هر محصول بسته بندی شده ای که با اکسیژن واکنش می دهد، رطوبت را از دست می دهد یا رطوبت را جذب می کند به یک لایه محافظتی پنهان بستگی دارد: فیلم مانع. قهوه کهنه میشود، تنقلات نرم میشوند و قرصهای دارویی زمانی که ساختار بستهبندی اجازه میدهد گاز یا بخار سریعتر از آن چیزی که محصول تحمل میکند عبور کند، تحلیل میرود. امروزه سه خانواده فیلم بر بخش بستهبندی با مانع متوسط به بالا غالب هستند، که هر کدام بر اساس اصل پوشش متفاوتی به جای پلیمر پایه متفاوت ساخته شدهاند.
فیلم PET با پوشش ALOx متکی بر یک لایه اکسید آلومینیوم رسوبشده در خلاء است که به یک لایه پلیاستر شفاف PET چسبانده شده است و یک مانع شفاف ایجاد میکند که همچنان امکان بازرسی بصری محصول را فراهم میکند. فیلم KPET از یک پوشش پلیمری PVDC استفاده میکند که روی یک یا هر دو طرف پایه پلاستیکی فیلم PET اعمال میشود، که مقاومت در برابر رطوبت قوی و قابلیت آببندی حرارتی قابل اعتماد را ارائه میکند. فیلم BOPP متالیزه به طور کامل رویکرد متفاوتی را اتخاذ می کند، یک لایه آلومینیومی نازک را بر روی پلی پروپیلن دو محوره قرار می دهد تا یک مانع مات و کم هزینه ایجاد کند که معمولاً برای بسته بندی اسنک ها و شیرینی ها حساس به نور استفاده می شود.
انتخاب بین این سه گزینه به ندرت مربوط به ترجیح برند است. این به داده های عملکرد قابل اندازه گیری می رسد: نرخ انتقال اکسیژن (OTR)، نرخ انتقال بخار آب (WVTR)، وضوح نوری، رفتار آب بندی، و هزینه کل ساختار در هر متر مربع. نمودار زیر محدوده های معمول انتقال اکسیژن گزارش شده برای هر دسته فیلم را در شرایط آزمایش استاندارد نشان می دهد که بر حسب سانتی متر مکعب بر متر مربع در روز بیان می شود.
این محدودهها میانگینهای آزمایشگاهی هستند تا تضمینهای ثابت، زیرا عملکرد واقعی با رطوبت، دما، یکنواختی پوشش و نحوه تبدیل فیلم به یک کیسه یا ساختار درپوش، تغییر میکند. آزمایشگاههای آزمایش معمولاً OTR را در شرایط نزدیک به دمای اتاق و رطوبت نسبی متوسط گزارش میکنند، سپس پیشبینیها را برای آب و هوای خاصی که بسته از آن عبور میکند، تنظیم میکنند. کیسه ای که برای یک منطقه ساحلی مرطوب قرار می گیرد رفتار متفاوتی با ساختار مشابهی دارد که از طریق یک راهرو خشک داخلی حمل می شود، به همین دلیل است که مهندسان بسته بندی اغلب به جای طراحی با حداقل مقدار مانع، در حاشیه ایمنی می سازند.
تقاضا برای فیلمهای مانع قویتر در کنار دو روند موازی رشد کرده است: برندهایی که خواهان پنجرههای بستهبندی شفاف برای جذابیت قفسه هستند، و خردهفروشانی که تامینکنندگان را به سمت ساختارهای تک ماده ای سوق میدهند که راحتتر از لمینتهای مواد مخلوط بازیافت میشوند. هر دو گرایش گزینههای PET روکششده را نسبت به فویلهای سنتی ترجیح میدهند، به همین دلیل است که پوششهای ALOx و PVDC در دهه گذشته فراتر از بازارهای اصلی خود به بستهبندی مواد غذایی و دارویی اصلی گسترش یافتهاند.
فیلم PET با پوشش ALOx به عنوان یک فیلم پلی استر PET استاندارد شروع می شود، سپس از یک محفظه خلاء عبور می کند که در آن لایه نازکی از اکسید آلومینیوم بر روی سطح آن در مقیاس مولکولی قرار می گیرد. برخلاف لمینت های فویلی، این پوشش سرامیکی مانند شفاف باقی می ماند، بنابراین کیسه تمام شده یا فیلم درب همچنان به خریداران اجازه می دهد تا محصول را در داخل ببینند و در عین حال مانع اکسیژن و رطوبت می شود که به عملکرد سطح فویل نزدیک می شود.
