Folie
Termokurczliwe folie poliolefinowe to materiały produkowane na bazie polietylenu lub polipropylenu.
Poliolefiny to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-, stanowiące podstawowy szkielet łańcuchów samych polimerów. Można powiedzieć, że poliolefiny to polimeryczne węglowodory.
Poliolefiny stanowią bardzo ważną przemysłowo grupę polimerów. Produkcja polietylenu, polipropylenu stanowi ok. 80% masy wszystkich produkowanych polimerów syntetycznych. Polimery te posiadają bardzo dobre cechy użytkowe, monomery do ich produkcji pozyskuje się bezpośrednio z ropy naftowej, a polimeryzacja ich nie stanowi większego problemu technicznego.
Polietylen lub polieten – polimer etenu
Symbol przemysłowy: (PE).
Polietylen jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny. Traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego i wilgoci. Synteza polietylenu jest przykładem polimeryzacji rodnikowej.
Folie z PE charakteryzują się małą przenikalnością dla pary wodnej, łatwo przepuszczają pary substancji organicznych, nie są odporne na węglowodory i ich chloropochodne. Są odporne na działanie roztworów kwasów, zasad i soli oraz niską temperaturę.
PE-HD (high density PE, PE-HD)
Polietylen o dużej gęstości. Otrzymywany przez polimeryzację niskociśnieniową. Jest twardszy w porównaniu z PE-LD, ma wyższą wytrzymałość mechaniczną, wyższą temperaturę topnienia (125°C), wyższą barierowość w stosunku do gazów i wyższą odporność chemiczną, wykazuje większą kruchość w niższych temperaturach, jest mniej przezroczysty (mlecznobiały) . Najpopularniejsze handlowe odmiany PE-HD to PE 80 i PE 100. Gęstość – 0,94-0,96 g/cm³.
LLDPE (linear low density PE)
Niskociśnieniowy liniowy PE o niskiej gęstości (krótkie, nierozgałęzione łańcuchy powstają w wyniku kopolimeryzacji etenu z alkenami o dłuższych łańcuchach). Gęstość – 0,915-0,935 g/cm³.
Poli(chlorek winylu)
Polichlorek winylu, polichlorek etenylu, polichloroeten (PCW, PVC) – tworzywa sztuczne otrzymywane w wyniku polimeryzacji monomeru – chlorku winylu.
Ma właściwości termoplastyczne, charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną, jest odporny na działanie wielu rozpuszczalników.
Skrót PCV, powszechnie używany w Polsce, jest niepoprawny logicznie i językowo. W nazewnictwie międzynarodowym używa się wyłącznie skrótu PVC – od poly(vinyl chloride). W języku polskim poprawny jest skrót PCW – od polskiego poli(chlorek winylu). PCV nie jest poprawnym skrótem ani od nazwy międzynarodowej, ani polskiej.
Polipropylen
Polimer z grupy poliolefin, który zbudowany jest z merów o wzorze: –[CH2CH(CH3)]–. Otrzymuje się go w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu. Polipropylen jest jednym z dwóch, obok polietylenu, najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. Na przedmiotach produkowanych z tego tworzywa umieszcza się zwykle symbol PP.
Polipropylen jest węglowodorowym polimerem termoplastycznym, tzn. daje się wprowadzić w stan ciekły pod wpływem zwiększenia temperatury oraz z powrotem zestalić po jej obniżeniu, bez zmian własności chemicznych.
PP otrzymuje się w wyniku polimeryzacji propenu (zwanego popularnie propylenem, CH2=CHCH3), który jest otrzymywany z ropy naftowej. Współcześnie większość polipropylenu produkuje się w procesie Zieglera-Natty, w fazie gazowej z użyciem katalizatorów związków metaloorganicznych, zawieszanych na specjalnych podłożach.
PP jest tworzywem o najmniejszej gęstości spośród stosowanych szeroko polimerów. Wykazuje on dużą odporność chemiczną, zwłaszcza w temperaturze pokojowej, w której jest prawie całkowicie odporny na działanie kwasów, zasad i soli oraz rozpuszczalników organicznych. Jedynie silne utleniacze, jak dymiący kwas siarkowy lub azotowy, zasady bielące oraz ciecze niepolarne (benzen, czterochlorek węgla, chlorek metylu) atakują go w tej temperaturze. Długotrwały kontakt z miedzią także działa niszcząco na PP, dlatego do trwałych połączeń PP-miedź należy stosować łączniki z mosiądzu
Materiałem konkurencyjnym dla poliolefin do produkcji folii termokurczliwej jest polichlorek winylu. Jednak z uwagi na jego duże gorsze właściwości mechaniczne i problemy z przetwarzaniem odpadów sprzedaż folii z PVC w krajach rozwiniętych znacząco spada.
