Oct 25, 2021
Recentemente, tem havido cada vez mais discussões sobre embalagens flexíveis recicláveis. O material único de polietileno é uma parte indispensável das opções de embalagens flexíveis recicláveis, e o filme MDO é uma direção técnica importante para embalagens de material único de polietileno. Vamos falar sobre isso hoje. Vamos falar sobre tecnologias, aplicações e materiais relacionados ao MDO.
1. O que é MDO
O nome completo de MDO é orientação na direção da máquina, que é um processo pós-extrusão usado para aumentar a orientação do filme na direção MD, melhorando assim a rigidez, propriedades ópticas e de barreira do filme. O equipamento de estiramento MDO é concluído por quatro etapas de pré-aquecimento, estiramento, recozimento e resfriamento 8-12 hastes.
♦ Pré-aquecimento: Controlar a temperatura na temperatura de amolecimento da matéria-prima pode ajudar melhor no estiramento sem danificar o filme; e porque o filme não está completamente derretido, cristais menores podem ser formados durante o processo de estiramento e orientação para obter melhores propriedades ópticas.
♦ Estiramento: A orientação do filme é controlada ajustando a taxa de estiramento. Deve-se notar que a taxa de estiramento não deve ser a mais alta possível. No ponto crítico de estiramento, o desempenho do filme atingirá o equilíbrio ou diminuirá.
♦ Recozer e resfriar: afetam a retração do pré-aquecimento do filme, especialmente a planicidade da fabricação de sacos; e as propriedades ópticas do filme.
Existem dois tipos de máquinas MDO, online e offline, e as máquinas online são atualmente a escolha predominante. Como o filme é esticado no estado offline, o filme é fino no meio e grosso em ambos os lados, o que é mais desperdicioso no uso; a máquina online pode medir a espessura e fornecer feedback ao sistema de fabricação de filmes, para que a espessura do filme após o estiramento seja mais uniforme e reduza o corte lateral.
2. A mudança de desempenho do filme de PE após o MDO
O diagrama do modelo a seguir ilustra como a estrutura cristalina muda à medida que o filme se estica antes da taxa de estiramento crítico. O filme não esticado tem lamelas de tamanhos diferentes e é livremente orientado (Figura 2A); o filme esticado forma cristais menores e os segmentos moleculares são orientados na direção MD, de modo que a cristalinidade na direção MD se torna maior (Figura 2 B).
Após a taxa de estiramento crítico, a cadeia molecular é esticada ainda mais na direção MD, e a estrutura lamelar é esticada para formar uma estrutura cristalina em forma de cordão de carneiro [2]. Devido às mudanças na morfologia molecular durante o processo de estiramento, as propriedades macroscópicas do filme foram melhoradas. É resumido da seguinte forma:
Obstruir
O valor de WVTR está relacionado com o comprimento do caminho das moléculas de vapor de água que passam através do filme; em geral, as moléculas de vapor de água passam pela região amorfa e contornam a região cristalina. Antes da razão crítica de estiramento, a disposição cristalina é mais regular do que antes do estiramento, o que torna o caminho de difusão mais longo, aumentando assim o valor de WVTR. Após a razão crítica de estiramento, as moléculas assumem uma estrutura de espetadas de carneiro, e a disposição cristalina é paralela à direção MD, o que encurta o caminho de passagem das moléculas de vapor de água, levando a uma diminuição no valor de WVTR.
Deve-se notar que a orientação do estiramento não pode mudar completamente a estrutura absoluta do filme; mesmo na taxa de estiramento máxima, o efeito na estrutura do filme não excede 5%, portanto, o valor de WVTR não mudará em magnitude.
Óptico
As propriedades ópticas do filme incluem nebulosidade, brilho e transparência. O desempenho óptico está intimamente relacionado com a planicidade da superfície do filme e o tamanho dos cristais internos. No processo de estiramento MDO, o filme é amolecido, esticado e depois resfriado, o que por si só tornará a planicidade da superfície melhor; em segundo lugar, cristais menores serão formados durante o processo de orientação do estiramento; esses dois fatores fazem com que as propriedades ópticas do filme aumentem à medida que o filme se estica. A proporção aumenta até atingir o valor crítico.
Existem outras propriedades do filme não-análise. A tabela a seguir é uma tabela resumo do impacto nas propriedades do filme quando a taxa de estiramento MDO aumenta dentro da faixa de taxa de estiramento crítico.
