Presentazione delle resine

Presentazione delle resine
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2
Indice
1. Presentazione delle resine EVAL™
4
2. Tipologia dei copolimeri EVAL™
6
3. Proprietà di barriera ai gas: informazioni generali
8
4. Proprietà di barriera ai gas: effetti delle condizioni ambientali
10
5. Permeabilità al vapore acqueo e assorbimento di umidità delle resine EVAL™14
6. Caratteristiche meccaniche
16
7. Caratteristiche termiche
17
8. Il processo delle resine EVAL™
18
9. Resine adesive
27
10. Utilizzo del imacinato
27
3
1. Presentazione delle resine
Kuraray ed EVAL Europe
Kuraray Co., Ltd. è già da lungo tempo leader nello sviluppo e nella tecnologia dell’alta barriera ai gas. L’azienda è stata il
primo e il più avanzato produttore di EVOH (copolimeri di etil vinil alcol) con la denominazione commerciale EVAL™ e anche
il produttore del KURARISTER™.
L’azienda è stata fondata nel 1926 a Kurashiki, Giappone, per la produzione industriale di fibre sintetiche. Da quella data,
Kuraray ha capitalizzato appieno la sua forza tecnologica nel campo della polimerizzazione e dei prodotti sintetici. Oggi il
Gruppo Kuraray è composto di circa 70 aziende, che danno lavoro a circa ad oltre 7.000 persone in tutto il mondo.
Dal 1972 Kuraray produce e commercializza copolimeri di etil vinil alcol (EVOH). Da quella data, EVAL™, il marchio registrato
per le sue resine EVOH, è cresciuto fino a diventare uno dei settori chiave del Gruppo.
EVAL Europe nv è stata fondata come filiale interamente controllata ad Anversa el 1997 per fornire EVAL™ ai mercati Europei,
del Medio Oriente e Africani. Il suo team di specialisti segue i clienti europei dal suo Centro Regionale di Ricerca e Sviluppo.
Nell’ottobre 2004 il primo sito produttivo di EVOH in Europa ha raddoppiato la sua capacità produttiva portandola a 24.000
ton/anno.
Forte della sua trentennale esperienza nella produzione di EVOH, la EVAL Europe rimane il produttore guida di EVOH
sull’intero territorio.
Tecnologia esclusiva dalla Kuraray
Kuraray Co., Ltd. ha sviluppato tecnologie all’avanguardia per le alte barriere che sono il risultato delle ricerche pionieristiche
intraprese da Kuraray in questo campo.
Le resine EVAL™ si contraddistinguono a livelli superiori di proprietà barriera i gas e da un’eccellente processabilità in fase
di coestrusione, oltre a essere riciclabili. L’innovazione tecnologica ha portato a una vasta gamma di differenti tipi di resine
EVAL™ per imballaggi alimentari e cosmetici, per l’industria delle costruzioni e per applicazioni rivolte ai settori automobilistico
e industriale.
Le nuove resine EVAL™ SP sono orientabili e permettono di migliorare ancor più le applicazioni di termoformatura,
termoretrazione e PET barriera. Pur conservando le tipiche proprietà di alta barriera dell’EVAL™, esse offrono finestre di
termoformatura più vicine a quelle del PP e persino del PS per strutture profonde o complesse. Esse permettono di migliorare
le proprietà del termoretraibile barriera, orientandosi ancor più in film prodotti su tenter frame o doppia-bolla. Portano inoltre
una barriera superiore a CO2 e ossigeno nelle bottiglie in PET, con eccellente resistenza alla delaminazione.
L’EVOH EVAL™ è disponibile anche sotto forma di film per accoppiamento, ove richiesto da applicazioni estremamente
tecniche e impegnative, come ad esempio palloni non-conduttivi all’elettricità completamente in plastica.
Struttura molecolare delle resine EVAL™
La resina EVAL™ è un copolimero random di etilene e alcol
vinilico. È un polimero cristallino che possiede una struttura
molecolare rappresentata dalla formula seguente:
4
N. CAS 26221-27-2
Prestazioni caratteristiche delle
resine EVAL™
a Proprietà di barriera ai gas
A
Le resine EVAL™ offrono eccezionali
proprietà di
barriera ai gas, superiori a quelle d’ogni altro polimero
convenzionale. La qualità degli alimenti in genere si
deteriora a causa della presenza d’ossigeno. L’utilizzo
di copolimeri EVAL™ nell’imballaggio, tuttavia, migliora
notevolmente la conservazione di sapori e qualità poiché
impedisce all’ossigeno di penetrare nell’imballo.
Inoltre, in applicazioni in atmosfera controllata, dove
si usano azoto o anidride carbonica per isolare il
contenuto, le eccellenti proprietà barriera delle resine
EVAL™ risultano molto efficaci nel trattenere questi gas
all’interno dell’imballo.
B
b Resistenza agli oli e solventi organici
La resistenza dei copolimeri EVAL™ a oli e a solventi
organici è ottima. Di conseguenza le resine EVAL™ sono
adatte per imballare alimenti grassi o oleosi, oli alimentari,
oli minerali, pesticidi agricoli e solventi organici.
C
c Protezione di aromi e sapori
Gli imballaggi che fanno uso di resine EVAL™ sono
efficaci nel trattenere gli odori e nel preservare quindi
l’aroma e il sapore di quanto contenuto nell’imballaggio
per il periodo di tempo desiderato. Allo stesso tempo
essi impediscono a odori indesiderabili di penetrare
all’interno.
g Processabilità delle resine EVAL™
G
Le resine EVAL™ sono essenzialmente
polimeri
termoplastici e possono quindi essere processate
con tecnologie convenzionali. Le resine EVAL™ sono
adatte per le seguenti tecniche di produzione:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estrusione di film in strato singolo (film monostrato)
Coestrusione film multistrato (in bolla o cast)
Coestrusione in fogli
Soffiaggio film rigidi (foglia) (blow moulding)
in coestrusione
Coestrusione tubi
Estrusione coating
Co-estrusione coating
Coating tubi multistrato
Stampaggio oiniezione
Accoppiamento/laminazione
Le resine EVAL™ possono essere coestruse con
numerosi tipi di poliolefine, poliammidi, polistirolo e
poliestere. Lavorazioni successive quali termoformatura,
sotto vuoto, pressione stampaggio e stampabilità
possono essere effettuate normalmente con strutture di
film flessibili o rigidi contenenti resine EVAL™.
h Osservanza delle normative alimentari da parte
H
delle resine EVAL™
D
Le resine EVAL™ rispettano la Direttiva CE per gli
imballaggi alimentari e relativa trasposizione nella
legislazione nazionale degli Stati Membri.
E
Le resine EVAL™ sono anche state approvate per
l’utilizzo al contatto diretto alimentare, al contatto
indiretto e multistrato, e per le applicazioni sterilizzabili,
come dettagliato dai regolamenti della Food and Drug
Administration negli USA.
d Stampabilità
Grazie al gruppo -OH nella sua catena molecolare, la
superficie delle resine EVAL™ può essere facilmente
stampata senza trattamenti particolari.
e Resistenza agli agenti atmosferici
Le resine EVAL™ dimostrano eccellente resistenza
agli agenti atmosferici. Perfino se esposto all’esterno,
il polimero mantiene il colore originale, non ingiallisce e
non diventa opaco. I cambiamenti nelle caratteristiche
meccaniche sono minimi, dimostrando una forte
resistenza generale agli effetti degli agenti atmosferici.
