High clarity polypropylene

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Polymeeriteknologia

Mcode

Kem-100

Degree programme

Language

en

Pages

xiii + 210 s. + liitt.

Series

Abstract

The aim of this thesis was to understand different factors influencing the optical properties of polypropylene and assess some means to improve the appearance of polypropylene articles. In the literature survey part of this study, different polypropylene molecular and supermolecular structures were presented and related to polypropylene properties. Especially extrusion and thermoforming processes were discussed. The experimental part of this study began with extrusion of transparent polypropylene sheets with different processing parameters and material compositions. Extruded sheets were thermoformed into tubs. Optical properties of polypropylene articles were examined with haze and gloss measurements. Optical microscopy was used to examine crystal structures and surface quality of polypropylene articles. DMA was applied to assess mechanical properties and low temperature performance of different polypropylene compositions. DSC was used to study crystallization behaviour and thermal transition temperatures of different polypropylene compositions. Sheet extrusion with different processing parameters didn't produce significant difference in the appearance of sheets. With higher melt temperatures and line speeds slightly lower haze could be achieved with the cost of clarity and surface gloss. Cooling roll temperatures and sheet polishing were the main factors in determining the appearance of extruded sheets. Addition of clarifying agents significantly reduced haze and increased surface gloss of extruded sheets. With thermoformed articles the benefit of clarifying agents was not so evident. Clarified sheets were thermoformed into better tubs than most pure polypropylene sheets, but the use of good thermoforming parameters seemed to be more vital. Sensitivity of the thermoforming process requires the use of optimal processing parameters for each material. Surface quality of polypropylene articles defines largely their optical properties. The surface of thermoformed articles containing plastomers appeared matt as a result of surface roughness. This roughness (fine crystal structures) was formed during thermoforming, for the appearance of extruded sheets containing plastomers was comparable to pure polypropylene sheets. DSC tests proved that the addition of plastomers doesn't affect the crystallization rate of polypropylene. DMA tests showed that plastomers may function as low temperature modifiers of high clarity polypropylene.

Tämän työn tarkoituksena oli ymmärtää polypropeenin optisiin ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä ja arvioida muutamia keinoja polypropeenituotteiden kirkkauden parantamiseksi. Työn kirjallisuusosassa tutustuttiin polypropeenin erilaisiin molekyyli- ja kiderakenteisiin. Rakenteiden ja polypropeenin ominaisuuksien välille etsittiin yhteyksiä. Erityisesti keskityttiin ekstruusio ja syväveto prosesseihin sekä niissä työstömateriaalilta toivottuihin ominaisuuksiin. Kokeellisessa osuudessa aluksi ekstrudoitiin kirkkaita polypropeenilevyjä erilaisin prosessiparametrein ja materiaalikoostumuksin. Ekstrudoidut levyt syvävedettiin rasioiksi. Työstettyjen artikkelien optisia ominaisuuksia arvioitiin kiilto- ja sameusmittauksin. Optisella mikroskoopilla tutkittiin muodostuneita kiderakenteita ja pinnanlaatua. DMA:n avulla vertailtiin erilaisten polypropeeniseosten mekaanisia ominaisuuksia ja suorituskykyä alhaisissa lämpötiloissa. DSC:lla saatiin tietoa erilaisten polypropeeniseosten kiteytymisestä ja muutoslämpötiloista. Polypropeenilevyjen ekstruusio erilaisin työstöparametrein ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia levyjen optisissa ominaisuuksissa. Korkeammilla sulalämpötiloilla ja linjanopeuksilla levyjen sameus aleni hieman, mutta samalla kiilto ja kirkkaus kärsivät. Levyjen optisiin ominaisuuksiin vaikuttivat pääasiassa jäähdytysrullien lämpötilat sekä jäähdytysrullilla tapahtuva levyn kiillotus. Kirkasteiden lisäys selvästi alensi polypropeenilevyjen sameutta sekä lisäsi kiiltoa. Kirkasteiden positiivinen vaikutus syvävedettyjen rasioiden kohdalla ei ollut aivan yhtä selkeä. Kirkastetuista levyistä työstetyt rasiat olivat pääasiassa kirkkaampia, mutta sopivien työstöparametrien käyttö näytti olevan ratkaisevampaa. Syvävetoprosessin herkkyys vaatii optimaalisten työstöparametrien käyttöä kullekin materiaalille. Kirkkaiden polypropeeniartikkelien optiset ominaisuudet riippuvat paljolti pinnanlaadusta. Plastomeerejä sisältävien syvävedettyjen rasioiden pinta näytti himmeältä pinnan rosoisuuden johdosta. Tämä rosoisuus (pienet kiderakenteet pinnalla) muodostui syvävedon aikana, sillä plastomeerejä sisältävien ekstrudoitujen levyjen optiset ominaisuudet olivat yhtäläisiä puhtaiden polypropeenilevyjen kanssa. DSC testit osoittivat, ettei plastomeerien lisäys vaikuta polypropeenin kiteytymisnopeuteen. DMA testien perusteella plastomeerit soveltuvat kirkkaan polypropeenin modifiointiin alhaisiin lämpötiloihin.

Description

Supervisor

Seppälä, Jukka

Thesis advisor

Vapola, Risto

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451105

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK