Ena izmed tistih embalažnih komponent, ki jih redko opazimo, razen če ne delujejo pravilno, je embalažna folija. Tekočina ali napaka pri zapiranju se običajno pojavita, ker folija, posoda in pogoji za zapiranje med seboj ne sodelujejo ustrezno. Ali ste proizvajalec ali uporabnik živilske embalaže – razumevanje, kako se razvije trdnost zvarjenega spoja, in izbira ustrezne embalažne folije za izdelek, sta ključna razlika med dobro embalažo in težavo, ki vam lahko povzroči velike stroške. Ta priročnik je enostaven za sledenje, saj razčleni praktične spremenljivke, ki so pomembne.
Kaj se dejansko zgodi med toplotnim zvarjanjem
Proces toplotnega zvarjanja ni le taljenje dveh površin. Toplotno zvarjanje je nadzorovan postopek, pri katerem se zvarilni sloj folije segreje nad njegovo točko mehčanja, a pod njegovo točko taljenja ali razgradnje, pritisne na primerno površino in ohladi pod tlakom. Rezultat je molekularno prepletanje na meji med materialoma.
Tri parametri, ki nadzorujejo ta postopek, so temperatura, tlak in čas zadrževanja. Vsi trije med seboj interagirajo. Včasih se nižja temperatura lahko kompenzira z daljšim časom zadrževanja, vendar le do določene mere. Če je tesnilo premalo segreto, se polimerni verigi ne bodo medsebojno difundirali in bo tesnitev šibka ali se ne bo pravilno odlepila. Preveč toplote pa lahko povzroči preveliko tok tesnila, zmanjša debelino tesnila na robu tesnitve, povzroči razgradnjo tesnila, krhke tesnitve in uhajanje.
Plast tesnila je običajno polimer z nižjo talilno temperaturo (npr. polietilen, etilen-vinil acetat ali ionomer), ki je soprofiliran ali laminiran na strukturno plast, ki zagotavlja trdnost, togost in barierne lastnosti. Strukturna plast sama po sebi ne tesni; podpira tesnilno plast. Zelo slaba ideja je zamenjati obe plasti, saj sistem potem ne bo deloval učinkovito.
Trdnost tesnitve ni ena sama številka
Trdnost zapiranja je pogosto določena kot povprečna vrednost v gramih na 25 mm ali newtonih na 15 mm, vendar različne uporabe zahtevajo različne načine odpovedi. Pri pripravljenem jedilniku mora imeti pokrov odpiralno lastnost, ki se enostavno loči brez delaminacije ali trgatve. Vrečka za prenašanje tekočin mora zdržati tlak počitve. Plošča za sveže proizvode zahteva zaprtje, ki ostane na mestu med skladiščenjem v kupu, vendar se odpre brez trgatve vlaken.
V praksi obstajajo trije meritveni parametri. Prvi je trdnost odpiranja – sila, potrebna za razteg zaprtja pod določenim kotom. Drugi je trdnost proti počitvi – notranji tlak, ki ga zaprtje zmore vzdržati. Tretji je vroča lepilna trdnost (hot tack) – trdnost zaprtja v vročem stanju – kar je pomembno pri navpičnih operacijah oblikovanja, polnjenja in zapiranja (VFFS), kjer se zaprtje preizkuša še pred ohladitvijo. Vroča lepilna trdnost lahko predstavlja težavo na visokohitrostni embalažni liniji, celo če ima folija dobro končno trdnost odpiranja.
Prilagajanje folije podlagi posode
Večina odpovedi tesnil izvira iz razmislekov o združljivosti. Učinkovito tesnilno sredstvo za polietilenske pladnje ne bo delovalo na polietilen tereftalatu, polipropilenu ali kartonu. Pravilo je preprosto: podobno se lepi na podobno, ali pa mora biti tesnilno sredstvo posebej zasnovano za lepljenje na podlago.
Pogosto poskrbi plast polietilenskega tesnilnega sredstva za dobro in enakomerno tesnjenje polietilenskih pladnjev. Za preprečevanje deformacije posod iz polipropilena je potrebno tesnilno sredstvo, ki se talijo pri nižji temperaturi kot posoda. Ionomerja temelječa tesnilna sredstva se pogosto uporabljajo za PET in amorfne PET pladnje zaradi njihove dobre lepilne in odlepilne sposobnosti. Karton in oblikovana vlaknena snov sta težje tesljiva. Folija se mora prilepiti na porozno, vlaknasto površino, pri čemer je prevleka ali disperzija na plošči ključnega pomena za uspešno tesnjenje.
