180968. lajstromszámú szabadalom • Eljárás film készítésére sűrűségű etiléntartalmú kopolimerekből
3 180968 4 sége. így viszonylag közömbös savakkal, lúgokkal és szervetlen oldatokkal szemben, ugyanakkor érzékeny szénhidrogénekre, halogénezett szénhidrogénekre, olajokra és zsírokra. A kis sűrűségű polietilénnek kiváló továbbá az átütési szilárdsága. A világon termelt kis sűrűségű polietilénnek több, mini 50%-át filmmé dolgozzák fel. Az ilyen filmeket elsősorban csomagolási célokra, például hús, fagyasztott élelmiszer, húskészítmények, hűtőtáskákhoz használt jégakkuk, forralható zacskók, textil- és papírtermékek, ipari burkolószövetek, hajózó-zsákok, fonott hálók és zsugorfóliák céljára hasznosítják. Nagy mennyiségű széles és vastag filmet hasznosítanak az építőiparban és a mezőgazdaságban. A legtöbb kis sűrűségű polietilén filmet tömlőfúvásos filmextrudálási eljárással állítják elő. A termékek nagysága mintegy 50mm-es átmérőtől vagy ennél is kisebb átmérőtől — tömlőként vagy zacskóként felhasznált filmek esetén - egészen a nagyméretű fúvott „buborékok”-ig teljed, az utóbbiak esetén a kiterített szélesség akár 6 m lehet (ha az egyik oldalán ezt a terméket felvágjuk és kiterítjük, akkor a szélesség akár 12 m-t is elérhet). Ismeretes továbbá, hogy a polimer anyagok Teológiája nagymértékben függ molekulasúlyuktól és molekulasúly eloszlásuktól. A nagy nyomású kis sűrűségű polietilénnel kapcsolatos vizsgálatok ugyanakkor azt is megmutatták, hogy a Teológiát nagymértékben befolyásolják a hosszú láncok elágazásai. Film extrudálása során a Teológiai viselkedés kétféle aspektusa fontos: a nyírás és a nyúlás. Egy filmextruderen és extrudáló szerszámon belül egy polimer ömledéke igen erős nyíróerőknek van alávetve. Amikor az extrudáló csiga az ömledéket a szerszám irányába, illetve a szerszámon átnyomja, akkor az ömledék különböző nagyságú nyírási sebességeknek van kitéve. A legtöbb film-extrudálási eljárásnál feltételezés szerint az ömledék nyírásának sebessége 100-5000 sec-1 nagyságrendű. A polimer ömledékeknek ismeretes az a tulajdonságuk, amelyet a nyírás hatására bekövetkező hígulásnak neveznek, vagyis ezek az ömledékek nem newtoni folyási viselkedést mutatnak. Amikor a nyírási sebesség nő, akkor a viszkozitás (ami nem más, mint a r jelzésű nyíróerő és a ÿ jelzésű nyírási sebesség hányadosa) csökken. A viszkozitáscsökkenés mértéke függ a me lekulasúlytól, a molekulasúly eloszlásától és a mote kulák konformációjától, azaz a polimer anyag hosszú láncai elágazásaitól. A rövid láncok elágazásainak csak csekély hatásuk van a nyírási viszkozitásra. Általában a széles molekulasúlyeloszlású polimergyanták esetén megnövekedett nyírási hígulás észlelhető a film-extrudálásnál szokásosan jelentkező nyírási sebességeknél. Ezt a nyírási hígulást a hosszú láncok elágazásai növelhetik. A szűkebb molekulasúlyeloszlású polimergyanták esetén a nyírási hígulás kisebb mértékben jelentkezik az extrudálásnál szokásos nyírási sebességeknél. E különbség következménye az, hogy a szűkebb molekulasúlyeloszlású polimergyantákhoz nagyobb erőre van szükség, illetve az extrudálás során nagyobb erők ébrednek, mint azonos átlagos molekulasúlyú, de szélesebb molekulasúlyeloszlású polimergyanták esetén. A polimer anyagok Teológiáját szokásosan nyírási deformáció útján tanulmányozzák. Tiszta nyírás esetén a deformálódó gyanta sebességgradiense merőleges a folyási irányra. Ez a deformációs mód ugyan kísérleti szempontból kényelmes, de nem adja meg azokat a lényeges információkat, amelyek szükségesek a filmelőállítási eljárásoknál az anyag viselkedésének megértéséhez. Tekintettel arra, hogy a nyírási viszkozitás kifejezhető a nyíróerő és a nyírási sebesség segítségével, vagyis rj nyíró = rl2/ÿ (1) ahol V nyíró = nyírási viszkozitás (poise) t12 = nyíróerő [din/cm2 ] 7 = nyírási sebesség (szék.-1), és a kiterjedési vagy nyúlási viszkozitás kifejezhető a normál erő és a deformációs sebesség segítségével, vagyis rj ext = w/é (2) ahol i? ext = kiteijedési viszkozitás 711 (poise) = normál erő [din/cm2] é = deformációs sebesség (szekT1). Tiszta kiteijedési folyás esetén - a nyírási folyástól eltérően - a sebességgradiens párhuzamos a folyási iránnyal. A gyakorlatban alkalmazott extrudálási eljárások esetén mind nyíró-, mind kiterjedési deformációk fellépnek. Film-extrudálásnál (tömlő fúvásnál és fóliahúzásnál egyaránt) egy polimergyanta kiterjedési reológiai jellemzői rendkívüli mértékben fontosak, minthogy döntően befolyásolhatják az eljárást. A kiteijedési viszkozitást számos kísérleti módszerrel lehet mérni - lásd például a White, J. L. által írt és a Polymer Science and Engineering Dept., University of Tennesie, Knoxville, Amerikai Egyesült Államok, intézmény gondozásában megjelent 104. sz. jelentést. Az itt alkalmazott módszer egy állandó deformálási sebességű módszer. Röviden szólva a módszer megvalósítása során szervokontrollált Instron-típusú nyúlásmérő kerül hasznosításra. SziKkonolaj-fürdőbe mártott, polimerömledékből álló gyűrű végei növekvő sebességgel kerülnek eltávolításra egymástól az alábbi összefüggés értelmében: L(t) = Lq exp (et) (3) ahol L(í) = a mérőpofa eltávolodása t időben Lo = a mérőpofa kezdeti eltávolodása ê = a deformálási sebesség (szék.-1), egy állandó t = idő Erőtranszduktor méri a deformálás alatt fellépő terhelést. A kiterjedési viszkozitás úgy számítható, hogy az erőt osztjuk a deformálási sebességgel. A kiteijedési viszkozitást a deformálás során bekövetkező eltávolodás vagy pedig az idő funkciójaként határozhatjuk meg. Á vizsgálatok során az ömledék hőmérséklete közel 150 °C. Ha nagy nyomású kis sűrűségű polietilén ömledékeket deformálunk a (3) egyenlet értelmében, akkor megfigyelésünk szerint a kiteijedési viszkozitás nő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
