Zastosowanie i własności
dwustronnie orientowanej
folii polipropylenowej (BOPP)
Dwustronnie orientowana folia polipropylenowa (Biaxially
Oriented Poly-Propylene film) jest strukturą utworzoną w
wyniku procesu dwuosiowego rozciągania" błony
polipropylenowej, który prowadzony jest zazwyczaj w
sposób ciągły:
za pomocą specjalnej maszyny zintegrowanej z wytłaczarką
(tzw. metoda stenter");
albo tzw. metodą double bubble", polegająca w istocie na
rozdmuchu rękawa folii przez stacjonarny bąbel powietrzny
uwięziony pomiędzy zestawami rolek napędowych.
METODA ROZDMUCHU RKAWA
METODA WYTAACZANIA SZCZELINOWEGO
Lepsze właściwości mechaniczne pozwalają na produkcję folii
bardzo cienkich (minimalna grubość folii to ok. 4 mm).
Nowoczesne maszyny typu stenter" oraz odpowiednio dobrane
surowce pozwalają obecnie na produkcję folii o szerokości do 8
metrów z prędkością ok. 250 m/min (ok. 2 ton surowca na godzinę).
Urządzenia typu double bubble" osiągają niższe wydajności, lecz są
zazwyczaj znacznie tańsze od urządzeń typu stenter".
Specyfika produkcji narzuca następujące wymagania względem
surowca: homopolimer o niskim współczynniku płynięcia (MFI = 1,5
do 5), dobrych właściwościach mechanicznych oraz bardzo wysokiej
czystości i jednorodności.
Ze względów praktycznych stosuje się dodatki poślizgowe
(zmniejszające klejenie" się do siebie poszczególnych warstw folii
na bębnie odbiorczym) oraz antyelektrostatyczne.
Folia OPP (zwana popularnie folią plain") znajduje jedynie
ograniczone zastosowanie, np. ozdobne w przemyśle kwiaciarskim
lub do owijania cukierków w przemyśle cukierniczniczym.
Powód:
Nadający folii dobre właściwości mechaniczne homopolimer
polipropylenowy posiada tak wysoką temperaturę topnienia, że w
obecności atmosferycznego tlenu jego degradacja w tej
temperaturze zachodzi w stopniu wykluczającym możliwość
zgrzewania za pomocą typowych urządzeń przemysłowych.
Wielowarstwowe folie dwustronnie orientowane
Zastosowanie homopolimeru zapewniającego dobre właściwości
mechaniczne i optyczne wyrobu oraz niskotopliwych kopolimerów
statystycznych lub terpolimerów na warstwy wierzchnie pozwoliło
uzyskać pożądaną zgrzewalność folii. Udział warstw wierzchnich w
całkowitej masie produktu nie przekracza 10%.
Podstawowe zastosowania folii BOPP:
Folia opakowaniowa na produkty spożywcze
(wielowarstwowa, 20 50 mm)
Folia metalizowana (wielowarstwowa, 20 - 50 mm )
Folia termokurczliwa (jednowarstwowa z kopolimeru, 12 - 30 mm)
Folia tytoniowa" (wielowarstwowa, 18 - 20 mm)
Folia na taśmy tkackie" (jednowarstwowa z homopolimeru, 20 - 30
mm )
Folia kondensatorowa (jednowarstwowa z homopolimeru, 4 - 8 mm)
Folia opakowaniowa do laminowania (rożne struktury, różne
grubości)
Podstawowe kryteria jakościowe oraz ich konsekwencje
dobra przetwarzalność surowców w trakcie produkcji folii, czyli
wysoka wydajność i stabilność wytłaczania w szerokim zakresie
grubości przy braku problemów z przesuwem folii przez
poszczególne elementy linii produkcyjnej oraz dobrych
właściwościach antyelektrostatycznych;
dobre parametry użytkowe folii (wytrzymałość mechaniczna, dobre
właściwości optyczne, dobra zgrzewalność, niski współczynnik
dyfuzji gazów);
podatność na modyfikację powierzchni (ważne przy laminacji i dru
ku) oraz metalizację próżniową;
podatność folii na rozdzieranie (decyduje o łatwości otwarcia
opakowania) oraz prawidłowe właściwości organoleptyczne (smak,
zapach).
