Ocena zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych 195 Arkadiusz KLOZIÑSKI, KLOZIÑSKI*, Paulina JAKUBOWSKA Instytut Technologii i In ynierii Chemicznej, Zak³ad Polimerów, Politechnika Poznañska Pl. M. Sk³odowskiej-Curie 2, 60-965 Poznañ * e-mail: Arkadiusz.Klozinski@put.poznan.pl Ocena zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych Streszczenie: W artykule opisane zosta³y badania oceny zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych wzd³u nie, wytworzonych w procesie wyt³aczania przy u yciu g³owicy p³askiej (folie wylewane). Proces wyt³aczania przeprowadzono dla dwóch zmiennych parametrów procesu. Pierwszy parametr zmienny stanowi³a temperatura bêbna ch³odz¹cego (20, 40 i 50 C), drugi prêdkoœæ urz¹dzenia odci¹gaj¹cego (4, 8, 12 i 14 m/min). Folie w dalszej czêœci badañ poddano ³¹czeniu w procesie zgrzewania impulsowego, stosuj¹c zmienne nastawy czasu zgrzewania oraz czasu ch³odzenia zgrzeiny. Jakoœæ wytworzonych zgrzewów okreœlono poœrednio, na podstawie oceny parametrów wytrzyma³oœciowych, w warunkach statycznego rozci¹gania; w próbie na œcinanie, oddzieranie oraz odrywanie czo³owe zgrzewu. Przeprowadzone badania wykaza³y bezpoœredni wp³yw warunków procesów przetwórczych (wyt³aczanie, zgrzewanie) na jakoœæ wytworzonych po³¹czeñ. THE ESTIMATION OF ORIENTED POLYPROPYLENE FILMS WELDABILITY Abstract: The aim of this article was an evaluation of the weldability of oriented polypropylene films. All films were produced in the extrusion process with a flat die (casting films). The extrusion process for two variable parameters ware realized. The first parameter was a temperature of cooling drum (20, 40, 50 C) and the second one was the velocity of the pulling off device (4, 8, 12, 14 m/min). In the next part of investigations all films were connected in the impulse weld process with different welding and cooling time. The weld quality on the base on mechanical properties (tensile strength test; shearing and tearing off tests) were determined. The direct influence of processing conditions (extrusion and weld process) on the quality of produced connections was noted. 1. WPROWADZENIE Zastosowanie foliowych opakowañ polimerowych (a wœród nich folii z polipropylenu) ma coraz wiêksze znaczenie praktycznie we wszystkich dziedzinach ycia, co ma odzwierciedlenie we wzrastaj¹cym ich zu yciu. Wzrost zapotrzebowania na produkty foliowe przyczynia siê do ci¹g³ego rozwoju technik produkcji (folie wielowarstwowe, folie orientowane itp.), wzrostu wydajnoœci procesów przetwórczych oraz modyfikacji materia³ów polimerowych stosowanych w przemyœle foliowym. Najbardziej intensywny rozwój obserwuje siê w zakresie modyfikacji fizycznej, gdy pozwala ona w sposób ekonomiczny na wytworzenie materia³u o okreœlonej strukturze i w³aœciwoœciach fizycznych z polimerów produkowanych w skali technicznej [1,2]. Wytwarzanie materia³ów polimerowych o