Bao bì Mono Material chứa đầy công nghệ
Tóm tắt: Bài viết này phân tích các giải pháp cho những khó khăn trong sản xuất (như khả năng chịu nhiệt và tính chất rào cản) và những điểm chính của bao bì vật liệu đơn sắc, sau đó chia sẻ một số trường hợp ứng dụng thực tế đã được sản xuất hàng loạt.
Được thành lập vào năm 1990, Công ty TNHH Bao bì LD (gọi tắt là LD Pack) chắc chắn là công ty dẫn đầu trong ngành đóng gói linh hoạt. Với 30 năm tập trung và phát triển đổi mới, công ty đã phát triển thành một công ty đóng gói linh hoạt hiện đại hóa với khả năng R&D mạnh mẽ, đạt giá trị sản lượng hàng năm trên 600 triệu RMB. Đặc biệt tiên phong trong việc nghiên cứu và phát triển bao bì tái chế nguyên liệu, là một trong những đơn vị đi đầu trong lĩnh vực này.
Ngay từ năm 2014 khi BOPE mới nổi lên, LD PACK đã phát triển thành công túi khóa kéo trượt có thể tái chế có cấu trúc mono PE, chứa BOPE. Sau hơn 6 năm nỗ lực, LD PACK một lần nữa phát triển thành công 4 dòng sản phẩm bao bì tái chế đơn chất liệu bao gồm bao bì mono PE, bao bì PP mono, bao bì dung tích lớn và màng cuộn đóng gói tự động, góp phần bảo vệ môi trường. Không còn nghi ngờ gì nữa, sự phát triển của bao bì có thể tái chế bằng vật liệu đơn chất đang là chủ đề nóng nhất trong ngành bao bì linh hoạt. Tuy nhiên, những khó khăn khi LD PACK phát triển bao bì nguyên liệu đơn trong 6 năm qua là gì?
những hạn chế của việc áp dụng các vật liệu đơn sắc như PE và PP là gì? tiến độ mới nhất là gì? Với những câu hỏi này, phóng viên mới đây đã vinh dự được phỏng vấn ông Jason Zhong, Tổng Giám đốc LD PACK. Về việc phát triển vật liệu mono, ông Zhong cho biết:"Sự phát triển của vật liệu mono là bắt buộc và tương lai rất tươi sáng! Tuy nhiên, con đường nghiên cứu phát triển còn gian nan, quanh co, còn nhiều nút thắt kỹ thuật chưa được khắc phục!"
Cấu trúc Mono PE Túi dây kéo trượt có thể tái chế
1. Những thách thức kỹ thuật lớn nhất của bao bì đơn chất liệu là khả năng chịu nhiệt và đặc tính cản nhiệt.
(1) Khả năng chịu nhiệt:
Khi nói đến các vật liệu như PE/PE, quá trình truyền nhiệt trong quá trình tạo túi xảy ra từ lớp bề mặt đến lớp hàn nhiệt. Mặc dù có những cải tiến về tính chất vật lý như độ bền kéo, độ cứng và độ trong suốt thông qua quá trình kéo giãn, nhưng tính chất hóa học của màng PE vẫn được giữ nguyên, đặc biệt khả năng chịu nhiệt của nó là thách thức lớn nhất trong quá trình chế tạo túi. Lớp PE bên ngoài cần phải nóng để đảm bảo tính toàn vẹn của lớp bịt kín, trong khi lớp bên trong phải giữ mát để duy trì khả năng bịt kín nhiệt. Sự mâu thuẫn này đặt ra một thách thức đáng kể. Ngoài ra, việc kéo căng PE sẽ ảnh hưởng đến độ phẳng của túi. Sử dụng LDPE có thể giải quyết vấn đề giãn nở nhưng khả năng chịu nhiệt kém nên không đáp ứng được yêu cầu đóng gói. Mặt khác, HDPE không thể trải qua quá trình kéo giãn gấp đôi, điều này càng làm phức tạp thêm vấn đề. BOPE có thể thay thế nylon để giải quyết các vấn đề về độ cứng và khả năng chống đâm thủng, nhưng vẫn không giải quyết được khả năng chịu nhiệt và độ phẳng của túi. Túi làm từ BOPE/PE dễ bị cong mép, làm tăng đáng kể độ khó khi chế tạo túi.