F
f Lucentezza e trasparenza
Le resine EVAL™ garantiscono un alto livello di
lucentezza (gloss) e basso valore di torbidità (haze)
presentando eccezionali caratteristiche di trasparenza.
L’utilizzo delle resine EVAL™ nelle superfici esterne
degli imballaggi offre un risultato di rillantezza eccellente
che migliora l’aspetto dell’imballo.
Questa sezione ha brevemente esposto le caratteristiche
più notevoli delle resine EVAL™. Nelle prossime sezioni
saranno discusse in maggior dettaglio le proprietà, le
prestazioni e le metodologie di processo utilizzate per
le resine EVAL™.
5
2. Tipi di copolimeri
La più ampia gamma di prodotti
I copolimeri di etil vinil alcol EVAL™ sono caratterizzati
dalle loro eccellenti proprietà di barriera ai gas e
dall’eccellente processabilità. La chiave per ottenere tali
caratteristiche è la combinazione dei corretti rapporti di
copolimerizzazione tra etilene e vinil alcol. Lo speciale
esclusivo processo di produzione sviluppato da Kuraray
ha dato origine alla gamma più vasta al mondo di tipi
di EVOH.
Scala di contenuto di etilene (% molare)
24% mol.
27% mol.
M
EVAL™ Tipo M possiede il contenuto di etilene più
basso e fornisce le proprietà barriera più alte per
applicazioni nel settore automobilistico e per articoli
flessibili.
L
EVAL™ Tipo L ha contenuto di etilene molto basso
ed è adatto come prodotto per altissima barriera in
parecchie applicazioni.
32% mol.
F
EVAL™ Tipo F offre prestazioni superiori come barriera
ed è largamente usato per applicazioni automotive,
bottiglie e flaconi, film, tubi e condutture.
T
EVAL™ Tipo T è stato sviluppato specificatamente per
ottenere una distribuzione ottimale tra gli strati in fase di
termoformatura ed è divenuto il riferimento dell’industria
per applicazioni in fogli multistrato.
J
EVAL™ Tipo J offre risultati anche superiori a quelli del
Tipo T in termoformatura e può essere utilizzato per
formatura eccezionalmente profonda o per applicazioni
critiche basate su foglia.
35% mol.
38% mol.
C
EVAL™ Tipo C può essere utilizzato per rivestimento
in coestrusione ad alta velocità e applicazioni
cast flessibile.
H
EVAL™ Tipo H ha un perfetto bilanciamento tra alte
proprietà barriera e prolungata stabilità di processo.
Specialmente adatto per film in bolla, esistono versioni
speciali “U” che permettono migliore processabilità e
tempi di residenza prolungati perfino sul macchinario
meno sofisticato.
E
EVAL™ Tipo E possiede un contenuto di etilene più alto
che permette maggiore flessibilità e facilità di processo.
Svariate versioni sono state specificamente disegnate
per film cast e in bolla, oltre che per tubi.
G
EVAL™ Tipo G ha il contenuto di etilene più alto
della gamma, il che lo rende il miglior candidato tra i
tipi standard di resine EVAL™ per applicazioni in film
estensibili e termoretraibili.
6
44% mol.
48% mol.
Tipologia delle resine EVAL™ (EVOH)
Quanto segue è una rassegna dei tipi di resine EVAL™ e delle loro caratteristiche e applicazioni tipiche, distinti tra tipi
standard e specialità:
Tabella 1a: Prodotti standard
Tipo
Cont.
etilene
Densità *1 MFR *2
T fus.
Tg *3
OTR *4
(g/cm3)
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20µm/
m2.giorno.atm)
1,19
1,19
1,17
1,17
1,14
1,6
1,8
1,7
1,7
5,5
183
182
183
172
165
69
57
69
53
55
0,4
0,4
0,5
0,7
1,5
Bottiglie, film rigidi e flessibili, tubi
Bottiglie, film rigidi e flessibili, tubi
Termoformatura, fogli, film rigidi e flessibili
Film
Fogli, film rigidi e flessibili
Applicazioni
(% mol.)
F101B
F171B
T101B
H171B
E105B
32
32
32
38
44
Applicazioni
*1 20 °C
*2 190 °C, 2160 g
*3 secco
*4 Permeabilità all’ossigeno (OTR), 20 °C, 65% UR (ISO 14663-2)
Tabella 1b: Versioni specifiche di prodotti standard
Tipo
Cont.
etilene
Densità *1 MFR *2
T fus.
Tg *3
OTR *4
(g/cm3)
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20µm/
m2.giorno.atm)
1,19
1,19
1,14
1,19
1,19
1,14
1,6
4,5
1,7
1,6
4,5
5,5
183
183
167
183
183
165
69
69
54
69
69
55
0,4
0,4
1,5
0,4
0,4
1,5
F101 senza lubrificante esterno
Tipo F alto MFI
Tipo E basso MFI
Tubi, contiene anti-ossidanti
Tubi, contiene anti-ossidanti
Tubi, contiene anti-ossidanti
Applicazioni
(% mol.)
F101A
F104B
E171B
FP101B
FP104B
EP105B
*1
*2
*3
*4
32
32
44
32
32
44
20 °C
190 °C, 2160 g
secco
Permeabilità all’ossigeno (OTR), 20 °C, 65% UR (ISO 14663-2)
Tabella 1c: Tipi speciali
Tipo
Cont.
etilene
Densità *1 MFR *2
T fus.
Tg *3
OTR *4
(g/cm3)
(g/10 min)
(°C)
(°C)
(cc.20µm/
m2.giorno.atm)
1,22
1,20
1,17
1,17
1,12
2,2
4,0*5
2,0
9,3
6,9
195
190
183
177
159
60
60
69
53
49
0,05
0,2
0,6
0,6
3,2
(% mol.)
M100B
L171B
J102B
C109B
G156B
*1
*2
*3
*4
*5
24
27
32
35
48
Altissima barriera
Alta barriera
Termoformatura profonda, film rigidi, film
Rivestimento in estrusione
Film termoretraibile orientato
20 °C
190 °C, 2160 g
secco
Permeabilità all’ossigeno (OTR), 20 °C, 65% UR (ISO 14663-2)
210 °C, 2160 g
7
Proprietà di barriera ai gas: informazioni generali
Le resine EVAL™ hanno eccellenti proprietà di barriera ai gas che sorpassano quelle di qualsiasi altro materiale plastico usato
oggi come barriera (Tabella 2).
