Apa faktor utama yang mempengaruhi kekuatan tarik dan sifat perpanjangan dari film PE/PP yang diekstrusi bersama?

Kekuatan tarik dan sifat perpanjangan dari film PE/PP yang diekstrusi bersama adalah sifat mekanik penting yang menentukan bagaimana film ini berkinerja di bawah tekanan, kemampuannya untuk meregangkan tanpa pecah, dan daya tahannya dalam berbagai aplikasi. Beberapa faktor mempengaruhi sifat-sifat ini, khususnya kombinasi PE (polietilen) dan PP (polypropylene) dalam proses co-ekstrusi. Faktor utama meliputi:

1. Komposisi dan rasio polimer
Rasio PE/PP: Proporsi PE dan PP dalam film yang diekstrusi bersama memainkan peran penting dalam menentukan sifat mekaniknya. PE cenderung lebih fleksibel, sedangkan PP lebih kaku. Proporsi PE yang lebih tinggi di lapisan luar dapat meningkatkan fleksibilitas dan perpanjangan film, sementara proporsi PP yang lebih tinggi dapat meningkatkan kekakuan dan kekuatan tarik film.
Nilai resin: Kelas PE dan PP yang berbeda, seperti polietilen densitas rendah (LDPE), polietilen densitas tinggi (HDPE), atau isotactic polypropylene (IPP), menawarkan sifat mekanik yang berbeda. Misalnya, HDPE memberikan kekuatan tarik dan kekakuan yang lebih tinggi, sementara LDPE berkontribusi pada fleksibilitas dan perpanjangan.

2. Kondisi proses ekstrusi
Suhu ekstrusi: Suhu di mana PE dan PP diekstrusi mempengaruhi orientasi molekul dan kristalinitas polimer. Suhu ekstrusi yang lebih tinggi dapat mengurangi keterikatan rantai molekul, berpotensi mengarah ke perpanjangan yang lebih tinggi tetapi kekuatan tarik yang lebih rendah.
Kecepatan dan tekanan ekstrusi: Kecepatan ekstrusi tinggi dapat menyebabkan ketebalan yang tidak merata atau fusi lapisan yang tidak tepat, yang dapat secara negatif mempengaruhi kekuatan dan perpanjangan tarik. Tekanan yang diterapkan selama ekstrusi juga mempengaruhi kristalisasi dan penyelarasan molekuler, yang memengaruhi sifat mekanik akhir.
Lapisan Ikatan: Kekuatan ikatan antara lapisan PE dan PP (adhesi antara kedua bahan) sangat penting. Adhesi yang buruk dapat menyebabkan delaminasi, yang akan mengurangi kekuatan tarik keseluruhan dan sifat perpanjangan film.

3. Distribusi berat molekul dan berat molekul
Berat molekul PE dan PP: Berat molekul polimer berdampak pada sifat mekaniknya. Polimer berat molekul tinggi biasanya memiliki kekuatan tarik yang lebih baik, karena rantai polimer panjang memberikan lebih banyak keterjeratan dan resistensi yang lebih tinggi terhadap stres.
Distribusi berat molekul (MWD): MWD yang lebih luas (kisaran berat molekul dalam polimer) dapat meningkatkan keseimbangan antara kekuatan tarik dan perpanjangan. MWD yang sempit dapat menghasilkan bahan yang lebih rapuh dengan kekuatan tarik yang lebih tinggi tetapi perpanjangan yang lebih rendah.