Ngay cả sau 6 năm phát triển vật liệu đơn sắc, LD PACK vẫn chỉ giải quyết được một phần vấn đề về khả năng chịu nhiệt. Giải pháp hoàn chỉnh phụ thuộc vào những cải tiến về hiệu suất nhựa và công nghệ xử lý, những điều vẫn còn thiếu. Người ta nói rằng các công ty như ExxonMobil và Dow đang tìm cách giải quyết vấn đề khả năng chịu nhiệt của PE. Và hy vọng họ có thể sớm đạt được những đột phá thực tế.
(2) Thuộc tính rào cản:
Khác với khả năng chịu nhiệt, hiện có các giải pháp nhằm tăng cường rào cản của vật liệu đơn sắc. Nói chung, EVOH hoặc PVA có thể được thêm vào để đáp ứng các yêu cầu về rào cản và tái chế, miễn là lượng bổ sung không vượt quá 5% tổng độ dày. Ví dụ, trong một màng nhiều lớp có tổng độ dày 100um, lượng EVOH được thêm vào sẽ vào khoảng 5um, dẫn đến OTR dưới 8cc. Cấu trúc như vậy có thể bảo quản hiệu quả chất lượng của thực phẩm khô đóng gói và các sản phẩm gia dụng, mặc dù thời hạn sử dụng ngắn hơn một chút so với bao bì composite thông thường. Tuy nhiên, chi phí tăng lên đáng kể và các giải pháp này chỉ giải quyết được một phần các vấn đề về rào cản, không giải quyết được các mối lo ngại như khả năng chống dầu, khả năng cản ánh sáng và khả năng kháng hóa chất, hạn chế ứng dụng của chúng trong tất cả các bao bì thực phẩm.
Về ưu và nhược điểm của việc thêm EVOH hoặc PVA để tăng cường đặc tính rào cản, chúng tôi đã thử nghiệm cả hai vật liệu. Mặc dù PVA vượt trội về đặc tính rào cản oxy và có thể được áp dụng cho các chất nền khác nhau một cách linh hoạt trong quá trình xử lý, nhưng nhược điểm của nó bao gồm khả năng chống nước kém, dễ bị biến dạng và khả năng chịu nhiệt không đủ. Ngược lại, chúng tôi tin rằng việc thêm EVOH sẽ thuận lợi hơn. Công nghệ thổi màng EVOH đã trưởng thành và khi khách hàng yêu cầu đặc tính rào cản cao hơn, EVOH có thể được thêm vào giữa lớp hàn nhiệt mà không cần xử lý lớp phủ bổ sung. Được đặt ở lớp giữa giúp giảm tác động của độ ẩm, đảm bảo hiệu suất rào chắn ổn định và khả năng chịu nhiệt tốt.
Tóm lại, bao bì đơn chất sử dụng PP hoặc PE hiện nay chỉ phù hợp với bao bì đựng thực phẩm khô hoặc nước giặt. Nó không thể đáp ứng các yêu cầu cao về đóng gói, chẳng hạn như khử trùng ở nhiệt độ cao hoặc kháng hóa chất. Hơn nữa, một vấn đề quan trọng với vật liệu mono là khả năng chịu nhiệt kém, không đáp ứng được yêu cầu chênh lệch nhiệt độ, ảnh hưởng đến tốc độ của máy đóng gói tự động hoặc máy chiết rót. Cần giảm đáng kể tốc độ đóng gói để đạt được mục tiêu đóng gói.
