CZ309087B6 - Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films - Google Patents

Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films Download PDF

Info

Publication number
CZ309087B6
CZ309087B6 CZ2020606A CZ2020606A CZ309087B6 CZ 309087 B6 CZ309087 B6 CZ 309087B6 CZ 2020606 A CZ2020606 A CZ 2020606A CZ 2020606 A CZ2020606 A CZ 2020606A CZ 309087 B6 CZ309087 B6 CZ 309087B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
films
film
barrier properties
tempering
composition
Prior art date
Application number
CZ2020606A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2020606A3 (en
Inventor
Jaroslav Císař
Jaroslav Ing. Císař
Petra Válková
Petra Ing. Válková
Roman Kolařík
Kolařík Roman Ing., Ph.D.
Vladimír Sedlařík
Sedlařík Vladimír prof. Ing., Ph.D.
Original Assignee
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně filed Critical Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně
Priority to CZ2020606A priority Critical patent/CZ2020606A3/en
Publication of CZ309087B6 publication Critical patent/CZ309087B6/en
Publication of CZ2020606A3 publication Critical patent/CZ2020606A3/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46—Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466—Bio- or photodegradable packaging materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/06—Biodegradable
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/14—Gas barrier composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/16—Applications used for films
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/66—Substances characterised by their function in the composition
    • C08L2666/68—Plasticizers; Solvents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Wrappers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

The biodegradable polymer composition, particularly suitable for producing packaging films with increased barrier properties for gases such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, is formed on the basis of a polylactide matrix which contains 5 to 20% by weight a nucleating agent which is calcium carbonate or nanocellulose. The composition preferably further comprises 1 to 4% by weight of a plasticizer which is a copolymer based on lactic acid and polyethylene glycol or a styrene-acrylic oligomer. A method of processing a composition according to the invention, providing single-layer packaging films, comprises blowing or extruding a film 28 to 130 μm thick, which is subsequently tempered at 90 to 130 ° C. The composition contains a nucleating agent that promotes cold crystallization, and after tempering, the maximum content of the crystalline phase of the film is 30 to 42%, when the film has the above thickness GTR permeability for gases, air, oxygen, nitrogen and carbon dioxide, reduced to values of the order of 101 (cm3 / m2 day 0.1 MPa). Thanks to their barrier properties, these films can be used primarily as biodegradable packaging for perishable foodstuffs.

Description

Bio-rozložitelná polymerní kompozice, zejména pro výrobu obalových fólií se zvýšenými bariérovými vlastnostmi, a způsob výroby fóliíBiodegradable polymer composition, in particular for the production of packaging films with increased barrier properties, and a method for the production of films

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká bio-rozložitelné polymerní kompozice určené přednostně pro výrobu obalových fólií se zvýšenými bariérovými vlastnostmi s obsahem přírodních aditiv, za účelem snížení difúze plynů. Řešení je především směřováno na využití svaritelných tenkých fólií pro obalové aplikace, přednostně v potravinářském průmyslu.The invention relates to a biodegradable polymer composition preferably intended for the production of packaging films with enhanced barrier properties containing natural additives, in order to reduce the diffusion of gases. The solution is primarily aimed at the use of weldable thin films for packaging applications, preferably in the food industry.

Dosavadní stav technikyState of the art

V posledních letech je vyvíjen veliký zájem o ekologicky šetrné obaly jednak z obav o vyčerpání neobnovitelných zdrojů surovin, především ropy, ale také z potřeby omezit produkci skleníkových plynů. Biologicky odbouratelné polymery přestavují pro mnoho výrobců v oboru obalovém i potravinářském zajímavé řešení k zajištění snížení množství plastového odpadu a uhlíkové stopy.In recent years, there has been a great deal of interest in environmentally friendly packaging, both because of concerns about the depletion of non-renewable resources, especially oil, but also because of the need to reduce greenhouse gas emissions. Biodegradable polymers are an interesting solution for many manufacturers in the packaging and food industries to reduce plastic waste and carbon footprint.

Polylaktid (PLA) je termoplastický alifatický biologicky rozložitelný polyester vyráběný z ahydroxykyselin získávaných z obnovitelných zemědělských zdrojů, například kukuřičného škrobu a cukrové třtiny. Jeho biologická rozložitelnost a biologická kompatibilita jej předurčují k širokému využití v mnoha průmyslovém odvětví.Polylactide (PLA) is a thermoplastic aliphatic biodegradable polyester made from ahydroxy acids obtained from renewable agricultural sources, such as corn starch and sugar cane. Its biodegradability and biocompatibility predispose it to widespread use in many industries.

PLA byl jako jedna z mála syntetických polymerů schválen v roce 2013 institucí FDA (z angl. „Food and Drug Administration“, Úřad pro kontrolu potravin a léčiv). Aby byl takový polymer vhodný pro použití pro balení potravin, je žádoucí, aby splňoval vedle zdravotní nezávadnosti mnoho dalších atributů, zahrnujících přijatelné fyzikální, mechanické a bariérové vlastnosti. Dobré bariérové vlastnosti zaručují prodloužení trvanlivosti potravin ajejich nezávadnost, a proto jsou na tento atribut kladeny vysoké nároky.PLA was one of the few synthetic polymers approved by the FDA (Food and Drug Administration) in 2013. In order for such a polymer to be suitable for use in food packaging, it is desirable that it meet many other attributes in addition to health safety, including acceptable physical, mechanical and barrier properties. Good barrier properties guarantee the extension of the shelf life of foodstuffs and their safety, and therefore high demands are placed on this attribute.