W przypadku warstw wierzchnich dodatek subtelnie rozdrobnionej
krzemionki obniża adhezję pomiędzy poszczególnymi warstwami
nawijanej folii, dodatek amidów nienasyconych kwasów
tłuszczowych zmniejsza współczynnik tarcia powierzchniowego, a
dodatek amin organicznych nadaje folii właściwości
antyelektrostatyczne.
Subtelnie rozdrobniony węglan wapnia (kreda strącana)
wprowadzony do warstwy rdzeniowej powoduje natomiast efekt
perlistości" folii. Następuje to w momencie orientacji, kiedy
mikrokryształy węglanu wapnia wywołują powstanie nieciągłości
materiału, dzięki czemu obniżeniu ulega gęstość tworzywa (z ok. 0,9
kg/m3 do ok. 0,6 kg/m3) oraz ośrodek staje się niejednorodny
optycznie.
Wysokoizotaktyczny polipropylen daje folię o mniejszej
przepuszczalności gazów i większej sztywności - dzięki
czemu można uzyskać te same właściwości mechaniczne
przy mniejszej grubości błony. Wzrasta również połysk folii
oraz jej odporność na zarysowanie.
Wprowadzenie komonomeru - stosowany jest tutaj etylen i
butylen - bardzo silnie zaburza strukturę krystaliczną
polimeru poprzez wprowadzenie dużej liczby defektów.
Defekty izolowane predestynują powstawanie większej
ilości fazy amorficznej, podczas gdy struktury blokowe
zazwyczaj wykształcają lokalnie krystality
spolimeryzowanego kopolimeru mające charakter
wewnętrznych mikroheterogeniczności.
Kopolimery propylen-butylen, chociaż wykazują
wyższą temperaturę topnienia, to mają szerszy zakres
temperatur zgrzewania, gdyż punkt mięknięcia
położony jest bardzo nisko - niżej niż punkt
mięknięcia kopolimerów propylen-etylen.
Kopolimery propylen-butylen mają zarazem dość
niski współczynnik szybkości krystalizacji, co wiąże
się negatywnie z ważną cechą użytkową folii - tzw.
parametrem hot tack", czyli czasem, jaki musi
upłynąć od momentu odsunięcia elementu grzejnego
do chwili uzyskania właściwej wytrzymałości
mechanicznej zgrzewu.
Folie wykonane z kopolimeru propylen-butylen mają
gorsze właściowości drukarskie od folii wykonanych
z kopolimerów propylen-etylen.
Terpolimery, czyli kopolimery propylen-etylen-
butylen - uzyskanie niskiej temperatury
zgrzewalności (co w praktyce oznacza krótki czas
kontaktu z elementem grzejnym zgrzewarki
konieczny do zainicjowania zgrzewu), dostatecznie
dobrych wartości parametru hot tack" (aby sprostać
wymaganiom stawianym przez współczesne
maszyny pakujące - zwłaszcza o układzie pionowym)
oraz dobrych właściwości optycznych i drukarskich
folii
Wspólwytłaczanie folii do opakowań z tworzyw sztucznych
Problemy technologiczne przy produkcji folii
rękawowych z polietylenu
W folii mogą występować różne nieregularności punktowe,
rozpoznawalne gołym okiem i określane jako wtrącenia obce
bądz żele. Mogą one być spowodowane zanieczyszczeniami
mechanicznymi surowca.
Usunięcie ich lub ograniczenie w znacznym stopniu możliwe
jest przez zastosowanie odpowiednich sit pracujących w
systemie zmieniacza sit.
Optymalnym rozwiązaniem jest stosowanie filtrów
utrzymujących stałe, zaprogramowane ciśnienie w układzie
plastyfikacyjnym.
