Bir EVOH bariyerli ko-ekstrüzyon tabakası, etilen vinil alkol kopolimerini yapısal poliolefin kaplamalarla tek bir düz alt tabaka halinde birleştirerek, hiçbir tek katmanlı polimerin karşılaştırılabilir bir maliyetle elde edemeyeceği oksijen bariyeri performansı sağlar. Raf ömrünü uzatmayı hedefleyen ambalaj mühendisleri ve tabaka ekstrüzyon operasyonları için bu çok katmanlı format, oksijen iletim oranının (OTR) 0,1 cc/m²/gün'ün altında kontrol edilmesinin bir ürünün günlerce mi yoksa haftalarca mı pazarlanabilir kalacağını belirlediği taze et tepsileri, peynir kapakları ve hazır yemek kapları için varsayılan çözüm haline geldi. Düzgün yapılandırılmış Hassas bir besleme bloğu aracılığıyla birden fazla ekstrüderi koordine edebilen levha ekstrüzyon makinesi önkoşuldur; ancak gerçek farklılaşma, EVOH 'ın malzeme davranışını, katman mimarisi seçimlerini ve reçine haznesinden bitmiş ruloya kadar bariyer bütünlüğünü koruyan işleme disiplinlerini anlamakta yatmaktadır.
EVOH Bariyer Ko-Ekstrüzyon Sayfası: Özellikleri ve Faydaları
EVOH oksijen bariyeri performansı, polimerin tabaka matrisi boyunca gaz difüzyonuna direnen yoğun bir hidrojen bağlı ağ oluşturan yüksek derecede polar hidroksil gruplarından kaynaklanır. %0 bağıl nemde, 15 mikronluk EVOH bariyerli ko-ekstrüzyon tabakası, 0,01 cc/m²/gün kadar düşük OTR değerlerine ulaşabilir; bu, aynı ölçüdeki değiştirilmemiş polietilen veya polipropilenden yaklaşık 1000 kat daha düşüktür. Bu performans EVOH ı sert gıda ambalajı ısıyla şekillendirme substratlarında baskın yüksek bariyerli reçine olarak konumlandırır.
Etilen vinil alkol levha, gaz bariyeri özelliklerinin ötesinde birçok ikincil avantaja da katkıda bulunur. İşlenmiş etler ve salata sosları gibi yağlı gıdaların paketlenmesinde önemli olan yağ ve organik solvent nüfuzuna karşı dayanıklıdır. Ayrıca zamanla geleneksel poliolefin ambalajdan geçebilecek uçucu tat bileşiklerini hapsederek mükemmel aroma tutma özelliği sağlar. Optik özellikler ( EVOH katmanlar doğası gereği şeffaftır), dönüştürücülerin ürün görünürlüğünün perakende bir gereklilik olduğu şeffaf bariyerli ambalajlar üretmesine olanak tanır.
Ekonomi de EVOH 'ın lehine çalışıyor. Bariyer reçinesi, toplam levha kesitinin yalnızca ince bir çekirdek kısmını (tipik olarak kalınlığa göre %5-15) kapladığından, malzeme maliyeti yönetilebilir düzeyde kalır. Yapının büyük bir kısmı, mekanik mukavemet, nem direnci ve ısıyla şekillendirilebilirlik sağlayan daha düşük maliyetli poliolefinlerden ( PP , PE veya bağla değiştirilmiş kalitelerden oluşur. Bu maliyet dağılımı, bariyer katmanı ekstrüzyonunu perakende et tepsileri gibi yüksek hacimli, marja duyarlı uygulamalar için bile ticari olarak uygun hale getirir.
Katman Yapısı Tasarımı
EVOH bariyerli ortak ekstrüzyon tabakasının mimarisi, her biri bariyer performansını, yapışma güvenilirliğini ve ısıyla şekillendirme davranışını dengelemek için seçilen çeşitli yerleşik konfigürasyonlardan birini takip eder.
