La sfida principale degli imballaggi a bassa temperatura risiede nella compatibilità delle proprietà dei materiali con gli ambienti a bassa temperatura. Le pellicole tradizionali sono soggette a infragilimento e a ridotte proprietà barriera in un ambiente compreso tra -18 ℃ e -25 ℃, con conseguente ossidazione del contenuto, crescita microbica o danni fisici. La tecnologia dei compositi funzionali introduce materiali funzionali specifici nel Film coestruso asimmetrico a bassa temperatura a 7 strati risolvere questi punti critici in modo mirato e promuovere l’evoluzione degli imballaggi a bassa temperatura da “barriera singola” a “protezione multidimensionale”.
Necessità tecnica:
Domanda antibatterica: nella logistica della catena del freddo, il rischio di contaminazione microbica di alimenti deperibili come carne e latticini è aumentato in modo significativo. Gli imballaggi tradizionali si basano esclusivamente sulla bassa temperatura per inibire i microrganismi, ma non possono bloccare completamente la contaminazione incrociata.
Controllo degli odori: le materie prime chimiche, gli alimenti surgelati, ecc. tendono a rilasciare composti organici volatili (COV) durante lo stoccaggio, con conseguente accumulo di odori nella confezione, compromettendo la qualità del prodotto.
Gestione delle fluttuazioni di temperatura: le fluttuazioni di temperatura nel trasporto della catena del freddo (come l'aumento della temperatura a breve termine durante il carico e lo scarico) accelereranno il deterioramento del contenuto e l'imballaggio tradizionale è difficile da regolare attivamente il microambiente all'interno del pacco.
La funzione antibatterica è ottenuta attraverso due percorsi tecnici: agente antibatterico agli ioni d'argento e strato di carbone attivo.
Lo ione argento (Ag⁺) raggiunge un effetto antibatterico distruggendo le membrane cellulari microbiche e interferendo con la replicazione del DNA. Nella pellicola coestrusa a bassa temperatura asimmetrica a 7 strati, gli agenti antibatterici agli ioni d'argento sono solitamente incorporati nello strato EVOH o PA sotto forma di nanoparticelle o formati in un rivestimento antibatterico unilaterale attraverso la tecnologia di rivestimento asimmetrico.
Antibatterico ad ampio spettro: efficace contro batteri Gram-positivi, batteri Gram-negativi e alcuni funghi.
Durabilità: gli ioni d'argento formano legami chimici stabili con i substrati polimerici e l'effetto antibatterico può durare 6-12 mesi.
Sicurezza: la tecnologia di nanoincapsulamento viene utilizzata per controllare la velocità di rilascio degli ioni d'argento ed evitare residui di metalli pesanti.
Scenari applicativi: gli imballaggi alimentari ad alto rischio come carne fresca fredda, latticini e frutti di mare possono ridurre il rischio di contaminazione da batteri patogeni come Listeria e Salmonella.
Il carbone attivo rimuove le molecole di odore (come trimetilammina, idrogeno solforato, ecc.) negli imballaggi attraverso l'adsorbimento fisico. Nel film, lo strato di carbone attivo viene solitamente coestruso con lo strato di EVA o PE per formare una struttura composita, oppure incorporato nello strato asimmetrico come strato funzionale indipendente.
Adsorbimento efficiente: la superficie specifica è di 500-1500 m²/g, che può assorbire rapidamente le molecole degli odori.
Reversibilità: il carbone attivo può essere rigenerato mediante riscaldamento o decompressione per prolungare la durata.
Effetto sinergico: se utilizzato in combinazione con agenti antimicrobici, può inibire contemporaneamente la crescita microbica e l'accumulo di odori.
Scenari applicativi: frutti di mare congelati, chicchi di caffè, spezie e altri imballaggi di prodotti soggetti a cattivi odori.
I materiali a cambiamento di fase (PCM) raggiungono l'equilibrio dinamico della temperatura nel contenitore assorbendo o rilasciando calore durante il processo di cambiamento di fase solido-liquido. Nella pellicola coestrusa a bassa temperatura asimmetrica a 7 strati, il PCM viene solitamente incorporato nello strato EVA o elastomerico sotto forma di microcapsule per formare uno "strato tampone di temperatura".
