Комбинированные и многослойные материалы

    КОМБИНИРОВАННЫЕ И МНОГОСЛОЙНЫе МАТЕРИАЛЫ

       Современная упаковка требует применения полимерных материалов, обладающих комплексом свойств, таких, как привлекательный внешний вид, механическая прочность, заданная газо- и паро-проницаемость, свариваемость, способность к глубокой вытяжке, низкий коэффициент трения, термостойкость.  Нет полимерного материала, который обеспечивал бы одновременно все перечисленные свойства и при этом имел бы приемлемую цену. Поэтому разрабатывают и применяют упаковочные материалы из нескольких слоев разных полимеров (так называемые многослойные пленочные материалы — МПМ) или полимеров в сочетании с другими материалами — картоном, тканью, бумагой, алюминиевой фольгой (комбинированные пленочные материалы — КПМ). Такие материалы могут характеризоваться спектром свойств, которым не обладает ни один из слоев в отдельности. Комбинированные и многослойные материалы во всем мире находят широкое применение. Многослойные и комбинированные материалы являются одним из видов композиционных материалов. Поэтому деление упаковочных материалов на многослойные и комбинированные достаточно условно. Термин "многослойные материалы" относится к группе материалов, состоящих только из слоев синтетических полимеров, в то время как в состав комбинированных материалов входят слои материалов различного типа (бумага, фольга, ткань). Комбинированные и многослойные материалы находят широкое применение в качестве упаковки. Это объясняется практически неограниченными возможностями варьирования их свойств за счет:

       - выбора состава композиционного  материала; 

       - установления порядка чередования  слоев; 

       - обеспечения необходимого уровня  адгезионного взаимодействия между  слоями;

       - выбора оптимальной технологии  и оборудования для получения  конкретного материала. 

       Создание  и  расчет свойств таких  материалов представляют сложную научно-техническую задачу и требуют анализа в каждом конкретном случае, поскольку приходится принимать во внимание множество переменных величин (материалы, толщина отдельных слоев, структура многослойного материала, способ его переработки и т.д.). В первом приближении можно считать, что свойства пленок определяются либо по правилу смесей, либо при большом различии свойств параметрами компонента (слоя), имеющего экстремальные характеристики. Для точного расчета композиции необходимо учитывать явления на границе раздела фаз, которые оказывают очень существенное влияние, особенно на деформационные и прочностные показатели пленок.

       В промышленных масштабах выпускается  широкий ассортимент многослойных пленок и комбинированных пленочных материалов, в которых полимерные слои сочетаются с бумагой, картоном, металлом или тканью. Число слоев в таких пленках составляет от 2 до 10 и более. При этом ряд слоев в такой системе может повторяться.

       Внутренний слой обеспечивает герметизацию упаковки. Средний или внешний слой обеспечивают барьерные свойства.

       Материалы способны длительное время сохранять качество упакованного продукта в различных климатических условиях, выдерживать асептическую и радиационную обработку, микроволновой нагрев и сублимационную сушку, быть устойчивыми к использованию в различных газовых средах (модифицированной и регулируемой).

       При их создании учитывался целый ряд  требований, связанных с конструкцией материала: правильный выбор компонентов (состав); установление оптимального чередования слоев (структура); обеспечение монолитности получаемого материала, а также оптимальный выбор технологического процесса и оборудования.

       Особым  компонентом КПМ является алюминиевая  фольга. Обычно ее вводят с целью повышения барьерных (газо-, паро-, аромато-, светонепроницаемости) и прочностных свойств.

       МПМ и КПМ находят широкое применение для упаковки самых разнообразных  пищевых продуктов, особенно детского питания и молочной продукции. 
 

               ХАРАКТЕРИСТИКА РАСПРОСТРАНЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 

       БОПП/БОПП.

       Материал  обладает хорошей паро- и газонепроницаемостью, ароматостойкостью и высокой  стойкостью к низким температурам. Материал БОППмет/БОПП обладает хорошей  жиростойкостью. Пригоден для использования на упаковочных автоматах горизонтального и вертикального типов (российского и зарубежного производства). Материал применяется для упаковки кондитерских изделий, бакалеи, готовых завтраков, орехов, замороженных продуктов (пельмени), пестицидов, кофе, чай, хлеба и хлебопродуктов. 

       ПЭТ/ПЭ.

       Материал  обладает высокой аромато-, паро- и  газонепроницаемостью и высокой  жиростойкостью, термосвариваемый в  пределах 140-180 градусов. Материал пригоден для использования в автоматах  вертикального и горизонтального типа (российского и зарубежного производства) с температурой фасовки до 40 градусов. Пригоден для использования в технологии “Дой-Пак”. Материал применяется для упаковки кофе, чая, соусов (майонез, кетчуп), замороженных мясопродуктов (пельмени, клецки и т.д.), пищевых ингредиентов, блюд быстрого приготовления (специи, снеки), а также средств бытовой химии, пестицидов, шампуней и т.д. 

       ПЭТ/фольга/ПЭ

       «Триплекс»  на основе алюминиевой фольги - это  стойкий материал к воздействию  температур до 105 0С (пастеризация), что обеспечивает стойкость упаковки при горячей фасовке;

       • обладает высокой прочностью и герметичностью сварного шва;

       • обеспечивает высокие барьерные  свойства по газопроницаемости, влагостойкости и посторонним запахам, защиту от солнечного света, а, следовательно, обеспечивает более длительное хранение упакованного продукта;

       • обладает высокой прочностью, жесткостью и стойкостью к проколу;

       • может применяться в качестве асептической упаковки;

       • обладает стабильной формой упаковки.

