Увеличение количества слоев может обеспечить большую свободу распределения герметиков, конструкционных, барьерных, связующих и переработанных материалов, но каждый добавленный экструдер и канал потока увеличивают капитальные затраты, сложность управления, время очистки и требования к квалификации оператора. Самая передовая линия не обязательно является самой прибыльной.
Данное руководство посвящено соэкструзии выдувной пленки для гибкой упаковки. В нем объясняется, как меняется количество слоев, какое место занимает каждая конфигурация и как выбрать линию, исходя из характеристик готовой упаковки.
Сначала определите, что должен делать фильм.
Прежде чем выбирать три, пять или одиннадцать слоев, создайте спецификацию пленки, которая включает в себя:
- Диапазон ширины и толщины готовой пленки
- Целевая производительность в кг/ч и скорость линии
- Требования к пропусканию кислорода и водяного пара
- Температура начала герметизации, термическая адгезия и прочность герметизации.
- Характеристики прокола, удара дротика, прочности на растяжение и разрыва
- Прозрачность, дымка, глянец и поверхность печати
- Автоклавирование, пастеризация, замораживание или стерилизация.
- Требования к контакту с пищевыми продуктами или другие нормативные требования
- Методы обработки, включая печать, ламинирование, изготовление пакетов и термоформование.
- Цели по переработке и допустимый объем вторичной обработки
Количество слоев — это средство выполнения этих требований. Само по себе оно не является спецификацией качества.
Что делает каждый слой?
К распространенным функциям многослойных пленок относятся:
- Уплотнительный слой: Контактирует с внутренней поверхностью упаковки и обеспечивает необходимую герметичность, устойчивость к загрязнениям или способность к отслаиванию.
- Структурный слой: Обеспечивает жесткость, прочность, устойчивость к проколам и обрабатываемость; семейства полиэтиленов широко используются.
- Барьерный слой: Такие материалы, как EVOH, могут ограничивать проникновение кислорода, в то время как полиамид может повысить прочность и барьерные свойства. Фактические барьерные свойства зависят от марки, толщины, влажности и ориентации материала.
- Слой галстука: Адгезивная смола скрепляет полимеры, которые в противном случае были бы несовместимы, такие как полиэтилен (PE) и эво-виниловый спирт (EVOH) или полиамид (PA).
- Внешний/печатный слой: Поддерживает печать, обработку поверхности, обладает оптическими свойствами и устойчивостью к механическим воздействиям.
- Переработать слой: Используется совместимая внутренняя обрезка кромок или первоначальный тираж, не размещая их на поверхности, контактирующей с пищевыми продуктами или предназначенной для печати, при условии соблюдения нормативных требований и подтверждения эксплуатационных характеристик.
Один полимер может состоять из нескольких слоев, и один экструдер иногда может подавать через фильеру более одного симметричного слоя. Поэтому «семь слоев» не обязательно означает семь разных смол или семь экструдеров. Уточните у поставщика оборудования точное соответствие экструдера и слоя, а также минимальный контролируемый процент слоев.
Трехслойная пленка: эффективное решение для распространенных конструкций.
Типичные схемы расположения слоев — A/B/A или A/B/C. Трехслойные линии подходят для общей упаковки, вкладышей, ламинирующей пленки, термоусадочной пленки и других изделий, требующих дифференцированной поверхности или прочного сердечника, но не сложной высокобарьерной структуры.
Благодаря технологии A/B/A производитель может использовать высококачественную смолу на обеих поверхностях, а в сердцевине – более дешевую или не требующую доработки композицию. Технология A/B/C позволяет использовать разные стороны для печати и герметизации. Трехслойное оборудование имеет меньше экструдеров, более простое управление, более быструю очистку и, как правило, меньшие инвестиции, чем многослойные системы.
Выбирайте трехслойную конструкцию, если проверенная структура соответствует всем требованиям к упаковке, а ассортимент продукции стабилен. Не выбирайте ее, если в будущих продуктах явно потребуется барьерный сердечник, изолированный соединительными слоями.
Пятислойная пленка: практичный шаг в направлении барьерной упаковки.
