Le principal défi des emballages à basse température réside dans la compatibilité des propriétés des matériaux avec les environnements à basse température. Les films traditionnels sont sujets à la fragilisation et à des propriétés de barrière réduites dans un environnement de -18 ℃ à -25 ℃, ce qui entraîne une oxydation du contenu, une croissance microbienne ou des dommages physiques. La technologie des composites fonctionnels introduit des matériaux fonctionnels spécifiques dans le Film basse température co-extrudé asymétrique à 7 couches pour résoudre ces problèmes de manière ciblée et promouvoir l'évolution des emballages basse température de la « barrière unique » à la « protection multidimensionnelle ».
Nécessité technique :
Demande d'antibactériens : Dans la logistique de la chaîne du froid, le risque de contamination microbienne des aliments périssables tels que la viande et les produits laitiers a considérablement augmenté. Les emballages traditionnels reposent uniquement sur une basse température pour inhiber les micro-organismes, mais ne peuvent pas bloquer complètement la contamination croisée.
Contrôle des odeurs : les matières premières chimiques, les aliments surgelés, etc. sont susceptibles de libérer des composés organiques volatils (COV) pendant le stockage, entraînant une accumulation d'odeurs dans l'emballage, affectant la qualité du produit.
Gestion des fluctuations de température : les fluctuations de température dans le transport sous la chaîne du froid (telles que l'augmentation de température à court terme pendant le chargement et le déchargement) accéléreront la détérioration du contenu, et les emballages traditionnels sont difficiles à ajuster activement le microenvironnement à l'intérieur de l'emballage.
La fonction antibactérienne est obtenue par deux voies techniques : un agent antibactérien aux ions d'argent et une couche de charbon actif.
L'ion argent (Ag⁺) produit un effet antibactérien en détruisant les membranes cellulaires microbiennes et en interférant avec la réplication de l'ADN. Dans le film basse température co-extrudé asymétrique à 7 couches, les agents antibactériens à ions argent sont généralement intégrés dans la couche EVOH ou PA sous forme de nanoparticules, ou formés en un revêtement antibactérien unilatéral grâce à une technologie de revêtement asymétrique.
Antibactérien à large spectre : Efficace contre les bactéries Gram-positives, les bactéries Gram-négatives et certains champignons.
Durabilité : les ions argent forment des liaisons chimiques stables avec les substrats polymères et l'effet antibactérien peut durer 6 à 12 mois.
Sécurité : la technologie de nano-encapsulation est utilisée pour contrôler le taux de libération des ions argent et éviter les résidus de métaux lourds.
Scénarios d'application : les emballages alimentaires à haut risque tels que la viande fraîche froide, les produits laitiers et les fruits de mer peuvent réduire le risque de contamination par des bactéries pathogènes telles que Listeria et Salmonella.
Le charbon actif élimine les molécules odorantes (telles que la triméthylamine, le sulfure d'hydrogène, etc.) dans les emballages par adsorption physique. Dans le film, la couche de charbon actif est généralement co-extrudée avec la couche EVA ou PE pour former une structure composite, ou intégrée dans la couche asymétrique en tant que couche fonctionnelle indépendante.
Adsorption efficace : la surface spécifique est de 500 à 1 500 m²/g, ce qui peut rapidement adsorber les molécules odorantes.
Réversibilité : le charbon actif peut être régénéré par chauffage ou décompression pour prolonger la durée de vie.
Effet synergique : lorsqu'il est utilisé en combinaison avec des agents antimicrobiens, il peut inhiber en même temps la croissance microbienne et l'accumulation d'odeurs.
Scénarios d'application : fruits de mer surgelés, grains de café, épices et autres emballages de produits sujets aux odeurs.
