Stiramento biassiale del film
La produzione dipellicole stirate biassialmentetipicamente prevede due metodi: lo stiramento del film piatto e il metodo delle doppie o triple bolle. Il processo generale di stiramento del film piatto prevede l'estrusione di un polimero da una macchina, il riscaldamento fino a quando non si scioglie e quindi il rilascio del materiale fuso dallo stampo per formare un foglio spesso. Questo foglio viene immediatamente temprato per solidificarlo. All'interno di un intervallo di temperatura e velocità specificato (elevata temperatura elastica e velocità di allungamento), il materiale viene quindi allungato in entrambe le direzioni longitudinale e trasversale secondo un determinato rapporto. Questo allungamento favorisce la disposizione ordinata delle catene polimeriche o dei cristalli lungo la direzione del piano. La struttura tesa viene poi fissata in uno stato teso o rilassato (termoformatura). Successivamente il materiale viene sottoposto a trattamenti di raffreddamento e ricottura per la produzionepellicole stirate biassialmente. Il metodo del film piatto può essere ulteriormente classificato in allungamento sincrono o allungamento asincrono.
Allungamento sincrono"si riferisce al processo di orientamento e stiramento simultaneo del film in entrambe le direzioni longitudinale e trasversale sulla stessa macchina stiratrice. Durante questo processo di stiro, l'elevata velocità di cristallizzazione e l'alto grado di cristallinità contribuiscono ad un significativo miglioramento della trasparenza del film. Questo metodo consente la produzione di pellicole ultrasottili. L'esperienza pratica nella produzione conferma che se l'orientamento in entrambe le direzioni longitudinale e trasversale può essere bilanciato, le proprietà meccaniche della pellicola sono relativamente uniformi. Quando l'orientamento in entrambe le direzioni è uguale, il film presenta proprietà isotrope, mentre se l'orientamento in una direzione è maggiore dell'altra, le proprietà del film diventano anisotrope.
Lo stretching asincrono prevede due processi: orientamento della direzione della macchina (MDO) e orientamento della direzione trasversale (TDO). Uno degli esempi più tipici è il BOPP (polipropilene biassialmente orientato), in cui il film viene prima stirato nella direzione della macchina e poi in quella trasversale. Questo metodo è relativamente facile da utilizzare e le proprietà del prodotto sono facilmente controllabili. I necessari trattamenti di riscaldamento e raffreddamento possono essere completati sulla stessa macchina di stiro dopo lo stiro.
Tuttavia, il trattamento termico durante lo stiramento trasversale può danneggiare l'orientamento longitudinale delle molecole polimeriche. Ciò rende difficile produrre film con proprietà meccaniche significativamente più elevate nella direzione longitudinale rispetto a quella trasversale, o film con ritiro termico longitudinale pari a zero.
Il processo di stiramento biassiale consente ai polimeri di formare piccoli cristalli e sviluppare sferuliti lungo la direzione di stiramento, migliorando così la tenacità del film. Questo processo migliora significativamente la resistenza alla trazione, la lucentezza, la durezza, le proprietà barriera e altre caratteristiche prestazionali della pellicola.
1.BOPP
Che sta per Biassialmente OrientatoPellicola di polipropilene, possiede numerosi vantaggi, tra cui leggerezza, atossicità, inodore, resistenza all'umidità, elevata resistenza meccanica, buona stabilità dimensionale ed eccellenti proprietà di stampa. È ampiamente utilizzato nel confezionamento di alimenti, prodotti per la cura personale, sigarette, tè, succhi di frutta, prodotti tessili e altro ancora.
Il processo di produzione generale del BOPP prevede la preparazione delle materie prime, la fusione e l'estrusione, la filtrazione, lo stiramento longitudinale, lo stiramento trasversale, il trattamento corona, l'avvolgimento, la ricottura e il taglio in prodotti finiti. Utilizzando lo stiramento biassiale passo dopo passo, è possibile produrre film BOPP con spessore compreso tra 10 e 60 micrometri.
I film BOPP presentano elevata trasparenza, buona lucentezza, eccellente resistenza all'acqua, elevata rigidità e buona resistenza al calore. Sono adatti per varie applicazioni, anche se potrebbero subire un leggero restringimento durante la termosaldatura, il che può essere vantaggioso in applicazioni come le pellicole termoretraibili per il confezionamento di sigarette.
