Estado y perspectivas de la película de alta barrera coextruida multicapa
1. Técnica de fabricación depelícula coextruida multicapa
En términos generales, la tecnología de coextrusión multicapa consiste en fundir y extruir diferentes materias primas de resina con diferentes funciones mediante 5 o más extrusoras, integrando las ventajas de varios materiales. Ayuda a controlar de manera rentable y ajustar la estructura de la película según la demanda con un amplio alcance de aplicación.
El método de procesamiento de la película coextruida multicapa se divide en: soplado superior y enfriamiento por aire, soplado hacia abajo y enfriamiento por agua y fundición.
1) Soplado superior y refrigeración por aire
La película se enfría con aire con una velocidad de enfriamiento lenta y una mayor cristalinidad, logrando alta resistencia pero baja suavidad y transparencia, lo que dificulta controlar la estabilidad de extrusión de la película y conduce a una mayor diferencia de espesor.
2) Soplado hacia abajo y refrigeración por agua
La película se enfría con agua con una velocidad de enfriamiento rápida y una cristalinidad más baja, lo que logra una gran suavidad y transparencia, pero es difícil controlar la estabilidad de extrusión de la película, lo que genera una mayor diferencia de espesor.
3) fundición
La película se enfría mediante un rodillo de enfriamiento con una velocidad de enfriamiento rápida, logrando una alta suavidad y transparencia, una formación de extrusión estable y una menor diferencia de espesor.
2. Diferencia entre fundición y extrusión-soplado
1) Comparación del proceso de producción.
A. Dificultad de producción
La fundición es más adecuada que el soplado para la producción de películas coextruidas multicapa. Especialmente cuando se coextruye con diversos tipos de materiales, es más fácil controlar los parámetros de procesamiento de la fundición. El diseño del cabezal de troquel puede garantizar eficazmente la distribución uniforme de diversos materiales en el producto. Sin embargo, la tecnología de soplado del cabezal de matriz coextruido es más difícil, la estructura es más compleja y la tecnología no está madura.
B. Enfriamiento y formación
La película termofusible de fundición es corta y puede enfriarse y formarse rápidamente bajo la acción de la campana extractora de vacío, la cuchilla de aire y el localizador de bordes, lo que genera productos estables y de buena calidad. Sin embargo, la película termofusible soplada pasará por un proceso de soplado e inflado, y se enfriará y formará con aire o agua, lo que llevará a un tiempo de formación prolongado y grandes cambios después de la formación. Es susceptible a influencias externas en la fase de fusión, lo que resulta en un control de calidad estricto del producto y una estabilidad deficiente.
C. Selección de materia prima
La fundición y el soplado tienen una gran diferencia en la selección de materias primas. Cuando se coextruye multicapa, se solicita seleccionar una combinación de materiales con fluidez similar. Cuando la fluidez de los materiales es muy diferente, habrá falta de ajuste. Eso significa que, una vez que se elige un material, hay disponibles algunas opciones de otros materiales coextruidos, lo que restringe en gran medida las ventajas de la coextrusión multicapa. Pero durante el proceso de fundición, se puede resolver la mayoría de los problemas ajustando el rodillo divisor y la cuchilla oscilante.
2.Comparación de características del producto
Las principales ventajas del yeso.películaincluyen: buen brillo superficial, alta planitud, buena extensión mecánica, buena flexibilidad, mejor transparencia que la película soplada.
A. Resistencia al calor
La película soplada pasará por un proceso de soplado e inflado, lo que dará lugar a diferentes estiramientos moleculares tanto en vertical como en horizontal. La resistencia al calor y el rendimiento del termosellado del producto se verán muy afectados. Cuando se requiere que el producto se retorta y se esterilice, la cadena molecular estirada durante la formación tendrá una retracción significativa después del calentamiento, lo que resultará en una deformación grave y reducirá en gran medida la resistencia de la conexión termosellada.
B. Transparencia y uniformidad
Al producir la película fundida, la disposición molecular es ordenada y la velocidad de enfriamiento del producto es rápida, lo que favorece la mejora de la transparencia, el brillo y la uniformidad del espesor del producto. La resistencia al impacto, la resistencia al calor y la adaptabilidad a bajas temperaturas de la película fundida son mejores que las de la película soplada.
2) Eficiencia de producción
La fundición tiene una alta eficiencia de producción y una calidad estable del producto. El desperdicio en el proceso de producción es menor y es más fácil realizar el reciclaje en línea de vanguardia, películas de desecho, etc., lo que resulta en una mayor utilización de materiales.
3) Tolerancia de espesor
El proceso de fundición adopta un cabezal de matriz plano equipado con un tanque de retención especial, que puede garantizar un flujo uniforme del material y controlar automáticamente la uniformidad del espacio del labio de la matriz mediante un dispositivo de ajuste automático. La precisión del control es muy alta y la tolerancia del espesor de la película gruesa se puede controlar por debajo del ±3%.
El proceso de soplado adopta un cabezal de matriz anular y un núcleo de matriz multicapa. Los requisitos de precisión de mecanizado y de montaje son muy elevados y especialmente difíciles de controlar. Por lo tanto, la tolerancia de espesor de la película soplada se puede controlar alrededor de +8%~10%.