Пятислойная структура, такая как PE/tie/EVOH/tie/PE, позволяет разместить тонкий кислородный барьерный слой между защитными и герметизирующими слоями полиолефина. Пять слоев также полезны для назначения различных механических или герметизирующих функций без использования сложной матрицы.
Для многих применений в пищевой и непищевой промышленности пятислойная пленка обеспечивает хороший баланс производительности, стоимости и простоты эксплуатации. Ограничением является свобода распределения: после назначения двух связующих слоев и одного барьерного слоя для наружных и внутренних функций остаются только два слоя. Если пленке необходимы отдельные слои для печати, повышения прочности, содержания переработанных материалов и специальной герметизации, пятислойная пленка может оказаться недостаточной.
Линия экструзии классической 3/5-слойной выдувной пленки JWELL перерабатывает распространенные семейства полиэтилена, а также полиамид (PA), эво-винилоксид (EVOH) и связующие материалы в соответствующих конфигурациях, при этом представленные модели охватывают различную ширину и производительность.
7-слойная пленка: больший контроль над стоимостью и производительностью.
Семь слоев позволяют дополнить барьерную структуру специальными объемными, износостойкими или герметизирующими слоями. Концептуальная структура может выглядеть следующим образом: внешний слой из полиэтилена (PE)/конструкционный полиэтилен (PE)/связующий слой/EVOH/связующий слой/прочный полиэтилен/герметизирующий полиэтилен (PE). Фактические смолы и их соотношения должны быть разработаны с учетом конкретного применения.
Эта дополнительная свобода позволяет снизить процент дорогостоящей функциональной смолы, сохраняя при этом эксплуатационные характеристики, улучшить баланс завитка и обеспечить возможность создания различных внутренних и внешних поверхностей. Семислойные линии широко применяются в требовательной пищевой упаковке, вакуумных пакетах и конструкциях с использованием PA или EVOH.
Выбирайте семислойную структуру, если продуктовый портфель требует высоких барьерных свойств в сочетании со значительной гибкостью рецептуры, а также если ожидаемый объем производства позволяет покрыть более высокие капитальные затраты и затраты на обучение персонала.
9-слойная пленка: тонкое распределение слоев и более широкий ассортимент продукции.
Девятислойные системы позволяют разделять конструкционные или функциональные материалы на более тонкие слои, добавлять специальное место для доработки или создавать более сложные симметричные и асимметричные структуры. Это может расширить возможности уменьшения толщины и позволить производителю обслуживать несколько категорий дорогостоящей упаковки на одной платформе.
Экономическая целесообразность зависит от того, готовы ли клиенты платить за такую гибкость. Для тонких функциональных слоев требуется точная гравиметрическая подача, стабильные экструдеры с низкой производительностью, точный контроль температуры и фильера, обеспечивающего равномерное распределение. Номинальная девятислойная линия, не способная поддерживать низкое соотношение барьерного слоя, будет расходовать дорогостоящую смолу впустую.
Переналадка также заслуживает внимания. Большее количество технологических контуров означает большее количество смолы, удерживаемой в экструдерах, адаптерах и каналах фильеры. Частая смена несовместимых материалов может снизить эффективное время безотказной работы.
11-слойный фильм: максимум архитектуры, максимум дисциплины
Одиннадцатислойное оборудование предназначено для сложных высокоэффективных конструкций и преобразователей, требующих очень точного распределения множества функций. Оно позволяет создавать отдельные слои для герметизации, основной части, повышения прочности, стяжки, барьера, доработки и наружного слоя, иногда с симметричным повторением для контроля напряжения и скручивания.
К преимуществам относятся оптимизация материалов и дифференциация продукции. К недостаткам относятся увеличение количества приводов, питателей, зон нагрева, точек технического обслуживания и взаимодействия технологических процессов. Разработка рецептур и устранение неполадок также становятся более трудоемкими.
Одиннадцатислойная линия оправдана, когда этого требуют четко определенная стратегия развития продукта и спрос со стороны клиентов, а не просто потому, что конкуренты рекламируют большее количество слоев. Линия выдувной пленки JWELL с 7/9/11 слоями и высокими барьерными свойствами предназначена для конструкций, содержащих PA и EVOH, и включает в себя автоматическое воздушное кольцо, онлайн-контроль толщины и опциональную систему внутреннего охлаждения пузырьками.
