Giriş
Termoplastik polimer folyolar, maliyet etkinliği, hafiflik, esneklik ve benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikler gibi avantajları nedeniyle çeşitli endüstri sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Uygulamalar arasında paketleme, etiketler, ısıyla büzüşen kablo kılıfları, kaplamalar ve kondansatör ve akü ayırıcı folyolar yer alır, ancak bunlarla sınırlı değildir.
Ekstrüzyondan sonra folyoların özelliklerinin uygulama için yeterli olmadığı durumlarda, folyolar özelliklerini geliştirmek için gerilebilir. Bu tür işlemlerin faydaları, akma mukavemetini veya Young modülünü artırarak mekanik özellikleri iyileştirmekten, folyoların şeffaflığıyla ilgili optik özellikleri iyileştirmeye, nem geçirgenliğini azaltmaya veya elektrik uygulamalarında arıza voltajını artırmaya kadar uzanmaktadır.
Bu folyoların üretimi üflemeli veya döküm folyo ekstrüzyonu olarak sınıflandırılabilir. Ayrıca, ekstrüde edilmiş tabaka üzerinde uygulanan işleme bağlı olarak, çift eksenli veya tek eksenli yönlendirilmiş (BO) polimerler arasında ayrım yapılır. İkinci durum için bu, folyoların sıralı veya eşzamanlı gerilmesi ile elde edilebilir [1]. Sonraki germe işlemi(leri) camsı geçiş sıcaklığının üzerinde, ancak polimerin Erime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklığının çok altında gerçekleşir. Makine yönünde (MD), yani folyoların hareket yönü boyunca uzama, folyonun farklı hızlarda dönen rulolar arasında çekilmesiyle gerçekleştirilir. Böylece, ikinci merdane seti birinci setten daha hızlı döner [1]. Sıralı çekme durumunda, folyo daha sonra folyonun bir germe çerçevesi üzerinde gerildiği bir fırına aktarılır. Burada, kelepçeler folyonun kenarını yakalar ve folyoyu kademeli olarak birbirinden uzaklaştırarak çeker [1].
Bu germe işlemleri, daha düşük μm bölgesinde folyo kalınlıklarıyla sonuçlanabilir. Bu işlemler, folyodaki polimer zincirlerinin tercihli bir moleküler yönelimine neden olur. Bu tercihli yönelim, ısıtma sırasında folyoların büzülmesine yönelik belirli bir eğilim ortaya çıkarır. Bu durum, folyolar daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında önemli hale gelebilir ve bu da ürünün beklenmedik davranışına veya en kötü durumda ürünün servis sırasında arızalanmasına yol açabilir.
Isıl Büzülme ve Gerdirilmiş Ürünlerin Geri Kazanım GüçleriPolimer Folyolar
Tercihli bir yönelime sahip gerilmiş folyolar herhangi bir uzamsal sınır koşuluyla kısıtlanmazsa, belirli bir eşiğin üzerinde ısıtıldıklarında büzüşeceklerdir. Bu prosedür ASTM D1204 ve ASTM D2732 gibi uluslararası standartlar kapsamındadır. Bununla birlikte, folyolar genellikle diğer malzemelerle birlikte kullanılır. Bu durumda, folyo en az bir taraftan daraltılır ve büzülmesi engellenir. Bu nedenle, polimer folyo içindeki geri yükleme kuvvetinin veya daha doğrusu gerilmelerin gelişimi ilgi çekicidir.
NETZSCH DMA 303 Eplexor® yardımıyla bu davranış, sabit deformasyon altında ölçümler gerçekleştirilerek özel olarak seçilen bir sıcaklık/zaman programı için karakterize edilebilir.
Deneysel
Çift eksenli yönlendirilmiş polipropilen (BO-PP) NETZSCH DMA 303 Eplexor® çelik gergi numune tutucusu (şekil 1'de gösterilmiştir) ile incelenmiştir. Nominal numune kalınlığı 6 μm idi. Folyolar 10 mm genişliğinde kesilmiştir. Numunenin uzunluğu, DMA 303 Eplexor® cihazının otomatik numune uzunluğu algılama sistemi ile ölçülmüştür.