4. Kristalinitas polimer
Tingkat Kristalinitas: Baik PE dan PP memiliki struktur kristal yang berkontribusi pada kekuatan tariknya. Kristalinitas yang lebih tinggi umumnya menghasilkan kekuatan tarik yang lebih tinggi tetapi perpanjangan yang lebih rendah. Dengan mengendalikan laju pendinginan selama ekstrusi, produsen dapat mempengaruhi kristalinitas polimer. Pendinginan lambat mengarah ke kristalinitas yang lebih tinggi dan kekuatan yang lebih baik, sementara pendinginan cepat mengarah ke kristalinitas yang lebih rendah dan perpanjangan yang lebih baik.
Daerah amorf: Jumlah daerah amorf (non-kristal) dalam polimer juga mempengaruhi fleksibilitas dan perpanjangan. Proporsi yang lebih tinggi dari bahan amorf biasanya mengarah pada perpanjangan yang lebih besar tetapi mengurangi kekuatan tarik.

5. Memproses aditif
Plasticizer dan penstabil: Aditif seperti plasticizer dapat meningkatkan fleksibilitas dan perpanjangan, sementara penstabil dapat meningkatkan daya tahan dan ketahanan terhadap degradasi secara keseluruhan. Jenis dan konsentrasi aditif dapat mempengaruhi sifat mekanik film.
Pengisi dan bala bantuan: Dalam beberapa kasus, pengisi (seperti mineral, serat kaca, atau karbon hitam) ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan atau ketahanan UV. Namun, penambahan pengisi tertentu dapat mengurangi perpanjangan karena mereka dapat membatasi kemampuan polimer untuk meregangkan.

6. Peregangan dan orientasi selama produksi
Orientasi Molekuler: Sejauh mana rantai polimer diselaraskan selama proses ekstrusi dapat secara signifikan memengaruhi kekuatan dan perpanjangan tarik. Film yang berorientasi (meregangkan) dalam satu atau lebih arah selama produksi biasanya memiliki kekuatan tarik yang ditingkatkan tetapi dapat menunjukkan pengurangan perpanjangan ke arah orientasi. Keseimbangan antara kekuatan dan perpanjangan sangat tergantung pada bagaimana film ini berorientasi.
Proses Film yang Tertobatkan: Dalam kasus ekstrusi film yang ditiup, proses inflasi (meniup udara ke dalam tabung film yang diekstrusi) dapat menginduksi orientasi biaksial dari rantai polimer, meningkatkan kekuatan dan perpanjangan. Tingkat orientasi dalam mesin dan arah transversal mempengaruhi sifat akhir.

7. Ketebalan film
Ketebalan setiap lapisan: Ketebalan lapisan PE dan PP mempengaruhi sifat mekanik film. Film yang lebih tebal dapat menunjukkan kekuatan yang lebih besar, sementara film yang lebih tipis dapat menawarkan fleksibilitas dan perpanjangan yang lebih baik. Ketebalan film secara keseluruhan harus dioptimalkan berdasarkan aplikasi yang dimaksud.
Distribusi Ketebalan Lapisan: Jika lapisan tidak terdistribusi secara merata, itu dapat menyebabkan kinerja yang buruk dalam kekuatan tarik dan pemanjangan, karena satu lapisan dapat mendominasi, menyebabkan kelemahan atau ketidakseimbangan dalam keseluruhan film.

8. Suhu dan Kelembaban Selama Penyimpanan dan Penggunaan
Kondisi Lingkungan: Kekuatan Tarik dan Sifat Perpanjangan Film PE/PP yang diekstrusi bersama dapat dipengaruhi oleh paparan suhu ekstrem, kelembaban, atau radiasi UV dari waktu ke waktu. Paparan panas yang berkepanjangan dapat melembutkan film dan mengurangi kekuatan tariknya, sementara paparan suhu dingin dapat membuat film lebih rapuh, mengurangi perpanjangan.

9. Perawatan pasca-ekstrusi
Perawatan termal dan mekanis: Proses pasca-ekstrusi, seperti pengaturan panas atau perawatan korona, juga dapat mempengaruhi sifat film. Pengaturan panas dapat mengunci orientasi molekuler, meningkatkan kekuatan tarik, sedangkan perawatan korona dapat meningkatkan sifat permukaan untuk pencetakan atau adhesi, meskipun tidak secara signifikan mempengaruhi sifat mekanik dari film curah.3