Un guide technique du fabricant pour la sélection du film barrière pour les emballages flexibles.les compromis de traitement, et un cadre de décision pour les responsables des marchés.
Un emballage souple peut paraître parfait sur l'étagère, enregistrement d'impression nette, joints propres, dimensions cohérentes, et encore échouer catastrophiquement.pendant des semaines ou des moisL'entrée d'oxygène oxyde l'huile contenue dans les grains de café, l'humidité s'écoule à travers la paroi du film et ramollit les aliments secs pour animaux de compagnie en une masse non vendable.Les aromatiques d'un mélange de thé de qualité supérieure s'échappent à travers le film, laissant le consommateur avec un plat, brassage sans caractère.
La différence entre un emballage qui protège le produit et un emballage qui le détruit se résume à une couche que la plupart des gens ne voient jamais: le film de barrière, généralement de 3 à 7 microns d'épaisseur,enterré au milieu de la structure en stratifié.
Pour les acheteurs B2B qui achètent des emballages flexibles, comprendre la technologie de barrière n'est pas facultatif, c'est la décision de spécifications la plus importante que vous prendrez.Et le coût n'est pas mesuré en centimes par sac, mais en conteneurs rejetés et en réputation de marque endommagée..
Tous les films barrières fonctionnent selon le même principe physique: une molécule de gaz ou de vapeur doit d'abordse dissoudredans la surface du polymère, puisdiffuseà travers l'épaisseur du film, et enfindésherberC'est le modèle de diffusion de solution, et il explique pourquoi les différents matériaux ont des performances de barrière radicalement différentes.
Trois facteurs contrôlent le taux:
- SolubilitéLes polymères polaires comme l'EVOH ont une très faible solubilité en oxygène car l'O2 est non polaire; c'est pourquoi l'EVOH est une barrière d'oxygène exceptionnelle.
- DiffusivitéLes régions cristallines bloquent la diffusion, les régions amorphes la permettent.Les polymères à haute cristallinité comme le PVDC sont des voies plus lentes pour les molécules de gaz.
- ÉpaisseurLa fonction de la barrière évolue linéairement avec l'épaisseur (première loi de Fick).taches de gel, variation d'épaisseur) créer un plancher.
Ce modèle explique également le talon d'Achille de l'EVOH: il est très sensible à l'humidité. Les molécules d'eau plastifient l'EVOH, augmentant la mobilité de la chaîne polymère et réduisant considérablement la barrière à l'oxygène.À 85% de RH, L'EVOH avec une teneur en éthylène de 38 mol% peut perdre plus de 90% de sa barrière à l'oxygène à l'état sec.C'est pourquoi l'EVOH n'est presque jamais la couche extérieure d'un stratifié, il est toujours coincé entre des couches de PE ou de PP protégeant de l'humidité..
| Type de barrière | Épaisseur typique | RTR à 23°C, 0% de RH (cc/m2·jour·atm) | OTR à 23°C, 85% de RH | Le WVTR à 38°C, 90% RH (g/m2·jour) | Principales limites |
|---|---|---|---|---|---|
| Feuille d'aluminium (7 μm) | 7 ‰ 9 μm | Le taux de dépôt01 | Le taux de dépôt01 | Le taux de dépôt01 | Zéro transparence; risque de trous d'épingle par flexion |
| EVOH (38 mol% éthylène) | 3 ̊5 μm | 0.1 ¢0.5 | 5 ‰ 50 (dépendante de la RH) | 15 ¢ 30 | Sensitifs à l'humidité; doivent être enterrés dans du stratifié |
| PVDC (revêtement) | 3 ̊5 g/m2 | 0.5 ¢2.0 | 0.5 ¢2.0 | 2 ¢ 5 | La teneur en chlore suscite des inquiétudes quant à l'élimination |
| PET métallisé (DO 2.0) | Base en PET de 12 μm | 0.5 ¢1.5 | 0.5 ¢1.5 | 0.5 ¢2.0 | Sensibilité à la fissuration de la flexion; opaque |
| PET revêtu de SiOx (transparent) | Base en PET de 12 μm | 0.5 ¢3.0 | 0.5 ¢3.0 | 1.0 ¥3.0 | Couche fragile; fuite de la ligne de pliage |
| PET revêtu d'aloxyde de carbone (transparent) | Base en PET de 12 μm | 0.5 ¢3.0 | 0.5 ¢3.0 | 1.0 ¥4.0 | Similaire au SiOx; sensible à la tension de conversion |
| BOPP revêtu de PVOH | 18 ‰ 20 μm de base de BOPP | < 0,1 (séché) | Ne pas appliquer | Faible (pas de barrière à l'humidité) | Conçu comme barrière à l'oxygène uniquement dans les structures en PP |
| BOPET standard (pas de barrière, référence) | 12 μm | 50 ¢ 100 | 50 ¢ 100 | 15 ¢ 25 | Pas d'obstacle; uniquement pour référence |
Note du fabricant concernant les plages de données OTR:Les valeurs OTR publiées sont généralement mesurées sur une pellicule plate à des conditions de laboratoire (23°C, 0% RH).et la température de stockage variable est presque toujours 1C'est ce qui distingue la recommandation d'un convertisseur expérimenté de la fiche de spécifications d'un fournisseur de matière première.
