Table of Contents
מימון של Polymer Barrier Properties
תכונות מחסום פולימר לקבוע כמה יעיל חומר מתנגד לחלחל של גזים, אדים ונוזלים.נכסים אלה הם קריטיים ביישומים החל מאריזות מזון ועד לכיסוי תרופות ואחסון דלק.היכולת של פולימר לפעול כמכשול נשלטת על ידי תופעות התחבורה של ההצתה, אשר כרוך פירוק של מולקולה חד-משמעית לתוך פני השטח הפולימטי, דיפוזיה דרך החומרי, וכדאיות הפוכה של חומרים מורכבים של חומר ה-המולקוליום.
Crystallinity and Amorphous Zones
המיקרו של פולימר, במיוחד היחס של עיבוד גביש לאזורים amorphous, יש השפעה עמוקה על ביצועי מחסום.אזורי קריסטל ארוזים בצפיפות וצוינוחים מאוד, המציעים נתיבים מוגבלים למולקולות permeant. לעומת זאת, אזורים amorphous יש נפח חופשי גדול יותר ושרשרת ניידות, מתן מסלולים עבור דיפוזיה. פולימרים עם גבישים גבוהים יותר, כגון פוליפרנטיות פולית גבוהה יותר (peericlytrayalren) או קירור כהה) כגון קירור מצב חום (plinated) או קירור גבוה יותר, לאחר הגדרה נמוכה יותר, או טמפרטורה נמוכה יותר, כלומר, לאחר אטמוספירה נמוכה יותר, לאחר אטמוספירה חום כהה יותר, לאחר אטמוספירה נמוכה יותר (pirpeerliphirliphirliphirliphirliphirliphirlifrelifrelifrelimate) או ירידה).
מקור: Free Volume
אפילו באזורים amorphous, כמות וחלוקת נפח חופשי - החלל בין רשתות פולימרים לא כבוש על ידי פולימר עצמו - באופן ישיר משפיע על דיפוספיריות. עיבוד אשר משנה את צפיפות האריזה של שרשראות, כגון לחץ יישומי במהלך עובש או השימוש של סוכנים מניקה, יכול להפחית את נפח חופשי ואת הפחתת יכולת יתר.
פרדוקסים לעיבוד מפתח והשפעותיהם על נכסי גדר
במהלך הייצור, ניתן להתאים כמה פרמטרים לעיבוד כדי לתמרן את המיקרו-מבנה של פולימר וכתוצאה מכך, תכונות המחסום שלו.ההשפעה ביותר כוללות טמפרטורה, לחץ, קצב קירור, ויישום שדות זרימה מורחבים או הרחבה.
השפעות טמפרטורה על Crystallization ו-Mophology
(טמפרטורת עיבוד משפיעה ישירות על הניידות של רשתות פולימרים ואת הקינטיקה של התגבשות.בתהליכים כגון הזרקת עובש או סרט extrusion, טמפרטורת ההיתוך חייבת להיות גבוהה מספיק כדי להבטיח התכה אחידה אבל לא כל כך גבוה כמו לגרום להידרדרות תרמית.הטמפרטורה שבה גבישים עלולים להפחית את רמת הדחיסה של הדחיסה (קריסטליזציה) באופן כללי יותר מדי, TFLT:0cFLT:0cFLT:1) קובע את הגודל והתוצאה של פתומים גבוהים יותר של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של חומרים גמישים:2.
לחץ והכחשה
החל לחץ חיצוני במהלך עיבוד, כמו בתבנית דחיסה או במהלך שלב האריזה של עובש הזריקה, מגביר את הלחץ הידרוסטטי על ההיתוך.זה יכול להפחית את המרחק הבלתי-חלי ונפח חופשי נמוך יותר, המוביל למוצר סופי צפוף יותר עם תכונות מחסום משופרות. in extrusion, לחץ גב יכול לשפר את ערבוב והוגן, אבל לחץ מופרז עלול לגרום חימום, אשר נוגד את אפקט הפחתת החמצן הראו כי הם הראו ירידה של בקבוקים הנגרמים על ידי לחץ דם מוגברת.