A/B/A Üç Katmanlı Yapı
En basit yaklaşım EVOH (B)'yi iki özdeş poliolefin kabuk katmanı (A) arasına yerleştirir. Polipropilen ve polietilen standart yüzey malzemeleridir. Bu simetrik Çoklu Malzeme Sayfası Co düzenlemesi, EVOH yi her iki yüzeydeki ortam neminden koruyarak ürünün hizmet ömrü boyunca OTR performansını korur. Tipik katman oranı bölmeleri 80/10/10 ile 60/20/20 (cilt/bariyer/cilt) arasında değişir ve tam bölme, hedef OTR spesifikasyonu ve toplam tabaka ölçüsüne göre belirlenir.
A/B/A yapıları, kabuk polimeri doğrudan EVOH 'a yapıştığında iyi çalışır. Uygulamada bu, değiştirilmemiş poliolefinlerin EVOH 'a zayıf bir şekilde bağlanmasından dolayı, deri malzemelerini maleik anhidrit aşılı bağ katmanı uyumlu sınıflarla sınırlandırır.
Beş Katmanlı ve Yedi Katmanlı Yapılar (A/B/C/B/A ve Ötesi)
Değiştirilmemiş poliolefin kaplamalar gerektiğinde (örneğin, belirli kapatma başlatma sıcaklıkları veya yüzey basılabilirliği elde etmek için) EVOH çekirdek ile her kaplama arasına özel bağlantı katmanı yapışkan reçineler yerleştirilir. Sonuç beş katmanlı bir yapıdır: deri / kravat / EVOH / kravat / deri. Bazı konfigürasyonlar, bağlama katmanlarının dışına geri dönüştürülmüş malzemeden bir çekirdek katmanı ekleyerek tasarımı yedi katmana taşır: kaplama / bağlama / yeniden öğütme / EVOH / yeniden öğütme / bağlama / kaplama.
Yeniden öğütülmüş bir çekirdek eklemek iki amaca hizmet eder. İşlenmemiş reçine tüketimini %20-30 oranında azaltarak kilogram başına malzeme maliyetini düşürür. Aynı zamanda EVOH katmanını levhanın bir yüzeyine daha yakın yerleştirir ve bu, belirli şekillendirme geometrileri için avantajlı olabilir. Takas, artan ekipman karmaşıklığı ve daha sıkı süreç kontrol gereksinimleridir; her ek ekstrüder, hat hızıyla senkronize edilmesi gereken başka bir üretim değişkeni sunar.
Katman Kalınlığıyla İlgili Hususlar
Bariyer performansı, EVOH kalınlığıyla doğrusal olmayan bir şekilde ölçeklenir. EVOH katmanının 10 mikrondan 20 mikrona iki katına çıkarılması, düşük nemde OTR'yi kabaca yarı yarıya azaltır, ancak polimer filmler yoluyla gaz difüzyonunun asimptotik doğası nedeniyle artan fayda 25-30 mikronun ötesinde azalır. Çoğu gıda ambalajı dönüştürücüsü, 10-20 mikronluk EVOH çekirdeğin, raf ömrü 21 günden kısa olan ürünler için en iyi maliyet-performans oranını sunduğunu buldu.
EVOH Nem Hassasiyeti: İşleme Zorlukları ve Çözümleri
Tutarlı bir EVOH bariyerli ko-ekstrüzyon tabakasının üretilmesi EVOH işlemini standart poliolefin levha ekstrüzyonundan ayıran çeşitli malzemeye özgü zorluklara dikkat edilmesini gerektirir.
Nem Hassasiyeti
EVOH nem hassasiyeti, işlemeyle ilgili en kritik husustur. EVOH reçine atmosferik nemi hızlı bir şekilde emer; ortam havasına 30 dakika bile maruz kalmak, nem içeriğini ekstrüzyon için tipik olarak gereken %0,1 ila %0,3 eşiğinin üzerine çıkarabilir. Islak EVOH işlenmesi, yüzeyin yayılmasına, eriyik içinde kabarcık oluşumuna ve işleme sıcaklıklarında hidroliz nedeniyle bariyer performansında kalıcı kayba neden olur. Sonuç, kabul edilebilir görünen ancak OTR testinde başarısız olan bir sayfadır.
