Como una capa discreta en una película de poliolefina coextruida,el copolímero de olefina cíclica proporciona un módulo mas alto, mayor resistencia al calor, mejor termoformabilidad, y una superior barrera
El copolimero de olefinas ciclicas (COC) es un termoplástico amorfo que permite un mejor desempeño en las películas de embalaje poliolefinicas multicapa para los mercados médicos, de consumo e industriales. Como una capa discreta en la película de poliolefina coextruido, el COC ofrece una módulo mas alto, mayor resistencia al calor, mejor termoformabilidad, y una barrera mejorada para las bolsas y artículos termoformados como bandejas, sin necesidad de capas de unión adhesiva.
Estas películas multicapa son fácilmente transformados en líneas de película soplada y colada convencionales dentro de los parámetros de operacion estándar de poliolefinas y pueden ser reprocesados con facilidad. En un artículo anterior se analizaron los beneficios de la mezcla de COC en resinas de poliolefina para peliculas. Este artículo se centra en la utilización de capas discretas de COC en las estructuras multicapas.
RESINA VERSÁTIL PARA PELÍCULAS
El COC de Topas se basa en la polimerización de etileno y norborneno utilizando catalizadores de metaloceno. Este material puede tener una temperatura de transición vítrea (Tg) que va desde 33 °C a 180 °C, dependiendo de la proporción de comonómero. Como un polímero amorfo, el COC no tiene un punto de fusión cristalino y en su lugar se ablanda por encima de la Tg, siendo cada vez más fluido conforme la temperatura se incrementa.
Esta resina incolora, cristalina ofrece una fuerte compatibilidad con el polietileno. Su compatibilidad es mayor con los PEs altamente lineales como el PEBDL, pero es aceptable para su uso con PEBD (polietileno de baja densidad) y el PEAD (polietileno de alta densidad).
El COC puede ser diluido con un 10% de LLDPE sin comprometer el desempeño de manera significativa para las necesidades de la mayoría de aplicaciones. Los grados COC más comunmente extruidos en películas y usados en estructuras multicapa son Topas 9506F-04 (Tg: 68 °C) y Topas 8007F-400 (Tg: 78 °C). Los grados de Tg mas alta a veces se utilizan para productos especiales o para mejorar la resistencia termica de la película.
Con un módulo en el rango de 300,000 psi y una superficie brillante, dura, el COC se puede usar en el diseño de películas de poliolefina para cumplir con una serie de desafíos de diseño, como un reemplazo oportunistico para la película de celofán en embalaje de caramelo por retorcido (twist wrap). La habilidad para proporcionar rigidez, doblez sin memoria, claridad, y alto brillo es un gran logro para una película coextruida no orientada.
Una película para embalaje por retorcido (twist wrap) compuesta de COC / LLDPE / COC (20% / 60% / 20%) aprovecha el módulo del COC, colocándolo en las capas externas de la película, generando así un efecto de refuerzo tipo viga I. Esta construcción ofrece una excelente doblez sin memoria y una superficie atractiva brillante para la impresión o metalizado. Y a diferencia del PPBO (otro sustituto de celofán), esta película funciona excepcionalmente bien en la maquinaria de retorcido diseñada para celofán.
El artículo anterior sobre mezclas de COC / LLDPE hacia notar cómo estas películas tenían mejor módulo / rigidez y uniformidad de termoformado. Estas mejoras permiten producir un mejor producto termoformado usando una película mas delgada. Las investigaciones recientes muestran que usando el COC en una capa discreta proporciona los mismos beneficios con mayor eficacia, por ejemplo, una película con un 15% COC en una capa discreta supero una película monocapa mezclada que contenia 20% de COC.
Las películas multicapa COC / PEBDL han mejorado la formabilidad, la óptica, tenacidad y resistencia a la perforación frente a películas similares coextruidas de EVA/ ionómero en una base de costo comparable. Las películas multicapa COC / PEBDL también se pueden comparar favorablemente con muchas estructuras basadas en nylon, eliminando la necesidad de capas de unión adhesiva. La eliminación de capas adhesivas y de resinas no-olefínicas simplifica la logística de producción y permite el uso de residuos de pelicula reciclada debido a la compatibilidad entre el COC y el polietileno.
