Status e perspectiva do filme de alta barreira coextrudado multicamadas
1. Técnica de fabricação defilme coextrudado multicamadas
De modo geral, a tecnologia coextrudada multicamadas consiste em derreter e extrusar diferentes matérias-primas de resina com diferentes funções por 5 ou mais extrusoras, integrando vantagens de vários materiais. Ajuda a controlar o custo de forma eficaz e a ajustar a estrutura do filme com base na demanda com amplo escopo de aplicação.
O método de processamento do filme coextrudado multicamadas é dividido em: sopro superior e resfriamento a ar, sopro inferior e resfriamento a água e fundição.
1) Soprado superior e resfriamento de ar
O filme é resfriado a ar com velocidade de resfriamento lenta e maior cristalinidade, obtendo alta resistência, mas baixa suavidade e transparência, difícil de controlar a estabilidade de extrusão do filme e levando a maior diferença de espessura.
2) Resfriamento por sopro e água
O filme é resfriado por água com velocidade de resfriamento rápida e menor cristalinidade, obtendo alta maciez e transparência, mas difícil de controlar a estabilidade de extrusão do filme, levando a maior diferença de espessura.
3) Fundição
O filme é resfriado por um rolo de resfriamento com velocidade de resfriamento rápida, obtendo alta suavidade e transparência, formação de extrusão estável e menor diferença de espessura.
2. Diferença entre fundição e moldagem por extrusão e sopro
1) Comparação do processo de produção
A. Dificuldade de produção
A fundição é mais adequada para a produção de filmes coextrudados multicamadas do que o sopro. Principalmente na coextrusão com vários tipos de materiais, é mais fácil controlar os parâmetros de processamento da fundição. O design da cabeça de roscar pode efetivamente garantir a distribuição uniforme de vários materiais no produto. No entanto, a tecnologia de sopro da cabeça de matriz coextrudada é mais difícil, a estrutura é mais complexa e a tecnologia não está madura.
B. Resfriamento e formação
O filme hot-melt fundido é curto e pode ser rapidamente resfriado e formado sob a ação de exaustor a vácuo, faca de ar e localizador de borda, gerando produtos estáveis e de boa qualidade. No entanto, o filme termofusível soprado passará por um processo de sopro e inflação, e será resfriado e formado por ar ou água, levando a um longo tempo de formação e grandes mudanças após a formação. É suscetível a influências externas na fase de fusão, resultando em difícil controle de qualidade do produto e baixa estabilidade.
C. Seleção de matéria-prima
Fundição e sopro têm grande diferença na seleção da matéria-prima. Na coextrusão multicamadas, é necessário selecionar uma combinação de materiais com fluidez semelhante. Quando a fluidez dos materiais for muito diferente, haverá falta de ajuste. Isso significa que, uma vez escolhido um material, algumas opções de outros materiais coextrudados estão disponíveis, o que restringe amplamente as vantagens da coextrusão multicamadas. Mas durante o processo de fundição, ele pode resolver a maioria dos problemas ajustando o rolo divisor e a lâmina oscilante.
2. Comparação das características do produto
As principais vantagens do elencofilmeincluem: bom brilho superficial, alta planicidade, boa extensão mecânica, boa flexibilidade, melhor transparência do que filme soprado.
A. Resistência ao calor
O filme soprado passará por um processo de sopro e inflação, levando a diferentes estiramentos moleculares tanto na vertical quanto na horizontal. A resistência ao calor e o desempenho da vedação térmica do produto serão bastante afetados. Quando o produto é necessário para retorta e esterilização, a cadeia molecular esticada na formação terá uma retração significativa após o aquecimento, resultando em séria deformação e reduzindo bastante a resistência da conexão de vedação térmica.
B. Transparência e uniformidade
Na produção do filme fundido, o arranjo molecular é ordenado e a velocidade de resfriamento do produto é rápida, o que contribui para melhorar a transparência, o brilho e a uniformidade da espessura do produto. A resistência ao impacto, a resistência ao calor e a adaptabilidade a baixas temperaturas do filme fundido são melhores do que o filme soprado.
2) Eficiência de produção
A fundição tem alta eficiência de produção e qualidade de produto estável. O desperdício no processo de produção é menor e é mais fácil realizar a reciclagem on-line de materiais de ponta, resíduos de filmes, etc., resultando em maior utilização de materiais.
3) Tolerância de espessura
O processo de fundição adota uma cabeça de matriz plana equipada com um tanque de retenção especial, que pode garantir um fluxo uniforme de material e controlar automaticamente a uniformidade da folga da borda da matriz por meio de um dispositivo de ajuste automático. A precisão do controle é muito alta e a tolerância à espessura do filme espesso pode ser controlada abaixo de ±3%.
O processo de sopro adota cabeça de matriz de anel e núcleo de matriz multicamadas. Os requisitos de precisão de usinagem e precisão de montagem são muito elevados e particularmente difíceis de controlar. Portanto, a tolerância de espessura do filme soprado pode ser controlada em torno de +8%~10%.
