Сирохман І.В Товарознавство пакувальних матеріалів і тари

Подождите немного. Документ загружается.

131

Для упакування молока, рідких молочних продуктів, соків,

вин використовують багатошаровий ламінований картон, з мож-

ливим включенням шарів алюмінієвої фольги.

Комбінований матеріал для пакування молока, рідких молоч-

них продуктів та соків на автоматах Tetra-Brick являє собою па-

пір з кольоровим друком з одного боку, вкритий з обох боків по-

ліетиленом. Під час виготовлення матеріалів «папір-поліетилен-

картон-поліетилен» або «папір-ЕВА» та інших видів покриття

наносять екструзійним способом співполімери ПВДХ (з диспер-

сій) — каландруванням.

Із комбінованих матеріалів виготовляють різні типи пакувань:

• пакування типу «флоу» (flow pack) одержують нанесенням

розплаву полімеру безпосередньо на упаковані вироби;

• пакування типу «скін» (skin pack) з використанням термо-

усадкових плівок, для одержання якого виріб, обтягнутий усад-

ковою плівкою, розміщують на картонній підкладці. Після цього

пакування нагрівають, плівка скорочується і щільно облягає ви-

ріб. Деякі види упаковують без підкладки (м’ясо, овочі, фрукти,

риба, батарейки, галантерейні вироби тощо);

• пакування типу «стретч» (stretch pack) являє собою здвоєну

заготовку із листового матеріалу (найчастіше картону) з фігурним

віконцем, у яке поміщають об’єкт, що пакується. Виріб закривають

з двох боків термоусадковою або розтягувальною плівкою на основі

ПВХ чи ПВДХ, кінці якої закріплюють скобами, клеєм або зварю-

ванням між аркушами картону. Для щільного прилягання плівки

пакування нагрівають і вакуумують. Це пакування застосовується

для парфумерних і косметичних виробів у пеналах, флаконах, ту-

бах, різних галантерейних і господарських товарів;

• пакування типу «вітелло» (vitello pack) являє собою термофор-

мовану склянку, вставлену в клеєний картонний циліндр. Склянка

виготовляється з аркушевою УПС або ПВХ, завтовшки 0,5—1,2 мм.

Кришка пакування виготовляється з ПП, ПЕНГ, ПЕВГ литтям під

тиском. Таке пакування використовують для молочних продуктів,

гірчиці, харчових приправ, товарів побутової хімії;

• пакування типу «блістер» (blister pack) виготовляється із

жорсткої картонної підкладки і футляра з прозорого листового

матеріалу на основі ПС, ПВХ, ацетатів, бутиратів і пропіонатів

целюлози. Якщо футляр має форму правильної півкулі, таке па-

кування називається «блістер бабл-пак», а якщо він за контуром

повторює виріб, що упаковується, — «блістер-контур-пак». Па-

кування типу блістер застосовують для лікарських препаратів,

господарських товарів, канцелярських виробів, галантерейних,

132

парфумерних і косметичних товарів, сувенірів, іграшок, інстру-

ментів тощо.

Матеріали на основі алюмінієвої фольги являють собою плів-

ки з високими бар’єрними властивостями. Для пакетів викорис-

товують матеріали з алюмінієвою фольгою завтовшки 7—14 мм.

Найбільшого поширення набули такі комбіновані матеріали на

основі алюмінієвої фольги:

• буфолен (папір-фольга-поліетилен) — призначений для упа-

кування сухих харчових продуктів;

• лафолен (лавсан-фольга-поліолефіни) — призначений для

виготовлення пакетів для упакування харчових продуктів і соків

з наступною стерилізацією;

• цефолен (целофан-поліетилен-фольга-поліетилен) — при-

значений для упакування продуктів сублімаційного сушіння;

• ламістер (лак-фольга-поліпропілен) — призначений для ви-

готовлення банок і кришок холодним штампуванням під час упа-

кування продуктів, що підлягають стерилізації і пастеризації. Ос-

новою ламістеру є фольга зі сплавів «алюміній-марганець-цинк»

або «алюміній-залізо» завтовшки 70—120 мкм, покрита із зовні-

шнього боку шаром харчового лаку ЕП-51-18 завтовшки 4—6 мкм.