2. Doanh nghiệp sản xuất bao bì mềm cần tập trung vào một số điểm chính trong kiểm soát quy trình khi sản xuất bao bì tái chế nguyên liệu:
1) Quy trình in: Về cơ bản không có hiện tượng in đè do biến dạng kéo của vật liệu, nhưng cần có thiết bị in có độ chính xác cao để đảm bảo căn chỉnh in chính xác và kiểm soát độ căng. Đối với vật liệu PE của chúng tôi, có thể đạt được tốc độ 250-300m/phút bằng thiết bị in BOBST.
2) Quy trình làm túi:Quá trình làm túi là khía cạnh thách thức nhất. Máy móc được yêu cầu phải được sửa đổi để phù hợp với độ căng và nhiệt độ của bao bì đơn chất liệu. Sức căng phải được giảm thiểu và tốc độ máy giảm để giảm thiểu độ giãn của vật liệu. Việc giảm nhiệt độ hàn kín và thực hiện nhiều quy trình hàn kín ở nhiệt độ thấp cho túi PE/PE có thể cải thiện chất lượng chế tạo túi. Chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và bên ngoài phải ít nhất là 30oC để đảm bảo việc chế tạo túi thích hợp.
3) Xử lý hậu kỳ:Kiểm soát các kỹ thuật xử lý hậu kỳ như vòi hàn và van cũng rất quan trọng. Các quy trình này đòi hỏi nhiệt độ cao hơn so với chế tạo túi, đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận vật liệu và điều chỉnh quy trình hàn.
3. Nghiên cứu điển hình:
1) Bao bì có thể tái chế Mono PE
Hiện nay chúng tôi sử dụng cấu trúc BOPE/EVOH/PE để thay thế BOPA/PE. Lớp ngoài được làm bằng nhựa PE chịu nhiệt và co dãn để in, còn lớp cán sử dụng chất liệu có độ cứng và độ bền cao để đảm bảo độ phẳng và độ bền của túi. Giải pháp này phù hợp với nhiều loại túi khác nhau như túi dán kín ba mặt, túi có khóa kéo đứng và túi có vòi, chủ yếu được bán cho thị trường nước ngoài. Chúng chủ yếu được sử dụng để đóng gói thực phẩm khô, thực phẩm tươi sống và đông lạnh, nhu yếu phẩm hàng ngày và bao bì nhẹ.
2) Túi có vòi Mono PP
Những túi này sử dụng cấu trúc 100% PP, với lớp ngoài có khả năng chịu nhiệt và co ngót, còn lớp bên trong được thiết kế để hàn nhiệt ở nhiệt độ thấp và chống va đập. Chúng thích hợp để làm đầy nóng, làm lạnh và có đặc tính rào cản cao, khiến chúng trở nên lý tưởng để đóng gói các sản phẩm sữa. Nội dung đóng gói thường dao động từ 70g đến 150g và các loại túi bao gồm túi có vòi đứng và túi có vòi bịt kín bốn mặt. Tuy nhiên, những chiếc túi này hiện đang được thử nghiệm ở quy mô nhỏ và chưa được áp dụng ra thị trường. Những thách thức chính nằm ở khả năng chịu nhiệt và hiệu quả sản xuất thấp. Túi có vòi yêu cầu chênh lệch nhiệt độ cao hơn ở khu vực vòi, ít nhất là 70-80oC hoặc thậm chí 100oC, điều mà PP không thể đạt được, khiến việc sản xuất trở nên vô cùng khó khăn.
