Tecnologia di barriera composita multistrato in materiale plastico
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Al fine di migliorare le proprietà barriera delle materie plastiche, negli ultimi anni l'industria ha ricercato e sviluppato nuove plastiche ad alta barriera da un lato e modificando i materiali di imballaggio in plastica esistenti dall'altro. A causa della rapida diffusione di tecnologie di barriera come la miscelazione multistrato, la miscelazione, la placcatura superficiale, il rivestimento superficiale e l'orientamento elastico, le proprietà barriera dei materiali di imballaggio in plastica sono state notevolmente migliorate. Tra questi, il film per imballaggi compositi è il materiale di imballaggio più dinamico e in più rapida crescita negli imballaggi in plastica, che rappresenta la direzione dello sviluppo dei moderni materiali di imballaggio in plastica. Poiché ciascun componente nella struttura composita multistrato è una fase continua, può essere trattato mediante mescolatura ad umido, composto secco, composto di coestrusione e simili.
1, composito secco multistrato
Il composto secco è anche chiamato composto secco. Cioè, uno strato di adesivo a base di solvente (un adesivo hot-melt monocomponente e un adesivo reattivo bicomponente) è rivestito sul film plastico, e il solvente viene volatilizzato ed essiccato dopo essere stato essiccato nella macchina compoundatrice, e quindi riscaldato. Legato con altri materiali compositi sotto pressione per formare un composito liscio. Quasi tutti i film sono attualmente prodotti per compoundazione a secco. Il film composito combina le eccellenti proprietà di ciascun film, come resistenza all'umidità, proprietà barriera, resistenza al calore e saldabilità a caldo, per soddisfare le esigenze di confezionamento di vari prodotti.
Nel processo di produzione composito a secco, l'adesivo è uno dei fattori chiave che influenzano la qualità del film composito. La maggior parte degli adesivi usati nella composizione a secco sono a base solvente, come poliuretano, poliestere modificato, resina epossidica, polivinilacetato e gomma naturale. Tra questi, l'adesivo di tipo poliuretanico ha eccellenti prestazioni globali, buona elasticità, resistenza alle basse temperature, resistenza all'ebollizione, flessibilità, resistenza e resistenza all'invecchiamento. Non si stacca in applicazioni a lungo termine in un ampio intervallo di temperatura e umidità e ha una buona resistenza al calore e resistenza chimica, eccellente resistenza alla cottura, sterilizzazione a caldo, termoformatura e termosaldatura, eccellente adesione a vari materiali e il principale colla usata nella produzione di film compositi. E generalmente utilizzare un adesivo a base di solvente bicomponente.
La scelta dell'adesivo è determinata dalla natura del pacchetto (ad esempio, congelato o cotto, alimentare o non alimentare). Prima della miscelazione, la soluzione adesiva viene dapprima uniformemente applicata sulla superficie del film, quindi inviata ad un tunnel di essiccazione a caldo per rimuovere il solvente, e quindi composta con un altro film da un rullo composito ad una certa temperatura e pressione. Allo stato attuale, anche gli adesivi a dispersione sono popolari, come una sospensione di una poliolefina modificata in un solvente in un materiale polare come poliolefina e foglio di alluminio. Il tipo di solvente e l'adesivo del tipo a dispersione hanno in comune il fatto che sono liquidi quando sono rivestiti in un rivestimento e una grande quantità di energia deve essere consumata dopo il rivestimento per rimuovere l'umidità o un solvente, che può causare inquinamento atmosferico ed è costoso. Gli adesivi senza solventi sono la tendenza di sviluppo futura.
Il composito secco multistrato è stato utilizzato per la prima volta nella produzione di imballaggi barriera. È realizzato con proprietà barriera e materiali di imballaggio a basso costo. Il processo può utilizzare materiali barriera tradizionali - foglio di alluminio. Oltre al foglio di alluminio, i materiali barriera possono anche essere rivestiti. Film o altri film a barriera medio-alta (come film PDVC, film PA, film EVOH). La struttura è spesso BOPP, BOPET, lo strato di barriera centrale può essere PA, PDVC, EVOH o foglio di alluminio, e lo strato interno di termosaldatura è CPP. Se non è richiesta resistenza alle alte temperature, è possibile utilizzare PE e gli adesivi aderiscono tra loro.
Le proprietà barriera delle membrane composite asciutte sono legate all'uso di membrane e adesivi. La superficie del film di base composito deve essere pulita, asciutta, piatta, priva di polvere e priva di olio. Il materiale poliolefinico non polare, denso e liscio deve essere trattato corona in anticipo. Come substrato composito, il foglio di alluminio richiede meno fori e l'apertura a foro stenopeico è il più piccola possibile, e spesso è necessario rimuovere il grasso residuo nella lavorazione del foglio di alluminio prima della miscelazione.