V současné době je PLA komerčně dostupným materiálem, který se nachází v mnoha modifikacích, které zlepšují vlastnosti konečného výrobku vzhledem kjeho aplikaci nebo zjednodušují jeho zpracovatelnost.Currently, PLA is a commercially available material that is found in many modifications that improve the properties of the final product with respect to its application or simplify its processability.

Aktuálně je možno nalézt v patentových dokumentech a odborné literatuře řadu technologických postupů a podmínek zpracování PLA a látek na jeho bázi do tvaru fólií využitelných pro potravinářské aplikace. Dosavadní patenty a publikace se zaměřením na snížení plynopropustnosti fólií PLA se zabývají převážně laminovanými materiály.Currently, it is possible to find in patent documents and professional literature a number of technological procedures and conditions for processing PLA and substances based on it into the form of foils usable for food applications. Previous patents and publications focusing on reducing the gas permeability of PLA films deal mainly with laminated materials.

V patentové přihlášce US 20100040904 je popsána výroba vícevrstvých (třívrstvých) fólií z kyseliny polymléčné vynikajících vysokou úrovní bariérových vlastností pro plyny i vlhkosti. Toho je docíleno pokovováním kovy, jako jsou měď, titan, palladium, hliník, chrom, železo, nikl, zinek, stříbro, indium, cín ajejich oxidy.U.S. Pat. No. 20100040904 describes the production of multilayer (three-layer) polylactic acid films with excellent high levels of gas and moisture barrier properties. This is achieved by plating metals such as copper, titanium, palladium, aluminum, chromium, iron, nickel, zinc, silver, indium, tin and their oxides.

Patentová přihláška US 20110171489 Al popisuje přípravu laminací biaxiálně orientovaného PLA filmu s druhou vrstvou obsahující nezesítěný etylen-vinylalkohol nebo polyvinylalkohol a vrstvy kovové, která je připojena na druhé straně vrstvy PLA.U.S. Pat. No. 20110171489 A1 describes the preparation of laminations of a biaxially oriented PLA film with a second layer comprising non-crosslinked ethylene-vinyl alcohol or polyvinyl alcohol and a metal layer which is attached to the other side of the PLA layer.

Patent US 9511569 B2 využívá vrstvení biorozložitelného polymeru, spojovací vrstvy etylenového kopolymeru ze skupiny sestávající z etylenmethyl, etylenbutyl nebo etylenethyl akrylátového kopolymeru ajejich kombinací, anorganického plniva a vrstvy, kterou je lepenka nebo netkaný materiál. V tomto případě je materiálem funkční bariérové vrstvy škrob, polymery etylenvinylalkoholu (EVOH) a polyamidy. Technologie zpracování zahrnuje široké spektrum od laminace až po vyfukování.U.S. Pat. No. 9,511,569 B2 utilizes a biodegradable polymer laminate, an ethylene copolymer tie layer from the group consisting of ethylene methyl, ethylene butyl or ethylene ethyl acrylate copolymer, and combinations thereof, an inorganic filler, and a layer of paperboard or nonwoven material. In this case, the functional barrier layer material is starch, ethylene vinyl alcohol (EVOH) polymers and polyamides. Processing technology covers a wide range from lamination to blow molding.

- 1 CZ 309087 B6- 1 CZ 309087 B6

Vícevrstvé fólie na bázi PLA byly sestaveny ze střídajících se vrstev montmorillonitevého jílu a chitosanu na extrudovaném povrchu PLA. Výsledkem byly transparentní fólie s nízkou propustností pro plyny. Postup a vlastnosti byly popsány kol. autora A. J. Svagan (Biomacromolecules), 2012.PLA-based multilayer films were composed of alternating layers of montmorillonite clay and chitosan on the extruded PLA surface. The result was transparent films with low gas permeability. The procedure and properties have been described by kol. by A. J. Svagan (Biomacromolecules), 2012.

Laminační postupy byly zaznamenány také ve vynálezu JP 2000177072 A, kde jde o laminaci PLA filmu PVA vrstvou, nebo v užitném vzoru CN 206264528 U, který popisuje kompozit PLA a etylen vinyl alkoholu. U obou typů fólií dochází ke zlepšení bariérových vlastností především díky druhé vrstvě jiného polymeru než PLA, které má svou úlohu jako vrstva potisková.Lamination processes have also been reported in the invention JP 2000177072 A, which concerns the lamination of PLA film with a PVA layer, or in utility model CN 206264528 U, which describes a composite of PLA and ethylene vinyl alcohol. In both types of films, the barrier properties are improved mainly due to the second layer of a polymer other than PLA, which has its role as a printing layer.

Společnou nevýhodou výše uvedených laminačních technologických postupů je zvyšující se faktická náročnost přípravy, přinášející nárůst technologických a materiálových nákladů. Zároveň v některých případech, kde se používá klasický termoplast, například PP nebo PE, se odbourává i bio-recyklovatelnost a celkově se tím zhoršuje recyklovatelnost takového kombinovaného materiálu.The common disadvantage of the above-mentioned lamination technological processes is the increasing actual complexity of the preparation, bringing an increase in technological and material costs. At the same time, in some cases where a conventional thermoplastic is used, such as PP or PE, bio-recyclability is also degraded, and overall the recyclability of such a combined material is deteriorated.

Pozornost výrobců obalových materiálů sledujících ekologické aspekty je tedy současně zaměřena také na výrobu jednovrstvých biologicky recyklovatelných fólií.The attention of manufacturers of packaging materials that monitor environmental aspects is therefore also focused on the production of single-layer bio-recyclable films.

