Przedstawiamy żywice

Przedstawiamy żywice
For technical information
Contact our Technical Centre at [email protected]
Telephone +32 3 250 97 33
Fax +32 3 250 97 45
or on the web site: www.eval.eu
2
Spis treści
1. Przedstawiamy żywice EVAL™
4
2. Typy kopolimeru EVAL™
6
3. Właściwości barierowe dla gazów: informacja ogólna 8 4. Właściwości barierowe dla gazów: wpływ warunków otoczenia
10
5. Przepuszczalność pary wodnej i absorpcja wilgoci przez żywice EVAL™ 14
6. Właściwości mechaniczne
16
7. Charakterystyka cieplna
17
8. Przetwarzanie żywic EVAL™ 18
9. Żywice klejące 27
10. Wykorzystanie przemiału
27
3
1. Przedstawiamy żywice
Kuraray i EVAL Europe
Kuraray Co., Ltd. od długiego czasu jest liderem w zakresie zaawansowanych technologii barier gazowych i ich rozwoju.
Firma ta jest pierwszym i czołowym producentem EVOH (żywic kopolimerowych etylenu i alkoholu winylowego) pod
nazwą EVAL™, a także producentem KURARISTER™.
Firma została założona w 1926 w Kurashiki w Japonii w celu produkcji włókien chemicznych. Od tego czasu w całości
skupiła się na swojej technologicznej przewadze w zakresie polimeryzacji i syntetykach. Obecnie Grupa Kuraray składa
się z 70 firm zatrudniających około 7 000 ludzi na całym świecie.
Kuraray produkuje i dystrybuuje żywice kopolimerowe etylenu i alkoholu winylowego (EVOH) od 1972 roku. Od tego czasu
EVAL™ - zarejestrowany znak handlowy żywic EVOH – stał się głównym produktem firmowym.
EVAL Europe nv została założona w Antwerpii w 1997, jako 100% oddział firmy Kuraray, w celu zaopatrywania w EVAL™
rynków europejskiego, bliskowschodniego i afrykańskiego. Jej wyspecjalizowany personel obsługuje europejskich
klientów z regionalnego Centrum Technicznego i Rozwoju. Pierwszy zakład produkcyjny EVOH w Europie podwoił swoją
zdolność produkcyjną w październiku 2004 do 24 000 ton rocznie.
Budowana na trzech dziesięcioleciach doświadczeń w produkcji EVOH, EVAL Europe pozostaje czołowym producentem
EVOH w regionie.
Unikalna technologia firmy Kuraray
Firma Kuraray Co., Ltd. opracowała wiodące technologie wysokobarierowe, będące rezultatem pionierskich badań i
rozwoju firmy Kuraray na tym polu.
Żywice EVAL™ cechują wyjątkowe właściwości barierowe dla gazów i znakomite własności przetwórcze w procesie
koekstruzji, także podczas recyklingu. Innowacyjność technologiczna umożliwiła rozwinięcie rożnych typów żywic EVAL™
dla opakowań żywności i kosmetyków, w budownictwie, przemyśle samochodowym i w zastosowaniach przemysłowych.
Nowe typy EVAL™ SP są orientowalne i znajdą zastosowanie w termoformowaniu i obkurczaniu, a ponadto w zastosowaniu
jako bariera PET. Zachowując typowe cechy barierowe żywic EVAL™, oferują one zakresy termoformowania, które są
bliższe do PP, a nawet do PS, dla głębokich i niestandardowych kształtów. Nowe typy żywic pozwalają na zwiększenie
właściwości barierowych poprzez dalsze orientowanie na ramie rozszerzarki lub podczas procesu „double-bubble”.
Ponadto tworzą pierwszorzędną barierę dla CO² i tlenu w butelkach PET ze znakomitą odpornością na rozwarstwianie.
Żywica EVOH marki EVAL™ jest również dostępna w formie folii do laminowania, pożądanej w trudnych zastosowaniach
technicznych, takich jak całkowicie plastykowe i nieprzewodzące balony.
Budowa cząsteczkowa żywic EVAL™
Żywica EVAL™ jest statystycznym kopolimerem etylenu i
alkoholu winylowego. Jest krystalicznym polimerem o budowie
cząsteczkowej, przestawionej przy pomocy następującego wzoru:
CAS no. 26221-27-2
4
Charakterystyczne parametry
żywic EVAL™
a Bariera na gazy
A
Żywice EVAL™ oferują wyjątkowe własności bariery
gazowej, znacznie lepsze od innych konwencjonalnych
polimerów. Jakość żywności na ogół obniża się na
skutek obecności tlenu. Zastosowanie kopolimeru
EVAL™ jako materiału opakowaniowego skutecznie
podnosi walory zapachowe i przyczynia się do
utrzymania jakości, dzięki uniemożliwieniu penetracji
opakowania przez tlen.
Ponadto, w przypadku opakowań z modyfikowaną
atmosferą, gdzie azot lub dwutlenek węgla stosowane
są do ochrony zawartości, wyjątkowe własności bariery
gazowej żywicy EVAL™ skutecznie zatrzymują gaz
w opakowaniu.
B
b Odporność na olej i rozpuszczalniki organiczne
Odporność kopolimeru EVAL™ na olej i rozpuszczalniki
organiczne jest bardzo dobra. Dlatego żywice EVAL™
są odpowiednie na opakowania żywności zawierającej
olej, oleje jadalne, oleje mineralne, pestycydy dla
rolnictwa i rozpuszczalniki organiczne.
C
c Zachowanie aromatów i smaków
Opakowania na bazie żywic EVAL™ są skuteczne
w utrzymywaniu zapachów i konserwacji smaków.
Jednocześnie niepożądane zapachy nie przedostają
się do wnętrza opakowania.
D
d Możliwość nadruku
Dzięki obecności grupy -OH w ich łańcuchu
cząsteczkowym powierzchnia żywic może być łatwo
zadrukowana bez specjalnego przygotowania.
E
e Odporność na wpływy atmosferyczne
Żywice EVAL™ wykazuje znakomitą odporność na
wpływy atmosferyczne. Nawet narażony na warunki
zewnętrzne polimer zachowuje swój kolor, nie
żółknie i nie staje się matowy. Zmiana własności
mechanicznych jest minimalna, wykazując ogólną
wysoką odporność na wpływy atmosferyczne.
F
f Połysk i przeźroczystość
Żywice
EVAL™
cechują
wysoki
połysk
i przeźroczystość, jako skutek ich charakterystycznej
wysokiej klarowności. Zastosowanie żywic EVAL™
na zewnętrznej powierzchni opakowania zapewnia
mu wspaniały blask, połysk uatrakcyjniając wygląd.
g Przetwórstwo żywic EVAL™
G
Żywice EVAL™ są polimerami
termoplastycznymi
i mogą być przetwarzane za pomocą konwencjonalnych
urządzeń przetwórczych. Żywice EVAL™ nadają się
do przetwórstwa z zastosowaniem następujących
procesów wytwórczych:
• ekstruzja folii jednowarstwowej
(metodą rozdmuchulub wylewania)
• koekstruzja folii wielowarstwowej
(metodą rozdmuchu lub wylewania)
• koekstruzja folii twardej, płyt
• koekstruzja z formowaniem rozdmuchowym
• koekstruzja rur
• powlekanie z ekstruzją
• koekstruzja z powlekaniem
• koekstruzja rur z powlekaniem
• współbieżne formowanie wtryskowe
• laminowanie
Żywice EVAL™ mogą być koekstrudowane
z wieloma typami poliolefin, poliamidów, polistyrenów
i poliestrów. Dalsze procesy przetwórcze takie
jak termoformowanie, formowanie ciśnieniowe
i próżniowe oraz drukowanie można wykonywać na
foliach lub arkuszach zawierających żywice EVAL™.
h Status zgodności żywic EVAL™ z przepisami
H
dotyczącymi żywności
Żywice EVAL™ są w pełni zgodne z Dyrektywą UE
dotyczącą opakowań żywności i jej odpowiednikami
krajowych regulacji prawnych Państw Członkowskich
UE.
