Spis treści
Zostaw rolkę folii PE na słońcu przez jeden sezon, a nie będzie już taka sama w dotyku. Staje się sztywniejsza, głośniejsza i znacznie bardziej podatna na pęknięcia przy pierwszej ostrej krawędzi. Ciepło, zimno, wilgoć i drobnoustroje — każdy z nich powoduje tę zmianę na swój sposób.
Wprowadzenie do degradacji folii polietylenowej
Folia polietylenowa zachowuje trwałość przez długi czas. Ale nie dzieje się to przypadkowo.
PE jest standardowym materiałem na pokrycia palet, wkładki, worki na odpady, ochronę budowlaną i płachty rolnicze, ponieważ łączy użyteczną mieszankę elastyczności, wytrzymałości i możliwości przetwórczych. Jednak folia, która na linii przewija się bez problemu, może starzeć się znacznie szybciej, gdy w grę wejdzie światło słoneczne, ciepło, chłód, wilgotność lub zanieczyszczenia. Dlaczego jeden zwój pozostaje użyteczny przez miesiące, podczas gdy inny na placu staje się sztywny i podatny na rozdarcia? Zwykle dlatego, że historia ekspozycji jest inna, podobnie jak konstrukcja folii.
Każdy, kto pracował z przechowywanymi zwojami, widział wczesne ostrzeżenia. Sztywniejsze w odczuciu. Bielenie na liniach zagięcia. Mniejsze rozciąganie przy narożnikach. Degradacja ujawnia się przy obsłudze, zanim da o sobie znać jako całkowite uszkodzenie.
Wpływ promieniowania ultrafioletowego (UV)
Słońce powoduje najbardziej widoczne uszkodzenia i zazwyczaj najszybciej. Promieniowanie UV inicjuje fotooksydacyjną degradację polietylenu [1]. Gdy ta reakcja się zacznie, folia zaczyna tracić właściwości mechaniczne ważne na miejscu: wydłużenie, wytrzymałość i odporność na rozdarcie pod obciążeniem [1].
Zmian wizualnych łatwo nie docenić. Lekka żółtawość. Matowsza powierzchnia. Folia, która przy rozkładaniu wydaje bardziej trzeszczący dźwięk. Potem pojawiają się poważne problemy: kruchość, pękanie przy zgięciach oraz ostateczne uszkodzenie mechaniczne pod naprężeniami, którym świeża folia normalnie by sprostała [1]. Każdy, kto zsunął starą pokrywę palety ze słonecznego stosu, zna to w dotyku. Pęka zamiast się rozciągać.
I uszkodzenia UV sumują się. Folia może przez jakiś czas wyglądać na użyteczną, ale każdy dzień ekspozycji coś z niej zabiera. Ma to znaczenie przy składowaniu na zewnątrz, długotrwałym etapowaniu i wszelkich zastosowaniach, gdzie ta sama pokrywa jest używana wielokrotnie.
Wpływ temperatury na właściwości folii
Zmiany temperatury nie degradują PE dokładnie w ten sam sposób co UV, ale natychmiast wpływają na zachowanie folii. Wysokie temperatury mogą zmiękczyć folię, zdeformować ją, a w skrajnych przypadkach doprowadzić ją w kierunku topnienia [2]. Na gorącym placu lub wewnątrz zamkniętej naczepy może to oznaczać większe obwisanie na krawędziach ładunku, gorszą stabilność wymiarową i większe ryzyko przebicia na narożnikach lub przy pasach.
Zimno działa odwrotnie. W niskich temperaturach polietylen staje się bardziej kruchy i bardziej podatny na pękanie [2]. Folia, która zachowuje się dobrze przy 20°C w produkcji, może pęknąć po zimnej nocy, jeśli zostanie uderzona, ostro złożona lub nadmiernie rozciągnięta podczas rozładunku. Dla zespołów magazynowych to nie jest szczegół tylko z laboratorium. To różnica między jednym czystym uniesieniem a rozerwaną pokrywą przy pierwszym kontakcie.
Wpływ wilgotności, czynników chemicznych i mikroorganizmów
Wilgotność zwykle jest problemem wolniejszym niż światło słoneczne czy ciepło. Mimo to wilgoć może zaburzać właściwości folii. W niektórych systemach foliowych wysoka wilgotność wiąże się z pochłanianiem wilgoci, pęcznieniem, odkształceniami lub zmniejszeniem wytrzymałości [3]. Nawet tam, gdzie pochłanianie wilgoci jest ograniczone, wilgotne przechowywanie i kondensacja powodują bardzo praktyczne problemy: śliskie powierzchnie, przyleganie brudu, niestabilne układanie i bardziej zmienne obchodzenie się z produktem od jednego zwoju do drugiego.
Ekspozycja chemiczna wymaga odrębnej weryfikacji. Polietylen jest odporny na wiele mediów przemysłowych, ale nie każdy środek czyszczący, rozpuszczalnik, olej czy utleniacz jest bezpieczny. Czasami folia nie ulega awarii od razu. Pęka naprężeniowo wokół zgięć, mięknie miejscowo lub traci odporność po wielokrotnym kontakcie. Dlatego zgodność powinna być sprawdzana względem rzeczywiście pakowanego produktu i rzeczywistej procedury czyszczenia, a nie zakładana tylko na podstawie nazwy polimeru.
Mikroorganizmy też odgrywają rolę, choć zwykle wolniejszą. Bakterie, grzyby i inne mikroorganizmy mogą przyczyniać się do biodegradacji polietylenu, szczególnie gdy skład chemiczny polimeru, masa cząsteczkowa i krystaliczność czynią go bardziej podatnym [4][5]. Dla większości konwencjonalnych folii PE proces ten jest powolny. Ale powolny nie znaczy niemożliwy, zwłaszcza na zewnątrz, na zanieczyszczonych powierzchniach lub podczas długiego przechowywania.
Ograniczanie degradacji: skład materiału i struktura folii
Trwałość folii jest w dużej mierze determinowana zanim zwój trafi do magazynu. Skład chemiczny polimeru, masa cząsteczkowa i krystaliczność wpływają na tempo degradacji i długoterminowe właściwości [5]. Dlatego dwie folie o tej samej nominalnej grubości mogą zachowywać się w terenie zupełnie inaczej.
Struktury wielowarstwowe pomagają z tego samego powodu. Poprzez łączenie różnych składników PE i warstw funkcjonalnych, folie wielowarstwowe mogą poprawić wytrzymałość, właściwości barierowe i ogólną trwałość [6]. W praktyce pozwala to projektantowi folii na zbalansowanie sztywności, zdolności do zgrzewania, odporności na przebicie i odporności na ekspozycję, zamiast oczekiwać, że jedna warstwa zrobi wszystko.
Zatem rozsądne pytanie przy zakupie nie dotyczy tylko mikronów. Zapytaj, ile słońca folia ma oczekiwać, w jakim zakresie temperatur będzie pracować, jak długo może leżeć w magazynie oraz czy będzie mieć kontakt z chemikaliami lub brudnymi, wilgotnymi powierzchniami. Jeśli praca jest trudna, formulacja i struktura mają przynajmniej takie samo znaczenie jak grubość. Czasem większe.
Jeśli folia ma leżeć na zewnątrz przez miesiące lub być obsługiwana w warunkach mrozu, określ warunki użytkowania przed zamówieniem. Polietylen jest trwały. To środowisko decyduje, jak długo ta trwałość naprawdę potrwa.