180968. lajstromszámú szabadalom • Eljárás film készítésére sűrűségű etiléntartalmú kopolimerekből
5 180968 6 növekvő deformálási sebességeknél az idő logaritmusával. Ezt a viselkedést 150°C-on az 1. ábrán ábrázoljuk nagy nyomáson polimerizált kis sűrűségű (sűrűség = 0,922) és 0,65-ös folyási számú (melt index) polietilénre. [Az 1. ábrán a függőleges tengelyen a kiteijedési viszkozitás, míg a vízszintes tengelyen az idő van megadva.] Az ömledék deformálódva szilárdul meg. Ez a deformálódva szilárdulás intenzifikálódik, ha nő a deformálási sebesség. Bizonyos esetekben az ömledék feszültségnövekedése igen nagy mértékű, gyakorlatilag korlátlan lehet. Az átmeneti fémmel katalizált kopolimerizálási eljárással előállított etiléntartalmú kopolimerek esetén rendszerint nem jelentkezik az említett korlátlan mértékű feszültségnövekedés. Bizonyos széles molekulasúly-eloszlású kopolimergyanták ugyan deformálódva keményednek meg, kiterjedési viszkozitásuk azonban az idő logaritmusával lineárisan növekedni látszik (lásd a 2. ábrát; az ábra függőleges tengelyén a kiteijedési viszkozitás és vízszintes tengelyén az idő van megadva; a viszkozitás 150°C-on van mérve 0,9 folyási számú és 0,918 sűrűségű, etilénből és 1-buténből álló kopolimer esetén). Bizonyos szűk molekulasúly-eloszlású kopolimergyanták, például a következőkben részletesen ismertetettek csak kismértékű deformálódás mellett keményednek, ha a deformálási sebességek csekélyek. A 3. ábrán (amelyeken egyébként 1,0 folyási számú és 0,921 sűrűségű, etilénből és 1-buténből áló kopolimer 150°C-on mutatott kiterjedési reológiai viselkedését mutatjuk be; a függőleges tengelyen a kiterjedési viszkozitás, míg a vízszintesen az idő van feltüntetve) az látható, hogy a deformálódva keményedés intenzifikálódik nagy deformálási sebességeknél, de nem olyan mértékben, mint a nagy nyomású kis sűrűségű polietiléneknél vagy széles molekulasúly-eloszlású etilén tartalmú kopolimereknél. A nagy nyomású kis sűrűségű polietilén „lágy”-nak tekinthető nyíráskor és „merev”-nek nyújtáskor, ha szűk molekulasúly-eloszlású etiléntartalmú kopolimerrel vetjük egybe. A szűk molekulasúly-eloszlású etiléntartalmú kopolimereknek ellenkező jellegű a Teológiájuk. így „merev”-ek nyírásra és „lágy”-ak nyújtásra. A „lágy” és „merev” kifejezésekkel a jelen esetben a nyírási és kiterjedési viszkozitás relatív nagyságára utalunk, a nagy nyomású kis sűrűségű polietilének és a szűk molekulasúly-eloszlású etiléntartalmú kopolimerek Teológiáját összehasonlítva. Miként a későbbiekben még részletesen ki fogjuk fejteni, kifejlesztettünk egy javított filmextrudálási eljárást olyan ömlesztett etiléntartalmú kopolimerek bői, amelyeknek szűk a molekulasúly-eloszlásuk. Ismeretes továbbá, hogy kis sűrűségű polietilén filmmé extrudálható olyan hagyományos filmextrudálási módszerekkel, mint például a tömlőfúvásos filmextrudálás vagy a fóliahúzásos extrudálás. A nagy nyomású kis sűrűségű polietilénből film extrudálására alkalmazott extrudáló berendezés szerszámainak nyílását rendszerint szűkre választjuk meg, azaz a nyílás nagysága mintegy 380—1140 mikron. Ezek a keskeny szerszámnyílás-méretek biztosítják ezeknek a