Термоусадочная пленка POF: свойства, сорта и руководство по применению

Термоусадочная пленка POF является наиболее универсальным и широко используемым термоусадочным упаковочным материалом для розничной торговли и коммерческого применения.

термоусадочная пленка ПОФ — полиолефиновая термоусадочная пленка — представляет собой многослойную двуосноориентированную термопластическую пленку, которая плотно сжимается вокруг продукта под воздействием тепла, создавая прозрачную, глянцевую, защищенную от вскрытия упаковку. POF стал доминирующим материалом для термоусадочной пленки в розничной упаковке, упаковке продуктов питания, косметике, игрушках, канцелярских товарах и упаковке программного обеспечения. , вытеснив термоусадочную пленку ПВХ на большинстве рынков за последние два десятилетия благодаря ее превосходной прозрачности, безопасности контакта с пищевыми продуктами, более низким температурам запечатывания и отсутствию токсичного хлористого водорода, который ПВХ выделяет при нагревании.

Термоусадочная пленка POF производится из полиолефиновых смол — в основном полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), совместно экструдированных в несколько слоев — и биаксиально ориентированной (растягивается как в машинном, так и в поперечном направлениях) для создания молекулярной памяти, которая заставляет ее сжиматься при воздействии тепла. В результате получается пленка, более прочная, прозрачная и гибкая, чем однослойные материалы, способная обертывать продукты практически любой формы с профессиональными результатами как на ручных, так и на высокоскоростных автоматизированных линиях.

Как работает термоусадочная пленка POF: наука о двухосной ориентации

Понимание того, что происходит внутри пленки POF во время производства и во время усадки, объясняет, почему она ведет себя так иначе, чем обычная полиэтиленовая пленка, и почему параметры процесса так важны для стабильных результатов.

Биаксиальная ориентация и молекулярная память

Во время производства соэкструдированную полиолефиновую пленку растягивают одновременно или последовательно как в машинном направлении (MD), так и в поперечном направлении (TD) при температуре выше точки стеклования смолы, но ниже ее точки плавления. Такая ориентация выравнивает и растягивает полимерные цепи в обоих направлениях. Когда пленка остывает, цепи фиксируются в этом растянутом состоянии, сохраняя упругую энергию на молекулярном уровне. Когда ориентированная пленка повторно нагревается выше температуры ее ориентации во время термоусадочной упаковки, полимерные цепи возвращаются к своей исходной конфигурации, в результате чего пленка сжимается на 30–80% в каждом направлении. в зависимости от марки пленки и применяемого тепла.

Степень ориентации — и, следовательно, величина усадки и силы усадки — контролируется во время производства с помощью применяемых коэффициентов растяжения. Большинство стандартных термоусадочных пленок POF ориентированы на степень растяжения примерно от 5:1 до 7:1 в обоих направлениях. , производя пленки со сбалансированной (равной MD и TD) усадкой 50–75% при полной температуре активации. Пленки с центральным фальцованием и одинарной намоткой для L-образных планок и боковых запечатывающих устройств производятся с соблюдением специального баланса усадки по направлению MD-TD для оптимизации внешнего вида упаковки на продуктах различной геометрии.

Многослойная структура совместной экструзии

Коммерческие термоусадочные пленки POF не являются монолитными — они представляют собой соэкструдированные многослойные структуры, обычно 3 или 5 слоев, где разные типы смол в разных слоях обеспечивают разные свойства. Типичная трехслойная структура POF использует:

• Внешние слои оболочки (на основе ПП): Обеспечивает прозрачность, блеск и механическую защиту. ПП также способствует жесткости пленки и ее пригодности для печати.
• Основной слой (на основе полиэтилена): Обеспечивает прочность, гибкость и основные свойства термосваривания. PE придает POF превосходную свариваемость при низких температурах и устойчивость к разрывам при высокоскоростной упаковке.