3. Aplicação do filme de PE esticado MDO
Uma vez que o filme de PE esticado possui as vantagens de alta rigidez, alta resistência ao calor, alta resistência à tração e boas propriedades ópticas, o filme de PE esticado MDO é usado em uma embalagem de material único para substituir a camada superficial anterior de PET ou PA.
4. Seleção de matéria-prima de PE MDO e design de fórmula
A seleção de matérias-primas de PE esticadas MDO é principalmente considerada a partir de três fatores, como a capacidade de estiramento, resistência ao calor e ponto de cristal. Ao contrário do BOPE, que precisa ser esticado biaxialmente, o PE esticado MDO só precisa ser esticado em uma direção, e a taxa de estiramento é de cerca de 5-7. A maioria dos produtos lineares no mercado (LLDPE, HDPE) pode atender a esse requisito. Os fabricantes de matérias-primas não redesenharão a estrutura molecular nem desenvolverão novas classes para este processo; a resistência ao calor está intimamente relacionada à densidade inicial das matérias-primas. As classes recomendadas pelos fabricantes de matérias-primas são principalmente HDPE e MDPE (Tabela 2); o controle do ponto de cristal está relacionado ao controle do processo de produção das matérias-primas. A maioria dos usuários pode distinguir durante o uso.
Tabela 2: Lista de graus recomendados de matéria-prima MDO pelos fabricantes
O design de formulação principal do filme MDO é principalmente baseado em três camadas. Com a popularização das máquinas MDO online de cinco camadas, haverá cada vez mais fórmulas de cinco camadas. A ideia de design deve ser combinada com a situação de processamento da máquina e a cena final de uso do filme. Se for uma embalagem flexível leve, você pode considerar o uso de HDPE para maximizar a rigidez e resistência ao calor do filme nas condições permitidas pela máquina; se ocorrer estiramento A situação desigual pode ser resolvida pela combinação de HDPE+MDPE; se for uma fórmula com um equilíbrio entre rigidez e resistência, então é necessária a combinação de HDPE+mC6/C8/mC8 LLDPE. A adição de HAO pode melhorar muito a resistência do filme, especialmente a resistência ao impacto e à perfuração. A escolha de LLDPE aqui é mais particular. Se você escolher C8LLDPE, o filme esticado eventualmente mostrará o efeito de rasgar facilmente na direção longitudinal e difícil de rasgar na direção transversal; se você escolher C8mLLDPE, a resistência ao rasgo do filme aumentará como um todo, mas a resistência ao rasgo longitudinal será mostrada. Muito maior do que o fenômeno da resistência ao rasgo transversal. Você pode decidir a combinação de fórmulas de filme de acordo com a cena final de uso do filme.
A ideia de design do filme PE da camada de selagem térmica é principalmente reduzir a temperatura de selagem térmica e aumentar a diferença de temperatura com o filme PE MDO o máximo possível para garantir uma janela de selagem térmica mais ampla e um bom efeito de selagem térmica durante a selagem térmica. O material bruto recomendado é VLDPE (densidade 0,905-0,915g/cm3) ou POP (densidade 0,880-0,905 g/cm3). Deve-se notar que a densidade de VLDPE e POP é baixa. No processo real de sopro do filme, muita viscosidade pode causar dificuldade na abertura do filme. Nesse momento, o filme interno precisa ser soprado para fora ou um agente de deslizamento adicional precisa ser adicionado. O agente de deslizamento irá migrar. Se ele migrar para a superfície composta, afetará a resistência composta geral do filme. Isso também é um fator que reflete a baixa resistência composta do filme MDO no mercado; é necessário encontrar um equilíbrio entre a seleção de matérias-primas e a quantidade de agente de deslizamento adicionado para otimizar a fórmula.
Tabela 3: Lista de graus de camada de selagem térmica recomendados pelos fabricantes de matéria-prima
A tecnologia de embalagens de material único de polietileno ainda está se desenvolvendo vigorosamente. Além do MDO, também existem BOPE, coextrusão de múltiplas camadas contendo materiais de barreira, revestimentos de alta barreira/resistentes ao calor e outras tecnologias; Chengde combinando com a invenção patenteada independente de filme de polietileno e o filme de polietileno MDO desenvolvido, Chengde realizou a transferência requintada de padrões de PE no campo da impressão em rotogravura. Ao mesmo tempo, combinado com o tratamento especial da superfície da membrana, o produto recém-desenvolvido HMDO pode alcançar ALTA BARREIRA e resolver perfeitamente o problema de gargalo de um único material de polietileno na vida útil dos produtos dos clientes, o que pode permitir que os produtos dos clientes tenham uma vida útil mais longa.
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