Quali sono i fattori principali che influenzano la resistenza alla trazione e le proprietà di allungamento dei film co-estrusibili di PE/PP?

La resistenza alla trazione e le proprietà di allungamento dei film co-estrusate di PE/PP sono proprietà meccaniche cruciali che determinano il modo in cui il film si comporta sotto stress, la sua capacità di allungare senza rompersi e la sua durata in varie applicazioni. Diversi fattori influenzano queste proprietà, in particolare la combinazione di PE (polietilene) e PP (polipropilene) nel processo di co-estrusione. I fattori principali includono:

1. Composizione e rapporto polimerico
Rapporto PE/PP: la proporzione di PE e PP nel film co-estruso svolge un ruolo significativo nel determinare le sue proprietà meccaniche. PE tende ad essere più flessibile, mentre PP è più rigido. Una percentuale più elevata di PE negli strati esterni può aumentare la flessibilità e l'allungamento del film, mentre una percentuale più elevata di PP può migliorare la rigidità del film e la resistenza alla trazione.
Gradi di resina: diversi gradi di PE e PP, come polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene ad alta densità (HDPE) o polipropilene isotattico (IPP), offrono diverse proprietà meccaniche. Ad esempio, HDPE fornisce una maggiore resistenza alla trazione e rigidità, mentre LDPE contribuisce alla flessibilità e all'allungamento.

2. Condizioni del processo di estrusione
Temperatura di estrusione: la temperatura alla quale vengono estrusi il PE e PP influisce sull'orientamento molecolare e la cristallinità dei polimeri. Temperature di estrusione più elevate possono ridurre l'entanglement della catena molecolare, portando potenzialmente a una maggiore allungamento ma a una minore resistenza alla trazione.
Velocità e pressione di estrusione: elevate velocità di estrusione possono portare a spessore irregolare o fusione impropria degli strati, che possono influenzare negativamente la resistenza alla trazione e l'allungamento. La pressione applicata durante l'estrusione influenza anche la cristallizzazione e l'allineamento molecolare, influenzando le proprietà meccaniche finali.
Legame strato: la forza del legame tra gli strati PE e PP (adesione tra i due materiali) è fondamentale. La scarsa adesione può portare alla delaminazione, che ridurrà la resistenza alla trazione complessiva e le proprietà di allungamento del film.

3. Distribuzione del peso molecolare e del peso molecolare
Peso molecolare di PE e PP: il peso molecolare dei polimeri influisce sulle loro proprietà meccaniche. I polimeri ad alto peso molecolare hanno in genere una migliore resistenza alla trazione, poiché le lunghe catene polimeriche forniscono una maggiore entanglement e una maggiore resistenza allo stress.
Distribuzione del peso molecolare (MWD): un MWD più ampio (l'intervallo di pesi molecolari all'interno del polimero) può migliorare l'equilibrio tra resistenza alla trazione e allungamento. Un MWD stretto può provocare un materiale più fragile con una maggiore resistenza alla trazione ma un minore allungamento.

4. Cristallinità dei polimeri
Grado di cristallinità: sia PE che PP hanno strutture cristalline che contribuiscono alla loro resistenza alla trazione. Una maggiore cristallinità si traduce generalmente in una maggiore resistenza alla trazione ma in una minore allungamento. Controllando la velocità di raffreddamento durante l'estrusione, i produttori possono influenzare la cristallinità dei polimeri. Il raffreddamento lento porta a una maggiore cristallinità e una migliore resistenza, mentre un rapido raffreddamento porta a una cristallinità inferiore e una migliore allungamento.
Regioni amorfe: la quantità di regioni amorfe (non cristalline) nei polimeri influisce anche sulla flessibilità e l'allungamento. Una percentuale più elevata di materiale amorfo porta in genere a una maggiore allungamento ma una ridotta resistenza alla trazione.

5. Elaborazione degli additivi
Plasticanti e stabilizzatori: additivi come plastificanti possono migliorare la flessibilità e l'allungamento, mentre gli stabilizzatori possono migliorare la durata e la resistenza complessive al degrado. Il tipo e la concentrazione di additivi possono influenzare le proprietà meccaniche del film.
Filler e rinforzi: in alcuni casi vengono aggiunti riempitivi (come minerali, fibre di vetro o nero di carbonio) per migliorare la resistenza o la resistenza ai raggi UV. Tuttavia, l'aggiunta di alcuni riempitivi può ridurre l'allungamento in quanto possono limitare la capacità del polimero di allungare.

6. allungamento e orientamento durante la produzione
Orientamento molecolare: la misura in cui le catene polimeriche sono allineate durante il processo di estrusione possono avere un impatto significativo sulla resistenza alla trazione e l'allungamento. I film orientati (allungati) in una o più direzioni durante la produzione hanno in genere una maggiore resistenza alla trazione ma possono mostrare una ridotta allungamento nella direzione dell'orientamento. L'equilibrio tra forza e allungamento dipende fortemente da come è orientato al film.
Processo di film soffiato: nel caso dell'estrusione del film soffiato, il processo di inflazione (che soffia aria nel tubo del film estruso) può indurre l'orientamento biassiale delle catene polimeriche, migliorando sia la forza che l'allungamento. Il grado di orientamento nella macchina e nelle direzioni trasversali influenza le proprietà finali.

7. Spessore del film
Spessore di ogni strato: lo spessore degli strati PE e PP influisce sulle proprietà meccaniche del film. I film più spessi possono presentare una maggiore resistenza, mentre i film più sottili possono offrire una migliore flessibilità e allungamento. Lo spessore complessivo del film deve essere ottimizzato in base all'applicazione prevista.
Distribuzione dello spessore dello strato: se gli strati non sono distribuiti uniformemente, può portare a scarse prestazioni in resistenza alla trazione e allungamento, poiché uno strato può dominare, causando debolezze o squilibri nel film generale.

8. Temperatura e umidità durante lo stoccaggio e l'uso
Condizioni ambientali: la resistenza alla trazione e le proprietà di allungamento di Film co-estrusi con PE/PP può essere influenzato dall'esposizione a temperature estremi, umidità o radiazioni UV nel tempo. L'esposizione prolungata al calore può ammorbidire il film e ridurne la resistenza alla trazione, mentre l'esposizione a temperature fredde può rendere il film più fragile, diminuendo l'allungamento.

9. Trattamenti post-estrusione
Trattamenti termici e meccanici: i processi post-estrusione, come l'impostazione di calore o il trattamento della corona, possono anche influenzare le proprietà del film. L'impostazione del calore può bloccare l'orientamento molecolare, migliorando la resistenza alla trazione, mentre il trattamento con corona può migliorare le proprietà superficiali per la stampa o l'adesione, sebbene non influisca in modo significativo sulle proprietà meccaniche del film in blocco. 33