Uuden tuotteen testaaminen ja arviointi ekstruusiopäällystyksessä

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli tutkia ja arvioida Borealis AG:n tubulaariprosessilla kehittämän uuden LDPE-tuotteen käyttäytymistä. Tuotetta ja sen suorituskykyä tutkittiin hyvin laajasti käyttäen erilaisia analyysimenetelmiä. Perinteinen matalatiheyksinen polyeteeni (LDPE,autoklaavi), joka on edelleen ylivoimaisesti eniten käytetty ekstruusiopäällystysmuovi, toimi tutkimuksessa referenssinä. Toisena uutena materiaalina testattiin korkean sulalujuuden polypropeenia (HMSPP).

Työssä käsiteltiin laajalti ekstruusiopäällystysmuoveille asetettuja suorituskykykriteereitä. Näitä olivat erityisesti prosessoitavuus ja lopputuoteominaisuudet,kuten esimerkiksi mekaaniset ominaisuudet. Edellä mainittuja ominaisuuksia tutkittiin päällystetyistä tuotteista käyttäen lukuisia eri mittauslaitteistoja sekä -menetelmiä. Lisäksi insinöörityö sisälsi useita raaka-aineanalyysejä muovigranulaateista.

Kaikki koeajot suoritettiin Borealis Porvoon Beloit pilot-päällystyslinjalla kesän ja syksyn 2013 aikana. Muovien suorituskykyä mittaavissa ajoissa alusratana käytettiin 70 g/m2 ja 90 g/m2 valkaisematonta ja kiillottamatonta Kraft-paperia. Valmista alumiinilaminaattia käytettiin selvittämään erityisesti adheesio-, jännityssäröily ja haju- ja maku-ominaisuuksia. Lisäksi polyesterikalvoa (PET) asetettiin paperialusradan päälle, jotta saatiin kalvonäytteitä jokaisesta päällystysmuovista mekaanisia testejä ja päällystysprofiilin määrittämistä varten. Päällystemäärät koeajoissa olivat 10, 20, ja 40 g/m2 riippuen siitä, mikä testi oli kyseessä. Ajonopeudet koeajoissa vaihtelivat 100–700 m/min välillä riippuen materiaalista. Jokaisesta koepisteestä otettiin näytteet.

Tulosten perusteella voitiin tehdä johtopäätös, että Borealiksen tubulaariprosessilla kehittä-mä LDPE käyttäytyy hyvin ekstruusiopäällystyksessä. Sen prosessoitavuus sekä muut lopputuoteominaisuudet ovat verrattavissa autoklaaviprosessilla valmistettuun LDPE:hen

The main target of this thesis was to explore and evaluate the performance of Borealis AG’s new tubular low density polyethylene (LDPE) in extrusion coating. The product and its performance were studied very extensively using a wide variety of measurements. The traditional autoclave LDPE, which is still by far the most widely used plastic in extrusion coating, was used as a reference material for the performance evaluation. Another new material that was also tested was a high melt strength polypropylene (HMSPP).

This thesis extensively considered the performance criteria set for plastics in extrusion coating. These were, in particular, processability and end product properties such as mechanical properties. The above-mentioned properties were measured from coated products using a number of different equipment and measurement methods. In addition, the thesis included also several raw material analyzes of plastic granulates.

All actual extrusion coating test runs were carried out in Borealis Porvoo Beloit line during the summer and autumn 2013. The main substrate used for measuring the performance of plastics was unbleached and unglazed 70 g/m2 and 90 g/m2 Kraft paper. The aluminum foil was used to examine especially adhesion, stress cracking, taste and odour properties. In addition, polyester sheets (PET) were laid down on the paper substrate with every coating polymer to get film samples for mechanical property tests and for coating profile measurement. Coating weights of 10, 20, and 40 g/m2 were used depending on the test in question. Line speed ranged from 100 m/min to 700 m/min depending on the tested material. Samples were taken from each experimental point.

Conclusion was that Borealis AG’s new tubular LDPE performed well in extrusion coating. Its processability and other end product properties were at comparable level when compared to those of the autoclave LDPE.