Сирохман І.В Товарознавство пакувальних матеріалів і тари

Подождите немного. Документ загружается.

111

лімерів у харчовій промисловості перевищило 2,9 тис. т на рік.

Разом з тим через високу ціну вони переважно використову-

ються для нанесення шару багатошарових пакувальних матері-

алів. Останні застосовуються для упакування продуктів харчу-

вання, чутливих до дії кисню повітря, а також газованих про-

холоджуючих напоїв. Частина матеріалів використовується для

упакування медичних інструментів і фармацевтичних засобів,

оскільки їх можна стерилізувати без погіршення властивостей

упаковки. Завдяки високій стійкості до дії ароматичних і хло-

рованих вуглеводнів, нітрилові полімери можна використову-

вати для пакування інсектицидів, дезодорантів, гербіцидів, ла-

ків і фарб.

Матеріали на основі співполімерів акрилонітрилу характери-

зуються високими бар’єрними властивостями і використову-

ються для виготовлення м’яких пакетиків, у які фасують сильно-

ароматизовані товари. У перспективі їх будуть застосовувати

замість поліетилентерефталату в композиційних банках для

фруктового соку.

Полімери на основі целюлози

Найбільш поширеними є целофан і полімери на основі склад-

них ефірів целюлози, переважно ді- і триацетати.

Целофан є найдешевшим пакувальним матеріалом. Форму-

вання целофанової плівки відбувається коагуляцією з наступ-

ним хімічним розкладанням утворюваного складного ефіру це-

люлози. Плівку ретельно промивають, видаляють сірку, що

утворюється внаслідок розкладання ефіру, і при потребі відбі-

люють. Промислові партії целофану містять 10—12 % гліцери-

ну, 7—10 % води і 74—78 % целюлози. Целофанова плівка

стійка до жирів, має низьку газопроникність. Разом з тим вона

характеризується підвищеною гігроскопічністю і схильністю

до набухання у воді.

Для підвищення вологостійкості і забезпечення термозварю-

ваності целофанові плівки покривають лаком (ефіри целюлози,

вінілацетат, полівініл-хлорид). Частину партій випускають у по-

єднанні звичайного і лакованого целофану або з іншими синтетич-

ними матеріалами.

Целофан добре зберігає смак і аромат продукту, а в поєд-

нанні з поліефіром, який має низьку газопроникність, він може

захищати продукти і від дії кисню. Такі ламінати застосовують

112

для фасування різних харчових продуктів. Водночас бар’єрні

властивості целофану недостатні для зберігання пюре, м’ясних

виробів, деяких кондитерських і парфюмерно-косметичних то-

варів.

Складні ефіри целюлози. Представниками є діацетат, триаце-

тат, пропіонат, ацетопропіонат та інші. Вони є перспективними

екологічно безпечними матеріалами, а їх властивості залежать від

типу та ступеня заміщення гідроксильних груп, а також типу і кіль-

кості пластифікатора.

Діацетат целюлози використовується для споживчої тари

плівкових матеріалів та інших виробів. Ці плівки міцні, стійкі до

жиру тадії високих і низьких температур, блискучі, приймають

друк і легко фарбуються. Разом з тим вони чутливі до вологи, хо-

ча мають високі бар’єрні властивості до газів і водяної пари.

Триацетат целюлози стійкіший до дії вологи. Герметизацію

здійснюють зварюванням струмом високої частоти або склею-

ванням. При підбиранні марок полімеру слід враховувати вико-

ристання пластифікатора, оскільки матеріал контактуватиме з хар-

човими продуктами.

Матеріали на основі ефірів целюлози використовують як зов-

нішній шар багатошарових плівок для підвищення їх зносостій-

кості. На основі діацетатцелюлози методами термоформування

отримують тару різних типорозмірів для упакування більшості

груп продовольчих товарів.

