Aké sú primárne faktory ovplyvňujúce pevnosť v ťahu a predĺžené vlastnosti filmov PE/PP?

Pevnosť v ťahu a predĺženie vlastností PE/PP koextrudovaných filmov sú rozhodujúce mechanické vlastnosti, ktoré určujú, ako film funguje pod stresom, jeho schopnosť natiahnuť sa bez zlomenia a jeho trvanlivosť v rôznych aplikáciách. Tieto vlastnosti ovplyvňujú niekoľko faktorov, najmä kombináciu PE (polyetylén) a PP (polypropylén) v procese koextúzie. Primárne faktory zahŕňajú:

1. Polymérne zloženie a pomer
Pomer PE/PP: Podiel PE a PP v koextrudovanom filme hrá významnú úlohu pri určovaní jeho mechanických vlastností. PE má tendenciu byť flexibilnejší, zatiaľ čo PP je tuhší. Vyšší podiel PE vo vonkajších vrstvách môže zvýšiť flexibilitu a predĺženie filmu, zatiaľ čo vyšší podiel PP môže zvýšiť tuhosť filmu a pevnosť v ťahu.
Známky živice: Rôzne stupne PE a PP, ako je polyetylén s nízkou hustotou (LDPE), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) alebo izotaktický polypropylén (IPP), ponúkajú rôzne mechanické vlastnosti. Napríklad HDPE poskytuje vyššiu pevnosť a tuhosť v ťahu, zatiaľ čo LDPE prispieva k flexibilite a predĺženiu.

2. Podmienky procesu extrúzie
Teplota extrúzie: teplota, pri ktorej sa PE a PP extrudujú, ovplyvňuje molekulárnu orientáciu a kryštalinitu polymérov. Vyššie teploty extrúzie môžu znížiť zapletenie molekulového reťazca, čo potenciálne vedie k vyššiemu predĺženiu, ale k nižšej pevnosti v ťahu.
Rýchlosť extrúzie a tlak: Vysoké rýchlosti extrúzie môžu viesť k nerovnomernej hrúbke alebo nesprávnej fúzii vrstiev, ktoré môžu negatívne ovplyvniť pevnosť a predĺženie v ťahu. Tlak aplikovaný počas extrúzie tiež ovplyvňuje kryštalizáciu a molekulárne zarovnanie, čo ovplyvňuje konečné mechanické vlastnosti.
Spojenie vrstiev: pevnosť väzby medzi vrstvami PE a PP (adhézia medzi týmito dvoma materiálmi) je kritická. Zlá adhézia môže viesť k delaminácii, ktorá zníži celkovú pevnosť v ťahu a predlžovacie vlastnosti filmu.

3. Molekulová hmotnosť a distribúcia molekulovej hmotnosti
Molekulová hmotnosť PE a PP: Molekulová hmotnosť polymérov ovplyvňuje ich mechanické vlastnosti. Polyméry s vysokou molekulovou hmotnosťou majú zvyčajne lepšiu pevnosť v ťahu, pretože dlhé polymérne reťazce poskytujú väčšie zapletenie a vyššiu odolnosť voči stresu.
Distribúcia molekulovej hmotnosti (MWD): Širší MWD (rozsah molekulových hmotností v polyméri) môže zlepšiť rovnováhu medzi pevnosťou v ťahu a predĺžením. Úzka MWD môže viesť k krehkejšiemu materiálu s vyššou pevnosťou v ťahu, ale nižším predĺžením.

4. Kryštalinita polymérov
Stupeň kryštalinity: PE aj PP majú kryštalické štruktúry, ktoré prispievajú k ich pevnosti v ťahu. Vyššia kryštalinita vo všeobecnosti vedie k vyššej pevnosti v ťahu, ale k nižšej predĺženiu. Reguláciou rýchlosti chladenia počas extrúzie môžu výrobcovia ovplyvniť kryštalinitu polymérov. Pomalé chladenie vedie k vyššej kryštalinite a lepšej pevnosti, zatiaľ čo rýchle ochladenie vedie k nižšej kryštalinite a lepšiemu predĺženiu.
Amorfné oblasti: Množstvo amorfných (nekryštalických) oblastí v polyméroch tiež ovplyvňuje flexibilitu a predĺženie. Vyšší podiel amorfného materiálu zvyčajne vedie k väčšiemu predĺženiu, ale zníženej pevnosti v ťahu.

