เยลลี่มักจะมีปริมาณน้ำมากกว่า 80% และมีแนวโน้มที่จะขยายตัวของปริมาตรที่เกิดจากการตกผลึกของน้ำภายใต้สภาวะเยือกแข็ง ซึ่งทำให้มีความต้องการความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุบรรจุภัณฑ์สูงมาก ดัชนีความเปราะบางของฟิล์ม PE แบบดั้งเดิมเพิ่มขึ้น 300% ที่ -18°C และอัตราการแตกหักในการทดสอบแรงกระแทกจากการตกกระแทกเกิน 20% นอกจากนี้ อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีในเขตร้อน เช่น เอเชียตะวันออกเฉียงใต้จะสูงถึง 28-32°C และความเสี่ยงของการหยุดชะงักของสายโซ่ความเย็นก็มีสูง โดยต้องใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์เพื่อรักษาเสถียรภาพทางกลภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกันสุดขั้ว
ชั้น PA ให้การสนับสนุนเชิงกลและคุณสมบัติกั้น และชั้น PE รับประกันการปิดผนึกด้วยความร้อนและความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ ทั้งสองถูกสร้างเป็นระบบคอมโพสิตที่ "แข็งและยืดหยุ่น" ผ่านเทคโนโลยีการหล่อแบบรีดร่วม แกนหลักของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่โครงสร้างเครือข่ายที่แทรกซึมในระดับโมเลกุล ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกของฟิล์มคอมโพสิตเป็น 12kJ/m² ที่ -18°C ซึ่งแข็งแกร่งกว่าฟิล์ม PE ทั่วไปถึง 4 เท่า ซึ่งเป็นพื้นฐานด้านวัสดุศาสตร์สำหรับบรรจุภัณฑ์เยลลี่แบบโซ่เย็น
วัสดุศาสตร์: กลไกระดับโมเลกุลของการต้านทานแรงกระแทก
หมู่เอไมด์ (-CONH-) ในสายโซ่โมเลกุลของ PA ก่อตัวเป็นโครงข่ายพันธะไฮโดรเจนที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งยับยั้งการเลื่อนหลุดของสายโซ่โมเลกุล การทดลองแสดงให้เห็นว่าโมดูลัสการสะสม (E') ของชั้น PA ยังคงอยู่ที่ 2.2GPa ที่ -18°C ซึ่งลดลงเพียง 15% จากอุณหภูมิห้อง ซึ่งต่ำกว่า PE ที่ลดลง 60% มาก ความแข็งแกร่งของโมเลกุลนี้ช่วยให้ฟิล์มคอมโพสิตสามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างระหว่างการตกกระแทก
ชั้น PE สร้างโครงสร้างสเฟียรูไลท์ที่มีผลึกต่ำผ่านกระบวนการอัดรีดร่วม โดยมีบริเวณอสัณฐานคิดเป็น 40% ทำให้วัสดุมีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิ -18°C การยืดตัวเมื่อแตกของชั้น PE จะยังคงอยู่ที่ 350% ซึ่งเพิ่มขึ้น 200% เมื่อเทียบกับฟิล์ม PE ทั่วไป ความยืดหยุ่นนี้ดูดซับพลังงานกระแทกได้อย่างมีประสิทธิภาพและหลีกเลี่ยงการแตกหักง่าย
PA และ PE สร้างชั้นการเปลี่ยนแปลงที่แทรกซึมซึ่งมีความหนา 0.1-0.5μm ในการหล่อแบบอัดขึ้นรูปร่วม และสายโซ่โมเลกุลที่เข้มงวดของ PA และส่วนที่ยืดหยุ่นของ PE ทำให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานผ่านการพัวพันทางกายภาพ การทดสอบแรงกระแทกแสดงให้เห็นว่าชั้นแทรกซึมสามารถกระจายพลังงานกระแทกไปยังตัวฟิล์มทั้งหมด ทำให้ประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกของฟิล์มคอมโพสิตสูงกว่าฟิล์มชั้นเดียวถึง 300%
หลักการกระบวนการ: การควบคุมที่สำคัญของเทคโนโลยีการหล่อแบบรีดร่วม
ในสถานะหลอมเหลวที่ 260-280°C PA และ PE จะถูกอัดขึ้นรูปพร้อมกันผ่านตัวกระจายหลายชั้นเพื่อสร้างชั้นการแพร่กระจายแบบไดนามิก กลุ่มเอไมด์และส่วนของสายโซ่ PE จะสร้างพันธะไฮโดรเจน ซึ่งส่งเสริมการแทรกซึมของสายโซ่โมเลกุลซึ่งกันและกัน ประเด็นสำคัญของการควบคุมกระบวนการประกอบด้วย:
การไล่ระดับอุณหภูมิ: อุณหภูมิของชั้น PA ถูกควบคุมที่ 275 ± 5 ℃ และชั้น PE คือ 265 ± 5 ℃ เพื่อหลีกเลี่ยงการย่อยสลายจากความร้อน
การจับคู่อัตราการไหล: อัตราส่วนอัตราการอัดรีดของ PA ต่อ PE คือ 1:1.2 เพื่อให้แน่ใจว่าชั้นแทรกซึมมีความหนาสม่ำเสมอ
การหลอมละลายจะถูกแข็งตัวอย่างรวดเร็วภายใต้การกระทำของลูกกลิ้งชุบแข็ง (อุณหภูมิพื้นผิว <30℃) และชั้น PA จะสร้างโครงสร้างผลึก β ที่มีทิศทางสูง และชั้น PE จะสร้างสเฟียรูไลต์ที่มีผลึกต่ำ การควบคุมอัตราการทำความเย็นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:
ชั้น PA: อัตราการทำความเย็น> 150 ℃ / s ส่งเสริมการก่อตัวของคริสตัลβ
ชั้น PE: อัตราการทำความเย็น <80 ℃/s ยับยั้งการก่อตัวของสเฟียรูไลต์ขนาดใหญ่
จุดสูงสุดของพันธะไฮโดรเจนระหว่างหมู่เอไมด์และส่วน PE ถูกตรวจพบโดยฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FTIR) เพื่อยืนยันการก่อตัวของชั้นแทรกซึม กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) แสดงให้เห็นว่าสายโซ่โมเลกุล PA และ PE ในชั้นที่แทรกซึมมีโครงสร้าง "ที่ถักทอเหมือนตาข่าย" โดยมีข้อผิดพลาดด้านความหนา <0.05μm
วิวัฒนาการทางเทคโนโลยี: จากประสิทธิภาพขั้นพื้นฐานไปจนถึงการอัพเกรดฟังก์ชัน
การเติมนาโนมอนต์มอริลโลไนต์ (MMT) 0.5-1% สามารถปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำของฟิล์มคอมโพสิตได้ดียิ่งขึ้น MMT สร้าง "โครงสร้างผนังอิฐ" ในชั้น PA โดยเพิ่มความทนแรงกระแทกเป็น 15kJ/m² ในขณะที่ลด OTR ลงเหลือ 0.8cm³/(m²·24h·0.1MPa)
ไมโครแคปซูลสารต้านอนุมูลอิสระถูกฝังอยู่ในชั้น PE เพื่อให้เกิดฟังก์ชันการเก็บรักษาแบบแอคทีฟของ ฟิล์มบรรจุภัณฑ์สูญญากาศปิดผนึกเยลลี่พลาสติก PA . การทดลองแสดงให้เห็นว่าฟิล์มคอมโพสิตสามารถยืดอายุการเก็บรักษาเยลลี่ได้ถึง 18 เดือน และอัตราการกักเก็บวิตามินซียังคงสูงกว่า 85% ภายใต้อุณหภูมิสูงและความชื้นสูง
พัฒนาฟิล์มคอมโพสิต PA6/PLA (กรดโพลิแลกติก) เพื่อลดการพึ่งพาวัตถุดิบฟอสซิล ด้วยการปรับเปลี่ยนตัวประสานอินเทอร์เฟซ ความต้านทานแรงกระแทกของฟิล์มคอมโพสิตชีวภาพสูงถึง 10kJ/m² และสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์ ตามมาตรฐาน EU EN13432
มูลค่าทางอุตสาหกรรม: ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความเป็นผู้นำมาตรฐาน
ฟิล์มคอมโพสิต PA/PE ช่วยลดต้นทุนบรรจุภัณฑ์เยลลี่แบบโซ่เย็นได้ 25% และการสูญเสียการขนส่งได้ 80% องค์กรชั้นนำเป็นตัวอย่าง ปริมาณการส่งออกต่อปีเพิ่มขึ้นจาก 5,000 ตันเป็น 20,000 ตัน และส่วนแบ่งการตลาดในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้เพิ่มขึ้นเป็น 35%
คุณสมบัติกั้นและความเสถียรเชิงกลของฟิล์มคอมโพสิตยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยลดจำนวนโคโลนีทั้งหมดของเยลลี่ลงได้ 2 เท่าเมื่อเทียบกับบรรจุภัณฑ์แบบเดิม ในการตรวจสอบการส่งออก อัตราบรรจุภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองสูงถึง 99.9% ซึ่งสูงกว่าค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมมาก
ด้วยการลดการใช้วัสดุ (ความหนาลดลงจาก 120μm เป็น 80μm) และการออกแบบความสามารถในการรีไซเคิล การปล่อยก๊าซคาร์บอนของฟิล์มคอมโพสิตจะลดลง 18% เมื่อเทียบกับบรรจุภัณฑ์ทั่วไป มาตรฐานทางเทคนิคของบริษัทได้รวมอยู่ใน "ข้อกำหนดบรรจุภัณฑ์โซ่เย็นสำหรับวัสดุสัมผัสอาหาร" (GB/T 42897-2023) ซึ่งเป็นผู้นำการเปลี่ยนแปลงสีเขียวของอุตสาหกรรม
