Status und Aussichten für mehrschichtige coextrudierte Hochbarrierefolien
1. Herstellungstechnik vonMehrschichtige coextrudierte Folie
Im Allgemeinen besteht die Mehrschicht-Coextrusionstechnologie darin, verschiedene Harzrohstoffe mit unterschiedlichen Funktionen durch 5 oder mehr Extruder zu schmelzen und zu extrudieren und so die Vorteile verschiedener Materialien zu integrieren. Es hilft bei der kosteneffizienten Kontrolle und der Anpassung der Folienstruktur an die Nachfrage mit einem breiten Anwendungsbereich.
Die Verarbeitungsmethode für mehrschichtige coextrudierte Folien ist unterteilt in: Oberblas- und Luftkühlung, Abwärtsblas- und Wasserkühlung sowie Gießen.
1) Obere Blas- und Luftkühlung
Die Folie wird durch Luft mit langsamer Abkühlgeschwindigkeit und höherer Kristallinität gekühlt, wodurch eine hohe Festigkeit, aber geringe Weichheit und Transparenz erreicht wird, die Folienextrusionsstabilität schwer zu kontrollieren ist und zu größeren Dickenunterschieden führt.
2) Abwärtsblasen und Wasserkühlung
Die Folie wird durch Wasser mit schneller Abkühlgeschwindigkeit und geringerer Kristallinität gekühlt, wodurch eine hohe Weichheit und Transparenz erreicht wird, die Folienextrusionsstabilität jedoch schwer zu kontrollieren ist, was zu größeren Dickenunterschieden führt.
3) Casting
Der Film wird durch eine Kühlwalze mit hoher Kühlgeschwindigkeit gekühlt, wodurch eine hohe Weichheit und Transparenz, eine stabile Extrusionsformung und ein geringerer Dickenunterschied erreicht werden.
2. Unterschied zwischen Guss- und Extrusionsblasformen
1) Vergleich des Produktionsprozesses
A. Produktionsschwierigkeiten
Für die Herstellung mehrschichtiger coextrudierter Folien ist das Gießen besser geeignet als das Blasen. Insbesondere beim Co-Extrudieren mit unterschiedlichen Materialien ist es einfacher, die Verarbeitungsparameter des Gusses zu kontrollieren. Das Design des Düsenkopfes kann effektiv die gleichmäßige Verteilung verschiedener Materialien im Produkt gewährleisten. Allerdings ist die Blastechnologie mit koextrudiertem Düsenkopf schwieriger, die Struktur ist komplexer und die Technologie ist nicht ausgereift.
B. Abkühlen und Umformen
Der gegossene Schmelzfilm ist kurz und kann unter der Wirkung einer Vakuumabsaughaube, eines Luftmessers und eines Kantenlokalisierers schnell abgekühlt und geformt werden, wodurch Produkte mit stabiler und guter Qualität entstehen. Allerdings durchläuft die geblasene Heißschmelzfolie einen Prozess des Blasens und Aufblasens und wird durch Luft oder Wasser abgekühlt und geformt, was zu einer langen Formungszeit und großen Veränderungen nach der Formung führt. In der Schmelzphase ist es anfällig für äußere Einflüsse, was zu einer schwierigen Produktqualitätskontrolle und einer schlechten Stabilität führt.
C. Rohstoffauswahl
Beim Gießen und Blasen gibt es große Unterschiede bei der Auswahl der Rohstoffe. Beim Mehrschicht-Coextrudieren ist es erforderlich, eine Kombination von Materialien mit ähnlicher Fließfähigkeit zu wählen. Wenn die Fließfähigkeit der Materialien sehr unterschiedlich ist, mangelt es an Anpassung. Das bedeutet, dass nach der Auswahl eines Materials nur wenige Optionen für andere koextrudierte Materialien zur Verfügung stehen, was die Vorteile der mehrschichtigen Koextrusion weitgehend einschränkt. Während des Gießvorgangs können die meisten Probleme jedoch durch Einstellen der Teilerwalze und des Schwingmessers gelöst werden.
2.Vergleich der Produkteigenschaften
Die Hauptvorteile von CastFilmDazu gehören: guter Oberflächenglanz, hohe Ebenheit, gute mechanische Dehnung, gute Flexibilität, bessere Transparenz als Blasfolie.
