Charakterystyka strukturalna i procesowa membrany PE oddychającej

Membrana PE oddychająca to nowy typ wodoodpornego materiału polimerowego. Z punktu widzenia procesu wyrobu wymagania techniczne są znacznie wyższe niż u zwykłych materiałów wodoodpornych. Jednocześnie, z perspektywy jakości, membrana oddychająca posiada również funkcjonalność, której inne materiały wodoodporne nie mają.

Folia PE oddychająca to nowy materiał, który szybko rozwija się na świecie. Nazywa się ją folią oddychającą. Jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach ze względu na swoje oddychające i nieprzepuszczalne właściwości.

1. Struktura membrany PE oddychającej

Głównym składnikiem membrany PE oddychającej jest polietylen, czyli materiał polimerowy syntezy z polietylenu. W produkcji polietylenu dodaje się niewielką ilość a-olefinu 4-węglowego lub 8-węglowego jako komonomer. Jednakże, ponieważ ilość użytego a-olefinu jest minimalna, wiele właściwości polietylenu pozostaje zachowane.

Polietylen jest białym, woskowym, przezroczystym materiałem, elastycznym i trudnym do uszkodzenia; można go podzielić na polietylen o niskiej gęstości (LDPE) i wysokiej gęstości (HDPE).

LDPE powstaje z etylenu pod wysokim ciśnieniem (98–250 MPa), o gęstości około 0,91–0,92 g/m³. HDPE powstaje z etylenu spolimeryzowanego pod ciśnieniem 1,0 MPa, o większej gęstości, wszędzie od 0,94 do 0,96 g/m³.

Polietylen jest nietoksyczny i ma doskonałe właściwości dielektryczne. Temperatura przejścia szklistego wynosi około -125℃. Polietylen ma doskonałą stabilność chemiczną, może opierać się kwasom i zasadom w temperaturze pokojowej, ale łatwo utlenia się pod wpływem światła i ciepła oraz może ulec fotodegradacji pod wpływem promieni ultrafioletowych. Polietylen ma również doskonałe właściwości mechaniczne. Część krystaliczna nadaje polietylenowi wyższą wytrzymałość, a część niekrystaliczna zapewnia mu dobrą elastyczność.

2. Właściwości membrany PE oddychającej

W porównaniu z membranami nieoddychającymi, membrany PE oddychające mają następujące cechy:

1. Może przepuszczać gaz, ale nie wodę, dzięki czemu może być używana jako materiał wodoodporny z odpornością na wilgoć;

2. Może odpowiednio poprawić konwekcję powietrza w środowisku użytkownika, co korzystnie wpływa na oddychanie skóry;

3. Ze względu na charakterystykę surowców, membrana PE oddychająca jest nowym, przyjaznym dla środowiska materiałem i nie zanieczyszcza otoczenia.

3. Przepływ procesowy folii PE oddychającej

Z punktu widzenia technologii obróbki, istnieją dwa główne sposoby obróbki membran oddychających: metoda odlewania płaskiego i druga to metoda wytłaczania folii, z których metoda odlewania jest bardziej powszechnie stosowana.

Główny przepływ procesowy metody odlewania wygląda następująco:

Surowiec PE + mieszanie porogenu – dozowanie – granulacja ekstruzja – odlewanie ekstruzja – rozciąganie i utrwalanie – chłodzenie – obróbka krawędzi – nawijanie.

W procesie produkcji folii PE oddychającej, proces rozciągania Linia do produkcji folii oddychającej PE znacząco wpływa na wydajność folii.

Podczas procesu rozciągania, gdy siła wiążąca między cząstkami porogenu CaCO₃ a otaczającym polietylenem jest mniejsza od siły deformacji polietylenu spowodowanej rozciągnięciem, polietylen oddzieli się wzdłuż krawędzi CaCO₃, tworząc drobne cząsteczki. Pory nie przepuszczają cząsteczek ciekłych, lecz tylko gazowych, dzięki czemu rozciągnięta folia ma funkcję wodoodporności i oddychania.

Rozmiar pór można dostosować w zależności od warunków procesu, takich jak wielkość, kształt, sposób rozciągania i współczynnik rozciągania cząstek CaCO₃.

Kiedy temperatura rozciągania znajduje się w określonej wartości, wraz ze wzrostem współczynnika rozciągania średnica pustek w folii PE oddychającej rośnie, a przenikalność powietrza wzrasta, jednocześnie wydajność rozciągania pogarsza się; wraz z wzrostem grubości przenikalność powietrza maleje.