Żywice EVAL™ zostały również dopuszczone do
użycia w bezpośrednim kontakcie z żywnością,
w pośrednim kontakcie lub wielowarstwowym
kontakcie i do zastosowań w retortach, jak podkreślono
w przepisach Food and Drug Administration w USA.
Rozdział ten pokrótce opisuje wyjątkowe cechy żywic
EVAL™. W kolejnych rozdziałach będą omówione
szczegółowo własności, cechy i metody przetwórcze
stosowane do żywic EVAL™.
5
2. Typy kopolimerów
Największy asortyment typów
Kopolimerowe żywice etylenu i alkoholu winylowego EVAL™
charakteryzują się wspaniałymi własnościami barierowymi
oraz znakomitymi własnościami przetwórczymi. Kluczem do
ich zrównoważonej charakterystyki jest odpowiedni stosunek
kopolimeryzacji etylenu do alkoholu winylowego. Unikalny,
opatentowany proces produkcyjny firmy Kuraray stworzył
największy, dostępny na całym świecie asortyment klas
żywic EVOH.
M
EVAL™ typu M posiada najniższą zawartość etylenu i zapewnia
najlepsze własności barierowe dla samochodowych i innych
zastosowań.
L
EVAL™ typu L cechuje bardzo niska zawartość etylenu i nadaje
się jako bariera bardzo wysokiej typy w wielu zastosowaniach.
F
EVAL™ typu F oferuje znakomite parametry barierowe i jest
szeroko stosowana w przemyśle samochodowym, w produkcji
butelek, folii i rur.
T
EVAL™ typu T została specjalnie opracowana dla uzyskania
jednorodnej warstwy w termoformowaniu i stała się przemysłowym
standardem w zastosowaniach wielowarstwowych.
J
EVAL™ typu J cechują własności termoplastyczne nawet lepsze
od typu T i może być stosowana dla niezwykle głębokiego
formowania lub delikatnych warstw.
C
EVAL™ typu C może być stosowana do powlekania
koekstruzyjnego z wysokimi prędkościami, a także do
odlewów elastycznych.
H
EVAL™ typu H posiada doskonale zrównoważone własności
wysokiej bariery i długookresowej stabilności. Szczególnie nadaje
się do folii z rozdmuchu, istnieje specjalna wersja “U” pozwalająca
na łatwiejsze przetwarzanie i wydłużone czasy przebiegów, nawet
na niezbyt nowoczesnych maszynach.
E
EVAL™ typu E posiadająca wyższą zawartość etylenu
pozwalająca na większą elastyczność i dłuższą wytrzymałość
przy użyciu. Opracowane zostały różne wersje odlewania
i wydmuchiwania folii oraz rur.
G
EVAL™ typu G posiada najwyższą zawartość etylenu, co czyni
z niej najlepszego kandydata spośród standardu typy EVAL™ do
zastosowań rozszerzania i kurczenia folii.
6
Skala zawartości etylenu (mol%)
Typy żywic EVAL™ (EVOH)
Poniżej znajduje się przegląd klas żywic EVAL™ wraz z ich typowymi własnościami i zastosowaniem, z podziałem na
standardowe i specjalne typy:
Tabela 1a: Typy standardowe
Typ
Zaw.
Etyl.
Gęstość*1
MNP*²
Tm
Ts *3
PPT *4
32
32
32
38
44
1,19
1,19
1,17
1,17
1,14
1,6
1,8
1,7
1,7
5,5
183
182
183
172
165
69
57
69
53
55
0,4
0,4
0,5
0,7
1,5
(mol%)
F101B
F171B
T101B
H171B
E105B
*1
*2
*3
*4
(g/cm3)
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20μm/
m2.d.atm)
Zastosowanie
Butelki, arkusze, folie, tuby
Butelki, arkusze, folie, tuby
Formowanie termoplastyczne, arkusze, folie
Folie
Arkusze, folie
20°C (ISO 1183)
masowe natężenie przepływu 190°C, 2160 g
temperatura zeszklenia sucha
Prędkość Przepuszczania Tlenu, 20°C, 65% RH (ISO 14663-2)
Tabela 1b: Specjalne wersje typów standardowych
Typ
Zaw.
Etyl.
(mol%)
F101A
F104B
E171B
FP101B
FP104B
EP105B
*1
*2
*3
*4
32
32
44
32
32
44
Gęstość*1
(g/cm3)
1,19
1,19
1,14
1,19
1,19
1,14
MNP*²
Tm
Ts *3
PPT *4
Zastosowanie
1,6
4,5
1,7
1,6
4,5
5,5
183
183
167
183
183
165
69
69
54
69
69
55
0,4
0,4
1,5
0,4
0,4
1,5
F101 bez zewnętrznego środka smarowego
Wysokie MFR typu F
Niskie MFR typu E
Rur, zawierające antyutleniacze
Rur, zawierające antyutleniacze
Rur, zawierające antyutleniacze
Zastosowanie
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20μm/
m2.d.atm)
20°C (ISO 1183)
masowe natężenie przepływu 190°C, 2160 g
temperatura zeszklenia sucha
Prędkość Przepuszczania Tlenu, 20°C, 65% RH (ISO 14663-2)
Tabela 1c: Typy specjalne
Typ
Zaw.
Etyl.
Gęstość*1
MNP*²
Tm
Ts *3
PPT *4
24
27
32
35
48
1,22
1,20
1,17
1,17
1,12
2,2
4,0*5
2,0
9,3
6,9
195
190
183
177
159
60
60
69
53
49
0,05
0,2
0,6
0,6
3,2
(mol%)
M100B
L171B
J102B
C109B
G156B
*1
*2
*3
*4
*5
(g/cm3)
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20μm/
m2.d.atm)
Bardzo wysoka bariera
Wysoka bariera
Głębokie termoformowanie, arkusze, folie
Powlekanie ekstruzyjne
Folie kurczliwe zorientowane
20°C (ISO 1183)
masowe natężenie przepływu 190°C, 2160 g
temperatura zeszklenia sucha
Prędkość Przepuszczania Tlenu, 20°C, 65% RH (ISO 14663-2)
210°C, 2160 g
7
3. Własności bariery gazowej: informacje ogólne
Żywice EVAL™ wykazują znakomite własności barierowe dla gazów, przewyższające w tym wszystkie współczesne
tworzywa sztuczne stosowane do barier. (Tabela 2).
