圖1 COC可使聚烯烴共混物的剛性增加,從而增強了站立式食品袋的“直挺”性能,使得它們更容易裝填和處理
環(huán)烯烴共聚物(COC)是一種無定形的熱塑性塑料,在醫(yī)療、消費和工業(yè)市場的聚烯烴包裝薄膜應用中,它可作為一種有效的共混組分大大提高包裝薄膜的性能。
作為一種無定形的熱塑性塑料,環(huán)烯烴共聚物(COC)在用于醫(yī)療、消費和工業(yè)市場的聚烯烴包裝薄膜中,正作為一種可增強薄膜性能的共混組分,得到越來越多的使用。在醫(yī)療器械、食品和醫(yī)藥包裝、光學以及電子等應用中,純的COC可提供高透明性、優(yōu)異的防潮性、高剛度和高強度以及優(yōu)良的生物相容性。回復“醫(yī)療”可以查看更多相關資訊。 |
在聚烯烴共混物中,環(huán)烯烴共聚物(COC)為包裝袋和熱成型制品(如托盤等)提供更高的模量、更好的耐熱性和增加的阻隔性。這些共混物在傳統(tǒng)的流延和吹塑薄膜生產線中采用標準聚烯烴的工藝參數(shù)即可加工。 |
Topas COC是一種以乙烯和降冰片烯為單體并采用茂金屬催化劑進行聚合的共聚物。根據(jù)共聚單體的比例,這種材料可以有一個從33℃至180℃不等的玻璃化轉變溫度(Tg)。作為一種無定形聚合物,COC不具有晶體的熔點,它在Tg以上開始軟化,隨著溫度的增加逐漸變成流體。這種無色且透明似水晶的材料,與傳統(tǒng)的聚乙烯(PE)具有很強的相容性。其相容性與高度線性聚乙烯最大,如線性低密度聚乙烯(LLDPE),但也可以和低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)相容。Topas先進聚合物公司最常用于烯烴共混物的COC品級是Topas 9903D-10(Tg 為33℃)、Topas 9506F-04(Tg為68℃)和Topas8007F-04(Tg為78℃)。較高的Tg品級有時候是用于特殊產品或者提高薄膜的耐熱性。 |
圖2 COC可為熱成型薄膜包裝用的聚烯烴共混物提供更高的模量和清晰度。最左邊的純聚乙烯(PE)托盤看上去剛性和清晰度低于COC/PE共混物(從左到右COC的用量逐步增加,依次為10%、15%、20%和30%)
COC是最常用的一種共混物組分,用以提高模量并允許單層薄膜的厚度減少。在2068MPa的模量范圍內,將10%的COC添加到線性低密度聚乙烯(LLDPE)中就可使其模量增加2倍或3倍,同時保持較低的霧度。在一個簡單的單層薄膜中或作為共擠出結構的一部分,LLDPE/COC共混物往往使更薄的薄膜能提供與減薄前一樣的性能,并由此降低了每平方米薄膜的成本,從而可提供重要的可持續(xù)性優(yōu)勢。 |
采用更高Tg的COC,可使共混物即使在高溫下(接近于COC的Tg)也能具有較高的模量,從而提高了薄膜的熱填充性能和耐高溫能力。要記住的重要一點是,COC添加到線性低密度聚乙烯(LLDPE)中會大大降低薄膜的Elmendorf撕裂強度,特別是在機器的方向上,盡管它提高了薄膜的耐穿刺性能。COC在商業(yè)上是作為一種可以控制薄膜線性撕裂強度的添加劑來使用的。此外,許多聚烯烴/COC薄膜被商業(yè)化用于熱成型應用,COC的無定形特性可提高熱成型加工的一致性,且能改進產品在深拉部分和角上的厚度控制。 |
LLDPE/COC共混物也很適合于密封層薄膜。該薄膜的熱合性能通常用密封強度、熱粘強度和密封起始溫度來表示。COC共混物的模量升高,通常可帶來10%~20%的密封強度增加。當其冷卻時,環(huán)烯烴共聚物(COC)迅速從一種Tg以上的橡膠態(tài)材料轉變?yōu)橐环NTg以下的高模量材料。這種急劇的變化通常會使熱粘性能(冷卻0.1s后的密封強度)提高達100%。熱粘強度對垂直形式/填充/密封過程較為重要。在該過程中,當封口仍然是熱的時候,所包裝的產品就會掉落在袋子中。環(huán)烯烴共聚物(COC)不僅使整體的模量增加,也增強了直立袋的“直立”性能。這使得袋子更容易填充和處理。 |
