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干货 | FFS重载包装膜升级迭代:五层共挤的优势在哪里?

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4722021-01-28 收藏

FFS即先进的自动包装系统,其中包括三个主要环节:截底成型(form)→包装线自动灌装(fill)→袋口封合(seal)。特点是快速包装、一次成型,具备良好的密封防潮性和印刷性能。

FFS技术可用于重载包装、食品包装、洗护用品包装等方面。FFS重载包装膜在快速包装、一次成型、无污染、节省材料、人工成本低、良好的密封防潮性和印刷性能等方面占据优势地位,近年来发展势头迅猛,塑联网认为大有取代传统包装的趋势。

一、FFS重载包装膜的发展历程

FFS重载包装膜起源于20世纪90年代,刚开始是单层薄膜的结构,原材料以LDPE为主,为了达到相应的机械强度,薄膜厚度达到200μm。到了上世纪90年代末,三层吹膜设备得到广泛普及,尤其是线性聚乙烯的出现,重载包装膜的厚度降低到160~180μm之间;

随着新型材料不断推向市场,尤其是mLLDPE的出现,更多的茂金属聚乙烯被添加到了重载包装膜配方中,大大提升了薄膜的机械性能,使重包装薄膜朝着更薄的方向发展。在欧美国家,三层重包膜的厚度降到了105μm左右,在很大程度上降低了包装对原料和能源的消耗。

FFS重载包装从一开始的单层共混加工工艺发展到三层共挤加工工艺,随着三层共挤技术的不断普及,市场已完全认同了多层共挤工艺的技术优势。随着原料厂商开发出不同功能的原材料以及下游厂家对薄膜制品的要求越来越高(例如热封、印刷、挺度、爽滑等),多种材料在挤出机内共混挤出的现象普遍出现。

虽然不同的原材料有各自的优势性能,但多种材料在挤出机内共混挤出会导致一些原材料的优势性能得不到充分展现,甚至降低材料的性能;同一挤出机内多种原材料共混加工,混合塑化不良及晶点问题难以避免。过多的材料牌号选择使得三层共挤PE薄膜回到了多种原料共混的年代。

为了解决这一突出的矛盾,从2010年开始出现了一种“POD非阻隔五层聚烯烃共挤技术”,用来提升薄膜制品的各项性能,以及提升产能、降低成本。因此,行业内有一种说法:五层共挤POD技术的出现,所产生的影响不亚于当时三层共挤代替单层吹膜。


二、POD的概念及优势

POD是Five-layer Polyolefin-dedicated Blown Film的英文简称,也是国际行业公认的非阻隔五层共挤聚烯烃专用挤出技术的简称,区别于人们普遍认为的共挤五层阻隔薄膜的工艺技术。

1、POD工艺在FFS重载包装薄膜加工中的应用优势

(1)制品机械性能更加优异

使用三层和五层共挤工艺生产的功能性薄膜,在功能性材料使用配比一致的前提下,薄膜成型后,用五层共挤工艺生产的PE膜,薄膜机械性能明显比三层共挤工艺生产的优异。 

(2)薄膜层间比变化范围更广,降低综合材料成本

所有的PE功能性薄膜都具有三个功能层:表层是后道工序加工层、中间层是机械性能层、内层是热封层。不管是三层还是五层共挤,最终所有的薄膜都是归类到三个功能层。

由于重载包装膜不仅需要强度保证,还要考虑到包装、热封、码垛、运输等各个环节的要求,因此性能指标较多且复杂。虽然采用三层共挤可以将不同的功能指标层层分解,在生产过程中通过调整工艺参数、层间比例和原料配比,实现薄膜的功能化,但是三层共挤工艺由于受挤出机配置及工艺的局限,制品的层间比一般是1:1:1到1:3:1的跨度,难以实现更大范围的变化。

这个问题在使用五层共挤工艺后可以轻松解决。从图3可以发现,通过灵活的配比,五层共挤工艺能够实现从1:1:1到1:8:1的层间比调整,从而使原材料成本的控制更具有优势,在保证薄膜使用功能的前提下,可将昂贵原材料的使用量降到最低。

3)配方设计更均衡,提升重载包装膜的综合性能,提高了进一步减薄的可能

传统的三层共挤工艺中,在加工层间比例差较大的配方时,常会因相邻层的挤出量差异过大导致层间压力差过大,进而导致层间滑移的产生。

而五层共挤工艺由于其层间比例的控制优势,其各层挤出量的配比设计一般较为均衡,可以有效地避免上述现象的产生。同时,五层共挤在工艺配方设计上,每个挤出机更趋于单一原材料的设计理念,可以有效改善原材料共混后优势材料机械性能降低的问题,薄膜质量明显提高。

4)原材料可选择性更大,工艺控制更加便利

三层共挤工艺在HDPE、LDPE和mLDPE等加工温度跨度大、流动粘度差大的材料的加工方面较为困难,这在五层POD共挤工艺中可以轻松实现。

功能性材料的叠加优势明显好于共混优势,因此对于重载包装膜来说,五层共挤的原材料选择余地更大,在各层的功能设定中可以尽可能地选用单一原料,避免共混带来的性能下降损失,减少功能原料使用量,加工工艺控制也更为便利。


2、POD工艺在重载包装膜应用中体现的优势

重载包装膜是共挤PE包装膜应用的一个重要领域,POD工艺在该领域的实际应用中,有一些非常明显的独特优势。

1)印刷和热封的安全性得到保障

爽滑剂、开口剂和色母料等功能性添加剂,可以根据添加后的迁移速度,设计添加于次外层或次内层,进而可以控制析出量和时间,避免在复合、印刷面因低分子物质迁移过多或向不需要的一面迁移,造成印刷牢度、热合强度下降的情况;另外色母料无需在热封层添加,热封的安全性得到了更有效保证。

2)轻松实现薄膜减薄、降成本

如前所述,在功能性材料配比相同的前提下,使用五层共挤工艺,可使薄膜性能得到大幅提升,极大提升了薄膜的减薄潜力。同时,在POD工艺配方设计中,各层引入特定的功能,结合丰富的层厚比组合,从而提高配方设计的灵活性,减少共混以追求性能的最优化,并在生产过程中,对成本做进一步控制。

如在五层共挤重载包装膜生产过程中,可在中间层加入HDPE、LDPE、填充剂,内外表层引入特定的茂金属,既可保证高产量稳定生产,又能得到优异的薄膜机械性能,轻松实现重载包装膜的减薄,节约生产原料成本。

来源:潮汕塑料,如侵删

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