FFS即先進的自動包裝系統(tǒng),其中包括三個主要環(huán)節(jié):截底成型(form)→包裝線自動灌裝(fill)→袋口封合(seal)。特點是快速包裝、一次成型,具備良好的密封防潮性和印刷性能。
FFS技術(shù)可用于重載包裝、食品包裝、洗護用品包裝等方面。FFS重載包裝膜在快速包裝、一次成型、無污染、節(jié)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據(jù)優(yōu)勢地位,近年來發(fā)展勢頭迅猛,大有取代傳統(tǒng)包裝的趨勢。
一、FFS重載包裝膜的發(fā)展歷程
FFS重載包裝膜起源于20世紀90年代,剛開始是單層薄膜的結(jié)構(gòu),原材料以LDPE為主,為了達到相應(yīng)的機械強度,薄膜厚度達到200μm。到了上世紀90年代末,三層吹膜設(shè)備得到廣泛普及,尤其是線性聚乙烯的出現(xiàn),重載包裝膜的厚度降低到160~180μm之間;
隨著新型材料不斷推向市場,尤其是mLLDPE的出現(xiàn),更多的茂金屬聚乙烯被添加到了重載包裝膜配方中,大大提升了薄膜的機械性能,使重包裝薄膜朝著更薄的方向發(fā)展。在歐美國家,三層重包膜的厚度降到了105μm左右,在很大程度上降低了包裝對原料和能源的消耗。
圖1 FFS重載包裝膜的發(fā)展歷程
FFS重載包裝從一開始的單層共混加工工藝發(fā)展到三層共擠加工工藝,隨著三層共擠技術(shù)的不斷普及,市場已完全認同了多層共擠工藝的技術(shù)優(yōu)勢。隨著原料廠商開發(fā)出不同功能的原材料以及下游廠家對薄膜制品的要求越來越高(例如熱封、印刷、挺度、爽滑等),多種材料在擠出機內(nèi)共混擠出的現(xiàn)象普遍出現(xiàn)。
雖然不同的原材料有各自的優(yōu)勢性能,但多種材料在擠出機內(nèi)共混擠出會導致一些原材料的優(yōu)勢性能得不到充分展現(xiàn),甚至降低材料的性能;同一擠出機內(nèi)多種原材料共混加工,混合塑化不良及晶點問題難以避免。過多的材料牌號選擇使得三層共擠PE薄膜回到了多種原料共混的年代。
為了解決這一突出的矛盾,從2010年開始出現(xiàn)了一種“POD非阻隔五層聚烯烴共擠技術(shù)”,用來提升薄膜制品的各項性能,以及提升產(chǎn)能、降低成本。因此,行業(yè)內(nèi)有一種說法:五層共擠POD技術(shù)的出現(xiàn),所產(chǎn)生的影響不亞于當時三層共擠代替單層吹膜。
二、POD的概念及優(yōu)勢
POD是Five-layer Polyolefin-dedicated Blown Film的英文簡稱,也是國際行業(yè)公認的非阻隔五層共擠聚烯烴專用擠出技術(shù)的簡稱,區(qū)別于人們普遍認為的共擠五層阻隔薄膜的工藝技術(shù)。
1、POD工藝在FFS重載包裝薄膜加工中的應(yīng)用優(yōu)勢
(1)制品機械性能更加優(yōu)異
使用三層和五層共擠工藝生產(chǎn)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,用五層共擠工藝生產(chǎn)的PE膜,薄膜機械性能明顯比三層共擠工藝生產(chǎn)的優(yōu)異。
圖2 薄膜力學性能對比
(三層共擠薄膜150μm vs 五層共擠薄膜120μm)
(2)薄膜層間比變化范圍更廣,降低綜合材料成本
所有的PE功能性薄膜都具有三個功能層:表層是后道工序加工層、中間層是機械性能層、內(nèi)層是熱封層。不管是三層還是五層共擠,最終所有的薄膜都是歸類到三個功能層。