Pour les applications nécessitant la plus haute barrière absolue, le café, les sacs à rétorsion, les emballages de bandes pharmaceutiques, les rations militaires sensibles, la feuille d'aluminium à 7 ‰ 9 μm reste inégalée.le film est fonctionnellement une barrière à transmission zéroLa couche d'étanchéité d'oxyde d'aluminium qui se forme naturellement sur les deux surfaces empêche toute transmission de gaz ou d'humidité mesurable dans des conditions d'essai standard.
Mais le film a des faiblesses dans le monde réel que les équipes d'approvisionnement négligent:
Flex-cracking et formation de trou d'épingle.Lorsqu'un stratifié contenant du papier est plié à plusieurs reprises ¥ lors de la formation de sacs, du remplissage, des vibrations de transport et de la manipulation des consommateurs ¥ la couche d'aluminium développe des fissures microscopiques.d'un diamètre typiquement de 10 ‰ 100 μmUn laminat de feuille qui mesure < 0,01 OTR sur une pellicule plate peut se dégrader à 0,5 ∼ 2,0 OTR après 50 cycles de flexion par ASTM F392 (essai de flexion Gelbo).
Stratégie d'atténuation:Pour les applications avec des contraintes mécaniques attendues (sacs debout qui seront comprimés lors de l'empilement des palettes, ou produits enveloppés en écoulement avec des formes irrégulières),feuille de 9 μm minimumavec une couche de coussin PE supplémentaire entre le film et la toile d'impression.L'épaisseur supplémentaire de 2 μm et la couche de coussin réduisent la formation de trous d'épingle de 40 à 60% dans nos tests internes par rapport à la feuille de 7 μm dans une structure directe PET/feuille/PE.
L'EVOH (copolimère d'alcool vinyle d'éthylène) est la barrière d'oxygène transparente la plus utilisée dans les emballages souples.Son mécanisme de barrière repose sur une forte liaison hydrogène entre les groupes hydroxyle (-OH) le long de la colonne vertébrale du polymèreLe compromis: ces mêmes groupes -OH attirent les molécules d'eau,qui perturbent le réseau de liaison à l'hydrogène et réduisent considérablement les performances de la barrière.
La principale variable de spécification estteneur en éthylène:
- Éthylène à 27·32 mol%:Barrière d'oxygène à l'état sec la plus élevée (OTR <0,1 dans des conditions de laboratoire). Utilisé lorsque le stratifié a une excellente protection contre l'humidité des deux côtés (par exemple, PP/tie/EVOH/tie/PP pour la rétorsion).
- Éthylène à 38 ∼44 mol:Tolérance à l'humidité et barrière équilibrées. La qualité la plus courante pour l'emballage alimentaire général. Perte de barrière de 60 à 80% à 85% RH par rapport au sec.
- Éthylène à 48 mol:Tolérance maximale à l'humidité, barrière de pic inférieure Utilisée lorsque les conditions de traitement exposent l'EVOH à la vapeur ou à une humidité élevée au début de la conversion.
