Loop door het snackpad van een supermarkt en kijk naar de verpakkingen op de chipszakken, koekjespapiertjes en snoepdozen. Het is waarschijnlijker dat de glanzende beschermlaag die u ziet BOPP-film is-een materiaal dat zo gebruikelijk is in flexibele verpakkingen dat vakpublicaties het het 'werkpaard' van de verpakkingsfilmwereld noemen. Als we begrijpen wat BOPP is, hoe het wordt gemaakt en waarom het zo goed presteert bij lamineertoepassingen, wordt veel verklaard over de verpakking die de producten beschermt die we dagelijks gebruiken.
Wat BOPP-film eigenlijk is
BOPP staat voor biaxiaal georiënteerd polypropyleen. Die naam bevat de essentiële feiten over het materiaal.
Polypropyleen is het basispolymeer-een thermoplastische hars afgeleid van aardolie, die veel wordt gebruikt in verpakkingen vanwege de gunstige combinatie van prestatie-eigenschappen en relatief lage materiaalkosten. Het uitgangsmateriaal van polypropyleen is relatief goedkoop en heeft redelijke barrière-eigenschappen, maar in zijn geëxtrudeerde basisvorm mist het de mechanische sterkte en optische kwaliteit die nodig zijn voor hoogwaardige verpakkingstoepassingen.
De verandering vindt plaats via het biaxiale oriëntatieproces. De geëxtrudeerde polypropyleenfilm rekt in twee richtingen. De ene bevindt zich in de richting van de machine, en dat is de manier waarop de film de mal extrudeert. De andere bevindt zich in de horizontale richting, loodrecht op de richting van de machine. Het strekken gebeurt meestal gelijktijdig. De film gaat door een verwarmde oven terwijl een rol hem in beide richtingen trekt. Hierdoor worden de polymeermoleculen dichter bij de kristallen getrokken.
Het resultaat is een film met aanzienlijk verbeterde mechanische eigenschappen, optische helderheid en barrièreprestaties vergeleken met het niet-georiënteerde uitgangsmateriaal. In het materiaaltechnische overzicht van ScienceDirect wordt opgemerkt dat deze combinatie van uitzonderlijke mechanische eigenschappen met concurrerende barrière- en optische eigenschappen, alles tegen relatief lage grondstofkosten, BOPP tot het dominante filmsubstraat voor verpakkingstoepassingen wereldwijd heeft gemaakt.
Belangrijkste eigenschappen die BOPP waardevol maken
Het biaxiale oriëntatieproces creëert verschillende eigenschappenverbeteringen die direct ten goede komen aan verpakkings- en lamineertoepassingen.
Treksterkte:Door de film in twee richtingen uit te rekken ontstaat een materiaal met een hoge sterkte-tot-dikteverhoudingen. BOPP-film kan vrij dun worden vervaardigd met behoud van voldoende mechanische integriteit, wat zich direct vertaalt in materiaalkostenbesparingen bij de verpakkingsproductie. De film is bestand tegen scheuren tijdens conversiebewerkingen op hoge-snelheid en tijdens gebruik in de distributie.
Optische eigenschappen:BOPP accepteert oppervlaktebehandelingen en coatings die de toch al goede optische helderheid verbeteren. Het glansniveau is hoog. De film kan afhankelijk van het gebruik met verschillende niveaus van helderheid of troebelheid worden gemaakt. Deze optische eigenschappen maken BOPP tot een goede basis voor bedrukte verpakkingen die er helder en aantrekkelijk uit moeten zien in de winkelschappen.
Vochtbarrièrelaag:Polypropyleen voorkomt op natuurlijke wijze dat er vocht doordringt. Biaxiale oriëntatie maakt hem nog krachtiger. BOPP-film heeft goede vochtbarrièreprestaties. Hierdoor blijft de verpakking fris en in vorm tijdens transport en opslag. Dit is belangrijk voor voedsel omdat verlies en toename van vocht de kwaliteit van voedsel kunnen veranderen.
Chemische resistentie:BOPP beschermt tegen veel voorkomende chemicaliën in voedingsmiddelen, cosmetica en industriële producten. Deze weerstand zorgt ervoor dat de folie, wanneer deze de binnenkant van het product raakt, zijn sterkte en uitstraling behoudt.
