Искусственные полимеры на основе целлюлозы

-Ориаентированную пленку в одном или двух направлениях получают в результате вытягивания в специальных устройствах с последующей термофиксацией или без нее. При ориентации увеличивается упорядоченность в расположении макромолекулярных цепей в направлении приложенного механического поля.Ориентация пленки способствует улучшению физико-механических свойств – при этом повышается прочность в направлении ориентации, уменшается дефектность, увеличивается стойкость проколу.

-Термоусадочная пленка, в которой в процессе технологии ее получения реализована структура вытянутой конформации макромолекулярной цепи. Это чаще всего осуществляется при ориен­тации: макромолекулярные цепи вынужденно распрямляются, но без термофиксации структуры. Нагрев приводит к снятию напря­жения, и макромолекулы вновь приобретают равновесную свер­нутую конформацию клубка. В результате этого при нагревании в температурном интервале на 10 — 50 °С выше, чем Т_с или Т_пл, термоусадочная пленка способна сокращать свои размеры на 15 — 80 % в одном или двух направлениях. После усадки пленка плотно обтягивает упакованный предмет.

Важным показателем термоусадочных пленок является степень усадки и напряжение усадки. Степень усадки К_ус определяют по формуле

К_ус= (Lo-D/Lo-100,

где LQ и L — длина образца соответственно до и после усадки.

Напряжение усадки возникает в ориентированном материале при его нагревании до определенной температуры. Оно зависит от температуры и продолжительности нагревания пленки. Чем ниже температура, тем больше времени требуется для усаживания пленки. Если усадка производится при высокой температуре, много выше Т_пл, при так называемом «шоковом нагреве», то продолжитель­ность усадки невелика.

Прочность пленки после усадки уменьшается, но остается до­статочной для того, чтобы обеспечить защиту упаковки.

Толщину пленки выбирают в зависимости от того, какова масса упаковываемого товара. Для упаковывания:

-единичных товаров небольшой массы (булка, тушка курицы, сувенирная коробка) необходима пленка толщиной 20 — 50 мкм;

-групп товаров (аэрозольные баллоны, банки и т. п.) нужна плен­ка толщиной 50 -100 мкм;

-транспортного пакета применяется пленка толщиной 100 — 250 мкм и выше.

Для упаковывания в термоусадочную пленку необходимы спе­циальные усадочные камеры или туннельные печи, в которых осу­ществляется нагрев.

Для изготовления термоусадочных пленок используют поли­этилен высокой и низкой плотности, сополимеры этилена с ви­нил ацетатом, полипропилен, сополимеры винилиденхлорида с винилхлоридом и др.

-Растягивающаяся пленка растягивается под действием растяги­вающего усилия в процессе упаковывания.

При растяжении пленка способна удлиняться на 100— 120% (standart, стандартная) или на 200 % (power, усиленная). Упаковка в растягивающуюся пленку может производится как вручную, так и с использованием автоматических приспособлений. Стандартную пленку применяют для ручного упаковывания, пленки категорий пауэр и супер используют для автоматизированной упаковки, последняя — на высокопроизводительном оборудовании.

Обычно пленку различают по толщине и назначению. Тонкую пленку применяют для оборачивания потребительской упаковки (преимущественно лотков) с фасованными пищевыми продукта­ми. Толщина исходной тонкой пищевой пленки составляет о г 15 до 25 мкм. Уменьшение толщины пленки при растяжении меньше 10 мкм может привести к ее разрыву. Усиленная пленка толщиной 100 — 800 мкм применяется для формирования транспортного па­кета на поддоне (палете).

-Стретч-пленки изготавливают из полимеров, содержащих эластомерный компонент, например сополимеры этилена с каучуком, пластифицированный ПВХ, линейный полиэтилен низкой плотности. Природа пленок обеспечивает хорошую адгезию между слоями, т.е. происходит слипание, блокирование пленок. Именно поэтому «холодное пакетирование» с помощью скретч-пленки удобно, поскольку обеспечивает сохранность груза.

-Комбинированные пленочные материалы делят на следующие три группы:

1. — многослойные пленки, составленные только из полимеров;

2. — многослойные пленки с использованием алюминиевой фольги или металлизированные;

3. — 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, а четырех- и пятислойные пленки производят в основном мировые лидеры производства, например фирмы Германии, поскольку для этого необходимо специальное технологическое оборудование.