Матрица быстрого выбора
| Количество слоев | Наиболее подходящий | Главное преимущество | Основное ограничение |
| 3 | Обычная упаковка и дифференцированные пленочные материалы (кожа/ядро). | Более простое управление и меньшие инвестиции. | Ограниченная барьерная архитектура |
| 5 | Структуры барьеров для входа и распространения. | Сбалансированная функциональность и сложность | Меньше слоев для дополнительных функций |
| 7 | Высокобарьерные пленки с оптимизацией соотношения стоимости и производительности | Высокая гибкость рецептуры | Более высокие требования к квалификации и капиталу. |
| 9 | Широкий портфель премиум-класса и тонкое распределение активов. | Больше возможностей для уменьшения толщины и нанесения смолы. | Более сложные переналадки и контроль. |
| 11 | Сложные специализированные структуры и портфели, ориентированные на НИОКР. | Максимальная архитектурная гибкость | Высочайшая инвестиционная и операционная дисциплина. |
Технические характеристики оборудования, которые важнее количества слоев.
Размеры экструдера и минимальная производительность
Каждый экструдер должен работать в стабильном диапазоне при требуемом минимальном и максимальном соотношении толщины слоя. Проверьте конструкцию шнека для каждого семейства смол, крутящий момент привода, охлаждение и время пребывания. Тонкий слой EVOH плохо контролируется экструдером слишком большой мощности, работающим ниже стабильного диапазона.
Конструкция фильеры и проточного тракта
Уточните у поставщика, как он моделирует течение, балансирует слои по окружности и работает с полимерами различной вязкости. Подтвердите допустимые различия температур плавления и то, как конструкция ограничивает нестабильность межфазной границы.
Контроль подачи и толщины.
Подача материала с учетом потери веса обеспечивает повторяемость соотношения слоев. Автоматическое воздушное кольцо и онлайн-измеритель позволяют замкнуть контур регулировки толщины. Проверьте метод измерения, скорость коррекции и то, что происходит при отказе датчика.
Пузырьковое охлаждение и стабильность
Внутреннее охлаждение пузырьками может повысить холодопроизводительность и улучшить контроль образования пузырьков, но его необходимо интегрировать с конструкцией воздушных колец, клеток и системы отвода. Определите стабильность линии замерзания, контроль ширины и достижимую производительность для вашей рецептуры.
Совместимость обмотки и последующих потоков
Некачественная намотка может свести на нет всю ценность, созданную на предыдущих этапах производства. Укажите диаметр рулона, диапазон натяжения, регулирование конусности и натяжения, конфигурацию разреза, автоматическую смену направления и требования к поверхностной/центральной намотке. Подтвердите совместимость с печатным и упаковочным оборудованием.
Обоснуйте финансовые результаты
Сравните общую стоимость за килограмм товарной продукции и за упаковку. Подтвердите прогнозируемую экономию смолы с помощью испытаний, включив в расчет электроэнергию, рабочую силу, брак, продувку смолы, время простоя и запасные части.
В ходе заводских приемочных испытаний необходимо протестировать как минимум одну сложную конструкцию, используя соответствующие марки смолы. Следует измерить выходную мощность, профиль толщины, распределение слоев, оптические и механические свойства, барьерные характеристики, качество рулонов, количество отходов и энергопотребление. Четкий протокол испытаний более ценен, чем общее заявление о максимальной выходной мощности.
Выберите количество слоев из пакета в обратном порядке.
Правильно подобранная линия экструзии многослойной пленки — это наименее сложная конфигурация, соответствующая современным проверенным спецификациям и оставляющая коммерчески обоснованное пространство для будущих продуктов. Предоставьте JWELL информацию о ваших целевых структурах, марках смол, соотношении слоев, целевых барьерных свойствах, ширине, толщине, производительности и требованиях к переработке. Изучите полный ассортимент линий экструзии пленки или свяжитесь с командой JWELL по пленочным технологиям для получения схемы слоев, конфигурации оборудования и плана испытаний.