Tabella 2: Permeabilità all’ossigeno (Oxygen Transmission Rate: OTR)
Film
Permeabilità all’ossigeno (OTR) a 0% UR
(cm³.20µm/m².giorno.atm)
EVAL™ Tipo F
EVAL™ Tipo E
PVDC estruso alta barriera
BOPP laccato con PVDC2µm
PAN3
PA 6 Orientato
PA 6 Cast
PET Orientato
PVC Rigido
OPP
LDPE
5 °C
20 °C
23 °C
35 °C
0,06
0,3
0,74
2,2
3
9,7
28
13
-
0,2
0,8
2,6
10
28
40
240
2.900
10.000
0,25
1,2
3,2
13
15,5
33
100
46
260
3.200
10.900
0,6
2,4
8,1
32
39
64
194
400
370
-
*P
P=1,42
P=6,75
P=3,31
P=2,36
P=1,02
P=2,77
P=1,37
P=4,65
P=1,87
P=4,82
P=4,95
109 e-6647/T
108 e-5994/T
1010 e-6822,5/T
1012 e-7693/T
1012 e-7389/T
109 e-5408/T
1010 e-5560/T
1015 e-9410/T
106 e-2628/T
107 e-2848/T
107 e-2493,9/T
*P: La permeabilità di ciascun film in cm³/20µm/m²/giorno/atm in funzione della temperatura T in gradi Kelvin (K = 273 + °C)
Lo spessore del film di EVAL™ è inversamente proporzionale alla sua permeabilità all’ossigeno. Poiché le proprietà barriera
del polimero variano secondo il suo spessore, si può disegnare un imballaggio per soddisfare requisiti specifici semplicemente
scegliendo lo spessore appropriato dello strato di EVAL™.
Fig. 1: EVAL™ Spessore e permeabilità all’ossigeno
Permeabilità all’ossigeno (cm³/m²/giorno/atm)
Film coestruso PE/EVAL™ F101B/PE
35 °C, 0% Umidità Relativa (UR)
0,5
0,1 0,2
0,5
Spessore dello strato di EVAL™ in micron (µm)
8
Oltre che all’ossigeno, le resine EVAL™ offrono eccellenti proprietà barriera anche rispetto ad altri gas. Di seguito vengono
forniti alcuni dati per la trasmissione di biossido di carbonio, azoto ed elio attraverso vari film EVAL™.
Tabella 3: Permeabilità ai gas di alcuni polimeri
Film
Permeabilità ai Gas a 0% UR
N2
O2
CO2
25 °C
25 °C
25 °C
(cm³.20µm/m².giorno.atm)
He
25 °C
Ar
35 °C
Ar
50 °C
Kr
35 °C
Kr
50 °C
EVAL™ F101B
0,017
0,27
0,81
160
-
0,5
-
0,47
EVAL™ H171B
-
-
-
-
-
3,5
-
1,0
EVAL™ E105B
0,13
1,23
7,1
410
1,6
7,0
-
1,8
OPA 6 (orientato)
12
38
205
2.000
-
-
-
-
PA 6 Cast
-
-
-
-
60
150
23
68
PET
8
54
110
3.100
-
-
-
-
OPP
730
3.400
9.100
-
8.100
28.000
6.900
23.000
LDPE
3.100
12.000
42.000
28.000
19.000
46.000
25.000
74.000
Le proprietà di barriera all’ossigeno di un copolimero di etil vinil alcol varieranno secondo il contenuto di etilene del polimero
stesso (Fig. 2). I copolimeri EVAL™ sono prodotti a diversi livelli di contenuto di etilene per permettere di sceglierne una qualità
che soddisfi al meglio i requisiti di barriera desiderata, le tecniche di processo e i requisiti complessivi dell’applicazione finale.
In generale va rimarcato che sia la barriera all’ossigeno che ad altri gas, sono influenzate dalla cristallinità derivante dal
processo produttivo.
Fig. 2: Contenuto di etilene e permeabilità all’ossigeno
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
100% umidità relativa (UR)
85% umidità relativa (UR)
65% umidità relativa (UR)
0,1
0% umidità relativa (UR)
Contenuto di etilene (% molare)
9
4. Proprietà di barriera ai gas:
effetti delle condizioni ambientali
Le resine EVAL™, come indicato dalla presenza di gruppi ossidrilici nella loro struttura molecolare, sono igroscopiche e
assorbono facilmente umidità. La quantità di umidità che sarà assorbita e la velocità di tale assorbimento dipenderanno
dalle condizioni ambientali incontrate. L’assorbimento di umidità è in funzione della temperatura e dell’umidità relativa
nell’ambiente.
Umidità
Le proprietà di barriera all’ossigeno delle resine EVAL™ sono avversamente influenzate dal quantitativo di umidità assorbita
(Fig. 3). Quindi, per applicazioni che comportino quasi il 100% di umidità relativa, la resina EVAL™ meno influenzata
dall’umidità in quelle condizioni offrirebbe le migliori prestazioni barriera; in tali situazioni, si suggerisce l’utilizzo di resina
EVAL™ Tipo E (44% mol. di contenuto di etilene).
Fig. 3: Permeabilità all’ossigeno a 20 °C rispetto a umidità relativa per le resine EVAL™
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
Tipo G (48% etilene)
Tipo E (44% etilene)
Tipo H (38% etilene)
Tipo J (32% etilene)
Tipo F (32% etilene)
Tipo L (27% etilene)
Tipo T (32% etilene)
0,1
Umidità relativa (% UR)
10
Tuttavia, anche se le proprietà barriera delle resine EVAL™ diminuiscono con l’aumentare dell’umidità, le resine EVAL™
mantengono ancora a loro superiorità nelle proprietà barriera nei confronti di altri materiali, perfino ad alti livelli di umidità, come
mostrato in figura 4.
Inoltre, coestrudendo la resina EVAL™ fra due strati di polimeri che abbiano un’alta barriera all’umidità come polietilene o
polipropilene, si diminuisce notevolmente la perdita di proprietà barriera. Nonostante ciò, l’umidità ambientale dovrebbe sempre
essere presa in considerazione durante la progettazione di strutture ad alta barriera.
Fig. 4: Permeabilità all’ossigeno di diversi polimeri in funzione dell’umidità relativa a 20 °C
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
Standard ISO 14663-2 (65% UR)
PVC rigido
PET orientato (OPET)
Nylon 6 orientato (OPA6)
Poliacrilonitrile (PAN)
Cloruro di polivinilidene (PVDC)
Tipo E (44% etilene)
Tipo F (32% etilene)
FILM EVAL™ (EF-XL)
0,1
Umidità relativa (% UR)
11
Per meglio analizzare le prestazioni di film compositi basati sulle resine EVAL™, sono stati considerati i seguenti quattro casi:
• 100% umidità relativa interna (corrispondente ad alimenti con alto contenuto d’acqua)
• 10% umidità relativa interna (corrispondente ad alimenti secchi)
• 65% umidità relativa esterna (corrispondente a normali condizioni atmosferiche)
• 80% umidità relativa esterna (corrispondente a condizioni atmosferiche con alta umidità)
Per ciascuna di queste combinazioni, si è calcolata la corrispondente percentuale di umidità relativa (UR) dello strato intermedio
di resina EVAL™ e se ne è ottenuto il valore di permeabilità all’ossigeno (OTR) corrispondente a ciascuna percentuale di
UR (Tabella 4).
