Полимерная композиция

 

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полиэтилентерефталата, предназначенным для изготовления однослойных емкостей в виде бутылок, обладающих улучшенными барьерными свойствами.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) пользуется необычайным успехом на рынке упаковочных материалов. В настоящее время ПЭТ применяется в производстве тары для различных видов пищевой, химической, парфюмерной продукции. ПЭТ - гранулят стал очень популярным и широко применяемым материалом, который в какой-то мере смог заменить стекло и другие виды пластмасс. Наряду с его превосходными физическими свойствами ПЭТ обладает еще одним важным качеством - приемлемой ценой. У ПЭТ много преимуществ. Это очень легкий материал. По сравнению со стеклянной тарой ПЭТ-бутылки весят более чем в 10 раз меньше. ПЭТ - гранулы прозрачны и легко окрашиваются в другой цвет, что позволяет производить упаковку, которая защищает от солнечного воздействия. Кроме того, вся продукция из ПЭТ в дальнейшем пригодна для вторичной переработки, что позволяет наносить минимальный урон окружающей среде. При вторичной переработке вторичный ПЭТ - гранулят практически не теряет своих качеств. Еще одно преимущество ПЭТ-тары - ее прочность. Прочность является весомым аргументов в защиту использования именно ПЭТ-сырья для производства упаковки и тары, так как способствует безопасности и хранению продуктов при транспортировке. Не смотря на большое количество достоинств имеется и существенный недостаток - относительно высокая газопроницаемость, что приводит к ограничению срока годности напитков с содержанием углекислого газа и продуктов, чувствительных к кислороду.

Несмотря на большое число проведенных исследований проблема создания композиционного полиэтилентерефталатного материала, обладающего незначительной газопроницаемостью, полностью не решена. Поэтому актуальной задачей является исследование возможности снижения газопроницаемости при сохранении необходимых физико-механических характеристик.

Известна композиция с улучшенными газобарьерными свойствами, предназначенная для упаковки пищевых продуктов и напитков по патенту РФ №2434798, МПС - B65D 1/00, B65D 1/02, C08L 67/02, C07D 473/12, С08К 5/3467. Полиэфирная композиция содержит сложный полиэфир - полиэтилентерефталат и пуриновое производное с общей формулой

используемой в качестве газобарьерной добавки.

Несмотря на многочисленные преимущества предлагаемый патент на изобретение имеется также ряд недостатков. Первый недостаток связан с изготовлением этих бутылок, требующим для получения упаковки, имеющей достаточную термостойкость, применения одноступенчатого способа раздува для получения изделий. Как известно, такие способы изготовления являются сложными и, следовательно, более трудными в эксплуатации. Это сказывается на стоимости полученной упаковки. Вторым недостатком предложенного способа является трудность уменьшения объема упаковки с помощью нагрева, учитывая, что указанная упаковка изготовлена способом раздува для получения изделий, повышающим ее термостойкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой выступает полиэтилентерефталатный материал и способ его получения, предназначенный для изготовления упаковки напитков (Патент РФ №2254996, МПК В29С 49/02, C08J 3/20). Указанный материал содержит гранулята ПЭТ (98,8-99,15 мас. %) и дополнительно краситель с добавкой УФ-абсорбера (1,2-0,85 мас. %), при этом используют гранулят ПЭТ, обладает повышенным значением присущей вязкости, составляющим 0,80-0,84 дл/г, предпочтительно 0,82 дл/г.

Материал по патенту на изобретение исследован по степени пропускания материалом УФ-излучения в зависимости от длины волны, а также представлены графические материалы, демонстрирующие сохранение вкуса упакованного продукта в течение времени. Однако, как показывают исследования, степень пропускания материалом УФ-излучения достаточно велика.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в следующем:

подбор оптимального сочетания ингредиентов, используемых для изготовления тары, а также соотношения ингредиентов композиции, позволяющего при изготовлении из него упаковки (бутыли) сохранять свойства упакованного продукта (в основном напитков) при хранении их в течение длительного периода;

в способе изготовления маломерной тары из предлагаемого материала, в процессе которого получается конечный продукт - упаковка (бутылка), способная сохранять свойства упакованного продукта (в основном напитков) при хранении их в течение длительного периода.

Для решения вышеуказанной задачи в настоящем изобретении предложена полимерная полиэтилентерефталатная композиция, включающая полиэтилентерефталат и модифицирующий композит при следующем соотношении, мас. %:

В свою очередь модифицирующий композит имеет в своем составе СЭВИЛЕН (сополимер этилена с винилацетатом) и органоглину при следующем соотношении, мас. %:

В указанном композиционном материале предпочтительно использование полиэтилентерефталата SPET 8200 марки Л, СЭВИЛЕНА марок 12206-007 и 11507-070 производства «Казаньнефтехим». В качестве органоглины используется монтмориллонит месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины, предварительно очищенные от балластных веществ в гидроциклоне и модифицированные КАТАПАВом или смесью КАТАПАВ/капролактам при соотношении 1:2, в количестве 30% от массы мантмориллонита. Причем используемый КАТАПАВ имеет общую химическую формулу:

Модифицирующий композит получают путем экструзионного смешения СЭВИЛЕНА и органоглины при температуре 180°C.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример получения композиционного материала. В смеситель, нагретый до 35°C, загружают последовательно полиэтилентерефталат и модифицирующий композит. Полученную смесь засыпают в экструдер и перерабатывают в зонах I-VI при температурах 235°C, 240°C, 250°C, 260°C, 270°C, 275°C соответственно.

Для получения композиционного материала использовалось стандартное лабораторное оборудование: смеситель, экструдер и известные методики испытаний полученных материалов и соответствующее для этих целей оборудование:

- показатель проницаемости по O₂ см³/м² за 24 часа при 23°C;

- показатель проницаемости по CO₂ см³/м² за 24 часа при 23°C;

- паропроницаемость г/м² за 24 часа при 90% относительной влажности и температуре 38°C измеряемый в соответствии со стандартом DIN 53380 Т.2-ASTM D 1434-М.

Состав и свойства композиционного материала приведены в таблицах 1 и 2.

Технический результат - получение композиционного материала на основе полиэтилентерефталата, обладающего улучшенными барьерными свойствами - проницаемость по кислороду 21,5 см³/м² за 24 часа, проницаемость по СО₂ 8,3 см³/м² за 24 часа, паропроницаемость 12,7 см³/м² за 24 часа.

Полимерная композиция на основе полиэтилентерефталата для изготовления тары, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модифицирующий композит при следующем соотношении, мас.%:

используемый модифицирующий композит имеет в своем составе СЭВИЛЕН и органоглину при следующем их соотношении, мас.%:

органоглина представляет собой монтмориллонит месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионообменной емкостью 95 мг-экв/100 г глины, модифицированный КАТАПАВом или смесью КАТАПАВ/капролактам при соотношении 1:2, в количестве 30% от массы монтмориллонита.