از آنجایی که پوشش غیرآلی است و حاوی فلز به معنای بازتابی نیست، فیلم ALOx با فلزیاب ها و گرمایش مایکروویو سازگار است که ساختارهای مبتنی بر فویل نمی توانند از آن پشتیبانی کنند. این باعث میشود که آن را برای غذاهای آماده، قهوه برشته، میوههای خشک و کیسههای مواد غذایی که در آنها قدرت مانع و بازرسی بستهبندی اهمیت دارند، انتخابی رایج باشد. این روکش همچنین بهتر از فویل آلومینیومی نازک در برابر شکست ترک انعطاف پذیر مقاومت می کند، بنابراین کیسه هایی که در حین حمل و نقل تا می شوند یا چروک می شوند، یکپارچگی مانع خود را طولانی تر نگه می دارند.
از نقطه نظر پایداری، سازههای پوششدادهشده با ALOx اغلب آسانتر از لایههای فویلی در جریانهای بازیافت تک مادهای کار میکنند، زیرا لایه اکسیدی کسر کوچکی از وزن کل فیلم است و مانند فلز در بازیافت پلیاستر تداخلی ندارد. ضخامت معمولی برای فیلم PET با پوشش ALOx از 12 تا 18 میکرون متغیر است و اغلب با پلی اتیلن یا یک لایه مهر و موم حرارتی لمینت می شود تا ساختار کیسه ای کامل بسازد.
یکنواختی پوشش یکی از بزرگترین متغیرهای کیفیت در تولید ALOx است. فرآیند رسوب در داخل یک محفظه خلاء رول به رول اتفاق میافتد که در آن فیلم با سرعت کنترلشده از کنار منبع تبخیر عبور میکند و هر گونه تغییر در کشش، دما یا خروجی منبع میتواند نقاط نازکی ایجاد کند که عملکرد مانع را به صورت محلی تضعیف میکند، حتی زمانی که میانگین وزن پوشش قابل قبول به نظر میرسد. مبدلهای معتبر در طول تولید، چکهای چگالی نوری درون خطی را انجام میدهند تا قبل از اینکه فیلم به خط بستهبندی برسد، این ناهماهنگیها را تشخیص دهند.
یکی دیگر از ملاحظات عملی، استحکام باند بین لایه اکسید و هر چسب یا لایه لایه اکستروژنی است که پس از آن اعمال شود. از آنجایی که پوشش سرامیک مانند از نظر شیمیایی با پایه پلی استر متفاوت است، چسب های لمینیت باید به طور خاص برای سطوح پوشش داده شده با اکسید انتخاب شوند تا اینکه فرض شوند با پلاستیک استاندارد PET سازگار باشند. مبدل هایی که از این مرحله صرف نظر می کنند، گاهی اوقات لایه لایه شدن یا از بین رفتن مانع را در ناحیه مهر و موم مشاهده می کنند، به همین دلیل است که تامین کنندگان فیلم ALOx معمولاً سیستم های چسب توصیه شده را در کنار برگه های اطلاعات فنی خود منتشر می کنند.
فیلم KPET با پوشش دادن پایه پلاستیکی فیلم PET با لایه ای از پلی وینیلیدین کلرید که معمولاً به اختصار PVDC نامیده می شود ساخته می شود. این شیمی پوشش به فیلم مقاومت قوی در برابر مهاجرت بخار آب و همچنین مسدود کردن اکسیژن نسبتاً خوب میدهد، و KPET را به یک گزینه متوسط عملی بین فیلمهای بدون پوشش ارزان قیمت و ساختارهای ALOx یا فویل ممتاز تبدیل میکند.
یکی از دلایلی که مبدلها KPET را ترجیح میدهند، سازگاری با مهر و موم حرارتی است. لایه PVDC در دمای آب بندی متوسط نرم می شود و به آن اجازه می دهد بدون نیاز به تجهیزات تخصصی به پلی اتیلن یا دیگر فیلم های درزگیر روی خطوط بسته بندی به طور تمیز بچسبد. این امر به ویژه در بستهبندی تاولهای دارویی ارزشمند است، جایی که یکپارچگی مهر و موم ثابت از قرصها و کپسولها در برابر رطوبت محیط در پنجرههای با ماندگاری طولانی محافظت میکند و در کیسههای غذای خشک مانند مخلوط سوپ، چای و بستههای خشککننده.