Пятислойные структуры добавляют дополнительные связующие слои или функциональные слои — противотуманные свойства для упаковки пищевых продуктов, антистатические слои для электроники или улучшенные барьерные свойства для чувствительных к влаге продуктов. Общая толщина коммерческих термоусадочных пленок POF составляет от 12 до 25 микрон. для стандартной розничной торговли, со специальными фракциями до 35 микрон для более тяжелых продуктов или презентационной упаковки премиум-класса.

Термоусадочная пленка POF против термоусадочной пленки ПВХ и полиэтилена: почему POF выигрывает в большинстве применений

POF не случайно заменил термоусадочные пленки из ПВХ и полиэтилена — он предлагает сочетание эксплуатационных свойств, которым не соответствует ни одна альтернатива, по всему спектру требований к упаковке.

Низкая стоимость термоусадочной пленки ПВХ сделала ее отраслевым стандартом в 1980-х и 1990-х годах. газообразный хлористый водород, выделяющийся при герметизации и усадке ПВХ, разъедает сварочные провода и нагревательные элементы, создает неприятную рабочую среду и классифицируется как опасность для здоровья. требующая вентиляции — эксплуатационные расходы, которые сводят на нет преимущество в стоимости материалов. Многие страны и крупные розничные торговцы перешли к требованию использования POF для упаковки, готовой к розничной торговле, что фактически положило конец жизнеспособности ПВХ на рынках потребительских товаров.

Марки, размеры и форматы термоусадочной пленки POF

Термоусадочные пленки POF доступны различной толщины, степени усадки и физических форматов, чтобы соответствовать различным продуктам, машинам и требованиям производительности.

Толщина пленки (датчик)

Толщина пленки указывается в микронах (мкм) или калибре (где 100 калибра = 25,4 мкм). Наиболее широко используемый диапазон толщины термоусадочной пленки POF в розничной и коммерческой торговле составляет 15–19 микрон (60–75 калибра). , что обеспечивает достаточную прочность для большинства продуктов при минимальном расходе пленки на упаковку. Более толстые пленки используются для более тяжелых, острых или абразивных продуктов:

• 12–15 мкм (калибр 47–60): Очень легкая пленка для небольших продуктов с гладкой поверхностью, таких как игральные карты, небольшие канцелярские товары и продукты питания на одну порцию. Минимизирует затраты на материал на единицу, но обеспечивает меньшую устойчивость к проколам.
• 15–19 мкм (калибр 60–75): Стандартный универсальный ассортимент. DVD-диски, книги, косметика, упакованные продукты питания, подарочные наборы и товары для розничной торговли. Наиболее экономически эффективен для автоматизированных линий средней производительности.
• 19–25 мкм (калибр 75–100): Для продукции с острыми краями, тяжелым весом или абразивными поверхностями — метизы, коробки с металлическими уголками, мультиупаковки консервов. Более высокая устойчивость к инициированию разрыва снижает повреждения при транспортировке.
• 25–35 мкм (калибр 100–138): Сверхпрочный сорт для промышленной упаковки, консолидации больших групповых упаковок и продуктов, подвергающихся грубому обращению. Обычно работают на мощных машинах для запечатывания L-образных стержней или упаковщиках рукавов, а не на легких машинах для розничной торговли.

Форматы фильмов: разворот или одиночная рана

Термоусадочная пленка POF поставляется в двух основных физических форматах, соответствующих различным типам запечатывающих машин:

• Центральный разворот (в сложенном виде): Пленка складывается вдоль по центру и наматывается на стержень в два слоя. Изделие вставляется в сложенную пленку, а открытые стороны закрывает один L-образный уплотнитель. Используется с L-образными запечатывающими машинами, наиболее распространенным типом упаковочных машин для розничной торговли. Ширина центрального разворота 300–700 мм подходит для большинства размеров розничной продукции.
• Одиночная рана (плоская): Однослойный рулон, используемый с рукавной оберткой (также называемой оберткой с боковым запечатыванием или оберткой непрерывного действия), которая образует трубку вокруг продукта. Более эффективен для высокоскоростных автоматизированных линий — Упаковщики рукавов с однонамоточной пленкой POF могут достигать производительности 60–120 упаковок в минуту. на упаковочных линиях для продуктов питания, напитков и товаров народного потребления.

