Estiramiento biaxial de película

La producción de películas estiradas biaxialmente generalmente implica dos métodos: estiramiento de película plana y el método de doble o triple burbuja. El proceso general de estiramiento de película plana implica extruir un polímero de una máquina, calentarlo hasta que se funda y luego permitir que el material fundido fluya fuera del molde para formar una lámina gruesa. Esta lámina se enfría inmediatamente para solidificarla. Dentro de un rango específico de temperatura y velocidad (alta temperatura elástica y velocidad de estiramiento), el material se estira entonces en direcciones longitudinal y transversal en una cierta proporción. Este estiramiento promueve la disposición ordenada de cadenas de polímero o cristales a lo largo de la dirección del plano. La estructura estirada se fija entonces en un estado tenso o relajado (termoformado). Posteriormente, el material se somete a tratamientos de enfriamiento y recocido para producir películas estiradas biaxialmente . El método de película plana puede clasificarse además en estiramiento sincrónico o estiramiento asincrónico.

El "estiramiento sincrónico" se refiere al proceso de orientación y estiramiento simultáneos de la película, tanto longitudinal como transversalmente, en la misma máquina de estiramiento. Durante este proceso, la rápida velocidad de cristalización y el alto grado de cristalinidad contribuyen a una mejora significativa de la transparencia de la película. Este método permite la producción de películas ultrafinas. La experiencia práctica en la producción confirma que si se logra equilibrar la orientación longitudinal y transversal, las propiedades mecánicas de la película son relativamente uniformes. Cuando la orientación en ambas direcciones es igual, la película presenta propiedades isotrópicas, mientras que si la orientación en una dirección es mayor que en la otra, las propiedades de la película se vuelven anisotrópicas.

El estiramiento asincrónico implica dos procesos: Orientación en la Dirección de la Máquina (ODM) y Orientación en la Dirección Transversal (ODT). Uno de los ejemplos más típicos es el BOPP (Polipropileno Biaxialmente Orientado), donde la película se estira primero en la dirección de la máquina y luego en la dirección transversal. Este método es relativamente fácil de operar y las propiedades del producto son fácilmente controlables. Los tratamientos de calentamiento y enfriamiento necesarios pueden realizarse en la misma máquina de estiramiento después del estirado.

Sin embargo, el tratamiento térmico durante el estiramiento transversal puede dañar la orientación longitudinal de las moléculas de polímero. Esto dificulta la producción de películas con propiedades mecánicas significativamente superiores en la dirección longitudinal que en la transversal, o películas con contracción térmica longitudinal nula.

El proceso de estiramiento biaxial permite que los polímeros formen pequeños cristales y desarrollen esferulitas a lo largo de la dirección de estiramiento, mejorando así la tenacidad de la película. Este proceso mejora significativamente la resistencia a la tracción, el brillo, la dureza, las propiedades de barrera y otras características de rendimiento de la película.

1.BOPP

Película de polipropileno biorientado (Polipropileno Biaxialmente Orientado), que ofrece varias ventajas, como ligereza, no toxicidad, inodorización, resistencia a la humedad, alta resistencia mecánica, buena estabilidad dimensional y excelentes propiedades de impresión. Se utiliza ampliamente en el envasado de alimentos, productos de cuidado personal, cigarrillos, té, zumos de fruta, textiles, etc.

El proceso general de producción de BOPP incluye la preparación de la materia prima, la fusión y extrusión, la filtración, el estirado longitudinal, el estirado transversal, el tratamiento corona, el bobinado, el recocido y el corte para obtener el producto terminado. Mediante el estirado biaxial paso a paso, se pueden producir películas de BOPP con espesores de entre 10 y 60 micrómetros.

Las películas BOPP presentan alta transparencia, buen brillo, excelente resistencia al agua, alta rigidez y buena resistencia al calor. Son aptas para diversas aplicaciones, aunque pueden experimentar una ligera contracción durante el termosellado, lo cual resulta ventajoso en aplicaciones como las películas termorretráctiles para envolver cigarrillos.

Además, las películas de BOPP ofrecen efectos de impresión excepcionales, con propiedades físicas representativas que incluyen baja opacidad (menos del 1,5%), brillo superior al 85%, resistencia a la tracción (longitudinal/transversal) superior a 120/20 MPa, elongación a la rotura (<180%/65%) y un módulo elástico de entre 1700 y 2500 MPa. La temperatura de fragilidad es de -50 °C.

Si bien el BOPP actúa como una barrera eficaz contra la humedad, sus propiedades de barrera al oxígeno son relativamente deficientes. Se emplean diversos métodos industriales, como la metalización del aluminio y la deposición de óxido de aluminio, para mejorar su rendimiento como barrera al oxígeno.

2.BOPA

La película de poliamida biorientada (BOPA) es conocida por su alta resistencia, excelente brillo, baja opacidad, excelente tenacidad y resistencia a la perforación. Presenta propiedades moderadas de barrera a los gases y una excelente retención de aroma. Las películas BOPA tienen amplias aplicaciones en el envasado de alimentos, productos farmacéuticos, productos químicos, productos electrónicos y artículos de primera necesidad. Son especialmente adecuadas para el envasado de productos congelados, al vacío y para cocinar, ofreciendo una mayor capacidad de conservación de la frescura y el aroma que el BOPP.

La producción de películas de BOPA puede realizarse mediante el método de película tubular o el método de película plana. El método de película tubular implica el soplado de doble burbuja, y en el método de película, se pueden emplear tanto estiramiento sincrónico como asincrónico.

Diferentes procesos dan lugar a variaciones en las propiedades físicas de las películas de nailon producidas:

Las propiedades físicas de las películas de nailon producidas mediante diferentes procesos son las siguientes

Comparación del rendimiento entre la película de nailon orientado biaxialmente (BOPA), el polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) y el poliéster orientado biaxialmente (BOPET):

Comparación del rendimiento de diferentes películas

La BOPA con propiedades de barrera moderadas puede mejorar su resistencia al oxígeno mediante un recubrimiento de PVDC (cloruro de polivinilideno). Sin embargo, debido a consideraciones ambientales, estos materiales de barrera se han sustituido por películas alternativas.

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