Řešení popsané v patentu EP 1421142 B1 se týká fólie s kontrolovatelnou odolností proti roztržení. Fólie je zkompletována z PLA filmu s anorganickým plnivem, alternativně pak ze směsí PLA s dalšími polymery (např. PP, HDPE). Tavenina se zpracovává jednoosým nebo biaxiálním dloužením. Teplota dloužení je volena mezi teplotou skelného přechodu a teplotou krystalizace PLA. Po protažení je případně provedena termofixace pro zvýšení tepelné stability. Výsledný film má řízené chování při šíření trhlin. Tento technologický postup není však vhodný pro vyfukování, které je velmi často prioritní technologií výroby tenkých obalových fólií. Fólie neřeší úroveň bariérových vlastností.The solution described in EP 1421142 B1 relates to a film with controllable tear resistance. The film is assembled from PLA film with inorganic filler, alternatively from mixtures of PLA with other polymers (eg PP, HDPE). The melt is processed by uniaxial or biaxial drawing. The drawing temperature is chosen between the glass transition temperature and the crystallization temperature of the PLA. After stretching, thermofixing is optionally performed to increase thermal stability. The resulting film has a controlled crack propagation behavior. However, this technological process is not suitable for blow molding, which is very often the priority technology for the production of thin packaging films. The film does not address the level of barrier properties.

Patent US 7297394 B2 je zaměřen na biologicky rozložitelné fólie, které jsou vhodné pro obaly a obalové materiály. Kompozice pro tyto vyfukované fólie jsou na bázi dvou biologicky rozložitelných polymerů, a to jak z měkkého, tak z tuhého polymeru, kterým může být i PLA. Dalšími složkami mohou být anorganická i organická plniva a vlákna. Aplikace těchto fólií je směrována na jednorázové obaly, sáčky a další obalové nebo potahové materiály. Fólie však rovněž nejsou hodnoceny z pohledu bariérových vlastností.U.S. Pat. No. 7,297,394 B2 is directed to biodegradable films which are suitable for packaging and packaging materials. The compositions for these blown films are based on two biodegradable polymers, both soft and hard polymer, which can also be PLA. Other components can be inorganic and organic fillers and fibers. The application of these foils is directed to disposable packaging, bags and other packaging or coating materials. However, the films are also not evaluated in terms of barrier properties.

Řešení popsané v patentové přihlášce WO 2013088443 Al je zaměřeno na kompozici biologicky rozložitelné fólie obsahující materiál zvyšující bariérové vlastnosti pro plyny. Vynález se týká použití nanočástic (montmorillonit, vermikulit, nanokaolin, bentonit a jejich kombinace) a/nebo póly viny lalkoholu. Tento patent zahrnuje kombinace některých biorozložitelných materiálů (například PBS, PBAT) a anorganických plniv, kterými se snaží docílit zlepšení bariérových vlastností. I zde je nevýhodou náročnost technologického zpracování mnoha různých variant polymemích směsí, které nicméně nepřekračují uniformní rozmezí bariérových vlastností.The solution described in patent application WO 2013088443 A1 is directed to a biodegradable film composition comprising a gas barrier material. The invention relates to the use of nanoparticles (montmorillonite, vermiculite, nanocaolin, bentonite and combinations thereof) and / or poly alcohol. This patent covers combinations of certain biodegradable materials (e.g., PBS, PBAT) and inorganic fillers that seek to improve barrier properties. Here, too, the disadvantage is the complexity of the technological processing of many different variants of polymer mixtures, which, however, do not exceed a uniform range of barrier properties.

Výše uvedené postupy zaměřené na zlepšení vlastností jednovrstvých PLA fólií obsahují například cenově dražší nukleační činidla, která nebývají inertní a tím se zároveň stávají i nevhodnými pro potravinářské účely. Testování plynopropustnosti je často omezeno na dva typy plynů (kyslík a helium).The above-mentioned processes aimed at improving the properties of single-layer PLA films contain, for example, more expensive nucleating agents, which are not usually inert and thus also become unsuitable for food purposes. Gas permeability testing is often limited to two types of gases (oxygen and helium).

Závěrem lze konstatovat, že navrhovaná materiálová řešení a technologické postupy velmi často zvyšují náklady na výrobu, nebo jejich významnější aplikaci brání omezení, které limitují využitelnost PLA materiálu pro balení, a především pro balení potravin.In conclusion, it can be stated that the proposed material solutions and technological processes very often increase the costs of production, or their more significant application is hindered by restrictions that limit the usability of PLA material for packaging, and especially for food packaging.

V odborných publikacích jsou uváděny vlastnosti PLA filmů z hlediska propustnosti pro plyny v závislosti na krystalinitě. Jednak jsou vlastnosti tohoto biorozložitelného materiálu studoványThe properties of PLA films in terms of gas permeability depending on crystallinity are presented in professional publications. On the one hand, the properties of this biodegradable material are studied

-2 CZ 309087 B6 z hlediska druhu přidávaného plniva, ale také jeho množství přidávaného do polymemí matrice. Dále j sou studovány a popisovány rozdíly zmiňovaných vlastností mezi optickými izomery PLA (PLLA a PDLA). Také lze nalézt srovnání vlastností z hlediska zpracování taveniny - extruze, lisování, vyfukování a odlévání. Vliv nukleačního činidla na krystalizaci a také vliv rekrystalizace na plynovou bariéru a mechanické vlastnosti PLA a jeho optických izomerů fólií vhodných pro balení potravin je předmětem dalších odborných publikací. To vše svědčí o závažnosti této problematiky a snahách o nalezení všestranně uspokojivého a ekonomicky i ekologicky zajímavého řešení.-2 CZ 309087 B6 in terms of the type of filler added, but also its amount added to the polymer matrix. Furthermore, the differences of the mentioned properties between the optical isomers of PLA (PLLA and PDLA) are studied and described. It is also possible to find a comparison of properties in terms of melt processing - extrusion, pressing, blowing and casting. The influence of the nucleating agent on crystallization as well as the influence of recrystallization on the gas barrier and mechanical properties of PLA and its optical isomers of films suitable for food packaging is the subject of other professional publications. All this testifies to the seriousness of this issue and the efforts to find a comprehensively satisfactory and economically and ecologically interesting solution.