La règle à trois couches pour le succès de l'EVOH:
- Ne jamais exposer les EVOH à l'environnement extérieur.Il doit être entrecoupé entre des couches qui offrent une protection contre l'humidité, généralement PE, PP ou PET.
- Utilisez des couches adhésives des deux côtés.L'EVOH ne se lie pas directement au PE ou au PP; une résine de liaison greffée à l'anhydrure de maleïque (gravité de revêtement typiquement de 3 à 5 g/m2) est requise sur les deux interfaces.
- Compte pour la dégradation de la rétorse.Si l'emballage est soumis à une stérilisation par retort (121 ° C, plus de 30 minutes dans de la vapeur saturée), l'EVOH absorbera l'humidité pendant le processus.Spécifiez les valeurs d'obstacle après retort dans votre accord de qualité, pas de pré-rétorsion.
Le PVDC (chlorure de polyvinylidène) est la barrière transparente la plus résistante à l'humidité disponible.Les performances de barrière du PVDC sont essentiellement indépendantes de l'humidité ambiante OTR reste dans les limites de 10 15% des valeurs sèches même à 90% RHCela fait du PVDC la barrière de choix pour les produits à haute humidité où l'EVOH serait compromise: pâtes fraîches, viandes réfrigérées, aliments pour animaux humides et sacs de remplissage de détergent liquide.
Le PVDC est généralement appliqué sous forme de revêtement à dispersion aqueuse (35 g/m2 en masse sèche) plutôt que sous forme de couche coextrudée,qui ajoute une étape de fabrication mais permet un contrôle précis du poids du revêtement et une excellente adhésion sans couches d'attache.
L'éléphant dans la pièce: le PVDC contient du chlore.exigeant des installations de transformation des déchets en énergie équipées d'un scrubberCela a conduit les principaux propriétaires de marques européennes à éliminer progressivement le PVDC en faveur d'alternatives revêtues de SiOx et à base d'EVOH, même lorsque le PVDC surpasserait techniquement ces options.
Quand le PVDC aura encore du sens:Pour les marchés d'exportation sans restrictions strictes sur les halogènes, pour les produits à haute humidité où EVOH ne fonctionnera pas,et pour les applications sensibles au prix où les revêtements SiOx sont coûteux (le revêtement PVDC ajoute environ0,02 ‰ 0,04 / m2 contre 0,08 ‰ 0,15 / m2 pour le 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.
Ces revêtements sontÉpaisseur de 50 à 100 nanomètresLe mécanisme de barrière est fondamentalement différent de celui des barrières en polymère:la couche d'oxyde dense en forme de céramique agit comme un obstacle physique pour les molécules de gaz, et non un régulateur de solubilité/diffusivité.
La faiblesse critique: la fragilité.La couche d'oxyde est une céramique qui ne s'étire pas. Lorsque le film revêtu subit un allongement lors de la stratification, de la formation de sacs ou de la manipulation des consommateurs, la couche d'oxyde développe des micro-fissures.Une seule ligne de plis profonds peut augmenter la TRO locale de 10 ¢50*C'est pourquoi les films barrières revêtus d'oxyde nécessitent:
- Contrôle de la tension plus strict pendant la stratification (généralement 10 à 15% de tension inférieure que pour les films métallisés)
- Paramètres plus doux pour la formation de sacs (temps de cycle plus lent, profondeur de formation réduite pour les sacs debout)
- Épreuves obligatoires Gelbo flex (ASTM F392) avec réévaluation de la barrière après 50 et 100 cycles de flex
| Catégorie de produits | Barrière recommandée | Rationalisation |
|---|---|---|
| Café à grains entiers (durée de conservation 12 à 18 mois) | PET/Al foil/PE ou PET/PE métallisé | RTR maximal + WVTR + barrière aromatique; préférable du papier |
| Café moulu (12 mois) | PET/PE métallisé | Convient pour le sol; dégazage assisté par vanne |
| Aliments secs pour animaux de compagnie (18 mois) | Le produit doit être présenté sous forme d'une couche d'étiquette. | Une teneur élevée en matières grasses nécessite une protection contre l'oxydation |
