Испытание на растяжение полимерных пленок

Полимерные пленки – экономичные, легкие, тонкие, герметичные – на них можно печатным способом нанести различную информацию – как технического, так и маркетингового характера. Они сегодня сопровождают нас практически в каждой области жизни – в промышленном и сельскохозяйственном производстве, в быту, в медицине, на отдыхе, в поездках и в спорте, в них можно упаковать все – как пищевые, так и непищевые товары. И этот сегмент рынка продолжает расти.

Полимерные пленки без всякого сомнения можно отнести к высокотехнологичным инновационным продуктам с самыми различными свойствами.

Пленки

Мини-ролики, машинная и ручная; вторичная и цветная стерейч-пленка

Полимерные пленки отличаются оптическими, герметическими, химическими и механическими характеристиками, способностью нанесения принта. В сегменте массового потребления, когда нужен ограниченный набор свойств используются самое простое и дешевое сырье, производимое по самой простой технологии (полиэтилены низкой и высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол). В случае, когда требуются особые качества (водопроницаемость, светостойкость и пр.), применяются сложные технологии получения дорогостоящих полимеров (олигоэфиры, фторопласты и пр.). Для кровельной гидроизоляции используют синтетические каучуки или полиолефины.

Стрейч-пленка – бюджетный материал, применяемый для упаковки продуктов питания, товаров бытового и промышленного назначения, а также других предметов. При ее производстве используются разные компоненты, основным из которых является ПВД (полиэтилен высокого давления).

Эластичные и термоусадочные пленки:

  • стрейч-пленки характеризуются высокой деформативностью – многотоннажный промышленный продукт, пригодный как для защиты картона и паллет при складировании и перевозках, так и для сохранности овощей, фруктов, зелени, мясной продукции. В массовом масштабе производятся из полимеров этилена (ПЭ): линейного, высокого давления; или низкого давления (LDPE и LLDPE по международной классификации) и поливинилхлорида (PVC).ПЭ характеризуются герметичностью, упругостью, химической и термической стабильностью. Это нетоксичные диэлектрики, обладающие низкой теплопроводностью, но восприимчивы к воздействию УФ-излучению. Блокировать негативное воздействие света можно введением в сырьевую смесь соответствующих присадок;
  • термоусадочные полипропиленовые пленки (БОПП – двухосно-ориентированный полипропилен) характеризуются хорошими прочностными, оптическими и пластическими свойствами: при нагревании усаживаются, приобретая форму пакуемого продукта –индивидуальную или групповую. Устойчивы низким температурам, водяному пару, маслам, жирам, растительным кислотам. Наиболее востребованы композиционные БОПП пленки, а также многослойные гибкие материалы с их применением. Прозрачная БОПП часто используется в качестве внешнего слоя многослойной гибкой пленки –для защиты от механических повреждений; отличные оптические свойства БОПП не имеют равных – глянцевость и прозрачность демонстрирует продукт вместе с полиграфией.
Название полимера Свойство полимера Как используется в пленках
LDPE/LLDPE ( ПЭВД/ЛПЭВД – Полиэтилен низкой плотности/линейный полиэтилен низкой плотности)
  • Прочность при растяжении и сжатии;
  • Морозостойкость;
  • Хорошая прозрачность;
  • Хорошая сопротивляемость влаге и пару;
  • Средняя устойчивость к проникновению газов;
  • Легко термосваривается.
Термоусадочная и "стрейч" пленки, пакеты, текстильные пакеты, пакеты-в-коробке (для вина), предметы одежды, мешки для транспортировки, вкладыши в картонные коробки, мешки для мусора, воздушно-пузырчатая пленка, конверты.
HDPE (ПЭНД -Полиэтилен высокой плотности) Хорошо препятствует проникновению жидкостей, средняя сопротивляемость газам, более прочен по сравнению с другими видами полиэтиленовых пленок. Устойчив к проколам, но низкая стойкость к маслам и жирам, притягивает пыль. Пакеты, вкладыши и картонные коробки, мешки для транспортировки, материалы для изготовления конвертов, такие как Tyvek.
PP (полипропилен) Прекрасная прозрачность, средняя способность препятствовать проникновению газа, улучшенная комбинация с PVDC покрытием или акрилом, хорошая сила натяжения. Более высокая температура плавления в сравнении с полиэтиленом. Упаковка для пачек с сигаретами, картонных коробок с косметикой, пищевых продуктов, медицинских товаров. Стерильная упаковка, подгузники. ПП мешки для транспортировки хим. веществ, удобрений.
PVC (ПВХ – поливинилхлорид) Отличная прозрачность и блеск, высокая прочность при растяжении. Паропроницаемость выше, чем у полиолефинов. Хорошая барьерная защита от масел и жиров. Полупроницаемость для кислорода. Небольшая склонность к слипанию. Устойчивость к проколам, хорошая усадка. Некоторые пленки для промышленной упаковки и паллет, пакеты и вкладыши, упаковка для свежего мяса, ярлыки, клейкие ленты.
PET (ПЭТ – полиэтилентерефталат) Хорошие механические характеристики. Хорошие термальные показатели. Высокий предел прочности на растяжение. Идеальные защитные свойства от жиров/масел. Хорошие печатные свойства.
Но: непригодность к термосклеиванию. Плохая открываемость.
Металлизированная упаковка, упаковка для микроволновых печей, пачки для сигарет, брикеты, медицинская (стерильная) упаковка, этикетки, упаковка для электронных деталей.
PVDC (ПВДХ – поливинилденхлорид) Отличные свойства сопротивляемости жидкостям и газам. Хорошая оптическая прозрачность. Устойчив к проникновению жира и масла. Химическая стойкость. Пленки для домашних целей. Для упаковки единичных доз фармацевтических продуктов. Барьерный слой на другие материалы, такие как полипропилен.
EVOH (этилен-виниловый спирт) Отлично препятствует проникновению газа, однако свойство при увлажнении теряется. Многослойные соэкструзионные совместно с полиэтиленом, у которого хорошие увлажняющие и барьерные свойства, модифицированная "атмосферная" упаковка.
Nylon (нейлон) Хорошая сопротивляемость проникновению кислорода. Полупроницаем к двуокиси углерода. Относительно высокая температура плавления/ Применение в кулинарии и для микроволновых печей. Покрытие для других материалов (проницаемых). Упаковка для сыров.
EVA (СЭВ – этилен ацетат) Отличные свойства склеивания. Хорошая сопротивляемость изгибам (изломам). Хорошая способность к запечатыванию при высоких температурах. ПОбычно используется вместе с полиэтиленом для изготовления пакетов-в-коробке, упаковка для мяса, птицы, мороженогo.

Упаковочные пленки (в особенности термопласты) выгодно отличаются от бумаги и картона своей гибкостью и механической прочностью. Они более технологичны, экономичны, не бьются как стекло и не рвутся как бумага, они инертны в отличие от металлов и избирательно герметичны, упруги, или, напротив, деформативны; герметичны и непроницаемы многими химическими веществами. Производство полимерных упаковочных пленок легко адаптируется как к многотоннажному, так и к малосерийному производству. Упаковочные пленки характеризуются малым весом, варьируемой себестоимостью в зависимости от сложности задач упаковки, легко утилизируются: объем, стоимость производства и логистические расходы сокращаются в связи с совершенствованием технологий.

Современные технологии формирования многослойных пленок позволяет скомбинировать нужный набор свойств в одном многослойном материале: прочность и инертность к пищевым продуктам; газопроницаемость, или наоборот – непроницаемость; бактерицидные свойства и когезия; водопроницаемая поливиниловая спиртовая пленка PVAL, имеющая свойства масляного барьера + полиэтиленовая пленка – водный барьер. Основными способами производства сложносоставных пленок являются каширование, соэкструзия и ламинирование, и экструзионное ламинирование.

Правильно подобранные структуры упаковочных пленок посредством ламинирования и соэкструзии способны проявить химическую стабильность (устойчивость к органическим соединениям, к окислению кислородом воздуха и кислотами).