3) Túi đóng gói Mono PP
Những túi này có cấu trúc 100% PP hoặc cấu trúc PP/PP hoặc PP/MOPP/PP, sử dụng vật liệu đơn chất để đáp ứng các yêu cầu về rào cản cao. Lớp ngoài được làm bằng PP có khả năng chịu nhiệt cao, còn lớp trong được làm bằng vật liệu có độ dẻo tốt, độ bền chịu nhiệt và khả năng chống va đập đảm bảo túi đáp ứng được yêu cầu của khách hàng. Có thể làm nhiều loại như túi dây kéo đứng, túi dây kéo 4 cạnh và túi dây kéo đáy phẳng với sức chứa từ 500g ~ 3kg
Triển vọng tương lai cho bao bì có thể tái chế bằng vật liệu đơn sắc:
Các thương hiệu lớn như Nestle, Unilever và Kraft đã cam kết tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới 2018 ở Davos sẽ chuyển đổi sang các vật liệu có thể tái chế hoặc phân hủy sinh học cho tất cả bao bì của họ vào năm 2025. Xu hướng hướng tới sự bền vững môi trường, cả trong nước và quốc tế, đã thúc đẩy các chính phủ và các thương hiệu lớn áp dụng bao bì tái chế làm từ một loại vật liệu để thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế tuần hoàn. Tuy nhiên, nhiều thách thức kỹ thuật vẫn chưa được giải quyết, khiến bao bì đơn vật liệu không thể thay thế hoàn toàn vật liệu cán nhiều lớp. Các giải pháp hiện tại, chẳng hạn như những giải pháp chứa EVOH để thay thế lá nhôm, vẫn gặp phải những hạn chế về mặt công nghệ, vì chúng chỉ giải quyết một phần các vấn đề về rào cản oxy và không thể thay thế hoàn toàn các đặc tính rào cản toàn diện của lá nhôm.
Hiện nay, các chủ thương hiệu và doanh nghiệp bao bì đang có ý định phát triển nguyên liệu mono nhưng vẫn còn một chặng đường dài trước khi triển khai thực sự. Bất chấp những thách thức này, các công ty như chúng tôi vẫn cam kết phát triển các giải pháp về đặc tính rào cản và khả năng chịu nhiệt. Chúng tôi hiện đang thử nghiệm màng MDOPE, sử dụng quy trình ép đùn và liên tục cải tiến và điều chỉnh quy trình. Tuy nhiên, do không có các quy định chặt chẽ nên việc áp dụng bao bì đơn chất vẫn còn hạn chế, ngay cả ở thị trường nước ngoài, nơi nó đã được quảng bá sớm hơn thị trường Trung Quốc. Giải quyết các vấn đề về khả năng chịu nhiệt và rào cản là điều cần thiết để áp dụng rộng rãi bao bì đơn chất liệu.
Ngoài những thách thức về kỹ thuật, còn có những lo ngại về chi phí. Vì giá thành của bao bì đơn chất liệu thường cao hơn ít nhất 20-30% so với bao bì thông thường, hạn chế sự phát triển của nó.
Sự phát triển của bao bì đơn chất liệu sẽ tiếp tục đối mặt với những thách thức và rào cản công nghệ, nhưng việc tăng cường nỗ lực nghiên cứu và phát triển đối với bao bì có thể tái chế là trọng tâm chính cho sự phát triển trong tương lai của LD PACK. Mục tiêu của chúng tôi là đạt được hơn 70% việc sử dụng bao bì đơn chất liệu vào khoảng năm 2025. Chúng tôi chân thành chúc LD PACK thành công trong việc khắc phục các nút thắt công nghệ trong phát triển bao bì đơn chất liệu và trở thành công ty tiên phong hàng đầu trong lĩnh vực này.
Tuyên bố: Bài viết này được viết bởi LD PACK và LD PACK bảo lưu mọi quyền. Nội dung chỉ mang tính tham khảo. Vui lòng sửa bất kỳ lỗi nào. Không được sao chép khi chưa được phép, nếu không LD PACK sẽ có quyền truy cứu trách nhiệm pháp lý của mình. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi kỹ thuật nào, vui lòng gửi email đến sales@ldpack.com để thảo luận.
Bài viết từ: < BAO BÌ MẶT TRƯỚC>,