nowych, œciœle zaprojektowanych w³aœciwoœciach realizowana mo e byæ równie w warunkach przetwórczych: materia³y gradientowe (modyfikacja temperatur¹ procesu, modyfikacja warunkami przep³ywu); orientacja (w³ókna, folie) [2,3]. Zdolnoœæ polimerów do orientacji jest charakterystyczn¹ cech¹ substancji wielkocz¹steczkowych, wynikaj¹c¹ i uwarunkowan¹ ich specyficzn¹ budow¹ chemiczn¹ [3-5]. Sk³onnoœæ makrocz¹steczek (ca³ych makrocz¹steczek b¹dÿ ich fragmentów) do uprzywilejowanej orientacji w przestrzeni wzglêdem wybranego kierunku (kierunku przep³ywu polimeru, kierunku wyci¹gania) wykorzystywana jest w produkcji w³ókien oraz folii orientowanych [3,6]. Dok³adny opis technologii produkcji tego typu folii zosta³ szczegó³owo przedstawiony w publikacjach [6,7]. Sta³y wzrost zastosowania folii orientowanych (wzd³u nie, dwukierunkowo), w tym orientowanej folii polipropylenowej (OPP), wynika z ich specyficznych w³aœciwoœci, tzn.: wiêkszej wytrzyma³oœci oraz transparentnoœci, w stosunku do folii konwencjonalnych [6-9]. Folie te najczêœciej stosowane s¹ w przemyœle opakowaniowym. Koniecznoœæ ³¹czenia ze sob¹ folii w celu uzyskania produktów opakowaniowych wymaga tworzenia trwa³ych po³¹czeñ, a najprostsz¹ i najczêœciej stosowan¹ metod¹ ³¹czenia folii jest proces zgrzewania, czyli ³¹czenia elementów z tworzyw termoplastycznych na skutek wywierania nacisku na uplastyczniony materia³ [10,11]. Ze wzglêdu na dyfuzyjny charakter procesu zgrzewania, w³aœciwoœci wytrzyma³oœciowe wytworzonego z³¹cza (zgrzeiny) zale ¹ g³ównie od wielkoœci i czasu trwania nacisku, warunkowane bêd¹ równie w³aœciwoœciami ³¹czonych folii polimerowych [11]. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badañ oceny zgrzewalnoœci folii polipropylenowych orientowanych wzd³u nie, podjêto równie próbê okreœlenia wp³ywu warunków procesu wyt³aczania oraz wp³ywu warunków zgrzewania na wytrzyma³oœæ zgrzewów. 2.1 Materia³ badawczy 2. CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA Jako polimerowy materia³ badawczy zastosowano polipropylen o nazwie handlowej Moplen oznaczony symbolem HP515M (Basell Orlen Polyolefins Sp. z o.o.), przeznaczony do produkcji transparentnych folii otrzymywanych metod¹ wylewania (cast). Podstawowe parametry fizykochemiczne zastosowanego w badaniach polipropylenu przedstawiono w tabeli 1.
196 Arkadiusz KLOZIÑSKI, Paulina JAKUBOWSKA Tab. 1. Podstawowe w³aœciwoœci polipropylenu Moplen HP515M W³aœciwoœæ Wartoœæ Jednostka Gêstoœæ 0,9 g/cm 3 WskaŸnik szybkoœci p³yniêcia, MFR (230 C/2,16 kg) 9,0 g/10 min Modu³ sztywnoœci przy rozci¹ganiu (1 mm/min) Wyd³u enie przy zerwaniu (50 mm/min) 1250 MPa 570 % Twardoœæ wg Shore a (D) 70 Sh Temp. miêknienia wg Vicata (A50 [50 C/h 10N]) 2.3 Wytworzenie próbek badawczych 153 C Rys. 1. Szczelinowa g³owica p³aska wraz z bêbnem ch³odz¹cym typu chill roll uk³ad technologiczny do wyt³aczania folii orientowanych wzd³u nie Wyt³aczanie