До внутрішнього боку методом сухого каширування приклеюєть-

ся поліпропіленова плівка завтовшки 50 мкм.

Останнім часом у технології багатошарових пакувальних ма-

теріалів застосовують металізацію полімерних плівок. Після ме-

талізації помітно знижується газопроникність плівкових матеріа-

лів. Металізація дає змогу зменшити масу плівкового матеріалу і

запобігти пошкодженню металевого шару під час згинання.

Для упаковки вакуумної і в модифікованому газовому середовищі

(Modified Atmosphere Packaging — MAP) використовують багатоша-

рові бар’єрні ламінати SOLAN, ALPAN і співекструдати VIPAN.

Завдяки міжшаровому друку виключається міграція компонен-

тів фарби при упакуванні харчових продуктів. Металізація ство-

рює приємний декоративний фон, надає ламінату поліпшені

бар’єрні властивості і захищає продукт від дії сонячних променів.

Ламінати ALPAN готуються на основі алюмінієвої фольги і

використовуються для упаковки продуктів тривалого зберігання.

Плівки, з яких готуються пакети, рівномірно витягуються і щіль-

но покривають упаковану продукцію.

Пакувальним матеріалом нового тисячоліття вважають ЛІН-

матеріал — Eco Lean. Матеріал Eco Lean має якісний друк, забез-

печує підвищений термін реалізації продукції без зміни темпера-

турного режиму його оброблення, відрізняється оригінальністю

133

композицій матеріалу, екологічністю, економічністю порівняно з

комбінованими матеріалами і технологічністю.

Спеціалісти різних країн активно працюють над просуванням

матеріалів ЛІН на ринку.

ЛІН-матеріали за своїми властивостями значно перевершують

обгортковий матеріал (табл. 5.7), фольгу кашировану (табл. 5.8) і

лаковану ( табл. 5.9).

Таблиця 5.7

ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЛІН-МАТЕРІАЛІВ

І ОБГОРТКОВОГО ПАПЕРУ

Характеристики Папір Lean

Cover

Міцність на розрив Низька Висока

Світлонепроникність Норма Норма (крім напівпрозо-

рого)

Жиронепроникність Низька Абсолютна

Повітронепроникність Низька Абсолютна

Здатність «тримати форму» Норма Висока

Здатність до друку Добра Відмінна

Термін зберігання Недовготривалий Рівний термін зберігання

в упаковці із каширова-

ної фольги

Таблиця 5.8

ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ВЛАСТИВОСТЕЙ

ЛІН-МАТЕРІАЛУ І КАШИРОВАНОЇ ФОЛЬГИ

Характеристики Каширована фольга

Lean

Cover зі світлоне-

проникним покриттям

Міцність на розрив Норма Висока

Світлонепроникність Абсолютна Абсолютна

Жиронепроникність Абсолютна Абсолютна

Повітронепроникність Висока Норма. Лін-матеріал

дає змогу продукту

«дихати»

Здатність «тримати

форму»

Висока Висока

Здатність до друку Відмінна Відмінна

Термін зберігання Більший, ніж у папері Більший, ніж у папері

134

Таблиця 5.9

ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ПЛАТИНОК

ІЗ ЛІН-МАТЕРІАЛУ ТА ІЗ ЛАКОВАНОЇ ФОЛЬГИ

Характеристики Лакована фольга Lean

Peel

Міцність на розрив Норма Висока

Здатність до друку Відмінна Відмінна

Схоплювання із стаканчиком Норма Норма

Температура припаювання, °С 180—1900 140—1500

У пакувальній індустрії ЛІН-матеріали успішно використову-

ють для виготовлення кількох видів упаковки.