由于重載包裝膜不僅需要強度保證,還要考慮到包裝、熱封、碼垛、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)的要求,因此性能指標較多且復雜。雖然采用三層共擠可以將不同的功能指標層層分解,在生產(chǎn)過程中通過調(diào)整工藝參數(shù)、層間比例和原料配比,實現(xiàn)薄膜的功能化,但是三層共擠工藝由于受擠出機配置及工藝的局限,制品的層間比一般是1:1:1到1:3:1的跨度,難以實現(xiàn)更大范圍的變化。
這個問題在使用五層共擠工藝后可以輕松解決。從圖3可以發(fā)現(xiàn),通過靈活的配比,五層共擠工藝能夠?qū)崿F(xiàn)從1:1:1到1:8:1的層間比調(diào)整,從而使原材料成本的控制更具有優(yōu)勢,在保證薄膜使用功能的前提下,可將昂貴原材料的使用量降到最低。
圖3 三層共擠和五層共擠的層間結(jié)構(gòu)對比
(3)配方設(shè)計更均衡,提升重載包裝膜的綜合性能,提高了進一步減薄的可能
傳統(tǒng)的三層共擠工藝中,在加工層間比例差較大的配方時,常會因相鄰層的擠出量差異過大導致層間壓力差過大,進而導致層間滑移的產(chǎn)生。
而五層共擠工藝由于其層間比例的控制優(yōu)勢,其各層擠出量的配比設(shè)計一般較為均衡,可以有效地避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時,五層共擠在工藝配方設(shè)計上,每個擠出機更趨于單一原材料的設(shè)計理念,可以有效改善原材料共混后優(yōu)勢材料機械性能降低的問題,薄膜質(zhì)量明顯提高。
(4)原材料可選擇性更大,工藝控制更加便利
三層共擠工藝在HDPE、LDPE和mLDPE等加工溫度跨度大、流動粘度差大的材料的加工方面較為困難,這在五層POD共擠工藝中可以輕松實現(xiàn)。
功能性材料的疊加優(yōu)勢明顯好于共混優(yōu)勢,因此對于重載包裝膜來說,五層共擠的原材料選擇余地更大,在各層的功能設(shè)定中可以盡可能地選用單一原料,避免共混帶來的性能下降損失,減少功能原料使用量,加工工藝控制也更為便利。
2、POD工藝在重載包裝膜應(yīng)用中體現(xiàn)的優(yōu)勢
重載包裝膜是共擠PE包裝膜應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域,POD工藝在該領(lǐng)域的實際應(yīng)用中,有一些非常明顯的獨特優(yōu)勢。
(1)印刷和熱封的安全性得到保障
爽滑劑、開口劑和色母料等功能性添加劑,可以根據(jù)添加后的遷移速度,設(shè)計添加于次外層或次內(nèi)層,進而可以控制析出量和時間,避免在復合、印刷面因低分子物質(zhì)遷移過多或向不需要的一面遷移,造成印刷牢度、熱合強度下降的情況;另外色母料無需在熱封層添加,熱封的安全性得到了更有效保證。
(2)輕松實現(xiàn)薄膜減薄、降成本
如前所述,在功能性材料配比相同的前提下,使用五層共擠工藝,可使薄膜性能得到大幅提升,極大提升了薄膜的減薄潛力。同時,在POD工藝配方設(shè)計中,各層引入特定的功能,結(jié)合豐富的層厚比組合,從而提高配方設(shè)計的靈活性,減少共混以追求性能的最優(yōu)化,并在生產(chǎn)過程中,對成本做進一步控制。
如在五層共擠重載包裝膜生產(chǎn)過程中,可在中間層加入HDPE、LDPE、填充劑,內(nèi)外表層引入特定的茂金屬,既可保證高產(chǎn)量穩(wěn)定生產(chǎn),又能得到優(yōu)異的薄膜機械性能,輕松實現(xiàn)重載包裝膜的減薄,節(jié)約生產(chǎn)原料成本。
資料來源:中塑在線、聚烯烴人
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