دليل تقني لمصنع لتحديد فيلم الحاجز للتعبئة والتشغيل المرن. مقارنة EVOH، PVDC، ورق الألومنيوم، الأفلام المعدنية، وتغليف الأكسيد الشفاف مع بيانات OTR / WVTR الحقيقية.المقايضات في المعالجة، وإطار قرار لمديري المشتريات.
يمكن أن تبدو حزمة مرنة مثالية على الرف - تسجيل طباعة حادة، ختم نظيف، أبعاد متسقة - ومع ذلك تفشل كارثيا.على مدى أسابيع أو أشهردخول الأكسجين يؤدي إلى أكسدة الزيت في حبوب القهوة الرطوبة تمر عبر جدار الفيلم وتخفف طعام الحيوانات الأليفة الجاف إلى كتلة متجمعة لا يمكن بيعهاالرائحة من خليط الشاي الممتاز تهرب من خلال الفيلم، وترك المستهلك مع شربة مسطحة، بلا شخصية.
الفرق بين تغليف يحمي المنتج وآخر يدمر المنتج يقتصر على طبقة لا يراها معظم الناسمدفونة في منتصف الهيكل المصفوف.
بالنسبة للمشترين B2B الذين يشترون عبوات مرنة، فهم تكنولوجيا الحاجز ليس اختياريًا، بل هو القرار الوحيد المتعلق بالمواصفات الذي ستقوم به.والتكلفة لا تقاس بالسنات لكل كيس بل بالحاويات المرفوضة وسمعة العلامة التجارية الضارة.
جميع الأفلام الحاجزة تعمل على نفس المبدأ الفيزيائي: يجب على جزيء غاز أو بخار أولايذوبفي سطح البوليمر، ثممتباعدةمن خلال سمك الفيلم، وأخيراإزالةهذا هو نموذج انتشار المحلول، وهو يفسر لماذا المواد المختلفة لديها أداء حاجز مختلف جذريا.
ثلاثة عوامل تحكم المعدل:
- القابلية للذوبانكيفية حل جزيئات الغاز بسهولة في البوليمر. البوليمرات القطبية مثل EVOH لديها دقة أوكسجين منخفضة للغاية لأن O2 غير قطبية؛ وهذا هو السبب في أن EVOH هو حاجز أوكسجين استثنائي.
- التشتتكيف تتحرك الجزيئات المذابة بسرعة من خلال مصفوفة البوليمر. المنطقة البلورية تمنع الانتشار؛ المناطق غير الملموسة تسمح بذلك.البوليمرات عالية البلورية مثل PVDC هي مسارات أبطأ لجزيئات الغاز.
- سمك- أداء الحاجز يتزايد بشكل خطي مع السماكة (قانون فيك الأول). مضاعفة سمك طبقة الحاجز ، خفض معدل النقل إلى النصف في النظرية. في الممارسة العملية ، العيوب الناجمة عن العملية (ثقوب الدبابيس ،بقع الجل، تغير السماكة) لخلق أرضية.
هذا النموذج يفسر أيضاً كعب أخيل من EVOH: فهو حساس للغاية للرطوبة. جزيئات المياه تصبغ EVOH، مما يزيد من تحرك سلسلة البوليمر ويقلل بشكل كبير من حاجز الأكسجين.عند 85 ٪ RH، EVOH مع محتوى إيثيلين 38 مول٪ يمكن أن تفقد أكثر من 90٪ من حاجز الأكسجين في الحالة الجافة.هذا هو السبب في أن EVOH تقريباً لا تكون الطبقة الخارجية في المصفوفة، فهي دائماً متماسكة بين طبقات PE أو PP الواقية من الرطوبة..