Folie termokurczliwe możemy podzielić na dwa rodzaje:
- jednowarstwowe ekstradowane z jednego lub z mieszanki granulatów
- wielowarstwowe sformowane z kilku warstw podobnych lub różnorodnych polimerów w celu uzyskania specjalnych właściwości produktu finalnego
- monoaxial – kurczenie orientowane w jednym kierunku (wzdłuż lub w poprzek)
- biaxial – orientowana w obu kierunkach
Dla porównania właściwości różnych materiałów przyjęło się używać standaryzowanych metod testowych (ASTM):
właściwości optyczne:
- przejrzystość [clarity] (procentowy stopień zniekształceń obrazu oglądanego przez materiał, im wyższa wartość tym czystszy obraz)
- połysk [gloss] (odbicie światła od powierzchni, im wyższa wartość tym bardziej błyszcząca powierzchnia folii)
- zamglenie [haze] (stopień zamglenia oglądanego przez folię produktu, im wyższa wartość tym mniejsza wyrazistość)
właściwości mechaniczne:
- elastyczność w niskich temperaturach informuje nas o możliwości pracy folii (zgrzewanie i kurczenie) w niesprzyjających warunkach [cold temperature flex]
- moduł [modulus]– miara sztywności folii (im wyższy moduł tym wyższa sztywność ; z reguły wyższy moduł oznacza lepszą pracę na bardzo szybkich maszynach pakujących
- poślizg [slip]na zimno [cold] (im większy tym mniejsza możliwość blokowania maszyny pakującej poprzez opór folii przesuwającej się po elementach maszyny) i na ciepło [hot](im wyższa wartość tym łatwiej umieścić ostatni e opakowanie w pudełku zbiorczym, niektóre produkty wymagają jednak folii o małym poślizgu aby uniknąć ześlizgiwania się opakowań z palet)
- współczynnik tarcia pomiędzy dwiema warstwami folii [coefficient of friction COF]
- odporność na przebicie [impact strength] (im wyższa wartość tym większa odporność na przebicie spowodowane ostrym narzędziem lub upadkiem)
- odporność na rozerwanie [tensile strength] informuje nas o podatności folii na rozerwanie (wzdłużnie i poprzecznie)
- rozciąganie [elongation] informuje nas w jakim stopniu folia rozciągnie się przed rozerwaniem,
- siła zgrzewu [seal strength] to miara odporności spoiny na rozerwanie
- odporność na rozdacie [tear propagation] pozwala nam ocenić skłonność materiału do dalszego rozrywania po jego nacięciu
- siła obkurczania [shrink tension] to miara informująca nas o sile wywieranej przez folię podczas obkurczania na pakowany produkt
- kurczliwość [free shrink] to stopień obkurczu folii w procentach
właściwości fizyko-chemiczne:
- przepuszczalność pary wodnej [M.V.T.R.] – miara istotna przy pakowaniu żywności informująca nas o zdolności folii do pozbywania się wody z opakowania
- przepuszczalność tlenu [O.T.R.] – miara istotna przy pakowaniu żywności informująca nas o zdolności folii do ograniczania dopływu tlenu do opakowania
Plusy i minusy folii PVC:
- bardzo łatwa w zgrzewaniu i obkurczaniu (małe wymagania w stosunku do maszyn pakujących)
- niska temperatura obkurczania
- szybkie obkurczanie
- słaba wytrzymałość zgrzewu
- konieczność używania grubszych folii niż POF z uwagi na niską odpornośc na przebicie i rozerwanie
- bardzo duża wrażliwość na różnice temperatur (w niskiej folia pęka, w wysokiej tj. od 30°C następuję niekontrolowane kurczenie folii)
- niedostosowanie do pracy na szybkich maszynach zarówno ze względu na wytrzymałość jak i silnie żrące opary powodujące korozję automatów.
Poliolefinowe folie termokurczliwe mogą być produkowane z czystych granulatów lub mieszanek różnych półproduktów. Dodatki pozwalają uzyskać specyficzne własności folii. I tak:
- Polietylen (PE) umożliwia zgrzewalność i podnosi mechaniczną odporność folii
- Polipropylen (PP) zapewnia dużą sztywność , odporność na wysoką temperaturę i doskonałe właściwości optyczne
- kopolimer etylenu i octanu winylu (EVA) wzmacnia folię, poprawia zgrzewalność i kurczliwość
- Alkohol etylowinylowy (EVOH) poprawia barierowość dla tlenu
- Poliamid (PA) zwiększa odporność na rozerwanie i zapewnia barierę dla gazów
Proces produkcji folii POF (Exlfilm i PC Film):
- Mieszanie wyselekcjonowanych granulatów w odpowiedniej proporcji
- Topienie mieszanki w wysokiej temperaturze i pod dużym ciśnieniem (ekstruzja).
- Formowanie wielowarstwowej tuby
- Rozdmuchiwanie i rozciąganie tuby do uzyskania właściwej grubości i kurczliwości (orientacja)
- Sieciowanie czyli poddawanie folii działaniu promieni X (tylko dla folii sieciowanych Exlfilm FP Plus i PC Solid).
- Nawijanie folii na role matki, rozcinanie folii i nawijanie na rolki przeznaczone do sprzedaży. Zależnie od typu maszyny, na której ma być używana folia jest składana w półrękaw lub nawijana w formie taśmy.
W ostatnich latach ugruntowało się stosowanie folii w grubościach 12,5 lub 13mic, 15, 19 i 25mic. Oferowane są także inne grubości folii jednak z uwagi na mały popyt są to produkty niszowe (8, 11 czy 38 mikrometrów).
Jako standard przyjęto także stosowanie do nawijania folii tulei papierowych o wewnętrznej średnicy 3 cali tj. 76mm (dla bardzo szybkich maszyn produkuje się folię na tulejach o dwukrotnie większej średnicy aby zmniejszyć liczbę obrotów rolki na maszynie przez co unikamy zbytniego naelektryzowania folii podczas procesu pakowania).