Сшитая и несшитая пленка POF

Стандартная термоусадочная пленка POF не является сшитой. Сшитая пленка POF после ориентации подвергается электронно-лучевой или химической сшивке, которая создает молекулярные связи между полимерными цепями, что значительно увеличивает стойкость к проколу, термостойкость (стойкость пленки к разрыву во время операции запечатывания) и качество внешнего вида усадки вокруг сложных форм. Сшитая пленка ПОФ на 30–50% дороже стандартных марок. но предназначен для презентационной упаковки премиум-класса, продуктов необычной формы, продуктов с острыми или выступающими краями, а также для применений, где упаковка должна очень точно соответствовать геометрии поверхности. Кроме того, легче запечатывать на очень высоких скоростях без риска выдувания пленки в месте запечатывания во время операции запечатывания.

Оборудование, необходимое для производства термоусадочной пленки POF

Для производства готовой упаковки термоусадочной пленке POF требуется два отдельных оборудования: герметик для обертывания и запечатывания пленки вокруг продукта, а также термоусадочный туннель для подачи тепла и активации термоусадки. Уплотнитель и туннель должны соответствовать друг другу, марке пленки и упаковываемому продукту.

L-образные герметики

В устройствах для запечатывания L-образных стержней (также называемых L-образными запечатывающими устройствами) используется нагретая проволока или лезвие L-образной формы, которые одновременно запечатывают и разрезают две стороны упаковки одним движением — один разрезается поперек передней части продукта, а другой — вдоль боковой стороны. Изделие помещается на пленку, L-образная планка опускается, а две открытые стороны запечатываются и обрезаются за одно действие. L-образные запечатывающие устройства используются исключительно с пленкой с центральным сгибом. Ручные и полуавтоматические запайщики L-образной формы являются наиболее распространенным оборудованием для термоусадочной упаковки для небольших и средних объемов. — скорость 5–20 упаковок в минуту в зависимости от квалификации оператора и размера продукции. Полностью автоматические запайщики L-образной формы со встроенной конвейерной подачей обеспечивают производительность 20–50 упаковок в минуту.

Упаковщики с рукавами (упаковщики с боковым швом и с горизонтальным потоком)

Оберточные рукава образуют непрерывную трубку из одинарной пленки POF вокруг движущегося потока продукта, а затем накладывают перекрестные запечатывания, чтобы закрыть концы каждой отдельной упаковки. Продукты непрерывно транспортируются через машину, а цикл сварки и резки синхронизируется с шагом продукта. Упаковочные машины для рукавов работают быстрее, более стабильны и больше подходят для интеграции в автоматизированные производственные линии, чем машины для запечатывания L-образных стержней, но требуют более высоких капитальных вложений (10 000–80 000 фунтов стерлингов для автоматических упаковщиков рукавов по сравнению с 500–5 000 фунтов стерлингов для полуавтоматических машин для запечатывания L-образных стержней) и одноразовой пленки, а не пленки с центральным фальцованием.

Термоусадочные туннели

После запечатывания завернутый (но еще не усаженный) продукт проходит через термоусадочный туннель — закрытую камеру, в которой нагретый воздух циркулирует с контролируемой температурой и скоростью. Тепло активирует двухосную ориентацию пленки ПОФ, заставляя ее плотно сжиматься вокруг продукта. Термоусадочные пленки из ПОФ обычно активируются при туннельных температурах 120–160°C (250–320°F). , что значительно ниже, чем у термоусадочных пленок из полиэтилена (для которых может потребоваться температура 180–200 ° C), что является преимуществом энергоэффективности для POF. Скорость туннельной ленты, температура воздуха и скорость циркуляции воздуха должны быть сбалансированы для достижения полной и равномерной усадки без прожигания пленки или появления морщин и искажений.

