Fiecare linie de producție roll-to-roll care trece printr-un cuptor, un laminator sau o stație de topire la cald impune o cerere ascunsă filmului care trece prin ea: supraviețuiește căldurii fără a-și pierde forma, rezistența sau integritatea suprafeței. A film pentru animale de companie care funcționează bine la temperatura camerei poate eșua în momentul în care intră într-un tunel de termoformare sau într-o cameră de metalizare de mare viteză, deoarece rezistența la căldură nu este o singură proprietate. Este o combinație de stabilitate dimensională, retenție mecanică și chimie de suprafață care devine vizibilă numai odată ce materialul este supus stresului termic.
Inginerii care selectează folie pentru ambalaj care poate fi cuptor, suport de bandă de mascare, laminare flexibilă cu circuite sau căptușeli cu eliberare la temperatură înaltă își pun cu adevărat o întrebare: câtă căldură poate absorbi acest substrat înainte de a se micșora, ondula sau delaminează. Acest articol împarte această întrebare în părți măsurabile, folosind date reprezentative pentru industrie, mai degrabă decât comparații de mărci, astfel încât cumpărătorii și inginerii de proces să poată evalua specificațiile filmului pe baza propriilor merite.
A folie de poliester care a fost stabilizat special pentru expunerea la căldură diferă de o extrudare standard în mai multe moduri măsurabile. Producătorii ajustează de obicei orientarea și etapa de termostabilizare a producției pentru a bloca cristalinitatea, ceea ce reduce contracția și păstrează proprietățile de tracțiune la temperaturi ridicate.
Graficul de mai jos compară șase atribute de performanță între o peliculă standard și o peliculă rezistentă la căldură proiectată, punctate pe o scară relativă de zece puncte, pe baza datelor tipice ale testelor industriale.
Diferența este cea mai mare în ceea ce privește stabilitatea dimensională și rezistența la metalizare, motiv pentru care gradele proiectate sunt alegerea implicită pentru aplicațiile care implică cicluri termice repetate, cum ar fi circuitele imprimate flexibile și filmele de ambalare depuse în vid.
Substraturile din poliester rezistente la căldură apar într-o gamă largă de procese industriale și de ambalare. Tabelul de mai jos grupează aplicațiile obișnuite după condiția termică pe care o impun filmului.
| Zona de aplicare | Expunerea termică tipică | Cerință de film primar |
|---|---|---|
| Ambalaj alimentar care poate fi cuptor | Căldură mare pe termen scurt | Contracție scăzută, stabilitate la contactul cu alimentele |
| Suport cu bandă de mascare | Căldură moderată susținută | Stabilitate dimensională, eliberare curată |
| Laminare cu circuit flexibil | Cicluri termice repetate | Retenție mecanică, planeitate |
| Film de bază metalizat în vid | Căldură mare în timpul depunerii | Uniformitatea suprafeței, rezistența aderării |
| Căptușeală de eliberare termoformată | Căldură crescută continuă | Rezistență la etanșare, contracție scăzută |
O rolă înfăşurată de folie de poliester proiectată, pregătită pentru prelucrare la temperatură înaltă.
În aceste aplicații, firul comun este că eșecul are loc rar prin topire totală. Se întâmplă prin deriva dimensională treptată, în care filmul se micșorează cu o fracțiune de procent pe ciclu până când înregistrarea este pierdută sau o legătură laminată se slăbește.
Diferitele chimie ale peliculei și procesele de priză termică produc plafoane foarte diferite pentru temperatura de utilizare continuă. Tabelul de mai jos rezumă valorile tipice raportate pentru cinci categorii comune de pelicule utilizate în medii termice solicitante, inclusiv tipurile de folie PET la temperaturi înalte utilizate în mascare și laminare industrială.
Filmul CPET se află în fruntea acestei comparații, deoarece structura sa cristalizată este proiectată special pentru expunerea repetată la cuptor în aplicații cu tăvi și containere. Calitățile stabilizate la căldură și de tip Melinex ocupă gama medie, oferind un echilibru de flexibilitate și tavan termic potrivit pentru lucrările de laminare și mascare.
Producerea a peliculă metalizată cu aderență ridicată necesită mai mult control al procesului decât extrudarea filmului standard, deoarece stratul metalizat trebuie să rămână lipit atât prin căldura de depunere, cât și prin orice căldură de laminare în aval. Secvența de mai jos conturează etapele tipice implicate.
