Комбинированные тара и материалы
Комбинированные материалы, выпускаемые с использованием полимеров, относятся к полужесткой или мягкой упаковке в зависимости от жесткости самого полимера или жесткости дублированного (или триплированного) с ним материала. Такие материалы применяют для производства полимерной комбинированной тары и элементов упаковки.
Комбинированные пленочные материалы делят на следующие три группы:
- многослойные пленки, составленные только из полимеров;
- многослойные пленки с использованием алюминиевой фольги или металлизированные;
- пленки на бумаге или картоне.
Комбинированные материалы сочетают в себе лучшие свойства индивидуальных компонентов, и предполагается, что недостатки одного материала компенсируются достоинствами другого. ПЭ пленка обладает несомненным достоинством – легкостью термосваривания, однако она плохо воспринимает печатный рисунок.
Это связано с низкой полярностью самого полимера и малым адгезионным сродством к печатной краске, поэтому поверхность ПЭ пленки обрабатывают плазмой коронного разряда (окислением). Однако эффект неустойчив и с течением времени пропадает. ПП обладает хорошими печатными свойствами, однако он имеет более высокую температуру сваривания.
Наилучшее решение состоит в производстве многослойной пленки. Если верхний слой пленки будет ПП или сополимер, а нижний ПЭ, то совместная двухслойная пленка будет легко свариваться и хорошо воспринимать печатный рисунок. Полимерные пленки 1-й группы могут иметь два-пять слоев и более. В России освоено производство трехслойных пленок.
Наиболее известные традиционные комбинированные пленки: ПЭ-целлофан марок ПЦ-1 и ПЦ-2, лавсан-ПЭ, пленки марок ЛП-1, ЛП-2 и ЛП-3. Такие пленки получают методом экструзионного ламинирования. В последние годы уменьшается применение целлофановых комбинированных материалов.
В ПА-ПЭ пленки упаковывают пищевые замороженные продукты или упакованные под вакуумом. Эта комбинированная пленка хорошо защищает продукты от кислорода и паров воды благодаря высоким барьерным свойствам полиамида.
Комбинированную ПЭ пленку получают перекрестным ламинированием (под прямым углом) из двух ориентированных пленок ПЭВП. Такая пленка обладает высокой прочностью к раз- диру, проколу и используется для изготовления пакетов, мешков высокой прочности, хорошо сваривается.
В последние годы на смену ПЭ приходят ПП и ПЭТФ. Широко используют для получения комбинированных пленок ориентированный полипропилен – ОПГТ или БОПП. Наиболее часто применяют комбинации трехслойных пленок с ОПП: сополимер ПЭ/ПП – гомополимер ОПП – сополимер ПЭ/ПП (имеет высокую прозрачность); сополимер ПЭ/ПП – гомополимер ОПП, наполненный мелом СаСО3 – сополимер ПЭ/ПП (имеет перламутровый оттенок).
Сополимер ПЭ/ПП в наружных слоях этой многослойной системы обеспечивает снижение температуры термосваривания. Гомополимер ОПП обладает барьерными свойствами к парам воды, устойчивостью к жирам и пищевым кислотам. Наполнитель мел придает ему перламутровый блеск.
Для получения необходимой белизны пленки кроме мела используют белый пигмент – диоксид титана. Плотность наполненных пленок зависит от степени наполнения полимера. Блеск связан с коэффициентом отражения от многослойной системы и понижается в том случае, если в пленке между слоями появляются пустоты из-за плохой адгезии.
Полимерные пленки с твист-эффектом используют для завертки конфет, они могут длительное время держать закрутку (твист-эффект) и не разворачиваться. Трехслойная ПП, соэкстру- дированная пленка с твист-эффектом, имеет толщину 22 мкм, масса 1 м2 – 20,02 г. Верхний слой предназначен для нанесения печати, внутренний слой – модифицированный полимер – обеспечивает твист-эффект. Для получения пленок с твист-эффектом используют также ПЭВП, полученный соэкструзией, пластифицированный ПВХ.
Комбинированные материалы 2-й группы с фольгой используют для упаковывания продукции, требующей непроницаемости газов, паров, света и аромата. Так, продукты детского питания упаковывают в четырехслойный материал – ЦЛ/ПЭ/фольга/ПЭ.
