Tecnologia de barreira de compósito multicamada de embalagens plásticas
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A fim de melhorar as propriedades de barreira dos plásticos, nos últimos anos, a indústria vem pesquisando e desenvolvendo novos plásticos de alta barreira, por um lado, e modificando os materiais de embalagens plásticas existentes, por outro. Devido à rápida disseminação de tecnologias de barreira, tais como composição de múltiplas camadas, mistura, revestimento de superfície, revestimento de superfície e orientação de estiramento, as propriedades de barreira dos materiais de embalagem plástica foram grandemente melhoradas. Entre eles, o filme de embalagem compósito é o material de embalagem mais dinâmico e de mais rápido crescimento em embalagens plásticas, representando a direção de desenvolvimento dos atuais materiais de embalagem plástica. Uma vez que cada componente na estrutura compósita multicamada é uma fase contínua, pode ser processado por composição húmida, composição seca, composição de coextrusão e semelhantes.
1, composto seco multi-camada
O composto seco também é chamado de composto seco. Isto é, uma camada de adesivo à base de solvente (um adesivo de fusão a quente de um componente e um adesivo reativo de dois componentes) é revestida na película de plástico, e o solvente é volatilizado e seco após ser seco na máquina de composição, e então aquecido. Ligado com outros materiais compósitos sob pressão para formar um compósito liso. Quase todos os filmes são atualmente produzidos por compostos secos. O filme compósito combina as excelentes propriedades de cada filme, como resistência à umidade, propriedades de barreira, resistência ao calor e capacidade de vedação a quente, para atender às necessidades de embalagem de várias commodities.
No processo de produção de compósitos secos, o adesivo é um dos principais fatores que afetam a qualidade do filme composto. A maioria dos adesivos usados na composição seca são à base de solvente, como poliuretano, poliéster modificado, resina epóxi, acetato de polivinila e borracha natural. Entre eles, o adesivo do tipo poliuretano tem excelente desempenho abrangente, boa elasticidade, resistência a baixas temperaturas, resistência à fervura, flexibilidade, força e resistência ao envelhecimento. Não descasca em aplicações de longo prazo em uma ampla faixa de temperatura e umidade, e possui boa resistência ao calor e resistência química, excelente resistência ao cozimento, esterilização por calor, termoformação e selagem a quente, excelente aderência a diversos materiais e principais cola usada na produção de filmes compostos. E geralmente usam um adesivo à base de solvente de dois componentes.
A escolha do adesivo é determinada pela natureza do pacote (por exemplo, congelado ou cozido, alimento ou não alimentar). Antes da composição, a solução adesiva é aplicada pela primeira vez uniformemente à superfície do filme, depois enviada para um túnel de secagem a quente para remover o solvente, e depois composta com outro filme por um rolo compósito a uma certa temperatura e pressão. Actualmente, os adesivos de dispersão são também populares, tais como uma suspensão de uma poliolefina modificada num solvente para um material polar tal como poliolefina e folha de alumínio. O tipo de solvente e o adesivo do tipo dispersão têm em comum que eles são líquidos quando revestidos em um revestidor, e uma grande quantidade de energia deve ser consumida após o revestimento para remover umidade ou solvente, o que provavelmente causa poluição do ar e é caro. Adesivos sem solventes são a tendência futura de desenvolvimento.
Compósito seco multi-camada foi usado pela primeira vez na produção de embalagens de barreira. É feito de altas propriedades de barreira e outros materiais de embalagem de baixo custo. O processo pode usar materiais de barreira tradicionais - folha de alumínio. Além da folha de alumínio, os materiais de barreira também podem ser revestidos. Filme ou outro filme de barreira média-alta (como filme PDVC, filme PA, filme EVOH). A estrutura é frequentemente BOPP, BOPET, a camada intermédia de barreira pode ser PA, PDVC, EVOH ou folha de alumínio, e a camada de vedação térmica interna é CPP. Se a resistência a altas temperaturas não for necessária, o PE pode ser usado e os adesivos são colados uns aos outros.
As propriedades de barreira das membranas compósitas secas estão relacionadas ao uso de membranas e adesivos. A superfície do filme base composto deve estar limpa, seca, plana, sem poeira e livre de óleo. O material de poliolefina não polar, denso e liso deve ser tratado corona com antecedência. Como o substrato composto, a folha de alumínio requer menos orifícios e a abertura do orifício é tão pequena quanto possível, e muitas vezes é necessário remover a graxa residual no processamento da folha de alumínio antes da composição.