Cooling Rate and Its Impact on Crystallinity
השיעור שבו פולימר מגניב מן ההיתוך למצב מוצק קובע את התואר של גבישיות ואת הגודל של תחומים גבישיים. איטי קירור (analing) מאפשר שרשראות פולימר בשפע זמן להתארגן לתוך מבנים גבישיים הורה, הגדלת גבישים הכולל ושיפור תכונות מחסום.רחץ מהיר (quenching) להקפיא את השרשראות במצב לא מאומת, אשר בדרך כלל תוצאות בשכבה גבוהה יותר, כגון קירור חום, טמפרטורה.
Shear and Extension: Conation Effects
מתיחה מכנית במהלך עיבוד גורמת אוריינטציה מולקולרית, יישר שרשרת פולימרים לכיוון של למתוח. אוריינטציה זו מגבירה את התוכן גבישי ויוצרת נתיב רציונאלי יותר עבור permeants, במיוחד כאשר הפולימר הוא מוכוון בכיוון (בשני כיוונים perpendicular), יחסי מתכתבליטה התחתונה (אך קצב המעבר הלבבייל) הוא איטי יותר של חום (Bretrame) עם זאת, עם זאת, נטייה מוגזמת של חום גבוהה יותר של חום (picretraretraretrare) עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, טמפרטורת ctraicirteretrai) הוא בעיקר על פני טמפרטורה נמוכה יותר של חום גבוהה יותר של חום גבוהה יותר של חום.
שיטות עיבוד תעשייתיות: A Closer Look at Barrier Optimization
Extrusion and Film Blowing
בסרט Extrusion, ההיתוך פולימרי הוא נאלץ דרך מוות שטוח או אנראלי ולאחר מכן קרר.עבור סרטים מכשול בשימוש באריזה (למשל, בשר או גבינה), ריבוי coextrusion הוא בדרך כלל מועסק לשלב פולימר מחסום (כגון ethylene vinyl אלכוהול, EV) עם עוביים מבניים (עדיין לא מפולן או פוליפרלין).
המונחים:
עובש הזריקה משמש נרחב לייצור preforms עבור בקבוקים ומכלים קשיחים. עבור יישומי מחסום, פולימר חייב להציג יעילות תהליך טוב תוך השגת עמידות גז ולחות הנדרשת. סדקים כגון מהירות הזרקת, טמפרטורה נמס, טמפרטורה עובש, והחזקה של לחץ השפעה על העור של ערוצי קירור של החלק עובש גבוה, טמפרטורה נאותה החזקת לחץ מקדם דלקות וגביע בחלק, יצירת שכבה של קירור מוקדם יותר יכול לעתים קרובות להשיג קירור חום.
נפילה
בגוון מתפתל וזריקת מתח מתח מתח מתחל (ISBM), הפולימרים מנופחים כדי ליצור מיכל חלול.המתי המתרחש במהלך הפיצוץ או הזנים של השרשראות הפולימרים, הגדילו את הקריסטליות ויישר lame. פרמטרים כגון מהירות מוטה למתוח, טמפרטורה טרוםפורית, ולהפחית את מבנה הגביש הסופי והתפלגות.
המונחים:
בתרמוג, גיליון פולימר מחומם נוצר על עובש באמצעות אבק או לחץ. תכונות המחסום של החלק שנוצר תלוי תכונות גיליון הראשוני ואת התואר של מתיחה במהלך להרכיב. מיכלים נסוגים עמוק לעתים קרובות לחוות דקר בפינות וצמצם גבישי בשל קירור מהיר על עובש. מעבדים יכולים להתאים את טמפרטורת גיליון, טמפרטורה, ויצרו מהירות למזער ושמירה על מחסום רב-מידה, אשר דורש חסימת מיקרוגלוי, כולל מחסום קפדני, או חסימת microracking.
אופטימיזציה של ביצועי גדר באמצעות בקרת עיבוד
קידום קריסטלנות ומורמופיזיולוגיה
כדי להשיג תכונות מחסום אופטימליות, יצרנים חייבים לתמרן את המורלולוגיה של פולימר.זה יכול להיעשות על ידי בחירת שיעורי קירור מתאימים, באמצעות סוכנים מניקה כדי להגדיל את מספר הקשקשים (באמצעות צמצום גודלם וכמות המרחב amorphous), ועל ידי יישום טיפולים תרמיים כגון נשימה לאחר יצירת דוגמה, בקבוק nealing PET ב 180-200 עד כמה דקות על ידי חיתוך חמצן ל -40%.