4. Problemy i środki zaradcze często spotykane w procesie produkcji folii PE oddychającej.

1 Złą moc połączenia

Moc połączenia folii PE oddychającej jest bardzo niska lub zerowa, co w ogóle nie spełnia wymagań klientów, prowadząc do wykluczenia produktu. Ze względu na specyfikę procesu produkcji folii PE oddychającej, niskie napięcie powierzchniowe, wysoka zawartość środków smarnych i zanieczyszczenia powierzchni mogą prowadzić do słabych połączeń.

Niskie napięcie powierzchniowe

W normalnych warunkach napięcie powierzchniowe folii PE oddychającej do suchego połączenia musi wynosić powyżej 38 dyn/cm, by mogła być użyta.

Praktyka dowodzi, że jeśli wartość napięcia powierzchniowego membrany PE oddychającej jest niższa niż 38 dyn/cm, może to powodować zjawisko niskiej mocy połączenia. Poniżej 36 dyn/cm moc połączenia będzie wyjątkowo niska lub zerowa.

Jednocześnie moc połączenia jest również związana z grubością folii PE oddychającej. Jeśli jest ona mniejsza niż 30 mikronów, może być ledwie połączona przy napięciu 36–38 dyn/cm. Gdy grubość wynosi 30–50 mikronów, a wartość napięcia powierzchniowego to 37 dyn/cm, struktura połączenia jest uważana za odpowiednią. Na przykład OPP/PE, efekt połączenia może spełniać wymagania. Ale gdy grubość przekracza 50 mikronów, folia jest nieprzydatna, jeśli jej napięcie powierzchniowe jest niższe niż 38 dyn/cm.

Oto kilka zestawów danych do reference:

Wartość napięcia powierzchniowego membrany PE oddychającej jest ogromna w momencie jej produkcji, ale z upływem czasu wartość ta stopniowo spada. Ogólnie folia PE oddychająca może być przechowywana przez 3–6 miesięcy, ale latem może być przechowywana przez 3–6 miesięcy. W sezonie deszczowym okres przechowywania najlepiej nie przekraczać dwóch miesięcy.

Praktyka dowodzi, że wartość napięcia powierzchniowego folii PE oddychającej ma bardzo bliską zależność od jej grubości i otoczenia. Im wyższa temperatura i wilgotność otoczenia, tym szybciej spada wartość napięcia powierzchniowego, a im grubsza folia, tym szybciej spada.

Dlatego umieszczenie folii PE oddychającej zwykle nie powinno przekraczać trzech miesięcy, zwłaszcza w sezonie deszczowym. Należy zwrócić większą uwagę na wentylację i przewietrzanie magazynu, jeśli czas przechowywania jest z jakiegoś powodu zbyt długi; przy ponownym użyciu, oprócz kontroli rolki po rolce, należy kompleksowo rozważyć, czy kontynuować używanie produktu połączonego zgodnie z przeznaczeniem mieszanki, aby uniknąć strat.

Wpływ dodatków

Gdy folia PE oddychająca zostaje przetworzona na film, zwykle wymagane są dodatki, takie jak środki antystatyczne, środki smarne i środki antystatyczne, w zależności od jej zastosowania.

Te dodatki nie są statyczne po formowaniu folii ani po połączeniu, szczególnie środki smarne, które zwykle wykorzystują erukamid lub oleamid.

Istnieją dwa powody spadku mocy połączenia spowodowanego środkami smarnymi:

① Po krótkim czasie przechowywania folii PE oddychającej środek smarny migruje na powierzchnię folii PE oddychającej, tworząc cienką, gęstą warstwę. Ta gruba warstwa blokuje wiązanie kleju z charakterem folii PE oddychającej, powodując, że połączenie nie może interakcjonować z powierzchnią folii PE oddychającej. Molekuły PE stykają się, początkowe połączenie klejowe jest słabe; w miarę wzrostu czasu utwardzania moc połączenia nie zmienia się znacząco, a moc połączenia pozostaje niska lub zerowa.

Do specjalnych wymagań należy używać folii PE oddychającej o wysokiej śliskości, która nie powinna być pozostawiana zbyt długo w normalnych warunkach. Jeśli folia PE oddychająca jest używana przez dłuższy czas z jakiegoś powodu, najlepiej umieścić ją w temperaturze 60–70℃ przez ponad 8 godzin przed połączeniem. Wtedy środek smarny częściowo zniszczy się, więc należy ponownie dokonać laminowania. Laminowanie nie ma problemu z niską mocą połączenia, ale folie PE oddychające już nie mają wysokich właściwości smarnych.