MD ve enine yön (TD, MD'ye göre 90°) boyunca kesilen numunelerin ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerden önce, folyo 0,01 N'luk statik bir kuvvete maruz bırakılarak numunenin şişmediğinden emin olunmuştur. Ölçümün başlamasıyla birlikte numunenin deformasyonu 0 mm'ye ayarlanmış ve uygulanan statik kuvvet kaldırılmıştır. Daha sonra numuneler 30°C başlangıç sıcaklığından 20 K/dak hedef ısıtma hızıyla 60°C, 90°C ve 110°C'lik istenen İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklara kadar ısıtılmıştır. İzotermal segment Gevşeme Taraması olarak yürütülmüştür. Her iki segment sırasında, numunenin kuvveti ve gerilimi sırasıyla zamanın bir fonksiyonu olarak kaydedilmiştir.
Isıtma sırasında, malzemenin termal genleşmesi bu tür ölçümlerde ihmal edilemez. Bu nedenle, burada gösterildiği gibi, sürekli ısıtma sırasında meydana gelen termal genleşme ve geri yükleme kuvvetlerinin üst üste binmesini önlemek için deneyler İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal olarak yapılmalıdır.
Bu ölçüm serisinde kullanılan parametrelere genel bir bakış Tablo 1'de özetlenmiştir.
Tablo 1: Bu ölçüm serisi için kullanılan parametrelere genel bakış: İki bölüm için ölçüm programında ayarlanan parametreler (sıcaklık taraması ve gevşeme/SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme ölçümü) ayrı ayrı detaylandırılmıştır.
| Parametre | Değer |
| Ölçüm modu | Gerginlik |
| Örnek boyutlar | 6 μm kalınlık × 10 mm genişlik × ≈21 mm uzunluk |
| Sıcaklık Taraması | |
| Isıtma oranı | hedef sıcaklığa 20 K/dakika |
| İletişim gücü | 0.010 N ± 0,005 N |
| Statik yük tipi | Deformasyon |
| Değer ayarla | 0 mm (40 N limit) |
| Dinamik yük tipi | Kuvvet |
| Hedef Değer | 0 N (% 100 limit) @ 1 Hz |
| Gevşeme/Retardasyon Ölçümü | |
| Sıcaklık | 60°C, 90°C veya 110°C'de izoterm |
| Statik yük tipi | Deformasyon |
| Hedef değer | 0 mm (40 N Limit) |
Ölçüm Sonuçları
Şekil 2'de, MD örneklerinin zamanın bir fonksiyonu olarak hesaplanan gerilimi 60°C (siyah eğri), 90°C (kırmızı eğri) ve 110°C (mavi eğri) farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklar için gösterilmektedir. Belirli bir inkübasyon süresinden sonra, gerilim artışı 90°C ve 110°C'deki ölçümler için bir plato değerine ulaşana kadar üstel bir şekilde ilerliyor gibi görünmektedir. Folyolarda gerilim oluşumu daha yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleşmektedir. 60°C veya daha düşük sıcaklıklarda ölçülebilir bir gerilim artışı tespit edilememektedir. 2 saatlik süre boyunca önemli bir StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres artışı gözlenmemiştir.
TD folyoları durumunda (şekil 3'te gösterilmiştir), üç farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklığın hiçbiri için gerilme eğrisinde önemli bir üstel davranış gözlemlenemez. 110°C'deki ölçüm için, hafif bir artış small stresin arttığını gösterebilir. Ancak, aynı sıcaklıktaki MD folyolarının ölçümlerine kıyasla gerilme artışı small şeklindedir.
Sonuç
Üretim süreci sırasında folyonun gerilmesi, polimer zincirlerinin çekme yönleri boyunca tercihli olarak yönlendirilmesini sağlar. Bu durum folyolarda çeşitli gelişmiş özellikler sağlarken, daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilirlikte sınırlamalara yol açabilir. Polimer zincirlerinin en kararlı konfigürasyonu izotropik bir yönelim dağılımı olduğundan (böylece entropiyi maksimize eder ve sistemin Gibbs serbest enerjisini düşürür), polimer zincirleri yeniden ısıtıldığında bu duruma doğru dönmeye başlayacaktır.
TD folyolarla karşılaştırıldığında, MD folyolar 110°C'deki ölçümler sırasında 1,4 MPa'ya varan gerilimler sergilemektedir. TD folyolar için önemli bir geri yükleme kuvveti tespit edilmemiştir.
Bu, folyoların üretimi sırasında TD'de çekme olmamasına uygundur, dolayısıyla bu yönde herhangi bir gerilme tespit edilmemiştir.