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 ПА-ГТЭ 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 разди- ру, проколу и используется для изготовления пакетов, мешков высокой прочности, хорошо сваривается.

Полимерные пленки с твист-эффектом используют для завертки конфет, они могут длительное время держать закрутку (твист-эф- фекг) и не разворачиваться. Трехслойная ПП, соэкструдирован- ная 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 упа-ковывают 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 кэширования.

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 четырех- слойный материал: верхний слой — металлизированная пленка, полученная методом вакуумного напыления алюминия, второй слой — гомополимер ОПП; третий слой — гомополимер, наполненный СаС03 или диоксидом титана; четвертый — термосвари- ваемый 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 металлизиро-ванные материалы вакуумным напылением. Использование фольги должно быть технологически оправданно, например для каркасных прочных материалов с картоном и бумагой.

Материалы 3-й группы — комбинация полимеров с волокни- сто-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, кефира. Эта упаковка в России пришла на смену стеклянной таре, которая, к сожалению, лимитировала процесс упаковывания, так как отставала система сбора, мытья, стерилизации бутылок и т. п. К тому же стеклянная тара намного тяжелее комбинированной полимерно-картонной. Наиболее распространенные комбинации материалов ПЭНП/картон/ПЭНПС; толщина картона 320 г/м2 (и ПЭНП/бу- мага/ПЭНПС; толщина бумаги 180 — 230 г/м2).

Так же имеются пленки с особыми свойствами:

-Перформированная полимерная пленка

-Водорастворимая пленка

-Воздушно-пузырчатая пленка

Искусственные полимеры на основе целлюлозы:

Целлофан – получают в виде пленок путем осаждения растворов вискозы. Содержит пластификатор глицерин.

«+»: высокие гигиенические свойства, низкая газопроницаемость, высокая проницаемость паров воды, устойчив в жирах.

«-«: низкая прочность, высокая намокаемость.

ЦЛ пленки используют в качестве оболочек сосисок и колбас.

Эфиры целлюлозы, производные (диацетат, триацетат) – получают при этерификации целлюлозы.

Пленки используют в качестве упаковочного материала, прозрачного, хорошо воспринимающего печать для швейных, ПКТ. Из пленки получают лотки, контейнеры для меда.

Синтетические полимеры:

ПЭВП – химически устойчив, высокая степень кристалличности, температура плавления 125⁰ С, большой предел прочности.

ПЭНП – более мягкий и жирный на ощупь, есть характерная опалесценция, менее устойчив, ниже прочностные характеристики.

ЛПЭНП – повышенная прочность, высокая разрывная нагрузка, повышенная прочность сварного шва. Применяют для производства термоусадочных и стреч – пленок.

ПЭ применяют для производства жесткой тары и однослойных или комбинированных пленок. ПЭ пленка – для упаковки гигроскопичных продуктов (сахар, соль).

 

Сополимеры этилена (с ПП, битиленом) – большая стойкость к растрескиванию; сэвилен – эластичный. Используют в качестве барьерного слоя в многослойных пленках из – за низкой газо-, паропроницаемости.

 

ПП – инертен, устойчив к углеводородам, жирам, высокая прозрачность, гладкая поверхность.

Ориентированный ПП применяют в многослойных пленках для упаковки круп и макаронных изделий.

Двухосновноориентированный ПП – для чипсов, орехов.

Неориентированный ПП – швейные, трикотажные, чулочно – носочные изделия.

 

ПВХ – высокая плотность, нетермостойкий, при нагреве – дегидрохлорирование (вводят стабилизаторы). Мягкий ПВХ – низкая теплостойкость, жесткий ПВХ – низкая морозостойкость.

 

ПВДХ (поливинилденхлорид) – прочный, эластичный, прозрачный. Пленку производят в 2 вариантах – термоусадочную и растягивающуюся для групповой упаковки и для пакетирования грузов.

 

ПС – пленки прозрачные, но жесткие

 

ПЭТФ – пленки высокая прочность, прозрачность, блеск, тепло- и морозостойкость. Лавсан

 

ПА – высокая маслостойкость и низкая газопроницаемость, повышенная гигроскопичность и паропроницаемость.

 

ПК – высокая прочность, устойчивость к изгибам, низкая паро- и газопроницаемость. Используют если есть долгий контакт с горячей водой.

 

 

ПУ – высокоэластичное или твердое стеклообразное состояние.