In che modo la tecnologia di soffiatura di film multistrato migliora le prestazioni del film per imballaggio

Ottimizzazione delle prestazioni barriera Attraverso una progettazione strategica degli strati

Miglioramenti della barriera all’ossigeno e all’umidità nelle configurazioni a 5 rispetto a quelle a 7 strati

La disposizione degli strati nei materiali per imballaggio influisce notevolmente sull’efficacia con cui bloccano gli elementi indesiderati. Secondo una recente ricerca di settore pubblicata lo scorso anno su Packaging Digest, i film a sette strati riducono il passaggio dell’ossigeno del 40–60% rispetto ai corrispondenti film a cinque strati. Inoltre, impediscono il passaggio dell’umidità con un’efficienza superiore del 25–35%. Che cosa rende ciò possibile? Strati barriera speciali, inseriti tra strati di legame identici, creano percorsi complessi e tortuosi che rallentano il passaggio delle sostanze. Grazie a questo maggiore controllo sulla struttura, i produttori possono posizionare quei polimeri speciali esattamente dove necessario: ad esempio, l’EVOH per bloccare l’ossigeno o il PA per regolare i livelli di anidride carbonica negli imballaggi a atmosfera modificata. Questo tipo di ingegnerizzazione precisa è fondamentale quando le aziende desiderano prolungare la freschezza dei propri prodotti.

Strati funzionali in EVOH e poliammide: meccanismi mirati di esclusione dei contaminanti

Per quanto riguarda le proprietà barriera, l’etilene vinil alcol (EVOH) e la poliammide (PA) funzionano in perfetta sinergia. L’EVOH possiede una struttura estremamente compatta, ricca di etilene, che impedisce il passaggio di piccole molecole non polari come l’ossigeno, il cui diametro è di circa 3,86 angstrom. Ciò conferisce all’EVOH tassi di trasmissione dell’ossigeno (OTR) ben inferiori a 1 cc per metro quadrato al giorno. Dall’altra parte, la poliammide svolge una funzione diversa ma altrettanto importante: la sua struttura cristallina la rende particolarmente efficace nel contrastare il vapore acqueo, pur consentendo il passaggio selettivo di determinati gas. Il tasso di trasmissione del vapore acqueo (MVTR) rimane inferiore a 1 grammo per metro quadrato al giorno. Questi due materiali, combinati tra loro, soddisfano tutti i rigorosi standard richiesti per prodotti come farmaci e alimenti che necessitano di una lunga durata a scaffale. I produttori utilizzano tecniche di coestrusione per garantire un’adeguata adesione tra gli strati; inoltre, progettano appositi strati adesivi (tie layers) interposti tra di essi, in modo da eliminare qualsiasi rischio di separazione sia durante la produzione dei manufatti sia successivamente, durante l’effettivo utilizzo.

Robustezza meccanica: Come Coestrusione e orientamento biaxiale migliorano Resistenza

Dinamica di gonfiaggio delle bolle ed effetti dell’orientamento biaxiale sulla resistenza a trazione e alla perforazione

Quando i produttori controllano come si gonfiano le bolle durante il processo di soffiaggio di film multistrato, ottengono ciò che viene definito orientamento biaxiale. In pratica, questo significa che le catene polimeriche vengono allineate contemporaneamente in due direzioni: lungo la circonferenza e nella direzione della lunghezza del film. Il risultato? Caratteristiche prestazionali notevolmente migliorate. L’allungamento provoca infatti un fenomeno noto come cristallizzazione indotta da deformazione, che rende questi film molto più resistenti alla trazione. Parliamo di un miglioramento di circa il 56% della resistenza a trazione rispetto ai film standard, oltre a un impressionante incremento del 300% della resistenza alle perforazioni. Il rapporto di allungamento corretto è fondamentale in questa fase. La maggior parte degli esperti raccomanda di mantenerlo intorno a 2:1 nella direzione circonferenziale e di circa 1,8:1 nella direzione assiale. Questi rapporti contribuiscono a preservare l’integrità strutturale, distribuendo uniformemente lo sforzo su tutto il materiale. Senza un adeguato bilanciamento, gli imballaggi potrebbero cedere alle saldature o strapparsi completamente durante il passaggio sulle linee di produzione ad alta velocità.

Architettura a strati con nucleo in LLDPE e strato adesivo: aumento del 32% della resistenza allo strappo Elmendorf confermato

Un’architettura sinergica a strati migliora la resilienza meccanica:

• I nuclei in polietilene lineare a bassa densità (LLDPE) assorbono l’energia d’urto grazie a una cristallinità controllata
• Gli strati adesivi reattivi—tipicamente poliolefine graftizzate con anidride maleica—ancorano chimicamente polimeri dissimili, prevenendo il delaminamento
• Prove di estrusione confermano un miglioramento del 32% della resistenza allo strappo Elmendorf, consentendo la riduzione dello spessore senza compromettere la durabilità

Questa struttura coestrusa ridistribuisce le sollecitazioni dinamiche attraverso le interfacce, inibendo l’inizio e la propagazione delle crepe nelle condizioni reali di manipolazione.

