determination of heat sealing and tensile properties of ldpe/lldpe blended packaging films
DESCRIPTION
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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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)
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
4
Şekillendir-Doldur ve YapıştırFFS (Form-Fill&Seal)
FFS Aşamaları:
- Şekillendir
- Doldur
- Yapıştır
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
5
Şekillendir-Doldur ve YapıştırFFS (Form-Fill&Seal)
Isıl Yapışmanın iyi olmaması durumunda:
- ambalajlanan ürünün miktar kayıplarının önlenmesi,
- tazeliğinin ve aromanın korunması, - ürünün taşınması,
gibi bir ambalaja verilen önemli görevler yerine getirilememektir.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
6
ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ
Birinci adımda, basınç ve sıcaklık uygulamadan yapıştırılacak yarıkristal polimer film yüzeylerinin birbirleri ile yakın teması sağlanır.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
7
ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ
İkinci adımda,
her iki filmin yapıştırılacak kısımlarındaki kristal faz ısıtılarak ergitilir ve eriyik haline dönüştürülür.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
8
ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ
Üçüncü adımda,
BASINÇ ve ISININ etkisiyle, yapıştırılacak yüzeylerin birbirleri ile temas ettikleri bölümlerdeki makromoleküllerin hareketi başlar ve yüzeyler “ıslak” hale gelir.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
9
ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ
Dördüncü adımda, zaman ilerledikçe
“ıslak” yüzeylerde yer alan makromoleküllerin bir yüzeyden diğer yüzeye yayılmaları ve karışmaları gerçekleşir.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
10
ISIL YAPIŞMA (Heat Sealing) MODELİ
Beşinci ve son adımda
Sıcaklık ve basınç etkisinden kurtulan yüzeyler soğumaya başlar ve yeniden kristalleşme gerçekleşir.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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)
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
18
Isıl Yapışma Cihazı:
Tester Sangyo TP-701 Heat Seal Tester
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
20
Isıl Yapışma (Heat Seal) Testi:
Isıl Yapıştırma sonrası Açılma testine hazırlanan numune örneği (genişlik: 1 cm)
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
21
Yapışma Dayanımı Testi:
- Dik yönde yapılan ısıl yapıştırmanın etkinliği Yapışma Dayanımı testi ile ölçülmüştür- Çene hızı: 500 mm/dk- Cihaz: Instron4411
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
23
Bulgular ve Tartışma:
AYPE/LAYPE AYPE
Isıl yapışma bandı örnekleri
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
24
Bulgular ve Tartışma:
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
25
Bulgular ve Tartışma:
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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 (%)
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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.
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
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
09.12.2005 IV Uluslararası Ambalaj Kongresi, İzmir
30
KATILIMINIZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