Dimensionale stabiliteit:Wanneer de temperatuur verandert, produceert het biaxiale oriëntatieproces redelijk stabiele films. Het is bestand tegen samentrekking, kromtrekken of vervorming. Deze problemen kunnen optreden bij de productie van slordige films.
De rol van BOPP bij het lamineren van films
Filmlamineren is het proces waarbij een dunne plastic film op een bedrukte of onbedrukte ondergrond wordt gehecht. Deze basis is meestal papier, karton of een andere filmlaag. Het resultaat is dat het synthetische materiaal beter presteert dan welk ander onderdeel dan ook. DeBOPP lamineermachinezijn apparaten die deze verbindingstaak uitvoeren in massaproductie.
Bij een typische opstelling van een BOPP-lamineermachine wordt de BOPP-film van een rol afgewikkeld. Vervolgens gaat het door een coatingstation waar lijm wordt aangebracht. Daarna ontmoet de film de basis (papier of karton) onder hitte en druk bij de lamineerkneep. Hier verbindt de lijm de twee lagen met elkaar. Na het lijmen doorloopt het gecombineerde materiaal een droog- of uithardingsgedeelte. Vervolgens wordt het opgerold tot afgewerkte rollen of naar latere verwerkingsstappen gestuurd.
BOPP-folie is om verschillende redenen zeer geschikt voor dit proces. Het oppervlak is goed bestand tegen lijmsystemen. Dit werkt voor op water-gebaseerde, oplosmiddel-gebaseerde of oplosmiddelvrije lijmen die in verschillende lamineeropstellingen worden gebruikt. Dankzij de dimensionale stabiliteit van de film behoudt deze zijn positie en uitlijning tijdens het lamineren op hoge-snelheid. Er zijn dus geen uitlijningsproblemen die kunnen optreden met minder stabiele bases. En door zijn mechanische sterkte kan het met productiesnelheid worden gehanteerd zonder dat het scheurt of uitrekt.
Onderzoek naar barrière-eigenschappen in gelamineerde polyolefinefilms heeft aangetoond hoe het lamineerproces de zuurstofbarrièreprestaties verbetert. Het werkt ook samen met de eigen vochtbarrière van BOPP. Hierdoor ontstaan gecombineerde structuren met uitgebalanceerde beschermende eigenschappen voor zware voedselverpakkingsbehoeften.
Typen en varianten van BOPP-film
Niet alle BOPP-films zijn hetzelfde. Het productieproces kan worden gewijzigd om verschillende versies voor verschillende eindtoepassingen te produceren.
Standaard BOPP voorziet in algemene verpakkingsbehoeften. Hiervoor zijn een fundamentele vochtbarrière en een goede optiek de belangrijkste vereisten. Dit is de meest voorkomende kwaliteit die voor het breedste scala aan toepassingen wordt gebruikt.
Gemetalliseerde BOPP heeft een dunne aluminiumlaag die in een vacuüm op één oppervlak wordt aangebracht. Dit verbetert de barrière tegen licht, zuurstof en vocht aanzienlijk. Gemetalliseerde BOPP wordt veel gebruikt voor snackverpakkingen. Bij deze snacks hangt de versheid van het product af van het blokkeren van licht en lucht.
Witte BOPP bevat titaniumdioxidepigment. Hierdoor ziet de film er ondoorzichtig wit uit. Deze versie wordt gebruikt wanneer een witte achtergrond beter geschikt is voor bedrukking, of wanneer het verpakte product niet door de verpakking heen zichtbaar mag zijn.
BOPP met parelmoer of cavitatie heeft microscopisch kleine holtestructuren die tijdens de productie zijn ontstaan, waardoor een parelmoerachtig uiterlijk en een verminderde dichtheid ontstaat, terwijl de mechanische eigenschappen behouden blijven. Onderzoek gepubliceerd in materiaalwetenschappelijke tijdschriften heeft de procesparameters onderzocht die de kwaliteit en uniformiteit bij de productie van parelmoer BOPP-films beïnvloeden.
Warmte{0}}afdichtbare BOPP heeft één oppervlak gecoat met een warmte-afdichtbare hars waarmee pakketten kunnen worden afgedicht met behulp van warmte-impuls- of staafafdichtingen zonder de kerneigenschappen van BOPP te beïnvloeden.