KPET را می توان با پوشش PVDC یک طرفه یا دو طرفه بسته به نیازهای مانع و نیازهای چاپ تولید کرد. انواع فیلم Mylar با روکش یک طرفه معمولاً زمانی استفاده می شود که یک سطح باید سازگار با چاپ باقی بماند، در حالی که پوشش دو طرفه زمانی انتخاب می شود که حداکثر مقاومت در برابر رطوبت بدون توجه به پرداخت سطح اولویت باشد. وزن پوشش معمولاً بر حسب گرم بر متر مربع اندازهگیری میشود و وزنهای پوشش بالاتر معمولاً با انتقال بخار آب کمتر اما انعطافپذیری فیلم کمی کاهش مییابد.
سازگاری با چاپ یکی دیگر از دلایلی است که مبدل ها به فیلم KPET برای بسته بندی های خرده فروشی تمایل پیدا می کنند. قسمت بدون پوشش فیلم جوهرهای گراور یا فلکسوگرافی استاندارد را بدون عملیات سطحی خاص می پذیرد، بنابراین گرافیک مارک را می توان با وضوح بالا چاپ کرد در حالی که قسمت پوشش داده شده به کار مانع در داخل بسته ادامه می دهد. این عملکرد دو طرفه به یک فیلم اجازه می دهد تا هم برندینگ و هم محافظت را انجام دهد و نیاز به لایه چاپ جداگانه در ساختار کلی را کاهش می دهد.
جفت شدن درزگیر همچنین برای عملکرد KPET در تولید واقعی اهمیت دارد. از آنجایی که خود پوشش PVDC همیشه سطح آب بندی نیست، KPET معمولاً روی یک لایه درزگیر پلی اتیلن یا آینومر لمینیت می شود که مهر و موم حرارتی واقعی را روی تجهیزات بسته بندی فراهم می کند. تطبیق ضخامت درزگیر و دمای مذاب با وزن پوشش لایه KPET به جلوگیری از مهر و موم ضعیف کمک می کند، که اغلب نقطه واقعی شکست در بسته بندی های حساس به رطوبت به جای خود فیلم مانع است.
فیلم BOPP متالیزه با رسوب دادن یک لایه نازک آلومینیوم بر روی پلی پروپیلن دو محوره در خلاء تولید می شود و به جای شفافیتی که در PET پوشش داده شده با ALOx دیده می شود، ظاهری بازتابنده و مات به فیلم می دهد. این کدورت در واقع یک مزیت برای محصولات حساس به نور است، زیرا لایه فلزی علاوه بر کاهش سرعت انتقال گاز و رطوبت، نور ماوراء بنفش و مرئی را مسدود می کند.
از آنجایی که پلی پروپیلن ذاتاً نسبت به پلی استر ارزان است و فرآیند متالیزاسیون یک تکنیک بالغ و با کارایی بالا است، فیلم BOPP متالیز شده معمولاً هزینه کمتری در هر متر مربع از فیلم PET با پوشش ALOx یا فیلم KPET دارد. این باعث می شود که آن را به یک انتخاب محبوب برای بسته بندی مواد غذایی با حجم بالا، بسته بندی شیرینی پزی، و کاربردهای روکش سیگار تبدیل کند، جایی که الزامات مانع متوسط و نه شدید هستند و هزینه هر واحد در مقیاس بزرگ تولید اهمیت دارد.
معامله اصلی با BOPP متالیز شده دوام لایه فلزی تحت تنش مکانیکی است. خم شدن مکرر، تا شدن محکم، یا چسبندگی لمینیت تهاجمی میتواند باعث ایجاد ترکهای ریز در پوشش آلومینیومی شود که حتی اگر مشخصات فیلم حجیم روی کاغذ قوی به نظر برسد، عملکرد مانع را به صورت محلی کاهش میدهد. مبدلها معمولاً با جفت کردن BOPP متالایز شده با یک لایه بیرونی محافظ یا محدود کردن استفاده از آن به برنامههایی با کنترل ملایم و قابل پیشبینی این مشکل را برطرف میکنند.