Tabela 2: Prędkość Przepuszczania Tlenu
Folie
Prędkość Przepuszczania Tlenu
dla 0% wilgotności względnej
(cc.20μm/m².d.atm)
EVAL™ typ F
EVAL™ typ E
Ekstruzja PVDC wysokobarierowego
PVDC2μm powlekana BOPP
PAN3
Kierunkowa PA 6
Odlewana PA 6
Kierunkowa PET
Sztywne PCV
OPP
LDPE
Wzór dla 0% wilgotności
względnej *P
5°C
20°C
23°C
35°C
0,06
0,3
0,74
2,2
3
9,7
28
13
-
0,2
0,8
2,6
10
28
40
240
2 900
10 000
0,25
1,2
3,2
13
15,5
33
100
46
260
3 200
10 900
0,6
2,4
8,1
32
39
64
194
400
370
-
P=1,42
P=6,75
P=3,31
P=2,36
P=1,02
P=2,77
P=1,37
P=4,65
P=1,87
P=4,82
P=4,95
109 e-6647/T
108 e-5994/T
1010 e-6822.5/T
1012 e-7693/T
1012 e-7389/T
109 e-5408/T
1010 e-5560/T
1015 e-9410/T
106 e-2628/T
107 e-2848/T
107 e-2493.9/T
*P: Przepuszczalność folii w cc.20μm/m².d.atm w temperaturze T w stopniach Kelvina (K = 273 + °C)
Grubość folii EVAL™ jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości przepuszczania tlenu. Ponieważ własności barierowe
polimeru zmieniają się z jego grubością, opakowanie może zostać zaprojektowane poprzez wybór odpowiedniej grubości
warstwę EVAL™tak by zostały spełnione szczegółowe wymagania.
Rys. 1: Grubość EVAL™ i Współczynnik Przepuszczalności Tlenu
Prędkość Przemieszczania Tlenu (cc/m².d.atm)
PE/EVAL™ F101B/PE Folia koekstrudowana
35°C, 0% wilgotności względnej
,
,
8
,
,
Grubość warstwy EVAL™ (μm)
Żywice EVAL™ są znakomitą barierą również dla innych gazów, nie tylko dla tlenu, bowiem. Dostępne są dane dotyczące
przepuszczania dwutlenku węgla, azotu oraz helu przez folie EVAL™.
Tabela 3: Prędkości przepuszczania gazu dla wybranych polimerów
Folie
Współczynnik przenikania gazu dla 0% WW (cc.20µm/m .d.atm)
N2
O2
CO2
He
Ar
Ar
25°C
25°C
25°C
25°C
35°C
50°C
Kr
35°C
Kr
50°C
EVAL™ F101B
0,017
0,27
0,81
160
-
0,5
-
0,4
EVAL ™ E105B
0,13
1,23
7,1
410
1,6
7,0
-
1,8
EVAL ™ H171B
OPA 6
Odlewana PA 6
PET
OPP
LDPE
2
-
12
-
8
730
3 100
-
38
-
54
3 400
12 000
-
205
-
110
9 100
42 000
-
2 000
-
3 100
-
28 000
-
60
-
8 100
19 000
3,5
-
150
-
28 000
46 000
-
23
-
6 900
25 000
1,0
-
68
-
23 000
74 000
Własności barierowe kopolimeru etylenu z alkoholem winylowym dla tlenu, będą się zmieniały wraz z zawartością etylenu
w polimerze (Rys.2). Kopolimery EVAL™ wytwarzane są z różnymi poziomami zawartości etylenu, celem umożliwienia
wyboru typy, która najlepiej spełni wymagania barierowe, techniki przetwórstwa oraz żądania związane z ostatecznym
zastosowaniem.
Ogólnie, zarówno na własności barierowe wobec tlenu jak i innych gazów ma wpływ krystaliczność uzależniona od
procesu produkcyjnego.
Rys. 2: Zawartość etylenu, a prędkość przepuszczania tlenu
Prędkość Przemieszczania Tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
100% WW
85% WW
,
65% WW
0% WW
Zawartość etylenu (mol%)
9
4. Własności barierowe wobec gazu:
wpływ warunków otoczenia
Żywice EVAL™, jak wskazuje obecność grup hydroksylowych w ich budowie cząsteczkowej, są higroskopowe i chętnie
wchłaniają wilgoć. Ilość wilgoci, która zostanie zaabsorbowana i prędkość absorpcji będzie zależała od danych warunków
otoczenia. Absorpcja wilgoci zależy od temperatury i wilgotności względnej otoczenia.
Wilgotność
Barierowe własności żywic EVAL™ wobec tlenu są odwrotnie proporcjonalne do ilości zaabsorbowanej wilgoci (Rys.3.).
Dlatego do zastosowań przy wilgotności względnej wynoszącej około 100% wilgotności względnej, żywice EVAL™, typy
na które najmniej wpływa wilgoć w danych warunkach, przedstawiają najlepsze parametry barierowe; w takiej sytuacji
zaleca się EVAL™ typy E (44 mol% zawartości etylenu).
Rys. 3: Prędkość przepuszczania gazu przy 20°C jako funkcja wilgotności względnej w żywicach EVAL™
Prędkość Przemieszczania Tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
Typ G (48% etylenu)
Typ E (44% etylenu)
0,1
0%
Typ H (38% etylenu)
Typ J (32% etylenu)
Typ F (32% etylenu)
Typ L (27% etylenu)
Typ T (32% etylenu)
20%
40%
60%
Wilgotność względna (%WW)
10
80%
100%
Pomimo, że własności barierowe żywic EVAL™ maleją ze wzrostem wilgotności, nawet w warunkach wysokiej wilgotności
żywice EVAL™ wciąż utrzymują swoje wyjątkowe własności barierowe, w porównaniu z innymi materiałami, jak
pokazuje rysunek 4.
Ponadto, dzięki koekstruzji żywicy EVAL™ pomiędzy warstwami żywic o wysokiej barierowości dla wilgoci, takich jak
polietylen lub polipropylen, utrata własności barierowych wobec tlenu jest w dużym stopniu zmniejszona. Tym niemniej,
wilgoć powinna być brana pod uwagę przy projektowaniu struktur o wysokiej barierowości.
Rys. 4: Prędkość przepuszczania tlenu dla różnych polimerów funkcji wilgotności względnej przy 20°C
Prędkość Przemieszczania Tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
ISO 14663-2 standard (65% WW)
LDPE
BOPP
PVC-U
OPET
OPA6
PAN
MXD-6
PVDC
Typ E (44% etylenu)
Typ F (32% etylenu)
Folia EVAL™ (EF-XL)
0,1
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Wilgotność względna (%WW)
11
Celem zbadania parametrów folii kompozytowych na bazie żywic EVAL™, rozpatrywano cztery następujące przypadki:
•
•
•
•
100% wewnętrznej wilgotności względnej (odpowiadające żywności o dużej zawartości wilgoci)
10% wewnętrznej wilgotności względnej (odpowiadające żywności suchej)
65% zewnętrznej wilgotności względnej (odpowiadające normalnej atmosferze zewnętrznej)
80% zewnętrznej wilgotności względnej (odpowiadające wysokiej wilgotności zewnętrznej)
Dla wszystkich tych kombinacji obliczony został odpowiedni procent WW pośredniej warstwy żywicy EVAL™ oraz
prędkość przepuszczania tlenu, odpowiadająca temu procentowi uzyskanej WW (Tabela 4.).
Tabela 4: Wilgotność względna i prędkość przepuszczania tlenu warstwy środkowej (EVAL™) w różnych
warstwach struktur typu „kanapka” (sandwich)
Struktura folii
Wewnątrz Sucho (10% WW)
65% WW na zewnątrz
80% WW na zewnątrz
Wewnątrz Mokro (100% WW)
65% WW na zewnątrz
80% WW na zewnątrz
Zewn.
Środ.