| نوع الحاجز | سمك نموذجي | OTR عند 23 درجة مئوية، 0٪ RH (cc/m2·day·atm) | OTR عند 23 درجة مئوية، 85% RH | WVTR عند 38 درجة مئوية، 90% RH (g/m2·day) | الحد الأساسي |
|---|---|---|---|---|---|
| ورق الألومنيوم (7μm) | 7 ‰ 9 ميكرومتر | <0.01 | <0.01 | <0.01 | الصفر الشفافية؛ خطر ثقب الدبابيس من الانحناء |
| EVOH (38 mol٪ إيثيلين) | 3 ′′5 ميكرومتر | 0.1 ٠5 | 5 ¢ 50 (معتمد على RH) | 15 ¢30 | حساسة للرطوبة؛ يجب أن تكون مدفونة في الملمع |
| PVDC (طلاء) | 3-5 غرام/م2 | 0.5 ¢2.0 | 0.5 ¢2.0 | 2 ¢5 | محتوى الكلور يخلق مخاوف بشأن التخلص منه |
| الـ PET المعدنية (OD 2.0) | 12 ميكرو متراً من قاعدة البيت | 0.5 ¢1.5 | 0.5 ¢1.5 | 0.5 ¢2.0 | حساسية الشقوق المرنة؛ غير شفافة |
| بيت مغلف بـ SiOx (شفاف) | 12 ميكرو متراً من قاعدة البيت | 0.5 ¢3.0 | 0.5 ¢3.0 | 1.0330 | الطلاء الهش؛ تسرب خط التجاعيد |
| البيت المغطى بالأكسيد الكربوني (شفاف) | 12 ميكرو متراً من قاعدة البيت | 0.5 ¢3.0 | 0.5 ¢3.0 | 1.0 ¥40 | مماثلة لـ SiOx ؛ حساسة لتحويل التوتر |
| المواد المعلبة بـ PVOH | قاعدة 18 ′′20 μm BOPP | <0.1 (جاف) | لا تنطبق | ضعيف (ليس حاجز للرطوبة) | مصممة كحاجز للأكسجين فقط في هياكل PP |
| المعيار BOPET (لا يوجد حاجز، مرجع) | 12 ميكرومتر | 50 ¢ 100 | 50 ¢ 100 | 15 ¢25 | ليس حاجزاً، مجرد مرجع |
ملاحظة الشركة المصنعة عن نطاقات بيانات OTR:يتم قياس قيم OTR المنشورة عادةً على فيلم مسطح في ظروف المختبر (23 درجة مئوية، 0٪ RH). أداء العالم الحقيقي في كيس تشكيل مع خطوط التجاعيد ، وتوتر منطقة الختم ،و درجة حرارة التخزين المتغيرة .53* أسوأ من قيمة ورقة البيانات. هذا ما يفرق توصية محول ذو خبرة من ورقة مواصفات مزود المواد الخام.
للتطبيقات التي تتطلب أعلى حاجز مطلقاً: القهوة، أكياس الردود، حزم الشرائط الصيدلانية، الحصص العسكرية الحساسةالصفيحة هي حاجز فعال للنقل الصفرالطبقة الختامية من أكسيد الألومنيوم التي تتشكل بشكل طبيعي على كلا السطحين تمنع أي نقل غاز أو رطوبة قابل للقياس في ظروف الاختبار القياسية.
لكن الفوليوم له نقاط ضعف في العالم الحقيقي التي تتجاهلها فرق الشراء:
التكسير المرن وتشكيل الثقبعندما يتم ثني ملمع يحتوي على ورق مرارًا وتكرارًا أثناء تشكيل الحقيبة ، والملء ، وتذبذب النقل ، والتعامل مع المستهلك ، تطور طبقة الألومنيوم شقوق مجهرية. هذه الثقوب ،عادة 10 ‰ 100μm في القطريمكن أن يتحلل ملمس الألواح الذي يقيس <0.01 OTR على فيلم مسطح إلى 0.5 ∼2.0 OTR بعد 50 دورة ثنائية لكل ASTM F392 (اختبار Gelbo flex).