Temperatura di cambiamento di fase: selezionare la temperatura di cambiamento di fase del PCM (ad esempio da -5 ℃ a -15 ℃) in base alle caratteristiche del contenuto per garantire che continui a svolgere un ruolo nel trasporto della catena del freddo.
Tecnologia di incapsulamento: il processo di microincapsulazione viene utilizzato per avvolgere il PCM in un guscio polimerico per evitare il contatto diretto con il contenuto, migliorando al contempo la flessibilità e la lavorabilità del materiale.
Distribuzione asimmetrica: lo strato PCM si trova solitamente al centro della pellicola o vicino al lato del contenuto e il percorso di conduzione del calore è ottimizzato attraverso il design del gradiente.
Fase di riscaldamento: quando la temperatura nella confezione aumenta brevemente, il PCM passa da solido a liquido, assorbe il calore in eccesso e rallenta la velocità di aumento della temperatura.
Fase di raffreddamento: quando la temperatura scende, il PCM si solidifica da liquido a solido, rilascia il calore immagazzinato ed evita il congelamento eccessivo del contenuto.
Equilibrio dinamico: attraverso il ciclo di cambiamento di fase del PCM, l'intervallo di fluttuazione della temperatura nella confezione viene ridotto entro ±2℃, prolungando significativamente la durata di conservazione del contenuto.
Trasporto nella catena del freddo: riduce lo shock termico durante il carico e lo scarico e protegge le merci sensibili alla temperatura come alimenti surgelati e preparazioni biologiche.
Conservazione a lungo termine: nella cella frigorifera, il PCM può compensare la differenza di temperatura tra notte e giorno, riducendo il rischio di deterioramento del contenuto.
La composizione funzionale non è una semplice sovrapposizione, ma un effetto sinergico ottenuto attraverso la progettazione dei materiali e l’ottimizzazione dei processi.
Tampone termico antibatterico: il PCM può rilasciare tracce di umidità durante il processo di cambiamento di fase e lo strato di carbone attivo può assorbire questa umidità per evitare la crescita di microrganismi causata dall'umidità eccessiva.
Proprietà barriera deodorante: lo strato di carbone attivo è combinato con lo strato barriera EVOH per rimuovere le molecole di odore e isolare l'ossigeno esterno, formando una doppia protezione.
Problemi di compatibilità: agenti antimicrobici, carbone attivo o PCM possono reagire chimicamente con il substrato e il legame dell'interfaccia deve essere ottimizzato attraverso la modifica della superficie o un compatibilizzante.
Finestra di lavorazione: l'introduzione di materiali funzionali può modificare la fluidità del fuso o le prestazioni di termosaldatura del film e i parametri del processo di estrusione (come temperatura e velocità della vite) devono essere regolati.
Controllo dei costi: il prezzo dei materiali funzionali è superiore a quello dei polimeri tradizionali e i costi devono essere ridotti attraverso la sostituzione dei materiali (come l’uso parziale di materiali riciclati) o la produzione su larga scala.
La tecnologia del compounding funzionale si sta sviluppando verso l’intelligenza e l’ecologia.
Cambiamento di colore termosensibile: aggiungi coloranti termosensibili allo strato PCM. Quando la temperatura supera la soglia, il colore della pellicola cambia, indicando in modo intuitivo lo stato dell'imballaggio.
Risposta antimicrobica: sviluppare agenti antimicrobici sensibili al pH. Quando la contaminazione microbica nella confezione provoca variazioni del pH, gli agenti antimicrobici vengono rilasciati automaticamente.
Materiali a base biologica: sostituisci alcuni materiali a base di petrolio con polimeri a base biologica come PLA e PHA per ridurre l’impronta di carbonio.
PCM degradabile: sviluppare PCM che possa essere degradato nell'ambiente naturale per ridurre il peso degli imballaggi scartati sull'ambiente.
