Tecnologia de filme de barreira em embalagens flexíveis: como EVOH, PVDC, folha de alumínio e revestimentos transparentes realmente funcionam

Um guia técnico do fabricante para a selecção de uma película de barreira para embalagens flexíveis.compensações de processamento, e um quadro de decisão para os gestores de contratos.

Uma embalagem flexível pode parecer perfeita na prateleira, registar impressões nítidas, selos limpos, dimensões consistentes e ainda falhar catastróficamente.durante semanas ou mesesA entrada de oxigénio oxida o óleo dos grãos de café, a umidade atravessa a parede do filme e amolece o alimento seco para animais de estimação em uma massa aglomerada e não vendível.Os aromáticos de uma mistura de chá premium escapam através do filme, deixando o consumidor com uma bebida plana e sem carácter.

A diferença entre uma embalagem que protege o produto e uma que o destrói é uma camada que a maioria das pessoas nunca vê: a película de barreira, tipicamente de 3 ̊7 microns de espessura,enterrado no meio da estrutura laminada.

Para os compradores B2B que procuram embalagens flexíveis, compreender a tecnologia de barreira não é opcional é a única decisão de especificação de maior risco que você vai fazer.E o custo não é medido em centavos por saco, mas em cargas de contêineres rejeitadas e reputação da marca danificada..

Todos os filmes de barreira operam segundo o mesmo princípio físico: uma molécula de gás ou vapor deve primeirodissolverna superfície do polímero,difusaatravés da espessura da película, e finalmentedesabsorçãoEste é o modelo de difusão de solução, e explica porque diferentes materiais têm um desempenho de barreira radicalmente diferente.

Três fatores controlam a taxa:

1. SolubilidadeOs polímeros polares como o EVOH têm uma solubilidade muito baixa em oxigênio porque o O2 é não-polar; é por isso que o EVOH é uma barreira de oxigênio excepcional.
2. Difusão∆ a rapidez com que as moléculas dissolvidas se movem através da matriz do polímero.Polímeros de alta cristalinidade como o PVDC são caminhos mais lentos para as moléculas de gás.
3. EspessuraO desempenho da barreira aumenta linearmente com a espessura (primeira lei de Fick).manchas de gel, variação de espessura) criar um piso.

Este modelo também explica o calcanhar de Aquiles do EVOH: ele é altamente sensível à umidade. As moléculas de água plastificam o EVOH, aumentando a mobilidade da cadeia do polímero e reduzindo drasticamente a barreira do oxigênio.A 85% RH, O EVOH com um teor de etileno de 38 mol% pode perder mais de 90% da sua barreira de oxigénio no estado seco.É por isso que o EVOH quase nunca é a camada externa de um laminado é sempre entrelaçado entre as camadas de proteção contra a umidade PE ou PP.

Nota do fabricante sobre os intervalos de dados OTR:Os valores OTR publicados são normalmente medidos em filme plano em condições de laboratório (23°C, 0% RH).e a temperatura de armazenamento variável é quase sempre 1É o que distingue a recomendação de um conversor experiente da ficha de especificações de um fornecedor de matérias-primas.

Para aplicações que exigem a maior barreira absoluta ¥ café, bolsas de retort, embalagens de tiras farmacêuticas, rações militares sensíveis ¥ folha de alumínio a 7 ¢ 9 μm permanece incomparável.a folha é funcionalmente uma barreira de transmissão zeroA camada de vedação de óxido de alumínio que se forma naturalmente em ambas as superfícies impede qualquer transmissão mensurável de gás ou umidade em condições de ensaio normais.

Mas a folha tem fraquezas no mundo real que as equipas de compras ignoram:

Flex-cracking e formação de pinhole.Quando um laminado contendo folha é repetidamente flexionado durante a formação da bolsa, o preenchimento, a vibração de transporte e o manuseio do consumidor, a camada de alumínio desenvolve rachaduras microscópicas.de diâmetro tipicamente de 10100μmUm laminado de folha que mede < 0,01 OTR em filme plano pode degradar-se para 0,5 ∼ 2,0 OTR após 50 ciclos de flexão por ASTM F392 (teste de flexão Gelbo).

