2.2. Folie z kopolimeru etylenu z octanem winylu (E/VAC)
Kopolimery etylen/octan winylu otrzymuje się metodš rodnikowej kopolimeryzacji pod wysokim cinieniem (1,2-1,5x108 Pa). Zawartoć procentowa octanu winylu wbudowanego do czšsteczek powstajšcego kopolimeru jest taka sama jak w poczštkowej mieszaninie. Wytwarzane sš kopolimery E/VAC o różnej zawartoci octanu winylu [5,6]. W starszej literaturze używany bywa także skrót EVA.
W wyniku kopolimeryzacji tworzš się takie struktury jak podana poniżej: (...)
E/VAC służy do produkcji folii oraz do współwytłaczania z innymi foliami i do powlekania. Kopolimery E/VAC majš niższy stopień krystalicznoci od polietylenu o niskiej gęstoci.
Kopolimery etylen/octan winylu charakteryzujš się w stosunku do polietylenu o niskiej gęstoci niższš sztywnociš, niższš temperaturš mięknienia oraz wyższš: gęstociš, wytrzymałociš na zerwanie i wydłużalnociš.
E/VAC wykazuje odpornoć nawet w podwyższonej temperaturze na: kwas octowy, rozcieńczony kwas solny i siarkowy, wodorotlenek sodowy, etanol, soki owocowe i detergenty.
Obniżenie stopnia krystalizacji w stosunku do PE-LD powoduje w przypadku E/VAC wzrost: giętkoci, udarnoci, przenikalnoci pary wodnej i gazów oraz poprawę właciwoci optycznych.
Obecnoć końcowych grup polarnych zwiększa współczynnik tarcia oraz tendencję do wzajemnego sklejania.
Folie z E/VAC produkowane sš najczęciej metodš wytłaczania z rozdmuchem. Do wytłaczania stosuje się takie same urzšdzenia jak przy produkcji folii z polietylenu. Także przy wyrobie opakowań wykorzystywane sš te same techniki zgrzewania.
Folie z E/VAC sš materiałem przydatnym do pakowania mięsa i drobiu Đ w tym przypadku stosowane sš jako folie rozcišgliwe (tzw. stretch).
Folie z E/VAC majš większš zdolnoć łšczenia się z innymi materiałami niż folie z PE-LD. Sš one przydatne do laminowania, a kopolimery E/VAC służš również do powlekania folii z tworzyw sztucznych.
Folie z E/VAC sš stosunkowo rzadko zadrukowywane. Nie wymagajš aktywacji powierzchni, gdyż sš polarne. Stosowane techniki drukowania to fleksografia i wklęsłodruk (rotograwiura).
2.3. Folie z kopolimerem etylenu z alkoholem winylowym (E/VAL, także EVOH)
Termoplastyczne tworzywa będšce kopolimerem etylenu i alkoholu winylu otrzymuje się przez zmydlenie E/VAC.
Alkohol winylowy nie jest trwałym zwišzkiem chemicznym i dlatego kopolimer E/VAL otrzymuje się nie bezporednio, a tylko przez zmydlenie E/VAC. W zwišzku z tym E/VAL zawiera zawsze grupy octanowe [5,6].
E/VAL ma następujšcy wzór chemiczny: (...)
E/VAL ma wysoki stopień krystalicznoci. Najważniejszš cechš tych folii jest bardzo mała przepuszczalnoć gazów, a szczególnie tlenu.
Folie z E/VAL produkowane sš najczęciej metodš wytłaczania z rozdmuchem. Folie zawierajšce duży udział alkoholu winylu sš rozpuszczalne w wodzie, w zwišzku z tym stosowane sš do pakowania rodków myjšcych, ponieważ po wrzuceniu do wody rozpuszczajš się wraz z tym rodkiem.
W przypadku współwytłaczanych folii kompleksowych (laminatów) E/VAL znajduje zastosowanie przy produkcji laminatów przeznaczonych do pakowania rodków spożywczych. E/VAL zastępuje kopolimer chlorku winylu z chlorkiem winylidenu PVDC, od którego ma lepsze właciwoci barierowe. Dodatkowš zaletš E/VAL jest to, że nie jest on zwišzkiem chloru jak PVDC. Przy jego spalaniu nie będzie więc powstawał chlorowodór, jak ma to miejsce w przypadku PVDC.
