Tovaroznav_pakuv_mater_i_tari-Sirohman

лімерів у харчовій промисловості перевищило 2,9 тис. т на рік. Разом з тим через високу ціну вони переважно використовуються для нанесення шару багатошарових пакувальних матеріалів. Останні застосовуються для упакування продуктів харчування, чутливих до дії кисню повітря, а також газованих прохолоджуючих 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 хлорованих вуглеводнів, нітрилові полімери можна використовувати для пакування інсектицидів, дезодорантів, гербіцидів, лаків і фарб.

Матеріали на основі співполімерів акрилонітрилу характеризуються високими бар’єрними властивостями і використовуються для виготовлення м’яких пакетиків, у які фасують сильноароматизовані 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 складних ефірів целюлози, переважно ді- і триацетати.

Целофан є найдешевшим пакувальним матеріалом. Формування целофанової плівки відбувається коагуляцією з наступним хімічним розкладанням утворюваного складного ефіру целюлози. Плівку ретельно промивають, видаляють сірку, що утворюється внаслідок розкладання ефіру, і при потребі відбілюють. Промислові партії целофану містять 10—12 % гліцерину, 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 термозварюваності целофанові плівки покривають лаком (ефіри целюлози, вінілацетат, полівініл-хлорид). Частину партій випускають у поєднанні звичайного і лакованого целофану або з іншими синтетичними матеріалами.

Целофан добре зберігає смак і аромат продукту, а в поєднанні з поліефіром, який має низьку газопроникність, він може захищати продукти і від дії кисню. Такі ламінати застосовують

111

для фасування різних харчових продуктів. Водночас бар’єрні властивості целофану недостатні для зберігання пюре, м’ясних виробів, деяких кондитерських і парфюмерно-косметичних товарів.

Складні ефіри целюлози. Представниками є діацетат, триацетат, 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 кількості 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, хоча мають високі бар’єрні властивості до газів і водяної пари.

Триацетат целюлози стійкіший до дії вологи. Герметизацію здійснюють зварюванням струмом високої частоти або склеюванням. При підбиранні марок полімеру слід враховувати використання пластифікатора, оскільки матеріал контактуватиме з харчовими продуктами.

Матеріали на основі ефірів целюлози використовують як зовнішній шар багатошарових плівок для підвищення їх зносостійкості. 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 сходинку 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 полімер характеризується високою морозостійкістю (–70 °С), а наявність 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 споживачами 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).

112

11

37

8

Рис. 5.4. Частка споживання ПЕТ-плівки, %

У структурі різних видів плівок на Європейському ринку вона займає четверту позицію (рис. 5.5).

8

5

33

ПЕ ОПП ПП ПЕТ ПВХ Інші плівки

Рис. 5.5. Структура різних видів плівки на європейському ринку упаковки, %

Плівка поліетилентерефталатна. Виготовляють її із полі-

етилентерефталату методом екструзії на поверхні валку з наступною орієнтацією, термофіксуванням і охолодженням полотна.

113

Ширина плівки перед розрізанням може бути від 3 до 12 м і товщиною від 9 до 36 мкм.

Розроблено нову технологію виготовлення ПЕТ-плівки одночасним методом. Розплав полімеру подають на охолоджений циліндр і нагрівають гарячим повітрям, температура якого досягає температури пом’якшення плівки. При цьому відбувається одночасна орієнтація плівки у поперечному і повздовжньому напрямах за рахунок того, що плівка схоплюється по бокам, які одночасно розтягують її у поперечному і поздовжньому напрямах. Завдяки цій технології можна виготовляти ПЕТплівку менше 1 мкм.

ПЕТ-плівка характеризується низкою переваг: високою прозорістю і механічними властивостями, стійкістю до коливань температури (від –40 до +220 °С), високою температурою пом’якшення (близько 250 °С), високою стійкістю до проникнення кисню, 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 проникнення кисню, водяних парів і ароматизаторів;

•металізація ПЕТ-плівки для підвищення стійкості до міграції газів із упаковки і попередження проникнення в упаковку сонячного 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 модифікованому газовому середовищі, заморожених харчових продуктів з наступним нагріванням їх у мікрохвильових чи традиційних печах до 220 °С, готових страв у вигляді верхнього покриття термоформованої жорсткої упаковки, хліба, медикаментів тощо (рис. 5.6).

114

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

Найчастіше ПЕТ-плівки використовують у вигляді таких ламінатів:

•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, капучіно, горішків, десертів, порошкоподібних напоїв;

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

•ПЕТ/АЛ/ПЕ — для пакування кави молотої у вакуумну упаковку, соків, напоїв, кетчупу, гірчиці, харчових концентратів;

•ПА/П/мет.ПЕТ/лак — кришечки для упаковки йогуртів, кефіру, сметани, десертів;

•ПЕТ/АЛ/ПП — товари, призначені для стерилізації за температурипонад120 °С.

