Как технологията за производство на многопластови филми чрез надуване подобрява експлоатационните характеристики на опаковъчните филми

Оптимизация на бариерните характеристики Чрез стратегично проектиране на пластовете

Подобрения в бариерните свойства спрямо кислорода и влагата при 5- и 7-пластови конфигурации

Начинът, по който са подредени слоевете в опаковъчните материали, наистина оказва значително влияние върху това колко добре те блокират нежеланите елементи. Според последни проучвания в отрасъла, публикувани миналата година в списание Packaging Digest, седемслойните филми намаляват проникването на кислород с около 40–60 % спрямо петслойните им аналоги. Те също така предотвратяват преминаването на влага с около 25–35 % по-ефективно. Какво прави това възможно? Специални бариерни слоеве, разположени между съответстващи свързващи слоеве, формират тези сложни, извити пътища, които забавят преминаването на вещества. Благодарение на този допълнителен контрол върху структурата производителите могат да разполагат тези специални полимери точно там, където са им необходими. Например, ЕВОХ се използва за блокиране на кислорода, а полиамид (РА) — за регулиране на нивата на въглероден диоксид в опаковки с модифицирана атмосфера. Този вид прецизно инженерство има голямо значение, когато компаниите искат продуктите им да остават пресни по-дълго.

Функционални слоеве от ЕВОХ и полиамид: механизми за целенасочено изключване на замърсители

Когато става дума за бариерни свойства, етилен-виниловият алкохол (EVOH) и полиамидът (PA) работят в пълна хармония. EVOH има изключително плътна структура, богата на етилен, която ефективно блокира малките неполарни молекули, като например кислородът, чийто диаметър е около 3,86 ангстрьома. Това му осигурява скорост на проникване на кислород (OTR), която остава значително под 1 см³ на квадратен метър на ден. От друга страна, полиамидът изпълнява различна, но също толкова важна функция: кристалната му структура го прави изключително ефективен при отблъскване на водната пара, като при това позволява селективно преминаване на определени газове. Скоростта на проникване на водна пара (MVTR) остава под 1 грам на квадратен метър на ден. Комбинирането на тези два материала отговаря на всички строги стандарти, предписани за продукти като лекарства и храни, които изискват продължителен срок на годност. Производителите използват технологията на съвместна екструзия, за да гарантират правилното залепване на тези слоеве. Те проектират специални свързващи слоеве между тях, за да се избегне рискът от разделяне на материалите както по време на производството, така и по-късно – при действителната употреба на продуктите.

Механична устойчивост: Как Съвместната екструзия и биаксиалната ориентация повишават Сила

Динамика на надуване на мехурчета и ефектите от биаксиалната ориентация върху здравината при опън и пробив

Когато производителите контролират начина, по който мехурите се надуват по време на процеса на филмово издуване с множество слоеве, те създават това, което се нарича биаксиална ориентация. По същество това означава, че полимерните вериги се подреждат едновременно в две посоки — по окръжността и по дължината на филма. Резултатът? Значително подобрени експлоатационни характеристики. Разтягането всъщност предизвиква така наречената кристализация, индуцирана от деформация, която прави тези филми много по-здрави при опън. Става дума за подобрение от около 56 % в якостта на опън спрямо обикновените филми, както и за впечатляващо увеличение с 300 % в устойчивостта към пробиване. Изборът на правилното съотношение на разтягане има голямо значение тук. Повечето експерти препоръчват да се поддържа съотношение от около 2:1 за окръжностната посока и около 1,8:1 за осевата посока. Тези съотношения помагат за запазване на структурната цялост и равномерно разпределяне на напрежението по целия материал. При липса на подходящо балансиране опаковките могат да се повредят по шевовете или изцяло да се разкъсат при преминаването им през бързо движещите се производствени линии.

Архитектура с ядро от LLDPE и свързващ слой: потвърдено увеличение с 32 % на устойчивостта към разкъсване по метода на Елмендорф

Синергична слоеста архитектура подобрява механичната устойчивост:

• Ядрата от линеен полимер с ниска плътност (LLDPE) абсорбират енергията от удар чрез контролирана кристалинност
• Реактивните свързващи слоеве — обикновено полиолефини, гrafted с малеинов анхидрид — химически закотвят несъвместими полимери и предотвратяват деламинация
• Екструзионните изпитания потвърждават подобрение с 32 % в устойчивостта към разкъсване по метода на Елмендорф, което позволява намаляване на дебелината без компромис с издръжливостта

Тази коекструдирана конструкция преразпределя динамичното напрежение по интерфейсите и потиска възникването и разпространението на пукнатини при реални условия на работа.