Поліефіри

Використовуються з середини ХХ століття і найвідоміший

серед них поліетилентерефталат, який займає четверту схо-

динку між товаропакувальними полімерними матеріалами. Він

являє собою складний поліефір, який випускається в Росії під

назвою «лавсан», за кордоном — «майлар», «терилен». Завдяки

присутності атомів кисню в ланцюгові макромолекули ПЕТ по-

лімер характеризується високою морозостійкістю (–70 °С), а на-

явність бензольного кільця — високою теплостійкістю.

Світовими лідерами виробництва ПЕТ-плівки є фірми: «Du

Pont Teijin Films», «Toraysaehan» і «Mitsubishi». Загальний обсяг

випуску ПЕТ-плівок складає 387 тис. т. Найбільшими спожива-

чами ПЕТ-плівки є: Європа — 99 тис. т, Америка — 77 тис. т,

Азія — 74 тис. т, Китай — 45 тис. т, решта країн — 92 тис. т.

ПЕТ-плівка використовується в різних галузях (рис. 5.4).

113

Упакування

Промисловіс

Магнітна плі

Електротехні

Кінематогра

Рис. 5.4. Частка споживання

ПЕТ-плівки, %

У структурі різних видів плівок на Європейському ринку вона

займає четверту позицію (рис. 5.5).

ПЕ ОПП ПП ПЕТ ПВХ Інші плівк

Рис. 5.5. Структура різних видів плівки

на європейському ринку упаковки, %

Плівка поліетилентерефталатна. Виготовляють її із полі-

етилентерефталату методом екструзії на поверхні валку з на-

ступною орієнтацією, термофіксуванням і охолодженням по-

лотна.

114

Ширина плівки перед розрізанням може бути від 3 до 12 м і

товщиною від 9 до 36 мкм.

Розроблено нову технологію виготовлення ПЕТ-плівки од-

ночасним методом. Розплав полімеру подають на охолоджений

циліндр і нагрівають гарячим повітрям, температура якого до-

сягає температури пом’якшення плівки. При цьому відбуваєть-

ся одночасна орієнтація плівки у поперечному і повздовжньо-

му напрямах за рахунок того, що плівка схоплюється по бокам,

які одночасно розтягують її у поперечному і поздовжньому

напрямах. Завдяки цій технології можна виготовляти ПЕТ-

плівку менше 1 мкм.

ПЕТ-плівка характеризується низкою переваг: високою про-

зорістю і механічними властивостями, стійкістю до коливань те-

мператури (від –40 до +220 °С), високою температурою пом’як-

шення (близько 250 °С), високою стійкістю до проникнення кис-

ню, водяної пари, ароматичних речовин, високою стійкістю до

розтягування, можливістю ламінування і нанесення друку при

малій товщині.

Поліпшити властивості ПЕТ-плівки можна за рахунок таких

процесів:

• нанесення на ПЕТ-плівку додаткового шару із ПВДХ, ПАН,

EVON або окислу барію для підвищення стійкості до проникнен-

ня кисню, водяних парів і ароматизаторів;

• металізація ПЕТ-плівки для підвищення стійкості до міграції

газів із упаковки і попередження проникнення в упаковку соняч-

ного світла;

• обробка поверхні плівки для отримання ефекту блиску або

помутніння її поверхні;

• додавання білого пігменту для виключення прозорості

плівки;

• нанесення голограми для отримання спеціальних візуальних

ефектів або боротьби з фальсифікацією;

• покриття термозварювальним шаром.

ПЕТ-плівки з нанесеним термозварювальним шаром широко

використовують для пакування м’ясних і рибних продуктів у мо-

дифікованому газовому середовищі, заморожених харчових про-

дуктів з наступним нагріванням їх у мікрохвильових чи тради-

ційних печах до 220 °С, готових страв у вигляді верхнього

покриття термоформованої жорсткої упаковки, хліба, медикамен-

тів тощо (рис. 5.6).