Tabella 4: UR e OTR dello strato intermedio (EVAL™) in varie strutture sandwich
Struttura del Film Interno umido (100% UR)
Esterno 65%UR
Esterno 80% UR
10 µm
50 µm
strato
intermedio
strato
intermedio
%
intermedio
intermedio
intermedio
20 µm
OTR
%
strato
%
strato
%
UR strato
intermedio
intermedio
intermedio
Interno
UR strato
UR strato
UR strato
Intermedio
OTR
OTR
OTR
Esterno
Interno secco (10% UR)
Esterno 65%UR
Esterno 80% UR
PP
EVAL™ Tipo F
LDPE
79
0,7
88
1,8
43
0,2
52
0,2
PP
EVAL™ Tipo F
PP
75
0,6
86
1,3
49
0,2
60
0,3
PET
EVAL™ Tipo F
PP
72
0,5
84
1,1
54
0,2
66
0,4
PA
EVAL™ Tipo F
LDPE
67
0,4
81
0,8
62
0,3
77
0,6
PS
EVAL™ Tipo F
LDPE
68
0,4
82
0,9
61
0,2
75
0,6
PP
EVAL™ Tipo E
LDPE
79
3,6
88
5,6
43
1,5
51
1,7
PA
EVAL™ Tipo E
LDPE
68
2,5
82
4,2
60
2,1
74
3,1
OTR: permeabilità all’ossigeno (cm³.15µm/m².giorno.atm, 20 °C)
I risultati indicano chiaramente che nell’imballaggio di alimenti ad alto contenuto acquoso, le proprietà barriera dello strato di
resina EVAL™ saranno ottimizzate se all’esterno della struttura composita si utilizza un film caratterizzato da una alta velocità
di trasmissione dell’umidità, quale ad esempio la poliammide.
Nel caso di imballaggio di prodotti secchi, si dovrebbe utilizzare come strato esterno un film con bassa velocità di trasmissione
del vapore acqueo, come PP o PE, allo scopo di ottimizzare le proprietà barriera dello strato di resina EVAL™.
La Fig. 5 mostra che perfino nell’imballaggio di alimenti umidi, si possono progettare strutture composite multistrato contenenti uno strato di resina EVAL™ che diano 10 volte le proprietà barriera del PVDC.
12
Temperatura
Fig. 5: Variazione della permeabilità all’ossigeno
(OTR) per film a struttura composita
La velocità di trasmissione dell’ossigeno (permeabilità) dei
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
copolimeri EVAL™ aumenta anche con la temperatura.
L’aumento è di circa 3,3 volte il suo valore originario,
quando la temperatura aumenta da 20 °C a 35 °C
Esterno 65% UR
PVDC (2 µm)
OPP laccato (20 µm)
PE (60 µm)
Interno 100% UR
(Tabella 2, Fig. 6 e 7). Più specificamente, essa aumenta
in funzione diretta dell’aumento sia della temperatura sia
dell’umidità relativa (Fig. 7). Ne deriva che nel progettare
una struttura barriera si devono tenere in considerazione
sia la temperatura sia l’umidità dell’ambiente.
Esterno 65% UR
OPP (20 µm)
EVAL™ F101B (15 µm)
PE (60 µm)
Interno 100% UR
0,5
0,2
Giorni
Fig. 6: Effetto della temperatura sulla
Fig. 7: Effetto della temperatura e permeabilità
permeabilità all’ossigeno (OTR) di film EVAL™
all’ossigeno (OTR) in varie condizioni di
assorbimento dell’umidità
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
Permeabilità all’ossigeno (cm³/20µm/m²/giorno/atm)
0% umidità relativa (UR)
Assorbimento umidità
9,6%
Assorbimento umidità
7,3%
EVAL™ Tipo E
0,5
0,2
EVAL™ Tipo F
0,1
0,5
0,02
0,01
Assorbimento umidità
4,5%
0,2
0,1
0,05
0,05
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
3,7
Temperatura (°C)
0,02
0,01
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
Temperatura (°C)
13
5. Trasmissione di vapore d’acqua e assorbimento
di umidità delle resine
Come menzionato nella precedente sezione, le resine EVAL™ sono igroscopiche e assorbono umidità. La quantità di
umidità assorbita e la velocità dell’assorbimento dipenderanno dalle condizioni ambientali incontrate. L’assorbimento di
umidità dipende dalla temperatura e dall’umidità relativa ambientale. A scopo comparativo, la tabella 5 mostra la velocità
di trasmissione del vapore acqueo (WVTR) di film monostrato EVAL™ e film di altri polimeri. La Figura 8 mostra la velocità
d’assorbimento di umidità da parte di film monostrato EVAL™, mentre normalmente EVAL™ viene coestruso o accoppiato
con altri materiali, il che riduce notevolmente la velocità di assorbimento di umidità da parte dell’EVAL™ stesso.
Tabella 5: Velocità di trasmissione del vapore
d’acqua (WVTR) in film monostrato
Film
Fig. 8: Assorbimento di umidità da parte di EVAL™
WVTR, 40 °C, 0/90% UR
Assorbimento umidità (%)
(g.30µm/m² .giorno)
EVAL™ Tipo L (27% etilene)
85
EVAL™ Tipo F (32% etilene)
50
EVAL™ Tipo T (32% etilene)
37
EVAL™ Tipo H (38% etilene)
28
EVAL™ Tipo E (44% etilene)
19
EVAL™ Tipo G (48% etilene)
19
EVAL™ F101 (orientato biassiale)
20
PVDC Estrudibile Alta Barriera 3
BOPP (orientato biassiale)
5
HDPE
5
PP
9
LDPE
15
PET (orientato biassiale)
15
PVC Rigido
40
PAN
80
PS
112
PA 6 (orientato biassiale)
134
EVAL™ Tipo F 65% UR > 100% UR
EVAL™ Tipo E 65% UR > 100% UR
EVAL™ Tipo F 0% UR > 65% UR
EVAL™ Tipo E 0% UR > 65% UR
Giorni
14
Fig. 9: Assorbimento di umidità all’equilibrio di
Fig. 10: Assorbimento di umidità in film
EVAL™ in funzione dell’umidità relativa (UR)
multistrato EVAL™ in funzione del tempo
Assorbimento umidità all’equilibrio (%)
Assorbimento di umidità dello strato EVAL (%)
20 °C, 100% UR
EVAL™ Tipo F
EVAL™ Tipo E
Umidità relativa (% UR)
Giorni
15
6. Proprietà meccaniche
Le resine EVAL™ hanno elevata resistenza meccanica, elasticità e durezza superficiale oltre a un’eccellente resistenza
all’abrasione.
Tabella 6: Proprietà meccaniche tipiche di alcuni tipi standard di resine EVAL™
Proprietà
Unità
Condizioni di misura
F101
H171
E105
Contenuto di etilene
% mol.