Estratégia de atenuação:Para aplicações com tensão mecânica esperada (bolsas em pé que serão comprimidas durante o empilhamento de paletes, ou produtos envoltos em fluxo com formas irregulares), especificar aFolha de 9 μm mínimocom uma camada de almofada de PE adicional entre a folha e a tela de impressão.A espessura extra de 2μm e a camada de almofada reduzem a formação de buracos de alfinete em 40~60% em nossos testes internos em comparação com folha de 7μm em uma estrutura direta PET/folha/PE.

O EVOH (copolímero de etileno-vinil-alcool) é a barreira transparente de oxigénio mais utilizada em embalagens flexíveis.Seu mecanismo de barreira depende de forte ligação de hidrogênio entre grupos hidroxilo (-OH) ao longo da espinha dorsal do polímeroA compensação: os mesmos grupos -OH atraem moléculas de água,que perturbam a rede de ligação de hidrogénio e reduzem drasticamente o desempenho da barreira.

A variável chave de especificação éTeor de etileno:

• 27·32 mol% de etileno:Barreira de oxigénio em estado seco mais elevada (OTR <0,1 em condições de laboratório). Utilizado quando o laminado tem excelente proteção contra a umidade em ambos os lados (por exemplo, PP/tie/EVOH/tie/PP para retorte).
• 38 ∼44 mol% de etileno:Tolerância e barreira de umidade equilibrada. O grau mais comum para embalagens de alimentos gerais. Ainda perde ~ 60 ∼ 80% de barreira a 85% RH versus seco.
• 48 mol% de etileno:Máxima tolerância à humidade, menor barreira de pico. Utilizado quando as condições de processamento expõem o EVOH ao vapor ou à alta umidade no início da conversão.

A regra de três camadas para o sucesso da EVOH:

1. Nunca exponha o EVOH ao ambiente externo.Deve ser entrelaçado entre camadas que fornecem proteção contra a umidade tipicamente PE, PP ou PET.
2. Utilize camadas de adesivos em ambos os lados.A EVOH não se liga directamente ao PE ou ao PP; é necessária uma resina de ligação (normalmente 3 ‰ 5 g/m2 de peso do revestimento) enxertada com anidrido maleico em ambas as interfaces.
3. Contar com a degradação da retorta.Se a embalagem for submetida à esterilização de retorte (121 ° C, 30+ min em vapor saturado), a EVOH absorverá a umidade durante o processo.Especificar os valores de barreira pós-retort no seu acordo de qualidade, não pré-retort.

O PVDC (cloreto de polivinilidina) é a barreira transparente mais resistente à humidade disponível.O desempenho de barreira do PVDC é essencialmente independente da umidade ambiente OTR permanece dentro de 10 15% dos valores secos mesmo a 90% RHIsto torna o PVDC a barreira de escolha para produtos de alta umidade onde a EVOH seria comprometida: massas frescas, carnes refrigeradas, alimentos húmidos para animais de estimação e sacos de reabastecimento de detergente líquido.

O PVDC é tipicamente aplicado como revestimento de dispersão aquosa (35 g/m2 de peso seco) em vez de como camada coextrudada,que adiciona uma etapa de fabrico, mas permite um controlo preciso do peso do revestimento e uma excelente aderência sem camadas de ligação.

O elefante na sala: o PVDC contém cloro.que exijam instalações de transformação de resíduos em energia equipadas com depuradoresIsto levou os principais proprietários de marcas europeias a abandonar gradualmente o PVDC em favor de alternativas revestidas com SiOx e baseadas em EVOH, mesmo quando o PVDC superaria tecnicamente essas opções.