Функционална универсалност: балансиране на запечатваемост, гъвкавост и термична стабилност

Запечатващи слоеве от LDPE/LLDPE осигуряват надеждно топлинно запечатване в широк температурен диапазон

Запечатващите слоеве от LDPE и LLDPE осигуряват безпрецедентна термична адаптивност — поддържат надеждно топлинно запечатване в диапазона от –50 °C до 120 °C този диапазон поддържа съхранението на замразени храни, загряването в микровълнова фурна и крайната стерилизация на медицински устройства. Разклонената им молекулярна структура осигурява:

• Ниски температури за започване на запечатване (до 90 °C)
• Висока топлоустойчива залепваща якост, за да издържи на налягането при пълнене
• Изключителна устойчивост срещу крехко чупене при температури под нулата

Смесите от LDPE/LLDPE показват вариация в залепващата якост под 15 % в този диапазон — надминавайки хомогенните полимери с 40 % по отношение на термичната стабилност в изпитанията. Тази последователност позволява гъвкавите пакети да запазват способността си за формоване при ниски температури, а твърдите подноси — да издържат цикли в автоклав — всичко това без компромиси в цялостта на запечатването или ефективността на производствения процес.

Синергия между процес и материал: осигуряване на съвместимост и цялостност в технологията за производство на многослойни филми чрез надуване

Правила за комбиниране на полимери — защо EVOH изисква PA или свързващи слоеве, за да се предотврати делиминирането

EVOH осигурява водеща в отрасъла производителност за бариера срещу кислород — но неговата хидрофилна природа и слабата адхезия към полиолефини като PE или PP правят директното свързване нестабилно. Ако не се вземат мерки, интерфейсите EVOH/PE се разслояват при термично циклиране или механично напрежение, създавайки микроканали, които компрометират бариерната функция. Най-добрите по рода си конструкции решават този проблем чрез две проверени стратегии:

• Посредничество чрез свързващ слой : Графтирани с малеинов анхидрид полиолефини образуват ковалентни връзки с хидроксилните групи на EVOH, увеличавайки силата на отлепване с 300–400 %
• Сандвич от PA : Слоевете нейлон до EVOH подобряват устойчивостта към влага и стабилизират междуслоевата когезия

Тестовете за термично циклиране показват, че немодифицираните структури от EVOH претърпяват 80 % разслояване след само 15 цикъла. Правилното комбиниране превръща EVOH от недостатък в издръжлив и високопроизводителен бариер — гарантирайки структурна и функционална цялост по време на екструзия, преобразуване и крайна употреба.

ЧЗВ

Какви са предимствата на 7-слоен филмов конфигурация спрямо 5-слоен конфигурация?

7-слоен филмов конфигурация значително намалява проницаемостта за кислород с 40–60 % и преноса на влага с 25–35 % в сравнение с 5-слоен конфигурация, което позволява по-добра запазване на свежестта на продукта.

Как ЕВОХ и полиамид допринасят за бариерните свойства в опаковките?

ЕВОХ осигурява отлични бариерни свойства спрямо кислород благодарение на своята етиленобогата структура, докато полиамидът осигурява устойчивост към влага и позволява селективна газопропускливост. Заедно те отговарят на високите изисквания, необходими за продукти с дълъг срок на годност.

Какво представлява биаксиалната ориентация и как тя подобрява якостта на филма?

Биаксиалната ориентация включва подреждане на полимерните вериги в две посоки по време на процеса на надуване на филма, което води до подобряване на затегателната якост и устойчивостта към пробиване чрез насочена от деформацията кристализация.

Как слоевете от ЛДПЕ/ЛЛДПЕ за запечатване подпомагат опаковането?

Печатащите слоеве от LDPE/LLDPE осигуряват надеждно термозапечатване в широк температурен диапазон и поддържат различни процеси, като например съхранение при замразени температури и крайна стерилизация. Разклонената им молекулна структура позволява ниски температури на запечатване и устойчивост към крехко чупене.

Защо е важно да се използват свързващи слоеве заедно с EVOH?

Свързващите слоеве, обикновено полиолефини, гrafted с малеинов анхидрид, са задължителни при използване на EVOH поради неговата хидрофилна природа и слабата адхезия към полиолефините. Те увеличават силата на отлепване и предотвратяват разслояването, което гарантира дълготрайно и ефективно опаковане.