Úkolem vynálezu tedy je vytvoření takové materiálové kompozice na bázi biologicky rozložitelných polymerů, která má dostatečné bariérové vlastnosti i v podobě tenké jednovrstvé fólie, splňující vedle zdravotní nezávadnosti mnoho dalších atributů, zahrnujících přijatelné fyzikálně mechanické vlastnosti a zároveň dobrou zpracovatelnost, mimo jiné i technologií vyfukování, velmi často preferovanou při výrobě obalových fólií.The object of the invention is therefore to provide a material composition based on biodegradable polymers which has sufficient barrier properties in the form of a thin single-layer film, meeting many other attributes in addition to health, including acceptable physical and mechanical properties and good processability, including blow molding technology. very often preferred in the production of packaging films.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých polylaktidových fólií do značné míry odstraňuje bio-rozložitelná polymemí kompozice, zejména pro výrobu obalových fólií se zvýšenými bariérovými vlastnostmi pro plyny, jako je vzduch, kyslík, dusík, oxid uhličitý, vytvořená na bázi polylaktidové matrice, a způsob zpracování této kompozice při výrobě jednovrstvých obalových fólií, podle vynálezu.These disadvantages and shortcomings of the known polylactide films are largely eliminated by the biodegradable polymeric composition, especially for the production of packaging films with increased barrier properties for gases such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, formed on the basis of polylactide matrix. of this composition in the production of single-layer packaging films according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že polylaktidová matrice obsahuje 5 až 20 % hmotn. nukleačního činidla, kterým je uhličitan vápenatý nebo nanocelulóza. Polylaktidová matrice s výhodou dále obsahuje 1 až 4 % hmotn. plastifikátoru, kterým je kopolymer na bázi kyseliny mléčné a polyetylenglykolu nebo styren-akrylový oligomer.The essence of the invention is that the polylactide matrix contains 5 to 20% by weight. a nucleating agent which is calcium carbonate or nanocellulose. The polylactide matrix preferably further contains 1 to 4% by weight. a plasticizer which is a copolymer based on lactic acid and polyethylene glycol or a styrene-acrylic oligomer.

Podstata způsobu zpracování této kompozice při výrobě jednovrstvých obalových fólií, podle vynálezu, spočívá v tom, že vyfukovaná nebo vytlačovaná fólie o tloušťce 28 až 130 pm vyrobená z této kompozice, je následně temperována při teplotě 90 až 130 °C.The essence of the method of processing this composition in the production of single-layer packaging films, according to the invention, consists in that the blown or extruded film with a thickness of 28 to 130 μm produced from this composition is subsequently tempered at a temperature of 90 to 130 ° C.

Hlavní předností bio-rozložitelné polymemí kompozice podle vynálezu je skutečnost, že poskytuje biologicky odbouratelné obalové materiály na bázi modifikovaného kompozitu PLA/nukleační činidlo/plastifikátor na přípravu jednovrstvých fólií se zlepšenými bariérovými vlastnostmi pro plyny (kyslík, vzduch, dusík a oxid uhličitý).The main advantage of the biodegradable polymeric composition of the invention is that it provides biodegradable packaging materials based on a modified PLA / nucleating agent / plasticizer composite for the preparation of single layer films with improved gas barrier properties (oxygen, air, nitrogen and carbon dioxide).

Modifikovaný kompozit PLA nabízí výrobu jednovrstvých bariérových fólií bez nutnosti zlepšování bariéry vrstvením s dalšími materiály, které by navyšovaly náklady spojené s výrobou. Taktéž nabízí za využití jednoho složení směsi širokou variabilitu plynopropustnosti podle potřeby balené potraviny, a to jednoduchým technologickým postupem, který upravuje krystalinitu fólií (z amorfní na krystalickou). Další výhodou materiálu podle vynálezu je také široké zpracovatelské okno, variabilita použitých vstupních surovin a snadné nastavení finálních vlastností produktu. Současně je tento materiál i po technologickém zpracování biodegradabilní.The modified PLA composite offers the production of single-layer barrier films without the need to improve the barrier by layering with other materials, which would increase the costs associated with production. It also offers, using one composition of the mixture, a wide variability of gas permeability according to the needs of the packaged food, by a simple technological process that adjusts the crystallinity of the films (from amorphous to crystalline). Another advantage of the material according to the invention is also the wide processing window, the variability of the input raw materials used and the easy setting of the final properties of the product. At the same time, this material is biodegradable even after technological processing.

Popsaná složení kompozic a technologické postupy dávají možnost úpravy difúze plynů na mim, podle potřeby balené potraviny. Příprava fólií využívá technologického postupu vyfukování, kdy vznikají částečně biaxiálně orientované fólie, nebo technologie vytlačování, kdy vznikají jednoosé fólie.The described compositions and technological procedures make it possible to adjust the diffusion of gases to the mime, packaged food as needed. The preparation of films uses a blow molding process, in which partially biaxially oriented films are formed, or extrusion technology, in which uniaxial films are formed.