2, composto di coestrusione multistrato
Il composto di coestrusione multistrato inizia in ritardo rispetto al composito asciutto, ma ha i vantaggi di risparmiare materie prime, diversificare le materie prime, adattarsi alle esigenze di protezione ambientale ed eliminare la necessità di adesivi tossici, e l'effetto barriera è molto ideale, e con il numero di strati Migliore è l'effetto dell'aumento, migliore è il legame del polimero tra gli strati. Allo stato attuale, il numero di strati compositi è stato sviluppato per più di dieci strati e ha applicazioni in film di imballaggio e contenitori cavi.
La coestrusione multistrato di PVDC e PS, HIPS, PP e altre resine, può essere utilizzata per il confezionamento sottovuoto di latticini, marmellate, ecc .; fogli compositi di PVDC e PE, PVC sono adatti per la disintegrazione, deliquescenti e farmaci volatili. pacchetto. I materiali di imballaggio PET / EVOH / PET ottenuti dalla British Bass Company e dalla Miller Company degli Stati Uniti utilizzando il metodo di coestrusione multistrato sono utilizzati per il confezionamento della birra, e la proprietà barriera è buona e la durata di conservazione del la birra può raggiungere 6-9 mesi.
Il processo di compoundizzazione di co-estrusione utilizza due o più estrusori per fondere separatamente ed estrudere varie resine di funzioni diverse, e attraverso i rispettivi canali di flusso nello stampo o nello stampo per lo scambio estero, e quindi gonfiato e raffreddato per ricombinarlo. insieme. Il processo non solo semplifica enormemente il processo di produzione, ma riduce anche l'uso di materiali e allo stesso tempo riduce il consumo di materie prime e i costi di produzione; l'utilizzo di questo processo per produrre materiali di imballaggio compositi della stessa struttura può far risparmiare il 30% dei costi di produzione rispetto ad altri processi.
La compoundizzazione di coestrusione combina due o più materiali allo stato fuso in un singolo die. Poiché la compatibilità tra il materiale barriera e il materiale termosaldante è generalmente scarsa, è necessario considerare prima il solvente. Ad esempio, quando si co-estrude un film composito di nylon-6 e polietilene a bassa densità, un film composito a tre strati di nylon / Bynel / LDPE può essere estruso utilizzando una resina Bynel e utilizzando un singolo estrusore per condividere uno stampo composito.
Allo stato attuale, la tipica struttura a membrana composita è: strato di forza principale / strato barriera / strato termosaldante / strato pelabile. I principali strati di stress sono PS, HIPS, PP, PET, ecc., Lo strato barriera è EVOH, PA, PVDC, ecc. Lo strato termosaldabile è HDPE, LDPE, LLDPE, CPP, ecc. E lo strato pelabile è PP. Se la resina è scarsamente compatibile tra strati adiacenti, è necessario uno strato adesivo. Secondo diversi scopi, diversi materiali sono utilizzati per realizzare membrane composite con strutture diverse. Sono comunemente usati: PET / PVDC / PE, OPP / PVDC / EVA, PVDC / PET / PE, EVOH / PVDC / EVA, PVC / PVDC / EVA, NY / EVA / PVDC / EVA, ecc.
Il film composito multistrato per coestrusione adotta principalmente la struttura simmetrica a cinque strati ABCBA, con PA o EVOH come strato barriera e PE come strato termosaldante. Dal punto di vista della sua combinazione funzionale, ci sono principalmente tre funzioni di blocco, termosaldatura e incollaggio. La combinazione di diversi polimeri soddisfa i requisiti di antiossidazione e resistenza all'umidità dei materiali di imballaggio, solitamente composti da quattro tipi di polimeri, ma sul mercato sono disponibili sette, nove, undici o anche più strati di film composito co-estruso. . Tra questi, la membrana composita coestrusa con PVDC come strato barriera intermedio ha lo sviluppo più rapido e la maggiore resa. Questo perché la tecnologia di eluizione di DCI è stata sviluppata con successo e applicata alla nuova torre di eluizione spray-drying, che può controllare efficacemente l'inquinamento del prodotto. .
Le resine barriera richiedono proprietà di lavorazione migliori per soddisfare la necessità di una buona fluidità nelle teste composte co-estruse. Scarsa fluidità o troppa fluidità tra più resine ridurranno le proprietà barriera della membrana composita a causa della formazione del flusso laminare. La struttura principale è PE / Adesivo / Nylon / EVOH / Nylon / PE, la struttura del tasso di perdita di aroma del cibo ridotto dal 5% all'1%. Altre strutture includono HDPE (PP) / Adesivo / EVOH / Adesivo / HDPE (PP), PP / Adesivo / PVDC / Adesivo / HDPE.