Отечественный рынок упаковочных материалов давно переориентировался с выпуска традиционных однослойных пленок на барьерные упаковочные материалы для пищевой промышленности. Многослойные барьерные материалы лидируют и во многих других отраслях благодаря уникальным свойствам и низкой цене.

Структурные слои упаковочных пленок состоят из защитных наружных материалов и барьерных – внутри. Между ними присутствуют полиграфические и скрепляющие слои. Барьером может служить металлическая фольга, полимеры EVOH и PVDC:

  • EVOH (сополимер этилена и винилового спирта) – высокопрочный пластичный полимер с высоким значением относительного остаточного удлинения при разрыве. Устойчив к износу, воздействию химических соединений и УФ –излучению, антистатичен. Специфическая структура полимера предотвращает проникновение сквозь него ароматических соединений, кислорода и других газов. Не используется в чистом виде из-за влагопроницаемости, комбинируется с влагостойкими внешними барьерными пленками;
  • PVDC (поливинилиденхлорид – барьерная пленка для вакуумной упаковки). Плёнки из PVDC химически устойчивы, прочны, прозрачны, являются барьерными для масел и жиров, свариваются при низких температурах (120 ÷ 150°С), прекрасно проявили себя в качестве термоусадочной упаковки. Но имеют высокую стоимость и нестабильны при длительном нагреве ≥60°С. Именно по этой причине этот материал может в виде очень тонкого барьерного слоя и клеящих средств формировать многослойные структурные пленки.

Расширение сфер применения многослойных упаковочных материалов приводит к расширению перечня требований к пленкам: оптические свойства (прозрачность), избирательная проницаемость и вакуумные свойства; сохранение вкусовых качеств и запахов; устойчивость к низким или высоким температурам, к водяным парам, кислороду, углекислому газу; склонность к адгезии и когезии; высокая прочность на разрыв, или, напротив, легкость вскрытия упаковки; прочность при сжимающей нагрузке и при ударе; химическая стойкость и устойчивость к истиранию; скорость разложения, противостояние наэлектризованности и запотеванию.

В отличие от обычных пленочных материалов, многослойные упаковочные пленки позволяют продлить срок хранения готовой продукции, сохранив ее товарный внешний вид.

Каждый производитель пленочных упаковочных материалов стремится создать уникальные сочетания многослойных пленок под базовые технические условия, не раскрывая найденные композиции и способы их сопряжения. Между полимерных слоев наносят термолак, применяют металлизированные и бумажные слои с полиграфией и др.

