W 2016 roku firma Plastic Suppliers opracowała i podjęła produkcję folii PLA zgrzewalnych pod nazwą Earthfirst UL/HS o grubościach 9, 12 i 15 mikronów (my), które są stosowane jako warstwy zgrzewalne w laminatach barierowych z foliami takimi jak Met PET, folie Al/BOPP. Folie te są produkowane z surowców naturalnych dostarczanych przez firmę Nature Works, światowego lidera w produkcji biopolimerów.
Zalety folii Earthfirst PLA
Earthfirst PLA jest folią przyjazną środowisku, biodegradowalną i kompostowalną, produkowaną przez amerykańską firmę Plastic Suppliers techniką ekstruzji z biopolimerów, które produkuje Nature Works z surowców biodegradowalnych opartych na ziarnach kukurydzy. Folia została opracowana jako alternatywa wobec źródeł opartych na przemyśle petrochemicznym.
Folie Earthfirst PLA w ofercie firmy Pakmar posiadają certyfikaty FDA do kontaktu z żywnością oraz certyfikaty biodegradowalności i kompostowalności zgodne ze standardem EN 13432. W Europie centralny magazyn folii PLA jest prowadzony przez firmę Sidaplax z Belgii, zaś w Polsce przedstawicielem jest firma Pakmar Sp. z o.o.
Do podstawowych zalet folii Earthfirst należą m.in.: 100% kompostowalność; odporność na zarysowania, wysoka czystość, przezroczystość i duży połysk; doskonała podatność na przetwarzanie automatyczne i zadrukowalność; brak specjalnych wymagań dotyczących pakowania czy składowania; świetna barierowość względem smaku i aromatu; wysoka odporność na promieniowanie UV; wytrzymałość temperaturowa w zakresie od -40 do +55°C; dobre własności poślizgowe; doskonała odporność na tłuszcze i oleje.
Producent rekomenduje stosowanie tego typu folii m.in. jako: folii okienkowej do kartonu i kopert; okienek w torbach (zwłaszcza tych, które na bieżąco wymagają perforacji w celu zapewnienia „oddychania” produktów; pokrywek; laminowanych tektur do produktów mięsnych; owinięć zamknięć typu twist w słoikach; owijania roślin; przekładek w czekoladkach; przezroczystych arkuszy do laminowania; folii termokurczliwych TDO PLA do sleevów; folii do etykiet samoprzylepnych; warstw zgrzewalnych laminatów.
Konkurencyjność folii Earthfirst PLA
Ktoś, kto orientuje się w cenach surowców i folii PLA, może zadać pytanie: czy laminaty z PLA mogą być konkurencyjne względem większości laminatów, w których warstwą zgrzewalną jest folia LLDPE o grubości 30-100 mikronów?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy porównać moduł sprężystości E, rozumiany jako stosunek naprężenia do wydłużenia próbki folii. Dla folii UL/HS moduł sprężystości E wynosi 1930 MPa, zaś dla folii LLDPE: 207 MPa. Sztywność folii PLA pozwala zastąpić folie LLDPE o grubości 84 my 9-mikronową folią PLA UL/HS bez utraty obrabialności finalnego laminatu. Oznacza to olbrzymią redukcję gramatury laminatu oraz obniżenie ciężaru finalnego opakowania.
Jeśli porównamy wydajność opakowaniową folii PLA UL/HS o grubości 9 my (89,61 m2/kg) z najcieńszą folią do laminowania LLDPE – 30 my (36,13 m2/kg), wynika z tego, że 1 m2 folii UL/HS waży 11,2 g, zaś folii LLDPE 30 my: 27,7 g. Oznacza to 2,5-krotny współczynnik obniżenia gramatury m2 w stosunku do folii LLDPE o minimalnej grubości, którą zastosowaliśmy do laminowania.