El COC se distingue por su barrera contra la humedad, que es de cuatro a cinco veces mejor que la del PEBD. Mientras que el COC puede mejorar el desempeño de barrera como un componente de la mezcla, la mejor barrera se obtiene cuando el COC se utiliza en una capa discreta. El COC también es una excelente barrera para muchos disolventes polares, como los alcoholes desinfectantes para las manos y para las esponjas antisépticas. El COC ofrece una barrera 35 veces mejor al etanol que el PEBDL. Estas aplicaciones suelen utilizar mezclas de alto contenido de COC en películas coextruidas protegidas por capas exteriores de PEBDL (de nuevo sin una capa adhesiva).
El COC tipicamente también proporciona una barrera a los aromas y las fragancias 10 veces mejor que la del PEBDL. Aunque el COC no ofrece una alta barrera al oxigeno o al dióxido de carbono, su desempeño es aun significativamente mejor que el del polietileno y se puede utilizar para regular la permeación que satisfaga la barrera de gas específica requerida en el envasado de verduras frescas.
(Por cierto, el COC es un buen socio para la co-extrusión con algo más que las poliolefinas. Una capa de COC combinada con capas de PETG -requiere una capa adhesiva - produce una película de alta claridad utilizado para bandejas de barrera de embutición profunda para aplicaciones médicas y otros. Otras peliculas de alta barrera a la humedad tales como el policlorotrifluoroetileno (PCTFE) no funcionan bien en las aplicaciones de embutición profunda y polímeros halogenados tienen requisitos especiales de procesamiento y preocupaciones ambientales.)
Como polímero amorfo, el COC tiene un potencial inherente de alto encogimiento y una baja fuerza de contracción. Esto, combinado con una óptica excelente, temperaturas adecuadas para la iniciacion del encogimiento (determinado por la Tg), y una densidad baja, lo cual promueve un buen rendimiento superficial y el reciclaje, ha producido una combinación ganadora en fundas retráctiles, etiquetas retráctiles en dirección de la máquina (DM), y pelicula retractil de propósito general.
Las capas superficiales de COC producen una película con una gran rigidez de flexión y buena estética que es aun fácil de manejar cuando se reduce el espesor en un proceso de aplicacion de fundas. Por otra parte, una capa central de COC aumenta el desempeño de contracción en combinación con polímeros exteriores que son elegidos por su baja densidad y precio. Las películas retráctiles basadas en COC están disponibles comercialmente como peliculas transversalmente orientadas (TDO) para fundas, peliculas orientadas en direccion de la maquina (MDO) para etiquetas, y las películas biaxialmente orientadas de alto desempeño para envasado retráctil y agrupación.
CARACTERÍSTICAS DE PROCESAMIENTO
El COC se ha extruido como una capa discreta en una variedad de líneas comerciales de película soplada y colada (cast). Las condiciones de procesamiento son muy similares a otras poliolefinas. Las recomendaciones específicas para cada grado de procesamiento están disponibles en el sitio web de Topas.
Se recomienda una extrusora con L / D de al menos 24:1 y un diseño de tornillo de baja compresión.Tornillos de barrera de mezcla funcionan muy bien y las secciones de mezclado tipo Maddock han demostrado ser eficaces, pero no son necesarias. Son aceptables los tipicos cabezales tipo colgador de saco para pelicula colada y los cabezales espirales para pelicula soplada.
Se recomienda que la velocidad de tornillo sea al menos 50 rpm. Si se usan menores velocidades para acomodar los requerimientos de produccion, se puede aumentar la mezcla mediante la generación de una mayor presión de descarga de extrusión (> 2000 psi) a través del uso de un conjunto de mallas filtro mas ajustado.