Вид пленки Свойства
Термоусадочная (ПВХ, ПЭВД, OPS, LLDPE, PET, различные виды многослойных) Основные свойства термоусадочной пленки – способность сокращаться под действием температуры и принимать форму упакованного изделия; высокая прозрачность и хороший блеск; высокая прочность; защита продукции от воздействия окружающей среды. Перфорированные термоусадочные пленки используются для упаковки хлебобулочных изделий.
Скин-пленка (skin) Полиэтиленовая пленка с термоклеевым слоем. Отличные оптические и механические свойства, защита от пыли и влаги. Применяется для упаковки на картон и как аналог блистерной упаковки.
Стрейч-пленка (стретч, stretch) (ПВХ, LDPE, LLDPE-линейный ПЭВД) Основные свойства стрейч-пленки – высокая растяжимость; стойкость к проколу, защищает от повреждений, загрязнения; высокая прозрачность; способность слоев пленки при соприкосновении прилипать друг к другу; предохраняет грузы на паллетах от рассыпания и повреждения.
Ламинированные пленки / материалы Многослойные комбинированные материалы производятся на основе различных полимерных пленок (PP, PE, PA, PET и пр.), алюминиевой фольги и бумаги. Такие материалы имеют важные преимущества перед широко распространенными в качестве упаковки обычными пленочными материалами с печатью, благодаря: длительному сроку хранения упаковочной продукции; высоким механическим свойствам; межслойной печати, защищенной от повреждений; улучшению внешнего вида упаковки. В зависимости от необходимых барьерных свойств, производитель подбирает оптимальный состав композитных материалов, в некоторых случаях используется металлизация, покрытие термолаком и др. виды покрытий. Ламинированные материалы производятся в следующих сочетаниях: CPP/PE Coex, CPP/BOPP, BOPP/PE Coex, BOPP/PET, BOPP PJ/ BOPP, OPP/PE, PE/ PE, CAST PP, OPP/OPP, OPP/CPP, PET/CPP, PET/PE, OPP/PE, OPP/AI/PE, OPP/AI/Paper, PET/AI/PE, OPP/Met PET/PE, OPP/Met OPP, Polyester/AI/LDPE, Polyester/Met OPP, Polyester/Met OPP/CPP, Polyester/жемч OPP/LDPE, Polyester/CPP, Polyester/AI/ Polyester/LDPE, OPP/Met OPP/LDPE, OPP/LDPE, OPP/Met Polyester/LDPE, OPP/жемч OPP/LDPE, OPP/жемч OPP/LDPE и многие др.
Вакуумные пленки Многослойные пленки, обладающие высокими барьерными свойствами, высокой газонепроницаемостью, обеспечивает внешний вид свежих продуктов, значительно продлевают сроки хранения, предотвращают запотевание. Выдерживают высокие и низкие температурные режимы. Используются для вакуумной упаковки мясных и рыбных продуктов, колбас, полуфабрикатов, овощей и т.д. Существуют различные разновидности вакуумных пленок, свойства которых зависят от количества и типов слоев и добавок, применяемых при производстве пленок. Примеры: PE/PA/EVOH/PA/PE, PE/PA/PE, PA/PE/PE, APET/PE, PVC/PE, APET/EVOH/PE, OPA/PE, PET/PE, OPET/EVOH/PE, EPET/PE и др.

Для упаковки медикаментозных средств, препаратов и медицинских изделий очень важными являются светозащитные свойства (защита чувствительных к свету препаратов) и радиационная устойчивость кетгута, одноразовых игл, шприцов, стерилизуемых после упаковки РА излучением.

Важно знать негативные факторы каждого полимера, применяемого для производства упаковочных материалов. Так, поливинилхлорид разрушается под влиянием поглощаемого света, резко теряя заданные свойства. УФ-излучение вызывает также деструкцию и лекарственных средств. Чтобы этого избежать, ПВХ стабилизируют к воздействию света: например, присадками антиокислителя и пространственно затрудненных аминов, молекулярное строение которых ограничивает подвижность молекул, стабилизируя радикалы и защищая от излучений с длиной волны λ - 290-390 нм.

Технологии производства пленок также влияют на некоторые товарные характеристики полимерных упаковочных пленок. Так, метод каландирования, с помощью которого производятся жесткие ПВХ-пленки, предполагает нагрев сырья ≤ 200°С. Сохранение прозрачности и цвета готовой продукции вызвали необходимость придать сырью термостабильность и цветостойкость. Кроме этого, они должны легко формоваться и сохранять свои свойства в условиях эксплуатации.

Схема аппарата для каландирования

Вариант состава одной из рецептур светозащитной ПВХ-пленки для медпрепаратов основан на сочетании термостабилизаторов (пигменты фиолетового, оранжевого, бирюзового цвета) с органическими соединениями Sn и Ca: на основе исследовательских данных, наиболее стабильными к воздействию УФ-излучения являются пленки именно этих цветов, поглощая наиболее опасные длины волн, сохраняя прозрачность в видимом диапазоне света.

Свойства светозащитных ПВХ-пленок медицинского назначения

Высокая стабильность и стойкость цвета упаковочных пленок в заданных термодинамических условиях обеспечивают ее невосприимчивость к кратковременному облучению радиацией (3,0 Мрад) для стерилизации.