Туннели горячего воздуха являются универсальным стандартом для пленки ПОФ. Инфракрасные (ИК) термоусадочные туннели используются для термочувствительных продуктов. — косметика с этикетками, шоколадные коробки, продукты, которые не переносят длительного воздействия тепла на воздухе — поскольку ИК-излучение активирует усадку быстрее, при этом продукту передается меньше остаточного тепла. Паровые туннели используются для конкретных продуктов питания и напитков, где наряду с усадкой необходим контроль влажности.

Ключевые отрасли и области применения термоусадочной пленки POF

Сочетание прозрачности, безопасности пищевых продуктов, прочности и универсальности обработки термоусадочной пленки POF сделало ее упаковочным материалом по умолчанию в чрезвычайно широком спектре отраслей промышленности.

Упаковка для продуктов питания и напитков

Пищевая термоусадочная пленка POF используется для упаковки свежих продуктов, хлебобулочных изделий, кондитерских изделий, готовых блюд, групповых напитков и упаковки молочных продуктов. Противотуманная ПОФ-пленка — с покрытием, которое предотвращает конденсацию водяного пара в виде непрозрачных капель на поверхности пленки. — необходим для витрин охлажденных и замороженных продуктов питания, где требуется видимость продукта через пленку для потребителя. POF с защитой от запотевания сохраняет прозрачность даже при перемещении пленки из холодного хранилища до температуры окружающей среды. Соответствие требованиям к контакту с пищевыми продуктами в соответствии с Регламентом ЕС 10/2011 и FDA 21 CFR является стандартом для авторитетных производителей пленки из ПОФ.

Розничная торговля и потребительские товары

DVD-диски, Blu-ray, видеоигры, книги, канцелярские товары, косметика, игрушки, подарочные наборы и аксессуары для электроники входят в число крупнейших розничных применений термоусадочной пленки из ПОФ. Кристальная прозрачность POF обеспечивает полную видимость продукта и читаемость печатной этикетки через упаковку, а плотный, профессиональный внешний вид свидетельствует о качестве и обеспечивает защиту от несанкционированного вскрытия. Розничные торговцы, включая крупные супермаркеты и онлайн-операторы выполнения заказов, используют POF для операций по расфасовке. потому что его низкая температура запечатывания снижает риск теплового повреждения печатных этикеток, тиснения фольги и термочувствительных компонентов продукта, которые могут повредить более высокие температуры ПВХ.

Фармацевтика и медицинская продукция

Термоусадочная пленка POF обеспечивает защиту от несанкционированного вскрытия коробок с фармацевтическими препаратами, бутылочек с витаминами и добавками, комплектов медицинского оборудования и комплектов больничных принадлежностей. Пленка служит видимой защитой от несанкционированного доступа — любая попытка открыть упаковку перед покупкой разрушает термоусадочную пленку очевидным и необратимым образом. Пленки POF фармацевтического класса производятся в условиях GMP и документируются в соответствии со стандартами фармакопеи USP и ЕС для экстрагируемых и выщелачиваемых веществ. , гарантируя, что никакие вредные вещества не попадут из пленки в продукт во время хранения.

Мультиупаковка и логистика

Термоусадочная пленка POF используется для упаковки нескольких отдельных товаров в готовые для розничной торговли мультиупаковки — мультиупаковки для напитков, мультиупаковки бумажной продукции, а также упакованные консервы или продукты в банках. В этом приложении пленка действует как носитель (скрепляющий предметы для транспортировки и демонстрации), так и в качестве рекламного носителя, поскольку на пленке можно печатать рекламные сообщения, логотипы брендов и информацию о ценах. Более толстый POF (19–25 мкм) обычно используется для групповой упаковки, чтобы выдержать вес и требования к транспортировке, связанные с применением.

Технические характеристики, которые следует учитывать при выборе термоусадочной пленки POF

Выбор подходящего сорта пленки ПОФ для конкретного применения требует оценки нескольких технических параметров. Использование пленки, не соответствующей техническим требованиям, приводит к сбоям в упаковке; Чрезмерное указание увеличивает затраты без выгоды.

