En af de emballagedele, der sjældent lægges mærke til, medmindre de ikke fungerer korrekt, er emballagefolien. Typisk opstår en utæthed eller en dårlig forsegling, fordi folien, beholderen og forseglingsbetingelserne ikke passer sammen. Uanset om du er fremstiller eller forbruger af fødevareemballage, er det afgørende at forstå, hvordan forseglingsstyrken udvikler sig, og hvordan man vælger den rigtige emballagefolie til produktet – det er netop forskellen mellem en god emballage og en klage, der koster dig mange penge. Denne vejledning er nem at følge, da den gennemgår de praktiske variable, der er relevante.
Hvad sker der faktisk under varmeforsegling
Processen ved varmeforsegling handler ikke blot om at smelte to overflader. Varmeforsegling er en kontrolleret proces, hvor forseglingslaget i folien opvarmes til over dets blødgøringspunkt, men under dets smelte- eller nedbrydnings temperatur, trykkes mod en passende overflade og afkøles under tryk. Resultatet er en molekylær sammenfiltret struktur ved grænsefladen.
De tre parametre, der styrer denne proces, er temperatur, tryk og holdtid. Alle tre påvirker hinanden. Nogle gange kan en lavere temperatur kompenseres af en forøgelse af holdtiden, men kun op til et vist punkt. Hvis tætningsmaterialet er utilstrækkeligt opvarmet, vil polymerkæderne ikke blande sig, og tætningen bliver svag eller vil ikke løsne korrekt. For meget varme kan derimod føre til for stor flydning af tætningsmaterialet; kan gøre tætningsmaterialet tyndere ved tætningskanten; kan forårsage nedbrydning af tætningsmaterialet, brødlige tætninger og utætheder.
Tætningslaget selv er typisk et polymer med lav smeltepunkt (f.eks. polyethylen, ethylen-vinylacetat eller en ionomer), som er co-ekstruderet eller lamineret på et strukturelt lag, der giver styrke, stivhed og barriereegenskaber. Det strukturelle lag tætter ikke; det understøtter tætningen. Det er en dårlig idé at blande dem sammen, fordi det ikke virker godt.
Tætningsstyrke er ikke ét tal
Tæthedsstyrken angives ofte som en gennemsnitsværdi i gram pr. 25 mm eller newton pr. 15 mm, men forskellige anvendelser kræver forskellige brudtyper. En færdigret bør have et løseligt låg, der adskilles let uden delaminering eller revning. En pose til væske skal kunne modstå sprængetryk. En bakke til friske produkter kræver en forsegling, der forbliver på plads under stabling, men som åbnes uden at revne fiberne ud.
I praksis foretages der tre målinger. For det første er peelingstyrken den kraft, der kræves for at trække forseglingen fra hinanden i en given vinkel. For det andet er sprængstyrken det indre tryk, som forseglingen kan modstå. For det tredje er varmklæbning – altså forseglingens styrke i varmt tilstand – vigtig ved vertikale form-fill-seal-processer, hvor forseglingen udsættes for belastning, inden den afkøles. Varmklæbning kan være et problem på en højhastighedspakkelinje, selv hvis et folie har en god endelig peelingstyrke.
Tilpasning af folie til beholderens underlag
De fleste tætningsfejl skyldes kompatibilitetsovervejelser. Et effektivt tætningsmiddel til polyethylenbakker virker ikke på polyethylenterephthalat, polypropylen eller papkort. Reglen er simpel: Lignende tætter til lignende, eller tætningsmidlet skal være specielt designet til at binde til underlaget.
Typisk giver et tætningslag af polyethylen en god, ensartet tætning for polyethylenbakker. Et tætningsmiddel, der smelter ved en lavere temperatur end beholderen, er påkrævet for at forhindre deformation af beholdere fremstillet af polypropylen. Ionomer-baserede tætningsmidler anvendes ofte til PET- og amorfe PET-bakker på grund af deres gode evne til at danne binding og blive løftet fra. Papkort og formede fiber er sværere at tætte. Folien skal binde til en porøs, fibrøs overflade, og belægningen eller dispersionen på kortet er afgørende for, om en tætning kan dannes.