10 µm
50 µm
środ.%
środ.
środ.%
środ.
środ.%
środ.
środ.%
środ.
PP
EVAL™ typu F
LDPE
79
0,7
88
1,8
43
0,2
52
0,2
PET
EVAL™ typu F
PP
84
1,1
54
0,2
66
0,4
20 µm
PP
PA
PS
PP
PA
EVAL™ typu F
Wew.
WW
PPT
WW
PP
75
0,6
86
EVAL™ typu F
LDPE
67
0,4
81
EVAL™ typu E
LDPE
EVAL™ typu F
EVAL™ typu E
LDPE
LDPE
72
68
79
68
0,5
0,4
3,6
2,5
82
88
82
PPT
1,3
0,8
0,9
5,6
4,2
WW
49
62
61
43
60
PPT
0,2
0,3
0,2
1,5
2,1
WW
60
77
75
51
74
PPT
0,3
0,6
0,6
1,7
3,1
PPT: Prędkość Przepuszczania Tlenu (cc.15μm/m².d.atm, 20°C)
Wyniki wyraźnie wskazują, że przy pakowaniu produktów o wysokiej zawartości wilgoci, własności barierowe warstwy
z żywicy EVAL™ będą optymalne, gdy folia o dużej przepuszczalności wilgoci, taka jak poliamid, będzie na zewnątrz.
W przypadku pakowania suchych produktów, folia o niskiej przepuszczalności wilgoci, np.: PP lub PE powinna być na
zewnątrz dla uzyskania optymalnych własności barierowych warstwy z żywicy EVAL™.
Rysunek 5 pokazuje, że nawet pakując żywność wilgotną, wielowarstwowe opakowanie zawierające warstwę z żywicy
EVAL™ może być zaprojektowane tak, by uzyskać własności barierowe wobec tlenu dziesięciokrotnie większe niż
posiada PVDC.
12
Temperatura
Rys. 5: Zmiany prędkości przepuszczania tlenu
dla warstwowych struktur folii kompozytowych
Prędkość przepuszczania tlenu przez kopolimery
EVAL™ również wzrasta z temperaturą. Rośnie
ona około 3,3 razy w stosunku do wartości
początkowej gdy temperatura rośnie od 20°C do
35°C (Tabela 2, Rys. 6 i 7). Znacznie wyraźniej
rośnie wraz ze wzrostem temperatury i wilgotności
względnej (Rys.7). Dlatego, projektując strukturę
barierową, należy wziąć pod uwagę temperaturę
i wilgotność otoczenia.
Prędkość przemieszczania tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
Na zewnątrz 65% WW
PVDC (2 μm)
powlekany OPP (20 μm)
PE (60 μm)
Wewnątrz 100% WW
Na zewnątrz 65% WW
OPP (20 μm)
EVAL™ F101B (15 μm)
PE (60 μm)
Wewnątrz 100% WW
0,5
0,2
Dni
Rys. 6: Wpływ temperatury na prędkość
przepuszczania tlenu folii EVAL™
Rys. 7: Wpływ temperatury i prędkości
przepuszczania tlenu dla różnych warunków
absorpcji wilgoci
Prędkość przemieszczania tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
Prędkość przemieszczania tlenu (cc.20μm/m².d.atm)
EVAL™ F101B (20 µm)
0% WW
Absorpcja wilgoci
9.6%
Absorpcja wilgoci
7,3%
EVAL™ typ E
0,5
0,2
EVAL™ typ F
0,1
0,5
0,02
0,01
Absorpcja wilgoci
4,5%
0,2
0,1
0,05
0,05
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
3,7
Temperatura
0,02
0,01
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
Temperatura
13
5. Przepuszczalność pary wodnej i absorpcja
wilgoci przez żywice
Jak wspomniano w poprzednich rozdziałach, żywice EVAL™ są higroskopowe i absorbują wilgoć. Ilość zaabsorbowanej
wilgoci i prędkość absorpcji będzie zależała od danych warunków otoczenia. Absorpcja wilgoci jest zależna od
temperatury i wilgotności względnej otoczenia. Dla porównania, tabela 5 pokazuje prędkość przepuszczania pary wodnej
(PPPW) jednowarstwowych folii EVAL™ i folii z innych polimerów. Rysunek 8 pokazuje prędkość absorpcji wilgoci
jednowarstwowej folii EVAL™, zazwyczaj EVAL™ jest koekstrudowana/laminowana z innymi materiałami, które znacznie
obniżają prędkość absorpcji wilgoci w EVAL™.
Tabela 5: Prędkość przepuszczania pary wodnej
przez folię jednowarstwową
Folie
PPPW, 40°C, 0/90% RH
(g.30μm/m².d)
EVAL™ typu L (27% etylenu)
85
EVAL™ typu F (32% etylenu)
50
EVAL™ typu T (32% etylenu)
37
EVAL™ typu H (38% etylenu)
28
EVAL™ typu E (44% etylenu)
19
EVAL™ typu G (48% etylenu)
19
EVAL™ F101 (dwukierunkowo zorientowana) 20
Ekstrudowane PVDC wysokobarierowe
3
Dwukierunkowo zorientowany PP
5
HDPE
5
PP
9
LDPE
15
Dwukierunkowo zorientowany PET
15
Twardy PVC
40
PAN
80
PS
112
Dwukierunkowo zorientowany PA 6
134
Rys. 8: Absorpcja wilgoci przez EVAL™
Absorpcja wilgoci (%)
EVAL™ typ F 65% WW > 100% WW
EVAL™ typ E 65% WW > 100% WW
EVAL™ typ F 0% WW > 65% WW
EVAL™ typ E 0% WW > 65% WW
Dni
14
Rys. 9: Równowagowa absorpcja
i wilgotność względna EVAL™
Równowagowa absorpcja wilgoci (%)
wilgoci
Rys. 10: Absorpcja wilgoci przez wielowarstwową
folię EVAL™ jako funkcja czasu
Absorpcja wilgoci przez warstwę EVAL™ (%)
20°C, 100% WW
EVAL™ typ F
EVAL™ typ E
Wilgotność względna (%WW)
Dni
15
6. Własności mechaniczne
Żywice EVAL™ posiadają wysoką wytrzymałość mechaniczną, elastyczność i twardość powierzchniową oraz doskonałą
wytrzymałość na ścieranie.
Tabela 6: Typowe własności mechaniczne standardowych typów żywicy EVAL™
Parametr
Jednostka
Warunki pomiaru
F101
F104
T101
H171
E105
Zawartość etylenu
mol%
Metoda Kuraraya
Moduł rozciągania
Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
32
32
32
38
44
2,7x104
2,7x104
2,0x104
-
2,1x104
Wytrzymałość na
rozciąganie (płynięcie)
Wydłużenie (płynięcie)
Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
790
750
720
630/640
600
Wytrzymałość na
rozciąganie (rozerwanie)
Wydłużenie (rozerwanie)
%
ASTM D-638 (10%/min)
8
7
6
5
7
Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
730
590
660
910/390
520
%
ASTM D-638 (10%/min)
230
270
270
290/160
280
Kg/cm²
ASTM D-790
3,6x10
3,0x104
3,3x104
Moduł zginania
-
3,0x104
Wytrzymałość na zginanie Kg/cm²
ASTM D-790
1 220
1 100
1 100
-
1 000
Wytrzymałość udarowa
(udarność) według Izoda
Twardość powierzchni
wg Rockwella
Ścieralność wg Taboura
Kg/cm/cm
ASTM D-256 (wgniot)
1,7
1,0
1,6
-
1,0
M
ASTM D-785
100
97
95
-
88
mg
ASTM D-1175
1,2
2,2
2,0
-
2,2
4
1000 cykli tarcza
CS-17: obciążenie 1kg
Wszystkie próbki były klimatyzowane i badane w temperaturze 20°C, przy 65% wilgotności względnej. Ścieralność wg
Taboura oraz sztywność były mierzone dla próbek formowanych na gorąco. Pozostałe parametry były mierzone dla
próbek formowanych wtryskowo.