Należy podkreślić, że laminowanie cienkich folii LDPE stanowi duże wyzwanie ze względu na – następujące zwłaszcza przy dużych prędkościach – rozciąganie folii, które skutkuje problemem płaskości/laminowania oraz curlingu/zwijania folii po procesie laminowania. Z tych względów w laminatach łączonych klejem częściej stosuje się folie PE 40 i 50 my, zaś przy laminatach na torebki stojące typu doypack folie LLDPE o grubości nawet 90-120 my jako warstwę zgrzewalną. Zastosowanie w tych wypadkach folii UL/HS przynosi duże oszczędności ekonomiczne, pozwala na obniżenie grubości laminatów, ogranicza straty i ilość odpadów podczas laminowania i w produkcji torebek, a także zmniejsza koszty transportu i ilość miejsca niezbędnego do magazynowania.
Zgrzewalność folii Earthfirst UL
Folia PLA UL, prócz tego, że jest materiałem biodegradowalnym i kompostowalnym, cechuje się bardzo dobrą zgrzewalnością, a temperatura jej zgrzewania jest dużo niższa od folii LLDPE. Przy laminatach takich jak met PET12/Earthfirst UL 9 my temperatury zgrzewania są wyższe, zaś optymalną silę zgrzewu uzyskuje się w temperaturach od 109°C (siła zgrzewu wynosi wówczas 3,57 N/15 mm) do 127°C (8,69 N/15 mm).
Zależność między temperaturą zgrzewania a wytrzymałością zgrzewu, oszacowana na podstawie badań firmy Plastic Suppliers, przedstawiono na wykresie 1. Zgodnie z nim proces zgrzewania następuje już przy temperaturze 88°C i osiąga najwyższą wartość przy temperaturze 127°C. Należy podkreślić, że punkt topnienia folii PLA zawiera się w granicach 155-170°C.
Jak wskazuje wykres, wytrzymałość zgrzewu w laminatach z udziałem folii PLA UL wynosi ok. 8,69 N/15 mm i jest wystarczająca dla większości opakowań-torebek występujących na rynku. Dla porównania: typowa wytrzymałość zgrzewu dla torebek z folią BOPP nie przekracza wartości 3 N/15 mm.
Należy podkreślić, że z uwagi na swoje własności folia Earthfirst UL jest doskonałym materiałem zgrzewalnym do różnych laminatów foliowych. Typowymi strukturami laminatów, w których folia PLA UL znalazła zastosowanie i zastępuje folie LLDPE, są: 12 my met PET/30-50 my LLDPE; 12 my PET/met PE/LLDPE; 12 my PET/ALfoil 8 my/LLDPE; BOPP/LLDPE; papier/LLDPE; papier/folia AL/LLDPE.
Właściwości laminatów z foliami Earthfirst UL
Folie PLA są materiałem wrażliwym na temperaturę. Proces magazynowania powinien odbywać się w temperaturach niższych od 55°C i wilgotności poniżej 70%. Folie PLA posiadają naturalne napięcie powierzchniowe 38 dyn/cm; z tego powodu, jeśli wymagany jest wyższy poziom napięcia powierzchniowego lub wyższe siły laminacji, celowa staje się koronacja folii przed procesem druku i laminowania. W celu magazynowania folię należy zabezpieczyć przed dostępem kurzu i wilgoci.
Folie UL mogą być laminowane przy użyciu 2-składnikowych klejów poliuretanowych, a w przypadku laminowania z papierem przy użyciu klejów jednoskładnikowych EVA, PVA. Napięcie roli folii może wynosić maksymalnie 20% wytrzymałości na zerwanie podawanej w TDS. Temperatury podawania klejów należy dobrać doświadczalnie, jednakże należy pamiętać o wrażliwości folii PLA na temperaturę powyżej 55°C. Z tego powodu folia Earthfirst UL nie może być zastosowana do pakowania produktów poddanych procesom obróbki termicznej: pasteryzacji i sterylizacji. Firma Pakmar we współpracy z Europrint i Pakum przeprowadziła próbne laminacje folii PLA z papierem Kraft oraz z folią PET w zastosowaniu do produkcji torebek. Zarówno próby laminowania, jak i produkcji torebek do pakowania próżniowego typu 3-side seal oraz torebek stojących wypadły pomyślnie.
Prowadzone są prace we współpracy z firmą Eurocast nad aloksacją i metalizacją folii z udziałem folii zgrzewalnych PLA.
O wynikach będziemy informować.
Opracowano na podstawie materiałów firmy Pakmar
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