4) Qualidade da coroa
Quando em sopro descendente e resfriamento com água, a secagem incompleta e a seleção inadequada do material corona levarão a corona negativa ou atenuação severa da corona, resultando em baixa adesão da tinta e descoloração. No processo de fundição, o rolo de fundição de aço é utilizado para resfriar os produtos, e a umidade não entrará em contato direto com o produto, por isso é mais fácil garantir a qualidade do tratamento corona dos produtos.
5) Remoção de resíduos
No processo de conformação do plástico, devido à decomposição térmica ou baixa precipitação molecular, é fácil produzir acúmulo de resíduos no molde, que são facilmente removidos no processo de fundição. Mas os resíduos do processo de sopro só podem ser removidos parando a máquina. Se não for removido a tempo, é fácil ficar preso no produto, resultando em teor excessivo de impurezas ou arranhões óbvios na superfície do filme. Como o método de sopro em si tem baixo rendimento e grande desperdício de inicialização, se a máquina for aberta e parada com frequência, o custo unitário de produção aumentará bastante.
1. O filme fundido contendo EVOH e PA como camada de barreira possui excelente barreira, propriedades mecânicas, termoformação de tração e propriedades de vedação a quente; nenhuma laminação adicional é necessária e nenhum resíduo de tinta, adesivo ou auxiliar está envolvido. Portanto, é um produto verde e ecológico com vantagem de custo, que pode ser utilizado para embalar alimentos, bebidas e itens fáceis de oxidar. Pode reduzir o uso de aditivos e conservantes e prolongar significativamente a vida útil dos alimentos. Enquanto isso, o material é fácil de reciclar, sem gases nocivos após a incineração, que é conhecido como material de embalagem verde e ecológico, e também se torna tendência de mercado após"diretiva de limite de plástico". Também tem as vantagens de baixo custo de produção, processo simples, baixo consumo de energia, alta eficiência de produção e assim por diante, de acordo com a política de desenvolvimento de proteção ambiental verde e de baixo carbono.
Aqui estão várias estruturas típicas de filme de barreira coextrudado multicamadas:
① Estrutura não simétrica: PA/TIE/PA/TIE/PE/PE/PE
Desempenho principal: Boa flexibilidade, transparência e resistência a baixas temperaturas.
② Estrutura não simétrica: PA/TIE/PA/TIE/PP/PPIPP
Aplicação: Embalagem a vácuo congelada; boa resistência à perfuração.
Desempenho principal: Boa transparência, retortável acima de 121°C
③ Estrutura simétrica: PP/TIE/PA/EVOHIPA/TIEIPP
Aplicação: embalagem retorta; certa resistência a baixas temperaturas
Desempenho principal: Alta barreira, boa transparência e proteção de aromas.
④ Estrutura não simétrica: PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE
Aplicação: Embalagem termoformadora extensível
Desempenho principal: Alta barreira, boa transparência e termoformação fácil de esticar
⑤ Estrutura não simétrica: PA/PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE
Aplicação: Embalagem termoformadora extensível
Desempenho principal: Alta barreira, boa transparência e termoformação fácil de esticar
⑥ Estrutura não simétrica: PBT/TIE/PE/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE/PE
A propriedade mecânica da estrutura ⑥ é melhor que a estrutura⑤, evita empenamento. O desempenho principal da estrutura⑥ é semelhante ao da estrutura⑤.
Princípio de alocação das estruturas acima:
A. PA, EVOH e PBT são materiais polares, enquanto PE e PP são materiais não polares. De acordo com o princípio da similaridade e compatibilidade, o TIE é necessário entre eles para colá-los, e o TIE é modificado por PE e PP com boa resistência à água, portanto o PA na camada interna não reduzirá a barreira devido à absorção de água. Portanto, substituir o material de camada única por multicamadas dos mesmos materiais na camada de barreira pode melhorar a estabilidade da barreira do filme.
B. Na camada de barreira, pode melhorar significativamente a propriedade de barreira do filme, substituindo um único material por dois materiais diferentes. De acordo com o princípio do efeito sinérgico, o PA/EVOH/PA possui melhor barreira ao oxigênio do que o EVOH.
C. Dividir PE ou PP em duas camadas e usar materiais baratos para uma camada e materiais funcionais para a outra camada pode reduzir os custos de produção.
D. O filme coextrudado com mais camadas pode melhorar a resistência à deformação por tensão do filme abaixo de sete camadas. Porque o PA é fácil de deformar após a absorção de água, resultando em ondulação do filme, e a estrutura acima⑥ com PBT em vez de PA não gerará ondulação.
1. Conclusão
De acordo com estatísticas confiáveis, existem atualmente mais de 20 fabricantes de filmes coextrusados de alta barreira multicamadas na China, entre os quais há apenas uma dúzia de linhas de produção de filmes fundidos coextrudados multicamadas de alta barreira (a maioria dos quais são introduzidos da Alemanha), com capacidade total de produção inferior a 80.000 toneladas por ano, e a maior parte deles é utilizada na embalagem de produtos de baixo custo. No entanto, a quantidade utilizada de filmes para embalagens plásticas ultrapassa 10,7 milhões de toneladas em 2020, enquanto a quantidade de filmes fundidos de alta barreira é responsável por menos de 1%, o que tem um enorme espaço de crescimento de mercado.
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