استراتيجية التخفيف:للتطبيقات مع الإجهاد الميكانيكي المتوقع (الحقائب الوقوفة التي سيتم ضغطها أثناء تراكم المنصات ، أو المنتجات الملفوفة بالتدفق ذات الأشكال غير المنتظمة) ،ورق 9μm على الأقلمع طبقة إضافية من وسادة PE بين الورق والشبكة الطباعة.السماكة الإضافية 2μm والطبقة الوسادة تقلل من تشكيل ثقب الدبابيس بنسبة 40~60% في الاختبارات الداخلية مقارنة مع ورق 7μm في بنية PET / ورق / PE مباشرة.
EVOH (الكوبوليمر الكحول الافينيلي الايثيلين) هو حاجز الأكسجين الشفاف الأكثر استخدامًا في التعبئة المرنة.تعتمد آلية حاجزها على ربط هيدروجين قوي بين مجموعات هيدروكسيل (- OH) على طول العمود الفقري للبوليمر، مما يخلق بنية جزيئية مغلفة بإحكام تقاوم دخول الأكسجين. المقايضة: تلك الجماعات نفسها -OH تجذب جزيئات الماء،التي تعطل شبكة ربط الهيدروجين وتقلل بشكل كبير من أداء الحاجز.
المتغير الرئيسي للمواصفات هومحتوى الإيثيلين:
- إيثيلين 27 ٪ 32 مول:أعلى حاجز الأكسجين في الحالة الجافة (OTR <0.1 في ظروف المختبر). يستخدم عندما يكون لللمينات حماية ممتازة من الرطوبة على كلا الجانبين (على سبيل المثال ، PP / tie / EVOH / tie / PP للرد).
- إيثيلين بنسبة 38 ٪ 44 مول:تحمل الرطوبة المتوازنة والحاجز. الدرجة الأكثر شيوعًا للتعبئة الغذائية العامة. لا يزال يفقد ~ 60 ٪ الحاجز عند 85 ٪ RH مقابل الجاف.
- إيثيلين 48 مول:أقصى قدر من التحمل للرطوبة ، وأدنى حاجز القمم. يستخدم عندما تعرض ظروف المعالجة EVOH إلى البخار أو الرطوبة العالية في وقت مبكر من التحويل.
القاعدة الثلاثية للنجاح في EVOH:
- لا تتعرض أبداً لـ EVOH في البيئة الخارجية.يجب أن تكون مقيدة بين طبقات توفر الحماية من الرطوبة عادةً PE أو PP أو PET.
- استخدم طبقات رابطة (ملصقة) على كلا الجانبين.EVOH لا يربط مباشرة إلى PE أو PP ؛ هناك حاجة إلى راتنج ربط مزروع بـ maleic anhydride (عادة 3 ٪ 5 g / m2 وزن الطلاء) على كلا الواجهتين.
- حساب لتدهور الردودإذا خضعت العبوة لعملية تعقيم الارتداد (121 درجة مئوية ، 30+ دقيقة في البخار المشبعة) ، فإن EVOH ستمتص الرطوبة أثناء العملية. يستغرق استرداد الحاجز 24 72 ساعة في الظروف المحيطة بعد الارتداد.حدد قيم الحاجز بعد التراجع في اتفاقية الجودة الخاصة بك، ليس قبل الرد.
PVDC (كلوريد البوليفينيليدين) هو الحاجز الشفاف الأكثر مقاومة للرطوبة المتاحة.أداء PVDC الحاجز مستقل بشكل أساسي عن رطوبة البيئة OTR يبقى ضمن 1015٪ من القيم الجافة حتى عند 90٪ RHهذا يجعل PVDC الحاجز المفضل للمنتجات ذات الرطوبة العالية حيث ستخاطر EVOH: المعكرونة الطازجة، اللحوم المبردة، طعام الحيوانات الأليفة الرطب، وأكياس إعادة ملء المنظفات السائلة.
يتم تطبيق PVDC عادةً كطلاء تشتت مائي (وزن الجاف 35 غرام/م2) بدلاً من كطبقة معبرة.الذي يضيف خطوة تصنيع ولكنه يتيح التحكم الدقيق في وزن الطلاء والتماسك الممتاز دون طبقات ربط.
