Recientemente, ha habido cada vez más discusiones sobre el envasado flexible reciclable. El material único de polietileno es una parte indispensable de las opciones de envasado flexible reciclable, y la película MDO es una dirección técnica importante para el envasado de material único de polietileno. Hablemos de ello hoy. Hablemos de las tecnologías, aplicaciones y materiales relacionados con MDO.

1. ¿Qué es MDO

El nombre completo de MDO es orientación en dirección a la máquina, que es un proceso post-extrusión utilizado para aumentar la orientación de la película en la dirección MD, mejorando así la rigidez, óptica y propiedades de barrera de la película. El equipo de estiramiento MDO se completa en cuatro etapas de precalentamiento, estiramiento, recocido y enfriamiento 8-12 varillas.

♦ Precalentamiento: Controlar la temperatura en la temperatura de ablandamiento del material crudo puede ayudar mejor al estiramiento sin dañar la película; y debido a que la película no se derrite completamente, se pueden formar cristales más pequeños durante el proceso de estiramiento y orientación para lograr una mejor óptica.

♦ Estiramiento: La orientación de la película se controla ajustando la relación de estiramiento. Cabe destacar que la relación de estiramiento no debe ser lo más alta posible. En el punto crítico de estiramiento, el rendimiento de la película alcanzará un equilibrio o disminuirá.

♦ Recocido y enfriamiento: afectan la contracción previa al calor de la película, especialmente la planitud de la fabricación de bolsas; y las propiedades ópticas de la película.

Existen dos tipos de máquinas MDO, en línea y fuera de línea, y actualmente las máquinas en línea son la elección principal. Debido a que la película se estira en estado fuera de línea, la película es delgada en el centro y gruesa en ambos lados, lo que es más derrochador en su uso; la máquina en línea puede medir el grosor y retroalimentar al sistema de fabricación de películas, de modo que el grosor de la película después del estiramiento sea más uniforme y se reduzca el corte lateral.

2. El cambio del rendimiento de la película de PE después de MDO

El siguiente diagrama de modelo ilustra cómo cambia la estructura cristalina a medida que la película se estira antes de la relación de estiramiento crítico. La película no estirada tiene lamelas de diferentes tamaños y está libremente orientada (Figura 2A); la película estirada forma cristales más pequeños y los segmentos moleculares están orientados en la dirección MD para que la cristalinidad en dirección MD sea mayor (Figura 2 B).

Después de la relación de estiramiento crítico, la cadena molecular se estira aún más en la dirección MD, y la estructura de lamelas se estira para formar una estructura cristalina tipo cuerda de carnero [2]. Debido a los cambios en la morfología molecular durante el proceso de estiramiento, las propiedades macroscópicas de la película se han mejorado. Se resume de la siguiente manera:

• Obstruir

El valor de WVTR está relacionado con la longitud del camino de las moléculas de vapor de agua que pasan a través de la película; en general, las moléculas de vapor de agua pasan a través de la región amorfa y evitan la región cristalina. Antes de la relación de estiramiento crítico, el arreglo cristalino es más regular que antes del estiramiento, lo que hace que el camino de difusión sea más largo, aumentando así el valor de WVTR. Después de la relación de estiramiento crítico, las moléculas asumen una estructura de brochetas de cordero, y el arreglo cristalino es paralelo a la dirección MD, lo que acorta el camino de paso de las moléculas de vapor de agua, lo que conduce a una disminución en el valor de WVTR.

Cabe destacar que la orientación del estiramiento no puede cambiar completamente la estructura absoluta de la película; incluso en la relación de estiramiento máxima, el efecto en la estructura de la película no supera el 5%, por lo que el valor de WVTR no cambiará en magnitud.

• Óptico

Las propiedades ópticas de la película incluyen la turbidez, el brillo y la transparencia. El rendimiento óptico está estrechamente relacionado con la planitud de la superficie de la película y el tamaño de los cristales internos. En el proceso de estiramiento MDO, la película se ablanda, se estira y luego se enfría, lo que en sí mismo mejorará la planitud de la superficie; en segundo lugar, se formarán cristales más pequeños durante el proceso de orientación del estiramiento; estos dos factores hacen que las propiedades ópticas de la película aumenten a medida que la película se estira. La proporción aumenta hasta que alcanza el valor crítico.

Hay otras propiedades de la película no analizadas. La siguiente tabla es un resumen de la impacto en las propiedades de la película cuando la relación de estiramiento MDO aumenta dentro del rango de relación de estiramiento crítico.