Lean

Cover — обгорткова плівка для жиро- і олієвмісних

харчових продуктів. Рекомендована для пакування вершкового

масла, маргарину, морозива, хліба та дріжджів. Ця плівка ви-

пускається трьох видів: зі світлонепроникним шаром (60 мкм,

85 г/м

) — рекомендована для пакування масла, шоколаду, мо-

розива (50 мкм, 75 г/м

) і сирної маси — напівпрозора (50 мкм,

75 г/м

Lean

Peel — використовують для виготовлення кришок,

якими запаюють пластикові стаканчики, під йогурт — платинок.

Платинки із ЛІН-матеріалу за своїми властивостями аналогічні

платинкам із фольги — міцні, придатні для друку, але ЛІН-

платинка міцно припаюється до країв стаканчика, легко знімаєть-

ся, зручна для споживача.

Lean

Cups — кришки для стаканчиків, які використовують

для рідких, напіврідких або твердих і сипучих харчових продук-

тів — сухого молока, чіпсів, чаю, кави.

5.4. Матеріали для вакуумного

упакування продуктів харчування

Якість вакуумного пакування визначає матеріал. Для цього

використовується плівка, яка має низькі показники проникності

кисню, вуглекислого газу, азоту і водяних парів. При виборі плів-

ки важливо враховувати і співставляти бар’єрні властивості плів-

ки з пакувальною продукцією. У табл. 5.10 наведено технічні ха-

рактеристики деяких матеріалів, які використовуються для ваку-

умного пакування.

135

Таблиця 5.10

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПАКУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

ФІРМИ WOLKI FILMS (ФІНЛЯНДІЯ), ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ

ПРИ ВАКУУМНОМУ ПАКУВАННІ

Бар’єрні властивості

Складові

пак

вального

матеріалу

Товщина,

мкм

Маса

1 м

мате

іал

г/м

Парів

води

Макси-

мальна гли-

бина витя-

гування, мм

ПЕ + ОПА 65—90 63—87 38—45 10—19

ПЕ + ПА 85—200 73—200 2—33 5—17 50—150

ПЕ + ПА +

ОПП

90—110 86—106 50 5

ПЕ + ПА + ПП 110—300 105—300 10—33 1,5—5,5 50—200

ПЕ + ПА + ПЕ 120—280 115—290 10—33 3—6 60—160

В Україні для вакуумного пакування використовується термо-

усадкова і звичайна плівка. Остання дешевша від першої у 2—3 ра-

зи і умовно ділиться на два типи — плівка товщиною близько 60—

70 мкм для пакування м’яса, сиру, риби без гострих кутів, кісток,

плавників. Ця плівка має добрі бар’єрні властивості, але не стійка до

проколів. Другий тип — плівка товщиною 70—120 мкм, з високими

бар’єрними властивостями і підвищеною стійкістю до проколів.

Термоусадкові матеріали відрізняються від звичайних тим, що

в структурі перших використовується поліетилен спеціальних

марок з термоусадковими властивостями. Він під дією темпера-

тури після герметизації продукту усаджується і забезпечує щіль-

не стягування.

5.5. Полімерні піноматеріали

Піноматеріали широко застосовують у пакувальній галузі. Їх

створив Альфред Берлін, один із провідних спеціалістів з хімії та

технології полімерів.

Виготовлення матеріалів досягається шляхом введення газу

методом конденсації чи дисперсії, а утворення газових пухирців

супроводжується поступовим зростанням з наступною стабіліза-

цією. Структура піноматеріалів може містити повністю або част-

ково ізольовані чи сполучені між собою комірки.

136

Існують різні способи виготовлення газонаповнених поліме-

рів. Принцип їх отримання зводиться до наповнення полімеру га-

зом з наступною фіксацією його структури.

Піноматеріали мають відповідну комірчасту структуру, від

будови якої залежать фізичні, хімічні та механічні характеристи-

ки виробів. Їх можна виготовити на основі багатьох полімерів

(ПС, ПУ, ПВХ, ФП, ЕС, ПОС, ПО і гуми).