4) Calidad de la corona
Cuando se utiliza soplado descendente y enfriamiento con agua, el secado incompleto y la selección inadecuada del material de la corona provocarán una corona negativa o una atenuación severa de la corona, lo que resultará en una mala solidez de la adhesión de la tinta y decoloración. En el proceso de fundición, el rodillo de fundición de acero se utiliza para enfriar los productos y la humedad no entrará en contacto directo con el producto, por lo que es más fácil garantizar la calidad del tratamiento corona de los productos.
5) Eliminación de residuos
En el proceso de formación de plástico, debido a la descomposición térmica o la precipitación de bajo peso molecular, es fácil producir acumulación de residuos en el molde, que se eliminan fácilmente en el proceso de fundición. Pero los residuos del proceso de soplado sólo se pueden eliminar deteniendo la máquina. Si no se retira a tiempo, es fácil quedar atrapado en el producto, lo que resulta en un contenido excesivo de impurezas o rayones obvios en la superficie de la película. Debido a que el método de soplado en sí tiene un bajo rendimiento y un gran desperdicio en el arranque, si la máquina se abre y detiene con frecuencia, el costo unitario de producción aumentará considerablemente.
1. La película fundida que contiene EVOH y PA como capa barrera tiene excelentes propiedades de barrera, propiedades mecánicas, termoformado por tracción y termosellado; no se requiere laminación adicional y no implica tinta, adhesivo ni residuos auxiliares. Por lo tanto, es un producto ecológico y ecológico con una ventaja de costos, que puede usarse para envasar alimentos, bebidas y artículos que son fáciles de oxidar. Puede reducir el uso de aditivos y conservantes y prolongar en gran medida la vida útil de los alimentos. Mientras tanto, el material es fácil de reciclar sin gases nocivos después de la incineración, lo que se conoce como materiales de embalaje ecológicos y ecológicos, y también se convierte en la tendencia del mercado después."directiva de límite de plástico". También tiene las ventajas de un bajo costo de producción, un proceso simple, un bajo consumo de energía, una alta eficiencia de producción, etc., de acuerdo con la política de desarrollo de protección ambiental ecológica y baja en carbono.
A continuación se muestran varias estructuras típicas de películas de barrera coextruidas de múltiples capas:
① Estructura no simétrica: PA/TIE/PA/TIE/PE/PE/PE
Prestaciones principales: Buena flexibilidad, transparencia y resistencia a bajas temperaturas.
② Estructura no simétrica: PA/TIE/PA/TIE/PP/PPIPP
Aplicación: Envasado al vacío de congelados; buena resistencia a la perforación.
Rendimiento principal: Buena transparencia, retortable por encima de 121 ℃
③ Estructura simétrica: PP/TIE/PA/EVOHIPA/TIEIPP
Aplicación: embalaje en retorta; cierta resistencia a bajas temperaturas
Principales prestaciones: Alta barrera, buena transparencia y protección del aroma.
④ Estructura no simétrica: PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE
Aplicación: Envases termoformados estirables.
Rendimiento principal: Alta barrera, buena transparencia y termoformado fácil de estirar.
⑤ Estructura no simétrica: PA/PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE
Aplicación: Envases termoformados estirables.
Rendimiento principal: Alta barrera, buena transparencia y termoformado fácil de estirar.
⑥ Estructura no simétrica: PBT/TIE/PE/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE/PE
La propiedad mecánica de la estructura ⑥ es mejor que la de la estructura ⑤, evite deformaciones. El rendimiento principal de la estructura⑥ es similar al de la estructura⑤.
Principio de asignación de las estructuras anteriores:
R. PA, EVOH y PBT son materiales polares, mientras que PE y PP son materiales no polares. De acuerdo con el principio de similitud y compatibilidad, se necesita TIE entre ellos para pegarlos, y TIE se modifica con PE y PP con buena resistencia al agua, por lo que el PA en la capa interna no reducirá la barrera debido a la absorción de agua. Por lo tanto, reemplazar el material de una sola capa con múltiples capas de los mismos materiales en la capa de barrera puede mejorar la estabilidad de la barrera de la película.
B. En la capa de barrera, puede mejorar significativamente la propiedad de barrera de la película reemplazando un solo material por dos materiales diferentes. Según el principio de efecto sinérgico, PA/EVOH/PA tiene una mejor barrera al oxígeno que EVOH.
C. Dividir PE o PP en dos capas y utilizar materiales baratos para una capa y materiales funcionales para la otra capa puede reducir los costos de producción.
D. La película coextruida con más capas puede mejorar la resistencia a la deformación por tensión de la película por debajo de siete capas. Debido a que el PA es fácil de deformar después de la absorción de agua, lo que resulta en el rizado de la película, y la estructura anterior⑥ con PBT en lugar de PA no generará rizado.
1. Conclusión
Según estadísticas autorizadas, actualmente hay más de 20 fabricantes de películas de coextrusión multicapa de alta barrera en China, entre las cuales solo hay una docena de líneas de producción de películas fundidas de coextrusión multicapa de alta barrera (la mayoría de las cuales se introducen desde Alemania), con una capacidad de producción total de menos de 80.000 toneladas al año, y la mayoría de ellos se utilizan en el envasado de productos de gama baja. Sin embargo, la cantidad utilizada de películas plásticas para envases supera los 10,7 millones de toneladas en 2020, mientras que la cantidad de películas fundidas de alta barrera representa menos del 1%, lo que tiene un enorme espacio de crecimiento en el mercado.
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