Monofolie z E/VAL zadrukowywane sš najczęciej technikš fleksograficznš. Nie wymagajš one aktywacji powierzchni przed drukowaniem.
2.4. Folie polipropylenowe (PP)
Polipropylen (PP) otrzymuje się przez polimeryzację propylenu w obecnoci katalizatorów metaloorganicznych. Reakcja polimeryzacji zachodzi w temperaturze ok. 100ĄC w rodowisku ciekłych węglowodorów nasyconych. (...)
Produkcję PP w skali przemysłowej rozpoczęto w 1957 roku przy zastosowaniu katalizatorów Zieglera-Natty, tych samych, które umożliwiały otrzymanie polietylenu o dużej gęstoci. W zależnoci od składu katalizatora i warunków reakcji otrzymuje się polimery o różnej budowie przestrzennej:
Ľ polipropylen izotaktyczny, który dzięki uporzšdkowanej strukturze przestrzennej i dużemu stopniowi krystalizacji ma najlepsze właciwoci mechaniczne oraz największš odpornoć cieplnš i z tego powodu jest stosowany najczęciej;
Ľ polipropylen ataktyczny Đ o nieuporzšdkowanej strukturze przestrzennej, posiadajšcy właciwoci podobne do gumy niewulkanizowanej;
Ľ polipropylen stereoblokowy (syndiotaktyczny) Đ wykazujšcy właciwoci porednie między PP izotaktycznym i ataktycznym.
Polipropylen jest polimerem krystalicznym o temperaturze topnienia około 170ĄC i gęstoci od 0,89 do 0,90 g/cm3. Do przetwarzania metodš wtrysku lub wtłaczania jest stosowana wyłšcznie jego odmiana o strukturze uporzšdkowanej, czyli PP izotaktyczny.
Charakterystyczne cechy polipropylenu:
Ľ brak smaku i zapachu,
Ľ duża wytrzymałoć mechaniczna,
Ľ duża przezroczystoć,
Ľ odpornoć na podwyższone temperatury, umożliwiajšca sterylizację zawartoci opakowania (w temperaturze do 140ĄC) lub jej podgrzewanie,
Ľ odpornoć na działanie wody, olejów, tłuszczów i wielu substancji chemicznych,
Ľ mała przenikalnoć pary wodnej,
Ľ możliwoć produkowania folii bardzo cienkich (od 12 mikrometrów),
Ľ obojętnoć fizjologiczna.
Folie polipropylenowe sš zaliczane obecnie do grupy najważniejszych tworzyw opakowaniowych. Znajdujš także zastosowanie do laminowania druków oraz wchodzš w skład folii kompleksowych. Zarówno same folie PP, jak i ich laminaty z innymi foliami sš zadrukowywane w przypadku, gdy majš stanowić materiał opakowaniowy.
Folie PP otrzymuje się, podobnie jak folie PE, metodš wytłaczania szczelinowego z dyszy płaskiej (tzw. folia wylewana, zwana również z angielska cast) lub z rozdmuchem Đ rękaw z polipropylenu. Polipropylenowa folia ma najmniejszš z folii opakowaniowych gęstoć w granicach 0,89Ö0,91 g/cm3. Wišże się z tym duża wydajnoć folii z 1 kg (tzn., że można wyprodukować z 1 kg granulatu polipropylenowego więcej m2 folii PP niż folii PE lub poliestrowej).