• Процент усадки (MD и TD): Процент уменьшения размеров в каждом направлении при заданной температуре. Сбалансированная усадка (равная MD и TD) предпочтительна для большинства прямоугольных изделий. ; Пленки с более высокой термоусадкой предназначены для продуктов, высота которых превышает ширину, чтобы пленка плотно натягивалась на верхнюю поверхность, не сморщиваясь на концах.
• Температура начала усадки: Температура, при которой начинается значительная усадка. Более низкая температура инициирования позволяет туннелю работать при более низких настройках температуры — это экономия энергии и защита термочувствительных продуктов. Стандартный ПОФ инициируется при 95–110°C; низкотемпературные сорта начинают усадку при 80–90°С.
• Мутность (оптическая прозрачность): Измеряется как процент рассеянного проходящего света. Премиум-пленки POF имеют показатель матовости ниже 1,5–2 %. — по существу невидимая ясность. Более высокая мутность создает мутный вид, что неприемлемо для презентации предметов роскоши и розничной упаковки премиум-класса.
• Прочность сваривания и горячая липкость: Усилие, необходимое для отделения уплотнения, и прочность уплотнения сразу после запечатывания до его полного остывания (клейкость в горячем состоянии). Высокая клейкость в горячем состоянии имеет решающее значение на высокоскоростных автоматических линиях, где упаковка перемещается по туннелю до полного остывания шва.
• Устойчивость к проколу: Энергия, необходимая для прокола пленки, измеряется в соответствии с ASTM D1709 (метод «дротик-капля») или ASTM F1306 (медленный прокол). Критично для изделий с выступающими углами или острыми краями.
• Антистатические характеристики: Стандартный POF накапливает статический заряд, который притягивает пыль и приводит к прилипанию пленки к высокоскоростным линиям. Антистатический POF — с верхним слоем или включенной антистатической добавкой — предназначен для упаковки электроники и высокоскоростных производственных сред.
• Возможность печати: Некоторые марки POF подвергаются обработке коронным разрядом на одной или обеих поверхностях для достижения поверхностной энергии, необходимой для адгезии чернил. Пригодный для печати POF позволяет печатать брендинг и информацию непосредственно на термоусадочной пленке, устраняя необходимость в отдельной бумажной или карточной этикетке в рекламных мультиупаковках.

Распространенные проблемы с термоусадочной оберткой POF и способы их решения

Большинство дефектов в термоусадочной упаковке из ПОФ возникают из-за настроек параметров процесса, а не из-за дефектов пленки. Понимание основной причины каждой проблемы поможет правильно ее настроить.

Рыбьи глаза и дырки в термоусадочной пленке

Небольшие отверстия или проплавленные пятна в готовой упаковке вызваны чрезмерная температура туннеля, слишком агрессивный поток воздуха, направленный в одну точку, или толщина пленки, недостаточная для требуемой температуры усадки . Решение: снизить температуру в туннеле с шагом 5°C, уменьшить скорость воздуха или перейти на более толстую пленку. Отверстия рядом с областью уплотнения обычно указывают на слишком высокую температуру уплотняющей планки.

Морщинистый или загнутый вид

Неровный, сморщенный или погнутый вид усадки указывает на недостаточное нагревание — пленка не полностью активировалась и не может завершить цикл усадки. Основные причины включают слишком низкую температуру туннеля, слишком высокую скорость ленты (недостаточное время пребывания в туннеле) или марку пленки с высокой температурой начала усадки по сравнению с рабочим диапазоном туннеля. Повышение температуры туннеля или снижение скорости ленты на 10–15 % обычно устраняет образование складок. без необходимости изменения качества пленки. Загнутые уши на концах упаковки указывают на недостаточную усадку TD — либо из-за выбора сорта пленки, либо из-за недостаточного нагрева, достигающего торцевых поверхностей упаковки.