2, composto de coextrusão multicamadas
O composto de coextrusão multicamadas começa tarde comparado com o compósito seco, mas tem as vantagens de economizar matérias-primas, diversificar as matérias-primas, adaptar-se às exigências de proteção ambiental e eliminar a necessidade de adesivos tóxicos, e o efeito barreira é muito ideal. o número de camadas Quanto melhor o efeito do aumento, melhor a ligação do polímero entre as camadas. Atualmente, o número de camadas compostas foi desenvolvido para mais de dez camadas e tem aplicações em filmes de embalagem e recipientes ocos.
Coextrusão multicamadas de PVDC e PS, HIPS, PP e outras resinas, pode ser usada para embalagem a vácuo de produtos lácteos, geléias, etc .; As folhas compósitas de PVDC e PE, PVC são adequadas para desintegração, deliquescentes e drogas voláteis. pacote. Os materiais de embalagem PET / EVOH / PET obtidos pela empresa britânica Bass e pela Miller Company dos Estados Unidos usando o método de coextrusão multicamadas são usados para o acondicionamento da cerveja, e a propriedade da barreira é boa, e a vida útil da cerveja pode atingir 6-9 meses.
O processo de co-extrusão de compostos utiliza duas ou mais extrusoras para fundir e extrudar separadamente várias resinas de diferentes funções, e através dos respectivos canais de fluxo na matriz ou na matriz para troca externa, e depois insuflado e arrefecido para recombinar. juntos. O processo não só simplifica muito o processo de produção, como também reduz o uso de materiais e, ao mesmo tempo, reduz o consumo de matérias-primas e os custos de produção; O uso deste processo para produzir materiais de embalagem compostos da mesma estrutura pode economizar 30% dos custos de produção em comparação com outros processos.
A composição por coextrusão combina dois ou mais materiais em um estado fundido em uma única matriz. Uma vez que a compatibilidade entre o material de barreira e o material de selagem a quente é geralmente fraca, é necessário primeiro considerar o solvente. Por exemplo, ao co-extrusar uma película composta de nylon-6 e polietileno de baixa densidade, uma película compósita de três camadas de nylon / Bynel / LDPE pode ser extrudida usando uma resina Bynel e usando uma única extrusora para compartilhar uma matriz composta.
Actualmente, a estrutura de membrana compósita típica é: camada de força principal / camada de barreira / camada de selagem a quente / camada destacável. As principais camadas de tensão são PS, HIPS, PP, PET, etc., a camada de barreira é EVOH, PA, PVDC, etc., a camada de selagem térmica é HDPE, LDPE, LLDPE, CPP, etc., e a camada destacável é PP. Se a resina é pouco compatível entre as camadas adjacentes, é necessária uma camada de ligação. De acordo com diferentes propósitos, diferentes materiais são usados para fazer membranas compostas com diferentes estruturas. Os seguintes são comumente usados: PET / PVDC / PE, OPP / PVDC / EVA, PVDC / PET / PE, EVOH / PVDC / EVA, PVC / PVDC / EVA, NY / EVA / PVDC / EVA, etc.
O filme compósito coextrusado multicamadas adota principalmente uma estrutura simétrica de cinco camadas ABCBA, com PA ou EVOH como camada de barreira, e PE como camada de vedação térmica. Do ponto de vista de sua combinação funcional, existem basicamente três funções de bloqueio, selagem a quente e colagem. A combinação de diferentes polímeros atende aos requisitos de antioxidante e resistência à umidade dos materiais de embalagem, geralmente compostos de quatro tipos de polímeros, mas existem sete, nove, onze ou até mais camadas de filme compósito coextrudido no mercado. . Entre eles, a membrana compósita co-extrudada com PVDC como camada de barreira intermediária tem o desenvolvimento mais rápido e o maior rendimento. Isso ocorre porque a tecnologia de eluição da DCI foi desenvolvida com sucesso e aplicada à nova torre de eluição de secagem por pulverização, que pode efetivamente controlar a poluição do produto. .
As resinas de barreira requerem melhores propriedades de processamento para acomodar a necessidade de boa fluidez em cabeças compostas coextrudidas. A falta de fluidez ou muita fluidez entre várias resinas reduzirá as propriedades de barreira da membrana composta devido à formação de fluxo laminar. A estrutura principal é PE / Adesivo / Nylon / EVOH / Nylon / PE, a estrutura da taxa de vazamento de sabor dos alimentos reduzida de 5% para 1%. Outras estruturas incluem HDPE (PP) / Adesivo / EVOH / Adesivo / HDPE (PP), PP / Adesivo / PVDC / Adesivo / HDPE.
