Influência do polipropileno copolímero aleatório nas propriedades mecânicas de filmes Stretch multicamadas

Abstract

Filmes Stretch são estruturas poliméricas capazes de se estirar diversas vezes seu tamanho inicial, possibilitando envolvimento e a unitização de cargas durante armazenamento e transporte, sendo o PEBDL o polímero mais utilizado na sua produção. Dentro desse mercado, busca-se continuamente maior diferenciação do filme em melhor performance e/ou redução de custo da solução para atender a demanda logística mundial, influenciada pela crescente globalização. Entretanto, durante a logística de transporte, as cargas estão sujeitas à diversos fatores ambientais que podem afetar a qualidade do filme, como vibração ou choques mecânicos, os quais podem potencializar falhas mecânicas ao longo do processo e comprometer a segurança da carga. Nesse contexto, torna-se interessante desenvolver soluções de filme Stretch cada vez mais eficientes, a fim de fornecerem alta performance às tendências de mercado. Uma das estratégias interessantes para se maximizar propriedades é a combinação entre diferentes materiais, incluindo blendas poliméricas e coextrusão de filmes multicamadas. Dessa maneira, o estudo avaliou a influência de PP copolímero aleatório nas propriedades mecânicas de filmes Stretch multicamadas, variando-se teor, de 10% a 20% de PP, e posição da camada de PP na estrutura do filme. Os resultados demonstraram que as propriedades mecânicas como módulo de elasticidade e resistência à tração aumentaram conforme adição de PP, com aumento até 75-80% no módulo elástico das amostras com 20% de PP. O aumento nas propriedades de resistência ao rasgo se limitou à amostra com 10% de PP, sendo que nas amostras com 20% de PP houve pouca influência. Por outro lado, a resistência à perfuração dos filmes se manteve similar com 10% de PP e aumentou apenas nas amostras com teores de 20% de PP, com aumento de aproximadamente 70% em comparação à amostra referência. Além disso, a força de desbobinamento na aplicação do filme Stretch diminuiu consideravelmente na amostra com 20% de PP, com presença de PP na camada externa, demonstrando que houve redução na força de bloqueio do filme Stretch. O tempo de propagação ao rasgo, outra propriedade crucial na performance do filme, aumentou consideravelmente com a adição de PP, sendo que as amostras com 20% de PP apresentaram aumento até 500% na propriedade em relação à amostra referência. Esse resultado foi associado ao intenso emaranhamento entre as camadas dos filmes, cujos segmentos de cadeia compatibilizados de PE com PP aleatório retardaram o mecanismo de falha do filme. Concluiu-se que as amostras com 20% de PP dispersos ao longo de suas camadas apresentaram as melhores propriedades mecânicas deste estudo, com destaque para a amostra com teor parcial de PP presente na camada externa, a qual apresentou também a melhor performance em força de desbobinamento e tempo de propagação do rasgo, propriedades relevantes para otimizar a performance de aplicação do filme Stretch.

Stretch films are polymeric structures capable of stretching out several times its original size, allowing packaging and unitization of unit loads during storage and transportation worldwide, in which the LLDPE is the most used polymer to manufacture it. Within this market, it is continuously seek more differentiation of the material into better performance and/or cost reduction of the solution to meet the global growing logistic demand. However, according to transports logistics, the unit loads are susceptible to several environmental factors that might affect the Stretch film, such as vibration or mechanical shocks, which can enhance mechanical failures throughout the process. In such context, it becomes interesting to increasingly develop Stretch film solutions more efficient to provide higher performance to market trends. An interesting strategy employed by the market to maximize properties is the combination between different materials, including blends and coextrusion of multilayer films. Therefore, this study evaluated the influence of PP random copolymer on the mechanical properties of Stretch multilayer films, varying content, from 10% to 20% of PP, as much as the position of the PP layer in the film structure. The results demonstrated that the mechanical properties such as flexural modulus and tensile strength increased according to PP content, presenting, for example, rise of up to 75-80% in elastic modulus in the samples with 20% of PP. The increase in tear resistance properties such as Initial and Elmendorf tear was limited to the sample with 10% of PP, but the sample with 20% of PP presented very little influence. In contrast, the puncture resistance was kept similar with 10% of PP, but increase in the sample with 20% content of PP, with rise of up to 70% the value compared to the reference sample. Additionally, the unwinding force in the Stretch film application was significantly reduced in the sample C, with PP in the external layer, showing that the blocking force between the layers was reduced. The time of tear propagation, which is another crucial property in the film performance, increased considerably with the addition of PP, in which the samples with 20% of PP presented increase up to 500% in the value compared to the reference. This result was associated with the intense entanglement between the film layers, in which its compatibilized chain segments of PE and PP random delayed the film failure mechanism. It was concluded that the samples with 20% of PP presented the best mechanical properties of this study, with emphasis on the sample C, with PP partially added in the external layer, which also presented best performance in unwinding force and time of tear propagation, crucial properties for the Stretch film application.