Metodo Kuraray
32
38
44
Modulo di elasticità
Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
2,7x10
2,7x10
2,0x10
-
2,1x104
Resistenza alla trazione
(snervamento)
Allungamento allo snervamento
Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
790
750
720
630/640 600
%
ASTM D-638 (10%/min)
8
7
6
5
Resistenza alla trazione (rottura) Kg/cm²
ASTM D-638 (10%/min)
730
590
660
910/390 520
Allungamento a rottura
%
ASTM D-638 (10%/min)
230
Modulo di flessione
Kg/cm²
ASTM D-790
3,6x10
3,0x10
3,3x10
-
3,0x104
Resistenza alla flessione
Kg/cm²
ASTM D-790
1.220
1.100
1.100
-
1.000
Resistenza Izod all’impatto
Kg/cm/cm
ASTM D-256 (con intaglio) 1,7
1,0
1,6
-
1,0
Durezza superficiale Rockwell
M
ASTM D-785
100
97
95
-
88
ASTM D-1175
1,2
2,2
2,0
-
2,2
Resistenza all’abrasione Tabour mg
F104
T101
32
4
32
4
270
4
4
270
4
7
290/160 280
4
1000 cicli mola CS-17:
1kg carico
Tutti i provini sono stati condizionati e sottoposti a prova a 20 °C, 65% UR. La resistenza all’abrasione Tabour e le misure di
rigidità (flessione) sono state eseguite con provini formati sotto pressa a caldo. Altre misure sono state effettuate con provini
prodotti mediante stampaggio a iniezione.
16
7. Caratterizzazione termica
Tabella 7: Proprietà termiche tipiche di tipi standard di resine EVAL™
Proprietà
Unità
Condizioni di misura
F101
F104
T101
H171
E105
Contenuto di etilene
% mol.
Metodo Kuraray
32
32
32
38
44
Punto di fusione
°C
DSC massima temp.
183
183
183
172
165
Temperatura di
°C
HDT tester
173
173
168
158
155
°C
DSC massima temp.
161
161
161
148
142
69
69
69
53
55
endotermica
rammollimento Vicat
Temperatura di cristallizzazione
esotermica
Temperatura di transizione
°C
vetrosa (Tg)
Metodo visco-elasticità
dinamica
Densità del fuso
(g/cm³)
a 200 °C
1,06
1,06
1,04
-
1,02
Velocità di flusso del fuso
g/10 min
190 °C, 2160 g
1,6
4,4
1,7
1,7
5,5
(Melt flow rate) MFR
g/10 min
210 °C, 2160 g
3,8
10,0
4,3
3,4
13
g/10 min
230 °C, 2160 g
Viscosità della massa fusa
Poise
Poise
Poise
Coefficiente di
1/°C
espansione lineare
6,2
18
10
5,9
22
2,7x104
1,8x104
2,2x104
-
1,4x104
γ =100 s-1
230 °C, γ =100 s-1
1,6x104
0,95x104
1,4x104
-
0,9x104
1,2x104
0,69x104
1,0x104
-
0,6x104
Al di sopra del Tg
11x10-5
11x10-5
12x10-5
-
13x10-5
Al di sotto del Tg
5x10
5x10
6x10
-
8x10-5
190 °C, γ =100 s
-1
210 °C,
-5
-5
-5
Fig. 11: Contenuto di etilene e punto di fusione, temperatura di cristallizzazione e punto di transizione vetrosa (Tg)
Temperatura (°C)
Temperatura di fuso
Temperatura
di cristallizzazione
Temperatura di transizione vetrosa (Tg)
Contenuto di etilene (% molare)
17
8. Il processo di estrusione delle resine
Cilindri
• Si raccomandano superfici lisce i o con scanalature poco profonde.
• Per quanto riguarda il tipo di acciaio da usare per i cilindri, vengono utilizzati acciai nitrurati o leghe speciali per la loro
maggiore resistenza all’usura e con superfici interne levigate.
• L’esterno del cilindro dovrebbe essere diviso in 4 o 5 zone per un buon controllo della temperatura di estrusione.
• La parte inferiore della tramoggia di alimentazione o la gola di alimentazione dovrebbero essere dotate di camicia di
raffreddamento ad acqua per evitare una fusione prematura della superficie dei granuli che potrebbe causare la formazione
di ponti e/o il blocco della tramoggia.
Viti
• Le caratteristiche dell’estrusore come output, temperatura della resina, uniformità del prodotto estruso, stabilità del quantitativo
prodotto, consumi energetici, ecc. sono principalmente determinate dal disegno della vite.
• Tipo della vite: si consiglia una vite dosatrice monostadio (a filetto pieno).
• Rapporto L/D: sono da preferire viti con i seguenti rapporti lunghezza/diametro:
· Tipo F (32% etilene) è preferibile un rapporto L/D pari ad almeno 26
· Tipo E (44% etilene) si consigliano rapporti L/D di 24 o maggiori
• Rapporto di compressione: si consiglia un rapporto di compressione pari a 3 (calcolato come il rapporto tra il volume del canale
di alimentazione e quello della zona di dosaggio della vite).
• Distribuzione delle zone: si consigliano viti a passo costante, con una sezione di alimentazione relativamente lunga e una
profondità di canale nella zona di compressione che diminuisca in maniera graduale fino alla zona di dosaggio; in particolare, la
seguente distribuzione delle zone sarà la più adatta per processare resine EVAL™.
­­­Tabella 8: Distribuzione consigliata delle zone
L/D
Zona di alimentazione
28
26
24
8D
8D
8D
Distribuzione delle zone
Zona di compressione
10D
9D
8D
Zona di dosaggio
10D
9D
8D
Viti a compressione rapida (con zona di compressione pari a 4D o meno), come usate per il processo di PA, dovrebbero
essere evitate.
• Zona di miscelazione: viti dotate di zona di miscelazione o di puntale miscelante possono essere utilizzate per l’estrusione di
EVAL™ anche se in generale ciò non è consigliato. L’utilizzo di un puntale miscelante (ad alto sforzo di taglio) può limitare il flusso
della resina EVAL™, causando la degradazione del polimero sottoposto a calore e tempo di residenza prolungati.
• Puntale della vite: si consiglia un angolo di 120° - 150° per la punta della vite.
• Filetto: si consiglia un’ampiezza costante del filetto pari a 0,1D.
• Materiale della vite: si consiglia di utilizzare come materiale per la costruzione della vite, acciaio al Cromo Molibdeno, normalizzato
prima della cromatura. Per aiutare a prevenire l’accumulo di polimero sulla vite, si consiglia di effettuare cromatura a spessore
(30 - 50 μm) con finitura lucidata, anche se in qualche caso è possibile eseguire anche un trattamento di nitrazione.
• Gioco fra filettatura e cilindro: più che una raccomandazione, si fornisce il seguente esempio per quanto riguarda il gioco filettocilindro: diametro interno del cilindro pari a 60,02 – 60,05 mm in combinazione con un diametro vite di 59,87 –59,89 mm.
Quando, a causa dell’usura, il gioco filetto-cilindro diventa troppo grande, si può verificare un controflusso della massa fusa che
può causare degradazione del materiale per via dell’alto sforzo di taglio (shear) cui è sottoposto.
