من أجل إطالة العمر الافتراضي للمواد مثل الأغذية والأدوية، هناك العديد منمواد التعبئة والتغليفتُستخدم حاليًا أفلام التغليف المركبة متعددة الطبقات في صناعة الأغذية والأدوية. تتوفر حاليًا طبقات من مواد التغليف المركبة، منها طبقتان، ثلاث، خمس، سبع، تسع، وحتى إحدى عشرة طبقة. فيلم التغليف متعدد الطبقات هو غشاء رقيق يُشكَّل ببثق مواد خام بلاستيكية متعددة في قنوات متعددة في آنٍ واحد من فتحة قالب واحدة، مما يُتيح الاستفادة من مزايا المواد المختلفة.
متعدد الطبقاتلفة فيلم التغليفتتكون بشكل رئيسي من تركيبات البولي أوليفين. تشمل الهياكل الشائعة الاستخدام حاليًا: بولي إيثيلين/بولي إيثيلين، بولي إيثيلين/إيثيلين فينيل أسيتات كوبوليمر/بولي بروبيلين، بولي إيثيلين منخفض الكثافة/طبقة لاصقة/EVOH/طبقة لاصقة/LDPE، بولي إيثيلين منخفض الكثافة/طبقة لاصقة/EVH/EVOH/EVOH/طبقة لاصقة/LDPE. يمكن تعديل سمك كل طبقة من خلال تقنية البثق. من خلال تعديل سمك طبقة الحاجز واستخدام مواد حاجز متنوعة، يمكن تصميم أغشية مرنة بخصائص حاجزة مختلفة. كما يمكن استبدال مواد طبقة العزل الحراري وتعديلها بمرونة لتلبية احتياجات التغليف المختلفة. يُعد هذا المركب متعدد الطبقات والوظائف للتغليف الاتجاه السائد لتطوير مواد أغشية التغليف في المستقبل.
هيكل فيلم مركب للتغليف متعدد الطبقات
يتم تقسيم فيلم التغليف المركب متعدد الطبقات، بغض النظر عن عدد الطبقات، بشكل عام إلى طبقة أساسية وطبقة وظيفية وطبقة لاصقة بناءً على وظيفة كل طبقة من طبقات الفيلم.
المستوى الأساسي
بشكل عام، يجب أن تتمتع الطبقات الداخلية والخارجية للأغشية المركبة بخصائص فيزيائية وميكانيكية جيدة، وأداء جيد في معالجة التشكيل، وطبقة عازلة للحرارة. كما يجب أن تتمتع بأداء عازل حراري جيد وأداء جيد في اللحام الساخن، وهي منخفضة التكلفة نسبيًا، ولها تأثير دعم واحتفاظ جيد على الطبقة الوظيفية، وتتمتع بأعلى نسبة في الغشاء المركب، مما يحدد صلابته الكلية. المواد الأساسية هي بشكل رئيسي PE، PP، EVA، PET، وPS.
الطبقة الوظيفية
الطبقة الوظيفية منفيلم تغليف المواد الغذائيةهي في الغالب طبقة حاجزة، وعادة ما تكون في منتصف فيلم مركب متعدد الطبقات، وتستخدم بشكل أساسي راتنجات حاجزة مثل EVOH وPVDC وPVA وPA وPET وما إلى ذلك. ومن بينها، فإن المواد الحاجزة العالية الأكثر استخدامًا هي EVOH وPVDC، كما أن PA وPET الشائعين لهما خصائص حاجز مماثلة، وينتميان إلى مواد الحاجز المتوسطة.
EVOH (كوبوليمر إيثيلين فينيل الكحول)
كوبوليمر كحول فينيل الإيثيلين هو مادة بوليمرية تجمع بين قابلية معالجة بوليمرات الإيثيلين وخصائص حاجز الغاز لبوليمرات كحول الإيثيلين. يتميز بشفافية عالية ولمعان جيد. يتميز EVOH بخصائص حاجز ممتازة للغازات والزيوت، مع قوة ميكانيكية ممتازة، ومرونة، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للبرد، وقوة سطحية، وأداء معالجة ممتاز. يعتمد أداء حاجز EVOH على محتوى الإيثيلين. مع زيادة محتوى الإيثيلين، ينخفض أداء حاجز الغاز، ولكن مع زيادة أداء مقاومة الرطوبة، وسهولة المعالجة.