Газонаповнені полімери дуже легкі і мало впливають на масу

упакованого товару, зручні у використанні. Такі матеріали відріз-

няються високими теплоізоляційними і водонепроникними влас-

тивостями, міцні, упаковка із них захищає товар від механічних

навантажень та ударів. Вони широко застосовуються при паку-

ванні фруктів, заморожених овочів, яєць, рибних продуктів яка

споживча, групова і транспортна упаковка. Цей матеріал також

використовується для заповнення вільного простору при паку-

ванні виробів складної конфігурації у вигляді коробок, вкладок,

прокладок, ящиків, піддонів, лотків.

5.6. Біо- і фоторозкладувальні

полімерні матеріали

Щорічний випуск полімерів становить близько 80 млн. т, з яких

утилізується тільки невелика частина. Упаковка із синтетичних

полімерів досягає 40 % побутових відходів. Розв’язання проблеми

зменшення кількості полімерних відходів може досягатись ство-

ренням гамми полімерних матеріалів, які спроможні розкладатися

у відповідних умовах на екологічно безпечні компоненти.

Біо- (БРП) і фоторозкладувальні (ФРП) полімери як пакуваль-

ні матеріали можуть стати одним із найперспективніших спосо-

бів захисту навколишнього середовища. Це новий клас пластич-

них матеріалів, які після використання розкладаються до діокси-

ду вуглецю, води й біомаси — гумусу.

Розкладувальні полімери — це зручний матеріал для упаковки і

виробів одноразового застосування. При їх використанні можна до-

сягнути великої різноманітності структури і властивостей, підви-

щення прибутковості сільськогосподарського виробництва, просто-

ти й економічності утилізації, малого внеску в парниковий ефект,

використовуючи наявну потужну відтворювальну сировинну базу.

Серед недоліків виділяють високі ціни, зумовлені малими об-

сягами виробництва і значними затратами на розробку, слабку

137

технологічну розробку, відсутність досвіду різних застосувань,

труднощі в переробці на традиційному обладнанні. Крім того,

механічні властивості біофоторозкладувальних матеріалів посту-

паються звичайним полімерам. Ці матеріали піддаються побіч-

ним реакціям і передчасній деструкції.

Потреба в біорозкладувальних матеріалах дуже висока і цьому

сприяють законодавчі акти та нормативи країн ЄС. Наприклад,

Директива ЄС передбачає при виготовленні полімерної упаковки

15 % вторинних полімерів, що негативно впливає на якість про-

дукції. Тому при використанні біорозкладувальних відпадає по-

треба у вторинних полімерах. Упаковка із них не переробляється,

а підлягає захороненню і повній деструкції. Також Директивою

ЄС забороняється спільне захоронення різних видів відходів, а

для біорозкладувальної упаковки виділяються спеціальні площад-

ки під компости. Це захоронення має забезпечувати відповідну

вологість і мікрофлору.

Біорозкладувальні полімери бувають кількох типів (табл. 5.11).

Таблиця 5.11

ТИПИ І ЗАСТОСУВАННЯ БІОРОЗКЛАДУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Тип матеріалу Полімер Торгова марка Застосування

Екструдовані ма-

теріали на ос-

нові крохмалю

ПЕ/крохмаль Mater Bi Novon

Fluntera Plast

Мішки для упа-

ковки

Упаковка

Спінені матері-

али на основі

крохмалю

Крохмаль карто-

пляний та маїсо-

вий

Hydroxypropyl Упаковка

Модифікована

целюлоза

Ацетат целюлози Tabize Plastics

Eastman

Chemicals

United Paper Mills

Упаковка

Поліефіри Полігідрооксибу-

тірат, полілакто-

нова кислота

PHBV

ECO-PLA

Термопласти і

упаковка

Поліефіраміди Полікапролактон PCL

PEA

Упаковки

Упаковка, тер-

мопласти,

волокна

Високомолеку-

лярні спирти

Полівініловий

спирт

POVAL

MOW10L

HYDROLENE

Упаковка, ламі-

нати, розчинна

упаковка

138

Перші чотири класи одержують із біомаси, а поліефіраміди і

полівінілові спирти є синтетичними продуктами. Полівінілбути-

рат готують шляхом біосинтезу із відходів цукрового виробницт-

ва. Полілактонову кислоту (ПЛА) синтезують із мономерів, виді-

лених із біомаси (із відходів переробки кукурудзи та сої).