115

Сипкі каві і напої Мийні засоби Продукти у МГС

Медичні товари Снекі Молочні продукти

Соки і напої Готові страви Заморожені продукти

Хлібобулочні вироби Інші

Рис. 5.6. Структура використання пакувальної ПЕТ-плівки у Європі, %

Найчастіше ПЕТ-плівки використовують у вигляді таких ла-

мінатів:

• ПЕТ/ПЕ — для пакування м’яса свіжого, ковбасних виробів,

шинки, пельменів, сиру, сушених фруктів і овочів, майонезу,

прального порошку, рідин для миття посуду, шампуню тощо;

• мет. ПЕТ/ПЕ — для пакування кави молотої, розчинної, ка-

пучіно, горішків, десертів, порошкоподібних напоїв;

• ПЕТ/мет.ПЕТ/ПЕ — для пакування кави молотої, капучіно,

приправ, вина;

• ПЕТ/АЛ/ПЕ — для пакування кави молотої у вакуумну упа-

ковку, соків, напоїв, кетчупу, гірчиці, харчових концентратів;

• ПА/П/мет.ПЕТ/лак — кришечки для упаковки йогуртів, ке-

фіру, сметани, десертів;

• ПЕТ/АЛ/ПП — товари, призначені для стерилізації за температу-

ри понад 120 °С.

Залежно від призначення плівку випускають таких марок:

КЕ — для конденсаторів та ізоляції обмотування електричних

машин і апаратів;

М — для основи при отриманні металізованої плівки;

О — для товарів культурно-побутового і господарського при-

значення;

116

Е — для ізоляції дротів, кабелю, а також для ізоляції обмоток

електричних машин.

За кольором вона може бути незабарвленою, білою і голубою.

Плівку марок Е і КЕ випускають вищого і першого сортів.

Умовні позначення плівки складаються зі скороченої назви ма-

теріалу (ПЕТ), марки (Е, КЕ, М, О), товщини в мікрометрах, шири-

ни в міліметрах, кольору, сорту і позначення стандарту. Наприклад,

поліетилентерефталатна плівка марки Е, товщиною 20 мкм, шири-

ною 8 мм, незабарвлена, вищого сорту має таке умовне позначення:

ПЕТ-Е, 20х8, незабарвлена, вищий сорт, ГОСТ 24234-80.

Для кожної марки, залежно від товщини, загальнодержавним

класифікатором промислової і сільськогосподарської продукції

присвоюється код (ОКП).

За зовнішнім виглядом, фізико-механічними і електричними

показниками плівка повинна відповідати вимогам і нормам стан-

дарту. При цьому враховують зовнішній вигляд, колір плівки,

руйнуючу напругу при розтягуванні, МПа (кгс/см

); відносне ви-

довження при розриві, %; стійкість до надриву, Н (кгс); питому

об’ємну електричну напругу, Ом-м; електричну міцність, В/м;

руйнуюче зусилля при стисканні кільця Н (кгс).

Плівка повинна бути не токсичною і використання її у кімнатних

умовах не потребує запобіжних заходів. При дії на плівку температури

вище 250 ºС відбувається деструкція з виділенням оксиду вуглецю, те-

рефталевої кислоти, ацетальдегіду. Гранично допустима концентрація

продуктів термоокислювальної деструкції в повітрі робочих примі-

щень складає, мг/м

: оксиду вуглецю — 20; ацетальдегіду — 5; тереф-

талевої кислоти — 0,1. При вищих концентраціях ацетальдегід викли-

кає подразнення слизових оболонок, оксид вуглецю — головну біль і

нудоту, терефталева кислота — пригнічуючу дію на нервову систему.

Маркування, пакування, транспортування і зберігання. Плівку

змотують у рулони на втулки: марок Е, М, О — картонно-паперові,

металеві або пластмасові, а марки Е — металеві і пластмасові.