Film de poliester metalizat după depunerea în vid, gata pentru tratarea suprafeței.
Etapa de tratare a suprafeței este în care performanța lipirii este în mare măsură determinată. Tratamentul cu coroană sau cu plasmă mărește energia de suprafață, astfel încât stratul de metal depus și orice adeziv aplicat ulterior, formează o ancora mecanică și chimică mai puternică. Omiterea sau derularea insuficientă a acestui pas este una dintre cele mai frecvente cauze de delaminare sub căldură.
Contracția este cel mai citat mod de eșec în procesele sensibile la înregistrare, cum ar fi imprimarea și laminarea. Graficul cu linii de mai jos urmărește procentul de contracție pentru un film standard față de un film stabilizat la căldură într-un interval de temperatură în creștere.
Sub 140C, ambele tipuri de film prezintă diferențe minime de contracție, motiv pentru care gradele standard rămân potrivite pentru lucrări de laminare ușoară. Peste 160°C, curbele se separă brusc, iar până la 200°C filmul standard arată de aproximativ trei ori contracția gradului stabilizat la căldură, o diferență suficient de mare pentru a schimba înregistrarea tipăririi sau a sparge un strat metalizat.
Grosimea joacă, de asemenea, un rol măsurabil în cât de bine păstrează un film proprietățile mecanice după expunerea la căldură. Diagrama cu bare de mai jos arată reținerea rezistenței la tracțiune, exprimată ca procent din valoarea inițială a temperaturii camerei, după expunerea susținută la căldură în patru grade comune de grosime.
Calibrele mai groase își păstrează mai mult din proprietățile lor de tracțiune inițiale după ciclul de căldură, deoarece gradientul termic pe secțiunea transversală a filmului are un impact proporțional mai mic asupra stratului structural de miez. Acesta este un motiv esențial pentru care filmul de poliester de grosime mai mare este specificat pentru aplicațiile în care substratul suportă încărcături structurale, cum ar fi banda de suport sau căptușeli industriale.
O specificație a filmului care arată adecvat la temperatura camerei poate fi totuși cea mai slabă verigă într-un proces termic. Selecția ar trebui să fie întotdeauna determinată de temperatura de vârf pe care o va vedea filmul, nu de medie.
Când restrângeți o specificație a filmului pentru un proces cu consum intens de căldură, vă ajută să lucrați printr-un set scurt de verificări practice, mai degrabă decât să vă bazați pe o singură evaluare a temperaturii din titlu.
Urmărirea acestei secvențe restrânge, în general, câmpul la una sau două categorii de filme viabile, înainte ca costul sau disponibilitatea să intre în conversație, ceea ce menține procesul de selecție bazat pe performanță și nu numai pe preț.
Filmul PET standard este, în general, evaluat pentru utilizare continuă până la aproximativ 105 grade Celsius, în timp ce gradele stabilizate la căldură și cristalizate pot extinde acest interval la 150 până la 200 de grade Celsius, în funcție de formulare și procesare.
Stratul metalizat este aplicat printr-un proces de depunere în vid care în sine implică căldură, iar filmul finit se confruntă adesea cu căldură suplimentară în timpul laminării. Dacă filmul de bază se micșorează sau își pierde stabilitatea suprafeței în timpul oricărei etape, stratul de metal se poate crăpa sau delamina.
Calibrele mai groase păstrează, în general, mai multă rezistență mecanică după expunerea la căldură, dar rezistența la căldură depinde și de modul în care filmul a fost fixat la căldură în timpul producției, așa că grosimea singură nu garantează o temperatură mai mare.
Contracția este de obicei măsurată prin expunerea unei probe la o temperatură stabilită pentru un timp definit și comparând modificarea dimensională atât în direcția mașinii, cât și în direcția transversală înainte și după expunere.
Filmele de poliester cristalizat sunt utilizate pe scară largă în ambalajele alimentare pentru cuptor, deoarece combină contracția scăzută cu stabilitatea dimensională necesară pentru a menține forma prin ciclurile de gătit sau reîncălzire.
Rezistența la căldură descrie cât de bine tolerează un film la temperaturi ridicate în general, în timp ce stabilitatea dimensională măsoară în mod specific cât de puțin se micșorează sau se distorsionează filmul sub acea căldură, făcându-l o componentă a rezistenței generale la căldură, mai degrabă decât o proprietate separată.