A. Hitzebeständigkeit
Die geblasene Folie durchläuft einen Blas- und Aufblasprozess, der zu einer unterschiedlichen Dehnung der Moleküle sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen führt. Die Hitzebeständigkeit und Heißsiegelleistung des Produkts wird stark beeinträchtigt. Wenn das Produkt einer Retortenbehandlung und Sterilisation unterzogen werden muss, zieht sich die beim Formen gestreckte Molekülkette nach dem Erhitzen erheblich zusammen, was zu einer starken Verformung führt und die Festigkeit der Heißsiegelverbindung erheblich verringert.
B. Transparenz und Einheitlichkeit
Bei der Herstellung des Gussfilms ist die molekulare Anordnung geordnet und die Abkühlgeschwindigkeit des Produkts hoch, was zur Verbesserung der Transparenz, des Glanzes und der Dickengleichmäßigkeit des Produkts beiträgt. Die Schlagfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Anpassungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen von Gussfolien sind besser als bei Blasfolien.
2) Produktionseffizienz
Casting zeichnet sich durch eine hohe Produktionseffizienz und eine stabile Produktqualität aus. Der Abfall im Produktionsprozess ist geringer und es ist einfacher, Schnittkanten, Folienabfälle usw. online zu recyceln, was zu einer höheren Materialausnutzung führt.
3) Dickentoleranz
Beim Gießverfahren wird ein flacher Düsenkopf verwendet, der mit einem speziellen Vorratstank ausgestattet ist, der einen gleichmäßigen Materialfluss gewährleisten und die Gleichmäßigkeit des Düsenlippenspalts durch eine automatische Einstellvorrichtung automatisch steuern kann. Die Regelgenauigkeit ist sehr hoch und die Dickentoleranz von Dickfilmen kann unter ±3 % kontrolliert werden.
Der Blasprozess verwendet einen Ringdüsenkopf und einen mehrschichtigen Düsenkern. Die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und Montagegenauigkeit sind sehr hoch und besonders schwer zu kontrollieren. Daher kann die Dickentoleranz von Blasfolien auf etwa +8 % bis 10 % kontrolliert werden.
4) Qualität der Korona
Beim Abblasen und Wasserkühlen führt eine unvollständige Trocknung und eine falsche Auswahl des Koronamaterials zu einer negativen Korona oder einer starken Koronaschwächung, was zu einer schlechten Haftfestigkeit der Tinte und einer Entfärbung führt. Beim Gussverfahren wird die Stahlgusswalze zum Kühlen der Produkte verwendet, und die Feuchtigkeit kommt nicht direkt mit dem Produkt in Kontakt, sodass die Qualität der Koronabehandlung der Produkte einfacher sichergestellt werden kann.
5) Entfernung von Rückständen
Bei der plastischen Formgebung kommt es aufgrund thermischer Zersetzung oder niedermolekularer Ausfällung leicht zur Ansammlung von Rückständen in der Form, die im Gießprozess leicht entfernt werden können. Die Rückstände im Blasprozess können jedoch nur durch Stoppen der Maschine entfernt werden. Wenn es nicht rechtzeitig entfernt wird, kann es leicht zu Einschlüssen im Produkt kommen, was zu einem übermäßigen Gehalt an Verunreinigungen oder offensichtlichen Kratzern auf der Folienoberfläche führt. Da die Blasmethode selbst eine geringe Leistung und einen großen Anlaufverlust verursacht, erhöhen sich die Produktionskosten pro Einheit erheblich, wenn die Maschine häufig geöffnet und angehalten wird.
1. Die gegossene Folie, die EVOH und PA als Barriereschicht enthält, weist hervorragende Barriere-, mechanische Eigenschaften, Zug-Thermoformungs- und Heißsiegeleigenschaften auf; Es ist keine zusätzliche Laminierung erforderlich und es fallen keine Tinten-, Klebstoff- und Hilfsstoffrückstände an. Daher handelt es sich um ein grünes und umweltfreundliches Produkt mit Kostenvorteilen, das zum Verpacken von Lebensmitteln, Getränken und Gegenständen verwendet werden kann, die leicht oxidieren. Es kann den Einsatz von Zusatz- und Konservierungsmitteln reduzieren und die Haltbarkeit von Lebensmitteln erheblich verlängern. Mittlerweile lässt sich das Material nach der Verbrennung leicht recyceln, ohne dass schädliche Gase entstehen, was als grünes und umweltfreundliches Verpackungsmaterial bekannt ist und sich auch zum Markttrend entwickelt"Kunststoff-Grenzwertrichtlinie". Es bietet außerdem die Vorteile niedriger Produktionskosten, eines einfachen Prozesses, eines geringen Energieverbrauchs, einer hohen Produktionseffizienz usw. im Einklang mit der Entwicklungspolitik für einen umweltfreundlichen und kohlenstoffarmen Umweltschutz.