Толщина алюминиевой фольги в таком материале может составлять от 10 до 18 мкм. При общей толщине комбинированного материала 112-120 мкм толщина по слоям составляет (лекм): ЦЛ 40 / ПЭ 20/ фольга 18 / ПЭ 40. Пленка хорошо сваривается, обладает высокими печатными свойствами.
Алюминиевая фольга находится между полимерными пленками, что защищает ее от повреждения – проколов и прорезов. В современных материалах не используют целлофан, это трехслойные ПЭТФ/фольга/ПП и ПЭТФ/фольга/БОПП, полученные методом каширования.
Пленки ПЭТФ/фольга/ПЭ, ПП/фольга/ПЭ обладают устойчивостью к воде, маслам, жирам, газонепроницаемы, не пропускают свет, прочны на разрыв, их применяют для упаковывания светочувствительных химикатов, косметических препаратов.
Алюминиевая фольга в многослойных пленках не всегда решает проблему снижения газопроницаемости, поскольку часто имеет дефекты производства (особенно в тонком слое). Помимо дублирования с фольгой слой металла на полимерную пленку наносят вакуумной металлизацией.
Промышленность выпускает четырехслойный материал: верхний слой – металлизированная пленка, полученная методом вакуумного напыления алюминия, второй слой – гомополимер ОПП; третий слой – гомополимер, наполненный СаСО3 или диоксидом титана; четвертый – термосвариваемый сополимер ПЭ/ПП, а также другие материалы.
Ламинаты для пакетов большого объема (в коробке) состоят из слоев ПЭТФ/фольга/ПП/ПЭНП; ПЭНП/металлизированный ПЭТФ/ПП или других сочетаний полимеров. Все отчетливее в последние годы проявляется тенденция замены фольгированного материала на металлизированный.
В Европе более 100 тыс. т бумаги и пленок перерабатывают в металлизированные материалы вакуумным напылением. Использование фольги должно быть технологически оправданным, например для каркасных прочных материалов с картоном и бумагой.
Материалы 3-й группы – комбинация полимеров с волокнисто-пористыми целлюлозными материалами – картоном или бумагой, которые дают жесткий каркас, непрозрачны и хорошо воспринимают печать.
Преимущества комбинирования бумаги состоят в том, что полимеры придают бумаге химическую стойкость, механическую прочность во влажном состоянии, паро-, газонепроницаемость и возможность соединения методами сварки (сваривание).
Бумага с поливинилиденхлоридом, ПВХ, ПЭ имеет хорошую стойкость к изгибу, свариваемость и химическую стойкость. Используют комбинирование бумаги с ПП, ПЭТФ, а также тройные комбинации полимеров, бумаги и фольги.
Металлизированная бумага обладает высокими эстетическими и печатными свойствами. Комбинированные материалы с тонким картоном явились основой для создания комбинированных упаковок для жидких пищевых продуктов, главным образом молока и кефира.
Наиболее распространенные комбинации материалов: ПЭНП/картон/ПЭНПС, толщина картона – 320 г/м2 и ПЭНП/бу- мага/ПЭНПС, толщина бумаги – 180-230 г/м .
Тара из комбинированных материалов
Полиэтиленовые лежачие плоские пакеты заменили вначале стеклянную тару, но при низком качестве пленки или сварки они были негерметичными и непрочными. В 1960-1970 гг. в России была освоена фасовка в пакеты типа тетраэдра.
На смену тетраэдрической упаковке пришла упаковка типа ком-библок, тетра-брик и тетра-топ. Разные варианты этой упаковки запатентованы различными фирмами. Ее основное преимущество заключается в более равномерном распределении давления жидкости и удобстве пакетирования за счет прямоугольного дна.
Пакет тетра-брик-асептик состоит из одного слоя бумаги, слоя фольги и четырех слоев ПЭ: внешнего, между бумагой и фольгой и двух внутренних слоев. В настоящее время в России такая тара является традиционной для упаковки молочных продуктов, соков, напитков.
Существуют разновидности пакетов по форме дна:
- тетра- брик-слим имеет широкую лицевую сторону;
- тетра-брик-скуэр похож на пакеты тетра-рекс, но без гребенка;
- тетра-призма – с восемью ребрами.
Модификация упаковки типа тетра-пак заключается в изменении материалов для ее изготовления, пропорций и удобства использования. Особенностью упаковки комбиблок, применяемой для соков, являются меньшая ширина в основании, что более удобно для руки, и крышечка типа комбитоп из полиэтилена, предназначенная для многократного открывания. Розлив в асептических условиях не утрачивает аромат и обеспечивает сохранение продукта без консервирующих веществ и дополнительного охлаждения. Вместимость пакета комбиблок от 150 до 2000 мл.
Блистерная упаковка (пузырь, нарост). Это тип комбинированной упаковки полимерной пленки с картоном или жестким полимером. Отличительной чертой блистерной упаковки является термосваренный или клеевой тип соединения краев и дискретность расположения упакованного товара.
Типичным блистером является упаковка таблетированной продукции. Блистерная упаковка производится с двух рулонов: для жесткой подложки и материала для верха. Вначале формируется жесткая подложка, в ней за счет контакта с нагретой пресс- формой образуются углубления.
Затем из бункера по вибрирующим лоткам подаются таблетки, которые попадают в углубления подложки. После заполнения происходит дублирование с покровной пленкой, она прочно заваривает блистер, одновременно происходит вырубка упаковок на дискретные части – пластинки.
Разновидностью таблетирования в блистеры является упаковывание материала в стрипы – плоские мягкие полосы. Наиболее часто упаковывание в стрипы производится из фольги с термосвариваемым слоем. Блистеры и стрипы используют для упаковывания товаров бытовой химии – антимолевых таблеток, удобрений, ядохимикатов и т.п.
Блистерная упаковка с картонной подложкой представляет собой комбинирование картонного листа и термоформованного полимерного материала. В такой форме наиболее часто упаковывают пищевые продукты – рыбную и мясную кулинарию, непродовольственные товары – мыло, зубные щетки, слесарный инструмент, мелкие детали, игрушки и т.п.
Формирование блистера для пищевых продуктов и непродовольственных товаров принципиально похоже, но главное отличие – в условиях упаковывания. Пищевые продукты формируют в асептических условиях, а поверхность картонного листа ламинирована полимерной пленкой. Для промышленных товаров картон может быть неламинированным.
Чаще всего покровный лист изготавливают из жесткого ПВХ, ПЭТФ, ПС, ПЭ, толщина которого колеблется от 75 до 500 мкм. Выделяют два типа покровного материала – бабл-пак (воздушный пузырь-полусфера) и контур-пак. Бабл-пак проще в изготовлении, он может быть универсальным при упаковывании различной продукции, например кусков мыла, мелких игрушек, металлических деталей машин и др. В этой упаковке много свободного пространства.
Контур-пак формируют под конкретный товар, так как он полностью повторяет контуры формы изделия, например зубной щетки, куклы, столовых приборов, новогодних свечей, плоскогубцев, садовых ножниц, набора отверток и т. п. Контур-пак обеспечивает лучшую защиту изделия, поскольку предусматривает минимальное свободное пространство внутри упаковки.
Покровный полимерный лист скрепляют с картонной основой с помощью термосварки или клея. Использование блистерной упаковки имеет ряд преимуществ: гигиеничность, защита упакованного изделия от внешнего воздействия, эстетические свойства, удобство ознакомления с товаром. Прорезь в картонной основе позволяет развешивать упаковку с товаром в отделах самообслуживания.
Разновидности блистерной упаковки формируют за счет вариантов системы крепления покровной оболочки к картонной основе, способов термосварки, типа применяемой основы и покровного полимера.
Скин-упаковка (кожа) сочетает полимерную оболочку с картонной подложкой-основой, но отличается от блистера тем, что покровная пленка более тонкая, менее жесткая и предварительно не формуется. Эта покровная пленка деформируется под влиянием теплового потока после упаковывания вместе с товаром в тот момент, когда они проходят через термокамеру.
Упаковка скин надежно защищает металлические предметы от коррозии, позволяет легко контролировать внешний вид изделия, легко снимается. Упаковку скин используют для крупных или мелких предметов, а также пищевых продуктов.
Промышленностью освоены различные варианты скин- упаковки – с применением вакуума или без него. Наиболее часто вакуумную скин-упаковку используют для пищевых продуктов.
Флоу-пак (течение) – разновидность упаковки скин и контур-пак, но она формируется в процессе упаковывания. Изделия на подложках проходят по конвейерной ленте, а расплавленная полимерная пленка «выливается» на эту конструкцию сверху из головки экструдера.
Остывая, пленка втягивается за счет небольшого разряжения (вакуума) в камере под подложкой и образует «кожу» на изделии. Метод удобен, так как не требует специальной операции термосваривания с подложкой, однако имеет ограничения по виду товара, так как не все изделия могут выдерживать даже кратковременный контакт с расплавом полимера. В качестве полимеров для такой упаковки используют бутират целлюлозы, низкомолекулярный полиэтилен и другие низкоплавкие полимеры.
Плоские пакеты применяют для упаковывания стиральных порошков, пакеты небольшого объема являются одноразовыми для пищевых продуктов (майонеза, горчицы), шампуней, пробных порций косметических кремов, в них упаковывают порошкообразные товары бытовой химии.
Однослойные и многослойные пленки используют для производства мягких пакетов разных типов с различной конфигурацией дна:
- с прямым дном – 15 разновидностей, из них две с клапанами и три с фальцами;
- с прямоугольным или шестиугольным дном – две разновидности.
Для изготовления пакетов применяют пленку из ПЭ, ПВХ пластифицированного, эфиры целлюлозы, комбинированную ПЭ/целлофан, ПЭТФ/ПЭ, ПЭ/фольга/ПЭ и др. Пакеты изготавливают путем склеивания или сваривания.
Пакеты из термосвариваемых пленок должны иметь сварные швы шириной не более 18 мм. Они могут иметь выемки, зубчатые или пилообразные края, пилообразный шов для отрывных пакетов, лазерные насечки.
Прочность швов пакетов должна быть не ниже 0,7 величины прочности пленки при растяжении. Для пакетов из комбинированных материалов она зависит от качества сварки и массы упаковываемой продукции.
Качество пакетов контролируют по показателям внешнего вида, размерам пакетов, толщине по периметру пакета, прочности при растяжении сварных швов, герметичности, санитарнохимическим показателям.
Пакеты складывают в стопы по 100-1000 шт., которые скрепляют и формируют в кипы. Пакеты отрывные поставляют в рулонах. Кипы заворачивают в оберточную бумагу или заваривают в полимерные мешки. Транспортная маркировка для них – «Беречь от влаги», «Беречь от нагрева», «Крюками не брать».
Стоячие пакеты перспективны для разработки новых видов и разновидностей упаковки. Такие пакеты носят название дой-пак по фамилии разработчика технологии. В стоячие пакеты фасуют майонезы, кетчуп и другие пищевые продукты.
Пакет может быть универсальным, поскольку в него можно упаковывать товары бытовой химии, жидкие, пастообразные и сыпучие товары – стиральные и чистящие порошки, жидкое мыло, косметические средства; корма для животных и др.
На российском рынке в них упаковывают пока в основном пищевые продукты. Пакеты изготавливают из рулонной пленки. Особенностью дой-пак являются стандартизованная форма и широкие возможности.
Пакет дой-пак может заменить и консервную банку, если использовать для его формования многослойную ламинированную пленку из термостойких полимеров. Он может пройти процесс стерилизации в автоклаве вместе с содержимым.
В Московской области введена в строй линия по производству дой-пак. Особенностью оборудования является легкость интеграции в технологические линии по дозированию и фасованию продуктов. Дополнительно может быть использована система впрыска инертных газов для увеличения срока хранения продукта в пакете (активная упаковка).
Комбинированная банка – новая конструкция банки для пива или напитков с легковскрываемой крышкой. В России запатентована и производится комбинированная банка, корпус которой выполнен из ПЭТФ методом инжекционного раздувания под стандарт алюминиевой банки 202/206 с алюминиевой крышкой. Корпус обладает высокой прозрачностью, такая банка удобна для болельщиков спортивных соревнований, поскольку она легкая и ее содержимое хорошо просматривается.
Пакет в коробке представляет собой пакет-вкладыш из одно- или двухслойной пленки ООП, ПЭТФ или ПА либо из ламинированных фольги или бумаги, снабженный специальным сливным приспособлением или без него и помещенный в коробку.
В такой упаковке транспортируют и хранят пастообразные и жидкие продукты: молоко и молочные продукты, соки, вина, воды, мягкое мороженое. Розлив продукта в пакет в коробке производится преимущественно в комплексе с асептическим консервированием. Тару вместимостью до 5 л используют как потребительскую, а более 5 л – для предприятий общественного питания.