Drugi dejavniki združljivosti vključujejo kontaminacijo. Prisotnost maščobe, vlage, drobcev ali praška v območju tesnjenja zmanjša trdnost tesnjenja. Folije s debelejšimi sloji tesnilnega materiala in višjim tokom taline lahko nekaj kontaminacije prenesejo; vendar nobena folija ni zanesljiva pri tesnjenju skozi plast olja. Zato se v aplikacijah za storitve hrane pogosto izvede korak brisanja ali izpiranja pred tesnjenjem.
Debelina, struktura in zahteve glede preprečevanja prehajanja
Drugi pomemben dejavnik je struktura folije, ki vpliva na trdnost tesnjenja. Tanek sloj tesnilnega materiala se hitro zatesni, vendar se lahko pod visokim tlakom iztisne. Debelejši sloj tesnilnega materiala ponuja več materiala za difuzijo z drugimi materiali ter višjo odpornost proti kontaminaciji, vendar za aktivacijo zahteva več toplote. Koekstrudirane folije, ki imajo ločen sloj tesnilnega materiala, vezovni sloj in preprečilni sloj, omogočajo največjo kontrolno možnost, vendar zahtevajo ozka okna za tesnjenje.
Situacijo zapletejo zahteve za pregrajne plasti. Ko mora folija izključiti kisik ali vlago, je pregrajna plast običajno ločena od zatesnilne plasti, da se med zatiskanjem ne poškoduje. Folije z aluminijasto folijo ali metaliziranimi plastmi se lahko dobro zatiskajo, vendar mora biti zatič dovolj močan, da prepreči ločitev med pregrajno in zatesnilno plastjo. Zatiči na teh strukturah niso vedno točka odpovedi; namesto tega se točka odpovedi običajno nahaja na meji med plastmi.
Izvajanje preskusov in odpravljanje težav v praksi
Praktičen program za določanje trdnosti zatiča se začne z zatiskanjem serije vzorcev pri različnih temperaturah, pri stalnem tlaku in času zatiskanja ter merjenjem trdnosti odlepljanja. Krivulja običajno narašča do ploščine in nato pada. Ciljno delovno območje ni nujno najvišja točka ploščine, temveč dejansko sredina ploščine, saj to omogoča dopustno odstopanje zaradi običajnih variacij.
Če tesnilo ne deluje, vam daje namig, kje je odpovedalo. Nizka trdnost in čist odlep pri odpiranju kažeta na premalo segrevanje ali umazano območje za tesnjenje. Če se tesnilo pretrga tako, da poškoduje podlago, je bilo premočno tesnjeno ali se uporablja nezdružljivo tesnilno sredstvo. Tesnilo, ki se loči med plastmi folije, kaže na napako pri soekstruziji ali lepilu. Tesnilo, ki pušča pri nizkih temperaturah, lahko nastane zaradi neprikladnega tlaka ali zelo kratkega časa ohlajanja.
Xiamen Xiefa Packing Co., Ltd. sodeluje z odjemalci v panogah drogerije, gastronomije, industrije in gostinstva pri prilagajanju toplotno zapirnih folij za različne vrste posod, skodelic, vrečk in zabojnikov. Podjetje ima več kot 50 patentov za oblikovanje izdelkov, lastno delavnico za izdelavo kalupov ter več kot 2.000 lastnih artiklov (SKU), kar omogoča prilagajanje tiskanja, konstrukcije, materialov in dodatkov, oblikovanje ter celo brezplačne vzorce za oceno. Trdnost tesnila je sistemska lastnost, zato najboljše rezultate dosežemo z izkušanjem folije in posode skupaj v proizvodni liniji.
Zaključek
Topletno zapirajoča folija ni blago, ki se izbira le na podlagi cene. Trdnost zapečatve je rezultat skupnega delovanja temperature, tlaka, časa zapečatve, kemije zapirajočega sloja, podlage in onesnaženja. Ko vemo, kateri dejavniki vplivajo na zapečatvo, lahko kupci in uporabniki embalaže izberejo folije, ki se zanesljivo zapirajo, zanesljivo odpirajo in delujejo kot pregrada v celotni distribucijski verigi. Najboljši pristop je, da folijo in posodo obravnavamo kot enoten embalažni sistem, pri čemer uporabimo dejanske meritve za določitev okna zapečatve ter analiziramo način odpovedi, kadar pride do težav.