Každá výrobní linka roll-to-roll, která prochází pecí, laminátorem nebo tavicí stanicí, klade na fólii, která jí prochází, skrytý požadavek: přežít horko bez ztráty tvaru, pevnosti nebo celistvosti povrchu. A film pro domácí mazlíčky který funguje dobře při pokojové teplotě, může stále selhat v okamžiku, kdy vstoupí do tunelu pro tvarování za tepla nebo do vysokorychlostní metalizační komory, protože tepelná odolnost není jedinou vlastností. Jedná se o kombinaci rozměrové stability, mechanické retence a povrchové chemie, která je viditelná pouze tehdy, když je materiál vystaven tepelnému namáhání.
Inženýři, kteří vybírají fólii pro obaly vhodné v troubě, krycí pásku, flexibilní laminaci okruhu nebo vysokoteplotní snímatelné krycí vrstvy, si ve skutečnosti kladou jednu otázku: kolik tepla může tento substrát absorbovat, než se smrští, zkroutí nebo oddělí. Tento článek rozděluje tuto otázku do měřitelných částí a používá reprezentativní data odvětví spíše než srovnání značek, takže kupující a procesní inženýři mohou hodnotit specifikace filmu na základě svých vlastních zásluh.
A polyesterový film který byl specificky stabilizován pro působení tepla, se liší od standardního vytlačování několika měřitelnými způsoby. Výrobci obvykle upravují orientaci a fázi tepelného tuhnutí výroby tak, aby byla zajištěna krystalinita, což snižuje smrštění a zachovává vlastnosti v tahu při zvýšených teplotách.
Níže uvedená tabulka porovnává šest výkonnostních atributů mezi standardní fólií a umělou tepelně odolnou fólií, hodnocených na relativní desetibodové škále na základě údajů z typických průmyslových testů.
Rozdíl je nejširší v rozměrové stabilitě a pevnosti metalizačního spoje, a proto jsou technické třídy výchozí volbou pro aplikace zahrnující opakované tepelné cykly, jako jsou flexibilní tištěné obvody a vakuově nanášené obalové fólie.
Tepelně odolné polyesterové substráty se objevují v celé řadě průmyslových a balicích procesů. Níže uvedená tabulka seskupuje běžné aplikace podle tepelných podmínek, které na fólii působí.
| Oblast použití | Typická tepelná expozice | Primární požadavek na film |
|---|---|---|
| Balení potravin do trouby | Krátkodobě vysoké horko | Nízké smrštění, stabilita při kontaktu s potravinami |
| Podkladová maskovací páska | Trvalé mírné teplo | Rozměrová stabilita, čisté uvolnění |
| Flexibilní obvodová laminace | Opakované tepelné cyklování | Mechanická retence, rovinnost |
| Základní fólie pro vakuovou metalizaci | Vysoké teplo během depozice | Rovnorodost povrchu, pevnost spoje |
| Tepelně tvarovaná snímatelná vložka | Trvale zvýšené teplo | Odolnost vůči tepelnému utěsnění, nízké smrštění |
Navinutá role umělé polyesterové fólie připravená pro vysokoteplotní zpracování.
V těchto aplikacích je společným tématem to, že k selhání jen zřídka dochází přímým roztavením. Děje se tak postupným rozměrovým driftem, kdy se film smršťuje o zlomek procenta za cyklus, dokud se neztratí registrace nebo nezeslábne vazba laminátu.
Různé chemické složení filmu a procesy tepelného vytvrzování poskytují velmi odlišné stropy pro teplotu nepřetržitého používání. Níže uvedená tabulka shrnuje typické hodnoty uváděné pro pět běžných kategorií fólií používaných v náročných tepelných prostředích, včetně vysokoteplotních tříd PET fólie používaných při maskování a průmyslové laminaci.
Film CPET je v tomto srovnání na vrcholu, protože jeho krystalizovaná struktura je speciálně navržena pro opakované vystavování v peci v aplikacích na plechy a nádoby. Tepelně stabilizované třídy a třídy typu Melinex zaujímají střední rozsah a nabízejí rovnováhu mezi flexibilitou a tepelným stropem vhodným pro laminovací a maskovací práce.
Výroba a metalizovaná fólie s vysokou přilnavostí vyžaduje větší kontrolu procesu než standardní vytlačování fólie, protože metalizovaná vrstva musí zůstat přilnutá jak teplem nanášením, tak i teplem po laminaci. Níže uvedená sekvence nastiňuje typické zahrnuté fáze.