Inoltre, i film BOPP offrono effetti di stampa eccezionali, con proprietà fisiche rappresentative tra cui bassa opacità (meno dell'1,5%), lucentezza superiore all'85%, resistenza alla trazione (longitudinale/trasversale) superiore a 120/20 MPa, allungamento a rottura (<180%/ 65%) ed un modulo elastico compreso tra 1700 e 2500 MPa. La temperatura di fragilità è -50°C.
Sebbene il BOPP funga da efficace barriera contro l’umidità, le sue proprietà di barriera contro l’ossigeno sono relativamente scarse. Diversi metodi industriali, come la metallizzazione dell'alluminio e la deposizione di ossido di alluminio, vengono impiegati per migliorare le prestazioni di barriera all'ossigeno.
2. CREA
Orientato biassialmentePellicola di poliammide, è noto per la sua elevata resistenza, eccellente brillantezza, bassa opacità, eccezionale tenacità e resistenza alla perforazione. Presenta moderate proprietà di barriera ai gas e un'eccellente ritenzione dell'aroma. I film BOPA trovano ampie applicazioni nell'imballaggio di prodotti alimentari, prodotti farmaceutici, prodotti chimici, prodotti elettronici ed elementi essenziali quotidiani. Sono particolarmente adatti per il confezionamento surgelato, il confezionamento sottovuoto e il confezionamento per la cottura, offrendo capacità di conservazione della freschezza e dell'aroma superiori rispetto al BOPP.
La produzione di film BOPA può essere ottenuta mediante il metodo del film tubolare o quello del film piatto. Il metodo della pellicola tubolare prevede il soffiaggio a doppia bolla e nel metodo della pellicola è possibile impiegare sia lo stiramento sincrono che lo stiramento asincrono.
Diversi processi comportano variazioni nelle proprietà fisiche dei film di nylon prodotti:
Le proprietà fisiche dei film di nylon prodotti mediante diversi processi sono le seguenti
| Tipo di pellicola | Resistenza alla trazione MD/TD (N/mm2) | Modulo elastico MD/TD (N/mm2) | MD/TD del ritiro (%) | Rapporto di allungamento MD/TD |
| Film cast | 70~110 | 600/850 | <3 | - |
| Film soffiato (non stirato) | 95/90 | 1600/1600 | 5/1.0 | - |
| Doppia bolla | 220/190 | 2500/2300 | 1,5/1,0 | 2.7/12.5 |
| Due passi | 250/260 | 3500/3000 | 1,4/0,8 | 3.0/3.3 |
| Sincrono (meccanico) | 250/270 | 3600/3500 | 1,0/0,8 | 3.3/3.3 |
| Sincrono (motore lineare) | 350/350 | 3700/3700 | 0/0.0 | 3.0-3.5/3.0-3.5 |
Confronto delle prestazioni tra pellicola di nylon biorientato (BOPA), polipropilene biorientato (BOPP) e poliestere biorientato (BOPET):
Confronto delle prestazioni di diversi film
| Proprietà | CREARE | BOPP | BOPET |
| Resistenza alla trazione (MPa) | 196~245 | 127~294 | 157~245 |
| Modulo elastico (MPa) | 1372~2150 | 1960~2940 | 3920 ~ 4900 |
| Resistenza allo strappo (KN/m) | 7,86 ~ 10,8 | 1,54~5,79 | 3,86~7,72 |
| Resistenza all'impatto (kJ/m) | 96,5 | 14.9 | 96,5 |
| Foschia (%) | 0,078 | 0,039 ~ 0,078 | 0,039 ~ 0,195 |
| Ritiro termico a 100°C (10μm) (%) | 2 | 0-8 | - |
| Temperatura operativa (°C) | 60-130 | -50~130 | -70~150 |
| Permeabilità al vapore acqueo a 40°C 90% UR [0,1 g mm/(d·m3)] | 40 | 1.5 | 5.5 |
| Permeabilità all'ossigeno a 28°C 0,1% MPa [0,1·mm/(d·m)] | 6 | 240 | 9 |
Il BOPA con proprietà barriera moderate può essere migliorato in termini di resistenza all'ossigeno attraverso il rivestimento in PVDC (polivinilidene cloruro). Tuttavia, per considerazioni ambientali, questi materiali barriera sono stati sostituiti da pellicole alternative.
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