Nukleační činidlo, použité v PLA polymemí matrici, ovlivňuje difúzi plynů fólií. Změkčovadla (kopolymer PLA/PEG a komerční plastifíkátor Joncryl - styren-akrylový oligomer), která jsou vhodná pro potravinářské účely a nenarušují biodegradabilitu fólie, především zlepšují jejíThe nucleating agent used in the PLA polymer matrix affects the diffusion of gases through the films. Plasticizers (PLA / PEG copolymer and commercial plasticizer Joncryl - styrene-acrylic oligomer), which are suitable for food purposes and do not impair the biodegradability of the film, especially improve its

-3 CZ 309087 B6 mechanické vlastnosti i zpracovatelnost, ale do určité míry pozitivně ovlivňují i bariérové vlastnosti.-3 CZ 309087 B6 mechanical properties and workability, but to some extent also positively affect the barrier properties.

Výroba fólie zahrnuje předpřípravu materiálu před jednotlivými technologickými operacemi. Zahrnuje smíchání jednotlivých komponent a jejich sušení při 60 °C po dobu přibližně 12 hodin. Dále se komponenty zamíchají na Išnekovém extrudéru a následně se kontinuálně granulují na požadovanou velikost zrn 2,5 až 3,5 mm. Granule se poté zpracují podle jednotlivých technologických postupů zpracování - vyfukování a vytlačování. U obou uvedených postupů se provádí závěrečná temperace fólií při teplotě 90 až 130 °C. Doba temperace je závislá na zvolené teplotě. K demonstraci účinků vynálezu v příkladech byla s cílem zkrácení doby temperace zvolena maximální teplota temperace 130 °C s prodlouženou dobou setrvání 5 minut. Temperace fólie se provede kontinuálně při průchodu vyhřívaným tunelem (komorou) nebo průchodem přes temperované válce.Foil production involves pre-preparation of the material before individual technological operations. It involves mixing the individual components and drying them at 60 ° C for approximately 12 hours. Next, the components are mixed on a screw extruder and then continuously granulated to the desired grain size of 2.5 to 3.5 mm. The granules are then processed according to individual technological processes of processing - blowing and extrusion. In both of these processes, the final tempering of the films is carried out at a temperature of 90 to 130 ° C. The tempering time depends on the selected temperature. To demonstrate the effects of the invention in the examples, a maximum tempering temperature of 130 ° C with an extended residence time of 5 minutes was chosen in order to shorten the tempering time. The film is tempered continuously as it passes through a heated tunnel (chamber) or through tempered rollers.

Přidání plastifikátoru do matrice za účelem zlepšení mechanických vlastností a průběhu technologického zpracování, ovlivňuje plynopropustnost těchto fólií. Následnou temperací amorfní polylaktidové fólie (v kompozici s nukleacím činidlem) se docílí navýšení podílu krystalické fáze a výrazného zvýšení rychlosti krystalizace PLA. Díky této struktuře v polymeru dochází u fólií k mnohonásobně (až lOOkrát) nižší difúzi plynů a zlepšení bariérových vlastností pro plyny.The addition of a plasticizer to the matrix in order to improve the mechanical properties and the course of technological processing affects the gas permeability of these films. Subsequent annealing of the amorphous polylactide film (in a composition with a nucleating agent) increases the proportion of the crystalline phase and significantly increases the rate of crystallization of the PLA. Due to this structure in the polymer, the diffusion of gases is many times (up to 100 times) lower in the films and the barrier properties for the gases are improved.

Plynopropustnost vzorků fólií byla změřena na zařízení VAC-V1 Gas Permeability Tester (Labthink). Byl sledován objemový průtok GTR (Gas transmission rate) - objem plynu, který projde jednotkovou plochou za jednotku času při daném tlakovém spádu a teplotě. Plynopropustnost GTR je vyjádřena v jednotkách: cm3/m2 · den 0,1 MPa.The gas permeability of the film samples was measured on a VAC-V1 Gas Permeability Tester (Labthink). The GTR (Gas transmission rate) was monitored - the volume of gas that passes through a unit area per unit time at a given pressure drop and temperature. GTR gas permeability is expressed in units: cm 3 / m 2 · day 0.1 MPa.

Objasnění výkresůClarification of drawings

K lepší vizualizaci některých okometrických vlastností (např. transparentnost) vybraných vzorků fólií, byly vloženy výkresyDrawings have been inserted to better visualize some ocular properties (eg transparency) of selected film samples

- obr. 1 - Vzhled fólie připravované podle příkladu 5 - obr. 2 - Vzhled fólie připravované podle příkladu 6.- Fig. 1 - Appearance of the film prepared according to Example 5 - Fig. 2 - Appearance of the film prepared according to Example 6

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Příklad 1Example 1

Byla připravena polymemí kompozice složená z 95 % hmota, polymemí matrice polylaktidu - PLA (2003D) a 5 % hmota, nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého (v práškové podobě, vhodný pro potravinářské účely). Pro výrobu fólií z této kompozice byla použita kontinuální technologie vytlačování. Předsušený granulát byl pomocí 1 šnekového extrudéru s plochou vytlačovací hlavou vytlačován na fólie. Teplotní režim extrudéru byl nastaven v rozmezí 140 až 175 °C, rotace šneku 20 ot./min., teplota hlavy 170 °C, teplota chladicích válců 50 až 55 °C. Tímto postupem byla získána fólie o přibližné šíři 230 mm a tloušťce 60 až 130 pm, která je v podstatě amorfní - má nízký obsah krystalické fáze.A polymer composition was prepared consisting of 95% by weight, polymer matrix polylactide - PLA (2003D) and 5% by weight, nucleating agent - calcium carbonate (in powder form, suitable for food purposes). Continuous extrusion technology was used to make the films from this composition. The pre-dried granulate was extruded into films using a flat screw extruder with a flat extruder head. The temperature regime of the extruder was set in the range of 140 to 175 ° C, screw rotation 20 rpm, head temperature 170 ° C, cooling roller temperature 50 to 55 ° C. In this way, a film with an approximate width of 230 mm and a thickness of 60 to 130 [mu] m was obtained, which is essentially amorphous - it has a low crystalline phase content.