Metalizovaná polyesterová fólie po vakuové depozici, připravená k povrchové úpravě.
Krok povrchové úpravy je tam, kde je do značné míry určován výkon lepení. Koronová nebo plazmová úprava zvyšuje povrchovou energii, takže nanesená kovová vrstva a následně aplikované lepidlo tvoří silnější mechanickou a chemickou kotvu. Vynechání nebo podběhnutí tohoto kroku je jednou z nejčastějších příčin delaminace za tepla.
Smrštění je jedním z nejčastěji uváděných způsobů selhání v procesech citlivých na registraci, jako je tisk a laminace. Spojnicový graf níže sleduje procento smrštění standardní fólie oproti tepelně stabilizované fólii v rostoucím teplotním rozsahu.
Při teplotách pod 140 C oba typy fólií vykazují minimální rozdíly ve smrštění, proto jsou standardní druhy vhodné i pro lehkou laminaci. Nad 160 °C se křivky ostře oddělují a při 200 °C standardní fólie vykazuje zhruba trojnásobné smrštění než tepelně stabilizovaná třída, což je rozdíl dostatečně velký na to, aby posunul soutisk tisku nebo popraskal metalizovanou vrstvu.
Tloušťka také hraje měřitelnou roli v tom, jak dobře si film udržuje mechanické vlastnosti po vystavení teplu. Sloupcový graf níže ukazuje zachování pevnosti v tahu, vyjádřené jako procento původní hodnoty pokojové teploty, po trvalém vystavení teplu ve čtyřech běžných třídách tloušťky.
Tlustší kalibry si po tepelném cyklu zachovávají více ze svých původních tahových vlastností, protože teplotní gradient napříč průřezem fólie má proporcionálně menší dopad na strukturální vrstvu jádra. To je klíčový důvod, proč je polyesterová fólie o vyšší tloušťce specifikována pro aplikace, kde substrát nese strukturální zatížení, jako je podkladová páska nebo průmyslové snímatelné krycí vrstvy.
Specifikace fólie, která při pokojové teplotě vypadá dostatečně, může být stále nejslabším článkem tepelného procesu. Výběr by se měl vždy řídit maximální teplotou, kterou film uvidí, nikoli průměrem.
Při zužování specifikace filmu pro proces náročný na teplo pomáhá procházet krátkou sadou praktických kontrol, než se spoléhat na jediné hlavní hodnocení teploty.
Sledování této sekvence obecně zužuje pole na jednu nebo dvě životaschopné kategorie filmů, než se do diskuse vůbec dostane cena nebo dostupnost, což udržuje výběrový proces založen na výkonu spíše než samotné ceně.
Standardní PET fólie je obecně určena pro nepřetržité použití až do přibližně 105 stupňů Celsia, zatímco tepelně stabilizované a krystalizované druhy mohou tento rozsah rozšířit na 150 až 200 stupňů Celsia v závislosti na složení a zpracování.
Pokovená vrstva je nanášena procesem vakuového nanášení, který sám o sobě zahrnuje teplo, a hotový film často čelí dodatečnému teplu během laminace. Pokud se základní fólie smrští nebo ztratí stabilitu povrchu během kteréhokoli kroku, kovová vrstva může prasknout nebo se oddělit.
Tlustší měřidla si obecně zachovávají větší mechanickou pevnost po vystavení teplu, ale tepelná odolnost také závisí na tom, jak byla fólie tepelně fixována během výroby, takže samotná tloušťka nezaručuje vyšší teplotní hodnocení.
Smrštění se obvykle měří vystavením vzorku nastavené teplotě po definovanou dobu a porovnáním rozměrové změny ve strojním a příčném směru před a po expozici.
Typy krystalizované polyesterové fólie jsou široce používány v obalech potravin určených pro pečení v troubě, protože kombinují nízké smrštění s rozměrovou stálostí potřebnou k udržení tvaru během cyklů vaření nebo ohřívání.
Tepelná odolnost popisuje, jak dobře fólie snáší celkově zvýšenou teplotu, zatímco rozměrová stabilita konkrétně měří, jak málo se fólie pod tímto teplem smršťuje nebo deformuje, což z ní činí jednu složku celkové tepelné odolnosti spíše než samostatnou vlastnost.