Waarom BOPP domineert over andere films
Op het gebied van flexibele verpakkingen concurreert BOPP met verschillende andere filmsubstraten, waaronder BOPET (biaxiaal georiënteerd polyester), CPP (gegoten polypropyleen), PVC en polyethyleenfilms. Elk heeft zijn niche, maar BOPP bekleedt om verschillende redenen de dominante positie.
De kosten zijn een primaire factor. Polypropyleenhars behoort tot de minst dure hoogwaardige verpakkingspolymeren. Wanneer het biaxiale oriëntatieproces is voltooid, levert de resulterende film een gunstige verhouding tussen eigenschappen- en- kosten die voor de meeste toepassingen moeilijk te evenaren is met alternatieven.
De combinatie van eigenschappen is van belang. BOPP levert vochtbarrière, optische helderheid, bedrukbaarheid en mechanische sterkte in één enkel materiaal. Alternatieven doen het meestal heel goed op een of twee gebieden. Maar op andere gebieden schieten ze tekort. BOPET heeft bijvoorbeeld een betere hittebestendigheid en een hogere treksterkte. Maar het kost meer. En het heeft verschillende afdichtingseigenschappen. Polyethyleenfilms hebben een uitstekende vochtbarrière en een goed afdichtend vermogen. Maar ze hebben voor veel toepassingen niet de optische helderheid en het goede printoppervlak van BOPP.
Veelzijdigheid maakt het plaatje compleet. BOPP kan een oppervlaktebehandeling- krijgen voor bedrukken en coaten. Het kan worden gemetalliseerd voor betere barrièreprestaties. Het kan op zichzelf of op andere ondergronden worden gelamineerd. Het kan ook worden omgezet in buidels, tassen en flow-wrap-verpakkingen met behulp van standaardverpakkingsmachines. Deze convertibiliteit maakt het aantrekkelijk voor verpakkingsmakers. Deze makers hebben een flexibele basis nodig die voor veel verschillende producttypen werkt.
Toepassingen waar BOPP uitblinkt
BOPP-film wordt in vrijwel elke categorie consumentengoederen gebruikt in verpakkingen, waarbij bepaalde toepassingen bijzonder kenmerkend zijn.
Snackverpakkingen zijn de meest zichtbare BOPP-toepassing. Chipzakken, koekjespapiertjes en snoepverpakkingen gebruiken vaak BOPP als de belangrijkste structurele film. De film wordt vaak gemetalliseerd voor betere barrièreprestaties. Het is ook bedrukt met zeer-gedetailleerde afbeeldingen. Dit zorgt voor een sterke schapimpact. Die impact bepaalt wat consumenten kopen.
Het omwikkelen van sigaretten is een van de oudste grootschalige toepassingen van BOPP-. De helderheid, de vochtbarrière en het goede gedrag van de film op machines maken de film hier perfect voor het verpakken van sigarettenpakjes.
BOPP wordt gebruikt als substraat voor etiketten en drukstrips. Ze profiteren van de stabiliteit van de afmetingen en het vermogen om lijmcoatings aan te brengen.
Bij het lamineren van boeken wordt BOPP-film gebruikt om de omslagen van boeken, tijdschriften en reclame te beschermen en te verbeteren. Het gladde oppervlak geeft een premium gevoel. De duurzaamheid van de folie voorkomt slijtage en vocht.
Industriële verpakkingen maken gebruik van BOPP-laminering voor inpakpapier en karton. Deze materialen hebben vochtbescherming of betere oppervlakte-eigenschappen nodig om te kunnen printen.
De BOPP-lamineermachine en productieoverwegingen
Voor het maken van goede BOPP-gelamineerde materialen is apparatuur nodig die de film met zorg kan verwerken. Een BOPP-lamineermachine moet de spanning zorgvuldig controleren terwijl de film van de rollen afwikkelt. De lijm moet gelijkmatig over de volledige filmbreedte worden aangebracht. Het moet ervoor zorgen dat de film en de basis goed uitgelijnd blijven via de lijmkneep. En het moet het afgewerkte gelamineerde web verwerken zonder rimpels of luchtbellen toe te voegen.