16
7. Charakterystyka termiczna
Tabela 7: Typowe własności termiczne standardowych typów żywicy EVAL™
Parametr
Jednostka Warunki pomiaru
F101
F104
T101
H171
E105
Zawartość etylenu
Mol%
Metoda Kuraray
32
32
32
38
44
Temp. mięknienia wg
Vicata
°C
Tester HDT
173
173
168
158
155
Temperatura krystalizacji
°C
161
161
161
148
142
Temperatura zeszklenia
°C
DSC egzoterm. pik
temperatury
69
69
69
53
55
Gęstość po stopieniu
(g/cm³)
Metoda dynamicznej
lepkosprężystości
przy 200°C
190°C, 2160 g
1,06
1,6
1,06
1,04
-
1,02
Temperatura topnienia
Prędkość topnienia
°C
g/10 min
g/10 min
Lepkość po stopieniu
Współczynnik
wydłużenia liniowego
g/10 min
puaz
puaz
puaz
1/°C
DSC endoterm. pik
temperatury
210°C, 2160 g
183
190°C, g =100 s-1
s-1
230°C, g =100 s-1
Powyżej temperatury
zeszklenia
Poniżej temperatury
zeszklenia
2,7 x 104
104
1,2 x 104
11x10-5
5x10-5
1,7
4,3
18
1,8 x 104
0,95 x
172
1,7
10,0
6,2
1,6 x
183
4,4
3,8
230°C, 2160 g
210°C, g =100
183
104
0,69 x 104
3,4
10
2,2 x 104
1,4 x
104
1,0 x 104
165
5,5
13
5,9
22
-
0,9 x 104
-
-
1,4 x 104
0,6 x 104
11x10-5
12x10-5
-
13x10-5
5x10-5
6x10-5
-
8x10-5
Rys. 11: Zawartość etylenu i temperatura topnienia, temperatura krystalizacji i temperatura zeszklenia
Temperatura (°C)
Temperatura
krystalizacji
Temperatura mięknienia
Temperatura zeszklenia
Zawartość etylenu (mol%)
17
8. Przetwarzanie żywic
Cylindry
• Zaleca się zwykłe lub płytko rowkowane.
• Zależnie od typu cylindrów, stosuje się stal azotowaną lub stopy specjalne, z uwagi na ich wyjątkową odporność na
ścieranie, z honowaną powierzchnią wewnętrzną.
• Z zewnątrz cylindry powinny być podzielone na 4-5 stref dla uzyskania dobrej regulacji temperatury ekstruzji.
• Dolna część podajnika zasilającego powinna mieć możliwość chłodzenia wodą dla uniknięcia przedwczesnego
powierzchniowego topienia granulek, co może powodować zbrylanie i/lub zatykanie podajnika.
Podajnik śrubowy
• Własności ekstrudera takie jak: wydajność, temperatura żywicy, konsystencja ekstradowanego produktu, stabilność
wydajności, zużycie mocy itp., są głównie zdeterminowane konstrukcją śruby.
• Podajnik typu śrubowego: zaleca się jednostopniową śrubę dozującą (ślimak pełny).
• Proporcja L/D (Długość/Średnica): zaleca się stosowanie śrub o następującym stosunku długości do średnicy:
-Typ F (zaw. etylenu 32%) pożądana L/D D (Długość/Średnica) co najmniej 26
-Typ E (zaw. etylenu 44%) zalecana L/D D (Długość/Średnica) co najmniej 24 lub większa
• Stopień sprężania: zaleca się stopień sprężania równy 3 (stopień sprężania obliczony jako stosunek objętości kanału
zasilania do sekcji dozowania śruby).
• Sekcja rozdziału: zaleca się śruby ze stałym skokiem i odpowiednio długim odcinkiem zasilania, stopniowo zmniejszającą
się głębokością kanału w strefie sprężania przechodzącą w sekcję dozowania; w szczególności podane poniżej strefy
rozdziału będą najlepiej dopasowane do przetwórstwa żywic EVAL™.
­­­Tabela 8: Zalecane podziały stref
Dł./Śr.
Strefa zasilania
28
26
24
8D
8D
8D
Podział stref
Strefa sprężania
10D
9D
8D
Strefa dozowania
10D
9D
8D
Należy unikać ślimaków szybkiego sprężania, (strefa sprężania 4D lub mniej) stosowanych do przetwórstwa PA.
• Strefa mieszania: na ogół nie zaleca się ślimaków ze strefą mieszania lub głowicą mieszającą, choć mogą one być
stosowane do ekstruzji EVAL™. Stosowanie głowic mieszających (szybko mieszających) może ograniczyć przepływ
żywic EVAL™, powodując degradację polimeru na skutek przegrzania z upływem czasu.
• Końcówka śruby: zaleca się stosowanie kąta natarcia czoła śruby 120° - 150°.
• Wysokość śruby ślimaka: zaleca się stosowania ślimaków o stałej wysokości śruby równej 0,1D.
• Materiał ślimaka: na śimaka zaleca się stosowanie stali molibdenowo-chromowej, normalizowanej przed platerowaniem.
Dla zapobieżenia oklejania się ślimaka polimerem, zaleca się platerowanie powierzchni twardym chromem (30 - 50
μm), a następnie polerowanie, choć w niektórych przypadkach można zastosować azotowanie.
• Luz roboczy ślimaka: zamiast zaleceń, podajemy przykład luzu ślimaka: wewnętrzna średnica cylindra wynosi 60,02
– 60,05 mm, a średnica śruby 59,87-59,89 mm. Kiedy na skutek starcia ślimaka luz stanie się zbyt duży, wystąpić
może cofanie się stopionego surowca, które spowodować może jego degradację wskutek zbyt dużych sił ścinających
mieszania.
18
Rys. 12: Typowy przykład 60 mm jednostopniowego ślimaka dozującego
Średnica śruby
Czop napędowy
Ślimak
Kanał
Trzpień
Głębokośc kanału
Krawędź tylna
Krawędź
czołowa
Skok
Sekcja zasilania
Czoło
śruby
Średnica śruby
Głębokośc kanału
Sekcja sprężania
Sekcja dozowania
Długość ślimaka
Uwaga: rysunek śruby bez zachowana podziałki
Typowe wymiary
Średnica
60 mm
Długość sekcji zasilania
480 mm (8D)
Długość ślimaka
Długość sekcji sprężania Długość sekcji dozowania Stopień sprężania Stały skok ślimaka (skok śruby)
Głębokość kanału sekcji zasilania
1560 mm (26D)
540 mm (9D)
540 mm (9D)
3
60 mm (1D)
8,4 mm
Głębokość kanału sekcji dozowania 2,5 mm
Szerokość kanału
54 mm (0,9D)
Szerokość zwoju ślimaka
6 mm (0,1D)
Kąt czoła śruby 120° ~ 150°
Kąt zwoju ślimaka
Promień ślimaka i trzpienia
• Promień krawędzi czołowej • Promień krawędzi tylnej 17,65°
Sekcja zasilania 8,4 mm 5 mm Sekcja sprężania 8,4-2,5 mm 5-2 mm Sekcja dozowania
2,5 mm
2 mm
19
Typowa wydajność
Dla śruby dozującej z pojedynczym ślimakiem, typowa wydajność może zostać obliczona następującą metodą
uproszczoną, która nie bierze pod uwagę ciągu przepływu i ciśnienia przepływu, itp.