| Les légumes surgelés (24 mois) | MDO-PE/PE (pas de couche de barrière séparée) | La basse température ralentit l'oxydation; le PE de base est suffisant |
| Les repas préparés à la rétortation (18 mois) | Pour les produits présentant une teneur en dioxyde de carbone supérieure à 0,5%, la teneur en dioxyde de carbone supérieure à 0,5% doit être calculée à partir de la teneur en dioxyde de carbone supérieure à 0,5%. | Foil pour une protection maximale; AlOx-BOPP pour la transparence + micro-ondes |
| Pâtes fraîches (MAP, 30 à 60 jours) | Le produit doit être présenté sous la forme d'une couche d'équipement. | Objectif OTR modéré; PVDC préféré pour la tolérance à l'humidité |
| Sac de remplissage de détergent liquide | Le produit doit être présenté sous forme d'une couche d'étiquette. | La résistance chimique + la tolérance à l'humidité déterminent le choix |
| Sachet de masque facial cosmétique | PTFE/Al-foil/PE | La préservation des parfums exige une feuille à transmission zéro |
| Les collations (9 à 12 mois) | Le produit doit être soumis à un contrôle de conformité. | Le BOPP métallisé domine; le PE mono-matériau gagne |
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Spécification de la barrière sans définition des conditions d'essai.L'OTR à 23°C/0% RH n'a pas de sens pour un produit stocké à 35°C/75% RH dans un entrepôt d'Asie du Sud-Est. Chaque augmentation de 10°C double à peu près le taux de perméation (comportement Arrhenius).Veuillez toujours spécifier les exigences en matière de barrière dans des conditions réalistes de stockage et de distribution, et non les normes de laboratoire.
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En supposant que la barrière en stratifié = barrière en film.Un seul trou d'épingle dans un stratifié de feuille de 7 μm invisible à l'œil nu peut augmenter la TRO totale de l'emballage de 100 1000* par rapport à la mesure du film plat.C'est pourquoi l'échantillonnage statistique et les tests de flexibilité sont plus importants qu'un seul numéro OTR à film plat..Demandez des données OTR sur les sacs formés après Gelbo flex, pas seulement sur le stratifié brut.
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Sur-spécifier pour "être en sécurité" et payer pour cela.Chaque marque veut une "transmission zéro". Mais passer d'une structure EVOH (OTR ~1.0) à une structure métallisée (OTR ~0.2) ajoute 0,03 ¢ 0,08 $ / poche.Pour un produit ayant une durée de conservation de 9 mois et une teneur en huile modérée, l'EVOH est presque certainement suffisante et les économies se multiplient par des millions d'unités.
La sélection du film de barrière est une décision d'ingénierie, pas une décision d'achat.et coût unitaireLe mauvais choix - spéculé par quelqu'un qui a comparé des feuilles de données OTR sans comprendre la dégradation du monde réel - conduit à une défaillance du produit qu'aucune quantité d'impression magnifique ne peut corriger.
En tant que fabricant qui utilise tous les principaux technologies de barrière quotidiennement, la lamination de feuilles, la coextrusion EVOH, le revêtement PVDC,Les 30 minutes les plus précieuses que vous pouvez passer sont une discussion technique avec l'équipe d'ingénieurs de votre convertisseur.Apportez la teneur en humidité de votre produit, le pourcentage huile/graisse, la durée de conservation et la température de distribution la plus basse.Nous vous dirons honnêtement quelle barrière est suffisante et laquelle est excessive.
Zhihe Packaging exploite en interne la conversion de films de barrière à travers toutes les principales technologies: stratification en feuille d'aluminium (7 ‰ 15 μm), coextrusion EVOH (27 ‰ 48 mol% de catégories d'éthylène),revêtement de dispersion PVDC aqueuxToutes les structures sont soutenues par des tests ASTM F1249 (WVTR), ASTM D3985 (OTR) et ASTM F392 (Gelbo flex) en interne.Contactez notre équipe technique.pour une recommandation de barrière adaptée à la durée de conservation et au profil de distribution spécifiques de votre produit.
