ผลของการทำคอโรนาต่อสมบัติการยึดติดและสมบัติเชิงกลของฟิล์มประกบพอลิโอเลฟินส์

Abstract

งานวิจัยนี้พยายามสร้างความเข้าใจพื้นฐานของผลการทำคอโรนาที่มีต่อการทำฟิล์มประกบ และเสนอแนวทางการลดปริมาณการใช้การประกบฟิล์ม โดยเลือกศึกษาฟิล์มประกบ 2 ระบบ คือ 1)ฟิล์มประกบระหว่างพอลิพรอพิลีนที่มีการจัดเรียงตัวสองทิศทาง (Biaxially Oriented Polypropylene, BOPP) กับ ฟิล์มพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (Low Density Polyethylene, LDPE) และ 2) ฟิล์มประกบระหว่าง BOPP กับ ฟิล์มพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของฟิล์มหลังจากการทำคอโรนา ด้วยเครื่อง XPS (X-ray Photoectron Spectroscopy) พบว่ามีปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นบนผิวหน้าของฟิล์ม BOPP LDPE และ LLDPE นอกจากนี้ฟิล์มทั้ง 3 ชนิดยังมีปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้นประมาณ 1 เท่า 3 เท่า และ 11 เท่าตามลำดับ นอกจากนี้ผลการวิเคราะห์จาก XPS ยังพบว่าการที่ใช้ประกบฟิล์มจะยึดติดอยู่กับฟิล์ม BOPP ดีกว่า LDPE และ LLDPE สำหรับการเปลี่ยนแปลงทายกายภาพหลังจากการทำคลอโรนา ฟิล์มจะมีรูพรุน (micropit) มากขึ้นโดยสังเกตจากความเข้มของภาพจาก AFM (Atomic Force Microscopy) ส่วนความขรุขระเฉลี่ยง (Roughness average, Ra) ของฟิล์ม BOPP LDPE และ LLDPE จะเพิ่มในระดับนาโนสเกลประมาณ 40% 50% และ 20% ตามลำดับ การประกบฟิล์มที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส ความดัน 40 กิโลกรัมต่อตารางซ์นติเมตร เป็นเวลาน้อยกว่า 10 วินาที ตามกระบวนการที่ใช้ในอุตสาหกรรม และมีกาวพอลิอีเทอร์ยูรีเทน (Polyether urethane) เป็นตัวประสาน (primer) พบว่าฟิล์มประกอบที่ได้รับการปรับผิวหน้าจะมีแรงยึดติดกันได้ดี โดยฟิล์มประกอบ BOPP / LDPE มีค่าความต้านแรงลอก (Peel strength) ในช่วง 70 ถึง 550 กรัม/15มิลลิเมตร ส่วนฟิล์มประกบ BOPP / LLDPE มีค่าความต้านแรงลอกอยู่ในช่วง 300 ถึง 780 กรัม/ 15 มิลลิเมตร นอกจากนี้การลดความหนาของกาวจาก 20 ไมครอน เป็น 5 ไมครอน เพื่อใช้สำหรับประกบฟิล์มยังคงให้ค่าความต้านแรงลอกของฟิล์มประกบ ทั้ง 2 ชนิด ไม่ต่ำกว่า 200 กรัม/15มิลลิเมตร ซึ่งเป็นค่าที่กำหนดสำหรับแรงยึดติดของฟิล์มประกบในอุตสาหกรรม สำหรับเชิงกลของฟิล์มประกบ BOPP / LDPE และ BOPP / LLDPE จะมีค่าโมดูลัส และค่าความเค้นที่จุดขาดในแนว TD มากว่าในแนว MD ประมาณ 100 % ในทางกลับกันค่าความเครียดที่จุดขาดและความเหนียวในแนว MD จะมากกว่าแนว TD ประมาณ 200 % สำหรับ BOPP / LDPE และ 100 % สำหรับ BOPP / LLDPE ในกรณีของฟิล์มที่ไม่มีแรงยึดติดกันเมื่อนำไปทดสอบสมบัติเชิงกลจะพบการแยกชั้นของฟิล์ม (Delamination) เกิดขึ้นด้วย