h3>12.1.4.8 Coextrusão e Estruturas Multicamadas
Desenvolvimento de COF em filmes multicamadas contendo aditivos deslizantes migratórios pode ser complexo. Os aditivos podem migrar para camadas adjacentes ou ser transferidos para a parte de trás das películas enquanto enrolados no rolo. Isto deixa menos do aditivo para florir para a desejada superfície baixa de COF. A quantidade de migração das camadas adjacentes é influenciada pela solubilidade do aditivo nas camadas; os aditivos de amido de ácido gordo são mais solúveis em polímeros polares, tais como camadas de ligação e ionómeros do que o PE. Outra complicação é o efeito da temperatura na solubilidade e difusão da amida. A conclusão é que os aditivos de deslize colocados numa camada não são susceptíveis de permanecer nessa camada. Isto tem de ser contabilizado quando se decide quanto aditivo utilizar e em que camadas colocá-lo.
Sankhe e Hirt medem a concentração de erucamida através de uma película de 50-μm bilayer de LLDPE. A estrutura é (25-μm LLDPE-25 μm LLDPE); apenas uma camada contém erucamida (a 1% de carga). O perfil de concentração de erucamida através da espessura da película é medido utilizando microspectroscopia FTIR baseada em sincrotrão, a fim de obter uma resolução espacial suficiente para as películas. Os trabalhos anteriores de medição de perfis de erucamida tinham sido limitados a filmes espessos (600 μm) devido à resolução limitada da espectroscopia convencional FTIR. No trabalho anterior, foram encontrados gradientes de concentração significativos quando o deslizamento era adicionado a apenas uma camada, em comparação com a adição de quantidades iguais de deslizamento a todas as camadas. No trabalho com película fina, verificam que a concentração é quase uniforme em toda a espessura da película de bilayer, mesmo a 1 dia após a sua fabricação. Postulam que o escorregamento migra para a camada adjacente durante a coextrusão; o tempo de difusão característico aumenta com o quadrado da espessura da película, pelo que não é surpreendente que a concentração se evapore rapidamente nas películas finas. A concentração superficial de erucamida é medida utilizando ATR. Ambos os lados da película de bico vêem um aumento quase igual na concentração superficial com o tempo de armazenamento (até 3 dias) que coincide com uma redução na concentração a granel.
Kitchel testa uma série de películas sopradas de LDPE de três camadas com 500 ppm de erucamida adicionada a diferentes camadas. A espessura total da película é de 50 μm com percentagens de camadas de (20/60/20). O COF é medido na parte frontal e traseira do filme com o objectivo de maximizar a diferença. O maior diferencial no COF é obtido quando todo o deslizamento é adicionado à camada exterior da pele (com respeito à bolha de película soprada). Numa segunda experiência, a espessura total do filme varia entre 25 e 150 μm. O aumento da espessura ajuda a aumentar o diferencial de COF.
Camadas de extrusão de Glover LDPE contendo um aditivo de amida de ácido gordo em dois substratos diferentes, papel kraft e folha de alumínio. O COF do revestimento é mais elevado para os revestimentos de papel, que ele atribui ao papel poroso que absorve parte do deslizamento, deixando menos para migrar para a superfície do PEBD.
Bryant mede o COF em função do tempo numa série de filmes soprados de três camadas contendo diferentes combinações de camadas de PEBDL e um ionómero de sódio. Cada camada tem uma espessura de 25 μm para uma espessura total de filme de 75 μm. A amida é colocada numa ou mais das camadas para estudar o efeito da migração entre as camadas polares adjacentes (ionomer) e não polares (LLDPE). São necessários níveis mais elevados de aditivo de deslizamento para atingir um baixo COF quando pelo menos uma das camadas é um ionómero, reflectindo a maior solubilidade da amida no ionómero. Curiosamente, é obtido um COF mais baixo quando o deslize é adicionado à camada de ionómero do que quando apenas adicionado a uma camada de PEBDL. A presença de uma camada polar também afecta a resposta do COF com o aumento da temperatura de armazenamento (de 23 a 38°C). As mudanças de COF com a temperatura são mais pronunciadas com a película de LLDPE não polar do que com as que contêm ionómero. Bryant atribui isto a diferenças na solubilidade.