Біорозкладувальні пакувальні матеріали умовно поділяють на

три групи:

• біорозкладувальні пакувальні матеріали, отримані синтетич-

ним шляхом;

• біорозкладувальні матеріали на основі природних полімерів,

отримані шляхом біологічних перетворень останніх;

• добавки, які надають синтетичним полімерам при їх захоро-

ненні здатність розкладатися на безпечні компоненти.

Перший промисловий біорозкладувальний термопласт Bipol

розроблений англійською фірмою Imperial Chemical Industries.

Його виробляють зброджуванням крохмалю й цукру. Він повніс-

тю розкладається та асимілюється навколишнім середовищем.

Розроблено декілька варіантів технологій виробництва подібних

полімерних матеріалів. Зокрема, у Росії ведуться спільні роботи

НДІ крохмалю й Московського державного університету приклад-

ної біотехнології зі створення біорозкладуваного полімерного па-

кувального матеріалу на основі похідних целюлози й картопля-

ного крохмалю.

Найбільш розвинуто виробництво біорозкладувальних полі-

мерів на основі гідроксикарбонових кислот, оскільки поліефіри

на основі гліколевої, молочної, валеріанової, капронової кислот

під дією певних мікроорганізмів розкладаються на діоксид вуг-

лецю і воду. Відомим поліефіром є полілактид, отриманий кон-

денсацією молочної кислоти. Перевагами його є те, що він може

бути отриманий синтетичним і біологічним способами.

Полілактид — термопластичний прозорий полімер і за своїми

властивостями, близький до поліетилену, пластифікованого полі-

вінілхлориду і поліпропілену. Із листового полілактиду форму-

ють тарілки, виготовляють плівки для харчових продуктів, але

широке використання його стримується високою ціною.

Природні полімери (крохмаль, протеїн, целюлоза) використо-

вують як добавки для забезпечення певних властивостей пакуваль-

ним засобам разового користування. При утилізації їх піддають

компостуванню з наступним повним розкладанням. Із крохмалю,

у складі якого вагома частка амілози, виробляють методом екст-

рузії листи, з яких пневмоформуванням готують елементи упаков-

ки. У Німеччині на основі крохмалю виробляють гранульований

139

литий біопласт, піноматеріал для пакування продуктів, гранульо-

ваний біоматеріал для переробки екструзією і роздуванням.

Стійкі до високих і низьких температур багатошарові паку-

вальні матеріали для харчових продуктів можуть бути отримані із

целюлози і крохмалю. Таку упаковку можна використати при ро-

зігріванні продуктів в електричних і мікрохвильових печах.

Пріоритетним напрямом вважається синтез біорозкладуваль-

них полімерів на основі промислово освоєних синтетичних мате-

ріалів. Наприклад, фірма «BASF» на основі поліефіру випускає

повністю біорозкладувальний матеріал Ecoflex. Він відповідає

Європейському стандарту біорозкладувальних матеріалів EN

13432, японському стандарту GreenPla і вимогам Американської

системи стандартизації біорозкладувальних матеріалів. За своїми

властивостями Ecoflex зіставний з поліетиленом низької густини.

Він переробляється екструзією з роздуванням, використовується

для виготовлення плівок і мішків.

Фірма «Bayer AG» налагодила випуск серії біорозкладувальних у

анаеробних умовах термопластів ВАК на основі поліефіраміду. Їх

використовують для виробництва вологостійкої упаковки харчових

продуктів, а також у сільському господарстві. Матеріали можуть

містити природні наповнювачі, які надають їм необхідну жорсткість

і міцність. Наприклад, матеріал ВАК 1095 є прозорим термопластом

і може перероблятись усіма доступними для термопластичних ма-

теріалів способами. На плівку із нього можна наносити зображення

методом флексодруку. За механічними властивостями цей полімер

подібний на поліетилен низької густини і має високу міцність при

розриванні. В анаеробних умовах він здатний розкладатись на діок-

сид вуглецю і воду. Використовується для виробництва пакуваль-

них матеріалів у країнах Західної Європи і Північної Америки.