②Początkowe połączenie klejowe jest akceptowalne, ale w miarę wzrostu czasu utwardzania moc połączenia staje się coraz niższa, a pomiędzy dwoma warstwami pojawia się biała pylista substancja.

Jest to spowodowane tym, że do produkcji folii oddychającej z PE stosuje się surowce PE o wysokiej śliskości. Ze względu na wysoką zawartość środka antypoślizgowego w filmie, podczas procesu utwardzania w wysokich temperaturach (40–50℃) wzmacnia się ruch molekuł środka antypoślizgowego w filmie. Duża liczba molekuł środka antypoślizgowego przenosi się na obie strony folii. W miarę upływu czasu ilość przenoszenia na powierzchnię stopniowo wzrasta. To przenoszenie niszczy proces wiązania fizycznego między klejem a molekułami PE i powstaje słabe połączenie. Im dłużej trwa, tym silniejsza jest siła niszcząca i tym niższa jest wytrzymałość kompozytu.

W takim przypadku zazwyczaj zwiększa się temperatura utwardzania, aby przyspieszyć szybkość usieciowania kleju, dzięki czemu szybkość reakcji przewyższa szybkość przenoszenia środka antypoślizgowego i kompensuje nadmierną zawartość tego środka w folii oddychającej z PE. Negatywny wpływ.

Zanieczyszczenie powierzchni

Folie oddychające z PE zazwyczaj nie są zanieczyszczane w procesie produkcyjnym, ale jedno z nich łatwo przeoczyć: zanieczyszczenie płynem dyne.

Wielu producentów folii oddychających z PE używa samodzielnie przygotowanych roztworów dyne do testowania napięcia powierzchniowego folii. Płyn dyne to zazwyczaj mieszanina monoetyloeteru glikolu etylenowego – bezbarwnego i przezroczystego płynu. Jeśli zostanie on przez pomyłkę zanieczyszczony przez rolkę prowadzącą ze względu na niską szybkość lotności, film zostanie zniszczony podczas przechodzenia przez rolkę prowadzącą. Roztwór dyne przedostaje się na powierzchnię folii oddychającej z PE i ściśle łączy się z molekułami PE. Nie ulega usieciowaniu z molekułami kleju po komponowaniu, co skutkuje zerową lokalną wytrzymałością kompozytu. Sytuacja ta jest trudna do wykrycia podczas wstępnej inspekcji.

2 białe punkty w kompozycie.

Zjawisko to występuje w sposób oczywisty w przypadku folii mlecznobiałej z PE; zazwyczaj do folii mlecznobiałej dodaje się pewną ilość białego masterbatchu: skoncentrowanego dwutlenku tytanu. Ze względu na różną jakość kolorowego masterbatchu, wielkość i twardość zawartego dwutlenku tytanu są różne, co skutkuje różną jakością folii mlecznobiałej po komponowaniu i różnym poziomem jasności powierzchni. Jeśli powierzchnia folii mlecznobiałej wydaje się szorstka i ma zagłębienia od strony, większość produktów komponowanych z taką folią będzie miała białe plamy. Zwykłe rozwiązania problemu to: Po pierwsze, zwiększyć ilość kleju. Po drugie, naniesić ponownie warstwę białej farby. Bez względu na metodę, koszty wzrosną, dlatego folię PE należy ściśle sprawdzać przed użyciem.

3 Po komponowaniu produkt końcowy staje się gorzkawy

Zjawisko to wystąpiło u wielu producentów. Automatyczna maszyna pakująca produkt kompozytowy nie działa płynnie lub torba wykonana jest trudna do otwarcia.

Komponowanie suchym sposobem zazwyczaj wykorzystuje dwuskładnikowe kleje reaktywne, które muszą utwardzać się w wysokiej temperaturze po komponowaniu, aby osiągnąć najwyższą wytrzymałość kompozytu. Środek antypoślizgowy w folii oddychającej z PE zmieni się w wyniku zmiany temperatury utwardzania. Przy określonej temperaturze środek antypoślizgowy ulega zmianom chemicznym i traci swoje działanie antypoślizgowe. Im wyższa temperatura, tym większa różnica. Im większa utrata, tym produkt końcowy stanie się gorzkawy i nie może być użyty.