folii W pierwszym etapie prowadzonych badañ wytworzone zosta³y folie przy u yciu laboratoryjnej linii wyt³aczania, w sk³ad której wchodzi³a wyt³aczarka jednoœlimakowa firmy Mc NEIL AKRON REPIQUET (Francja), model Fairex o œrednicy œlimaka D = 25 mm i stosunku L/D = 24; szczelinowa g³owica p³aska o szerokoœci roboczej ustnika wynosz¹cej 150 mm i wysokoœci h = 0,5 mm oraz urz¹dzenie odci¹gaj¹cego typu chill roll. Prêdkoœæ obrotowa œlimaka wynosi³a 30 obr/min (sta³e objêtoœciowe natê- enie przep³ywu); temperatura g³owicy oraz ustnika wynosi³a 200 C. Na rysunku 1 przedstawiony zosta³ uk³ad g³owicy p³askiej wraz z bêbnem odci¹gaj¹co-ch³odz¹cym, odpowiadaj¹cy za formowanie folii oraz jej orientacjê w kierunku wzd³u nym. Orientacja wzd³u na folii wytworzona zosta³a na drodze zmian prêdkoœci linowej urz¹dzenia odci¹gaj¹cego oraz zmian temperatury bêbna ch³odz¹cego. Zastosowano cztery prêdkoœci liniowe odci¹gu: V 1 = 4; V 2 = 8; V 3 = 12 i V 4 = 14 m/min oraz trzy temperatury bêbna ch³odz¹cego: T 0 = 20; T 2 = 40 i T 3 = 50 C. W dalszej czêœci pracy przyjêto dla folii oznaczenia, zgodne z warunkami ich wytwarzania, np. dla folii wyt³oczonej przy prêdkoœci liniowej odci¹gu 4 m/min i temperaturze bêbna 20 C oznaczenie w postaci: T 0 V 1. Dobór parametrów procesu wyt³aczania przeprowadzono na podstawie wczeœniejszych badañ, dotycz¹cych oceny wytrzyma³oœci folii orientowanych wzd³u nie. Najwiêksze zró nicowanie w³aœciwoœci mechanicznych (np.: modu³u Younga) uzyskiwano dla folii wyt³aczanych przy skrajnych wartoœciach nastawy parametrów procesu (T 0 i T 3 oraz V 1 i V 4 ) [12]. Dlatego w dalszej czêœci badañ analizowana bêdzie zgrzewalnoœæ folii wyt³oczonych w tych- e warunkach. Wyj¹tek stanowi ocena wp³ywu parametrów procesu zgrzewania na jakoœæ po³¹czeñ, badanie to przeprowadzono dla folii wyt³oczonych przy temperaturze bêbna T 2. Zgrzewanie folii Wyt³oczone folie poddano procesowi zgrzewania w zgrzewarce impulsowej firmy AVC Sealing Solutions, model SMS 350, z regulacj¹ czasu zgrzewania oraz ch³odzenia w zakresie od 0 do 10s; o szerokoœci listwy zgrzewaj¹cej 4 mm. W pierwszym etapie badañ zgrzewano folie wyt³oczone przy zmiennych parametrach procesu wyt³aczania, tzn. dla temperatur bêbna ch³odz¹cego: T 0 i T 3 przy ró - nych prêdkoœciach urz¹dzenia odci¹gaj¹cego. Najlepsze warunki zgrzewania dobrano na podstawie wstêpnych badañ wytrzyma³oœci zgrzewów oraz oceny ich jakoœci (ci¹g³oœæ zgrzewów, obecnoœæ wtr¹ceñ w postaci pêcherzy powietrza). Przyjête parametry procesu zgrzewania wynosi³y 4 s dla czasu grzania oraz 4 s dla czas ch³odzenia. W drugiej czêœci badañ zgrzewano folie T 2 V 1 oraz T 2 V 4, przy zmiennych parametrach czasu impulsu zgrzewaj¹cego (1s, 4s, 7s) i czasu ch³odzenia (1s, 4s 7s,), tak aby móc okreœliæ wp³yw warunków zgrzewania na jakoœæ wykonanych zgrzewów. 