ضخامت رسوب فلز در BOPP معمولاً بهطور غیرمستقیم از طریق چگالی نوری اندازهگیری میشود و نه با اندازهگیری فیزیکی، زیرا خود لایه آلومینیوم تنها چند نانومتر ضخامت دارد. تراکم نوری بالاتر معمولاً با عملکرد مانع بهتر و پرداخت روشن تر و بازتابنده تر ارتباط دارد، اما فشار دادن تراکم بیش از حد می تواند خطر پوسته پوسته شدن پوشش را در طول چاپ یا لمینیت با سرعت بالا افزایش دهد. بیشتر مبدلها چگالی نوری متوسطی را هدف قرار میدهند که قدرت مانع را با قابلیت اطمینان پردازش در سرعتهای مختلف پرس و لمینیت متعادل میکند.
از نقطه نظر جذابیت قفسه، روکش نقره ای بازتابنده BOPP متالیز شده نیز به عنوان یک عنصر طراحی عمل می کند و نه فقط یک لایه مانع. بسیاری از برندهای اسنک و شیرینیپزی با استفاده از تکنیکهای چاپ معکوس، مستقیماً روی سطح متالیز شده چاپ میکنند و به درخشش فلزی اجازه میدهند از میان شکافهای موجود در الگوی جوهر نمایان شود تا کسری از هزینه لمینیت فویل واقعی را نشان دهد.
انتخاب یک فیلم مانع به ندرت یک تصمیم تک متریک است. شفافیت، هزینه، انعطافپذیری و قابلیت بازیافت، همگی بسته به کاربرد به جهات مختلفی کشیده میشوند، بنابراین به جای جداسازی انتقال اکسیژن به تنهایی، به مشاهده سه فناوری در چندین بعد در یک زمان کمک میکند.
| اموال | فیلم PET با پوشش ALOx | فیلم KPET | BOPP متالیزه Film |
|---|---|---|---|
| روش پوشش | رسوب اکسید خلاء | پوشش پلیمری پی وی دی سی | رسوب آلومینیوم خلاء |
| شفافیت | بالا | بالا to moderate | مات |
| محدوده OTR معمولی | 0.5 تا 2 | 3 تا 8 | 8 تا 20 |
| ضخامت معمولی | 12 تا 18 میکرون | 12 تا 23 میکرون | 18 تا 30 میکرون |
| سطح هزینه نسبی | بالا | متوسط | کم |
| مورد استفاده رایج | قهوه، غذای خشک، کیسه های پزشکی | تاول دارویی، چای، کیسه سوپ | بسته بندی میان وعده، شیرینی پزی، روکش |
خواندن این جدول در کنار نمودار رادار بالا، یک الگوی ثابت در هر سه فناوری را برجسته میکند: هیچ فیلمی در هر ویژگی به طور همزمان برنده نمیشود. فیلم PET با پوشش ALOx از شفافیت و قابلیت بازیافت برخوردار است اما در سطح بالاتری از محدوده هزینه قرار دارد. فیلم KPET در اکثر ویژگیها موقعیت متوسط متعادلی را اشغال میکند، دقیقاً به همین دلیل است که یک انتخاب پیشفرض برای بسیاری از برنامههای دارویی و مواد غذایی خشک است که نیاز به عملکرد قابل اعتماد بدون قیمتگذاری عالی دارند. فیلم BOPP متالیزه استحکام و انعطافپذیری مانع را برای مزیت هزینه معنادار معامله میکند، که تنها زمانی منطقی میشود که برنامه به عملکرد بالای سد گازی نیاز نداشته باشد.
انتخاب بین این سه خانواده فیلم بهعنوان یک تصمیم ساختاریافته به جای ترجیح دادن، بهترین کار را دارد. جریان زیر یک توالی عملی را نشان می دهد که مهندسان بسته بندی معمولاً هنگام محدود کردن گزینه ها برای یک ساختار جدید از آن پیروی می کنند.