環(huán)烯烴共聚物(COC)也正越來越多地被用在聚烯烴共混物中以生產包裝用的阻隔膜。COC是所有聚合物中具有最好的阻隔潮氣性能的聚合物之一。它的這一性能優(yōu)于低密度聚乙烯(LDPE)4~5倍。在共混物中,如COC的含量超過70%,則共混物的阻隔性能一般可達到純COC阻隔性能的90%,并保持較低的霧度。COC還對其他許多極性溶劑,比如洗手液和防腐海綿中的乙醇,具有優(yōu)異的阻隔性能。與線性低密度聚乙烯(LLDPE)相比,它的乙醇阻隔性能可高出35倍。通常,這些COC含量高的共混物被用在外層為線性低密度聚乙烯(LLDPE)的夾層共擠出薄膜中,這種薄膜無需一層粘接層。 |
圖3 添加COC可提高各種聚烯烴薄膜樹脂的剛性
環(huán)烯烴共聚物(COC)的防香味和香氣滲透性能通常也比線性低密度聚乙烯(LLDPE)高出5~10倍。雖然認為COC不具有較高的防氣體滲透性能,但它仍然明顯比聚乙烯(PE)好,并且可用于訂制共混物,以滿足新鮮產品包裝所要求的特定的防O2和CO2滲透性能。 |
COC在共混物中以0%~100%任意比率可以和全部類型的聚乙烯相容。然而,最佳的相容性是與更線性的聚烯烴共混,如線性低密度聚乙烯(LLDPE)。COC與這些材料形成共混物在霧度上很少或根本沒有增加。加工商在選擇PE品級時,應根據(jù)加工黏度和最終所需的使用性能來選擇。190℃下的熔融指數(shù)為1.0~6.0g/10min的聚乙烯(PE),已被證明與COC具有良好的共混效果。COC不需要干燥,其儲存溫度應在Tg以下,以免樹脂顆粒結塊。 |
針對薄膜生產,COC和PE顆粒應均勻混合,以產生一種類似“鹽和辣椒”的顆?;旌衔?。加工COC/聚烯烴共混物時,熔融溫度通常取決于COC的Tg,擠出溫度一般為130~150℃,在COC的Tg之上。回復“薄膜”可以查看更多相關信息 |
要在生產中獲得高質量的熔融料以保證最終薄膜的高質量,關鍵是在擠出過程中進行良好的混合。推薦的擠出機螺桿轉速至少為50r/min。如果為了適應生產量的要求必須使用較低的速度,則可以使用一個更致密的過濾網來產生更高的擠出機出料壓力(>10MPa),以強化混合。推薦擠出機的長徑比(L/D)至少為24:1,并且采用低壓縮螺桿設計。屏障型混合螺桿在運用中最佳,其Maddock混合區(qū)域已被證明十分有效,但并不是必需的。在模頭方面,可以使用典型的衣架式流延膜模頭和螺旋式吹塑膜模頭。 |
圖4 在聚烯烴薄膜樹脂中添加COC可增加剛性,從而改善熱填充袋的耐熱性。圖中顯示了兩種添加了不同品級TopasCOC的LLDPE在不同溫度下的模量
流延和吹塑薄膜的其他工藝參數(shù)與傳統(tǒng)的PE薄膜生產相一致。在吹塑薄膜生產中,COC較高的用量所導致的剛性增加可能會對實現(xiàn)無皺折的膜泡破裂和平折產生挑戰(zhàn)。一般情況下,在薄膜破裂的部分保持一定的溫度會有所幫助。專門生產高密度聚乙烯(HDPE)和尼龍剛性薄膜的設備在用于生產COC含量高的剛性薄膜時,一般會產生更好的效果。您可以回復“COC”或“尼龍”獲取更多相關信息。 |
Topas COC是一種熱穩(wěn)定樹脂,能阻止凝膠的形成。當然,在轉換產品或關閉設備時最好能將COC清除干凈。通常,一種典型的清機料可以由50%的1-MI線性低密度聚乙烯(LLDPE)和50%的標準PE清除化合物組成。 |
Topas COC品級符合當今所有主要的監(jiān)管食品接觸的要求。在美國,它們符合FDA第21條法規(guī)CFR 177.1520“烯烴聚合物”(3.9)。根據(jù)美國FDA FCN#75和#405,該材料可用于與食品直接接觸的薄膜、片材以及其他制品中。這適用于所有類型的食品和使用的全部條件。一些產品品級由于受到其Tg的限制,可能不適于在某些較高溫度的食品應用中使用。回復“食品”或“薄膜”查看更多相關文章。 |
在歐洲,Topas COC也可用于與食品接觸,其生產所使用的單體被列在歐盟塑料指令2002/72/EC1/2(2002年8月6日)的許可名單中。使用Topas COC的制造商應檢查有關成品的任何限制和滲移限制。 |
Topas COC還被批準可用于醫(yī)療和制藥領域。大多數(shù)TopasCOC品級都已建立了美國FDA藥物主文件(DMF#12132)和設備主文件(MAF#1043)。大多數(shù)品級也符合美國藥典VI級。 |
來源:PT塑料網,弗戈工業(yè)在線
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