18
Fig. 12: Tipico disegno della vite per una vite monostadio da 60 mm
Codolo di accoppiamento
Diametro vite per l’azionamento
Filetto
Canale
Radice
Spigolo posteriore
Passo
Profondità
del canale
Sezione di alimentazione
Sezione di compressione
Spigolo anteriore
Puntale della vite
Diametro vite
Profondità
del canale
Sezione di dosaggio
Lunghezza filettata
Nota: disegno della vite non in scala
Dimensioni tipiche
60 mm
Diametro 1.560 mm (26D)
Lunghezza filettata
480 mm (8D)
Lunghezza sezione alimentazione 540 mm (9D)
Lunghezza zona di compressione 540 mm (9D)
Lunghezza sezione di dosaggio
3
Rapporto di compressione 60 mm (1D)
Passo costante (bordo anteriore filetto)
8,4 mm
Profondità canale zona alimentazione Profondità canale zona dosaggio
Larghezza canale Ampiezza filetto Angolo filetto Angolo punta vite 2,5 mm
54 mm (0,9D)
6 mm (0,1D)
17,65°
120° ~ 150°
Raggio raccordo filetto-vite
Zona alimentazione
Z. compressione Z. dosaggio
• Raggio faccia anteriore 8,4 mm
8,4-2,5 mm 2,5 mm
• Raggio faccia posteriore
5 mm
5-2 mm 2 mm
19
Produttività Tipica
Per viti dosatrici a filetto singolo, la produzione tipica può essere calcolata con il seguente metodo semplificato, dove drag flow e
pressure flow, ecc. non vengono considerati.
dove: produzione (kg/ora)
densità del fuso (g/cm³)
giri vite (giri/minuto)
diametro vite (mm)
profondità del canale nella zona di dosaggio (mm)
larghezza del canale (mm)
angolo del filetto (gradi)
Quando il passo del filetto (P) è uguale al diametro vite
e W = 0,9D, l’equazione più sopra diventa:
con cui dimostrano buona corrispondenza (a contropressione tra 0 e 20 MPa) i risultati sperimentali ottenuti con EVAL™
miscelato con lubrificante.
Quando il rapporto produzione effettiva / produzione teorica è all’incirca pari a Quando il rapporto produzione effettiva / produzione teorica è 0.8 - 1 : estrusione normale
> 1
: sovraimpaccamento
Il gradiente di velocità generato (shear rate) può essere calcolato mediante
e dovrebbe essere all’interno dell’intervallo 50 - 100 (1/s)
La Tabella 9 mostra la produzione tipica, ottenuta utilizzando una vite dosatrice con configurazione come consigliata per le
resine EVAL™.
Tabella 9: Produzione calcolata per viti dosatrici
Diametro vite (mm)
25
40
50
60
90
L/D
26
26
26
26
26
Passo costante (mm)
25
40
50
60
90
Zona alimentazione, profondità
8D, 4,9 mm
8D, 6,1 mm
8D, 6,6 mm
8D, 8,4 mm
8D, 11,6 mm
Zona compressione
9D
9D
9D
9D
9D
Zona dosaggio, profondità
9D, 1,4 mm
9D, 1,8 mm
9D, 2,0 mm
9D, 2,5 mm
9D, 3,5 mm
Rapporto di compressione*
3
3
3
3
3
Pacco filtro (mesh)
50/100/50/50 50/100/50/50
50/100/50/50 50/100/50/50
50/100/50/50
Potenza motore (kW)
2,2~3,7
11~15
37~55
15~22
Rotazione vite (giri/minuto)**
30-70
30-70
30-70
30-70
30-70
Produzione (kg/ora)**
2,1-5,0
7-16
12-29
22-51
69-162
35-81
39-92
38-88
40-94
Gradiente di velocità (Shear rate) (1/s)*** 28-65
* rapporto di compressione volumetrico
20
7,5~11
** intervallo normale
*** valori teorici
Filtro (Screen Pack)– Supporto filtro
È pratica consueta nell’estrusione industriale di polimeri inserire un filtro (Screen Pack) supportato da una piastra forata tra
l’estrusore e la trafila. L’utilizzo di un filtro (Screen Pack) è consigliato anche per l’estrusione delle resine EVAL™. La “maglia” del
filtro dovrebbe basarsi sulla conoscenza dei processi di estrusione industriale dei polimeri. Esempi tipici di combinazioni di filtri in
un Screen Pack in acciaio inossidabile sono (espressi in mesh): 50/100/50/50, 50/100/150/100 o 80/150/50/50.
La distanza tipica fra punta della vite e pacco filtro è da 5 a 10 mm, dato che distanze maggiori possono causare un tempo di
residenza più lungo, non necessario. Per la piastra di supporto si consigliano fori di circa 5 mm disposti in maniera tale che i fori
più esterni tocchini la superficie interna del cilindro.
Percorso del fuso (adattatore, conduttura del fuso)
Le resine EVAL™ sono caratterizzate da un’alta adesione alle superfici metalliche. Se il sistema di estrusione dell’EVOH
comprende parti concave o convesse, angoli acuti, ecc. la resina EVAL™ può facilmente iniziare ad accumularsi nei punti morti.
Perfino in una conduttura a diametro fisso, si possono verificare dei residui sulle pareti se il diametro è troppo grande rispetto
alla quantità di flusso e quindi lo “share rate” è troppo basso. La resina residua esposta al calore per un tempo prolungato,
può deteriorarsi formando gel o particelle ossidate. La resina degradata è identificabile come infuso di colore giallo, marrone o
nero.
Nel progettare le apparecchiature per la lavorazione di resine EVAL™, si tenga conto delle seguenti raccomandazioni per
quanto riguarda il percorso del fuso di EVAL™:
• Shear rate sulla parete: maggiore di 6 s-1
• Velocità media di flusso: maggiore di 1 cm/s
• Eliminare qualsiasi superficie concava, convessa o ad angolo acuto nel percorso del fuso
• Minimizzare il diametro di tutti gli adattatori
• Cromare (e lucidare) le superfici esposte all’EVAL™ nel suo percorso
Di seguito sono riportati esempi, consigliati o non-consigliati, per l’adattatore che seguirebbe immediatamente la piastra di
supporto del pacco filtro.
Fig. 13: Disegno dell’adattatore
parte importante
conicità allungata
dritto
raccomandato
non raccomandato
non raccomandato
21
Trafile
Le resine EVAL™ possono essere utilizzate su normali teste di estrusione dotate di blocco di coestrusione. Non sono
necessarie teste speciali, anche se bisogna assicurarsi che i canali di flusso siano profilati per quanto possibile, specialmente
in presenza di teste di estrusione dal disegno complicato (es. linee di produzione di film in bolla) che potrebbero presentare
un numero maggiore di punti morti e tempi di residenza prolungati. Come menzionato per l’adattatore e per il canale del fuso,
si consiglia di effettuare la cromatura delle superfici esposte al fuso di EVAL™.
Resine EVAL™ del tipo lubrificato
Si raccomanda l’utilizzo di Eval lubrificati del tipo “B” per migliorare la stabilità del flusso della resina nella zona di alimentazione
dell’estrusore, facilitando un output più costante e favorendo un minor consumo energetico.
