2.5. Folie jonomerowe (Surlyn)
Sš to folie będšce kopolimerami etylenu z kwasem metakrylowym utworzone w ten sposób, że grupy karbonylowe (aniony) znajdujš się wzdłuż łańcucha polimeru. Jony metali (M) takich jak sód, potas, magnez i cynk sš wprowadzane przez odpowiednie sole kwasu metakrylowego i tworzš kationowš częć wišzania jonowego [5,6].
Schematycznie strukturę jonomeru przedstawia poniższy wzór: (...)
Charakterystycznš cechš poliolefin, zawierajšcych międzyłańcuchowe wišzania jonowe, jest niższy stopień krystalicznoci w stosunku do polietylenu, ale bez jednoczesnego obniżenia sztywnoci. Wišzania jonowe w pewnym sensie spełniajš funkcję wišzań poprzecznych, co ma wpływ na wzrost sztywnoci polimeru w normalnej temperaturze.
Usieciowanie ma charakter odwracalny. Wišzania jonowe w temperaturach przetwórstwa ulegajš osłabieniu i rozerwaniu, a polimer zachowuje się jak typowe tworzywo termoplastyczne. Nie wszystkie wišzania ulegajš zerwaniu w podwyższonej temperaturze, dzięki temu jonomery odznaczajš się wysokš wytrzymałociš w stanie stopionym i umożliwiajš formowanie powłok nawet przy bardzo cienkich warstwach. Długoć łańcucha polimeru, zawartoć grup karboksylowych komonomeru, typ jonu oraz stopień usieciowania mogš być regulowane i umożliwiajš uzyskiwanie tworzyw o wymaganych właciwociach.
Do kopolimeryzacji może być stosowany także styren, propylen lub kopolimer etylenu z octanem winylu (E / VAC), oprócz kwasu metakrylowego może być również stosowany kwas akrylowy. Jako kationy mogš być stosowane obok sodu i cynku również lit i stront.
Do nakładania powłok przez wytłaczanie, a także przy produkcji folii szczególnie użyteczne sš jonomery sodowe i cynkowe. Dzięki obecnoci polarnych grup karboksylowych jonomery wykazujš ăpowinowactwoÓ i dobrš przyczepnoć do papieru, celofanu oraz folii aluminiowej. Tworzywa te nie wymagajš również aktywacji powierzchni przed drukowaniem i sklejaniem, co jest konieczne w przypadku polietylenu.
Wzrost polarnoci jest przyczynš zwiększonej odpornoci na tłuszcze i oleje. Jonomery wykazujš pewne podobieństwo do kopolimeru etylenu, np. z octanem winylu. Podobnie jak kopolimery octanu winylu z etylenem (E / VAC) jonomery wykazujš doskonałe właciwoci optyczne i wysokš udarnoć. Do wad zaliczane sš wysoki współczynnik tarcia i tendencja do wzajemnego sklejania się.
Folie lub powłoki jonomerowe występujš najczęciej pod nazwš Surlyn. Nazwa Surlyn jest markš handlowš jonomerów produkowanych przez firmę Du Pont. Surlyn występuje w kilku odmianach [8].
Folie z Surlynu mogš być produkowane metodš wylewania lub wytłaczania z rozdmuchem. Jonomery sš tworzywami termoplastycznymi. Odznaczajš się one niskš temperaturš mięknienia, a więc niższymi (np. w stosunku do polietylenu) temperaturami zgrzewania.
Jonomery sš wykorzystywane tak do produkcji folii, jak i do powlekania lub współwytłaczania i laminowania.
Folie z jonomerów odznaczajš się szczególnš odpornociš na tłuszcze i oleje, wykazujš redniš przenikalnoć pary wodnej, dużš udarnoć, zachowujš dobre właciwoci mechaniczne w niskich temperaturach, a przede wszystkim odznaczajš się wysokš przezroczystociš. Wady, do których należš wysoki współczynnik tarcia oraz tendencja do wzajemnego sklejania się w bok, usunięto przez stosowanie odpowiednich dodatków. Dodatki te pogarszajš jednak przezroczystoć.