У кожний рулон плівки між зовнішніми шарами вкладають або

наклеюють на внутрішню сторону втулки етикетки, де вказують:

найменування підприємства-виробника, найменування продукції,

номер партії, номер рулону, товщину плівки, ширину плівки, масу

нетто, масу брутто рулону або пачки, підписи апаратника, контро-

лера, дату виготовлення, позначення стандарту.

Транспортування плівки здійснюють усіма видами транспорту

в закритих транспортних засобах.

Плівка упакована зберігається в закритих складських примі-

щеннях при температурі від + 5 до + 35 ºС і відносній вологості

117

повітря не більше 80 %, на відстані не менше 1 м від нагріваль-

них приладів, захищена від прямої дії сонячного світла, при від-

сутності в приміщеннях кислотної, лужної та інших агресивних се-

редовищ. Допускається зберігання плівки в упакованому вигляді

протягом 6 місяців з дня виготовлення при температурі від –5 до

+ 35 ºС і відносній вологості повітря не більше 80 %. Гарантійний

термін зберігання для плівки марок Е, КЕ і М — 12,5 років, а для

плівки марки О — 5 років з дня виготовлення.

Частину плівок ПЕТ поєднують з ПЕНГ. Завдяки цьому під-

вищуються бар’єрні властивості плівки щодо води і водяної пари.

Паро- і газопроникність ПЕТ низька і близька до газопроникності

ПЕНГ. Вироби з ПЕТ стійкі до олій і жирів, а також до багатьох

розчинників. З нього виготовляють термоусадкові плівки і багато-

шарові матеріали для таропакувальної галузі. Широкого розповсю-

дження набули поліетилентерефталатні пляшки для безалкогольних

і слабоалкогольних напоїв. За останні роки ПЕТ широко використо-

вують для пакування лікарських препаратів, парфумерних виробів,

будівельних сумішей. Він активно і успішно впроваджується на рин-

ку лабораторного посуду і тари для алкогольних напоїв. У ПЕТ-тарі

добре зберігаються хімічні речовини. Недоліками ПЕТ вважають

дію високих температур і порівняно пухку молекулярну структуру,

яка не забезпечує ідеальної газонепроникності.

Для запобігання шкідливої дії ультрафіолетових променів у ПЕТ

вводять присадки зеленого або янтарного кольорів, які забарв-

люють матеріал, не зменшуючи прозорості. Також на поверхню

тари з ПЕТ наносять співполімери ПВДХ, що забезпечує кращу

збереженість фруктових соків, олій та безалкогольних напоїв.

Фірмою Du Pont (США) під маркою Selar PT випускається мо-

дифікований ПЕТ у складі якого введено компонент, що змінює

в’язкість розплаву. Завдяки цьому значно легше формувати від-

повідні вироби, ніж литтям під тиском.

Використовуючи лиття під тиском, з цього матеріалу отриму-

ють банки вищої міцності, ніж з ПЕВТ, а за захисними властиво-

стями він не поступається виробам з двовісноорієнтованою ПЕТ.

Регулюючи частку модифікатора випускають вироби від непро-

зорих до прозорих і різнокольорових.

Полікарбонат (ПК) — це лінійний поліефір вугільної кислоти.

У полікарбонаті поєднуються висока термостійкість з відповід-

ною ударною в’язкістю та прозорістю. Стійкість до газів і водя-

ної пари недостатня, тому для підвищення бар’єрних властивос-

тей на плівку наносять покриття. Полікарбонатна плівка мало

змінюється при нагріванні навіть до 150 °С. Вона легко зварюєть-

118

ся як імпульсним, так і ультразвуковим способами, а також звичай-

ним зварюванням гарячими електродами. Плівка легко формується

у вироби зі значним витягуванням і якісним відтворюванням дета-

лей форм. Друк на пляшці отримують різними способами, зокрема,

флексографією та гравіруванням. З полікарбонату готують таці для

готових страв, які розігріваються перед вживанням. Основну частку

полікарбонату використовують для упакування продуктів в умовах

підвищених температур. Перспективним вважається застосування

його для пакування продукції, що стерилізується в автоклавах, а та-

кож фасування для медичних виробів і мікрохвильових печей.

