Alongamento biaxial do filme

A produção de filmes esticados biaxialmente envolve tipicamente dois métodos: estiramento de filme plano e o método de bolha dupla ou tripla. O processo geral de estiramento de filme plano envolve extrudar um polímero de uma máquina, aquecendo-o até que ele derreta e então permitindo que o material fundido flua para fora da matriz para formar uma folha espessa. Esta folha é imediatamente temperada para solidificá-la. Dentro de uma faixa de temperatura e velocidade especificada (alta temperatura elástica e velocidade de estiramento), o material é então esticado nas direções longitudinal e transversal em uma certa proporção. Este estiramento promove o arranjo ordenado de cadeias de polímero ou cristais ao longo da direção plana. A estrutura esticada é então fixada em um estado tenso ou relaxado (termoformagem). Subsequentemente, o material passa por tratamentos de resfriamento e recozimento para produzir filmes esticados biaxialmente . O método de filme plano pode ainda ser categorizado em estiramento síncrono ou estiramento assíncrono.

"Alongamento síncrono" refere-se ao processo de orientação e alongamento simultâneos do filme nas direções longitudinal e transversal na mesma máquina de estiramento. Durante esse processo de estiramento, a alta velocidade de cristalização e o alto grau de cristalinidade contribuem para uma melhoria significativa na transparência do filme. Esse método permite a produção de filmes ultrafinos. A experiência prática na produção confirma que, se a orientação nas direções longitudinal e transversal puder ser equilibrada, as propriedades mecânicas do filme serão relativamente uniformes. Quando a orientação em ambas as direções é igual, o filme exibe propriedades isotrópicas, enquanto se a orientação em uma direção for maior que na outra, as propriedades do filme tornam-se anisotrópicas.

O estiramento assíncrono envolve dois processos: Orientação na Direção da Máquina (MDO) e Orientação na Direção Transversal (TDO). Um dos exemplos mais típicos é o BOPP (Polipropileno Biaxialmente Orientado), em que o filme é estirado primeiro na direção da máquina e, em seguida, na direção transversal. Este método é relativamente fácil de operar e as propriedades do produto são facilmente controláveis. Os tratamentos de aquecimento e resfriamento necessários podem ser realizados na mesma máquina de estiramento após o estiramento.

No entanto, o tratamento térmico durante o estiramento transversal pode danificar a orientação longitudinal das moléculas do polímero. Isso dificulta a produção de filmes com propriedades mecânicas significativamente maiores na direção longitudinal do que na direção transversal, ou filmes com contração térmica longitudinal zero.

O processo de estiramento biaxial permite que os polímeros formem pequenos cristais e desenvolvam esferulitos ao longo da direção de estiramento, melhorando assim a tenacidade do filme. Este processo melhora significativamente a resistência à tração, o brilho, a dureza, as propriedades de barreira e outras características de desempenho do filme.

1.BOPP

O filme de polipropileno biorientado (BPO) possui diversas vantagens, incluindo leveza, ausência de toxicidade, ausência de odor, resistência à umidade, alta resistência mecânica, boa estabilidade dimensional e excelentes propriedades de impressão. É amplamente utilizado em embalagens de alimentos, produtos de higiene pessoal, cigarros, chás, sucos de frutas, têxteis e muito mais.

O processo geral de produção do BOPP envolve a preparação da matéria-prima, fusão e extrusão, filtração, estiramento longitudinal, estiramento transversal, tratamento corona, enrolamento, recozimento e corte em produtos acabados. Utilizando o estiramento biaxial passo a passo, é possível produzir filmes de BOPP com espessuras que variam de 10 a 60 micrômetros.

Os filmes de BOPP apresentam alta transparência, bom brilho, excelente resistência à água, alta rigidez e boa resistência ao calor. São adequados para diversas aplicações, embora possam apresentar leve retração durante a selagem a quente, o que pode ser vantajoso em aplicações como filmes termoencolhíveis para embrulhos de cigarros.

Além disso, os filmes de BOPP oferecem efeitos de impressão excepcionais, com propriedades físicas representativas, incluindo baixa opacidade (menos de 1,5%), brilho superior a 85%, resistência à tração (longitudinal/transversal) superior a 120/20 MPa, alongamento na ruptura (<180%/65%) e módulo de elasticidade variando de 1700 a 2500 MPa. A temperatura de fragilidade é de -50 °C.

Embora o BOPP atue como uma barreira eficaz contra umidade, suas propriedades de barreira contra oxigênio são relativamente ruins. Diversos métodos industriais, como metalização de alumínio e deposição de óxido de alumínio, são empregados para aprimorar seu desempenho de barreira contra oxigênio.

2.BOPA

O filme de poliamida biorientada é conhecido por sua alta resistência, excelente brilho, baixa opacidade, excelente tenacidade e resistência à perfuração. Apresenta propriedades moderadas de barreira a gases e excelente retenção de aroma. Os filmes BOPA encontram ampla aplicação em embalagens para processamento de alimentos, produtos farmacêuticos, químicos, eletrônicos e itens essenciais do dia a dia. São particularmente adequados para embalagens congeladas, embalagens a vácuo e embalagens para cozimento, oferecendo frescor e preservação de aroma superiores aos do BOPP.

A produção de filmes BOPA pode ser realizada pelo método de filme tubular ou pelo método de filme plano. O método de filme tubular envolve sopro de bolha dupla e, no método de filme, tanto o estiramento síncrono quanto o estiramento assíncrono podem ser empregados.

Diferentes processos resultam em variações nas propriedades físicas dos filmes de náilon produzidos:

As propriedades físicas dos filmes de nylon produzidos por diferentes processos são as seguintes

Comparação de desempenho entre filme de nylon biorientado (BOPA), polipropileno biorientado (BOPP) e poliéster biorientado (BOPET):

Comparação de desempenho de diferentes filmes

O BOPA com propriedades de barreira moderadas pode ser aprimorado em termos de resistência ao oxigênio por meio do revestimento de PVDC (cloreto de polivinilideno). No entanto, devido a considerações ambientais, esses materiais de barreira foram substituídos por filmes alternativos.

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