Artikkeli, joka näyttää, miten TPE-kalvo valmistetaan

Segmentoiduissa TPE-materiaaleissa läpäisy tapahtuu pääasiassa kumimaisessa tilassa, elastisuuden pehmeässä segmenttivaiheessa, eikä kovan segmenttivaiheen kautta. Läpäisyominaisuudet vastaavat siis kovan segmentin pitoisuuden vaihtelua. Yleisesti ottaen pehmeän segmentin pitoisuus määrää pääasiassa vesihöyryn läpäisevyyden.

Pehmeä osa

TPE-kalvoissa käytetyt peruspolyeetteripehmeät segmentit ovat pääasiassa PEO- ja PEG- tai PPO/PEO-kopolymeerejä, mutta käytetään myös PTMG:tä.

Kokonaisia ​​PPO-ketjusegmenttejä ei periaatteessa käytetä höyryä läpäisevissä TPE-muoveissa. Yleensä käytetään erilaisten pehmeiden segmenttien sekoitusta fysikaalisten ominaisuuksien tasapainottamiseksi: esimerkiksi PEO on hydrofiilisempi, kun taas PTMG:llä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet eikä se turpoa yhtä paljon kuin ensin mainittu. CH2/O2-suhteen nostaminen heikentää pehmeiden ja kovien segmenttien yhteensopivuutta.

Hydrofiilisten ketjusegmenttien molekyylipaino on samaa suuruusluokkaa kuin muilla polyeetteripohjaisilla TPE-muoveilla, eli (600–4000 g/mol).

PEO:sta syntetisoiduilla TPE:illä on korkein läpäisevyys, lähellä tunnettujen hydrofiilisten materiaalien, kuten selluloosan ja polyvinyylialkoholin, läpäisevyyttä. PEO:n käytön haittapuolena on, että kalvon pinta on liian tahmea.

Absorptio-diffuusiomallin mukaan höyrynläpäisevyys on permeaatin määrän ja diffuusioliikkeen nopeuden funktio.

Veden imeytyminen korreloi voimakkaasti pehmeän osan PEO-pitoisuuden ja myös pehmeän osan molekyylipainon kanssa. Pehmeän segmentin molekyylipainon kasvattamisen ja samalla veden imeytymisen parantamisen uskotaan liittyvän pehmeiden ja kovien segmenttien väliseen erotusasteeseen. Pienimolekyylipainoiset pehmeät segmentit johtavat yleensä kalvoihin, joilla on vahvat fysikaaliset ominaisuudet. Suurempimolekyylipainoiset pehmeät segmentit muodostavat selkeämpiä PEO-mikroalueita, mutta kovat segmentit ovat heikompia ja kykenevät imemään suuria määriä vettä.

Vedenottokyvyn kasvu on yleensä eksponentiaalista, mikä voidaan selittää fysikaalisella silloittumisella. Nämä silloitukset määrittävät hydrofiilisen mikroalueen turpoamisrajat. Alhaisella PEO-pitoisuudella absorboitunut vesi sitoutuu PEO-ketjusegmentteihin; tietyn PEO-pitoisuuden yläpuolella vapaan veden määrä kasvaa.

Kova osa

Höyryä läpäisevien TPE-kalvojen sulamispiste määräytyy pääasiassa kovan osan tyypin mukaan. Korkean sulamislämpötilan jaksoa nähdään korkean lämpötilan prosesseissa, joissa pyritään saavuttamaan lämpöstabiilius, kuten laminoinnissa, vedenpitävissä kankaissa ja laminointikalvoissa. PA12:ssa on 12 hiiltä toistuvassa yksikössään. Useimpien TPU-kovien segmenttien sulamispiste on 175 °C tai alle, kun taas joidenkin polyesterityyppisten TPE-kalvojen sulamispiste on jopa 200 °C. Useat tärkeät fysikaaliset ominaisuudet, kuten vetolujuus ja kulutuskestävyys, määräytyvät myös pitkälti kovan segmentin mukaan, esimerkiksi typpeä sisältävien kovien osien yhdistelmän mukaan. Esimerkiksi kalvot, joissa on PA12:ta ja typpeä sisältäviä kovia osia, ovat yleensä vahvempia.

Kalvonvalmistus

Yleisimmät hengittävien kalvojen valmistuksessa tällä hetkellä käytetyt teknologiat ovat liuosvalu ja sulapursotus.

TPE-kalvojen termoplastinen luonne mahdollistaa niiden valamisen liuokseen sopivia liuottimia käyttäen. Vaikka TPU:t valmistetaan usein MEK:llä tai muilla liuoksilla, oikean liuottimen löytäminen PEBA:lle ja PEE:lle on edelleen ajankohtaista.

Esimerkiksi hydrofiilisiä TPU-muoveja voidaan saada valamalla viskooseja liuoksia. Liuottimen haihduttamisen jälkeen voidaan saada tiheitä kalvoja. Liuosten kerrostuminen liuottimiin kuulumattomiin huokoisiin kalvoihin voidaan saada aikaan myös kontrolloidulla faasierottelulla. Liuosprosessi on yleensä kalliimpi kuin ekstruusioprosessi.

Sulapursotus on paras kalvonmuodostusmenetelmä.

Hyvin pehmeitä laatuja lukuun ottamatta useimmat hydrofiiliset TPE-muovit soveltuvat ekstruusioon.

KuivausTPE materiaaliaon kriittistä, koska materiaali imee itseensä kosteutta ja korkeampi kosteuspitoisuus voi johtaa epätasaisiin kalvopintoihin. Kalvo voidaan muodostaa suoraan sulasta suulakkeen pään kautta tai puhaltaa pyöreän suumuotin läpi.

Suulakkeen läpi kulkevan sulan määrä ja nopeus määräävät kalvon lopullisen paksuuden, ja TPE:n on oltava riittävän sulan lujuutta säilyttääkseen vetovoiman. Kiteytymistä voi tapahtua vetovoiman lopussa, mikä vähentää vetosuuntauksen ja fysikaalisten ominaisuuksien epätasaisuutta.

Puhalluskalvo (Blowfilm) on ylivoimaisesti halvin ja tehokkain tapa.

TPE:n luonteen vuoksi tarvitaan erikoislaitteita. Hartsiin lisätään usein liukuaineita tai tarttumisenestoaineita prosessoinnin helpottamiseksi, erityisesti ohuempien kalvojen valmistuksessa.

Lisäaineilla on joskus negatiivinen vaikutus höyrynläpäisevyyteen, koska ne vaikuttavat kalvon pinnan tärkeimmässä kosteutta imevässä rajapinnassa. Puhalluskalvoilla on yleensä etu ekstrudoituihin kalvoihin verrattuna siinä, että ne tarjoavat paremman höyrynläpäisyominaisuuksien hallinnan. Joskus voidaan käyttää useiden TPE-materiaalien sekoitusta kalvon ominaisuuksien säätämiseksi tietyn sovelluksen tarpeiden mukaan.