determination of heat sealing and tensile properties of ldpe/lldpe blended packaging films

DETERMINATION OF HEAT SEALING AND TENSILE PROPERTIES OF

LDPE/LLDPE BLENDED PACKAGING FILMS

Feridun Şenol, Sevim Okumuş, Rahim İşler

AYPE/LAYPE KARIŞIMLI AMBALAJ FİLMLERİNİN ISIL YAPIŞMA VE GERİLME

DAYANIMI ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Feridun Şenol, Sevim Okumuş, Rahim İşler

09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir

3

Şekillendir-Doldur ve YapıştırFFS (Form-Fill&Seal)

Plastik ambalajın sektöründe kullanılan en yaygın otomatik dolum ve ambalaj uygulamalarından biridir

- Gıda ürünleri (şeker, kuru gıda, çerez, ekmek, bisküvi, kek, peynir ve süt ürünleri, taze ve işlenmiş et&balık, donmuş gıdalar, dondurma v.b.);

- Temizlik ürünleri/hijyenik ürünler;

- Medikal ve kozmetik ürünler;

- Evcil hayvan maması;

- Kimya ve petrokimya ürünleri (gübre, plastik hammadde)


4


FFS Aşamaları:

- Şekillendir

- Doldur

- Yapıştır


5


Isıl Yapışmanın iyi olmaması durumunda:

- ambalajlanan ürünün miktar kayıplarının önlenmesi,

- tazeliğinin ve aromanın korunması, - ürünün taşınması,

gibi bir ambalaja verilen önemli görevler yerine getirilememektir.


6

ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ

Birinci adımda, basınç ve sıcaklık uygulamadan yapıştırılacak yarıkristal polimer film yüzeylerinin birbirleri ile yakın teması sağlanır.


7


İkinci adımda,

her iki filmin yapıştırılacak kısımlarındaki kristal faz ısıtılarak ergitilir ve eriyik haline dönüştürülür.


8


Üçüncü adımda,

BASINÇ ve ISININ etkisiyle, yapıştırılacak yüzeylerin birbirleri ile temas ettikleri bölümlerdeki makromoleküllerin hareketi başlar ve yüzeyler “ıslak” hale gelir.


9


Dördüncü adımda, zaman ilerledikçe

“ıslak” yüzeylerde yer alan makromoleküllerin bir yüzeyden diğer yüzeye yayılmaları ve karışmaları gerçekleşir.


10


Beşinci ve son adımda

Sıcaklık ve basınç etkisinden kurtulan yüzeyler soğumaya başlar ve yeniden kristalleşme gerçekleşir.


11

ISIL YAPIŞMA SORUNU

1. Yüzey işlemi (korona, alev) sırasında, yüzeyin en üst tabakasında oluşan çapraz bağlar, yüksek molekül ağırlıklı makromoleküllerin hareket kabiliyetini azaltmakta, ısıl yapışmada bir yüzeyden diğer yüzeye yayılmalarını ve karışmalarını engellenmektedir.


12

ISIL YAPIŞMA SORUNU

2. Uzun zincir dallanmalarına sahip AYPE filmlerinde üretim esnasında oluşan stres, ısıl işlem sırasında ortadan kalkmakta ve makromoleküllerde yumak haline dönme eğilimi gözlenmektedir.


13

AMAÇ:

Isıl Yapışma sorununa çözüm ararken, AYPE’nin uzun zincir dallanmalarınının yapışmaya olumsuz etkisini azaltmak için daha az ve daha kısa dallanmalara sahip LAYPE (Lineer Alçak Yoğunluklu Polietilen) ile karışımları hazırlanarak ısıl yapışma ve gerilme dayanımı özelliklerinin iyileşme gösterdiği en uygun karışım oranın tespit edilmesi amaçlanmıştır.


14

AYPE/LAYPE KIYASLAMASI

AYPE LAYPE

Kısa zincir dallanması-sayısal Fazla Az

Kısa zincir dallanması-boyutsal Daha Uzun Kısa

Yoğunluk (g/cc) 0.910-0.925 0.915-0.930

Kristalleşme Oranı (%) 40-55 35-60

Mekanik özellikleri İyi Daha İyi

Optik özellikleri Daha İyi İyi

Shrink özellikleri İyi Vasat

İşlenmesi Kolay Zor


15

Deneysel:

Materyaller:

1. AYPE PETİLEN G03-21T (PETKİM A.Ş.)

-Erime Akış Hızı (190,2.16)=0.30 g/10 dk;

-Yoğunluk(23°C)=0.921 g/cm3

2. LAYPE DOWLEX NG 5056G (Dow Chemicals Co.)

-Eriyik Akış Hızı (190,2.16)=1.1 g/10 dk;

-Yoğunluk(23°C)=0.919 g/cm3


16

Film Çekimi Hazırlığı

KARIŞIM NO:

AYPE ORANI (%w)

LAYPE ORANI (%w)

