperatur od 250°C do 285°C. W bloku współwytłaczającym następowało łączenie strumieni stopionego tworzywa z poszczególnych wytłaczarek w jeden i uzyskano układ warstw AB, gdzie masa warstwy A stanowiła 5% całkowitej masy folii. Uzyskana folia była dwuwarstwowa i charakteryzowała się stopniem krystaliczności 8%, gęstością 1,35 g/cm³ i grubością 0,65 mm. Folia przekazana została bezpośrednio do szafy komory grzania wstępnego termoformierki, gdzie nastąpiło jej ogrzanie do temperatury 50°C. Ze stacji grzania wstępnego przy pomocy transportu łańcuchowego folia przetransportowana została pomiędzy podgrzane płyty grzewcze stacji grzania zasadniczego. W miarę przesuwu folii nastąpiło jej ogrzanie i uplastycznienie do temperatury powierzchni arkusza w zakresie 130-140°C. Uplastyczniona folia przekazana została w kolejnym kroku na stację formowania, gdzie część arkusza poddana została procesowi termoformowania. Stosowane narzędzie formujące jest podzielone na dwie strefy: pierwszą grzejną i drugą chłodzącą, z których obie posiadają elementy formujące odzwierciedlające kształt opakowania. Uplastyczniona folia w pierwszym kroku trafia do części rozgrzanej do temperatury 170°C, gdzie z wykorzystaniem sprężonego powietrza, obniżonego ciśnienia oraz mechanicznej pracy stempli nastąpiło wstępne ukształtowanie opakowania. Uformowane opakowanie znajdujące się jeszcze w arkuszu folii skierowane zostało w kolejnym kroku z odpowiednią precyzją do gniazd chłodzących o temperaturze ścianek rzędu 20-30°C i przebywało w nich do czasu wychłodzenia do temperatury poniżej temperatury zeszklenia. Po zakończeniu etapu chłodzenia otrzymane opakowanie otrzymało kształt finalny odwzorowujący gniazda formy. Kolejno opakowanie wraz z arkuszem folii przetransportowane zostało do stacji cięcia, gdzie następuje wycięcie, a po tym do stacji sztaplowania, gdzie usuwane są z arkusza folii. Cały cykl formowania trwał 4 s. Stopień krystaliczności uformowanego arkusza wynosił 24%.

Przy kład 2. Surowiec w postaci płatka butelkowego PET o średniej lepkości istotnej 0,77 dl/g skierowano do podgrzewacza, gdzie w przepływie gorącego powietrza był podgrzewany do temperatury 200°C i tym samym doprowadzany do stanu krystalicznego. W trakcie podgrzewania surowca w jednym podgrzewaczu napełniany jest kolejny podgrzewacz. Stosowane urządzenie wyposażone jest w trzy podgrzewacze. Po podgrzaniu do zadanej temperatury surowiec jest kierowany przez przewód ssący do reaktora z dnem przenośnikowym, gdzie utrzymywany jest w temperaturze 200°C, pod ciśnieniem około 10 mbar przez 6 h w przepływie azotu wynoszącym 0,2 l/h/kg surowca, który ułatwia usuwanie lotnych zanieczyszczeń i produktów ubocznych. Po upływie tego czasu surowiec o średniej lepkości istotnej 0,88 dl/g po wstępnym ochłodzeniu w zbiorniku chłodzenia dozowany jest w sposób ciągły do głównej wytłaczarki