2.4 Badania wytrzyma³oœciowe Wytworzone zgrzewy w dalszym etapie badañ by³y poddawane ocenie wytrzyma³oœci podczas prób statycznego rozci¹gania, w zakresie odpornoœci na œcinanie, oddzieranie i odrywanie czo³owe zgodnie ze schematami przedstawionymi na rys. 2. Badaniom wytrzyma³oœciowym poddano równie same zgrzewy. Próby rozci¹gania statycznego przeprowadzono dla zgrzewów wyciêtych z próbek zgrzanych folii (4s czas grzania 4s czas ch³odzenia), zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2. Szerokoœæ badanej próbki odpowiada³a szerokoœci listwy zgrzewarki. Si³a rozci¹gaj¹ca dzia³a³a prostopadle do kierunku wyt³aczania zgodnie z rys. 3 b). Badania wytrzyma³oœciowe przeprowadzono w warunkach statycznego rozci¹gania przy u yciu uniwersalnej maszyny wytrzyma³oœciowej firmy Zwick, model Roell Z020, zaopatrzonej w g³owicê pomiarow¹ o nominalnej sile 100 N oraz w specjalistyczne uchwyty stosowane do badañ próbek foliowych. Badania przeprowadzono zgodnie z norm¹ PN-EN ISO 527-1-3 [14]. Prêdkoœæ przesuwu trawersy dla oceny wartoœci modu³u Younga wynosi³a 1 mm/min, dla wyznaczenia pozosta³ych parametrów
Ocena zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych 197 a) b) c) Rys. 2. Schemat mocowania zgrzewów podczas prób statycznego rozci¹gania, próba: a) œcinania; b) oddzierania; c) odrywania [13] a) b) Rys. 3. Schemat pobierania zgrzewu z po³¹czenia foliowego: a) obszar zgrzewu strza³k¹ zaznaczony kierunek wyt³aczania folii, b) kierunek rozci¹gania zgrzewu w warunkach statycznego rozci¹gania (prostopadle do kierunku wyt³aczania folii) wytrzyma³oœciowych (naprê enia przy granicy plastycznoœci, naprê enia maksymalnego) zastosowano prêdkoœæ 100 mm/min. Wszystkie prezentowane w pracy wyniki badañ stanowi¹ uœrednione wartoœci z 5 pomiarów wraz z wartoœci¹ skorygowanego odchylenia standardowego. 3. WYNIKI BADAÑ Uszkodzenie zgrzewów podczas prób wytrzyma³oœciowych w warunkach œcinania zachodzi³o przede wszystkim w obszarze folii. Tylko w kilku przypadkach uszkodzenie/przerwanie wystêpowa³o wzd³u zgrzewu lub w jego pobli u, co oznacza, e podczas próby œcinania miejscem najbardziej nara onym na dzia³anie si³ niszcz¹cych by³a sama folia i to jej wytrzyma³oœæ decydowa³a o wytrzyma³oœci ca³ego uk³adu/zgrzewu. Analiza modu³u Younga, wyznaczonego dla z³¹cz w próbie œcinania, wykaza³a bezpoœredni wp³yw zmiany prêdkoœci bêbna ch³odz¹cego na jego wartoœæ. Jak wynika z zestawienia przedstawionego na rysunku 4, wraz ze wzrostem prêdkoœci bêbna ch³odz¹cego obserwuje siê wzrost wartoœci modu³u sprê ystoœci wzd³u nej wytworzonych po³¹czeñ foliowych. Zauwa yæ równie mo na pewn¹ tendencjê, porównuj¹c E t dla zgrzewów w funkcji temperatury bêbna ch³odz¹cego. Niezale nie od prêdkoœci bêbna modu³ sprê ystoœci wzd³u nej jest za ka - dym razem wiêkszy dla po³¹czeñ wykonanych z folii wyt³oczonych w temperaturze bêbna T 3 = 50 C, w stosunku do E t dla folii wyt³oczonych przy ni szej temperaturze bêbna (T 0 = 20 C). Najprawdopodobniej wzrost