Відомі БРП на основі рослинної, тваринної й нафтохімічної сиро-

вини. Тільки в Німеччині приріст БРП щорічно подвоювався і їх ви-

робництво досягло 5 тис. т на рік. З БРП виготовляють одноразовий

посуд, пакування для їдалень, ресторанів, стаканчики для йогуртів,

гігієнічні товари (дитячі пелюшки, підгузки, прокладки тощо), сільсь-

когосподарську плівку. Фахівцями США розроблено технологію

одержання біологічно розкладуваних полімерних плівок, призначе-

них для захисту посівів від проростання бур’янів. Такі покривні плів-

ки, виготовлені із суміші полімерів і крохмалю, а під дією тепла і во-

логи вони повністю розкладаються протягом кількох місяців.

Інсектицидний біорозкладувальний плівковий матеріал (ІБПМ)

призначений для упакування кератинвмістної продукції, що ви-

пускається легкою промисловістю — шерстяних тканин, одягу,

140

взуття тощо. Базовим полімером служить поліетилен високої і

низької густин, а наповнювачем — пластифікований гліцерином

кукурудзяний крохмаль. Оскільки крохмаль не є плівкоутворюю-

чою речовиною, добавляють пластифікатори (діетиленгліколь,

діоктилфталат, вазелінову олію і їх суміші з гліцерином). Крім

цього, використовують інсектицид (перметрин), який нетоксич-

ний, має високу ефективність функціональної дії і достатню тер-

мостійкість при переробці разом із розплавами полімерів.

На процес виготовлення плівкового матеріалу із карбоксиме-

тильованого кукурудзяного борошна впливає концентрація ета-

нолу, гідроксиду натрію, температура і тривалість реакції. Опти-

мальне співвідношення кукурудзяного борошна, гідроксиду

натрію і хлорацетооцтової кислоти складає 8,1:3,5:4,8. Темпера-

тура реакції 50 °С, а тривалість — 4 год.

Фірма Biologische Verpackungssysteme (Німеччина) виробляє но-

вий біополімерний матеріал під назвою Біопак (Biopac). Він вигото-

вляється із промислового крохмалю без використання нафтохіміч-

них компонентів. Кількість сухої субстанції у ньому становить від

87 до 94 %, протеїну — не більше 3 %, жирів — менше 1 %, екстра-

гуючих вуглеводів — 70—85 %, золи — 5 %, сирих органічних во-

локон — 10 %, кальцію — 2 %, фосфору, магнію, калію і натрію

0,25 %. Новий матеріал використовують при виробництві упаковок

для фармацевтичної продукції, а також у пакуванні хлібобулочних

виробів, випічок, сухих продовольчих товарів, яєць.

Фірма Manziger Papierwerke (Німеччина) розробила та розпо-

чала промислове виробництво плівки, виготовленої із біополіме-

рного матеріалу. Новий матеріал являє собою поліетилен високої

густини (LDPE), до складу якого входять вуглеводи і жирні кис-

лоти. Необхідна пористість поверхні досягається спінюванням

матеріалу азотом. На пористу поверхню плівки може бути нане-

сено флексографський друк. У відходах матеріал розкладається

під дією мікроорганізмів і вологи.

Солі металів, які містяться в ґрунті, вступають у реакцію з

жирними кислотами плівки з утворенням пероксиду. Молекуляр-

ний ланцюг пероксиду розкладається під дією мікроорганізмів

ґрунту, а пориста поверхня плівки значно прискорює процес

проникнення всередину плівки мікроорганізмів. Кінцевими про-

дуктами розкладу біоплівки є вуглець і водень.

В умовах аеробного компостування процес розкладання біо-

плівки проходить дуже швидко. При розкладанні біоплівка не

має негативного впливу на ґрунтові води, а під час згорання — не

утворює токсичних газів і не виділяє неприємних запахів.