Mehrschichtiges Polyethylen niedriger -Dichte (MMLDPE) ist ein Polymermaterial, das durch Co-Extrusion oder Verbundverfahren hergestellt wird und zwei oder mehr Polyethylenschichten oder modifizierte Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert. Sein Hauptarbeitsprinzip besteht darin, die Arbeitsteilung und Zusammenarbeit innerhalb der Schichtstruktur zu nutzen, sodass sich jede Schicht in Bezug auf mechanische Unterstützung, Barriereschutz, Heißsiegelung und Wetterbeständigkeit gegenseitig ergänzen kann. Dadurch werden die Leistungseinschränkungen von einschichtigem Polyethylen niedriger-Dichte (LDPE) überwunden und eine optimierte und anpassbare Gesamtleistung erreicht.
Aus mikrostruktureller Sicht bestehen die Funktionsschichten von MMLDPE aus Polyethylenmatrizen unterschiedlicher Zusammensetzung oder Art. Im Allgemeinen umfassen diese eine Hauptschicht (wie z. B. lineares Polyethylen niedriger-Dichte LLDPE, metallocen-katalysiertes LDPE) und Oberflächen- oder Zwischenfunktionsschichten (wie z. B. hoch-transparentes LDPE, barrieremodifizierte Schicht EVOH, Polyamid PA, Anti-blockierende Schicht usw.). Die Hauptschicht sorgt für grundlegende Flexibilität, Schlagfestigkeit und Fließfähigkeit bei der Verarbeitung und stellt sicher, dass die Folie oder das Produkt beim Formen und bei der Verwendung nicht leicht spröde wird und sich an Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien anpassen kann. Barriereschichten, die auf der Dichte ihrer Molekülstruktur oder der Wirkung polarer Gruppen beruhen, reduzieren die Permeationsrate von Sauerstoff, Wasserdampf und anderen kleinen Molekülen erheblich und verlängern so die Haltbarkeit des Inhalts oder sorgen für die Aufrechterhaltung einer bestimmten atmosphärischen Umgebung. Die Oberflächenschicht kann je nach Bedarf modifiziert werden, um die optischen Eigenschaften, den Reibungskoeffizienten oder die Wetterbeständigkeit zu verbessern. Beispielsweise kann eine UV{10}}beständige Modifikation die Lebensdauer im Freien verlängern.
Was den Funktionsmechanismus anbelangt, bilden die Zwischenschichtgrenzflächen durch molekulare Diffusion und Verzahnung während der Heißschmelz-Co-extrusion eine stabile Bindung, wodurch die Notwendigkeit zusätzlicher Klebstoffe entfällt und Schwachstellen an den Grenzflächen sowie potenzielle Kontaminationsrisiken reduziert werden. Wenn das Material äußeren Kräften ausgesetzt wird, wird die Last auf Schichten mit unterschiedlichen Modulen umverteilt: Die steifere Barriereschicht trägt einen Teil der Spannung und verhindert so, dass die Hauptschicht aufgrund örtlicher Überlastung reißt; während die Zähigkeit der Hauptschicht die Aufprallenergie abschwächt und so ein sofortiges Versagen der spröden Schichten verhindert. Beim Heißsiegeln schmilzt und verbindet sich die Siegelschicht (häufig modifiziertes LDPE mit niedrigem -Schmelzpunkt-) bei geeigneter Temperatur und Druck und bildet einen durchgehenden Siegelbereich, während andere Schichten ihre ursprüngliche Form und Funktion behalten, wodurch ein Gleichgewicht zwischen Verarbeitungskomfort und Funktionserhaltung erreicht wird.
Im Hinblick auf das Barriereprinzip ist die Molekülkette von EVOH beispielsweise reich an Hydroxylgruppen, die durch Wasserstoffbrückenbindungen Wassermoleküle stark adsorbieren und eine dichte Barriere bilden können, die extrem hohe Sauerstoffbarriereeigenschaften aufweist. Dieser Effekt ist unter kontrollierten Feuchtigkeitsbedingungen besonders deutlich. Die PA-Schicht mit ihrer hohen Kristallinität und polaren Amidbindungen blockiert effektiv die Permeation verschiedener Gase und kleiner Moleküle. Durch die rationelle Anordnung dieser Materialien in MMLDPE können gerichtete Barriereeigenschaften bei gleichzeitiger Beibehaltung der Gesamtflexibilität erreicht werden.
Darüber hinaus enthält die wetterbeständige Schicht häufig gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren oder Füllstoffe wie Ruß, um den Photooxidationsprozess zu verlangsamen, indem freie Radikale eingefangen und ultraviolette Strahlung absorbiert werden, wodurch die mechanische und optische Stabilität des Materials in Außenumgebungen erhalten bleibt.
Insgesamt basiert das Funktionsprinzip von MMLDPE auf einer geschichteten Funktionsteilung und Grenzflächensynergie, die es dem Material ermöglichen, ein Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Flexibilität sowie Barriere- und Durchlässigkeitsschutz in seiner Struktur zu erreichen und so verschiedene maßgeschneiderte Leistungsziele zu erreichen. Daher kann es effiziente und zuverlässige Lösungen für hochwertige Verpackungen, Agrarfolien und industriellen Schutz bieten.