wartoœci modu³u Younga stanowi efekt wzrostu orientacji wzd³u - nej folii, powsta³ej w przyjêtych warunkach wyt³aczania. Zwiêkszenie orientacji wynika z podatnoœci makrocz¹steczek polipropylenu do wiêkszego uporz¹dkowania w kierunku rozci¹gania w warunkach wy szej temperatury oraz wiêkszej prêdkoœci odci¹gania folii. Tym samym, dla ni szych temperatur i prêdkoœci bêbna uzyskuje siê wczeœniejszy efekt tzw. zamro enia makrocz¹steczek, przy jednoczesnym mniejszym stopniu ich orientacji [12]. Du e odchylenia standardowe dla wyznaczonych wartoœci modu³u sprê ystoœci wzd³u nej wynikaj¹ z faktu nieci¹g³oœci próbki (wystêpowanie zgrzewu), co w sposób ewidentny wp³ywa na sztywnoœæ uk³adu (próbki badawczej). Wp³yw temperatury bêbna ch³odz¹cego by³ widoczny równie w wyznaczonych wartoœciach wytrzyma³oœci zgrzewów. Wiêksze wartoœci naprê enia przy granicy plastycznoœci ( y ), jak i naprê enia maksymalnego ( M ) uzyskiwano dla zgrzewów wykonanych z folii wyt³oczonej przy wy szych temperaturach bêbna ch³odz¹cego; co potwierdzaæ mo e wiêksz¹ orientacjê tych e folii. Najwiêksz¹ wytrzyma³oœci¹ charakteryzowa³y siê zgrzewy folii wyt³oczonej w warunkach T 3 V 2 (36,4 MPa), a najmniejsz¹ T 0 V 1 (19,92 MPa). Na podstawie uzyskanych wyników mo na równie stwierdziæ, e prêdkoœæ urz¹dzenia odci¹gaj¹cego nie ma jednoznacznego wp³ywu na wytrzyma³oœæ analizowanych zgrzewów. Dla folii wyt³oczonej przy temperaturze bêbna ch³odz¹cego T 0 = 20 C, wraz ze wzrostem prêdkoœci urz¹dzenia odci¹ga-
198 Arkadiusz KLOZIÑSKI, Paulina JAKUBOWSKA Rys. 4. Wykres zale noœci zmian modu³u sprê ystoœci wzd³u nej (E t ) zgrzewów folii PP, w funkcji prêdkoœci liniowej urz¹dzenia odci¹gaj¹cego, wyt³oczonych w dwóch temperaturach bêbna ch³odz¹cego: T 0 = 20 C; T 3 = 50 C j¹cego, wartoœæ wytrzyma³oœci przy granicy plastycznoœci wzrasta³a, a dla temperatury T 3 = 50 C wraz ze wzrostem prêdkoœci odci¹gu wartoœæ wytrzyma³oœæ zgrzewu przy granicy plastycznoœci mala³a. Du e znaczenie w przeprowadzonych badaniach wytrzyma³oœci zgrzewów odgrywa³a równie analiza miejsc powstawania zniszczeñ. W przypadku prób statycznego œcinania miejscem najbardziej nara onym na zniszczenie by³a sama folia najs³absze ogniwo w wytworzonym po³¹czeniu. Zupe³nie odmienny przebieg niszczenia po³¹czenia/zgrzewu uzyskano podczas prób oddzierania oraz odrywania czo³owego. Dla próby oddzierania najczêstszym miejscem uszkodzeñ by³y okolice zgrzewu przerwania wystêpuj¹ce wzd³u zgrzewu. Uszkodzenie pojedynczej folii wystêpowa³o rzadko, natomiast kiedy ju mia³o to miejsce to zazwyczaj w pobli- u samego zgrzewu. W badaniach na odrywanie czo³owe miejscem najbardziej nara onym na dzia³anie si³ niszcz¹cych by³ sam zgrzew, który pêka³ lub by³ rozrywany. Folia praktycznie podczas prób odrywania nie ulega³a zniszczeniu. Wartoœci wytrzyma³oœci przy granicy plastycznoœci oraz wytrzyma³oœci maksymalnej dla prób statycznego odrywania i oddzierania