Вінілові полімери. Найбільш відомими є полівінілхлорид, по-

лівініліденхлорид, співполімери вінілхлориду з вінілхлоридом,

вінілхлориду з вінілацетатом, полівініловий спирт, полістирол та

його співполімери.

Полівінілхлорид (ПВХ). Одержують його методами радикаль-

но-ланцюгової полімеризації (блочної або суспензійної). При ви-

готовленні плівки полівінілхлорид переробляють методом калан-

дрування (вальцювання). З основного полімеру можна отримати

широкий спектр плівок із різними властивостями, варіюванням

складу та ступеня орієнтації. За допомогою пластифікаторів мож-

на виготовляти плівки від твердих, до м’яких, клейких, розтяж-

них. Змінюючи ступінь орієнтації, одержують плівки від однові-

сноорієнтованих до рівноміцних двовісноорієнтованих. Неплас-

тифіковані плівки ПВХ повинні містити у своєму складі стабілі-

затори, щоб запобігти декструкції, яка супроводжується виділен-

ням соляної кислоти. Проникність плівки з ПВХ для водяної пари

вища, а для газів нижча, ніж у поліолефінів, тому плівка з ПВХ

має високу оліє- та жиростійкість. Крім стабілізаторів, плівки з

ПВХ містять антистатичну добавку, щоб запобігти злипанню

внаслідок накопичення статичного заряду. При збільшенні част-

ки пластифікатора окремих видів підвищується прозорість і

м’якість плівки, поліпшуються її властивості за низьких темпера-

тур. Пластифіковані і непластифіковані плівки з ПВХ гермети-

зують за допомогою високочастотного зварювання. На них може

бути нанесений друк без попереднього оброблення поверхні. Тон-

кі плівки з пластифікованого ПВХ широко використовують як

усадкові і розтягувальні для загортання таць і лотків із харчови-

ми продуктами. При фасуванні м’яса вони мають забезпечити ви-

соку кисненепроникність, завдяки чому запобігається зміна заба-

рвлення продукту. Товсті плівки з пластифікованого полівініл-

хлориду використовують у виробництві тари для шампунів, мас-

тил тощо.

119

Завдяки тривкості і легкому формуванню плівки з непластифі-

кованого ПВХ та його співполімерів використовують для термофо-

рмованих виробів.

Матеріали на основі співполімерів полівінілхлориду і поліві-

ніліденхлориду відрізняються низькою паро- і газопроникністю.

Полівініліденхлорид (ПВДХ). Плівки з нього характеризуються

високими бар’єрними властивостями щодо газів, водяної пари, аро-

матичних речовин. Плівку як усадкову використовують для фасу-

вання м’яса птиці, сиру твердого, м’ясних продуктів. Завдяки такій

плівці підтримується вакуум і обмежується ріст мікроорганізмів.

Вакуумовані пакети з ПВДХ використовують також для дозрівання

сирів. Завдяки захисним властивостям плівки виключається зневод-

нення та утворення кірки сирів. Плівки з ПВДХ застосовують також

у системі ресторанного господарства та в побуті для пакування про-

дуктів, а пакети з цього матеріалу — для медикаментів.

Плівки отримують екструзією з поливанням на барабан та із розду-

ванням рукава. Останній метод кращий для виробництва орієнтованих

плівок. Прогресивним вважається виробництво двовісноорієнтованих

плівок екструзією з роздуванням рукава, що забезпечує одночасно по-

перечну і повздовжню орієнтацію. Характерними особливостями орієн-

тованої плівки з ПВДХ є прозорість, якісні міцнісні характеристики,

особливо під час продавлювання, високий опір роздиранню. Разом з

тим її складно використовувати на пакувальному устаткуванні через

м’якість і цупкість. Плівки з ПВДХ застосовують як компоненти у ба-

гатошаровій конструкції. При цьому можна отримати настільки тон-

кий шар ПВДХ, який неможливо сформувати окремо. ПВДХ широко

використовується для покриття паперу, целофану, поліпропілену.