dwuślimakowej (B). Dodatkowo do wytłaczarki głównej dozowane były dodatki takie jak nukleant REDUPET300 w ilości 1,2% wag., 2% wag. barwnika SUKANO Tcc S561-C, 4% wag. modyfikatora udarności Elvaloy AC 1224, 1% wag. kompatybilizatora Bynel 2002, 0,6% wag. chemicznego endotermicznego środka spieniającego (BAPET900) w odniesieniu do masy surowca bazowego. Recyklaty PET wraz z dodatkami ulegały uplastycznieniu i ujednorodnieniu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki głównej. Temperatury poszczególnych stref wytłaczarek były w zakresie od 235°C do 265°C. Do wytłaczarki podawano dwutlenek węgla przy przepływie 400 g/h. Równocześnie do dodatkowej jednoślimakowej wytłaczarki (A) dozowany był oryginalny granulat PET RAMAPET N1(S) po wstępnym wysuszeniu w 160°C przez 4 h wraz z 2% wag. antybloku SUKANO Tdc S479 i 2% wag. barwnika SUKANO Tcc 5561-C i uplastyczniany i ujednorodniany w zakresie temperatur od 250°C do 285°C. W bloku współwytłaczającym następowało łączenie strumieni stopionego tworzywa z poszczególnych wytłaczarek w jeden i uzyskano układ warstw ABA, gdzie masa warstw A stanowiła 20% całkowitej masy folii. Uzyskana folia była trójwarstwowa i charakteryzowała się stopniem krystaliczności 8%, gęstością 0,78 g/cm³ i grubością 0,8 mm. Folia przekazana została bezpośrednio do szafy komory grzania wstępnego termoformierki, gdzie nastąpiło jej ogrzanie do temperatury 50°C. Ze stacji grzania wstępnego przy pomocy transportu łańcuchowego folia przetransportowana została pomiędzy podgrzane płyty grzewcze stacji grzania zasadniczego. W miarę przesuwu folii nastąpiło jej ogrzanie i uplastycznienie do temperatury powierzchni arkusza w zakresie 120-130°C. Uplastyczniona folia przekazana została w kolejnym kroku na stację termoformowania, gdzie określona część arkusza podlega procesowi formowania. Zastosowane narzędzie formujące podzielone jest na dwie strefy: pierwszą grzejną i drugą chłodzącą, z których obie posiadają elementy formujące odzwierciedlające kształt opakowania. Uplastyczniona folia w pierwszym kroku trafiła do części rozgrzanej do temperatury 190°C, gdzie z wykorzystaniem sprężonego powietrza, obniżonego ciśnienia oraz mechanicznej pracy stempli nastąpiło wstępne ukształtowanie opakowań. Uformowane opakowania znajdujące się jeszcze w arkuszu folii skierowane zostało w kolejnym kroku do gniazd chłodzących o temperaturze ścianek rzędu 20-30°C i przebywało w nich do czasu wychłodzenia ich do temperatury poniżej temperatury zeszklenia. Po zakończeniu etapu chłodzenia otrzymane opakowanie posiadało kształt finalny odwzorowujący gniazda formy. Kolejno opakowania wraz z arkuszem folii transportowane są do stacji cięcia, gdzie następuje ich wycięcie, a po tym do stacji sztaplowania, gdzie usuwane są z arkusza folii. Cały cykl formowania trwał 5 s. Stopień krystaliczności uformowanego arkusza wynosił 22%.