W surowcu mogą występować tzw. żele lub rybie oczka czyli
skupiska polimeru różniącego się wyraznie wskaznikiem płynięcia
od polimeru bazowego.
Skupiska te nie tylko dają złe wrażenie optyczne w gotowej folii, ale
zakłócają produkcję, a także często uniemożliwiają zastosowania
danej folii.
Żele te powstają w procesie polimeryzacji etylenu, ale mogą także
tworzyć się jako efekt termicznej degradacji polimeru w procesie
wytłaczania.
Szczególne zagrożenie stanowią: wszelkie łączenia, sposób
połączenia wytłaczarki z głowicą, uszkodzenia ślimaka lub
cylindra (tzw. martwe strefy w układzie plastyfikacyjnym,
zmieniaczu sit czy głowicy), w których materiał przebywa
dłuższy czas i może ulec przegrzaniu z wytworzeniem żeli.
Na procesy te wrażliwe są głównie gatunki LD-PE zawierające
zwiększoną ilość oligomerów i nie mające antyutleniaczy i
stabilizatorów termicznych.
Jeśli miejscowy żel, tj. grudka polimeru o wyższej lepkości nie
da się homogenizować, zatrzymać na sicie czy też rozciągnąć
w czasie orientacji, to wokół tego zgrubienia tworzy się
osłabione miejsce mogące prowadzić do zerwania balona folii.
Przy laminowaniu takiej folii skupiska utrudniają przyczepność
do dalszych warstw, a także mogą zmniejszyć barierowość
folii. Są również problemy z uzyskaniem dobrego nadruku
Wady folii spowodowane utlenianiem polimeru
Przy zbyt dużym obciążeniu termicznym stopionego polietylenu,
szczególnie jeśli nie zawiera stabilizatorów termicznych
(antyutleniaczy), może następować przypalanie się tworzywa z
wytworzeniem częściowo zwęglonych spieków, które odrywając się
tworzą na folii brązowo-czarne zgrubienia lub zatrzymują na ustniku
głowicy, powodując przeważnie zerwanie balonu folii.
Spieki tworzą się w strefach martwych układu plastyfikacyjnego,
zmieniacza sit czy głowicy, czyli tam, gdzie tworzywo zatrzymuje się
dłużej. Rozwiązaniem może być gruntowne czyszczenie, stosowanie
stabilizowanego materiału oraz ewentualnie zmiany konstrukcyjne w
celu usunięcia stref martwych.
Niedostateczna stabilizacja termiczna tworzywa powoduje również
powstawanie innych wad. Pogarsza się jakość powierzchni folii, na
której mogą wystąpić haczykowate zgrubienia (żele), a przy większym
nasileniu tego zjawiska znaczne zgrubienia. Zjawiska te występują na
ogół przy zmianie polimeru stabilizowanego na niestabilizowany, wtedy
gdy stop osiąga zawartość stabilizatora poniżej 300 ppm.
Odkładające się warstwy utlenionego polimeru na powierzchniach
narzędzia (głowicy) mogą być przyczyną wyraznego zwiększenia
rozrzutu grubości folii. Pierwszym objawem tego zjawiska jest
występowanie tzw. zębów wzdłuż linii krystalizacji związanych z
niejednorodną grubością folii. Czyszczenie bezpośrednio dostępnych
powierzchni formujących (powierzchnia zewnętrzna pierścienia
centrującego i zewnętrzna tzw. grzybka) daje rezultaty do pewnego
momentu.
Występowanie dalszych problemów jakościowych może być związane z
zanieczyszczeniem powierzchni wewnętrznych głowicy.
W tym przypadku niezbędny jest całkowity demontaż wszystkich części
głowicy i ich oczyszczenie ze spieków polimeru.
Wady w folii spowodowane pyłem PE, anielskie włosy
Przy pneumatycznym transporcie granulatu następuje
ścieranie się surowca, w wyniku czego powstaje pył i włókna
PE, które osadzają się na instalacji transportującej. W
przypadku zmiany rodzaju transportowanego surowca pył
miesza się z nim i powoduje powstanie określonych wad, w
zależności od ilości i rodzaju pyłu.
