Een van die verpakkingsonderdelen die zelden opvallen, tenzij ze niet goed werken, is de verpakkingsfolie. Meestal treedt een lek of een afdichtingsfout op omdat de folie, de verpakking en de afdichtingsomstandigheden niet goed met elkaar samengaan. Of u nu fabrikant of eindgebruiker van voedselverpakkingen bent: begrijpen hoe de afdichtsterkte zich ontwikkelt en weten welke verpakkingsfolie het beste bij uw product past, maakt het verschil tussen een goede verpakking en een klacht die u veel geld kost. Deze gids is eenvoudig te volgen, want hij ontleedt de praktische variabelen die van belang zijn.
Wat gebeurt er eigenlijk tijdens het thermisch verzegelen
Het proces van thermisch verzegelen is meer dan alleen twee oppervlakken smelten. Thermisch verzegelen is een gecontroleerd proces waarbij de afdeklaag van de folie wordt verwarmd boven zijn zachtmakingspunt, maar onder zijn smelt- of afbraaktemperatuur, tegen een geschikt oppervlak wordt gedrukt en onder druk wordt afgekoeld. Het resultaat is een moleculaire verstrengeling aan de grenslaag.
De drie parameters die dit proces beheersen, zijn temperatuur, druk en contacttijd. Alle drie beïnvloeden elkaar. Soms kan een lagere temperatuur worden gecompenseerd door een verlenging van de contacttijd, maar slechts tot op zekere hoogte. Als de afdichtmassa ondervoorverwarmd is, zullen de polymeerketens niet interdiffunderen, waardoor de afdichting zwak is of niet correct loslaat. Te veel warmte daarentegen kan leiden tot overmatige stroming van de afdichtmassa; kan de afdichtmassa aan de afdichtingsrand verdunnen; en kan degradatie van de afdichtmassa veroorzaken, brosse afdichtingen en lekkages.
De afdichtlaag zelf is meestal een polymeer met een lagere smeltpunt (zoals polyethyleen, ethyleen-vinylacetaat of een ionomeer), dat co-extrudeerd of gelamineerd is op een structurele laag die sterkte, stijfheid en barrièreeigenschappen biedt. De structurele laag dient niet om af te dichten, maar om de afdichting te ondersteunen. Het is verstandeloos om deze twee lagen te verwisselen, omdat het dan niet goed zal functioneren.
Afdichtsterkte is niet één enkel getal
De afdichtsterkte wordt vaak opgegeven als een gemiddelde waarde in gram per 25 mm of newton per 15 mm, maar verschillende toepassingen vereisen verschillende soorten breukgedrag. Een maaltijd in een portieverpakking moet een afpelbare deksel hebben die gemakkelijk loskomt zonder afscheuring of scheuren. Een zak voor het vervoeren van vloeistoffen moet bestand zijn tegen barstdruk. Een schaal voor verse producten vereist een afdichting die tijdens stapelen op zijn plaats blijft, maar die open kan worden gemaakt zonder dat vezels worden uitgerukt.
In de praktijk zijn er drie meetwaarden. Ten eerste is de afpelsterkte de kracht die nodig is om de afdichting onder een bepaalde hoek uit elkaar te trekken. Ten tweede is de barstdruk de interne druk waartegen de afdichting bestand is. Ten derde is de heet-tack—de afdichtsterkte in de hete toestand—belangrijk bij verticale form-fill-seal-processen, waarbij de afdichting op de proef wordt gesteld voordat deze is afgekoeld. Heet-tack kan een probleem vormen op een snelle verpakkingslijn, zelfs als een folie een goede eindafpelsterkte heeft.
Folie afstemmen op container-substraat
De meeste afdichtingsfouten zijn het gevolg van verenigbaarheidsoverwegingen. Een effectieve afdichtingsmassa voor polyethyleenbakjes werkt niet op polyethylentereftalaat, polypropyleen of karton. De regel is eenvoudig: gelijk dicht op gelijk, of de afdichtingsmassa moet speciaal zijn ontworpen om te hechten aan het substraat.
Doorgaans zorgt een afdichtingslaag van polyethyleen voor een goede, uniforme afdichting van polyethyleenbakjes. Om vervorming van bakjes van polypropyleen te voorkomen, is een afdichtingsmassa vereist die bij een lagere temperatuur smelt dan het bakje zelf. Ionomer-gebaseerde afdichtingsmassa’s worden vaak gebruikt voor PET- en amorfe PET-bakjes vanwege hun goede hechting en afpelbaarheid. Karton en gevormde vezels zijn moeilijker af te dichten. De folie moet hechten aan een poreus, vezelig oppervlak, en de coating of dispersie op het karton is cruciaal voor het vormen van een afdichting.