Nel film composito co-estruso, lo spessore di ogni strato viene controllato regolando la velocità di rotazione dell'estrusore. Poiché il controllo della velocità dell'estrusore non è molto preciso, lo spessore del film composito co-estruso spesso non è ben controllato e si richiede un'elevata qualità dell'operatore. Macchinari e attrezzature più sofisticati. Inoltre, anche il design della testa della macchina è molto importante. In generale, il film barriera e la forza composita del film di imballaggio formato dalla testa della struttura a sette strati ABBACBA a cinque strati e la testa sono i migliori. La ragione principale è che il flusso di materiale della struttura simmetrica è più facile da formare. flusso. Lo svantaggio della coestrusione è che le diverse velocità dell'estrusore causano confusione tra il materiale e il materiale e solo la stampa superficiale.
3, colata di coestrusione multistrato
Il film cast coestruso ad alta barriera è un materiale da imballaggio in plastica sviluppato con successo alla fine degli anni '80. Negli ultimi anni, con l'avvento del film multistrato co-estruso, le proprietà barriera, la ritenzione dell'aroma, la resistenza all'umidità, la resistenza all'olio, la ritenzione e la termosaldatura sono state ulteriormente migliorate e possono essere ampiamente utilizzate nei prodotti a base di carne surgelati, cottura Confezionamento di carne, cibi pronti, prodotti acquatici, frutta e prodotti caseari, oli alimentari, alcool, salsa di soia, ecc., prolungando notevolmente la durata di conservazione dei prodotti.
Il film cast coestruso multistrato ad alta barriera è realizzato in materiale ad alta barriera. Può essere diviso in tre categorie in base ad altri materiali compositi e resina adesiva. Le materie prime possono essere suddivise in tre categorie, vale a dire materiali ad alta barriera e materiali compositi. E materiali di incollaggio. Le prestazioni dei materiali ad alta barriera influiscono direttamente sulle proprietà barriera elevate dei film cast coestrusi. Allo stato attuale, i materiali ad alta barriera comunemente usati includono PA, EVOH e PVDC. Poiché questi materiali sono tutti materiali polari, l'assorbimento dell'umidità è forte e l'umidità nel materiale ha una grande influenza sulla produzione e l'umidità stessa può essere degradata durante il riscaldamento. L'effetto, mentre il contenuto di acqua è troppo alto, genererà bolle durante l'estrusione del fuso, causando la formazione di un alto materiale barriera, che influisce seriamente sulla qualità del prodotto. Pertanto, il contenuto di umidità del materiale ad alta barriera è molto alto, generalmente non superiore a 0,06%. Pertanto, al fine di prevenire l'assorbimento di umidità delle materie prime, è necessario utilizzare imballaggi in composito di alluminio e carta a prova di umidità e garantire l'integrità dell'imballaggio durante il trasporto; i produttori con condizioni possono installare gli essiccatori e asciugare le materie prime acquistate prima dell'uso.
In base all'utilizzo di materiali compositi, è possibile utilizzare pellet CPP per uso alimentare, pellet CPP di tipo composito, LDPE, LLDPE, LLDPE metallocenico. Il valore MI deve essere compreso nell'intervallo 2-8, le prestazioni di estrusione allo stato fuso sono buone e le prestazioni di termosaldatura sono buone.
La dimensione della forza di adesione influisce direttamente sulla qualità del film coestruso. Pertanto, in base ai diversi materiali ad alta barriera e ai materiali compositi, viene selezionata una resina legante con forte forza adesiva e il valore MI è compreso tra 2 e 6.
Sotto la premessa dell'assicurazione della qualità delle materie prime, il processo di produzione è la chiave per controllare la qualità del prodotto, tra cui temperatura, velocità della linea di produzione, controllo dello spessore, controllo dello shunt stratificato, trattamento superficiale e così via.
Il film cast coestruso multistrato ad alta barriera può essere suddiviso in due categorie principali, vale a dire la struttura simmetrica A / B / C / B / A e la struttura asimmetrica C / B / A. A è un materiale composito, B è un materiale legante e C è un materiale ad alta barriera. Ad esempio, le strutture simmetriche comunemente utilizzate sono PE / Tie / PA / Cravatta / PE, PP / Cravatta / PA / Cravatta / PP, PE / Cravatta / EVOH / Cravatta / PE, PE / Cravatta / PVDC / Cravatta / PE, ecc. Le strutture simmetriche sono PA / Tie / PE, PA / Tie / PP, PA / EVOH / Tie / PE, ecc.
Poiché il film cast coestruso multistrato ad alta barriera è coestruso da diversi materiali, combina i vantaggi di una varietà di materiali, e quindi ha prestazioni eccellenti e può essere ampiamente applicato a vari imballaggi alimentari. Tuttavia, poiché questo film non è attualmente riciclabile e aumenta relativamente i costi di produzione, accelerare l'innovazione tecnologica e ottimizzare il processo è diventato una scelta inevitabile per la sua applicazione di produzione su larga scala.