Powstające u producenta i odbiorcy polimeru włosy" mogą
być także przyczyną problemów technicznych związanych z
układami dozowania ślimakowego. Owijające się na ślimaku
dozującym włosy mogą doprowadzić do jego
mechanicznego zablokowania szczególnie w maszynach
pracujących w systemie dozowania grawimetrycznego lub
wpłynąć na pogorszenie dokładności dozowania
Wpływ wody i zawilgocenia na jakość folii
Nieodpowiedni transport, niewłaściwe przechowywanie,
uszkodzenie opakowania powoduje zawilgocenie surowca.
Wilgotność ma negatywny wpływ na przetwórstwo i końcową
jakość folii. Powierzchnia folii może być wówczas
niejednorodna, porowata, ze skupiskami drobnych banieczek.
Aby tego uniknąć, należy rygorystycznie przestrzegać
warunków przechowywania i transportu, a w razie zawilgocenia
surowiec należy wysuszyć. Do suszenia zalecane są specjalne
systemy z dokładnie regulowaną temperaturą i wilgotnością
powietrza (absorpcja wilgoci na filtrach molekularnych).
Wady wynikające ze stosowanych
koncentratów barwnych i innych
modyfikatorów
W przypadku stosowania koncentratów barwnych, środków
poślizgowych, antystatyków i innych modyfikatorów mogą
być widoczne na folii niejednorodne rozprowadzenia barw,
podczas mierzenia występują różne wartości współczynnika
tarcia itp.
Przyczyn można się doszukiwać w nieodpowiednio
dobranych koncentratach (np. nieodpowiedni typ pigmentu,
niewłaściwy nośnik, za duże stężenie itp.), jak również w
nieprawidłowym doborze ślimaka.
Niewłaściwy rozkład grubości
Jednym z podstawowych parametrów oceny jakości folii jest rozrzut
grubości folii. Powinien być on jak najniższy. Na dobrych urządzeniach
można uzyskać folię wykazującą odchylenia od grubości nominalnej
ą3%. Na ogół dla folii opakowaniowych przyjmuje się, że rozrzut ten nie
powinien być większy niż ą7%, a dla folii rolniczej szerokiej nawet
ą10%.
W przypadku folii rolniczej: ogrodniczej czy też silosowej nawet jedno
przecienienie przebiegające wzdłuż rękawa folii przeważnie
dyskwalifikuje całkowicie ten wyrób.
Aby wyeliminować taką wadę, należy możliwie często kontrolować
grubość po obwodzie rękawa przy możliwie największym zagęszczeniu
punktów pomiarowych. Najlepsze są urządzenia pomiarowe pracujące
w linii produkcyjnej, mierzące w sposób ciągły ten parametr.
Współczynnik tarcia
Jest to jeden z istotnych parametrów jakościowych
wynikających przeważnie z wymagań związanych z
zastosowaniem folii do celów opakowaniowych na szybko
pracujących automatach pakujących.
Dla folii wykonanej z czystego PE współczynnik ten kształtuje
się na poziomie 0,4 + 0,5 i jest zbyt wysoki dla większości
zastosowań.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
TECHNOLOGIA WYTŁACZANIA TWORZYW SZTUCZNYCHZespoły posturalne problem cywilizacyjny(1)A Balaban Polskie problemy ustrojowe 20032011 experimental problemsDennett Facing Backwards on the Problem of ConsciousnessPsychologiczne problemy dzieci wychowujących się w rodzinach z problemem alkoholowym aktualny stanSome Problems with the Concept of FeedbackWybrane terminy łacińskie pojawiające się w Problematyce Prawa Międzynarodowegowesele symbolizm, problematyka narodowa (3)Współczesne problemy socjologiiPRAWO RZYMSKIE opracowane pytania problemowewięcej podobnych podstron