Çiğlenme noktası -40°C'nin altında olan özel kurutuculu kurutma sistemleri standarttır. Kurutma sıcaklıkları, EVOH derecesine bağlı olarak 80°C ile 110°C arasında değişir (daha yüksek etilen içerikli dereceler, daha yüksek kurutma sıcaklıklarını tolere eder). Kurutucuda kalma süresi, üretim sırasında sürekli nemi alınmış hazne beslemesi ile ilk şarj için üç saati geçmelidir.
Erime Sıcaklığı ve Termal Bozunma
EVOH işleme penceresi nispeten dardır. Erime sıcaklıkları tipik olarak 200°C ile 240°C arasında değişir ve kesin ayar noktası etilen içeriğine bağlıdır (daha yüksek etilen içeriği daha düşük erime sıcaklıklarına olanak tanır). 250°C'nin aşılması termal bozulma riski taşır; polimerin rengi değişir, jeller oluşur ve bariyer özellikleri geri dönülemez şekilde bozulur. Namlu sıcaklığı profili, EVOH 'un düşük termal iletkenliğini hesaba katmalıdır: halihazırda erimiş polimerin aşırı ısınmasını önlemek için sıkıştırma ve ölçüm bölgeleri, besleme bölgesinden giderek daha aşağıya ayarlanmalıdır.
Katmanlar Arası Yapışma ve Viskozite Eşleşmesi
Besleme bloğu birleşme noktasında, bitişik eriyik akışlarının kararlı, tekdüze katman arayüzlerini korumak için benzer viskoziteler sergilemesi gerekir. Büyük viskozite uyumsuzlukları viskoz kapsüllenmeye neden olur; düşük viskoziteli eriyik, yüksek viskoziteli olanın etrafından akar ve amaçlanan katman geometrisini bozar. EVOH viskozitesi büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olduğundan, her ekstrüderde hassas namlu sıcaklığı kontrolü önemlidir. Katmanlar arasındaki erime sıcaklığı farkı, birleşme noktasında 15-20°C'yi aşmamalıdır.
EVOH ortak ekstrüzyon hatları, işleme sırasında bariyer katmanının nem hassasiyetinin dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektirir. JWELL gibi ekipman sağlayıcıları, depolama ve işleme sırasında EVOH nin bozulmasını önlemek için özel olarak tasarlanmış, kapalı besleme bloğu sistemleri ve kuru malzeme taşıma özelliğine sahip entegre 5 katmanlı ve 7 katmanlı birlikte ekstrüzyon platformları sağlar; bu, 0,1 cc/m²/gün'ün altındaki oksijen iletim oranlarını hedefleyen gıda ambalajı dönüştürücüleri için kritik bir faktördür.
Gıda Ambalaj Uygulamaları
EVOH bazlı çok katmanlı bariyer levhanın birincil pazarı, oksijen bariyeri, şeffaflık ve şekillendirilebilirlik kombinasyonunun ölçülebilir raf ömrü uzatmaları sağladığı ısıyla şekillendirilmiş gıda ambalajıdır.
Taze Kırmızı Et ve Kümes Hayvanları
Taze et için değiştirilmiş atmosfer paketleme (MAP), tüketicilerin tazelikle ilişkilendirdiği parlak kırmızı oksimiyoglobin rengini korumak için 1 cc/m²/gün'ün altındaki OTR değerleri gerektirir. %70-80 O₂/ %20-30 CO₂ gaz akışıyla birleştirilmiş, ısıyla tepsi şeklinde şekillendirilmiş bir EVOH bariyerli ortak ekstrüzyon tabakası, perakende vitrin ömrünü 2-4 günden (kaplanmamış PP veya PS tepsiler) 7-14 güne kadar uzatır. Bariyer tabakası, artık oksijenin paketin üst boşluğuna nüfuz etmesini önleyerek oksimyoglobinden kahverengi metmyoglobine geçişi yavaşlatır.