Folie PP mogš być produkowane jako tzw. folie nieorientowane i orientowane. Proces orientacji jedno- lub dwuosiowej polega na tym, że w procesie produkcji jest ona rozcišgana w jednym lub dwu kierunkach. Najczęciej stosowane sš folie PP dwuosiowo orientowane, oznaczone w literaturze zagranicznej angielskim skrótem BOPP (ang. biaxal orientated polypropylene). W literaturze polskiej przyjšł się skrót OPP, co znaczy ăorientowana folia polipropylenowaÓ. Skrót ten jest jednoznaczny, gdyż folie polipropylenowe produkowane sš tylko jako dwukierunkowo orientowane. Nie ma możliwoci wyprodukowania folii jednokierunkowo orientowanej [7]. Folie polipropylenowe orientowane (OPP) nie sš Đ w przeciwieństwie do folii nieorientowanych polipropylenowych (PP) Đ zgrzewalne. W celu uzyskania zdolnoci zgrzewania folie OPP muszš być lakierowane lub powlekane albo współwytłaczane z polimerami termoplastycznymi i zgrzewalnymi.
Typowymi grubociami folii PP sš: dla folii nieorientowanych PP 15Ö800 mikrometrów, dla folii orientowanych OPP 12Ö50 ľm. Orientowana folia PP (OPP) odznacza się idealnš wprost przezroczystociš, wysokim połyskiem, bardzo dużš wytrzymałociš mechanicznš, dużš elastycznociš. Folia ta jest odporna na wysokš temperaturę, działanie wody i większoci substancji chemicznych, olejów, tłuszczy. Nie zawiera zmiękczaczy, jest obojętna fizjologicznie i wykazuje małš przepuszczalnoć par i gazów. Dzięki przeprowadzonej obróbce stabilizacyjnej posiada dużš stabilnoć wymiarowš. Folia PP nieorientowana ma gorsze właciwoci mechaniczne niż folia orientowana.
W celu umożliwienia sklejania i zadrukowywania powierzchnia folii OPP orientowanych (niepowlekanych) i nieorientowanych musi być aktywowana za pomocš wyładowań elektrycznych (koronowych). Na powierzchni folii powstajš grupy: karbonylowe, karboksylowe, hydroksylowe i ugrupowania nadtlenkowe.
Aktywacja powierzchni jest mniej trwała niż w przypadku folii PE. Jej trwałoć zależy od warunków przechowywania folii. Kłopoty zwišzane z brakiem zgrzewalnoci i krótkim czasem trwania aktywacji folii skłoniły producentów folii do jej powlekania. Folie OPP mogš być powlekane jedno- lub dwustronnie.
Orientacja i stabilizacja wytłaczanej folii polipropylenowej pogarsza jednak naturalnš dla tworzywa termoplastycznego zgrzewalnoć. Wymagane do zgrzewania podwyższenie temperatury powoduje miejscowš utratę orientacji oraz osłabienie mechaniczne wzdłuż linii zgrzewania. W celu wyeliminowania tej wady większoć opakowaniowych folii OPP wyposażona jest w warstwy zgrzewalne.
Sporód znanych i stosowanych odmian folii OPP wyróżnić można [7]:
Ľ folie bez warstw zgrzewalnych (w terminologii zagranicznej plain) obecnie coraz częciej wytwarzane również przez współwytłaczanie (wszystkie warstwy z tego samego polimeru). Sš to folie niepowlekane, zaliczane na ogół do niezgrzewalnych, o mniejszym znaczeniu w technice opakowaniowej, a wykorzystywane głównie do laminowania zadrukowanego uprzednio papieru i kartonu; do grupy tej zakwalifikować należy również folie, w których połšczenia zgrzewane o niewielkiej wytrzymałoci uzyskiwane sš przez dodatek do polimeru substancji poprawiajšcych zgrzewalnoć. Tego rodzaju folie wykorzystywane sš np. na rynku amerykańskim w maszynach owijajšcych, nie nadajš się natomiast do stosowania w maszynach formujšco-napełniajšcych typu pionowego lub poziomego;
Ľ folie z warstwami zgrzewalnymi (1-2 ľm) najczęciej z kopolimeru etylen-propylen, uzyskiwanymi przez współwytłaczanie z warstwš podstawowš;
Ľ folie, w których własnoci zgrzewalne uzyskuje się przez powlekanie rozpuszczalnikowe lub dyspersyjne polimerami i kopolimerami akrylowymi, winylowymi i winylidenowymi; wykorzystywane sš tu również kopolimery etylen-octan winylu oraz jonomery. Folie te nie tylko ze względów ekonomicznych (możliwoć bezporedniego zawracania odpadów produkcyjnych), ale również ze względów technicznych (szeroki zakres temperatur zgrzewania, wysoka wytrzymałoć połšczeń), jak też braku zagrożeń dla rodowiska naturalnego stanowiš najdynamiczniej rozwijajšcš się grupę odmian folii OPP;
Ľ folie spienione, tzw. perliste o obniżonej gęstoci (w odróżnieniu od poprzednio wymienionych nieprzezroczyste):
Đ bez warstw zgrzewalnych (np. na etykiety),
Đ z warstwami zgrzewalnymi, uzyskiwanymi najczęciej przy współwytłaczaniu, ale również przez powlekanie.