Připravená fólie byla podrobena temperací při teplotě 130 °C po dobu 5 minut a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperací - jsou následující:The prepared film was subjected to tempering at 130 ° C for 5 minutes, and then the values of the barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

-4 CZ 309087 B6-4 CZ 309087 B6

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 72 72 26 26 Kyslík Oxygen 176 176 41 41 Dusík Nitrogen 117 117 25 25 Oxid uhličitý Carbon dioxide 144 144 35 35

Příklad 2Example 2

Byla připravena polymemí kompozice složená z 90 % hmota, polymemí matrice polylaktidu - PLA a 10 % hmota. nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého. Z této kompozice byla připravena fólie technologickým postupem vytlačování popsaným v příkladu 1.A polymer composition consisting of 90% by weight, a polylactide-PLA polymer matrix and 10% by weight was prepared. nucleating agent - calcium carbonate. From this composition, a film was prepared by the extrusion process described in Example 1.

Připravená fólie byla podrobena temperaci za podmínek shodných s příkladem 1 a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperaci - jsou následující:The prepared film was subjected to tempering under the same conditions as in Example 1, and then the values of the barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 68 68 27 27 Kyslík Oxygen 147 147 49 49 Dusík Nitrogen 94 94 38 38 Oxid uhličitý Carbon dioxide 113 113 39 39

Příklad 3Example 3

Byla připravena polymemí kompozice složená z 80 % hmota, polymemí matrice polylaktidu - PLA s obsahem 20 % hmota, nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého. Technologický postup přípravy fólie byl proveden stejně, jak je uvedeno v příkladu 1.A polymer composition composed of 80% by weight, polylactide-PLA polymer matrix containing 20% by weight, nucleating agent - calcium carbonate was prepared. The film preparation procedure was performed in the same manner as in Example 1.

Takto připravená fólie byla stejně jako v předchozích příkladech podrobena temperaci a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperaci - jsou následující:As in the previous examples, the film thus prepared was subjected to tempering, and subsequently the values of the barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 59 59 29 29 Kyslík Oxygen 127 127 61 61 Dusík Nitrogen 60 60 44 44 Oxid uhličitý Carbon dioxide 68 68 47 47

Příklad 4Example 4

Byla připravena polymemí kompozice složená z 90 % hmota, polymemí matrice PLA a 10 % hmota, organického nukleačního činidla - nanocelulózy. Příprava fólie z této kompozice proběhla opět technologií vytlačování za podmínek uvedených v příkladu 1.A polymer composition was prepared consisting of 90% by weight, a PLA polymer matrix and 10% by weight, an organic nucleating agent - nanocellulose. The film was prepared from this composition again by extrusion technology under the conditions described in Example 1.

Připravená fólie byla opět podrobena temperaci a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperaci - jsou následující:The prepared film was again subjected to tempering and subsequently the values of barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

- 5 CZ 309087 B6- 5 CZ 309087 B6

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 90 530 90 530 70 70 Kyslík Oxygen 74 320 74 320 38 38 Dusík Nitrogen 88 470 88 470 81 81 Oxid uhličitý Carbon dioxide 83 390 83 390 15 15

Příklad 5Example 5

Byla připravena polymemí kompozice složená z 94 % hmota, polylaktidové polymemí matrice PLA, 5 % hmota, nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého a 1 % hmota, plastifikátoru - styrenakrylového oligomeru (Joncryl ADR-4368-C) ve formě vloček. Příprava fólie z této kompozice zahrnovala kontinuální technologii vyfukování, při kterém byl předsušený granulát zpracován 1 šnekovým extrudérem a vzniklá tavenina byla protlačována skrz vyfukovací hlavu. Teplotní podmínky byly v jednotlivých zónách extrudéru nastaveny na 170 až 200 °C, rotace šneku 45 ot./min, teplota vyfukovací hlavy 185 °C. Rychlost otáček ventilátoru na vnější ofůkování vytlačeného tubusu fólie byla 600 ot./min, rychlost navíjení byla 5,9 m/min. Tímto postupem byla získána skládaná fólie šířky cca 210 mm a tloušťky 28 až 35 pm, která je v podstatě amorfní - má nízký obsah krystalické fáze.A polymer composition was prepared consisting of 94% by weight, polylactide polymer matrix PLA, 5% by weight, nucleating agent - calcium carbonate and 1% by weight, plasticizer - styrene acrylic oligomer (Joncryl ADR-4368-C) in the form of flakes. The preparation of the film from this composition involved a continuous blowing technology, in which the pre-dried granulate was processed by a screw extruder and the resulting melt was extruded through a blowing head. The temperature conditions in the individual zones of the extruder were set at 170 to 200 ° C, screw rotation 45 rpm, blow head temperature 185 ° C. The speed of the fan for external blowing of the extruded film tube was 600 rpm, the winding speed was 5.9 m / min. By this procedure, a folded film about 210 mm wide and 28 to 35 μm thick was obtained, which is essentially amorphous - it has a low crystalline phase content.

Připravená fólie byla podrobena temperaci a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperaci -jsou následující:The prepared film was subjected to tempering and subsequently the values of barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 1 031 1 031 9 9 Kyslík Oxygen 1 421 1 421 12 12 Dusík Nitrogen 1 426 1 426 9 9 Oxid uhličitý Carbon dioxide 1 607 1 607 2 2

Srovnání hodnot obou sloupců tabulky ukazuje, že kompozice uvedeného složení má schopnost mimořádného navýšení hodnot bariérových vlastností během procesu temperace - o 2 až 3 řády (pokles plynopropustnosti ve sloupci 2 oproti sloupci 1).A comparison of the values of both columns of the table shows that the composition of the composition has the ability to increase the values of barrier properties during the tempering process by an extraordinary 2 - 3 orders of magnitude (decrease in gas permeability in column 2 compared to column 1).