Na película compósita coextrudida, a espessura de cada camada é controlada ajustando a velocidade de rotação da extrusora. Como o controle de velocidade da extrusora não é muito preciso, a espessura da película composta coextrudada muitas vezes não é bem controlada, e é necessária uma alta qualidade de trabalho. Máquinas e equipamentos mais sofisticados. Além disso, o design da cabeça da máquina também é muito importante. De um modo geral, o filme de barreira e a resistência do filme de embalagem formado pela cabeça de cinco camadas da ABCBA e a estrutura de sete camadas da ABCDCBA são os melhores. A principal razão é que o fluxo de material da estrutura simétrica é mais fácil de formar. fluxo. A desvantagem da coextrusão é que as diferentes velocidades da extrusora causarão confusão entre o material e o material, e somente a impressão na superfície.
3, fundição de coextrusão multi-camada
O filme fundido coextrudido de alta barreira é um material de embalagem de plástico desenvolvido com sucesso no final dos anos 80. Nos últimos anos, com o advento do filme elenco coextrudido multicamadas, suas propriedades de barreira, retenção de aroma, resistência à umidade, resistência a óleo, retortabilidade e propriedades de vedação térmica foram melhoradas e podem ser amplamente utilizadas em produtos congelados de carne, Cozimento Embalagem de carne, alimentos de conveniência, produtos aquáticos, frutas e produtos lácteos, óleos comestíveis, álcool, molho de soja, etc, aumentando consideravelmente a vida útil dos produtos.
O filme fundido coextrudido multicamadas de alta barreira é feito de material de alta barreira. Pode ser dividido em três categorias de acordo com outros materiais compostos e resina de ligação. As matérias-primas podem ser divididas em três categorias, ou seja, materiais de alta barreira e materiais compostos. E materiais de ligação. O desempenho de materiais de alta barreira afeta diretamente as propriedades de alta barreira de filmes fundidos coextrudados. Actualmente, os materiais de barreira elevada vulgarmente utilizados incluem PA, EVOH e PVDC. Uma vez que estes materiais são todos materiais polares, a absorção de umidade é forte, e a umidade no material tem uma grande influência na produção, e a própria umidade pode ser degradada durante o aquecimento. O efeito, embora o teor de água seja muito alto, irá gerar bolhas durante a extrusão do material fundido, fazendo com que o material de alta barreira forme uma falha, o que afeta seriamente a qualidade do produto. Portanto, o teor de umidade do material de alta barreira é muito alto, geralmente não excedendo 0,06%. Portanto, a fim de evitar a absorção de umidade de matérias-primas, é necessário o uso de embalagens compósitas de papel-alumínio à prova de umidade, e para garantir a integridade da embalagem durante o transporte; fabricantes com condições podem instalar secadores e secar as matérias-primas compradas antes de usar.
De acordo com o uso de materiais compósitos, pelotas de CPP de grau de cozimento, pelotas de CPP de grau composto, LDPE, LLDPE, LLDPE de metaloceno podem ser usados. O valor de MI é necessário para estar na faixa de 2-8, o desempenho de extrusão de fusão é bom, e o desempenho de vedação a quente é bom.
O tamanho da força de ligação afeta diretamente a qualidade do filme coextrudado. Portanto, de acordo com diferentes materiais de alta barreira e materiais compósitos, uma resina de ligação com forte força de ligação é selecionada, e o valor do MI é entre 2 e 6.
Sob a premissa de garantia de qualidade da matéria-prima, o processo de produção é a chave para controlar a qualidade do produto, incluindo temperatura, velocidade da linha de produção, controle de espessura, controle de shunt estratificado, tratamento de superfície e assim por diante.
O filme fundido coextrudido de multicamada de alta barreira pode ser dividido em duas categorias principais, nomeadamente, a estrutura simétrica A / B / C / B / A e a estrutura assimétrica C / B / A. A é um material compósito, B é um material de ligação e C é um material de alta barreira. Por exemplo, estruturas simétricas comumente usadas são PE / Gravata / PA / Gravata / PE, PP / Gravata / PA / Gravata / PP, PE / Gravata / EVOH / Gravata / PE, PE / Gravata / PVDC / Gravata / PE, etc. As estruturas simétricas são PA / Gravata / PE, PA / Gravata / PP, PA / EVOH / Gravata / PE, etc.
Como o filme fundido coextrudido multicamada de alta barreira é coextrudido de diversos materiais, ele combina as vantagens de uma variedade de materiais e, portanto, possui excelente desempenho e pode ser amplamente aplicado a várias embalagens de alimentos. No entanto, como este filme atualmente não é reciclável e aumenta relativamente o custo de produção, acelerar a inovação tecnológica e otimizar o processo tornou-se uma escolha inevitável para sua aplicação de produção em larga escala.