Dzięki obniżonej gęstoci coraz poważniej traktowane sš jako substytut papieru; tego rodzaju folie wykorzystywane sš zarówno w postaci niepowlekanych, jak i z powłokami typu kopolimerów etylen-propylen, a także kopolimerów winylidenowych, względnie stanowiš jednš z warstw laminatu w połšczeniach z innymi rodzajami folii OPP. W grupie folii OPP spienionych wydziela się folię perlistš. Jest to folia lekko spieniona wypełniana węglanem wapnia; gęstoć tego typu folii wynosi 0,75 g/cm3.
Niepowlekane folie OPP wymagajš aktywacji powierzchni do drukowania do wartoci minimum 38 mN/m, za do laminowania 38Ö40 mN/m. Powłoki nakładane na folie OPP zapewniajš zwiększenie ich właciwoci barierowych, tzn. zmniejszajš przepuszczalnoć gazów i cieczy oraz zapewniajš im dobrš zgrzewalnoć. Zadrukowywanie folii OPP powlekanych jest o wiele łatwiejsze niż folii polipropylenowych niepowlekanych (PP), gdyż drukuje się nie na biernym chemicznie polipropylenie, ale na nałożonej na folię OPP powłoce (to samo dotyczy laminowania).
Folie OPP stosowane sš również do metalizacji próżniowej powłokš aluminiowš. W tym przypadku stanowiš one warstwę składowš laminatów.
W literaturze polskiej zamiast okrelenia BOPP dla dwuosiowo orientowanych folii PP stosowany jest skrót OPP (orientowana folia PP). Okrelenie ăfolia PPÓ oznacza albo folię polipropylenowš ogólnie, bez precyzowania, czy jest ona orientowana, czy też nie, albo folię polipropylenowš nieorientowanš.
Folie OPP będšce substytutem folii celofanowych praktycznie je wyparły. W najbliższym czasie powinny całkowicie zastšpić folie celofanowe.
Orientowane folie polipropylenowe, a cilej z kopolimeru propylen-etylen sš foliami termozgrzewalnymi o dwuosiowym skurczu (kopolimer zawiera na ogół 1-8% etylenu).
Powlekane folie polipropylenowe stanowiš wierzchniš warstwę (przeznaczonš do zadrukowywania) materiałów samoprzylepnych.
Podobnie jak w przypadku folii polietylenowych, także folie z orientowanego dwuosiowo polipropylenu produkowane sš jako tzw. folie skrętne z pamięciš, czyli przeznaczone do maszynowego pakowania cukierków. Sš one zadrukowywane cišgłymi wzorami do szeciu kolorów, najczęciej technikš drukowania fleksograficznego.
Zadrukowane orientowane folie polipropylenowe stosowane sš do technologii etykietowania podczas formowania zwanej IML, czyli In-Mould Labelling. W tej technologii etykieta jest drukowana na folii polipropylenowej podawanej do otwartej formy wtryskowej. Po zamknięciu formy następuje wtrysk stopionego polipropylenu, który po schłodzeniu na trwałe łšczy się z etykietš. Folia OPP do tej technologii może być zadrukowywana fleksografiš, wklęsłodrukiem lub offsetem, pod warunkiem zastosowania farb odpornych na temperaturę ponad 200ĄC. Odbiorcš tego rodzaju etykiet jest przemysł chłodniczy, szczególnie producenci lodów. Majš oni dobrze zaetykietowane wieczka do pojemników z lodami. cdn.