Versatilità funzionale: equilibrio tra sigillabilità, flessibilità e stabilità termica

Strati sigillanti in LDPE/LLDPE garantiscono una saldatura termica affidabile su un ampio intervallo di temperature

Gli strati sigillanti in LDPE e LLDPE offrono un’adattabilità termica senza pari—mantenendo una saldatura termica affidabile da –50 °C a 120 °C questo intervallo supporta lo stoccaggio di alimenti congelati, il riscaldamento al microonde e la sterilizzazione terminale di dispositivi medici. La loro struttura molecolare ramificata offre:

• Basse temperature di inizio sigillatura (fino a 90 °C)
• Elevata resistenza al caldo-incollaggio per sopportare le pressioni di riempimento
• Eccezionale resistenza alla frattura fragile a temperature inferiori allo zero

Le miscele di LDPE/LLDPE presentano una variazione inferiore al 15% della resistenza di sigillatura su questo intervallo, superando i polimeri omogenei del 40% nei test di stabilità termica. Tale coerenza consente ai sacchetti flessibili di mantenere la formabilità a freddo e ai vassoi rigidi di resistere ai cicli di autoclave, senza compromettere né l’integrità del sigillo né l’efficienza produttiva.

Sinergia processo-materiale: garanzia di compatibilità e integrità nella tecnologia di soffiaggio di film multistrato

Regole di abbinamento dei polimeri: perché l’EVOH richiede strati di PA o strati adesivi per prevenire la delaminazione

L'EVOH offre prestazioni eccezionali come barriera all'ossigeno, ma la sua natura idrofila e l'adesione scarsa ai poliolefine, come PE o PP, rendono instabile il legame diretto. Se non mitigato, l'interfaccia EVOH/PE si delamina sotto cicli termici o sollecitazioni meccaniche, generando microcanali che compromettono la funzione barriera. Le soluzioni di livello superiore risolvono questo problema mediante due strategie consolidate:

• Mediazione mediante strato adesivo : I poliolefine graftizzate con anidride maleica formano legami covalenti con i gruppi ossidrilici dell'EVOH, incrementando la resistenza al distacco del 300–400%
• Incastonatura tra strati di PA : Gli strati di nylon posti adiacenti all'EVOH migliorano la resistenza all'umidità e stabilizzano la coesione interfaciale

I test di ciclaggio termico mostrano che le strutture in EVOH non modificate subiscono una delaminazione dell'80% già dopo soli 15 cicli. L'accoppiamento corretto trasforma l'EVOH da un fattore di rischio in una barriera durevole ed ad alte prestazioni, garantendo integrità strutturale e funzionale durante l'estrusione, la trasformazione e l'utilizzo finale.

Domande Frequenti

Quali sono i vantaggi di una configurazione a 7 strati rispetto a una configurazione a 5 strati?

Una configurazione a 7 strati riduce significativamente la permeabilità all’ossigeno del 40-60% e la trasmissione dell’umidità del 25-35% rispetto a una configurazione a 5 strati, consentendo una migliore conservazione della freschezza del prodotto.

In che modo l’EVOH e la poliammide contribuiscono alle proprietà barriera negli imballaggi?

L’EVOH offre eccellenti proprietà barriera all’ossigeno grazie alla sua struttura ricca di etilene, mentre la poliammide fornisce resistenza all’umidità, permettendo una permeabilità selettiva ai gas. Insieme, soddisfano gli elevati standard richiesti per prodotti con lunga durata di conservazione.

Che cos’è l’orientamento biaxiale e in che modo migliora la resistenza del film?

L’orientamento biaxiale consiste nell’allineare le catene polimeriche in due direzioni durante il processo di soffiaggio del film, determinando un miglioramento della resistenza a trazione e della resistenza alla perforazione grazie alla cristallizzazione indotta dalla deformazione.

In che modo gli strati sigillanti in LDPE/LLDPE agevolano l’imballaggio?

Gli strati sigillanti in LDPE/LLDPE consentono una sigillatura termica affidabile su un'ampia gamma di temperature, supportando vari processi come lo stoccaggio congelato e la sterilizzazione terminale. La loro struttura molecolare ramificata permette temperature di sigillatura basse e resistenza alla frattura fragile.

Perché è importante utilizzare strati adesivi con l'EVOH?

Gli strati adesivi, tipicamente poliolefine graftizzate con anidride maleica, sono essenziali con l'EVOH a causa della sua natura idrofila e dell’adesione scarsa alle poliolefine. Essi migliorano la resistenza allo scollamento e prevengono la delaminazione, garantendo un imballaggio durevole ed efficace.