Temperature di estrusione
Nella lavorazione di un qualsiasi materiale polimerico è importante ottenere una massa omogenea, completamente fusa
e ben miscelata a temperatura uniforme. Inoltre la temperatura deve essere ben controllata allo scopo di minimizzare la
decomposizione termica del polimero in trasformazione. Le resine EVAL™ non fanno eccezione a tale regola. I seguenti limiti
minimi e massimi della temperatura di estrusione vanno osservati:
Tabella 10: Limiti minimi e massimi della temperatura di estrusione
Tipo di resina EVAL™
Temperatura massima
°C
L171
F171
F104
T101
H171
E105
240
240
240
240
240
250
Temperatura minima
°C
210
200
200
200
200
185
Punto di fusione
°C
191
183
183
183
175
165
È opportuno ricordare che quando la temperatura dell’estrusore supera il limite massimo consigliato, il polimero può decomporsi
causando gel e/o bolle nell’estruso. D’altro canto, a basse temperature di estrusione, la resina potrebbe essere fusa solo
parzialmente, il fuso potrebbe essere non ben miscelato o non omogeneo, provocando un aspetto non ottimale dell’estruso,
un’irregolarità dello spessore o infusi.
La coestrusione con polimeri come PET, PA, PC o PP può mettere la resina EVAL™ in contatto con masse fuse a temperature
più alte della temperatura massima raccomandata. Tale contatto però ha solitamente durata breve e non si riscontrano effetti
negativi.
La tabella 11 mostra le tipiche condizioni di temperatura di estrusione per i vari tipi di resine EVAL™.
22
Tabella 11: Parametri della vite e condizioni di estrusione tipiche per resine EVAL™
Diametro estrusore
60 mm
L/D
26
Filetto
Filettatura totale
Passo della vite
60 mm, costante
Zona di alimentazione, profondità del canale
8D, 8,4 mm
Zona di compressione
9D
Zona di dosaggio, profondità del canale
9D, 2,5 mm
Rapporto di compressione
3,0
Potenza motore
22 kW
Pacco filtro
50/100/50/50 mesh
Tipo resina EVAL™
M100
L171
F101
F171
FP101
Temperature cilindro
Adattatore
Temperatura trafila
F104
T101
FP104
J102
C109
H171
E105
E171
G156
EP105
C1
°C
190
190
180
180
180
180
180
175
170
170
165
C2
°C
210
205
200
200
200
200
200
195
190
190
185
C3
°C
215
210
205
205
205
205
205
205
195
195
190
C4
°C
220
215
215
215
215
215
215
215
205
205
200
C5
°C
220
220
220
220
220
220
220
220
210
210
205
AD1
°C
220
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
AD2
°C
220
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
°C
215
215
215
215
215
215
215
210
195
195
190
23
Avviamento, spurgo e fermata
Avviamento
Si raccomanda la seguente procedura per l’avvio dell’estrusione di resine EVAL™:
1. Riempire l’estrusore con LDPE a basso MFI (0,7 – 1,0)(*) per evitare l’ossidazione di materiale residuo nell’estrusore.
2. Iniziare il processo partendo da macchina ben pulita, alzando la temperatura fino al punto di regolazione e alimentando con
LDPE avente MFI pari a 0,7 – 1,0. Prestare attenzione a non iniziare la rotazione della vite prima che tutto il polietilene sia
stato riscaldato fino alle condizioni di estrusione.
3. Quando l’estrusione si stabilizza, cambiare l’alimentazione direttamente a EVAL™ senza svuotare l’estrusore, per evitare
l’ossidazione dell’EVAL™ da parte dell’ossigeno contenuto nel cilindro caldo.
Spurgo
Si raccomanda la seguente procedura per eseguire spurghi fra campagne di produzione:
1. Rimuovere la resina EVAL™ dalla tramoggia di alimentazione dell’estrusore.
2. Introdurre LDPE a basso MFI (0,7 – 1,0) e spurgare l’EVAL™ dall’estrusore mantenendo costanti le condizioni di temperatura
del processo (o abbassando leggermente le temperature). Correggere le condizioni di processo nel caso in cui l’estrusione
diventi instabile. La pressione nell’estrusore dovrebbe essere alta abbastanza da assicurare una pulizia completa.
3. Continuare a spurgare con LDPE a basso MFI finché l’EVAL™ residuo sarà completamente espulso. Ove questo non
fosse determinabile mediante controllo visivo dell’aspetto del prodotto, organizzare un test specifico di spurgo per stabilire
il tempo o la quantità di materiale di spurgo necessari a ottenere una pulizia completa dell’estrusore e della trafila.
Fermata
1. Introdurre LDPE a basso MFI (0,7 – 1,0) e spurgare l’EVAL™ fuori dell’estrusore mantenendo costanti le condizioni di
temperatura del processo (o abbassando leggermente le temperature). Correggere le condizioni di processo nel caso in
cui l’estrusione diventi instabile. La pressione nell’estrusore dovrebbe essere alta abbastanza da assicurare una pulizia
completa.
2. Continuare a spurgare con LDPE a basso MFI finché l’EVAL™ residuo sarà completamente espulso, controllando l’aspetto
del prodotto.
3. La rotazione della vite può essere fermata quando l’estrusore è completamente pieno di LDPE a basso MFI e solo allora si
potranno abbassare le temperature di estrusione. (In questo modo si eviterà l’ossidazione dell’EVOH residuo nell’estrusore).
Si raccomanda fortemente di non utilizzare PA come materiale di spurgo, perché la PA reagisce e si lega all’EVAL™ residuale
formando numerosi gel.
Si raccomanda inoltre di non usare PP, HDPE o resine adesive come materiale di spurgo perché alcuni tipi di PP e HDPE
possono contenere residui di catalizzatore che potrebbero deteriorare molto fortemente l’EVAL™.
ETC-103 (MFI: 1,0) è una resina per spurgo a base LDPE, sviluppata da Kuraray per lo spurgo di estrusori che utilizzano
resine EVAL™ e per migliorare la transizione dall’ estrusione di EVAL™ a quella di PA o poliolefine. Grazie alle sue proprietà
chimiche (oltre alle proprietà di pulizia meccanica), viene utilizzato per rimuovere residui di EVAL™ dall’estrusore e dalla trafila
o semplicemente per migliorare le procedure di spurgo.
Nel caso sia critico ottenere tempi brevi per l’avviamento, si può alimentare l’estrusore con un LDPE avente MFI più alto
(5 – 7) dopo lo spurgo con LDPE a basso MFI (0,7 – 1,0). Il Politene a MFI più alto (5 – 7) rimane nell’estrusore dopo la fermata
e può essere rimosso molto più rapidamente da parte della resina EVAL™ dopo l’avviamento.
Nel caso in cui l’applicazione comprenda uno strato di macinato rilavorato (che quindi include EVAL™), si raccomanda di
spurgare anche questo estrusore con materiale vergine (LDPE, HDPE, PP).
(*) MFI: Melt Flow Index (o Melt Flow Rate). Le velocità di flusso del fuso menzionate in questa sezione sono dati misurati con un apparato MFI standard a 190 °C, 2,16 kg.
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Fermata temporanea dell’estrusore
Ove divenga necessario fermare temporaneamente l’operazione di estrusione, si forniscono come indicazione le
seguenti procedure:
Tempo di fermata
Procedura
Fino a 30 minuti
Mantenere il punto di regolazione delle temperature, la rotazione della vite può essere arrestata
Fino a 3 ore
Mantenere o abbassare le temperature di circa 20 °C e mettere la vite in rotazione lenta
Più di 3 ore
Spurgare la resina EVAL™ come raccomandato nella procedura di spurgo
Si noti che i tempi massimi di fermata con EVAL™ nell’estrusore dipendono dal progetto del macchinario di processo, dalla
regolazione delle temperature e dal tempo di residenza.