Andere compatibiliteitsfactoren omvatten verontreiniging. De aanwezigheid van vet, vocht, kruimels of poeder in het afdichtingsgebied verzwakt de afdichting. Folies met dikker afdichtingslagen en hogere smeltstroom kunnen een zekere mate van verontreiniging verdragen; echter is geen folieafdichting betrouwbaar wanneer er een laag olie tussen zit. Daarom wordt bij toepassingen in de horeca vaak een afveeg- of spoelstap uitgevoerd vóór het afdichten.
Dikte, structuur en barrièreeisen
De andere belangrijke factor is de structuur van de folie, die van invloed is op de afdichtsterkte. Een dunne afdichtingslaag kan snel afdichten, maar kan onder hoge druk worden uitgedrukt. Een dikkere afdichtingslaag biedt meer materiaal dat kan diffunderen met andere materialen en biedt een hogere tolerantie voor verontreiniging, maar vereist meer warmte om te activeren. Co-extrudeerde folies met een specifieke afdichtingslaag, een hechtlag en een barrièrelaag bieden de grootste controle, maar vereisen nauwe afdichtvensters.
De situatie wordt ingewikkeld door de eisen van barrières. Wanneer een folie zuurstof of vocht moet uitsluiten, wordt de barrièrelaag doorgaans gescheiden van de afdichtlaag om te voorkomen dat deze tijdens het afdichten beschadigd raakt. Folies met aluminiumfolie of gemetalliseerde lagen kunnen goed worden afgedicht, maar de afdichting moet sterk genoeg zijn om ontlaagging tussen de barrièrelaag en de afdichtlaag te voorkomen. Afdichtingen op deze constructies zijn niet altijd het breukpunt; meestal bevindt het breukpunt zich eerder op de hechting tussen de lagen.
Testen en probleemoplossing in de praktijk
Een praktisch programma voor afdichtsterkte begint met het afdichten van een reeks monsters bij verschillende temperaturen, met een constante druk en een vaste insteektijd, gevolgd door meting van de peelsterkte. De curve stijgt doorgaans naar een plateau en daalt vervolgens weer. Het gewenste bedrijfsvenster hoeft niet het hoogste punt van het plateau te zijn; het is eigenlijk het midden van het plateau, omdat dit tolerantie biedt voor normale variaties.
Als de afdichting niet werkt, geeft dat een aanwijzing waar de fout ligt. Een zwakke afdichting met een schone afscheiding wijst op onvoldoende verwarming of een vuile afdichtingszone. Als een afdichting breekt door scheuren in het substraat, is de afdichting te sterk of wordt er een ongeschikte afdichtmassa gebruikt. Een afdichting die zich tussen de folielagen scheidt, duidt op een co-extrusie- of kleeflaagdefect. Een afdichting die lekt bij lage temperatuur, kan het gevolg zijn van onvoldoende druk of een zeer korte koeltijd.
Xiamen Xiefa Packing Co., Ltd. werkt samen met klanten uit de retail-, horeca-, industrie- en hospitalitysector om hitte-aftightfolie op maat te ontwikkelen voor diverse soorten trays, bekertjes, zakken en containers. Het bedrijf beschikt over meer dan 50 octrooien op productontwerpen, een eigen matrijzenbouwwerkplaats en meer dan 2.000 eigen SKU’s om ondersteuning te bieden bij aangepaste bedrukking, constructie, materiaal- en accessoireontwikkeling, ontwerp en zelfs gratis monsters voor evaluatie. Afdichtsterkte is een systeemeigenschap; de beste resultaten worden dus verkregen door folie en container samen te testen in lijn.
Conclusie
Hitteverzegelfolie is geen product dat uitsluitend op basis van prijs gekozen mag worden. De verzegelsterkte is het resultaat van de onderlinge afstemming van temperatuur, druk, contacttijd, verzegelchemie, substraat en verontreiniging. Wanneer u weet welke factoren een rol spelen, kunnen verpakkinginkopers en -gebruikers folies kiezen die betrouwbaar verzegelen, betrouwbaar openen en tijdens de gehele distributieketen als barrière fungeren. De beste aanpak is om de folie en de verpakking als één verpakkingssysteem te beschouwen, gebruik te maken van daadwerkelijke metingen om het verzegelvenster te bepalen en bij problemen de manier van falen te analyseren.