Quando o PVDC ainda fizer sentido:Para mercados de exportação sem restrições estritas de halogênio, para produtos de alta umidade onde o EVOH não funcionará,e para aplicações sensíveis ao preço em que os revestimentos de SiOx são proibitivos em termos de custos (o revestimento PVDC adiciona aproximadamente0,02 ‰ 0,04 / m2 contra 0,08 ‰ 0,15 / m2 para 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.

Estes revestimentos sãoDe espessura de 50 ∼ 100 nanómetrosO mecanismo de barreira é fundamentalmente diferente das barreiras de polímero:A camada densa de óxido semelhante à cerâmica atua como um obstáculo físico para as moléculas de gás, não um controlador de solubilidade/difusividade.

A fraqueza crítica: fragilidade.A camada de óxido é uma cerâmica que não se estende. Quando o filme revestido sofre alongamento durante a laminação, a formação de bolsas ou o manuseio do consumidor, a camada de óxido desenvolve micro-fissuras.Uma única linha de dobras profundas pode aumentar o OTR local em 1050*É por isso que os filmes de barreira revestidos com óxido exigem:

• Controle de tensão mais apertado durante a laminação (normalmente 10~15% menor tensão da teia do que para filmes metalizados)
• Parâmetros mais suaves de formação de sacos (tempo de ciclo mais lento, profundidade de formação reduzida para sacos em pé)
• Ensaio obrigatório de flexão Gelbo (ASTM F392) com re-medida da barreira após 50 e 100 ciclos de flexão

1. Especificar a barreira sem definir as condições de ensaio.O OTR a 23°C/0% RH é insignificante para um produto armazenado a 35°C/75% RH em um armazém do Sudeste Asiático.Especificar sempre os requisitos de barreira em condições de armazenamento e distribuição realistas, não padrão de laboratório.

2. Supondo que a barreira laminada = barreira de filme.Um único buraco de alfinete num laminado de folha de alumínio de 7 μm “invisível a olho nu” pode aumentar o OTR total do pacote em 100 “1000 “ em comparação com a medição de filme plano.É por isso que a amostragem estatística e os testes de flexão são mais importantes do que um único número OTR de filme plano..Solicitar dados OTR sobre bolsas formadas após Gelbo flex, não apenas em laminado bruto.

3. Especificar demais para "estar seguro" e pagar por isso.Todas as marcas querem "transmissão zero". Mas mudar de uma estrutura EVOH (OTR ~ 1.0) para uma estrutura metalizada (OTR ~ 0.2) adiciona US $ 0,03 ¢ 0,08/bolsa.Para um produto com um prazo de validade de 9 meses e um teor moderado de óleo, a EVOH é quase certamente suficiente e as economias se multiplicam por milhões de unidades.

A selecção do filme de barreira é uma decisão de engenharia, não uma decisão de compra.e custo unitárioA escolha errada - especulada por alguém que comparou folhas de dados OTR sem compreender a degradação do mundo real - leva a uma falha do produto que nenhuma quantidade de impressão bonita pode corrigir.

Como um fabricante que utiliza todas as principais tecnologias de barreira diariamente, a laminação de folhas, a coextrusão EVOH, o revestimento PVDC,e laminados de óxido transparentes o mais valioso 30 minutos que você pode gastar é uma discussão técnica com a equipe de engenharia do seu conversorTraga o teor de umidade do seu produto, percentagem de óleo/gordura, prazo de validade e pior temperatura de distribuição.Vamos dizer-lhe honestamente qual barreira é suficiente e qual é exagerada..

A Zhihe Packaging opera a conversão interna de filme de barreira através de todas as principais tecnologias: laminação de folha de alumínio (715 μm), coextrusão EVOH (2748 mol% de etileno),revestimento de dispersão PVDC aquosoTodas as estruturas são suportadas por testes internos ASTM F1249 (WVTR), ASTM D3985 (OTR) e ASTM F392 (Gelbo flex).Contacte a nossa equipa técnica.para uma recomendação de barreira adaptada ao perfil específico de validade e distribuição do seu produto.