Los ajustes de la temperatura de extrusión suele depender de la Tg de los COC. Más comúnmente, los ajustes son de 130 ° a 150 °C por encima de la Tg. La alimentación agresiva de extrusoras de garganta de alimentación ranurada (como comúnmente se utiliza en Europa) presenta un desafío para la extrusión de polimeros duros, de alto módulo como el COC, porque los finos generados en la alimentacion pueden producir no fundidos que aparecen en forma de geles. Las extrusoras de alimentacion ranurada se deberian correr con una zona de alimentación caliente (120 °C), y preferiblemente un grado que se ha formulado específicamente para alimentacion ranurada, como el Topas 8007F-400.
Otros paramentros de extrusion de película soplada y colada están en línea con los utilizados para el PE convencional. En película soplada, el aumento de la rigidez producida por los altos niveles de COC puede causar dificultades en obtener un colapsamiento de burbuja sin arrugas y buena planitud. En general, sera de mucha ayuda mantener mas caliente la película en la sección de colapsamiento. Un equipo diseñado para manejar películas rígidas de polietileno de alta densidad y nylon generalmente producira mejores resultados cuando se extruye películas rígidas con alto contenido de COC.
El Topas COC es una resina térmicamente estable y resistente a la formación de geles, sin embargo, esto puede ser deseable para purgar el COC de los equipos en transiciones o apagados. Una purga típica puede consistir en un 50% de PEBDL IFF 1.0 y 50% de un compuesto de purga estándar de PE.
La mayoría de los grados COC TOPAS cumplen con todos los requerimientos principales reguladores de contacto con alimentos y también están aprobados para su uso en aplicaciones médicas y farmacéuticas.
Randy Jester, Desarrollo de Mercados en Topas Advanced Polymers Inc.
Plastics Technology - Noviembre 2011
Randy Jester ha dedicado mucho de su carrera de 35 años en plásticos al procesamiento de polímeros. El trabaja actualmente en desarrollo de mercados y aplicaciones para Topas Advanced Polymers, Inc., Florence, Ky. Se le puede llamar al (859) 746-6447 o enviarle un mensaje a randy.jester@topas-us.com.
 |
Para embalaje de caramelos por retorcido, la película multicapa COC/PEBDL de Topas combina rigidez y capacidad de doblez sin memoria con transparencia y alta calidad superficial para metalización e impresion |
El copolimero de olefinas ciclicas (COC) es un termoplástico amorfo que permite un mejor desempeño en las películas de embalaje poliolefinicas multicapa para los mercados médicos, de consumo e industriales. Como una capa discreta en la película de poliolefina coextruido, el COC ofrece una módulo mas alto, mayor resistencia al calor, mejor termoformabilidad, y una barrera mejorada para las bolsas y artículos termoformados como bandejas, sin necesidad de capas de unión adhesiva.
Estas películas multicapa son fácilmente transformados en líneas de película soplada y colada convencionales dentro de los parámetros de operacion estándar de poliolefinas y pueden ser reprocesados con facilidad. En un artículo anterior se analizaron los beneficios de la mezcla de COC en resinas de poliolefina para peliculas. Este artículo se centra en la utilización de capas discretas de COC en las estructuras multicapas.
RESINA VERSÁTIL PARA PELÍCULAS
El COC de Topas se basa en la polimerización de etileno y norborneno utilizando catalizadores de metaloceno. Este material puede tener una temperatura de transición vítrea (Tg) que va desde 33 °C a 180 °C, dependiendo de la proporción de comonómero. Como un polímero amorfo, el COC no tiene un punto de fusión cristalino y en su lugar se ablanda por encima de la Tg, siendo cada vez más fluido conforme la temperatura se incrementa.
Esta resina incolora, cristalina ofrece una fuerte compatibilidad con el polietileno. Su compatibilidad es mayor con los PEs altamente lineales como el PEBDL, pero es aceptable para su uso con PEBD (polietileno de baja densidad) y el PEAD (polietileno de alta densidad).