Cambio di polimero
La tabella seguente elenca le sequenze di spurgo raccomandate per cambi-polimero che coinvolgono resine EVAL™.
Resina prima del cambio
Resina dopo il cambio
Sequenza
LLDPE, LDPE
EVAL™
Cambio diretto
EVAL™
LLDPE, LDPE
Cambio diretto
PA, HDPE, PP, PS
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
EVAL™
LDPE
LDPE
EVAL™
PA, HDPE, PP, PS
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Prevenzione dell’assorbimento di umidità, essiccazione
Come menzionato nella sezione 4, le resine EVAL™ sono idrofile e assorbono umidità se esposte all’atmosfera. A seconda
del processo di fabbricazione utilizzato, un aumento del contenuto di umidità delle resine EVAL™ può provocare difficoltà di
processo; schiuma, bolle e gel possono verificarsi ad alti livelli di umidità (di solito al di sopra dello 0,4% in peso).
Dopo la fabbricazione, le resine EVAL™ vengono essiccate e imballate in sacchi da 25 kg o Octabin da 700 kg entrambi
resistenti all’umidità. Mediante tale imballaggio, il contenuto di umidità viene contenuto a meno dello 0,3%. Ciò significa che le
resine EVAL™ non necessitano di essiccazione se utilizzate immediatamente dopo l’apertura dell’imballaggio. Si dovrebbero
tuttavia prendere precauzioni dopo l’apertura dell’imballo per evitare l’eccessivo assorbimento di umidità, specialmente in
ambienti caldo-umidi. Tali precauzioni includono:
• Richiudere saldamente l’imballo dopo l’utilizzo.
• Se si usa un sistema di trasporto pneumatico, evitare eccessiva umidità nell’aria di trasporto utilizzando una “water trap”.
• Nell’utilizzo dell’Octabin non è necessario aprire l’intero rivestimento per inserire il tubo di aspirazione; fare semplicemente
un buco attraverso il quale si inserirà il tubo di aspirazione.
In presenza di normali condizioni di umidità, gli imballi possono essere lasciati aperti durante l’utilizzo per parecchi giorni, in
condizioni di maggiore umidità vedere fig. 14.
Fig. 14: Riassorbimento di umidità in funzione del tempo
Riassorbimento umidità (base secco %)
1,0
EVAL™ Tipo F
0,8
EVAL™ Tipo E
0,6
80% umidità relativa (UR)
0,4
65% umidità relativa (UR)
0,2
0
Tempo (ore)
Nel caso in cui l’imballo EVAL™ sia stato lasciato aperto per un periodo più lungo e/o in condizioni di umidità più alta, si
raccomanda una fase di ri-essiccazione di circa 3 o 4 ore in una tramoggia di essiccazione oppure di un essiccatore ad aria
calda a 90 - 100 °C. Va notato che la temperatura dell’essiccatore non deve eccedere i 110 °C per evitare variazioni di colore
della resina EVAL™.
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9. Resine adesive
Allo scopo di migliorare le proprietà degli imballaggi plastici, spesso si utilizzano due o più strati di polimeri in una struttura
composita. Tali strutture multistrato possono essere prodotte mediante laccatura, accoppiamento o coestrusione. Quando
si utilizzano strati di polimeri diversi nelle strutture multistrato, spesso si riscontra scarsa adesione fra uno strato e l’altro. Allo
scopo di superare tale ostacolo sono state sviluppate speciali resine adesive. Queste resine leganti agiscono come un collante
tra strati di polimeri che non aderiscono fra loro.
Rispetto alle resine EVAL™ si può ottenere una buona adesione tra EVAL™ e PA senza l’interposizione di uno strato adesivo.
In coestrusione con poliolefine, PET, PS, PC, ecc. tuttavia, è necessario uno strato adesivo tra questi polimeri e le resine
EVAL™. Diversi adesivi sono disponibili sul mercato a seconda della resina contrapposta.
10. Utilizzazione di rimacinato
Una delle principali problematiche di tipo economico el processo di coestrusione è la perdita di film multistrato attraverso le
rifilature o le bave. Nella produzione di film monostrato queste rifilature vengono di solito macinate e riciclate con una minima
perdita economica per il produttore. Tuttavia con film sensibili al calore o con polimeri radicalmente differenti, film o strutture
multistrato non possono essere rielaborati.
Non è il caso delle resine EVAL™. Strutture multistrato contenenti resine EVAL™ possono essere recuperate e riutilizzate. Per
esempio, una rifilatura di coestrusione contenente resina EVAL™ può efficacemente essere riciclata nella produzione di film rigidi,
bottiglie e serbatoi di carburante.
È opportuno ricordare che se il macinato immagazzinato non è stato utilizzato per lungo tempo, si può verificare assorbimento di
umidità nel componente EVAL™. In tal caso il macinato dovrà essere essiccato prima del processo di estrusione. Se possibile,
si raccomanda di processare e riutilizzare appena possibile il macinato contenente EVAL™ onde evitare difficoltà di lavorazione
a causa di un alto contenuto di umidità.
Per molte applicazioni, speciali masterbatch per macinato sono state sviluppati dalla Kuraray per prevenire problemi di
lavorazione durante l’estrusione di tale macinato, per aumentare il livello massimo di contenuto di EVOH nel macinato stesso e
per migliorare le proprietà del prodotto finale.
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EVAL™ il leader mondiale nell’EVOH
Europa
KURARAY CO., LTD.
EVAL Europe nv (Antwerp, Belgio)
Capacità: 24.000 ton/anno
KURARAY CO., LTD. (Shanghai)
Il primo e più grande impianto di produzione di EVOH in Europa
America
Kuraray America Inc. (Pasadena, Texas, USA)
Capacità: 35.000 ton/anno
Il più grande impianto di produzione di EVOH nel mondo
Asia-Pacifico
Kuraray Co., Ltd. (Okayama, Giaponne)
Capacità: 10.000 ton/anno
Il primo impianto di produzione di EVOH nel mondo
Building better barriers
AVVISO
EVAL in Europa
Le informazioni, le specifiche, le procedure, i metodi e
le raccomandazioni in questa brochure sono presentati
in buona fede e sono ritenute accurate e affidabili, ma
potrebbero essere incomplete e/o non applicabili a ogni
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Nessuna dichiarazione o garanzia o impegno contrattuale
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appartenenti a terzi o che essi daranno i risultati voluti.
Il lettore devono accertarsi personalmente dell’idoneità
di dette informazioni, specifiche, procedure, metodi e
raccomandazioni allo scopo voluto, prima di utilizzarli.
EVAL Europe nv
Haven 1053
Nieuwe Weg 1 - Bus 10
B-2070 Zwijndrecht (Antwerp)
Belgio
Fax +32 3 250 97 45
www.eval.eu
Le resine EVAL™ sono prodotte in tutto il mondo
seguendo specifiche unificate di produzione e di
qualità Kuraray.
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Telefono +32 3 250 97 33