الفيل في الغرفة: PVDC يحتوي على الكلور. أثناء الحرق الطريق السائد في نهاية الحياة للتعبئة المرنة متعددة المواد PVDC يمكن أن تولد غاز HCl،تتطلب منشآت لتحويل النفايات إلى طاقة مجهزة بمكنات التنظيفوقد أدى ذلك إلى أن أصحاب العلامات التجارية الأوروبية الكبرى يخرجون تدريجياً من PVDC لصالح البدائل المغطاة بـ SiOx و EVOH ، حتى عندما يكون PVDC أفضل من تلك الخيارات تقنياً.
عندما يكون PVDC لا يزال منطقيا:بالنسبة لأسواق التصدير بدون قيود صارمة على الهالوجين، للمنتجات عالية الرطوبة حيث EVOH لن تعمل،وبالنسبة للتطبيقات الحساسة للأسعار حيث أن طلاءات سيكس هي مكافحة التكلفة (طلاء PVDC يضيف حوالي 0.02 ٠,٠٤ / م2 مقابل ٠,٠٨ ٠,١٥ / م2 لـ SiOx).
Silicon oxide (SiOx) and aluminum oxide (AlOx) coatings — applied via plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or physical vapor deposition (PVD) onto PET or OPA substrates — represent the leading edge of transparent high-barrier technology.
هذه الطلاءاتسمك 50-100 نانومتر- حوالي 1/1000 من سمك ورق الألومنيوم - ومع ذلك تحقق قيم OTR في نطاق 0.5-3،0 سم / م2 / يوم. آلية الحاجز تختلف أساسا عن الحواجز البوليمرية:طبقة أكسيد السيراميكية الكثيفة تعمل كعائق مادي لجزيئات الغاز، وليس جهاز تحكم في الدسمة/الانتشار.
نقطة الضعف الحرجة: الهشاشة.طبقة الأوكسيد هي سيراميكية لا تمتد. عندما يخضع الفيلم المغطى للتمدد أثناء التصفيف أو تشكيل الحقيبة أو التعامل مع المستهلك ، تطور طبقة الأوكسيد شقوق صغيرة.يمكن أن يزيد خط التجاعيد العميق الواحد من OTR المحلي بنسبة 1050 *هذا هو السبب في أن الأفلام الحاجزة المغطاة بالأكسيد تتطلب:
- التحكم في التوتر بشكل أقوى أثناء التصفيف (عادة ما يكون 10 ٪ إلى 15 ٪ أقل من التوتر في الشبكة من الأفلام المعدنية)
- معايير تشكيل الأكياس الأكثر حساسية (وقت دورة أبطأ ، وانخفاض عمق تشكيل الأكياس الوقوف)
- الاختبار الإلزامي لـ Gelbo flex (ASTM F392) مع إعادة قياس الحاجز بعد 50 و 100 دورة flex
| فئة المنتجات | الحاجز الموصى به | المنطق |
|---|---|---|
| القهوة الكاملة من الفاصوليا (مدة الصلاحية 12-18 شهرًا) | بطاقة PET/Al/PE أو PET/PE المعدنية | الحد الأقصى لـ OTR + WVTR + حاجز الروائح ؛ يفضل الألواح |
| القهوة المطحونة (12 شهراً) | الـ PET/PE المعدنية | مناسبة للأرضية؛ إزالة الغازات بمساعدة الصمام |
| طعام الحيوانات الأليفة الجاف (18 شهراً) | PET/met-PET/PE أو MDO-PE/met-MDO-PE/PE | الحماية من الأكسدة |
| الخضروات المجمدة (24 شهراً) | MDO-PE/PE (لا توجد طبقة حاجز منفصلة) | درجة حرارة منخفضة تبطئ الأكسدة ؛ PE الأساسية كافية |
| الوجبات الجاهزة للإنعاش (18 شهراً) | منشطات PET/Al/CPP أو BOPP/AlOx-BOPP/CPP | ورق للحماية القصوى؛ AlOx-BOPP للشفافية + الميكروويف |