Les matériaux à changement de phase (PCM) atteignent un équilibre dynamique de température dans l'emballage en absorbant ou en libérant de la chaleur pendant le processus de changement de phase solide-liquide. Dans le film basse température co-extrudé asymétrique à 7 couches, le PCM est généralement intégré dans la couche EVA ou élastomère sous forme de microcapsules pour former une « couche tampon de température ».
Température de changement de phase : sélectionnez la température de changement de phase du PCM (telle que -5 ℃ à -15 ℃) en fonction des caractéristiques du contenu pour garantir qu'il continue à jouer un rôle dans le transport sous la chaîne du froid.
Technologie d'encapsulation : Le processus de microencapsulation est utilisé pour envelopper le PCM dans une coque polymère afin d'éviter tout contact direct avec le contenu, tout en améliorant la flexibilité et la transformabilité du matériau.
Distribution asymétrique : la couche PCM est généralement située au milieu du film ou à proximité du côté contenu, et le chemin de conduction thermique est optimisé grâce à une conception en gradient.
Étape de chauffage : lorsque la température dans l'emballage augmente brièvement, le PCM passe de solide à liquide, absorbe l'excès de chaleur et ralentit le taux d'augmentation de la température.
Étape de refroidissement : lorsque la température baisse, le PCM se solidifie du liquide au solide, libère la chaleur stockée et évite la congélation excessive du contenu.
Équilibre dynamique : grâce au cycle de changement de phase du PCM, la plage de fluctuation de température dans l'emballage est réduite à ± 2 ℃, prolongeant considérablement la durée de conservation du contenu.
Transport sous chaîne du froid : réduisez les chocs thermiques lors du chargement et du déchargement et protégez les produits sensibles à la température tels que les aliments surgelés et les préparations biologiques.
Stockage à long terme : En stockage frigorifique, le PCM peut compenser la différence de température entre la nuit et le jour, réduisant ainsi le risque de détérioration du contenu.
La composition fonctionnelle n’est pas une simple superposition, mais un effet synergique obtenu grâce à la conception des matériaux et à l’optimisation des processus.
Tampon de température antibactérien : le PCM peut libérer des traces d'humidité pendant le processus de changement de phase, et la couche de charbon actif peut absorber cette humidité pour éviter la croissance de micro-organismes causée par une humidité excessive.
Propriété barrière de désodorisation : la couche de charbon actif est combinée à la couche barrière EVOH pour éliminer les molécules d'odeur et isoler l'oxygène externe, formant une double protection.
Problèmes de compatibilité : les agents antimicrobiens, le charbon actif ou le PCM peuvent réagir chimiquement avec le substrat, et la liaison de l'interface doit être optimisée par une modification de la surface ou un compatibilisant.
Fenêtre de traitement : l'introduction de matériaux fonctionnels peut modifier la fluidité de fusion ou les performances de thermoscellage du film, et les paramètres du processus d'extrusion (tels que la température et la vitesse de la vis) doivent être ajustés.
Contrôle des coûts : le prix des matériaux fonctionnels est plus élevé que celui des polymères traditionnels, et les coûts doivent être réduits grâce au remplacement des matériaux (comme l'utilisation partielle de matériaux recyclés) ou à une production à grande échelle.
La technologie des compositions fonctionnelles évolue vers l’intelligence et l’écologie.
Changement de couleur thermosensible : ajoutez des colorants thermosensibles à la couche PCM. Lorsque la température dépasse le seuil, la couleur du film change, ce qui indique intuitivement l'état de l'emballage.
Réponse antimicrobienne : Développer des agents antimicrobiens sensibles au pH. Lorsque la contamination microbienne de l’emballage provoque des changements de pH, les agents antimicrobiens sont automatiquement libérés.
Matériaux d'origine biologique : remplacez certains matériaux à base de pétrole par des polymères d'origine biologique tels que le PLA et le PHA pour réduire l'empreinte carbone.
PCM dégradable : Développer du PCM qui peut être dégradé dans l'environnement naturel pour réduire le fardeau des emballages mis au rebut sur l'environnement.