El COC puede ser diluido con un 10% de LLDPE sin comprometer el desempeño de manera significativa para las necesidades de la mayoría de aplicaciones. Los grados COC más comunmente extruidos en películas y usados en estructuras multicapa son Topas 9506F-04 (Tg: 68 °C) y Topas 8007F-400 (Tg: 78 °C). Los grados de Tg mas alta a veces se utilizan para productos especiales o para mejorar la resistencia termica de la película.
Con un módulo en el rango de 300,000 psi y una superficie brillante, dura, el COC se puede usar en el diseño de películas de poliolefina para cumplir con una serie de desafíos de diseño, como un reemplazo oportunistico para la película de celofán en embalaje de caramelo por retorcido (twist wrap). La habilidad para proporcionar rigidez, doblez sin memoria, claridad, y alto brillo es un gran logro para una película coextruida no orientada.
Una película para embalaje por retorcido (twist wrap) compuesta de COC / LLDPE / COC (20% / 60% / 20%) aprovecha el módulo del COC, colocándolo en las capas externas de la película, generando así un efecto de refuerzo tipo viga I. Esta construcción ofrece una excelente doblez sin memoria y una superficie atractiva brillante para la impresión o metalizado. Y a diferencia del PPBO (otro sustituto de celofán), esta película funciona excepcionalmente bien en la maquinaria de retorcido diseñada para celofán.
El artículo anterior sobre mezclas de COC / LLDPE hacia notar cómo estas películas tenían mejor módulo / rigidez y uniformidad de termoformado. Estas mejoras permiten producir un mejor producto termoformado usando una película mas delgada. Las investigaciones recientes muestran que usando el COC en una capa discreta proporciona los mismos beneficios con mayor eficacia, por ejemplo, una película con un 15% COC en una capa discreta supero una película monocapa mezclada que contenia 20% de COC.
Las películas multicapa COC / PEBDL han mejorado la formabilidad, la óptica, tenacidad y resistencia a la perforación frente a películas similares coextruidas de EVA/ ionómero en una base de costo comparable. Las películas multicapa COC / PEBDL también se pueden comparar favorablemente con muchas estructuras basadas en nylon, eliminando la necesidad de capas de unión adhesiva. La eliminación de capas adhesivas y de resinas no-olefínicas simplifica la logística de producción y permite el uso de residuos de pelicula reciclada debido a la compatibilidad entre el COC y el polietileno.
El COC se distingue por su barrera contra la humedad, que es de cuatro a cinco veces mejor que la del PEBD. Mientras que el COC puede mejorar el desempeño de barrera como un componente de la mezcla, la mejor barrera se obtiene cuando el COC se utiliza en una capa discreta. El COC también es una excelente barrera para muchos disolventes polares, como los alcoholes desinfectantes para las manos y para las esponjas antisépticas. El COC ofrece una barrera 35 veces mejor al etanol que el PEBDL. Estas aplicaciones suelen utilizar mezclas de alto contenido de COC en películas coextruidas protegidas por capas exteriores de PEBDL (de nuevo sin una capa adhesiva).
El COC tipicamente también proporciona una barrera a los aromas y las fragancias 10 veces mejor que la del PEBDL. Aunque el COC no ofrece una alta barrera al oxigeno o al dióxido de carbono, su desempeño es aun significativamente mejor que el del polietileno y se puede utilizar para regular la permeación que satisfaga la barrera de gas específica requerida en el envasado de verduras frescas.
 |
El COC tiene potencial en coextrusión con otras resinas ademas de las poliolefinas. Una película multicapa COC/PETG combina transparencia, brillo, y barrera a la humedad con capacidad de embutición profunda para producir bandejas termoformadas para usos médicos y otros. |
Como polímero amorfo, el COC tiene un potencial inherente de alto encogimiento y una baja fuerza de contracción. Esto, combinado con una óptica excelente, temperaturas adecuadas para la iniciacion del encogimiento (determinado por la Tg), y una densidad baja, lo cual promueve un buen rendimiento superficial y el reciclaje, ha producido una combinación ganadora en fundas retráctiles, etiquetas retráctiles en dirección de la máquina (DM), y pelicula retractil de propósito general.