czo³owego w funkcji prêdkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego i temperatury bêbna ch³odz¹cego przedstawia³y siê w podobny sposób, jak te dla œcinania. Nie mo na jednoznacznie okreœliæ wp³ywu szybkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego na wytrzyma³oœæ przy granicy plastycznoœci lub wytrzyma³oœæ maksymaln¹ zgrzewów. Zauwa ono jednak zró nicowanie parametrów wytrzyma³oœciowych zgrzewów, w zale noœci od typu przeprowadzonej próby badawczej. Na rysunku 5 przedstawiono zestawienie wartoœci naprê enia przy granicy plastycznoœci, wyznaczonego dla zgrzewów wykonanych z folii wyt³oczonej dla prêdkoœci odci¹gu V 1, temperatur: T 0 i T 3, wyznaczonego podczas trzech ró - nych prób badawczych patrz rys. 2. Zgrzewy wykaza³y siê najmniejsz¹ odpornoœci¹ na dzia³anie si³ podczas prób na oddzieranie. Prawie dwukrotnie wiêkszym naprê eniem przy granicy plastycznoœci wykaza³y siê zgrzewy poddane dzia³aniu si³ odrywaj¹cych i wynosi³y odpowiednio dla T 0 = 39,94 MPa i dla T 3 = 53,17 MPa. Na omawianym rysunku zauwa yæ mo na równie wp³yw warunków temperaturowych procesu wyt³aczania folii na wytrzyma³oœæ zgrzewów. Zgrzewy wytworzone z folii wyt³oczonej przy wy szej temperaturze bêbna (T 3 ) okaza- ³y siê bardziej wytrzyma³e, bez wzglêdu na typ si³ niszcz¹cych (œcianie, oddzieranie, odrywanie). Podobne zale noœci wystêpowa³y dla wartoœci maksymalnej wytrzyma³oœci zgrzewów. Badaniom poddano równie po³¹czenia foliowe wytworzone przy zmiennych parametrach nastawy zgrzewarki impulsowej, w celu okreœlenie wp³ywu parametrów procesu zgrzewania na wytrzyma³oœæ uzyskanych po³¹czeñ (zgrzein). Na rysunku 6 przedstawiono wytrzyma³oœæ zgrzewów wytworzonych przy zmiennych parametrach procesu zgrzewania: czas grzania czas ch³odzenia, wyznaczone w próbie œcinania. Przyk³adowe oznaczenie na osi odciêtych w postaci 1-1, oznacza zgrzew wykonany w czasie grzania 1s i czasie ch³odzenia 1s. Zestawienie wartoœci y dotyczy zgrzewów wykonanych dla folii wyt³oczonej w temperaturze T 2, dla dwóch skrajnych wartoœci prêdkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego, tzn.: V 1 i V 4. Poniewa folie wyt³oczone z prêdkoœci¹ odci¹gu V 1 Rys. 5. Wykres zmian wartoœci naprê enia przy granicy plastycznoœci ( y ) zgrzewów folii PP, w funkcji zastosowanej techniki pomiarowej (próby: œcinania, oddzierania, odrywania), wyt³oczonych w dwóch temperaturach bêbna ch³odz¹cego: T 0 = 20 C; T 3 = 50 C
Ocena zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych 199 Rys. 6. Wykres zmian wartoœci naprê enia przy granicy plastycznoœci ( y ) zgrzewów folii PP, w funkcji zastosowanych parametrów zgrzewania (opis w tekœcie), okreœlonego dla folii wyt³oczonych w dwóch temperaturach bêbna ch³odz¹cego: T 0 = 20 C; T 3 = 50 C; podczas prób œcinania charakteryzowa³y siê najwiêksz¹ gruboœci¹ (oko³o 90 µm), czas impulsu ch³odzenia wynosz¹cy 1s by³ zbyt krótki, aby