gdzie: wydajność (kg/godz.)
gęstość surowca (g/cm³)
średnica śruby (mm)
prędkość obrotowa śruby (1/min)
głębokość kanału w sekcji dozowania (mm)
szerokość kanału (mm)
kąt ślimaka (deg)
Gdy skok ślimaka (P) równa się średnicy śruby
oraz W = 0,9D, powyższe równanie przechodzi w:
w którym wyniki laboratoryjne ze środkiem smarowym, zmieszanym z EVAL™, wykazują dużą zgodność (przy ciśnieniu
wstecznym od 0 - 20 MPa).
Gdy stosunek wydajność rzeczywista / wydajność teoretyczna
Gdy stosunek wydajność rzeczywista / wydajność teoretyczna 0.8 - 1
> 1
: normalna ekstruzja
: nadmierne dozowanie
Generowane prędkości ścinające mieszania można obliczyć za pomocą:
i powinny mieścić się w przedziale 50 - 100 (1/s)
Tabela 9 pokazuje typowe wydajności osiągane z zastosowaniem podajników śrubowych o konfiguracji zalecanej dla
żywic EVAL™.
Tabela 9: Obliczeniowa wydajność podajników śrubowych
Średnica śruby (mm)
L/D (Dł/śr.)
Stały skok (mm)
Głębokość sekcji zasilania
Sekcja sprężania
Głębokość sekcji dozowania
Stopień sprężania*
Pakiet sit (oczko siatki)
Moc silnika (kW)
Prędkość obrotowa (1/min)**
Wydajność (kg/godz)**
Prędkość ścinania (1/s)***
25
26
26
25
8D, 4,9 mm
9D
9D, 1,4 mm
3
50/100/50/50
2,2 ~ 3,7
30 - 70
2,1 - 5,0
28 - 65
* objętościowy stopień sprężania ** zakres normalny 20
40
40
8D, 6,1 mm
9D
9D, 1,8 mm
3
50/100/50/50
7,5 ~ 11
30 - 70
7 - 16
35 - 81
*** wartości teoretyczne
50
26
50
8D, 6,6 mm
9D
9D, 2,0 mm
3
50/100/50/50
11 ~ 15
30 - 70
12 - 29
39 - 92
60
26
60
8D, 8,4 mm
9D
9D, 2,5 mm
3
50/100/50/50
15 ~ 22
30 - 70
22 - 51
38 - 88
90
26
90
8D, 11,6 mm
9D
9D, 3,5 mm
3
50/100/50/50
37 ~ 55
30 - 70
69 - 162
40 - 94
Pakiet sit – płyta łamacza
Stosowanie pakietu sit i płyty łamacza umieszczonych pomiędzy ekstruderem i matrycą jest powszechną praktyką
w przemysłowych procesach ekstruzji. Stosowanie pakietu sit jest zalecane dla żywic EVAL™. Dobór pakietu sit powinien
bazować na wiedzy z zakresu przemysłowej ekstruzji polimerów i zdrowym rozsądku. Kombinacje typowych sit (oczko
siatki) nierdzewnych są następujące: 50/100/50/50, 50/100/150/100 lub 80/150/50/50.
Typowa odległość pomiędzy czołem śruby i pakietem sit wynosi 5 do 10 mm, większe odległości mogą spowodować
zbyteczne wydłużenie czasu przebywania. Zaleca się by otwory płyty łamiącej miały średnicę ok. 5 mm i by większa liczba
otworów znajdowała się przy wewnętrznej powierzchni cylindra.
Droga surowca (adapter, rura)
Żywice EVAL™ posiadają wysokie własności przyklejania do powierzchni metalowych. Jeśli system ekstruzji EVOH posiada zagłębienia lub wklęsłości, ostre kąty, itp., żywice EVAL™ mogą łatwo zostać zatrzymane w tych martwych strefach.
Nawet w przejściach o stałej średnicy, może wystąpić zatrzymanie przy ścianie, jeśli średnica jest zbyt duża w stosunku
do przepływu i stąd prędkości ścinające są zbyt małe. Zatrzymana żywica, poddana działaniu ciepła przez dłuższy czas
może ulec degradacji tworząc żele lub utlenione cząstki. Obniżonej jakości żywica przybiera postać żółtych, brązowych
lub czarnych żeli.
Projektując urządzenia przetwórcze żywic EVAL™, należy wziąć pod uwagę następujące zalecenia dotyczące drogi surowca:
•
•
•
•
•
Prędkość ścinania przy ścianie: większa niż 6 s-1
Średnia prędkość przepływu: większa niż 1 cm/s
Wyeliminowanie wszelkich wklęsłości, wnęk, kątów ostrych na drodze surowca,
Minimalizacja średnic wszystkich adapterów
Chromowanie (oraz polerowanie) powierzchni kontaktowych na drodze surowca EVAL™
Poniżej znajdują się przykłady zalecanych, i odpowiednio niezalecanych, adapterów znajdujących się bezpośrednio po
płycie łamiącej.
Rys. 13: Projekt adaptera
Ważna część
Wydłużony stożek
straight
zalecane
nie zalecane
nie zalecane
21
Matryce
Żywice EVAL™ nadają się do matryc zasilających blokowych. Matryce specjalnej konstrukcji nie są konieczne, chociaż
zwrócić należy maksymalną uwagę na opływowość kanałów przepływowych, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych
matryc (np. kanałów do wydmuchu folii), która może posiadać zwiększoną liczbę martwych przestrzeni i wydłużony czas
przebywania. W przypadku adaptera i rury podgrzewającej zaleca się platerowanie chromem powierzchni kontaktujących
się ze stopionym polimerem EVAL™.
Żywice EVAL™ z domieszką czynnika smarowego
Zaleca się stosowanie żywic EVAL™ z domieszką czynnika smarowego dla polepszenia stabilności strumienia żywicy
w strefie zasilania śruby, skutkujące bardziej stałą wydajnością i mniejszym zużyciem mocy silnika ekstrudera.
Temperatura ekstruzji
W przetwórstwie dowolnego polimeru ważne jest by uzyskać stopiony, dobrze wymieszany, homogeniczny produkt o
jednorodnej temperaturze. Ponadto temperatura powinna być precyzyjnie regulowana by uniknąć rozkładu termicznego
przetwarzanego polimeru. Żywice EVAL™ nie są wyjątkiem od tych reguł. Górne i dolne granice temperatury ekstruzji
są następujące:
Tabela 10: Górne i dolne granice temperatury ekstruzji
Żywica typy EVAL™
L171
F171
F104
T101
H171
E105
Górna temperatura
240
240
240
240
240
250
Dolna temperatura
Temperatura topnienia
°C
°C
°C
210
191
200
183
200
183
200
183
200
175
185
165
Należy pamiętać, że gdy temperatura ekstrudera przekracza zalecane górne granice, polimer ulega rozkładowi, tworząc
żele lub pustki w produkcie. Z drugiej strony, w niskich temperaturach, żywica może być jedynie częściowo stopiona,
niewłaściwie wymieszana lub niejednorodna, skutkując brzydkim wyglądem produktu, niewłaściwym usieciowieniem lub
niestopioną żywicą w produkcie.