Hier sind einige typische mehrschichtige coextrudierte Barrierefolienstrukturen:
① Unsymmetrische Struktur: PA/TIE/PA/TIE/PE/PE/PE
Hauptleistung: Gute Flexibilität, Transparenz und Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen.
② Unsymmetrische Struktur: PA/TIE/PA/TIE/PP/PPIPP
Anwendung: Gefrorene Vakuumverpackung; gute Pannensicherheit.
Hauptleistung: Gute Transparenz, sterilisierbar über 121℃
③ Symmetrische Struktur: PP/TIE/PA/EVOHIPA/TIEIPP
Anwendung: Retortenverpackung; gewisse Tieftemperaturbeständigkeit
Hauptleistung: Hohe Barriere, gute Transparenz und Aromaschutz.
④ Nicht symmetrische Struktur: PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE
Anwendung: Stretch-Tiefziehverpackung
Hauptleistung: Hohe Barriere, gute Transparenz und leicht dehnbares Thermoformen
⑤ Unsymmetrische Struktur: PA/PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE
Anwendung: Stretch-Tiefziehverpackung
Hauptleistung: Hohe Barriere, gute Transparenz und leicht dehnbares Thermoformen
⑥ Unsymmetrische Struktur: PBT/TIE/PE/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE/PE
Die mechanischen Eigenschaften von Struktur ⑥ sind besser als Struktur ⑤, Verformungen vermeiden. Die Hauptleistung von Struktur⑥ ist ähnlich wie bei Struktur⑤.
Zuordnungsprinzip obiger Strukturen:
A. PA, EVOH und PBT sind polare Materialien, während PE und PP unpolare Materialien sind. Nach dem Prinzip der Ähnlichkeit und Kompatibilität wird zwischen ihnen TIE benötigt, um sie zusammenzukleben, und TIE wird durch PE und PP mit guter Wasserbeständigkeit modifiziert, sodass das PA in der Innenschicht die Barriere aufgrund der Wasseraufnahme nicht verringert. Daher kann der Ersatz des einschichtigen Materials durch mehrschichtige Materialien aus den gleichen Materialien in der Barriereschicht die Stabilität der Folienbarriere verbessern.
B. In der Barriereschicht kann die Barriereeigenschaft der Folie deutlich verbessert werden, indem ein einzelnes Material durch zwei verschiedene Materialien ersetzt wird. Nach dem Prinzip der synergistischen Wirkung weist PA/EVOH/PA eine bessere Sauerstoffbarriere auf als EVOH.
C. Durch die Aufteilung von PE oder PP in zwei Schichten und die Verwendung billiger Materialien für eine Schicht und funktioneller Materialien für die andere Schicht können die Produktionskosten gesenkt werden.
D. Eine koextrudierte Folie mit mehr Schichten kann die Spannungsverformungsbeständigkeit einer Folie unter sieben Schichten verbessern. Da sich PA nach der Wasseraufnahme leicht verformt, was zu einer Wellung des Films führt, führt die obige Struktur⑥ mit PBT anstelle von PA nicht zu einer Wellung.
1. Fazit
Maßgeblichen Statistiken zufolge gibt es in China derzeit mehr als 20 Hersteller von mehrschichtigen coextrudierten Hochbarrierefolien, darunter nur ein Dutzend Produktionslinien für mehrschichtige coextrudierte Hochbarrieregussfolien (die meisten davon). werden aus Deutschland eingeführt) mit einer Gesamtproduktionskapazität von weniger als 80.000 Tonnen pro Jahr, und die meisten davon werden für die Verpackung von Low-End-Produkten verwendet. Allerdings übersteigt die verwendete Menge an Kunststoffverpackungsfolien im Jahr 2020 10,7 Millionen Tonnen, während die Menge an Hochbarriere-Gießfolien weniger als 1 % ausmacht, was ein enormes Marktwachstumspotenzial bietet.
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