Pro lepší srovnání se dále uvádí referenční příklad, kdy byla z kompozice obsahující 99 % hmota, polymemí matrice polylaktidu - PLA a 1 % hmota, plastifikátoru - styren-akrylového oligomeru (Joncryl ADR-4368-C) bez obsahu nukleačního činidla připravena fólie, a to zcela shodným technologickým postupem. Takto připravená vyfukovaná fólie (tloušťky 45 pm) byla rovněž podrobena temperaci za stejných podmínek jako ve výše uvedeném příkladu 5. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperaci - byly zde následující:For better comparison, a reference example is given where a nucleating agent-free film was prepared from a composition containing 99% by weight, a polylactide-PLA polymer matrix and 1% by weight, a styrene-acrylic oligomer plasticizer (Joncryl ADR-4368-C), and this is exactly the same technological procedure. The blown film thus prepared (45 .mu.m thick) was also subjected to tempering under the same conditions as in Example 5 above. The gas permeability values of the films - before and after tempering - were as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperaci) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 266 266 170 170 Kyslík Oxygen 452 452 243 243 Dusík Nitrogen 171 171 95 95 Oxid uhličitý Carbon dioxide 720 720 239 239

-6CZ 309087 B6-6CZ 309087 B6

Z porovnání hodnot obou sloupců tabulky je zřejmé, že navýšení hodnot bariérových vlastností je u kompozice bez nukleačního činidla (pouze samotnou temperací) podstatně méně výrazné.From a comparison of the values of the two columns of the table, it is clear that the increase in the values of the barrier properties is significantly less significant for the composition without the nucleating agent (tempering alone).

Příklad 6Example 6

Byla připravena polymemí kompozice složená z 94 % hmotn. polylaktidové polymemí matrice PLA, 5 % hmotn. nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého a 1 % hmotn. plastifikátoru styrenakrylového oligomeru (Joncryl ADR-4368-C (ve formě vloček, BASF)). Technologický postup přípravy fólie z této kompozice byl shodný s postupem uvedeným v příkladu 1 (vytlačování).A polymeric composition was prepared consisting of 94 wt. polylactide polymer matrix PLA, 5 wt. of nucleating agent - calcium carbonate and 1 wt. styrene acrylic oligomer plasticizer (Joncryl ADR-4368-C (in the form of flakes, BASF)). The process for preparing the film from this composition was the same as in Example 1 (extrusion).

Takto připravená fólie byla opět podrobena temperaci a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperací - jsou následující:The film thus prepared was again subjected to tempering, and subsequently the values of the barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temnerace) Foil with amorphous phase (without darkening) Fólie s krystalickou fází (po temperací) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 98 98 20 20 Kyslík Oxygen 332 332 17 17 Dusík Nitrogen 98 98 18 18 Oxid uhličitý Carbon dioxide 600 600 20 20

U této kompozice je opět možno pozorovat několikanásobný až řádový pokles hodnot plynopropustnosti po temperaci, a tedy citelné zlepšení bariérových vlastností.Again, a several- to an order of magnitude decrease in the gas permeability values after tempering can be observed with this composition, and thus a noticeable improvement in the barrier properties.

Příklad 7Example 7

Byla připravena polymemí kompozice složená z 86 % hmotn. polylaktidové polymemí matrice PLA, 10 % hmotn. nukleačního činidla - uhličitanu vápenatého a 4 % hmotn. plastifikátoru na bázi polylaktidu - kopolymem PLA/PEG (Mw = 5000 - 8000 gmol1). Fólie z této kompozice byla připravena vytlačováním za podmínek uvedených v příkladu 1. Tato fólie je v podstatě amorfní má nízký obsah krystalické fáze.A polymeric composition was prepared consisting of 86 wt. polylactide polymer matrix PLA, 10 wt. of nucleating agent - calcium carbonate and 4 wt. polylactide - PLA / PEG copolymer (M w = 5000 - 8000 gmol 1 ). A film of this composition was prepared by extrusion under the conditions described in Example 1. This film is substantially amorphous and has a low crystalline phase content.

Takto připravená vytlačovaná fólie byla podrobena temperaci a následně byly změřeny hodnoty bariérových vlastností v porovnání se shodnou fólií bez temperace. Hodnoty plynopropustnosti fólií - před a po temperací - jsou následující:The extruded film thus prepared was subjected to tempering, and subsequently the values of the barrier properties were measured in comparison with the same film without tempering. The gas permeability values of the foils - before and after tempering - are as follows:

Průchozí plyn Through gas Fólie s amorfní fází (bez temperace) Foil with amorphous phase (without tempering) Fólie s krystalickou fází (po temperací) Crystalline phase foil (after tempering) GTR (cm3/m2 · den · 0,1 MPa)GTR (cm 3 / m 2 · day · 0.1 MPa) Vzduch Air 116 116 35 35 Kyslík Oxygen 162 162 70 70 Dusík Nitrogen 264 264 28 28 Oxid uhličitý Carbon dioxide 39 39 30 30