В отличие от биаксиально (двуосно) ориентированного полипропилена (БОПП или ДОПП) неориентированный полипропилен обладает преимуществами, отличающими его от других пленочных материалов. Полипропиленовая пленка производится методом экструзии – с раздувом или через плоскую щель. При быстром охлаждении готовые полипропиленовые пленки характеризуются водостойкостью, прозрачностью и высокой температурой плавления. Полипропиленовая пленочная упаковка устойчива к запотеванию (важное качество в строительстве и для упаковки хлеба, зелени, бакалейных товаров и пр.) и рядом иных качеств:

  • Высокая прозрачность, блеск: превосходный внешний вид;
  • Безопасность для контакта с пищевыми продуктами;
  • Способность к металлизации и нанесению любых видов печати;
  • Высокая термостойкость, способность к термической сварке;
  • Повышенная стойкость к кислотам и жирам;
  • Большая прочность по сравнению по сравнению с полиэтиленовой и ПВХ пленкам;
  • Меньшая стоимость по сравнению с пленками из ЛПЭНП, ПВХ и ПЭТ.

Полипропилен восприимчив к окислительным процессам, отличается химической и температурной стабильностью, инертен к маслам и жирам.

Неориентированные ПП пленки подходят для металлизации, полиграфической печати, ламинирования.

Неориентированные ПП пленки наиболее востребованы для блистерных технологий (вместо ПВХ-пленок) и упаковки:

  • Пищевых продуктов (хлебобулочные продукты, крупы, макаронные, бакалейные, кондитерские изделия и т.п.);
  • Текстиля (постельное белье, трикотажные изделия и т.д.);
  • Полиграфической продукции (журналов, открыток, компакт дисков);
  • Цветочной продукции;
  • Канцелярских товаров (фотоальбомы, файлы, обложки);
  • Медицинских препоратов.

Металлизированные упаковочные материалы характеризуется высокой прочностью на разрыв и эластичностью – наряду с небольшим весом, защищая от воздействия внешних факторов:

  • Трансформаторы;
  • Насосные установки;
  • Промышленные станки;
  • Компрессоры;
  • Электроприводы;
  • Наборы комплектующих для производственных линий и т.д.

Широкий разброс технологических факторов, применяемых при изготовлении упаковочных пленок и вариативность ее дальнейшей обработки диктует особые требования к методикам их испытаний.

Прежде всего речь о входном контроле сырья (гранулята) – определяют расплава (массовую скорость его текучести). Следующим этапом после профильного прессования или выдувания является испытание тонких материалов-лент: контроль толщины пленки, ее прочности, показатели упругости, предела текучести или модуля растяжения – вдоль и поперек полотна. Вязкость определяется при испытаниях пленок на ударную прочность. Многослойные пленки испытывают на адгезию слоев.

При обработке готовых пленок важными становятся иные качества: способность к свариванию и склеиванию (обеспечивают прочность клеевых и сварных соединений). При использовании пленок для упаковки острых предметов и ребер важной характеристикой является прочность при прокалывании. При необходимости нанесения печатных материалов важными становятся коэффициенты трения пленок.

Оборудование, которое применяется для тестирования упаковочных полимерных пленок, является сертифицированным и надежным: пластометры определяют качество сырья. Универсальные испытательные машины МИМ измеряют параметры напряжение-деформация, адгезию между слоями, коэффициенты трения, сопротивление проколу и изгибу.

Машины для циклических испытаний МИМ определяют усталостные характеристики как при комнатной температуре, так и при эксплуатационных условиях.

Ударная вязкость полимерных пленок определяется посредством испытаний на маятниковых копрах МИК.

Хрупкость ультратонких полимерных плёнок затрудняет испытания их механических свойств. Но их критическая важность при эксплуатации уникальных электронных устройств в условиях высоких температур привел к разработке метода испытания на растяжение "плёнка на нагретой жидкости (глицерин)". Метод позволяет эффективно устранить дефекты хрупкого полимерного образца на нагретой жидкости, точно измеряя параметры растяжения. Метод точен при установлении уменьшения модуля упругости в зависимости от температуры и толщины ультратонких пленок PS, также достоверно оценивая их прочность на разрыв.

Наша компания предлагает лицензированное оборудование для проведения испытаний полимерных упаковочных пленок на растяжение в различных условиях.

Каталог товаров
Навигатор
Мы перезвоним вам в ближайшее время

Режим работы с понедельника по пятницу, с 10:00 до 20:00