1. 100 0

2. 90 10

3. 85 15

4. 80 20

5. 75 25

6. 70 30


17

Film Çekimi

Ekstruder: PLASTICISERS (D=63 mm, L/D=24) Ekstruder sıcaklıkları:

- bölgeler: 150oC, 180oC, 200oC, 210oC,

- adaptör: 210oC,

- kafa: 210oC Film çekme hızı: 5 m/dk; Film şişirme oranı: 1.5:1 Film kalınlığı: 50 μm (katkısız, şeffaf)


18

Isıl Yapışma Cihazı:

Tester Sangyo TP-701 Heat Seal Tester


19

Isıl Yapışma Koşulları:

Yapıştırma Sıcaklığı: 110°C, 120°C, 130°C, 140°C, 150°C,

Yapıştırma süresi: 0,1 saniye, Yapıştırma basıncı: 2 kgf/cm2


20

Isıl Yapışma (Heat Seal) Testi:

Isıl Yapıştırma sonrası Açılma testine hazırlanan numune örneği (genişlik: 1 cm)


21

Yapışma Dayanımı Testi:

- Dik yönde yapılan ısıl yapıştırmanın etkinliği Yapışma Dayanımı testi ile ölçülmüştür- Çene hızı: 500 mm/dk- Cihaz: Instron4411


22

Gerilme Dayanımı Testi:

Elde edilen filmlere Makine Yönünde (MY) ve Dik Yönde (DY) Gerilme Dayanımı testi uygulanmıştır

Yöntem: ASTM D882 (Çekme hızı: 500 mm/dk)

Cihaz: Instron4411


23

Bulgular ve Tartışma:

AYPE/LAYPE AYPE

Isıl yapışma bandı örnekleri


24


AYPE/LAYPE KARIŞIMLI FİLM (50 mic)

0

5

10

15

20

25

30

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

LAYPE Oranı (%)

Ya

pış

ma

Da

yan

ımı

(N/c

m)

120°C


25


SICAKLIK (°C)

SONUÇ (AÇILDI/AÇILMADI)

LAYPE ORANI (%w)

0 10 15 20 25 30

110 3/0 3/0 3/0 3/0 3/0 3/0

120 3/0 3/0 3/0 3/0 3/0 3/0

130 3/0 3/0 2/1 1/2 0/3 0/3

140 3/0 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3

150 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3


26

Gerilme Dayanımının LAYPE Oranına Bağlı Değişimi - KGD

Şekil 1. LAYPE oranının AYPE G03-21T'nin KGD değerine etkisi

AYPE G03-21T/LAYPE FİLM

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25 30 35

LAYPE ORANI (%)

KG

D (

kg/c

m2)

KGD-MY

KGD-DY


27

Gerilme Dayanımının LAYPE Oranına Bağlı Değişimi - KU

Şekil 2. LAYPE oranının AYPE G03-21T'nin KU değerine etkisi

AYPE G03-21T/LAYPE FİLM

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30 35

LAYPE ORANI (%)

KO

PM

AD

A U

ZA

MA

(%

)

KU-MY (%)

KU-DY (%)


28

Sonuç:

AYPE G03-21T ürününe LAYPE ilave edilmesinin yapışma sıcaklığının düşmesini ve aynı zamanda filmin dik yönde gerilme dayanımının da artmasını sağladığı tespit edilmiştir.

LAYPE’nin %20 oranına kadar etkili olduğu, bu nedenle FFS torbalama sisteminde kullanılan rulo film imalatında kullanılan AYPE G03-21T ürününe %20 oranında LAYPE ilave edilmesinin uygun olacağı düşünülmektedir.


29

Kaynaklar:

[1] S. Selke, Understanding Plastics Packaging Technology, 65-66, Hanser Publishers, Munich, 1997

[2] Meka P., F.C. Stehling, Heat Sealing of Semicrystalline Polymer Films. I. Calculation and Measurement of Interfacial Temperatures: Effect of Process Variables on Seal Properties, J. Applied Polymer Science, Vol.51, 89-103, (1994); John Wiley and Sons, Inc.

[3] Meka P., F.C. Stehling, Heat Sealing of Semicrystalline Polymer Films. II: Effect of Melting Distribution on Heat-Seal Behavior of Polyolefins, J. Applied Polymer Science, Vol.51, 105-119, (1994); John Wiley and Sons, Inc.

[4] Meka P., F.C. Stehling, Heat Sealing of Semicrystalline Polymer Films. III. Effect of Corona Discharge Treatment of LLDPE, J. Applied Polymer Science, Vol.51, 121-131, (1994); John Wiley and Sons, Inc.

[5] Cran et al., Characterizing Blends of Linear Low Density and Low Density Polyethylene, J. Therm. Anal. Cal., 81, 2005


30

KATILIMINIZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ

determination of heat sealing and tensile properties of ldpe/lldpe blended packaging films

Documents