Слабые или отслаивающиеся уплотнения

Отслаивание уплотнений во время или после усадки указывает на слишком низкую температуру проволоки/лезвия герметика, слишком короткое время выдержки герметизации или на поверхности пленки, загрязненные разделительными смазками или антиадгезионными добавками. Увеличьте температуру герметика с шагом 5°C и проверьте время выдержки. На производственных линиях, работающих с пленкой нескольких сортов, убедитесь, что температурный профиль запечатывающего устройства сброшен при переходе на более тонкую пленку или пленку с более низкой температурой запечатывания — настройка температуры, подходящая для пленки толщиной 19 мкм, может привести к прожжению или перфорации запечатывания на пленке толщиной 12 мкм.

Проблемы с отслеживанием и подачей пленки

Смещение пленки по центру, неравномерное натяжение пленки или разрыв пленки при размотке обычно вызваны неправильной установкой рулона (рулон не отцентрирован на оправке размотки), некруглой или поврежденной сердцевиной рулона пленки или чрезмерным натяжением тормоза размотки. Хранение рулонов пленки ПОФ в вертикальном положении приводит к деформации сердцевины и неравномерному распределению натяжения. — всегда храните рулоны горизонтально на сердцевине, на подставках с мягкой подкладкой и вдали от прямых источников тепла, которые могут вызвать частичную предварительную усадку внешних слоев пленки.

Экологичность и возможность вторичной переработки термоусадочной пленки POF

Экологический профиль термоусадочной пленки POF более тонкий, чем простая оценка того, что она является одноразовым пластиком. Некоторые характеристики POF делают его одним из наиболее экологичных доступных вариантов гибкой упаковки, но реальные ограничения остаются.

Возможность вторичной переработки в потоках полиолефинов

Термоусадочная пленка POF химически совместима с потоками переработки полиолефинов — в принципе ее можно перерабатывать вместе с пленкой LDPE (полиэтилен низкой плотности) в схемах сбора пленки. В Великобритании POF принимается в пункты переработки мягкого пластика крупных супермаркетов (пункты переработки сумок для переноски). ; в США ее принимают в пунктах сбора полиэтиленовой пленки участвующих розничных продавцов. Практическая проблема заключается в том, что POF из смешанного материала (с внешними слоями на основе ПП и сердцевиной из полиэтилена) труднее перерабатывать, чем пленку из мономатериала PE: компоненты ПП и ПЭ имеют разные точки плавления, что требует применения компатибилизаторов или особых условий переработки для получения годного к употреблению вторсырья.

Уменьшение толщины: меньше пленки на упаковку

Одним из наиболее эффективных улучшений устойчивости упаковки из ПОФ является уменьшение толщины – использование более тонкой пленки, которая по-прежнему будет адекватно работать для данного применения. Развитие технологии POF позволило снизить среднюю толщину пленки с 19–25 мкм в 1990-х годах до 12–15 мкм для многих стандартных применений в розничной торговле сегодня. , что снижает расход пластика на упаковку на 30–40% без ущерба для производительности. Дальнейшее снижение толщины до ультратонких марок толщиной 10–12 мкм доступно для применений с самыми низкими требованиями.

Биологические и компостируемые альтернативы ПОФ

Некоторые производители разрабатывают двуосноориентированные термоусадочные пленки из полиолефинов биологического происхождения (полиэтилен, полученный из этанола сахарного тростника) и компостируемых полимеров (термоусадочные пленки на основе PLA). Полиэтилен на биологической основе имеет такие же характеристики, как и полиэтилен на основе нефти, и полностью пригоден для вторичной переработки в тех же потоках. Термоусадочные пленки на основе PLA пригодны для промышленного компостирования, но имеют меньший диапазон усадки и прозрачность по сравнению с POF, что ограничивает их применимость для нишевых продуктов, где сертификация компостируемости является особым требованием рынка. POF на биологической основе в настоящее время стоит 15–30% надбавки к себестоимости. по сравнению с нефтяными эквивалентами, причем разрыв сокращается по мере увеличения объемов производства.