Dlatego temperatura komory utwardzania musi być ściśle kontrolowana na około 40℃ i nie można jej dowolnie zwiększać. Ponadto, w zależności od różnych zastosowań produktu, należy wybierać inne składniki, aby uniknąć gorzkawości produktu spowodowanej nieodpowiednim doborem gatunków żywic.

4 Słabe uszczelnienie termiczne

Po tym, jak kompozyt trafia do ostatniego procesora i dostaje się do rąk klienta, czasami lokalna temperatura uszczelniania termicznego jest zbyt wysoka, uszczelnienie nie jest prawidłowe itp., co w ciężkich przypadkach nie da się naprawić. Powody tego zjawiska to rozładowanie koronowe, wysoka zawartość środka antypoślizgowego oraz nadmierne dodawanie materiałów wtórnych.

Rozładowanie koronowe

Kiedy folia oddychająca z PE przechodzi przez rolkę rozładowującą wysokiego napięcia w procesie produkcyjnym, może powodować częściowe rozładowanie folii z różnych powodów. Zjawisko to często ma postać wzdłużnego pasma, a jego pozycja jest zwykle stała. Wartość napięcia powierzchniowego jest zazwyczaj bardzo wysoka. Ponieważ rozładowany pokrywający materiał tworzy substancję z grupami polarnymi identyczną z powierzchnią kompozytu, ta substancja nie posiada zdolności uszczelniania termicznego. Dlatego nie może być użyta w produkcji toreb czy automatycznych opakowań. Doszło do słabego lokalnego uszczelnienia termicznego. Folia oddychająca z PE dodaje punkt testu wartości napięcia powierzchniowego przy wprowadzaniu do fabryki, aby uniknąć tego zjawiska.

Wysoka zawartość środka antypoślizgowego

Ze względu na wysoką zawartość środka antypoślizgowego w warstwie uszczelniającej folii oddychającej z PE, duża jego ilość wytrąca się na powierzchni folii oddychającej z PE, tworząc gęstą warstwę, która utrudnia uszczelnianie termiczne folii oddychającej z PE.

Może to nastąpić, jeśli użyta jest folia oddychająca z PE po terminie ważności. Dlatego konieczne jest dobranie odpowiednich gatunków żywic zgodnie z konkretnymi wymaganiami klientów i staranie się nie używać folii martwych dla produktów o wysokiej śliskości. Po wystąpieniu tego zjawiska zaleca się użyć rozpuszczalnika, by wielokrotnie przetrzeć pokrywający materiał, co poprawi efekt.

Nadmierne dodawanie materiałów wtórnych

Aby zaoszczędzić koszty, do produkcji folii oddychających z PE często dodaje się pewną ilość materiałów wtórnych. Materiały wtórne są zwykle regenerowane w wysokich temperaturach nie rzadziej niż dwukrotnie. Zawierają pewną ilość zanieczyszczeń. Po ponownym wykonaniu folii jej wydajność uszczelniania termicznego znacznie się poprawia. Spadek, temperatura uszczelniania termicznego zazwyczaj wzrasta o 5–10℃. Eksperymenty pokazują, że gdy dodana ilość materiału wtórnego do warstwy uszczelniającej wynosi 30%, temperatura uszczelniania termicznego folii oddychającej z PE wzrasta o 3–5℃. Gdy dodatek wynosi 50%, temperatura uszczelniania termicznego wzrasta o 6–10℃ i generalnie producent folii powinien unikać dodawania materiałów wtórnych do warstwy uszczelniającej.

5. Zakres zastosowań folii oddychającej z PE

Ze względu na swoje miękkie i komfortowe właściwości fizyczne i mechaniczne, folia oddychająca z PE ma doskonałe właściwości rozciągania i wydłużania.

Typowe obszary zastosowania to:

• Artykuły codziennego użytku: płaszcz przeciwdeszczowy, pokrowiec na garnitur, maska do oczu, obrus, czepek prysznicowy, zasłona prysznicowa, worek na wodę, obrus, itp.;
• Produkty higieniczne: papierowe pieluszki, podpaski higieniczne, fartuchy medyczno-chirurgiczne, specjalne opakowania do leczenia medycznego i opakowania żywności, itp.;
• Materiały opakowaniowe: komputery, urządzenia klimatyzacyjne, pokrowce odpornie na kurz, pokrowce na samochody, miękkie opakowania kosmetyczne, torby na zakupy, torby na prezenty, teczki na dokumenty, itp.;
• Modne opakowania: kosmetyczne torby, wysokiej klasy artykuły piśmienne, torby na łzy, szafy, torby na wędkowanie, torebki i torby, itp.