uzyskaæ trwa³e ich po³¹czenie niezale nie od czasu zgrzewania. Dlatego dla uk³adów tych wytrzyma- ³oœæ przy zerwaniu nie zosta³a uwzglêdniona na wykresie nie wytworzono trwa³ego po³¹czenia zgrzewu. Uzyskane wartoœci wytrzyma³oœci zgrzewów (rys. 6) nie pokazuj¹ jednoznacznego wp³ywu zmiany warunków zgrzewania na wytrzyma³oœæ zgrzeiny. Rozpatruj¹c wytrzyma- ³oœæ zgrzewów z punktu widzenia warunków wytwarzania folii zauwa yæ mo na, e w tym przypadku wiêksz¹ wytrzyma³oœci¹ cechuj¹ siê zgrzewy folii wyt³oczonej przy mniejszej wartoœci prêdkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego (V 1 ). W prowadzonych badaniach podjêto równie próbê oceny wytrzyma³oœci zgrzewów w warunkach statycznego rozci¹gania zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3. Na rysunku 7 przedstawiono wykres zmian naprê enia maksymalnego ( M ) zgrzewów w funkcji prêdkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego. Jak wynika z zestawionych wartoœci, zgrzew w warunkach statycznego rozci¹gania charakteryzuje siê wiêksz¹ wytrzyma³oœci¹ ni w próbach œcinania, oddzierania i odrywania. W przypadku prób œcinania (patrz rys. 5) wytrzyma³oœæ dla uk³adu folii wyt³oczonej w warunkach T 3 V 1, wynosi³a 36,4 MPa; dla tej samej folii wytrzyma³oœæ zgrzewu na rozci¹ganie wynosi 49,79 MPa. Rozpatruj¹c wp³yw warunków wyt³aczania na wytrzyma³oœæ samego zgrzewu mo na stwierdziæ tendencjê do wzrostu jego wytrzyma- ³oœci wraz ze wzrostem prêdkoœci urz¹dzenia odci¹gaj¹cego, co t³umaczyæ mo na wzrostem orientacji makrocz¹steczkowej. Na wytrzyma³oœæ zgrzewów wp³ywa równie temperatura bêbna ch³odz¹cego. W tym przypadku, dla temp. T 0 = 20 C wytrzyma³oœæ jest wiêksza w prawie ka dym przypadku, wyj¹tek stanowi folia wyt³oczona z prêdkoœci¹ odci¹gu V 1. 4. PODSUMOWANIE Przeprowadzone badania zgrzewalnoœci polipropylenowych folii orientowanych wzd³u nie, wykaza³y bezpoœredni wp³yw parametrów nastawnych procesu wyt³aczania (temperatura bêbna ch³odz¹cego, prêdkoœæ bêbna odci¹gaj¹cego) oraz parametrów zgrzewania (czas zgrzewania i czas ch³odzenia) na wytrzyma³oœæ po³¹czeñ zgrzewanych oraz samych zgrzewów. W zale noœci od typu zastosowanej próby badawczej (œcinanie, oddzieranie, odrywanie) powstaj¹ce uszkodzenia maj¹ ró ny charakter. Najwiêksz¹ wytrzyma³oœci¹ wykaza³y siê po³¹czenia foliowe poddawane dzia³aniu si³y w warunkach odrywania czo³owego, mniej odporne by³y po³¹czenia foliowe poddawane dzia³aniu si³ œcinaj¹cych, a najs³absze okaza³y siê zgrzewy podczas dzia³ania si³ oddzieraj¹cych. Folie wyt³oczone przy wy szej temperaturze (o wiêkszej orientacji wzd³u nej) okaza³y siê bardziej wytrzyma³e w ka dym przypadku bez wzglêdu na rodzaj dzia³aj¹cej si³y. Dla wyciêtych zgrzewów wytworzonych z po³¹czenia folii wyt³oczonej przy ni szej temperaturze bêbna naprê enie maksymalne jest wiêksze, w stosunku do folii wyt³aczanej w wy szej temperaturze bêbna. Pe³ne poznanie mechanizmów wp³ywaj¹cych na zmiany Rys. 7. Wykres zmian wytrzyma³oœci zgrzewów ( M ) folii PP pomiar prowadzony zgodnie ze schematem rys. 3, w funkcji prêdkoœci liniowej urz¹dzenia odci¹gaj¹cego, wyt³oczonych w dwóch temperaturach bêbna ch³odz¹cego: T 0 = 20 C i T 3 = 50 C