Koekstruzja z polimerami takimi jak PET, PA, PC lub PP może spowodować, że żywica EVAL™ wejdzie w kontakt ze
stopionym strumieniem bardziej gorącym niż zalecana maksymalna temperatura. Kontakt taki zachodzi zazwyczaj przez
krótki czas i nie obserwuje się jego negatywnych skutków.
Tabela 11 podaje typowe warunki temperaturowe ekstruzji różnych klas żywic EVAL™.
22
Tabela 11: Typowa budowa podajnika śrubowego i warunki ekstruzji żywic EVAL™
Średnica ekstrudera
60 mm
Rodzaj ślimaka
pełny
Stosunek L/D (długość/szerokość)
Skok ślimaka
Strefa zasilania, głębokość kanału
Strefa sprężania
Strefa dozowania, głębokość kanału
Stopień sprężania
Moc silnika
26
60 mm, stały
8D, 8,4 mm
9D
9D, 2,5 mm
3,0
22 kW
Struktura sit
50/100/50/50 mesh (oczko siatki)
Typ żywicy EVAL™
M100
L171
F101
FP101
F171
F104
FP104
T101
J102
C109
H171
E105
EP105
E171
G156
C1
°C
190
190
180
180
180
180
180
175
170
170
165
C2
°C
210
205
200
200
200
200
200
195
190
190
185
C3
°C
215
210
205
205
205
205
205
205
195
195
190
C4
°C
220
215
215
215
215
215
215
215
205
205
200
C5
°C
220
220
220
220
220
220
220
220
210
210
205
Temperatura adaptera AD1 °C
220
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
AD2 °C
220
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
Temperatura matrycy
°C
215
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
Temperatura beczki
23
Rozruch, płukanie i zatrzymanie
Rozruch
Przy rozpoczynaniu ekstruzji żywic EVAL™ zaleca się następującą procedurę:
1. Napełnić ekstruder LDPE przy małym MFR (0,7 – 1,0)(*) celem uniknięcia utlenienia pozostałości materiału.
2. Rozpocząć przeróbkę w urządzeniu dobrze oczyszczonym podnosząc temperaturę do wielkości nastawy i dozować
LDPE przy MFR równym 0,7 – 1,0. Należy pamiętać by nie uruchamiać napędu podajnika śrubowego przed osiągnięciem
przez LDPE temperatury procesowej.
3. Gdy proces ekstruzji zostanie ustabilizowany, należy natychmiast przełączyć na żywicę EVAL™ nie pozwalając na
pracę ekstrudera pustego dla uniknięcia utlenienia EVAL™ tlenem z podgrzewanego zbiornika.
Płukanie
Płucząc pomiędzy kampaniami produkcyjnymi, zaleca się następującą procedurę:
1. Usunąć EVAL™ z podajnika ekstrudera.
2. Wprowadzić LDPE przy małym MFR (0,7 – 1,0) i wypłukać EVAL™ z ekstrudera utrzymując procesowy reżim temperaturowy (lub przy nieco niższej temperaturze). Wyregulować warunki procesu w przypadku gdy ekstruzja staje się
niestabilna. Ciśnienie w ekstruderze powinno być dostatecznie wysokie dla zapewnienia właściwego oczyszczenia.
3. Kontynuować płukanie przy małym MFR LDPE do momentu gdy pozostałość EVAL™ zostanie całkowicie usunięta.
Jeśli nie jest to możliwe poprzez kontrolę wizualną wyglądu produktu, należy ustanowić specjalny test płukania dla
ustalenia czasu i ilości materiału płuczącego koniecznego do oczyszczenia ekstrudera i głowicy matrycy.
Zatrzymanie
1. Wprowadzić LDPE przy małym MFR (0,7 – 1,0) i wypłukać EVAL™ z ekstrudera utrzymując procesowy reżim temperaturowy (lub przy nieco niższej temperaturze). Wyregulować warunki procesu w przypadku gdy ekstruzja staje się
niestabilna. Ciśnienie w ekstruderze powinno być dostatecznie wysokie dla zapewnienia właściwego oczyszczenia.
2. Kontynuować płukanie przy małym MFR LDPE do momentu gdy pozostałości EVAL™ zostaną całkowicie usunięte,
sprawdzając wygląd produktu.
3. Podajnik śrubowy może zostać zatrzymany gdy ekstruder jest całkowicie wypełniony LDPE przy małym MFR obniżając
temperaturę ekstrudera (w ten sposób uniknie się utlenienia pozostałości EVOH w ekstruderze).
Przestrzega się przed zastosowaniem PA jako materiału płuczącego, ponieważ PA reaguje/wiąże się z pozostałością
EVAL™, tworząc liczne żele.
Zaleca się również nie stosować PP, HDPE lub żywic klejowych jako materiału płuczącego, ponieważ niektóre typy PP
i HDPE mogą zawierać resztkowe ilości katalizatora, który bardzo pogarsza własności EVAL™.
ETC-103 (MFR: 1,0) jest żywicą płuczącą na bazie LDPE, opracowaną przez Kuraray do płukania ekstruderów żywicami
EVAL™ i do ulepszonego przechodzenia od ekstruzji żywic EVAL™ do PA lub poliolefin. Ze względu na własności
chemiczne (oprócz mechanicznego czyszczenia), jest ona stosowana do usuwania pozostałości żywic EVAL™ z ekstrudera i głowic matryc celem udoskonalenia aktualnych procedur płukania.
Jeśli czas rozruchu jest istotny można wprowadzić LDPE przy większym MFR (5 – 7) po przepłukaniu LDPE przy małym
MFR (0,7 – 1,0). LDPE o większym MFR (5 – 7) pozostaje w ekstruderze po zatrzymaniu i może być łatwo usunięty za
pomocą EVAL™ po rozruchu.
W przypadku gdy zastosowano warstwę przemiału (zawierającą EVAL™), zaleca się również płukanie ekstrudera
materiałem oryginalnym (LDPE, HDPE, PP).
(*) MFR: Strumień Stopionego Surowca w tym rozdziale mierzony jest za pomocą standardowego miernika przy 190°C, 2,16 kg.
24
Chwilowe zatrzymanie ekstrudera
Jeśli proces ekstruzji musi być chwilowo zatrzymany jako wskazówka zalecana jest następująca procedura:
Czas zatrzymania
Procedura
Do 30 minut
Utrzymać nastawy temperaturowe, podajnik śrubowy może zostać zatrzymany
Powyżej 3 godzin
Wypłukać EVAL™ jak zalecono w procedurze płukania ekstrudera
Do 3 godzin
Utrzymać lub obniżyć nastawy temperaturowe o ok. 20°C i zwolnić prędkość podajnika śrubowego
Należy zauważyć, że maksymalny czas zatrzymania z żywicą EVAL™ w ekstruderze zależy od konstrukcji urządzeń
przetwórczych, nastaw temperaturowych i czasu przebywania.
Wymiana polimeru
Poniższa tabela podaje zalecaną kolejność płukania z udziałem żywic EVAL™.
