• Биокомпозиты

Биокомпозиты относятся к композитам, произведенных комбинацией двух или более биопластиков для повышения:

• Физических свойств, например, газ / жидкостный барьер, оптические свойства, печатность и термосвариваемость

• Химических свойств, например, стойкость к химикатам

• Механические свойства, например, прочность, жесткость, пластичность и устойчивость к тепловой деформации

• Обрабатываемость, например, текучесть расплава, прочность расплава и поведение при термической деструкции, где включение технологических добавок, например, пластификаторов, компатибилизаторов, усилители биодеградации, пигментов и наполнителей и т.д., может быть недостаточно (Ирмак &Erbatur, 2008)

Общие методы, чтобы произвести биокомпозиты с лучшими эксплуатационными качествами, включают следующие:

• Образование сополимеров,

• Смешивание полимеров

• Ламинирование многослойных пленок

• Усиление биопластиков натуральным волокном

• Нано-биокомпозиты

Нано-биокомпозиты относятся к биокомпозитам, характеризующимся наноуровневыми вторичными фазами, тонко диспергированные в матрице при низкой концентрации (обычно 5-10% по массе) порождая более неординарные повышения свойств, например, механические и барьерные свойства, чем в обычных смесях.

Развитие, в основном, направлено на:

• Улучшение барьерных свойств однослойных упаковок.

• Хорошие барьерные свойства являются существенными во многих применениях в упаковке пищевых продуктов, чтобы уменьшить поглощение, миграцию и транспортировку низкомолекулярных соединений (газов, паров воды и органических соединений) через упаковку для продовольственной безопасности и продления срока годности

• Уменьшение зависимости качеств от содержания влаги, характеристик некоторых биопластиков, например, основанных на белках и полисахаридах

• Повышение стабильности при термической деформации биопластиков с низким Tg, например, те, которые основаны на ПХ и ПМК

• Повышение прочности и жесткости и снижение расхода материалов и затрат; биопластики, как правило, дороже, чем стандартные полимеры и снижение затрат может быть достигнуто, например, путем снижения дозировки нано-композитов.

Среди различных нано-биокомпозитов, теми, что привлекли наибольшее внимание, являются наноглинные биокомпозиты

Заключение

В краткосрочной и среднесрочной перспективе, биопластикам нужно будет установить роли в премиальных (высокой стоимости) и «органических» нишах, наряду с четкой и понятной пользой и маршрутами утилизации.Еще предстоит выяснить, станут ли они основной альтернативой большинству других пластмассовых изделий в долгосрочной перспективе.По всей вероятности, биопластики будет использоваться в качестве дополнительных продуктов для более привычных и гибких доступных материалов.

Глава 4 Производство пластиковой упаковки

• Основы производства упаковки из полимерных материалов

• Экструдирование

• Экструзионно-выдувное формование

• Инжекционно формование

• Инжекционно-выдувного формования

• Раздувное формование

• Литье под давлением

• Компрессное формование

• Трансферное формование

• Термоформование

• Формование под вакуумом

• Ламинирование

• Типы упаковки с использованиеми полимерных пленок, ламинатов

• Жесткая упаковка из полимерных материалов

• Основы производства упаковки из полимерных материалов

Сырьем для производства пластиковой упаковки являются сырьевые полимерные материалы в гранулированном виде. Эти полимерные материалымогут быть превращены в различные формы пластмассовой продукции посредством многих процессов. Существует множество методов, используемых, для обработки полимерных материалов. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки и лучше подходит для определенных целей.

Эти методы включают:

• инжекционное формование (литье под давлением),

• выдувное формование (формование раздувом),

• термоформование,

• трансферное формование,

• реакционное инжекционное формование,

• компрессионное формование (прессование в пресс-форме),

• экструдирование (горячая штамповка выдавливанием)

Некоторые из этих процессов были заимствованы из разныхпроцессов других производств. Например, инжекционное формование было развито на основе отливки в формы металлов. Формовка пластмассовых бутылок подобна формовке стеклянных бутылок.

Первым важным шагом в преобразовании пластиковой смолы в пленки, листы, контейнеры и т.д., является изменение гранул из твердого состояния в жидкое (или расплавленное) в экструдере.

Пластик плавится при совместном воздействии высокого давления, трения и тепла извне. Плавление осуществляется путем проталкивания гранул через ствол экструдера с помощью специально предназначенного, специфичного для полимеров, шнека в регулируемых условиях, что обеспечивает получение однородного расплава перед выходом изэкструдера.

• Экструдирование

Основным оборудованием экструзионного процесса является червячный пресс или экструдер (рис.4.1), оснащенный формующей головкой. В экструдере полимерный материал расплавляется, пластицируется и затем нагнетается в головку.

В процессе экструзии происходит непрерывное превращение термопластичного материала в виде гранул в изделие, например, в пленку. Последовательность стадий процесса приведена ниже:

1) пластикация сырья в виде гранул или порошка;

2) дозирование пластицированного расплава через фильеру, которая придает ему требуемую форму (например, рукава или плоской пленки);

3) охлаждение и фиксирование требуемой формы;

4) намотка в рулоны.

Стадии 1 и 2 происходят в экструдере, стадии 3 и 4 являются вспомогательными.

Рисунок 4.1 Схема экструдера

Типичный экструдер содержит главный рабочий орган - архимедов винт (шнек), который вращается внутри нагретого цилиндра. Полимерные гранулы поступают через загрузочную воронку (бункер), установленную на одном конце цилиндра, и перемещаются с помощью шнека вперед, вдоль цилиндра к головке. При движении вперед гранулы расплавляются за счет контакта с горячими стенками цилиндра и за счет тепла, выделяющегося от трения. Разогрев за счет трения (экзотермическое тепло) весьма ощутим, в современных высокоскоростных машинах и может обеспечить все тепло, требуемое для устойчивого течения, наружный обогрев нужен только для предотвращения остановки машины при пуске, когда материал холодный. Шнек затем продавливает расплавленный полимер через фильеру, которая определяет конечную форму.

Шнек экструдера обычно состоит из трех зон: загрузки, сжатия и дозирования. Зона загрузки транспортирует полимер от отверстия под бункером к более горячим секциям цилиндра. Зона сжатия - это зона, где уменьшается глубина нарезки, а значит, и объем витка, что приводит к сжатию плавящихся гранул. Назначение последней зоны шнека - дальнейшая гомогенизация расплава, однородное дозирование его через формующую головку, сглаживание пульсации на выходе.

Перед головкой расположена решетка, поддерживающая пакет сеток с крупными и мелкими отверстиями. Эти фильтрующие сетки удаляют загрязнения, которые содержатся в сырье. Пакет сеток увеличивает также противодавление в экструдере, что улучшает перемешивание и гомогенизацию расплава.

При изготовлении пленок и листов, расплавленный пластик пропускается через узкую щель. При изготовлении жесткой упаковки, например, бутылок и колпачков, расплавленный пластик вдавливается в форму, используя заранее точно обработанные формы для отливки.Как правило, пленка по определению характеризуется толщиной менее 100мкм(1 микрон 0.000001 м, или 1 ×10-6 м). Такая пленка используется, чтобы обернуть пищевые продукты в сгруппированные упаковки (индивидуальные пакеты, группы пакетов, грузы на поддонах), а также для изготовленияпакетов-саше, сумок и мешков, в комбинации с другими полимерами, получая ламинаты, из которых, в свою очередь, получаютпластиковые упаковки.

Пластиковые листы толщиной до 200мкм используются для производства полужестких упаковок, например, емкостей, горшков, ванн, тубы, лотков и поддонов.

Свойства полимерных пленок и листов зависят от используемого пластика, и метода производства пленки вместе с любым покрытием или ламинированем.

В производстве пленок и листов существуют два различных метода обработки экструдированного расплавленного полимера:

• экструзионно-выдувное формование,

• инжекционное формование.

Основные принципы формирования предметов сводятся к представлению расплава в форму, где он затвердевает в результате или охлаждения (термопласты) или химического сшивания (реактопласты). Подача расплава в форму может быть периодическим (литье, прессование и др.). В первом случае материал формируется, находясь в форме, во втором - при прохождении через форму. Этим перечнем разнообразие методов не исчерпывается. Полимеры перерабатываются путем нанесения на поверхности с последующим твердении (при охлаждении, химическом структурировании) путем предварительного формирования заготовок и т.д.

• Экструзионно-выдувное формование

Экструзия с раздувом рукава (рис. 4.2). Расплавленный полимер из экструдера поступает в головку сбоку, но может быть подан и снизу. Очутившись в головке, расплавленный полимер обтекает мундштук и выходит через кольцевое отверстие головки в форме трубы. Трубу раздувают до необходимого диаметра давлением воздуха, подаваемого через центр мундштука. Раздув рукава сопровождается соответственным уменьшением толщины пленки.

Рисунок 4.2   Схема работы экструдера с раздувом рукава по системе снизу-вверх

Экструдирование рукава обычно осуществляют вверх, иногда вниз и даже горизонтально. Давление в рукаве поддерживают вытяжными валами с одной стороны и головой - с другой. Важно, чтобы давление воздуха поддерживалось постоянным для обеспечения равномерной толщины и ширины пленки. Другие факторы, которые оказывают влияние на толщину пленки: производительность экструдера, скорость вытяжки и температуры головки и цилиндра. Их необходимо строго контролировать.

Как и при любых процессах экструзии, раздув пленки становится более экономичным при увеличении скорости процесса (рис.4.3). Ограничивающим фактором является скорость охлаждения рукава. Охлаждение обычно производят обдувочным кольцом снаружи рукава. При условии постоянного течения воздуха увеличение скорости экструзии приводит к более высокой линии кристаллизации (линия, где начинается затвердевание экструдата), что ведет к нестабильности рукава. Увеличение потока воздуха приводит к более быстрому охлаждению рукава и снижению линии кристаллизации, но и этот прием ограничен в своем применении, так как слишком высокая скорость потока воздуха вызывает деформацию рукава.

Рисунок 4.3Экструзионная линия производства литой пленки

Были разработаны различные формы колец для воздушного охлаждения. Она состоит из кольца конической формы, снабженного тремя щелями для воздуха, при этом потоки воздуха направлены и отрегулированы так, что расстояние между рукавом и кольцом постепенно уменьшается к верху кольца. Это приводит к улучшенному охлаждению за счет увеличения потока воздуха. Эта конструкция создает также зону пониженного давления в верхней части кольца, что повышает стабильность рукава.

Экструзия рукавных пленок чрезвычайно сложна, существует много проблем, связанных с производством высококачественной пленки. Среди многих возможных дефектов можно назвать разнотолщинность, поверхностные дефекты, такие как «апельсиновая корка», «яблочный соус», «рыбий глаз», низкая прочность и стойкость к удару, мутность, складки и слипание. Складки являются постоянной проблемой, они приводят к отбраковыванию пленки и могут возникнуть из-за множества причин даже в хорошо отрегулированных производствах. Если пленка, например, достигает вытяжных валков холодной, она становится неэластичной и может загибаться на валках и образовывать складки. Одним из методов повышения температуры пленки у зажимных валков - повышение температуры расплава, что может повлечь за собой другие проблемы, такие, как слипание. Фактически это иллюстрация всего метода раздува пленки, где часто необходимы компромиссные решения для достижения наилучшего сочетания свойств. Складки часто вызваны неотрегулированным зазором в фильере. Вследствие этого возникает разница в толщине пленки и неравномерная вытяжка в вытяжных валках. Складки могут возникать из-за сбоев в экструдере или вследствие потоков воздуха в зоне вытяжки. Оба эти фактора могут привести к раскачиванию рукава и, таким образом, к складкам при намотке. Рукав пленки можно стабилизировать, поддерживая его стационарными горизонтальными направляющими («щеками»), или защитить весь экструдер от колебания потоков воздуха пленочной завесой. Другими причинами дефектов могут быть: непараллельность направляющего вала и вытяжных валов, неравномерность давления вдоль щели валков.

Среди дефектов поверхности, упоминавшихся ранее, дефект «рыбий глаз» появляется из-за некачественного смешения в экструдере и загрязнений. Оба эти фактора контролируются сетчатым фильтром, который не только отделяет загрязняющие частицы, но и улучшает однородность расплава за счет повышения давления в экструдере. Дефекты «апельсиновая корка» и «яблочный соус» также являются дефектами поверхности, происходящими из-за неоднородности расплава полимера.

Поливные пленки также применяют для изготовления гибкой упаковки, поскольку они считаются более прочными; если попытаться разорвать их, то они будут растягиваться, поглощая энергию, даже в том случае, если предел их прочности при растяжении будет ниже, чем у аналогичной ориентированной пленки.

Проколоть или разорвать ориентированную пленку довольно сложно, однако при наличии прокола или разрыва молекулярная структура такой пленки позволяет трещине и разрыву легко распространяться. Это свойство используют для облегчения раскрывания пакетиков-саше за счет механического надреза в области термосваривания.

Бутылки изготавливают экструзионным выдувным формованием. Толстостенная полимерная труба экструдируется в бутылочную форму, которая смыкается вокруг этой трубы с получением в основании контейнера характерного сварного шва (рис. 4.4).

1 - пресс-форма; 2 - трубная головка; 3 - трубная заготовка

Рисунок 4.4 Схема экструзионно-выдувного формования

Полимер приобретает конфигурацию формы под действием сжатого воздуха. После охлаждения форма открывается, и изделие удаляется (на бутылке видна тонкая линия в области соединения двух половинок формы). Выдувное формование используется для изготовления молочных бутылок (из ПЭВП) и банок с широким горлышком.

Пластиковый материал сначала экструдируют в виде трубы в форме открытой пресс-формы. Матрицу затем закрывается, чтобы запечатать концы трубки и воздух нагнетается пластиковую трубку, чтобы занять форму полости формы-заготовки. Поскольку материал экструдируют, а затем раздувают, этот процесс известен как экструзионно-выдувное формование. Экструзионно-выдувное формованиеэто - комбинация вытеснения и формовки.

В целях изготовления многослойных полимерных контейнеров со слоями из различных полимеров экструзионное выдувное формование можно дополнить со-экструзией. Примером может служить этиленвиниловый спирт с высокими барьер­ными свойствами по отношению к кислороду, но чувствительный к действию влаги. Слой ЭВС располагают между слоями ПП, защищающего его от влаги. Такая кон­струкция упаковки обеспечивает срок годности чувствительных к кислороду пище­вых продуктов (например, кетчупа, майонеза и различных соусов) до 12-18 мес.

• Инжекционное формование

Инжекционное формование являетсяосновным методом, применяемый для обработки пластика.Основной процесс включает придание пластичности, инъекцию, охлаждение и вытеснение. Обычно гранулы подаются из бункера в шнек, вращающийся в подаче материала в нагретой камере, что позволяет материалу перейти в расплавленное состояние (рис.4.5).

Рисунок 4.5 Инжекционное формование

Материал затем пропускают через сопло в полость пресс-формы. Из-за вязкого, густогосостояния сплавленного полимера, необходимо очень высокое давление, чтобы заставить его течь, что означает, что машина и форма должны быть очень прочными, чтобы противостоять задействованным силам. За время охлаждения необходимо дать полимеру затвердеть, а затем он выбрасывается из формы с помощью механических выталкивающих штифтов.

• Инжекционно-выдувное формование

Если при формовании горлышка контейнера требуется большая точность, то ис­пользуют литье под давлением с раздувом (инжекционное выдувное формование), то есть двухстадийный процесс. Сначала преформу или заготовку, представляющую полимерную трубку небольшого диаметра, изготавливают литьем под давлением. Литьевая форма представляет собой двухсекционную форму, где оформ­ляющая полость и готовое литьевое изделие ограничиваются действительными точ­ными размерами преформы. Затем на второй стадии преформу раздувают с сохра­нением точных размеров горлышка. При такой технологии обеспечивается также достаточно хорошая возможность регулирования толщины стенки. Ниже схема показывает стадии инжекционного формования (рис 4.6)

1 - пресс-форма; 2 - преформа; 3 – шток

Рисунок 4.6 Схема инжекционно-выдувного формования.

Типичная промышленная литьевая машина использует шнек, чтобы заставить гранулы двигаться вдоль нагретой баррель, и, когда гранулы становятся расплавленными, винт используется в качестве плунжера, чтобы заставить полимер равномерно распределиться в форме. Формы, как правило, изготовлены из высококачественной стали, чтобы противостоять действующим силам, а также должны быть отполированы чтобы произвести очень хорошее покрытие на изделии, так как любые царапины будут отображаться на литой пластиковой поверхности. Из-за способности пластика показать даже самые малейшие знаки очень мелкие детали могут быть вырезаны на поверхности пресс-формы, например, в виде товарных знаков, надписей или текстур.

• Раздувное формование

В процессе получения пленки раздувным, или рукавным методом, расплав полиме­ра непрерывно экструдирют через головку с плоской кольцевой щелью. Получае­мый рукав не сплющивается благодаря поддержанию внутреннего давления возду­ха (рис. 4.7).

И в том и в другом процессе расплав полимера быстро охлаждается и затвердева­ет, образуя пленку, которую сматывают в рулон и режут на размер.

Для увеличения прочности и улучшения барьерных свойств пленка может быть растянута, что позволяет сориентировать молекулы или в продольном (MD), или в поперечном (TD) направлениях.

В ходе процесса ориентации по Stenter-технологии (на ширильной машине с одновременной двухосной ориентацией) поперечная вытяжка поливного плоского

Рисунок 4.7 Производство рукавной пленки

листа проводится с использованием зажимов (клуппов), захватывающих и растяги­вающих края пленки так, чтобы увеличивалась ширина листа. Растяжение в машин­ном направлении достигается с помощью нескольких групп прижимных роликов (тянущих валков), вращающихся с большой скоростью.

При раздувном методе получения пленки ориентация достигается путем увели­чении давления внутри рукава с получением рукава значительно большего диаме­тра (рис. 4.8).

Пленку, растянутую в одном направлении, называют одноосно ориентирован­ной. Если пленка растягивается в обоих направлениях, то ее называют биаксиалъно (двухосно) ориентированной. Более плотное размещение молекул повышает барьер­ные свойства по отношению к газу и водяному пару, а их ориентация повышает ме­ханическую прочность пленки.

Поливные пленки и листы без ориентации молекул используют в определенном диапазоне толщин; их можно термоформовать под воздействия теплоты, давления или вакуума, изготавливая таким образом днища пакетов и одноразовых контейне­ров, туб, лотков или блистерных упаковок (рис. 4.9).

Поливные пленки также применяют для изготовления гибкой упаковки, посколь­ку они считаются более прочными; если попытаться разорвать их, то они будут рас­тягиваться, поглощая энергию, даже в том случае, если предел их прочности при растяжении будет ниже, чем у аналогичной ориентированной пленки.

Рисунок 4.8 Поперечная ориентация на ширильной машине и продольная ориентация за счет ускорения в продольном направлении

Рисунок 4.9 Раздувное формование

Для отжига или снятия напряжений в ориентированных пленках и снижения до минимума величины их усадки, которая может возникнуть в ходе нанесения печати или термосваривания, такие пленки доводят почти до температуры плавления. От­каз от отжига термофиксированных пленок приведет к тому, что у них будут очень нестабильные термические характеристики, что позволит им под воздействием теп­ла плотно облегать картонные коробки или бутылки.

Проколоть или разорвать ориентированную пленку довольно сложно, однако при наличии прокола или разрыва молекулярная структура такой пленки позволя­ет трещине и разрыву легко распространяться. Это свойство используют для облег­чения раскрывания пакетиков-саше за счет механического надреза в области термо­сваривания.

Ориентированные пленки характеризуются только 60%-ным удлинением перед разрывом, тогда как поливной полипропилен, например, перед разрывом может уд­линяться на 600%. Это свойство больше характерно для линейного полиэтилена низ­кой плотности (ЛПЭНП, LLDPE), применяемого для упаковочной стретч-пленки, поскольку неразветвленные полимерные цепи позволяют легко перемещаться мо­лекулам полимера относительно друг друга. Путем введения в ходе технологиче­ского процесса специальных высокомолекулярных соединений можно получить пленку с эффектом межслойного слипания.

• Литье под давлением

Если при формовании горлышка контейнера требуется большая точность, то ис­пользуют литье под давлением с раздувом (инжекционное выдувное формование), то есть двухстадийный процесс. Сначала преформу или заготовку, представляющую полимерную трубку небольшого диаметра, изготавливают литьем под давлением (рис. 4.10).

Рисунок 4.10 Литье под давлением с раздувом

Литьевая форма представляет собой двухсекционную форму, где оформ­ляющая полость и готовое литьевое изделие ограничиваются действительными точ­ными размерами преформы. Затем на второй стадии преформу раздувают с сохра­нением точных размеров горлышка. При такой технологии обеспечивается также достаточно хорошая возможность регулирования толщины стенки (рис. 4.11).

Одной из разновидностей инжекционного и экструзионного выдувного формо­вания является процесс растяжения преформы после ее размягчения на второйстадии с последующей вытяжкой в продольном направлении с помощью стержня (рис. 412).

Рисунок 4.11 Выдувное формование с вытяжкой, применительно как при экструзионном, так и инжеционном формовании

Затем вытянутая заготовка формуется с раздувом, что приводит к дву­осной ориентации полимерных молекул и повышению прочности, прозрачности, глянца и барьерных свойств по отношению к газам. Литьевое выдувное формование с вытяжкой применяют в производстве бутылок для газированных напитков.

Рисунок 4.12 Литье под давлением

Винтовые крышки и плотно насаживаемые колпачки точного профиля изготав­ливают литьем под давлением (рис. 4.12). По этой технологии производят также банки с широким горлышком и пластмассовые ящики.

Литьевые изделия характеризуются не только очень точными размерами — они могут изготавливаться также очень точной толщины, независимо от того, толстые они или тонкие. Необходимо отметить, что при литьевом формовании соэкструзия невозможна.

Литьевые изделия можно определить по выступу на поверхности размером с бу­лавочную головку. Этот выступ называют впуском, и он показывает точку входа по­лимерного расплава в форму. При инжекционном формовании след от впуска на преформе расширяется при раздуве, приобретая кольцеобразную форму.

Литьевые изделия характеризуются не только очень точными размерами — они могут изготавливаться также очень точной толщины, независимо от того, толстые они или тонкие. Необходимо отметить, что при литьевом формовании соэкструзия невозможна.

Литьевые изделия можно определить по выступу на поверхности размером с бу­лавочную головку. Этот выступ называют впуском, и он показывает точку входа по­лимерного расплава в форму. При инжекционном формовании след от впуска на преформе расширяется при раздуве, приобретая кольцеобразную форму.

• Термоформование

Лотки для пищевых продуктов изготавливают из экструдированного вспененного листа методом термоформования, а ящики с тер­моизолирующими свойствами для свежей рыбы — методом литья под давлением.

Пресс-порошки, волокниты, стекловолокниты перерабатывают в изделия методом прессования, заключающимся в пластической деформации материала при одновременном воздействии на него теплоты и давления с последующей фиксацией формы изделия.

При прессовании материал превращается в расплав, уплотняется, заполняет формующую полость пресс-формы и затвердевает. В процессе уплотнения происходит сближение частиц до такого состояния, что между ними возникают силы межмолекулярного взаимодействия, в результате чего образуется компактное тело, которое затем подвергается объемному сжатию.

Различают прямое (компрессионное), литьевое и штранг-прессование.

Прямое прессование осуществляют в открытых, закрытых и полузакрытых пресс-формах (рис.4.13). Открытые пресс-формы состоят из трех деталей: матрицы 1, пуансона 2 и выталкивателя 4. Эти пресс-формы просты, имеют небольшую массу и стоимость. Их используют для изделий несложной формы из реактопластов, для формовки резины, а также некоторых деталей из слоистых пластмасс. Изделия, отформованные в открытых пресс-формах, имеют невысокую точность размеров. Такие пресс-формы требуют применения предварительно уплотненного материала, например, таблетированного.

Рисунок 4.13 Компрессионное формование

Рисунок 4.14 Трансферное формование

При трансферном формовании (рис.4.14)плунжер, закрепленный на одной (обычно верхней) плите вулканизационного пресса, поставляет нагретую до 60-700С заготовку резиновой смеси из напорной (литниковой) камеры через литники в гнездо пресс-формы, укрепленной на нижней плите пресса. Положительным здесь является наличие разветвленной литниковой системы с короткими каналами, располагающейся в зоне смыкания плунжера и литников. Это обеспечивает передачу прессующего давления в гнезда формы без потерь, постоянство давления от начала до конца вулканизации и способствует получению монолитных высококачественных изделий. Трансферный метод целесообразно применять в производстве мелких формовых изделий с использованием многогнездной крупногабаритной пресс-формы, в которой при обычном формовании невозможно произвести заполнение гнезд из-за сильно развитой литниковой системы.

Этот метод применим при массовом выпуске однотипных деталей сложной конфигурации, когда окупается высокая стоимость пресс-формы.

Рисунок 4.15Машины термоформирования KG F74

В пищевой промышленности существует множество областей применения жест­ких и «полужестких» термоформованных емкостей. Примерами могут служить упаковка молочных продуктов, йогуртов и т. д. в порционные стаканчики, лотки для сэндвичей, ячеистые подложки (коррексы) для конфет-ассорти, шоколадных наборов, печенья, зефира и т. п. На формовочно-фасовочно-укупорочной машине термоформование сочетается с упаковкой, причем на таком оборудовании может проводиться стерильное фасование и укупорка (рис. 4.16).

Рисунок 4.16 Термоформование, фасование и термосваривание

Такой тип упаковки используется для упаковки сырого мяса, птицы целой и разделанной, продуктов в нарезке (колбасы, мясных полуфабрикатов и деликатесов), что позволяет продукту сохранить свежесть и привлекательный вид. Упаковка нарезанных полуфабрикатов в такой упаковке позволяет увеличить объем продаж продукта за счет дробной фасовки. Машины легко настраиваются под различный размер продукта и предназначены для интенсивного режима работы, что позволяет использовать их как в условиях супермаркета, так и в условиях крупномасштабного производства. Возможно использование в упаковке стретч пленки с предварительно нанесенной печатью.   Машины этого типа представлены концерном Gruppo Fabbri (Automac и Waldyssa). Производительность этого типа оборудования – до 55 упаковок в минуту.

• Упаковки с использованием полимерных пленок, ламинатов

Для изготовления пластиковых пакетов, пакетиков-саше, пакетов и внешней оберт­ки применяют рулонные пленки из одного полимера, соэкструдированные пленки, а также пленки с покрытиями и ламинированные материалы.

Пластиковые сумки изготавливают путем фальцовки, обрезки и герметизации швов термосвариванием, с отрезанием пакетов друг от друга в ходе одной операции. Пластиковые пакеты обычно изготавливают из ламинированных материалов. Они могут формироваться на упаковочной машине из одного рулона фальцовкой или из двух рулонов с помощью термосварки трех кромок внутренних поверхностей пленок с этих двух рулонов перед фасованием и укупоркой. На таких фасовочных машинах пакеты перемещаются горизонтально, а продукт фасуется вертикально (рис. 4.17).

Рисунок 4.17 Производство пленок поливом

Рисунок 4. 18 Горизонтальная машина для формования, заполнения и сварки пакетов-маше

Пакеты могут иметь донную вставку или аналогичный элемент, обеспечивающий их устойчивость при фасовании и тремосварке. Пакеты могут также изготавливать­ся отдельно и фасоваться вручную; на автоматических фасовочно-укупорочных машинах они подаются из накопителя. (Небольшие герметизированные с четырех сторон пакетики также называют «саше», хотя терминология в индустрии упаковки еще не устоялась — такие же герметизированные термосваркой пакетики для чая называют просто чайными пакетиками.)

Сыпучие продукты типа гранулированных и порошковых продуктов могут также фасоваться вертикально на формовочно-фасовочно-укупорочных машинах с вертикальной подачей пленки (рис. 4.19). Подобные пакеты формуют вокруг трубы, через которую подается предварительно порционированный продукт. Продольный сварной шов делают либо в виде шва, соединяющего края материала приваркой внутренней поверхности к внутренней поверхности, либо в виде шва внахлест (в зависимости от свойств поверхности пленки). Формирование поперечного шва сочетается с операцией резки, отделяющей пакеты друг от друга.

Рисунок 4.19 Вертикальная формовочно-фасовочно-укупорочная машина

Твердые продукты (например, плитки шоколада) упаковывают на горизонталь­ных формовочно-фасовочно-укупорочных машинах (рис. 4.20). Аналогичным обра­зом можно упаковывать печенье, уложенное в лоток (пластмассовый), но его фасуют и на высокоскоростных обертывающих машинах, где концы пленки складываются и термосвариваются.

Рисунок 4.20 Горизонтальная формовочно-фасовочно-укупорочная машина

Продукты, фасуемые в картонные коробки, зачастую оборачивают пленкой (на­пример, коробки конфет-ассорти, чая в пакетиках и т. п.). Такие коробки помещают на пленку, сваривают продольный шов, после чего торцевые швы аккуратно склады­вают в форме конверта навстречу друг другу и термосваривают.

Обертывание термоусадочной пленкой проводят аналогично описанному выше процессу, за исключением того, что упаковку сразу после сварки поперечного шва пропускают через нагретую туннельную печь (здесь нет термосваривания торцевых швов). Пленка усаживается по торцам упаковки, причем степень усадки зависит от ширины используемой пленки.

Заключение.Около 50% пищевых продуктов упаковывают в полимерную упаковку или в упа­ковку на основе полимеров, и основное экологическое преимущество такой упаков­ки заключается в том, что она снижает количество пищевых отходов. К другим ее преимуществам можно отнести значительное сокращение упаковочных отходов (по массе) по сравнению с другими видами упаковки, но сокращение пищевых отхо­дов — это самое важное экологическое преимущество, поскольку позволяет эконо­мить продовольственные ресурсы. В рамках концепции устойчивого развития при­менение полимерных материалов в упаковке пищевых продуктов с точки зрения управления отходами занимает экологически выгодную позицию.