Snelheid is een zeer belangrijke factor bij BOPP-laminering. Hoge-verpakkingslijnen draaien op snelheden waarbij zelfs kleine defecten in veel verspilling veranderen. Apparatuur die voor BOPP-laminering is gemaakt, beschikt meestal over spanningscontrolesystemen, anti-statische apparaten om te voorkomen dat stof blijft plakken, en precisiesnijgereedschap om randen bij te snijden tot de uiteindelijke breedte.
Oppervlaktebehandeling wordt vaak geïntegreerd in de opstelling van de BOPP-lamineermachine. Coronabehandeling of vlambehandeling verhoogt de oppervlakte-energie van de BOPP-film vlak vóór het aanbrengen van de lijm, waardoor ervoor wordt gezorgd dat de lijm het oppervlak goed bevochtigt en een sterke hechting creëert. Zonder adequate oppervlaktebehandeling zijn delaminatiefouten tijdens gebruik waarschijnlijk.
Milieuoverwegingen
Het milieuprofiel van BOPP-film is gemengd maar verbetert. Als polypropyleenproduct is het technisch recycleerbaar in faciliteiten die polypropyleenstromen accepteren, hoewel de werkelijke recyclingpercentages voor flexibele verpakkingsfilms in de meeste markten laag blijven.
BOPP is licht. Een dunne film geeft meer oppervlakte per kilogram materiaal vergeleken met andere zwaardere ondergronden. Dit helpt het milieu op een bepaalde manier. Het verlaagt de energie die nodig is voor transport. Er wordt ook minder grondstof gebruikt voor elk gemaakt pakket.
Er wordt nog steeds onderzoek gedaan naar duurzame verpakkingsmaterialen. Er wordt gekeken naar bio-gebaseerde polypropyleenalternatieven. Ook wordt gekeken naar betere manieren om flexibele folieverpakkingen te recyclen. De voedselverpakkingsindustrie is sterk afhankelijk van BOPP. Deze inspanningen om het milieu te verbeteren, krijgen dus veel onderzoeksgeld.
Conclusie
BOPP-film heeft zijn positie als dominant flexibel verpakkingssubstraat verdiend door een aantrekkelijke combinatie van lage kosten, gunstige mechanische en optische eigenschappen, effectieve vochtbarrièreprestaties en veelzijdigheid bij conversie- en lamineerprocessen. Het vermogen van het materiaal om te worden gemetalliseerd, gecoat, bedrukt en gelamineerd, maakt het aanpasbaar aan een buitengewoon scala aan verpakkingstoepassingen.
Begrijpen waarom BOPP-film wordt gebruikt bij het lamineren komt neer op de fundamentele eigenschappen die biaxiale oriëntatie creëert: sterkte, helderheid, barrière en stabiliteit, allemaal geleverd door een kosteneffectief materiaal dat efficiënt wordt omgezet op de BOPP-lamineermachine en betrouwbaar presteert ondanks de ontberingen van verpakking, distributie en consumentengebruik. Voor verpakkingsingenieurs en merkeigenaren die op zoek zijn naar een optimaal evenwicht tussen prestaties en economie, blijft BOPP het referentiepunt waartegen alternatieven worden afgemeten.
Referenties
- ScienceDirect - Overzicht biaxiaal georiënteerd polypropyleen (BOPP): mechanische eigenschappen, barrièreprestaties en kostenefficiëntie in verpakkingstoepassingen
- Springer - Biaxiaal georiënteerd polypropyleen (BOPP)-processen: filmoriëntatie, kristallijne structuur en verbetering van eigenschappen
- ResearchGate - Barrière-eigenschappen van gecoate en gelamineerde polyolefinefilms voor voedselverpakkingen: effecten van laminering op de prestaties van de zuurstof- en vochtbarrière
- ResearchGate - Verbetering van de filmkwaliteit en uniformiteit in parelmoer bi-axiaal georiënteerde polypropyleenfilms: onderzoek naar parameters van het productieproces
- Journal of Polymer Science - Structurele evolutie van biaxiaal georiënteerde polypropyleenfilms onder meer--assige rekomstandigheden
- ScienceDirect - Verbetering van de barrière van biaxiaal georiënteerde polypropyleenfilms voor voedselverpakkingen: onderzoeken naar compatibiliteit en coating
- Hindawi Engineering Materials - Technische gids voor BOPP-filmproductie en verbeterde vastgoedontwikkeling
