Exploring alternative Functional Thin Layers (FTL’s) for high tear packaging applications
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Funktionella tunna polymerfilmer för ökad rivhållfasthet för förpackningsmaterial (Swedish)
Abstract [sv]
Industrin för flexibla förpackningar genomgår för närvarande en transformation mot hållbarhet, driven av initiativ som syftar till att förbättra återvinningsbarheten, minska materialtjockleken och inkorporera återvunnet innehåll samtidigt som materialstandarder bibehålls. Polyeten (PE) och dess sampolymerer är centrala i dessa framsteg, eftersom de är de dominerande materialen som används i förpackningar. Traditionellt har utvecklingen av PE-material fokuserat på att förbättra slaghållfastheten, ofta på bekostnad av rivhållfasthet. För att ta itu med dessa utmaningar undersöker denna studie Dows "funktionella tunna lager"-koncept (FTL) i flerskiktsförpackningsfilmer. FTL integrerar ett specialiserat lager för att förbättra de mekaniska egenskaperna, och här ligger huvudfokus på att förbättra rivhållfastheten, samtidigt som slaghållfastheten bevaras. Baserat på detta koncept undersöker studien mekanismer för kohesiva fel i skiktet inom FTL för att stärka rivmotståndet. Nyckelfynd inkluderar bekräftandet av effektiviteten av kohesiva brottsystem för att förbättra rivhållfastheten i 3-lagers strukturer, föreslag på hypotes om de underliggande mekanismerna och en korrelation mellan kohesivt brott och rivhållfasthet för olika materialsammansättningar. Studien utvecklar också flera kohesiva system baserade på inkompatibla material, och visar dessas tillämpbarhet och effektivitet vad gäller förbättring av rivmotståndet. Studien visar att det kohesiva brottsystemet fungerade, och en trefaldigt förbättrad rivhållfasthet uppnåddes i jämförelse med referensprovet utan kohesivt brott.
Abstract [en]
The flexible plastic packaging industry is currently undergoing a transformative shift towards sustainability, driven by initiatives aimed at improving recyclability, reducing material thickness, and incorporating recycled content while maintaining high-performance standards. Polyethylene (PE) and its copolymers are pivotal in these advancements, being the predominant materials used in packaging. Traditionally, the development of PE materials has focused on enhancing impact strength, often at the expense of tear resistance, due to inherent material properties. To address these challenges, this study investigates Dow's "functional thin layer" (FTL) concept in multilayer packaging films. The FTL integrates a specialized layer to enhance mechanical properties, and here the main focus is on improving tear resistance while preserving impact strength. Based on this concept, the study explores intra-layer cohesive failure mechanisms within the FTL to bolster tear resistance through energy dissipation. Key findings include confirming the effectiveness of cohesive failure systems in improving tear resistance in 3-layer structures, proposing a hypothesis on the underlying mechanisms, and identifying a correlation between cohesive failure and tear resistance across diverse material compositions. The study also develops multiple cohesive failure systems based on material incompatibility, and demonstrates their applicability and efficacy in enhancing tear resistance. The results of this study show that the cohesive failure system worked, achieving a three-fold tear resistance compared with the reference sample without cohesive failure.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024:356
Keywords [sv]
Flerskiktsfilm, kohesivt brott, rivhållfasthet, inkompatibla system, spänningsavledning, Multilayer film, cohesive failure, tear resistance, incompatible systems, stress dissipation
National Category
Polymer Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354134OAI: oai:DiVA.org:kth-354134DiVA, id: diva2:1901759
External cooperation
Dow Chemical Company
Subject / course
Polymeric Materials
Educational program
Degree of Master - Macromolecular Materials
Examiners
2024-09-302024-09-30