Przykład 3. Surowiec w postaci płatka butelkowego PET o średniej lepkości istotnej 0,76 dl/g skierowano do podgrzewacza, gdzie w przepływie gorącego powietrza był podgrzewany do temperatury 160°C i tym samym doprowadzany do stanu krystalicznego. W trakcie podgrzewania surowca w jednym podgrzewaczu napełniany jest kolejny podgrzewacz. Stosowane urządzenie wyposażone jest w trzy podgrzewacze. Po podgrzaniu do zadanej temperatury surowiec jest kierowany przez przewód ssący do reaktora z dnem przenośnikowym, gdzie utrzymywany jest w temperaturze 160°C, pod ciśnieniem około 10 mbar przez 4 h w przepływie azotu wynoszącym 0,2 l/h/kg surowca, który ułatwia usuwanie lotnych zanieczyszczeń i produktów ubocznych. Po upływie tego czasu surowiec o średniej lepkości istotnej 0,80 dl/g po wstępnym ochłodzeniu w zbiorniku chłodzenia dozowany jest w sposób ciągły do głównej wytłaczarki jednoślimakowej (B). Dodatkowo do wytłaczarki głównej dozowane były dodatki takie jak nukleant w ilości 1,2% wag. REDUPET300,2% wag. barwnika SUKANO Tcc S598, 0,6% chemicznego środka spieniającego BAPET900 w odniesieniu do masy surowca bazowego. Recyklaty PET wraz z dodatkami ulegały uplastycznieniu i ujednorodnieniu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki głównej. Temperatury poszczególnych stref wytłaczarek były w zakresie od 235°C do 265°C. Do wytłaczarki podawano azot przy przepływie 500 g/h. Równocześnie do dodatkowej jednoślimakowej wytłaczarki (A) dozowany był oryginalny granulat PET RAMAPET N1 (S) po wstępnym wysuszeniu w 160°C przez 4 h wraz z 2% wag. antybloku SUKANO Tdc S479 i uplastyczniany i ujednorodniany w zakresie temperatur od 250°C do 285°C. W bloku współwytłaczającym następowało łączenie strumieni stopionego tworzywa z poszczególnych wytłaczarek w jeden i uzyskano układ warstw ABA, gdzie masa warstwy A stanowią łącznie 10% całkowitej masy folii. Uzyskana folia była trójwarstwowa i charakteryzowała się stopniem krystaliczności 11%, gęstością 0,65 g/cm³ i grubością 1,5 mm. Wytworzona folia skierowana została na linię do termoformowania. Folia nawinięta na odwijaku termoformierki została odwinięta z rolki i przetransportowana do szafy grzania wstępnego, gdzie nastąpiło jej ogrzanie do temperatury 50°C. Ze stacji grzania wstępnego przy pomocy transportu łańcuchowego folia przetransportowana została pomiędzy podgrzane płyty grzewcze stacji grzania zasadniczego. W miarę przesuwu folii nastąpiło jej ogrzanie i uplastycznienie do temperatury powierzchni arkusza w zakresie 150-160°C. Uplastyczniona folia przekazana została w kolejnym kroku na stację formowania. Arkusz folii w narzędziu formującym w jednym kroku został jednocześnie grzany i formowany przy czym istotne było utrzymanie odpowiednich parametrów temperaturowych gniazd formujących oraz mechanicznej pracy stempli, a także sprężonego powietrza i obniżonego ciśnienia procesu. Zastosowane narzędzie formujące może być jedno lub wielokrotne i musi posiadać przynajmniej dwie osobno termostatowane powierzchnie elementów bezpośrednio formujących kształt opakowania. W opisanym narzędziu osobno termostatowane są denka - wymagające grzania do temperatur rzędu 80-100°C, a osobno ścianki formy, których temperatura jest utrzymywana na poziomie 40-50°C. Po uformowaniu opakowań w tej samej stacji nastąpił cykl wycięcia, a kolejno po otwarciu narzędzia jednoczesne uwolnienie opakowań i ich transport z gniazd formy do sztaplarki. Cykl formowania trwał 2,5 s. Stopień krystaliczności uformowanego arkusza wynosił 19%.

Claims (14)

1. Sposób wytwarzania poliestrowych opakowań z recyklatów o podwyższonej odporności termicznej przeznaczonych do kontaktu z żywnością przez podgrzanie oraz wytłaczanie folii, znamienny tym, że recyklat poli(tereftalanu etylenu) PET w postaci przemiału lub granulatu lub w postaci mieszanek o lepkości istotnej od 0,6 dl/g do 0,8 dl/g w stanie stałym podgrzewa się w przepływie gorącego powietrza do temperatury 160°C do 210°C przez 1 do 20 godzin, pod obniżonym ciśnieniem od 1000 do 0,01 mbar i/lub w przepływie gazu obojętnego 0,1 l/h/kg - 0,5 l/h/kg surowca, po czym produkt reakcji polikondensacji w stanie stałym połączonej z dekontaminacją chłodzi się do temperatury poniżej 100°C i kieruje do głównej wytłaczarki jedno- lub dwuślimakowej i prowadzi wytłaczanie folii w procesie ciągłym z zastosowaniem urządzenia wyposażonego w jedną główną wytłaczarkę i ewentualnie wytłaczarki dodatkowe, przy czym ewentualne dodatkowe wytłaczarki zasilane mogą być uplastycznionym wstępnie oryginalnym tworzywem PET i tworzywo wejściowe charakteryzujące się wskaźnikiem lepkości istotnej z zakresu od 0,6 dl/g do 1,2 dl/g podawane jest przez układy dozowania poszczególnych wytłaczarek, uplastyczniane i ujednorodniane wraz z dodatkami takimi jak nukleanty, modyfikatory lepkości, udarności, wypełniacze, barwniki, kompatybilizatory, chemiczne środki spieniające w układzie uplastyczniającym wytłaczarki głównej oraz dodatkowych wytłaczarek, których kolejne strefy podgrzewane są do temperatury w zakresie 235°C - 285°C rosnącej wzdłuż wytłaczarki i poprzez ruch ślimaków przetłaczane jest przez kanały przepływowe, zespół filtrujący wytłaczarek, blok współwytłaczania oraz głowicę wytłaczarską, przy czym ewentualnie w bloku współwytłaczającym łączy się strumienie stopionego tworzywa pochodzące z wytłaczarki głównej i ewentualnie wytłaczarek dodatkowych w jeden uzyskując układ jednowarstwowy zawierający 100% recyklatu lub wielowarstwowy, przy czym ilość recyklatu w folii wielowarstwowej jest większa niż 50%, a ponadto dla otrzymywania folii spienionych wytłaczanie prowadzi się przy przepływie gazu obojętnego 100 g/h - 1000 g/h po czym w drugim etapie schłodzona folia kierowana jest z rolki lub bezpośrednio z ekstrudera na termoformierkę i w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 70°C do 140°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 120°C do 220°C w czasie od 1 s do 15 s, a uformowane opakowanie kierowane jest do gniazda chłodzącego do czasu wychłodzenia do temperatury poniżej temperatury zeszklenia lub folia w pierwszej kolejności podgrzewana jest w stacji ogrzewania wstępnego do temperatury 50°C, a następnie w stacji ogrzewania zasadniczego jedną bądź dwoma płytami grzewczymi do temperatury powierzchni arkusza w zakresie od 140°C do 220°C po czym folia formowana jest w gnieździe formy i utrzymywana w temperaturze od 20°C do 120°C w czasie od 1 s do 15 s i finalnie uformowane opakowanie jest wycinane.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się w temperaturze 190°C - 210°C.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się przez 3-10 godzin.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem od 3 do 12 mbar.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces polikondensacji w stanie stałym połączony z procesem dekontaminacji prowadzi się w reaktorze w przepływie gazu obojętnego 0,2 l/h/kg surowca.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako gaz obojętny stosuje się azot i/lub dwutlenek węgla.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że folie spienione wytłacza się przy przepływie gazu obojętnego 300 g/h - 600 g/h.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wychładzanie folii poliestrowej prowadzi się na wałku chłodzącym.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako recyklaty PET stosuje się pokonsumenckie odpady butelek i innych opakowań PET, poprodukcyjne odpady z procesu ekstruzji, termoformowania, preform, butelek i innych opakowań PET i recyklaty zawierające, mniej niż 5% recyklatów pochodzących z opakowań nie do żywności.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytłaczarki dodaje się nukleanty i/lub modyfikatory lepkości i/lub udarności i/lub wypełniacze i/lub barwniki, i/lub kompatybilizatory i/lub chemiczne środki spieniające.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środki spieniające stosuje się fizyczne i/lub chemiczne środki spieniające.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że jako fizyczne środki spieniające stosuje się ciecze o niskich temperaturach wrzenia lub lotne węglowodory lub gazy obojętne.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że jako gazy obojętne stosuje się dwutlenek węgla lub azot.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wycinanie opakowań odbywa się w stacji formowania i chłodzenia lub w osobnej stacji za stacją formowania i chłodzenia.