U této kompozice je opět zjištěno výrazné zlepšení bariérových vlastností.Again, a significant improvement in barrier properties is found with this composition.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Bio-rozložitelná polymemí kompozice podle vynálezu je díky svým bariérovým vlastnostem využitelná zejména pro výrobu jednovrstvých obalových fólií se zvýšenými bariérovými vlastnostmi s obsahem přírodních aditiv, za účelem snížení difúze plynů. Řešení je směřováno na přípravu svařitelných tenkých fólií pro obalové aplikace, s přednostním využitím v potravinářském průmyslu.Due to its barrier properties, the biodegradable polymer composition according to the invention can be used in particular for the production of single-layer packaging films with increased barrier properties containing natural additives, in order to reduce gas diffusion. The solution is aimed at the preparation of weldable thin films for packaging applications, with preferential use in the food industry.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Bio-rozložitelná polymemí kompozice, zejména pro výrobu obalových fólií se zvýšenými 5 bariérovými vlastnostmi pro plyny, jako je vzduch, kyslík, dusík, oxid uhličitý, vytvořená na bázi polylaktidové matrice, vyznačující se tím, že polylaktidová matrice obsahuje 5 až 20 % hmota, nukleačního činidla, kterým je uhličitan vápenatý nebo nanocelulóza.A biodegradable polymeric composition, in particular for the production of packaging films with enhanced 5-barrier properties for gases such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, formed on the basis of a polylactide matrix, characterized in that the polylactide matrix contains 5 to 20% mass, a nucleating agent which is calcium carbonate or nanocellulose. 2. Bio-rozložitelná polymemí kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje ίο 1 až 4 % hmota, plastifikátom, kterým je kopolymer na bázi kyseliny mléčné a polyetylenglykolu nebo styren-akrylový oligomer.The biodegradable polymeric composition according to claim 1, further comprising 1 to 4% by weight of a plasticizer which is a copolymer based on lactic acid and polyethylene glycol or a styrene-acrylic oligomer. 3. Způsob zpracování bio-rozložitelné polymemí kompozice podle nároku 1 při výrobě jednovrstvých obalových fólií, vyznačující se tím, že se provede vyfukování nebo vytlačování 15 fólie o tloušťce 28 až 130 pm, která je následně temperována při 90 až 130 °C.Process for processing a biodegradable polymeric composition according to Claim 1 in the production of single-layer packaging films, characterized in that a film with a thickness of 28 to 130 μm is blown or extruded, which is subsequently tempered at 90 to 130 ° C.
CZ2020606A 2020-11-09 2020-11-09 Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films CZ2020606A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020606A CZ2020606A3 (en) 2020-11-09 2020-11-09 Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020606A CZ2020606A3 (en) 2020-11-09 2020-11-09 Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ309087B6 true CZ309087B6 (en) 2022-01-19
CZ2020606A3 CZ2020606A3 (en) 2022-01-19

Family

ID=79554225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020606A CZ2020606A3 (en) 2020-11-09 2020-11-09 Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2020606A3 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998009812A1 (en) * 1996-09-04 1998-03-12 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A biodegradable packaging laminate, a method of producing the packaging laminate, and packaging containers produced from the packaging laminate
CN102993656A (en) * 2012-11-23 2013-03-27 金发科技股份有限公司 Biodegradable barrier thin film, as well as preparation method and application thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998009812A1 (en) * 1996-09-04 1998-03-12 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A biodegradable packaging laminate, a method of producing the packaging laminate, and packaging containers produced from the packaging laminate
CN102993656A (en) * 2012-11-23 2013-03-27 金发科技股份有限公司 Biodegradable barrier thin film, as well as preparation method and application thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANG, Yuanping, et al. Super-toughed PLA blown film with enhanced gas barrier property available for packaging and agricultural applications. Materials, 2019, 12.10: 1663; ISSN 1996-1944 *
KARKHANIS, Sonal S., et al. Water vapor and oxygen barrier properties of extrusion-blown poly (lactic acid)/cellulose nanocrystals nanocomposite films. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018, 114: 204-211; ISSN: 1359-835X *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2020606A3 (en) 2022-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10752759B2 (en) Methods for forming blended films including renewable carbohydrate-based polymeric materials with high blow up ratios and/or narrow die gaps for increased strength
JP6066970B2 (en) Barrier film
CA2774653C (en) Biodegradable composite barrier film
JP5612815B2 (en) Polyglycolic acid resin composition, molded article thereof, and method for producing polyglycolic acid resin composition
US20070042207A1 (en) Biodegradable multi-layer film
US20110244186A1 (en) Biaxially oriented polylactic acid film with reduced noise level and improved moisture barrier
JP6237644B2 (en) Wrap film
WO2021100733A1 (en) Laminate and use thereof
EP2346685B1 (en) Polymeric multi-layer substrates
JP2005053223A (en) Aliphatic polyester film and packaging material
US11945197B2 (en) Multilayer polylactide based structure and articles made therefrom
US20140287212A1 (en) Biopolyester compositions with good transparency and sliding properties
CZ309087B6 (en) Biodegradable polymer composition, in particular for producing packaging films with increased barrier properties, and a method of producing films
JP4836194B2 (en) Transparent biodegradable resin stretched film and resin product with improved gas barrier properties
JP2001219522A (en) Polylactic acid laminated biaxially stretched film
JP2007030350A (en) Polylactic acid-based laminated biaxially stretched film for pillow packaging
CZ34756U1 (en) Biodegradable polymer composition, especially for producing packaging films with increased barrier properties
JP2008105428A (en) Polylactic acid-based laminated biaxially drawn film
JP3984492B2 (en) Polylactic acid multilayer sheet for thermoforming and molded product thereof
JP4669890B2 (en) Method for producing thermoformed body
JP4452293B2 (en) Polylactic acid multilayer sheet for thermoforming and molded product thereof
JP2024011693A (en) Laminate film and film for packaging material
JP2023152802A (en) Polylactic acid film, film for packaging food product, and film for packaging fruit and vegetable
JP2009292158A (en) Aliphatic polyester-based film and moistureproof aliphatic polyester-based film
JP2007160943A (en) Aliphatic polyester film and dampproof aliphatic polyester film