İşlenmiş Et ve Peynir
Kürlenmiş etler, dilimlenmiş şarküteri ürünleri ve peynirler hem oksijene hem de neme karşı oldukça hassastır. Oksijen, lipit oksidasyonunu ve küf oluşumunu teşvik ederken nem kaybı, doku bozulmasına ve ağırlığın azalmasına neden olur. EVOH çekirdek ve PE sızdırmazlık katmanlarına sahip beş katmanlı veya yedi katmanlı bir ko-ekstrüzyon gıda ambalajı tabakası, her iki endişeyi aynı anda ele alır; EVOH oksijeni bloke eder ve PE kaplamalar, dağıtım boyunca ürün ağırlığını sabit tutan nem buharı bariyerini sağlar.
Hazır Yemekler ve Mikrodalgaya Uygun Kaplar
Çift fırınlanabilir ve mikrodalgada pişirilebilir hazır yemek tepsileri, katmanlara ayrılmadan ısıtma döngülerine dayanabilen bir alt tabaka gerektirir. EVOH kaplama katmanlarına sahip PP çok katmanlı yapılar, 120°C'ye kadar yeniden ısıtma uygulamalarında iyi performans gösterir. 150°C'yi aşan geleneksel fırın uygulamaları için, ısıyla şekillendirici alt tabaka CPET bazlı yapılara doğru kayar; bu, araştırmada araştırılan bir malzeme seçimidir. Gıda Sınıfı Pet Levha üretim kılavuzu. EVOH / PP ve CPET arasındaki karar, gerekli oksijen bariyeri seviyesine, maksimum fırın sıcaklığına ve marka sahibinin geri dönüşüm tercihlerine bağlıdır.
SSS
EVOH bariyerli ko-ekstrüzyon tabakası için tipik oksijen iletim hızı nedir??
OTR EVOH derecesine, katman kalınlığına ve ortam nemine bağlıdır. %0 bağıl nemde, 15 mikronluk EVOH çekirdek 0,01—0,1 cc/m²/gün hıza ulaşır. %80 bağıl nemde, bariyer performansı 5 ila 10 kat arasında düşer; bu nedenle EVOH bariyer çekirdeğine nem girişini sınırlayan hidrofobik poliolefin kaplamalar içinde kapsüllenmelidir.
EVOH ko-ekstrüzyon sayfası geri dönüştürülebilir mi?
Çok katmanlı tabakalar EVOH ve bağ katmanlarının standart mekanik geri dönüşüm yoluyla poliolefin matrisinden ayrılamaması nedeniyle geri dönüşüm zorlukları ortaya çıkarmaktadır. Uygulamada, EVOH içeren hurda tipik olarak bariyersiz uygulamalara dönüştürülür veya yeni çok katmanlı levhanın çekirdek katmanında yeniden öğütme olarak kullanılır. Kimyasal geri dönüşüm teknolojileri ortaya çıkıyor ancak ticari kullanılabilirliği sınırlı kalıyor.
EVOH reçinesi ekstrüzyondan önce hangi kurutma koşullarını gerektirir?
EVOH nem alma hunili kurutucu kullanılarak %0,1 ila %0,3 nem içeriğinin altına kadar kurutulmalıdır. Standart kurutma parametreleri: 3-4 saatlik minimum kalış süresi için 80—110°C, çiğlenme noktası -40°C veya daha düşük bir sıcaklıkta tutulur. Kurutulmuş malzeme beslemesinin kısa süreliğine bile olsa kesintiye uğraması atmosferik nemin yeniden emilmesine olanak tanır ve bu da bir sonraki üretim döngüsünü tehlikeye atabilir.
EVOH bariyer katmanı olarak PVDC ile nasıl karşılaştırılır?
EVOH düşük nemde üstün oksijen bariyeri sağlar ancak neme karşı PVDC'den daha hassastır. PVDC daha dengeli bir gaz ve nem bariyeri profili sunar ve aynı derecede kapsülleme gerektirmez. Ancak PVDC, başta AB olmak üzere birçok pazarda çevresel ve düzenleyici kaygılara neden olan klor içerir. Çoğu sert, ısıyla şekillendirilmiş gıda ambalajı için, uygun şekilde tasarlanmış çok katmanlı bir yapıdaki EVOH , performans, işlenebilirlik ve mevzuat kabulünün en iyi genel kombinasyonunu sunar.