אוריינטציה מולקולרית ככלי עיצוב
האוריינטציה היא אחד הכלים החזקים ביותר לשיפור תכונות מחסום מבלי לשנות את הכימיה פולימרית. Uniaxial או biaxial מתיחה יכול להפחית את ההכנות על ידי סדר גודל במקרים מסוימים.תנאי העיבוד חייבים להיות נשלטים בדיוק כדי להשיג אוריינטציה אחידה: הטמפרטורה חייבת להיות מעל מעבר הזכוכית אבל מתחת לנקודת ההמיסה קריסטל כדי לאפשר ניידות ללא הרפיה.
שילוב של תוספות ו-Nanocomposites
תוספות כגון מטבולי חמצן (למשל, תרכובות המבוססות על ברזל), nano-fillers-fillers (קליות, תחמוצת גרפן), ו-UV ניתן לצרף פולימר לפני עיבוד.עם זאת, תנאי עיבוד משפיעים באופן דרמטי על הפיזור והיישום של תוספים אלה.
אסטרטגיות בקרת תהליכים
כדי להשיג באופן עקבי תכונות מחסום מטרה, יצרנים ליישם ניטור בזמן אמת ובקרת סגירה של פרמטרים מרכזיים.בקרי טמפרטורה על extruders ותבניות, חומרים לחץ על זרם ההיתוך, ומדפי עובי אינפרא אדום על סרטים מאפשרים התאמות במהלך הייצור. תהליך סטטיסטי בקרת תהליכים (SPC) יכול לזהות כאשר פרמטרים מחוץ לטווח מקובל.
מחקרים ויישומים מעשיים
בקבוקי PET עבור משקאות קלים
בקבוקי משקאות מוגמרים חייבים לשמור על CO2 ולא לכלול חמצן כדי לשמור על טעם ופחמן.תהליך ISBM עבור בקבוקי PET הוא מכוון היטב: preforms הם הזריקה עם בקרת טמפרטורה מדויקת, ולאחר מכן התחממות מחדש לטמפרטורה אחידה לפני הפיצוץ.התשואה 0.1% וכתוצאה מכך נטיבות כבדות של כ -30-35% בצד, ולהפחית את יכולת ה- CO2 להורדת רמות חום גבוהות יותר ל טמפרטורות (R2 שעות) ל- 30 עד 40 שעות נוספות.
EVOH ב Multilayer גמישות Packaging
Ethylene vinyl אלכוהול (VOH) הוא אחד פולימרים המכשול היעיל ביותר נגד חמצן.עם זאת, תכונות מחסום שלה רגישים מאוד לחות.בסרטים רב-שכבות עבור אריזות מזון, EVOH הוא הכריך בין שכבות הידרופוביות (למשל, פוליאולפינים) כדי להגן על זה מפני לחות. coextrusion עיבוד חייב לשמור על עובי כדי למנוע את שכבת EVOH, בדרך כלל למנוע את החדירה של 5-10%-ה לאחור של חומר ניקוי או יותר.
High-Barrier Blow-Molded Containers for Agroche micals
מיכלים Agrochemical דורשים התנגדות הן ממסים והן גזים. Multilayer מ עובש באמצעות פולימיד (PA) או פוליאתילן פלואוריןated כשכבת מחסום נפוץ.טמפרטורת העיבוד של שכבת הרש"פ חייבת להיות גבוהה מספיק כדי לאפשר הדבקה טובה עם פוליאתילן, אבל לא כל כך גבוה כי הרש"פ מדגמת או את שכבת החמצן פוליתמימה.
מסקנה: התאמת עיבוד ל-Achieve Desired Barrier Properties
ההשפעה של תנאי עיבוד על תכונות מחסום פולימרי לא ניתן overstated.על ידי שליטה בטמפרטורה, לחץ, שערי קירור, ועיוות מכני, יצרנים יכולים להתאים את הקריסטליניות, אוריינטציה, ונפח חופשי של חומרים פולימרים כדי להשיג ביצועים מעולים של מחסום.התקדמות בסימולציה תהליך ניטור מקוון הם להקל על אופטימיזציה פרמטרים אלה בזמן אמת, צמצום הניסויים וטרור ומאפשר ייצור עקבי של חומרים פולימרים גבוהים וביקוש חיים טכניים יותר.