Soutar fornece uma série de anedotas relativas ao deslizamento migratório em filmes multicamadas. As resinas de laço, em particular, têm um efeito no COF, presumivelmente devido à sua natureza polar. Ele faz a hipótese de que a funcionalidade química da resina de empate atrai as moléculas de amida. Num exemplo, as camadas são descascadas e não se encontra qualquer acumulação de amida na interface entre as camadas de gravata e polietileno. Isto sugere que o deslize reside na maior parte da camada da gravata.
Soutar também discute questões com a transferência de amidas ou outros aditivos da superfície frontal da película para a superfície posterior adjacente da ferida da película num rolo. Isto levou a problemas de contaminação envolvendo má impressão ou selagem térmica.
Poisson examina filmes soprados de barreira de três camadas com a estrutura (Polyamide 6,66
tiePE). A gravata é um polietileno maleico modificado com anidrido. A esta estrutura de caso base são consideradas várias variações, adicionando 50% em peso de EVA (VA = 9 wt%) à camada de ligação, selante, ou ambos. As espessuras da camada são (30/10/50 μm). Erucamida ou oleamida é adicionada à camada de selante em concentrações que variam entre 0 e 2500 ppm. AFM e FTIR são utilizados para medir o perfil de concentração de deslizamento ao longo da espessura da película e da concentração superficial. IR não pôde ser utilizado para medir o nível de deslizamento na camada de poliamida (PA) desde os picos de IR do PA e da sobreposição de amida. A quantidade de deslizamento na camada de PA é estimada subtraindo as quantidades medidas na superfície, no selante e na camada de ligação da quantidade total adicionada.
Erucamida dá o melhor desempenho de COF dos dois aditivos de deslizamento testados. A oleamida mostra alguns resultados surpreendentes de COF, tais como o aumento inicial com o tempo, que pode ser devido à polaridade do EVA. O COF com erucamida atinge rapidamente o objectivo de 0,2, mesmo com uma concentração de 500 ppm. O desempenho dos selos térmicos não é afectado até serem adicionados níveis elevados de erucamida; a 2500 ppm a temperatura de iniciação dos selos térmicos aumenta em 30°C.
Em experiências de Poisson com erucamida a maior parte do deslizamento acaba perto da superfície após a idade das amostras durante 1000 h. O COF correlaciona-se com a fracção do deslizamento total na superfície. A presença de EVA aumenta o COF em todos os níveis de escorregamento, mas a diferença não é substancial e é superada pela adição de uma pequena quantidade de erucamida adicional. Com a oleamida, menos escorregamento acaba perto da superfície, e a concentração superficial não se correlaciona com COF.
Poisson apresenta dados sobre a quantidade de escorregamento que acaba em cada camada. Quando o EVA é adicionado à camada de gravata ou PE, isto afecta substancialmente a concentração de deslizamento em cada uma das camadas e na superfície. Uma quantidade significativa de escorregamento é encontrada na camada de ligação polar e nas camadas de PA, embora a quantidade reportada para a camada de PA pareça irrealista. É provável que isto se deva à técnica de medição. O FTIR pode não ter a resolução necessária para medir com precisão a concentração nas camadas finas de PE e de PA. Este erro, por sua vez, é agravado pelo método de subtracção utilizado para chegar à concentração da camada de PA. No entanto, as medições da camada de ligação confirmam o que outros supõem sobre a camada de ligação que absorve o escorregamento.
medida que a complexidade das estruturas de película coextrudida aumenta, será necessária uma melhor compreensão da migração do escorregamento entre camadas e para a superfície.