5. Spracovanie prísad
Plastifikátory a stabilizátory: Dodatky, ako sú plastifikátory, môžu zlepšiť flexibilitu a predĺženie, zatiaľ čo stabilizátory môžu zlepšiť celkovú trvanlivosť a odolnosť proti degradácii. Typ a koncentrácia prísad môžu ovplyvniť mechanické vlastnosti filmu.
Výplň a výstuhy: V niektorých prípadoch sa na zlepšenie pevnosti alebo UV odporu pridávajú plnivá (ako sú minerály, sklenené vlákna alebo uhlíková čierna). Pridanie určitých výplne však môže znížiť predĺženie, pretože môžu obmedziť schopnosť polyméru natiahnuť sa.

6. Natiahnutie a orientácia počas výroby
Molekulárna orientácia: Rozsah, v akom sú polymérne reťazce zarovnané počas procesu extrúzie, môže významne ovplyvniť pevnosť a predĺženie ťahu. Filmy, ktoré sú orientované (roztiahnuté) v jednom alebo viacerých smeroch počas výroby, majú zvyčajne zvýšenú pevnosť v ťahu, ale môžu vykazovať znížené predĺženie v smere orientácie. Rovnováha medzi silou a predĺžením je veľmi závislá od toho, ako je film orientovaný.
Fúkaný filmový proces: V prípade vylúčenia fúkaného filmu môže proces inflácie (vyfúknutý vzduch do extrudovanej filmovej trubice) vyvolať biaxiálnu orientáciu polymérnych reťazcov, čím sa zlepší pevnosť aj predĺženie. Stupeň orientácie v stroji a priečne smery ovplyvňujú konečné vlastnosti.

7. Hrúbka filmu
Hrúbka každej vrstvy: Hrúbka vrstiev PE a PP ovplyvňuje mechanické vlastnosti filmu. Hrubšie filmy môžu vykazovať väčšiu silu, zatiaľ čo tenšie filmy môžu ponúknuť lepšiu flexibilitu a predĺženie. Celková hrúbka filmu musí byť optimalizovaná na základe zamýšľanej aplikácie.
Distribúcia hrúbky vrstvy: Ak vrstvy nie sú rovnomerne rozložené, môže to viesť k slabému výkonu v pevnosti a predĺžení v ťahu, pretože môže dominovať jedna vrstva, čo spôsobuje slabé stránky alebo nerovnováhy v celkovom filme.

8. Teplota a vlhkosť počas skladovania a používania
Podmienky prostredia: pevnosť v ťahu a predĺženie vlastností PE/PP koextrudované filmy môže byť ovplyvnené vystavením extrémom teploty, vlhkosti alebo UV žiareniu v priebehu času. Dlhodobé vystavenie tepla môže film zjemniť a znížiť jeho pevnosť v ťahu, zatiaľ čo vystavenie teplotám chladu môže spôsobiť, že film je krehkejší a zníži sa predĺženie.

9. Post-extrúzne ošetrenie
Tepelné a mechanické ošetrenia: procesy po extrúzii, ako napríklad ošetrenie tepla alebo koróna, môžu tiež ovplyvniť vlastnosti filmu. Nastavenie tepla sa môže uzamknúť v molekulárnej orientácii, zvýšiť pevnosť v ťahu, zatiaľ čo ošetrenie korónou môže zlepšiť povrchové vlastnosti pre tlač alebo adhéziu, hoci významne neovplyvňuje mechanické vlastnosti hromadného filmu.3