| المعكرونة الطازجة (MAP، 30 ∼ 60 يومًا) | الـ PET/PVDC/PE أو PET/EVOH/PE | هدف OTR معتدل؛ يفضل PVDC للتسامح مع الرطوبة |
| كيس إعادة ملء للمطه السائل | مادة PET/PVDC/PE أو MDO-PE/EVOH/PE | المقاومة الكيميائية + تحمل الرطوبة يحدد الاختيار |
| حقيبة من أقنعة الوجه التجميلية | أوراق PET/Al/PE | الحفاظ على العطور يتطلب ورق صفر انتقال |
| الوجبات الخفيفة (من 9 إلى 12 شهراً) | المواد المستخدمة في المواد المستخدمة في المواد المستخدمة | تحكم BOPP المعدنية ؛ PE المواد الأحادية |
-
تحديد الحاجز دون تحديد ظروف الاختبار.OTR عند 23 درجة مئوية / 0٪ RH لا معنى له لمنتج يتم تخزينه عند 35 درجة مئوية / 75٪ RH في مستودع في جنوب شرق آسيا. كل زيادة 10 درجات مئوية تضاعف تقريبًا معدل الاختراق (سلوك Arrhenius).حدد دائمًا متطلبات الحاجز في ظروف تخزين وتوزيع واقعية ، وليس معيار المختبر.
-
افتراض أن الحاجز المصفوف = حاجز فيلمفتحة دبوس واحدة في 7 ميكرومترات من ورق المصفوفة غير مرئية للعين المجردة يمكن أن تزيد من مجموع حزمة OTR بمقدار 100 ‰ 1000 * مقارنة بقياس فيلم مسطح.هذا هو السبب في أن أخذ العينات الإحصائية واختبار المرونة أكثر أهمية من عدد OTR واحد من الأفلام المسطحة.اطلب بيانات OTR على الأكياس التي تشكلت بعد Gelbo flex ، وليس فقط على الملمع الخام.
-
التوضيح المفرط ليكون آمنًا ودفع ثمنهكل العلامات التجارية تريد "تسليم صفر". ولكن الانتقال من بنية EVOH (OTR ~ 1.0) إلى بنية معدنية (OTR ~ 0.2) يضيف 0.03$ 0.08/حقيبة.لمنتج مع مدة صلاحية 9 أشهر ومحتوى متوسط في الزيت، EVOH يكاد يكون كافياً بالتأكيد و التوفير يتراوح عبر الملايين من الوحدات.
اختيار فيلم الحاجز هو قرار هندسي، وليس قرار شراء. الاختيار الصحيح يوازن بين حساسية المنتج، وظروف التوزيع، أهداف مدة الصلاحية، متطلبات الاستدامةوتكلفة الوحدةالاختيار الخاطئ الذي يفترضه شخص قارن أوراق البيانات بدون فهم تدهور العالم الحقيقي يؤدي إلى فشل المنتج
كمصنّع يستخدم كلّ تقنيات الحاجز الرئيسية يومياًو المصفوفات الشفافة من أكسيدات الأكسيد 30 دقيقة الأكثر قيمة يمكنك قضائها هو مناقشة تقنية مع فريق هندسة المحول الخاص بكاحضر محتوى رطوبة منتجك، نسبة الزيت/الدهون، مدة الصلاحية المستهدفة، وأسوأ درجة حرارة التوزيع.سوف نقول لك بصراحة أي حاجز يكفي و أي حاجز مبالغ فيه.
تشغل Zhihe Packaging تحويل فيلم الحاجز داخليًا عبر جميع التقنيات الرئيسية: طلاء ورق الألومنيوم (715μm) ، EVOH coextrusion (27 48 mol٪ درجات الإيثيلين) ،طلاء التشتت PVDC المائيجميع الهياكل مدعومة باختبارات ASTM F1249 (WVTR) ، ASTM D3985 (OTR) ، و ASTM F392 (Gelbo flex) الداخلية.اتصل بفريقنا الفنيللحصول على توصية حاجزية مصممة خصيصًا لمؤشر صلاحية منتجك وتوزيعه.