3. Aplicación de la película de PE estirada MDO

Dado que la película de PE estirada tiene las ventajas de alta rigidez, alta resistencia al calor, alta resistencia a la tracción y buenas propiedades ópticas, la película de PE estirada MDO se utiliza en un paquete de material único para reemplazar la capa superficial anterior de PET o PA.

4. Selección de materia prima de PE MDO y diseño de fórmulas

La selección de materiales crudos de PE estirados MDO se considera principalmente desde tres factores como la elasticidad, la resistencia al calor y el punto cristalino. A diferencia del BOPE, que necesita ser estirado biaxialmente, el PE estirado MDO solo necesita ser estirado en una dirección, y la relación de estiramiento es de aproximadamente 5-7. La mayoría de los productos lineales en el mercado (LLDPE, HDPE) pueden cumplir con este requisito. Los fabricantes de materiales crudos tampoco rediseñarán la estructura molecular y desarrollarán nuevas calidades para este proceso; la resistencia al calor está estrechamente relacionada con la densidad inicial de los materiales crudos. Las calidades recomendadas por los fabricantes de materiales crudos son principalmente HDPE y MDPE (Tabla 2); el control del punto cristalino está relacionado con el control del proceso de producción de los materiales crudos. La mayoría de los usuarios pueden distinguirse durante el uso.

Tabla 2: Lista de grados recomendados de materia prima MDO por fabricantes

El diseño de formulación principal de la película MDO se basa principalmente en tres capas. Con la popularización de las máquinas MDO en línea de cinco capas, habrá cada vez más fórmulas de cinco capas. La idea de diseño debe combinarse con la situación de procesamiento de la máquina y la escena de uso final de la película. Si se trata de un embalaje flexible ligero, se puede considerar el uso de HDPE para maximizar la rigidez y resistencia al calor de la película en las condiciones permitidas por la máquina; si ocurre una situación desigual de estiramiento, se puede resolver mediante la combinación de HDPE+MDPE; si es una fórmula con un equilibrio entre rigidez y tenacidad, entonces se necesita la combinación de HDPE+mC6/C8/mC8 LLDPE. La adición de HAO puede mejorar enormemente la tenacidad de la película, especialmente la resistencia al impacto y la resistencia a la perforación. La elección de LLDPE aquí es más particular. Si elige C8LLDPE, la película estirada mostrará finalmente el efecto de fácil rasgado en la dirección longitudinal y difícil de rasgar en la dirección transversal; si elige C8mLLDPE, la resistencia al rasgado de la película aumentará en general, pero la resistencia al rasgado longitudinal será mucho mayor que el fenómeno de resistencia al rasgado transversal. Puede decidir la combinación de fórmulas de película según la escena de uso final de la película.

La idea de diseño de la capa de sellado térmico de la película de PE es principalmente reducir la temperatura de sellado térmico y aumentar la diferencia de temperatura con la película de PE MDO tanto como sea posible para garantizar una ventana de sellado térmico más amplia y un buen efecto de sellado térmico durante el sellado térmico. El material recomendado es VLDPE (densidad 0.905-0.915g/cm3) o POP (densidad 0.880-0.905 g/cm3). Cabe señalar que la densidad de VLDPE y POP es baja. En el proceso real de soplado de película, demasiada viscosidad puede causar dificultades para abrir la película. En este momento, la película interna debe ser soplada hacia afuera o se debe agregar un agente deslizante adicional. El agente deslizante migrará. Si migra a la superficie compuesta, afectará la resistencia compuesta general de la película. Este también es un factor que refleja la baja resistencia compuesta de la película MDO en el mercado; es necesario encontrar un equilibrio entre la selección de materias primas y la cantidad de agente deslizante agregado para optimizar la fórmula.

Tabla 3: Lista de grados de capa de sellado térmico recomendados por fabricantes de materia prima

La tecnología de envasado de material único de polietileno sigue desarrollándose vigorosamente. Además de MDO, también existen BOPE, coextrusión de múltiples capas que contienen materiales de barrera, recubrimientos de alta barrera/resistentes al calor y otras tecnologías; Chengde combinando con la película de polietileno patentada de invención independiente y la película de polietileno MDO desarrollada, Chengde ha logrado la transferencia exquisita de patrones de PE en el campo de la impresión en huecograbado. Al mismo tiempo, combinado con el tratamiento especial de la superficie de la membrana, el producto recién desarrollado HMDO puede lograr una ALTA BARRERA y resolver perfectamente el problema de cuello de botella de un solo material de polietileno en la vida útil de los productos de los clientes, lo que puede permitir que los productos de los clientes tengan una vida útil más larga.