Folie jonomerowe sš stosowane do opakowań obcišganych na produkcie typu skin-pack lub do opakowań typu blister-pack, do opakowań głęboko formowanych oraz wszelkich opakowań próżniowych i torebek do pakowania wyrobów przemysłowych. Folie jonomerowe można również stosować do pakowania mięsa i tłustych rodków spożywczych.
Ważnym kierunkiem zastosowania jonomerów jest powlekanie i laminowanie papieru, tektury, celofanu, poliestru, folii aluminiowej itp.
Z jonomerów można również formować kształtki, np. butelki przeznaczone do pakowania olejów rolinnych, szamponów, ciekłych tłuszczów do pieczenia oraz różne kształtki formowane metodš wytłaczania przeznaczone dla przemysłu samochodowego czy też meblarskiego itp.
2.6 Aktywacja powierzchni
Folie lub/i kształtki z polietylenu, polipropylenu oraz poliestru muszš być poddawane aktywacji powierzchni przed procesami drukowania, laminowania, klejenia, metalizowania, nanoszenia powłok uszlachetniajšcych, warstw wiatłoczułych, krelarskich itp. We wszystkich wymienionych przypadkach potrzebna jest duża adhezja farb, klejów, metali itp. do powierzchni tworzyw sztucznych.
Adhezję w tych przypadkach determinuje stan energetyczny warstwy wierzchniej tworzywa charakteryzowany przez napięcie powierzchniowe i energię powierzchniowš. Napięcie powierzchniowe jest zwykle małe i należy je zwiększyć, szczególnie w przypadku tworzyw niepolarnych. Procesy prowadzšce do zwiększenia adhezji noszš wspólnš nazwę aktywacji (lub aktywowania) warstwy wierzchniej (powierzchni).
Podczas aktywacji warstwy wierzchniej zachodzš w niej następujšce zmiany:
Ľ usuwanie zanieczyszczeń typu kurz, brud itp. lub zewnętrznych powłok strefy powierzchniowej majšcych charakter zanieczyszczeń pochodzšcych z procesu przetwórstwa,
Ľ deformacje geometryczne struktury powierzchni powodujšce także wzrost chropowatoci,
Ľ reakcje chemiczne prowadzšce do powstawania na powierzchni folii lub/i kształtek zwišzków polarnych prowadzšcych do wzrostu napięcia powierzchniowego folii lub/i kształtek.
Aktywacja powierzchni może zostać wykonana różnymi metodami i różnymi czynnikami. Metody te można podzielić na: fizyczne, chemiczne i kombinowane.
Do najczęciej stosowanych metod fizycznych należy zaliczyć działanie wyładowaniami elektrycznymi niezupełnymi, zwanymi popularnie wyładowaniami koronowymi i płomieniem, tzw. opłomienianiem. Wyładowania koronowe stosowane sš głównie do aktywacji powierzchni folii, za opłomienianie Đ głównie do aktywacji kształtek. Do innych rzadziej stosowanych metod fizycznych należy aktywacja wyładowaniami jarzeniowymi, promieniami ultrafioletowymi i laserem.
Do metod chemicznych najczęciej stosowanych współczenie zalicza się obróbkę różnymi substancjami utleniajšcymi, np. bezwodnym dwutlenkiem siarki, skondensowanš siarkš, kwasem azotowym, tlenkiem krzemu, nadtlenkiem wodoru, ozonem oraz gazowym fluorem lub fluorowodorem w mieszaninie z powietrzem. Do aktywacji folii znajduje zastosowanie metoda z gazowym fluorem lub fluorowodorem, pozostałe metody stosowane sš do kształtek. Niestety, kształtek tych nie można stosować jako opakowań do rodków spożywczych.
Do najczęciej stosowanych metod kombinowanych należy zaliczyć: działanie węglowodorami chlorowanymi w połšczeniu z napromieniowaniem ultrafioletem oraz wyładowania koronowe w atmosferze tlenku krzemu. cdn.