Andre kompatibilitetsfaktorer omfatter forurening. Tilstedeværelsen af fedt, fugt, krømmer eller pulver i forseglingsområdet vil svække forseglingen. Folier med tykkere forseglingsslag og højere smelteflow kan tåle en vis forurening; dog er ingen folieforsegling pålidelig gennem et lag olie. Derfor indeholder anvendelser inden for fødevaresektoren ofte et trin, hvor overfladen rengøres eller spules, inden der forsegles.
Tykkelse, struktur og barrierekrav
Den anden vigtige faktor er foliens struktur, som påvirker forseglingsstyrken. Et tyndt forseglingsslag kan forsegles hurtigt, men kan blive presset ud under højt tryk. Et tykkere forseglingsslag tilbyder en større mængde materiale, der kan diffundere med de andre materialer, og giver højere tolerance over for forurening, men kræver mere varme for at aktiveres. Koekstruderede folier med et dedikeret forseglingsslag, et binde- og et barrierelag giver den største kontrol, men kræver smalle forsegningsvinduer.
Situationen er kompliceret af kravene til barrierer. Når en folie skal udelukke ilt eller fugt, er barrierelaget typisk adskilt fra forseglingslaget, så det ikke beskadiges under forseglingen. Folier med aluminiumsfolie eller metalliserede lag kan forsegles godt, men forseglingen skal være tilstrækkeligt stærk til at forhindre delaminering mellem barrierelaget og forseglingslaget. Forseglinger på disse strukturer er ikke altid fejlpunktet; i stedet findes fejlpunktet normalt ved bindingen mellem lagene.
Praktisk testning og fejlfinding
Et praktisk forseglingsstyrkeprogram starter med at forsegle en række prøver ved forskellige temperaturer ved brug af konstant tryk og holdtid samt måling af løsnerkraften. Kurven stiger typisk til en flade og falder derefter. Det målrettede driftsområde er muligvis ikke det højeste punkt på fladen, men faktisk midten af fladen, da dette tillader tolerance for almindelige variationer.
Hvis forseglingen ikke fungerer, giver det dig et hint om, hvor fejlen ligger. Lav styrke og ren afpeling tyder på utilstrækkelig opvarmning eller en beskidt forseglingszone. Hvis en forsegling brister ved revning af substratet, er forseglingen for stærk eller der anvendes en uforenelig forseglingsmasse. En forsegling, der adskiller sig mellem film-lagene, indikerer en koekstrusions- eller limfejl. En forsegling, der lækker ved lav temperatur, kan skyldes utilstrækkeligt tryk eller meget kort køletid.
Xiamen Xiefa Packing Co., Ltd. samarbejder med kunder inden for detailhandel, fødevareudsalg, industri og hoteller til at tilpasse varmeforseglingsfilm til forskellige typer bakker, kopper, poser og beholdere. Virksomheden har over 50 patentskyttede produktdesign, en selvstændig mølleworkshop og over 2.000 egenproducerede artikler (SKUs) til at understøtte brugerdefineret tryk, struktur, materiale og tilbehørudvikling, design samt endda gratis prøver til evaluering. Forseglingsstyrke er en systemegenskab, så de bedste resultater opnås ved at teste film og beholder sammen i produktionen.
Konklusion
Varmefolieforsægning er ikke en vare, der kun vælges ud fra prisen. Forsægningsstyrken er resultatet af samspillet mellem temperatur, tryk, forsegningstid, forseglingsmaterialets kemiske sammensætning, underlaget og forurening. Når man kender de påvirkende faktorer, kan indkøbere og brugere af emballage vælge folier, der forsegner pålideligt, åbnes pålideligt og fungerer som en barriere gennem hele distributionskæden. Den bedste fremgangsmåde er at betragte folien og beholderen som ét emballagesystem, anvende reelle målinger til at fastslå forsegningens arbejdsvindue og analysere fejlmodus, når problemer opstår.