200 Arkadiusz KLOZIÑSKI, Paulina JAKUBOWSKA wytrzyma³oœci zgrzewów folii orientowanych wzd³u - nie, w przyjêtych warunkach eksperymentu, wskazuje na koniecznoœæ przeprowadzenia badañ strukturalnych wytworzonych zgrzewów, co stanowiæ bêdzie przedmiot planowanych dalszych prac badawczych. Literatura [1] Koszkul J., Materia³y polimerowe, Wydawnictwo Politechniki Czêstochowskiej, Czêstochowa 1999. [2] uchowska D., Polimery konstrukcyjne, WNT, Warszawa, 2000. [3] Przygocki W., W³ochowicz A., Uporz¹dkowanie makrocz¹steczek w polimerach i w³óknach, WNT, Warszawa 2006. [4] Sterzyñski T., Infrared Study of Polyethylene Orientem in Molten State by Flow in a Die, Journal of Macromolecular Science 1988, B27 (4), 369. [5] Sterzyñski T., Orientacja makrocz¹steczkowa i naprê enia styczne w przep³ywie stopionego polietylenu, Wydawnictwo Politechniki Poznañskiej, Poznañ 1988. [6] Stasiek J., Wspó³czesne technologie i urz¹dzenia do wyt³aczania folii metod¹ wyt³aczania z rozdmuchiwaniem. Cz. II. Kierunki rozwoju linii technologicznych do wyt³aczania folii metod¹ wyt³aczania z rozdmuchiwaniem, Polimery 2005, 50, 169. [7] Stasiek J., Wspó³czesne technologie i urz¹dzenia do wyt³aczania folii metod¹ wyt³aczania z rozdmuchiwaniem. Cz. I. Wyt³aczanie z rozdmuchiwaniem folii z tworzyw polimerowych, Polimery 2005, 50, 229. [8] Lin Y.J. i inni, Realtionship between biaxial orientation and oxygen permeability of polypropylene film, Polymer 2008, 49, 2578. [9] Tetsuya T. i inni, The Efeect of Heat Sealing Temperature on the Properties of OPP/CPP Heat Seal. I. Mechanical Properties, Journal of Applied Polymer Science 2005, vol. 97. 753. [10] Praca zbiorowa: Przetwórstwo tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i terminologiczne (red. Sikora R.), Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006. [11] Wilczyñski K., Przetwórstwo tworzyw sztucznych, WPW, Warszawa 2000. [12] Kloziñski A., Jakubowska P., Wp³yw warunków wyt³aczania na w³aœciwoœci folii orientowanych, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznañskiej, Budowa Maszyn i Zarz¹dzanie Produkcj¹, nr 12, 2010, 151. [13] Broniewski T., Metody badañ i ocena w³aœciwoœci tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2000. [14] PN-EN ISO 527-1-3, Tworzywa sztuczne. Oznaczanie w³aœciwoœci mechanicznych przy statycznym rozci¹ganiu. Warunki badañ tworzyw sztucznych przeznaczonych do pras, wtryskarek oraz wyt³aczarek, PKN styczeñ 1998. Autorzy sk³adaj¹ serdeczne podziêkowania panu mgr in. Micha³owi Nowakowi za pomoc w realizacji badañ przedstawionych w niniejszej pracy Praca zrealizowana w ramach projektu badawczego 32-379/2013 DS-PB.