تشتمل المنتجات المعبأة بمواد EVOH على التوابل ومنتجات الألبان ومنتجات اللحوم ومنتجات الجبن وما إلى ذلك.
PVDC (كلوريد البولي فينيلدين)
كلوريد البولي فينيلدين (PVDC) هو بوليمر كلوريد الفينيليدين (1،1-ثنائي كلورو إيثيلين). درجة حرارة تحلل البوليمر المتجانس PVDC أقل من درجة انصهاره، مما يجعل ذوبانه صعبًا. لذلك، يُعد PVDC، كمادة تغليف، بوليمرًا مشتركًا بين كلوريد الفينيليدين وكلوريد الفينيل، يتميز بخصائص إحكام جيدة، ومقاومة للتآكل، وطباعة ممتازة، وعزل حراري.
في بداياته، كان يُستخدم بشكل رئيسي في التغليف العسكري. في خمسينيات القرن الماضي، بدأ استخدامه كأغشية لحفظ الطعام، لا سيما مع التطور السريع لتكنولوجيا التغليف الحديثة ووتيرة الحياة العصرية، وسرعة تجميد وحفظ التغليف، وثورة أواني الطهي بالميكروويف، وإطالة مدة صلاحية الأغذية والأدوية، مما زاد من شيوع استخدام PVDC. يمكن تحويل PVDC إلى أغشية فائقة الرقة، مما يقلل من كمية المواد الخام وتكاليف التغليف. ولا يزال شائعًا حتى اليوم.
طبقة لاصقة
نظراً لضعف التقارب بين بعض الراتنجات الأساسية وراتنجات الطبقة الوظيفية، يلزم وضع طبقات لاصقة بين هاتين الطبقتين لتكون بمثابة غراء وتكوين غشاء مركب متكامل. تستخدم الطبقة اللاصقة راتنجات لاصقة، ومن أشهرها البولي أوليفينات المطعمة بأنهيدريد الماليك وبوليمر أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA).
بولي أوليفينات مطعمة بأنهيدريد الماليك
يُنتَج البولي أوليفين المطعم بأنهيدريد الماليك عن طريق تطعيم أنهيدريد الماليك على البولي إيثيلين من خلال البثق التفاعلي، مما يُضيف مجموعات جانبية قطبية إلى السلاسل غير القطبية. وهو مادة لاصقة بين المواد القطبية وغير القطبية، ويُستخدم عادةً في الأغشية المركبة من البولي أوليفينات مثل البولي بروبيلين والنايلون.
EVA (كوبوليمر أسيتات فينيل الإيثيلين)
يُدخل EVA مونومر أسيتات الفينيل إلى السلسلة الجزيئية، مما يُقلل من تبلور البولي إيثيلين ويُحسّن قابلية ذوبان الحشوات وأدائها في العزل الحراري. يؤدي اختلاف محتوى الإيثيلين وأسيتات الفينيل في المواد إلى تطبيقات مختلفة:
① المنتجات الرئيسية من EVA ذات محتوى أسيتات الإيثيلين أقل من 5٪ هي المواد اللاصقة والأفلام والأسلاك والكابلات وما إلى ذلك؛
② المنتجات الرئيسية من EVA ذات محتوى أسيتات الفينيل بنسبة 5٪ ~ 10٪ هي الأفلام المرنة وما إلى ذلك؛
③ المنتجات الرئيسية من EVA ذات محتوى أسيتات الفينيل بنسبة 20٪ ~ 28٪ هي المواد اللاصقة الساخنة ومنتجات الطلاء؛
④ المنتجات الرئيسية من EVA مع محتوى أسيتات الفينيل بنسبة 5٪ ~ 45٪ هي الأفلام (بما في ذلك الأفلام الزراعية) والألواح، ومنتجات الحقن المصبوبة، ومنتجات الرغوة، وما إلى ذلك.
وقت النشر: ١٢ يونيو ٢٠٢٤