Żywica przed wymianą
Żywica po wymianie
Kolejność
LLDPE, LDPE
EVAL™
Bezpośrednio
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
EVAL™
LLDPE, LDPE
Bezpośrednio
PA, HDPE, PP, PS
EVAL™
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
LDPE
LDPE
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
25
Zapobieganie absorpcji wilgoci, wysuszeniu
Jak wspomniano w rozdziale 4, żywice EVAL™ są higroskopijne i absorbują wilgoć w kontakcie z atmosferą. Zależnie
od zastosowanego procesu produkcyjnego, wzrost zawartości wilgoci w żywicach EVAL™ może spowodować trudności
w przetwórstwie; pienienie, mogą wystąpić pustki i tworzyć się żele, w warunkach podniesionej wilgotności (zazwyczaj
powyżej 0,4% wag.).
Po wyprodukowaniu żywice EVAL™ są suszone i pakowane w 25kg lub 700kg ośmiokątne bębny. W operacji pakowania
wilgotność jest utrzymywana na poziomie poniżej 0,3%. Oznacza to, że żywice EVAL™ nie muszą być suszone, jeśli
poddane są przetworzeniu natychmiast po otwarciu opakowania. Należy podjąć środki zapobiegające nadmiernej
absorpcji wilgoci, zwłaszcza w środowiskach gorących i wilgotnych. Środki te są następujące:
• Szczelne zamykanie opakowań po użyciu.
• Jeśli stosowany jest transport pneumatyczny, należy zapobiegać nadmiernej wilgoci w powietrzu transportującym
poprzez zastosowanie garnków kondensacyjnych.
• Stosując bębny ośmiokątne, niekoniecznie należy otwierać wieko bębna; wystarczy wyciąć otwór w ściance bębna
i wsunąć w nią rurę przenośnika.
W warunkach normalnej wilgotności, opakowania mogą pozostać otwarte w trakcie używania przez kilka dni, w przypadku
bardziej wilgotnych warunków należy zobaczyć rysunek 14.
Rys. 14: Wzrost zawartości wilgoci w czasie podanym w godzinach
Odzysk wilgoci (%)
1,0
0,8
0,6
0,4
EVAL™ typu F
EVAL™ typu E
80% WW
65% WW
0,2
0
Czas (godziny)
W przypadku gdy opakowanie EVAL™ pozostaje otwarte przez dłuższy czas i/lub w warunkach podwyższonej wilgotności,
zaleca się przesuszenie w ciągu 3-4 godzin w podajniku suszącym lub w obiegu gorącego powietrza w temperaturze
90 - 100°C. Należy przestrzegać by temperatura suszenia nie przekroczyła 110°C by uniknąć odbarwienia żywicy EVAL™.
26
9. Żywice klejące
Celem udoskonalenia własności plastycznych materiałów opakowaniowych, zazwyczaj wykorzystuje się dwie lub więcej
warstw polimerów w strukturze kompozytowej. Takie wielowarstwowe kompozycje mogą być przygotowane za pomocą
powlekania, laminowania lub koekstruzji. Gdy zastosowane są różne warstwy polimerów obserwuje się obniżenie
własności adhezyjnych pomiędzy warstwami. Celem rozwiązania tego problemu opracowano specjalne żywice klejące.
Żywice te działają jak substancja klejąca pomiędzy warstwami polimerów niewykazujących własności adhezyjnych.
W przypadku żywic EVAL™, dobre własności adhezyjne można uzyskać pomiędzy żywicą EVAL™ i PA bez stosowania
warstwy adhezyjnej. Jednak w przypadku koekstruzji z poliolefinami, PET, PS, PC, warstwa adhezyjna jest konieczna
pomiędzy tymi polimerami i żywicami EVAL™. Dla każdej żywicy bazowej na rynku dostępne są różne żywice klejące.
10. Zastosowanie przemiału
Jednym z poważnych problemów ekonomicznych w procesie koekstruzji są straty powstające przy przycinaniu. W procesie
przetwórczym folii jednowarstwowej, obcięte odpady są zwykle mielone i zawracane do procesu przy znikomych stratach
ekonomicznych. Jednakże w przypadku polimerów nieodpornych termicznie lub znacznie różniących się polimerów, folie
wielowarstwowe nie mogą być poddane recyklingowi.
Nie dotyczy to jednak przypadku z zastosowaniem żywic EVAL™. Wielowarstwowe struktury zawierające żywice EVAL™
mogą być odzyskiwane i użyte ponownie. Na przykład: odpady z procesu koekstruzji mogą być skutecznie poddane
recyklingowi w produkcji płyt, butelek i zbiorników paliwa.
Należy pamiętać, że gdy przemiał jest magazynowany i nieużywany przez dłuższy czas, nastąpić może absorpcja wilgoci
w żywicy EVAL™ stanowiącej składnik kompozytu. Wtedy przemiał należy poddać suszeniu przez ekstruzją. Jeśli to
możliwe, zaleca się by przemiał zawierający EVAL™ poddać przetworzeniu i użyciu najszybciej jak to możliwe celem
uniknięcia potencjalnych problemów w przetwarzaniu na skutek dużej zawartości wilgoci.
Dla wielu zastosowań opracowano w Kuraray specjalny proces przetwórczy przemiału, dla zapobieżenia problemom
procesowym w czasie ekstruzji przemiału, celem maksymalnego zwiększenia zawartości EVOH w przemiale i polepszenia
własności produktu końcowego.
27
EVAL™ - wiodące na świecie EVOH
Europa
KURARAY CO., LTD.
EVAL Europe nv (Antwerpia, Belgia)
Produkcja: 24 000 ton/rok
KURARAY CO., LTD. (Shanghai)
Pierwsza i największa europejska fabryka EVOH
Ameryki
Kuraray America Inc. (Pasadena, Texas, USA)
Produkcja: 35 000 ton/rok
Największa na świecie fabryka EVOH
Rejon Azji i Pacyfiku
Kuraray Co., Ltd. (Okayama, Japonia)
Produkcja: 10 000 ton/rok
Pierwsza na świecie fabryka EVOH
UWAGI
Contact
Informacje, specyfikacje, procedury metody, zalecenia
zawarte w niniejszej broszurze przedstawione są w dobrej
wierze i przekonaniu, że są dokładne i wiarygodne, lecz
mogą być niepełne i/lub mogą nie mieć zastosowania
w każdych warunkach lub sytuacjach, które występują
lub mogą wystąpić. Nie istnieją żadne zobowiązania
lub gwarancje zapewniające o kompletności podanych
informacji, specyfikacji, procedur, metod i zaleceń oraz,
że zastosowanie lub użycie dowolnych z nich pozwoli na
uniknięcie zagrożenia, wypadków, strat, uszkodzeń lub
zranienia wszelkiego rodzaju osób lub środków materialnych, jak również nie ma gwarancji nienaruszenia
patentów lub dania pożądanych wyników. Zaleca się
zapoznanie z treścią podanych informacji, specyfikacji,
procedur, metod i zaleceń przed ich zastosowaniem.
EVAL Europe nv
Haven 1053
Nieuwe Weg 1 - Bus 10
B-2070 Zwijndrecht (Antwerpia)
Belgia
Telefon: +32 3 250 97 33
Faks +32 3 250 97 45
www.eval.eu
Żywice EVAL™ produkowane są na całym świecie
zgodnie z jednolitą jakościową i produkcyjna
specyfikacją Kuraray.
EU-TEC 2007 © Kuraray Co., Ltd.
Fotografie wykorzystane w niniejszej broszurze są reprezentatywne jedynie dla potencjalnych zastosowań produktu.
Building better barriers