polimergyantáknak az esetében a nyírási reológia „lágy” és a kiteijedési reológia „merev” jellegét A szűk szerszámnyílással végrehajtott tömlőfúvásos extrudálásnál az úgynevezett gépirányú keresztmetszetcsökkenést, vagyis a szierszámnyílásnak a termékként kapott film vastagságára vonatkozó arányát és a felfújási arányt viszonylag alacsony értéken tartjuk. Ezt azért tesszük, hogy csökkentsük a nyújtással egyébként is végrehajtandó filmvastagság-csökkenést. Miként korábban kifejtettük, a nagy nyomású kis sűrűségű polietilén ömledékek nyújtáskor korlátlan feszültségnövekedést mutathatnak, ugyanakkor ezeknek az ömledékeknek a szakirodalom szerint jó az ömledékszilárdságuk. A tömlőfúvásos filmextrudálásnál ez a viselkedés az eljárásnak jó „buborékstabilitás”-t biztosít, viszont csökkenti az elérhető keresztmetszetcsökkenés mértékét. Tekintettel arra, hogy az extrudátumot nyújtással deformáljuk, ömledékfeszültség lép fel, ami viszont orientálódáshoz és egyenetlen filmtulajdonságokhoz vezet. Ha a deformáld s túl nagy mértékű vagy túl gyorsan történik, azaz nagy deformálási sebességgel, akkor ez az ömledékfeszültség meghaladhatja az ömledék kohéziós erejét, vagyis az ömledékszilárdságot és az extrudátum eltörik, illetve megszakad. A nagy nyomású kis sűrűségű polietilén-gyanták esetén nagymértékű keresztmetszetcsökkenést csak igen gondosan szabályozott körülmények között lehet elérni. A gyantának általában nagy folyási számúnak, továbbá rendkívül tisztának kell lennie. Bármiféle szennyezés, idegen szemcsék, nem homogenizált ömledék, nagy molekulasúlyú gél, térhálósított gél, stb. úgy fognak hatni, mint feszültségkoncentrációs pontok és fúvott lyukak képződését vagy a fúvott tömlő alakú ömledék összeomlását fogják okozni. A fóliahúzással végzett extrudálásnál az ömledék hőmérsékletét általában lényegesen nagyobb értékeken, (azaz 38 °C és 93 °C között) szükséges tartani, mint a tömlőfúvásos filmextrudálásnál. Ugyanakkor nagyobb keresztmetszetcsökkenések is érhetők el. Általában azonban a fóliahúzásos extrudálásnál a hasznosítható kiteijedési deformációs sebességek lényegesen nagyobbak, mint a tömlőfúvásos filmextrudálásnál alkalmazottak. A nagy nyomású kis sűrűségű polietilénre jellemző, deformálódással jár, keményedést mutató nyújtási reológia ebben az eljárásban úgy jelentkezik, hogy a fóliahúzással előállított polietilénfilm mechanikai tulajdonságait befolyásolja. Amennyiben nagy deformációs sebességet alkalmazunk fóliahúzásos extrudálásnál nagy nyomású kis sűrűségű polietiléngyantából kiindulva, akkor rendkívül kiegyensúlyozatlan, azaz egyenetlen tulajdonságú filmet kapunk. A gépirányban (ezt a továbbiakban MD-nek jelöljük) mutatkozó szilárdság növekszik keresztmetszetcsökkenés mellett, ugyanakkor a keresztirányban (ezt a továbbiakban TD-ként jelöljük) jelentkező szilárdság drasztikusan csökken. A fűm MD-irányú kritikus nyúlása igen kicsiny lehet. A film TD-irányú Elmendorf-féle szakítószilárdsága is nagyon kicsivé válhat. A szűk molekulasúly-eloszlású, átmeneti fémmel katalizált polimerizálás során kapott etiléntartalmú kopolimerek is filmmé extrudálhatók olyan hagyo5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