Залежно від призначенняплівкувипускають 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 призначення;

115

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 матеріалу (ПЕТ), марки (Е, КЕ, М, О), товщини в мікрометрах, ширини в міліметрах, кольору, сорту і позначення стандарту. Наприклад, поліетилентерефталатна плівка марки Е, товщиною 20 мкм, шириною 8 мм, незабарвлена, вищого сорту має таке умовне позначення:

ПЕТ-Е, 20х8, незабарвлена, вищийсорт, 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 стандарту. При цьому враховують зовнішній вигляд, колір плівки, руйнуючу напругу при розтягуванні, МПа (кгс/см2); відносне видовження 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 умовахне потребує запобіжних заходів. При дії на плівкутемператури вище 250 ºС відбувається деструкція з виділенням оксиду вуглецю, терефталевої кислоти, ацетальдегіду. Гранично допустима концентрація продуктів термоокислювальної деструкції в повітрі робочих приміщень складає, мг/м3: оксиду вуглецю — 20; ацетальдегіду — 5; терефталевої кислоти — 0,1. При вищих концентраціях ацетальдегід викликає подразнення слизових оболонок, оксид вуглецю — головну біль і нудоту, терефталевакислота— пригнічуючудіюнанервовусистему.

Маркування, пакування, транспортування і зберігання. Плівку змотують у рулони на втулки: марок Е, М, О — картонно-паперові, металеві або пластмасові, а маркиЕ — 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, контролера, датувиготовлення, позначення стандарту.

Транспортування плівки здійснюють усіма видами транспорту в закритих транспортних засобах.

Плівка упакована зберігається в закритих складських приміщеннях при температурі від + 5 до + 35 ºС і відносній вологості

116

повітря не більше 80 %, на відстані не менше 1 м від нагрівальних приладів, захищена від прямої дії сонячного світла, при відсутності в приміщеннях кислотної, лужної та інших агресивних середовищ. 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 підвищуються 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 багатошарові матеріали для таропакувальної галузі. Широкого розповсюдження набули поліетилентерефталатні пляшки для безалкогольних і слабоалкогольних напоїв. За останні роки ПЕТ широко використовують для пакування лікарських препаратів, парфумерних виробів, будівельних сумішей. Він активно і успішно впроваджується на ринку 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 забарвлюють матеріал, не зменшуючи прозорості. Також на поверхню тари з ПЕТ наносять співполімери ПВДХ, що забезпечує кращу збереженість фруктових соків, олійта безалкогольнихнапоїв.

Фірмою Du Pont (США) під маркою Selar PT випускається модифікований ПЕТ у складі якого введено компонент, що змінює в’язкість розплаву. Завдяки цьому значно легше формувати відповідні вироби, ніж литтям під тиском.

Використовуючи лиття під тиском, з цього матеріалу отримують банки вищої міцності, ніж з ПЕВТ, а за захисними властивостями він не поступається виробам з двовісноорієнтованою ПЕТ. Регулюючи частку модифікатора випускають вироби від непрозорих до прозорих і різнокольорових.

Полікарбонат (ПК) — це лінійний поліефір вугільної кислоти. У полікарбонаті поєднуються висока термостійкість з відповідною ударною в’язкістю та прозорістю. Стійкість до газів і водяної пари недостатня, тому для підвищення бар’єрних властивостей на плівку наносять покриття. Полікарбонатна плівка мало змінюється при нагріванні навіть до 150 °С. Вона легко зварюєть-

117

ся як імпульсним, так і ультразвуковим способами, а також звичайним зварюванням гарячими електродами. Плівка легко формується у вироби зі значним витягуванням і якісним відтворюванням деталей 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 такожфасуваннядлямедичних виробіві мікрохвильових печей.

Вінілові полімери. Найбільш відомими є полівінілхлорид, полівініліденхлорид, 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 виготовленні плівки полівінілхлорид переробляють методом каландрування (вальцювання). З основного полімеру можна отримати широкий спектр плівок із різними властивостями, варіюванням складу та ступеня орієнтації. За допомогою пластифікаторів можна виготовляти плівки від твердих, до м’яких, клейких, розтяжних. Змінюючи ступінь орієнтації, одержують плівки від одновісноорієнтованих до рівноміцних двовісноорієнтованих. Непластифіковані плівки ПВХ повинні містити у своєму складі стабілізатори, щоб запобігти декструкції, яка супроводжується виділенням соляної кислоти. Проникність плівки з ПВХ для водяної пари вища, а для газів нижча, ніж у поліолефінів, тому плівка з ПВХ має високу олієта жиростійкість. Крім стабілізаторів, плівки з ПВХ містять антистатичну добавку, щоб запобігти злипанню внаслідок накопичення статичного заряду. При збільшенні частки пластифікатора окремих видів підвищується прозорість і м’якість плівки, поліпшуються її властивості за низьких температур. Пластифіковані і непластифіковані плівки з ПВХ герметизують за допомогою високочастотного зварювання. На них може бути нанесений друк без попереднього оброблення поверхні. Тонкі плівки з пластифікованого ПВХ широко використовують як усадкові і розтягувальні для загортання таць і лотків із харчовими продуктами. При фасуванні м’яса вони мають забезпечити високу кисненепроникність, завдяки чому запобігається зміна забарвлення продукту. Товсті плівки з пластифікованого полівінілхлориду використовують у виробництві тари для шампунів, мастил тощо.