Las capas superficiales de COC producen una película con una gran rigidez de flexión y buena estética que es aun fácil de manejar cuando se reduce el espesor en un proceso de aplicacion de fundas. Por otra parte, una capa central de COC aumenta el desempeño de contracción en combinación con polímeros exteriores que son elegidos por su baja densidad y precio. Las películas retráctiles basadas en COC están disponibles comercialmente como peliculas transversalmente orientadas (TDO) para fundas, peliculas orientadas en direccion de la maquina (MDO) para etiquetas, y las películas biaxialmente orientadas de alto desempeño para envasado retráctil y agrupación.
CARACTERÍSTICAS DE PROCESAMIENTO
El COC se ha extruido como una capa discreta en una variedad de líneas comerciales de película soplada y colada (cast). Las condiciones de procesamiento son muy similares a otras poliolefinas. Las recomendaciones específicas para cada grado de procesamiento están disponibles en el sitio web de Topas.
Se recomienda una extrusora con L / D de al menos 24:1 y un diseño de tornillo de baja compresión.Tornillos de barrera de mezcla funcionan muy bien y las secciones de mezclado tipo Maddock han demostrado ser eficaces, pero no son necesarias. Son aceptables los tipicos cabezales tipo colgador de saco para pelicula colada y los cabezales espirales para pelicula soplada.
Se recomienda que la velocidad de tornillo sea al menos 50 rpm. Si se usan menores velocidades para acomodar los requerimientos de produccion, se puede aumentar la mezcla mediante la generación de una mayor presión de descarga de extrusión (> 2000 psi) a través del uso de un conjunto de mallas filtro mas ajustado.
Los ajustes de la temperatura de extrusión suele depender de la Tg de los COC. Más comúnmente, los ajustes son de 130 ° a 150 °C por encima de la Tg. La alimentación agresiva de extrusoras de garganta de alimentación ranurada (como comúnmente se utiliza en Europa) presenta un desafío para la extrusión de polimeros duros, de alto módulo como el COC, porque los finos generados en la alimentacion pueden producir no fundidos que aparecen en forma de geles. Las extrusoras de alimentacion ranurada se deberian correr con una zona de alimentación caliente (120 °C), y preferiblemente un grado que se ha formulado específicamente para alimentacion ranurada, como el Topas 8007F-400.
Otros paramentros de extrusion de película soplada y colada están en línea con los utilizados para el PE convencional. En película soplada, el aumento de la rigidez producida por los altos niveles de COC puede causar dificultades en obtener un colapsamiento de burbuja sin arrugas y buena planitud. En general, sera de mucha ayuda mantener mas caliente la película en la sección de colapsamiento. Un equipo diseñado para manejar películas rígidas de polietileno de alta densidad y nylon generalmente producira mejores resultados cuando se extruye películas rígidas con alto contenido de COC.
El Topas COC es una resina térmicamente estable y resistente a la formación de geles, sin embargo, esto puede ser deseable para purgar el COC de los equipos en transiciones o apagados. Una purga típica puede consistir en un 50% de PEBDL IFF 1.0 y 50% de un compuesto de purga estándar de PE.
La mayoría de los grados COC TOPAS cumplen con todos los requerimientos principales reguladores de contacto con alimentos y también están aprobados para su uso en aplicaciones médicas y farmacéuticas.
Randy Jester, Desarrollo de Mercados en Topas Advanced Polymers Inc.
Plastics Technology - Noviembre 2011
Randy Jester ha dedicado mucho de su carrera de 35 años en plásticos al procesamiento de polímeros. El trabaja actualmente en desarrollo de mercados y aplicaciones para Topas Advanced Polymers, Inc., Florence, Ky. Se le puede llamar al (859) 746-6447 o enviarle un mensaje a randy.jester@topas-us.com.
Entradas
No hay comentarios.:
Publicar un comentario