Development of cling film based on compostable plastics

Abstract

Most of cling films for wrapping pallets used in the transportation are made from non-biodegradable plastic linear low-density polyethylene (LLDPE) or multilayered PE, which are non-biodegradable. The cling film is processed via the stretching process to increase the tensile strength of cling film. This work focuses on the alternative compostable plastic poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT to replace LLDPE cling film. Therefore, the objective of this research is to study the effect of Biomax® strong as cohesion adhesive on the film properties and the influence of the batch and continuous stretching process on mechanical properties of PBAT films and coefficient of friction between films surface. PBAT was mixed with Biomax® strong at 3 and 5 phr via internal mixer and compressed into films by compression molding. Tensile strength and elongation at break of PBAT/B3 and PBAT/B5 were slightly decreased after addition of Biomax® strong. After that, to improve the tensile strength, the stretching process was performed. In this step, films were prepared via cast film extruder and stretched in the batch stretching process with 1.5, 2 and 2.5 times. When stretching ratios increased, tensile strength of PBAT, PBAT/B3 and PBAT/B5 increased but the elongation at break decreased. The optimal tensile strength and elongation at break of stretched PBAT, PBAT/B3 and PBAT/B5 films were obtained at stretching with 1.5 and 2 times. The coefficient of friction of unstretched PBAT was increased from 0.58 to 2.75 when adding Biomax® strong and the coefficient of friction of stretched PBAT, PBAT/B3 and PBAT/B5 increased with higher stretching ratios. The elasticity of films was increased with higher stretching ratios. Finally, the stretching ratios of 1.5 and 2 times were choose to study in the continuous stretching process in the industrial scale. The results showed that after continuous stretching process, tensile strength, elongation at break and coefficient of friction of PBAT/B3 and PBAT/B5 were in the requirement ranges at stretching with 1.5 and 2 times. From all the results, we can summarize that PBAT/B3 and PBAT/B5 stretched at 1.5 and 2 times can potentially be used as cling films.

ฟิล์มคลิงก์หรือฟิล์มยืดหุ้มที่ใช้ในการพันพาเลทในการขนส่งสินค้าส่วนใหญ่ผลิตมาจาก linear low- density polyethylene (LLDPE) หรือพอลิเอธิลีนที่เป็นชั้น ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่สามารถแตกสลายได้ทางชีวภาพ โดยในการขึ้นรูปฟิล์มคลิงก์นั้นจะมีการผ่านกระบวนการดึงยืดฟิล์ม เพื่อให้ฟิล์มคลิงก์มี tensile strength ที่สูงขึ้น ในงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะนำเอาพลาสติกที่สลายตัวได้ทางชีวภาพที่มีสมบัติใกล้เคียงกับ LLDPE มาใช้ทดแทน นั่นคือ Poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำการศึกษาอิทธิพลการเติม Biomax® strong ที่ทำหน้าที่เป็น cohesion additive และศึกษาอิทธิพลกระบวนการขึ้นรูปฟิล์มคลิงก์ PBAT ด้วยกระบวนการดึงยืดในระบบ batch และ continuous process ที่มีผลต่อสมบัติเชิงกลและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของฟิล์ม PBAT โดยในงานวิจัยนี้จะใช้ Biomax® strong ในปริมาณ 3 และ 5 phr โดยทำการผสมในเครื่อง internal mixer และขึ้นรูปฟิล์มด้วย compression molding พบว่า การเติม Biomax® strong ลงไปใน PBAT ส่งผลให้ tensile strength และ elongation at break มีค่าลดลงเล็กน้อย จึงต้องนำฟิล์มไปศึกษาต่อในขั้นตอนถัดไปเพื่อปรับปรุงค่า tensile strength ด้วยกระบวนการดึงยืดฟิล์ม โดยนำฟิล์มที่ขึ้นรูปในระบบต่อเนื่องด้วยเครื่อง cast film extruder ไปผ่านกระบวนการดึงยืดในระบบ batch stretching process ด้วยการดึงยืด 1.5, 2 และ 2.5 เท่าจากความยาวเริ่มต้น พบว่าค่า tensile strength มีค่าเพิ่มสูงขึ้น แต่ elongation at break มีค่าลดลง เมื่อดึงยืดจำนวนเท่าเพิ่มขึ้น โดยจำนวนเท่าที่เหมาะสมนั้นจะอยู่ที่การดึงยืด 1.5 และ 2 เท่าจากความยาวเริ่มต้น โดยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของฟิล์ม PBAT ที่มีการเติม Biomax® strong จะมีเพิ่มขึ้นจาก 0.58 เป็น 2.75 และเมื่อทำการดึงยืดฟิล์ม PBAT, PBAT/B3 แล PBAT/B5 ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของฟิล์มมีค่าเพิ่มขึ้น และความยืดหยุ่นของฟิล์ม PBAT, PBAT/B3 และ PBAT/B5 เพิ่มขึ้นเมื่อดึงยืดที่จำนวนเท่าการดึงยืดเพิ่มขึ้น ในขั้นตอนสุดท้ายจึงนำเอาการดึงยืด 1.5 และ 2 จากความยาวเริ่มต้น มาศึกษาต่อในกระบวนการขึ้นรูปและกระบวนการดึงยืดในระบบต่อเนื่องในระดับอุตสาหกรรม พบว่าฟิล์ม PBAT/B3 และ PBAT/B5 มีค่า tensile strength, elongation at break และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ที่เหมาะสมเมื่อทำการดึงยืดในระบบ continuous stretching process ที่ 1.5 และ 2 เท่าจากความยาวเริ่มต้น ดังนั้นฟิล์ม PBAT/B3 และ PBAT/B5 ที่ผ่านการดึงยืดที่ 1.5 และ 2 เท่าจากความยาวเริ่มต้นเหมาะสมกับการนำไปใช้งานในฟิล์มคลิงก์ได้