118

Завдяки тривкості і легкому формуванню плівки з непластифікованого ПВХ та його співполімерів використовують для термоформованих виробів.

Матеріали на основі співполімерів полівінілхлориду і полівініліденхлориду відрізняються низькою паро- і газопроникністю.

Полівініліденхлорид (ПВДХ). Плівки з нього характеризуються високими бар’єрними властивостями щодо газів, водяної пари, ароматичних речовин. Плівку як усадкову використовують для фасування 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 зневоднення та утворення кірки сирів. Плівки з ПВДХ застосовують також у системі ресторанного господарства та в побуті для пакування продуктів, апакетиз цього матеріалу— длямедикаментів.

Плівки отримують екструзією з поливанням на барабан та із роздуванням рукава. Останній метод кращий для виробництва орієнтованих плівок. Прогресивним вважається виробництво двовісноорієнтованих плівок екструзією з роздуванням рукава, що забезпечує одночасно поперечнуі повздовжню орієнтацію. Характерними особливостями орієнтованої 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 багатошаровій конструкції. При цьому можна отримати настільки тонкий шар ПВДХ, який неможливо сформувати окремо. ПВДХ широко використовуєтьсядляпокриттяпаперу, целофану, поліпропілену.

Полівінілацетат (ПВА) готують полімеризацією вінілацетату. Внаслідок цього утворюється подібний на полівінілхлорид матеріал, який використовується переважно як адгезія для отримання комбінованих матеріалів.

Полівініловий спирт (ПВС) отримують гідролізом полівінілацетату. Відмінною особливістю ПВС є його розчинність у воді. Співполімери етилену і вінілового спирту (ПЕВС) характеризуються високими бар’єрними властивостями і низькою проникністю, яка зростає зі збільшенням вологості. Співекструзія ПВС із поліолефінами (ПЕВГ, ПП) дає змогу підвищити бар’єрні властивості 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-

119

вих матеріалів, які можуть замінити металеві та скляні консервні банки для харчових продуктів.

Полістирол (ПС) — твердий і жорсткий аморфний полімер, густиною 1050—1080 кг/м3 і температурою розм’якшення 90— 95 °С. Полістирол переробляють термоформуванням, екструдуванням і литтям під тиском. Його одержують радикальною полімеризацією. У країнах СНД випускається полістирол загального призначення марок ПСМД і ПСМ, шляхом полімеризації стиролу заблочним методом, марок ПСЕ-1 і ПСЕ-2 — емульсійним методом, а також ПСС і ПССП (пластифікований) — суспензійним методом. За обсягами виробництва серед полімерних матеріалів полістирол займає третє місце, поступаючись тільки поліолефінам і ПВХ. Недоліками полістиролу вважають низьку теплостійкість (70—80 °С) та ударну міцність, а також схильність до старіння. Для підвищення міцності, збільшення здатності до сприйняття друку і глибокого витягування ПС піддають орієнтуванню. Орієнтований полістирол відрізняється середньою газопроникністю, яка вища ніж у поліпропілену, але нижча від ПЕНГ. Ця плівка відрізняється високою паропроникністю, яка знижується при температурі нижче 0 °С, що дає змогу використовувати полістирол для пакування продуктів холодильного зберігання.

Жорсткі плівки з орієнтованого ПС дешевші від плівок з інших матеріалів. З них методом термоформування можна готувати вироби складної конфігурації.

Двовісноорієнтована полістирольна плівка відрізняється високою прозорістю, тому орієнтований ПС товщиною нижче 70 мкм, використовують для виготовлення «віконець» у картонних коробках. Більш товсті плівки застосовують для виробництва стаканчиків 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 каучуками — ударноміцний полістирол. Цей матеріал, порівняно з немодифікованим ПС, більш гнучкий, має більшу ударну міцність, але нижчу міцність під час розтягування і меншу термостійкість. Полістирол переважно марки ПСЕ-1 використовується також як основа 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 зменшення її маси і підвищення довговічності.

120