Полівінілацетат (ПВА) готують полімеризацією вінілацетату.

Внаслідок цього утворюється подібний на полівінілхлорид мате-

ріал, який використовується переважно як адгезія для отримання

комбінованих матеріалів.

Полівініловий спирт (ПВС) отримують гідролізом полівініл-

ацетату. Відмінною особливістю ПВС є його розчинність у воді.

Співполімери етилену і вінілового спирту (ПЕВС) характеризу-

ються високими бар’єрними властивостями і низькою проникніс-

тю, яка зростає зі збільшенням вологості. Співекструзія ПВС із

поліолефінами (ПЕВГ, ПП) дає змогу підвищити бар’єрні власти-

вості матеріалу щодо води та водяної пари. Фірмою Du Pont

(США) розпочато випуск матеріалів під торговою маркою Selar

OH, які є аналогами етилвінілового спирту.

Етилвініловий спирт характеризується високими захисними

властивостями і використовується для виготовлення баготошаро-

120

вих матеріалів, які можуть замінити металеві та скляні консервні

банки для харчових продуктів.

Полістирол (ПС) — твердий і жорсткий аморфний полімер,

густиною 1050—1080 кг/м

і температурою розм’якшення 90—

95 °С. Полістирол переробляють термоформуванням, екструдуван-

ням і литтям під тиском. Його одержують радикальною поліме-

ризацією. У країнах СНД випускається полістирол загального

призначення марок ПСМД і ПСМ, шляхом полімеризації стиролу

заблочним методом, марок ПСЕ-1 і ПСЕ-2 — емульсійним мето-

дом, а також ПСС і ПССП (пластифікований) — суспензійним

методом. За обсягами виробництва серед полімерних матеріалів

полістирол займає третє місце, поступаючись тільки поліолефі-

нам і ПВХ. Недоліками полістиролу вважають низьку теплостій-

кість (70—80 °С) та ударну міцність, а також схильність до ста-

ріння. Для підвищення міцності, збільшення здатності до сприй-

няття друку і глибокого витягування ПС піддають орієнтуванню.

Орієнтований полістирол відрізняється середньою газопроникні-

стю, яка вища ніж у поліпропілену, але нижча від ПЕНГ. Ця плі-

вка відрізняється високою паропроникністю, яка знижується при

температурі нижче 0 °С, що дає змогу використовувати полісти-

рол для пакування продуктів холодильного зберігання.

Жорсткі плівки з орієнтованого ПС дешевші від плівок з ін-

ших матеріалів. З них методом термоформування можна готувати

вироби складної конфігурації.

Двовісноорієнтована полістирольна плівка відрізняється висо-

кою прозорістю, тому орієнтований ПС товщиною нижче 70 мкм,

використовують для виготовлення «віконець» у картонних коро-

бках. Більш товсті плівки застосовують для виробництва стакан-

чиків разового використання, таць для фасування свіжого м’яса і

для тих продуктів, які бажано оцінити за зовнішнім виглядом.

Крім орієнтування, для поліпшення властивостей полістиролу

використовують методи співполімеризації. Найбільш відомі

співполімери ПС з бутадієновим і бутадієнстирольним каучука-

ми — ударноміцний полістирол. Цей матеріал, порівняно з немо-

дифікованим ПС, більш гнучкий, має більшу ударну міцність, але

нижчу міцність під час розтягування і меншу термостійкість. По-

лістирол переважно марки ПСЕ-1 використовується також як ос-

нова для виробництва газонаповнених матеріалів (пінопластів).

Тару з полістирольного пінопласту застосовують переважно для

захисту продукції від ударів, поштовхів, механічних ушкоджень,

проникнення вологості, дії мікроорганізмів, а також для змен-

шення її маси і підвищення довговічності.