اگر محصولی بسیار حساس به اکسیژن باشد و برند بخواهد خریداران محصول واقعی را از طریق بسته ببینند، فیلم PET با پوشش ALOx معمولاً کاندیدای اصلی می شود زیرا عملکرد مانع قوی را با وضوح جفت می کند. اگر کنترل رطوبت دغدغه اصلی باشد و سازه نیاز به آب بندی حرارتی قابل اعتماد روی تجهیزات استاندارد داشته باشد، فیلم KPET اغلب بدون فشار دادن بودجه به اندازه گزینه ای با پوشش اکسیدی، جا می شود. هنگامی که اولویت به سمت بستهبندی با حجم بالا و با مانع متوسط میرود که در آن انسداد نور و هزینه واحد پایین مهمتر از شفافیت است، فیلم BOPP متالیزه انتخاب کارآمدتری است.
سازگاری تجهیزات آب بندی، روش چاپ، و شرکای لمینیت پایین دستی نیز باید در تصمیم گیری نقش داشته باشند، زیرا فیلمی که در آزمایش مانع ایزوله به خوبی عمل می کند، اگر به طور قابل اعتمادی با بقیه ساختار بسته بندی متصل نشود، همچنان می تواند عملکرد ضعیفی داشته باشد.
اهداف پایداری نیز به طور فزاینده ای بخشی از این درخت تصمیم هستند. برندهایی که در جهت اهداف بسته بندی تک ماده ای کار می کنند اغلب فیلم PET با پوشش ALOx را به طور خاص اولویت می دهند زیرا می تواند با یک درزگیر مبتنی بر پلی استر جفت شود تا ساختاری را تشکیل دهد که در یک خانواده رزین قابل بازیافت باقی می ماند، چیزی که دستیابی به آن با ساختار فلزی بسیار سخت تر است. در جایی که قابلیت بازیافت محدودیت کمتری دارد، KPET و BOPP متالیز شده گزینههای کاملاً قابل دوام هستند که صرفاً بر اساس موانع و تناسب هزینه است.
قبل از نهایی کردن یک ساختار، به جای اینکه صرفاً بر نرخهای انتقال منتشر شده تکیه کنیم، ارزش آزمایشهای واقعی ماندگاری را دارد. آزمایشهای پیری تسریعشده، که در آن بستههای پر از محصول در دما و رطوبت بالا برای مدت زمان کوتاهتری ذخیره میشوند، تصویر واقعیتری از نحوه عملکرد فیلم انتخابی پس از خروج از شرایط آزمایشگاهی کنترلشده و ورود به محیطهای توزیع و ذخیرهسازی واقعی ارائه میدهند.
تفاوت اصلی در مواد پوشش و تأثیر آن بر شفافیت است. فیلم PET با پوشش ALOx از یک لایه اکسید آلومینیوم شفاف استفاده می کند، بنابراین بسته شفاف می ماند، در حالی که فیلم BOPP متالیز شده از یک لایه آلومینیومی بازتابنده استفاده می کند که فیلم را مات می کند.
فیلم KPET یک نسخه روکش شده PVDC از فیلم پلی استر PET است و فیلم PET اغلب به طور کلی به عنوان فیلم Mylar در بسیاری از بازارها شناخته می شود. KPET به طور خاص یک پوشش مانع رطوبت را در بالای آن لایه پلی استر پایه اضافه می کند.
فیلم PET پوشش داده شده با ALOx به طور کلی ساده ترین کار در جریان های بازیافت پلی استر در نظر گرفته می شود زیرا پوشش اکسید درصد بسیار کمی از وزن کل فیلم در مقایسه با یک لایه فلزی کامل آلومینیومی است.
فیلم BOPP متالیزه حاوی یک لایه آلومینیومی پیوسته است که معمولاً با سیستمهای تشخیص فلز در خطوط بستهبندی تداخل میکند، برخلاف فیلم PET با پوشش ALOx که فاقد فلز است و بدون مشکل از آشکارسازها عبور میکند.
ضخامت به تنهایی ماندگاری را تضمین نمی کند، زیرا نوع پوشش و کیفیت آن بیشتر از گیج خام اهمیت دارد. به عنوان یک راهنمای کلی، فیلم PET با پوشش ALOx در محدوده 15 تا 18 میکرون و فیلم KPET با روکش دو طرفه، هر دو در صورت جفت شدن با یک لایه درزگیر سازگار، اهداف ماندگاری طولانیتری را پشتیبانی میکنند.