       Пригоден для горячей фасовки при температуре до 100 градусов (асептической фасовки). Пригоден для использования в технологии “Дой-Пак”. Применяется для упаковки продуктов длительного хранения, обладающих высокой жирностью, пищевых ингредиентов, детского питания, кофе, чая, химикатов, кетчупа, соков, сухого молока, специй, блюд быстрого приготовления, лекарственных препаратов, стерилизуемого медицинского инструмента. 

       БОПП/ПЭ.

       Материал  обладает хорошей паро- и газонепроницаемостью, высокой стойкостью к низким температурам и точечному проколу. Обладает хорошей термосвариваемостью при температуре 120-160 градусов. Пригоден для использования на автоматах вертикального и горизонтального типов (российского и зарубежного производства) для фасовки продуктов при температуре до 40 градусов. Применяется для упаковки замороженных продуктов невысокой жирности, кондитерских изделий, муки, сахара, крупяных изделий, синтетических моющих средств, сухого молока, макаронных изделий, готовых завтраков.  

       Бумага/фольга/ПЭ.

       Материал  обладает исключительной аромато-, паро- и газонепроницаемостью, хорошо термосваривается в пределах от 140-180 градусов. При использовании мелованной этикеточной бумаги дает возможность нанесения высоко-качественной офсетной наружной печати. Пригоден для использования в автоматах вертикального и горизонтального типов (российского и зарубежного производства). Пригоден для упаковки методом горячей фасовки при температуре до 80 градусов. Применяется для упаковки специй, детского питания, чая, кофе, химикатов, гигроскопичных фармацевтических препаратов, пищевых ингредиентов, средств бытовой химии, медицинского инструмента и принадлежностей. 
 

       Фольга/бумага/ПЭ

       Применяется для упаковки масложировой продукции. Не накапливает статическое электричество, что важно для стабильной работы упаковочного оборудования. 

       Бумага/ПЭ.

       Обладает  свойствами, аналогичными Бум/Al/ПЭ, предназначен для упаковки продукции на автоматах  без термосварки. Применяется для  упаковки сливочного масла, маргарина, мороженого, изделий из творога. 

       БОПП пр./ фольга Al/ ПЭ или ПП.

       Трехслойные упаковочные материалы на основе алюминиевой фольги и полимерных пленок обладают:

       • высокими барьерными свойствами по газопроницаемости;

       • высокой влагостойкостью;

       • высокой стойкостью к посторонним  запахам;

       • защитой от солнечного света;

       • высокой прочностью, жесткостью и  стойкостью к проколу;

       • стабильной формой упаковки;

       • высокой прочностью и герметичностью сварного шва. 

       БОПП  пр./ ПЭТФ металл. или  БОПП металл./ ПЭ или  ПП.

       Трехслойным упаковочным материалам на основе металлизированных полимерных пленок характерны следующие свойства:

       • высокие барьерные свойства по газопроницаемости;

       • высокая влагостойкость;

       • высокая стойкость к посторонним  запахам;

       • более высокий выход по сравнению  с материалами на основе алюминиевой фольги;

       • великолепный внешний вид упаковки;

       • высокие прочностные характеристики упаковки;

       • высокая стойкость к внешним  механическим воздействиям;

       • высокая прочность сварного шва  упаковки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

       В настоящее время  технические возможности современного оборудования для изготовления многослойных пленок позволяют охватить практически  весь спектр рынка высокоэффективной  барьерной упаковки. Основные способы  производства многослойных пленок и материалов: соэкструзия (рукавная и плоскощелевая); экструзионное ламинирование; склеивание, или кэширование; нанесение покрытий" из растворов и дисперсий; вакуумная металлизация. Они различаются между собой типом соединительного слоя.  

       Ламинирование

       Ламинирование — это соединение двух или более  материалов с помощью склеивающего вещества либо нанесения на один материал расплава другого материала. Ламинирование (процесс склеивания двух материалов для получения ламината с новыми свойствами), необходимое для получения большинства гибких упаковочных материалов, могут выполнять сегодня тоже далеко не все: даже многие крупные компании России не имеют машин для качественного выполнения этой операции. Практически предложение ограничивается дуплексным (двуслойным) ламинированием, хотя есть большой спрос на триплексные и более сложные ламинаты. Материал сложной структуры (ламинат), получаемый таким образом, обладает физическими, химическими и механическими свойствами, образующимися в результате комбинации свойств составляющих его материалов. Таким образом, каждый из составляющих ламинат материалов вносит свои полезные свойства, а их сочетание, взаимное влияние и даже усиление качеств образует совершенно новый материал.

       Виды  ламинации.

            Ламинация осуществляется на специальном оборудовании - ламинаторах. Они бывают различных типов, в зависимости от технологии нанесения клея:

       - Бессольвентное: Используется двухкомпонентный  клей на полиуретановой основе  с катализаторами. После склеивания  не требуется сушка, однако рулон должен быть выдержан в течение 1-2 суток, чтобы произошла окончательная полимеризация клея. Этот вид ламинирования используется для склеивания полимерных пленок. Наиболее часто используются клей компаний Henkel, Morton, Dorflex.

       - Сольвентное (мокрое): Используется клей с растворителем. Этим способом ламинируют фольгу с бумагой, получая, так называемую кашированную фольгу для упаковки масла. Для выпаривания растворителя требуется достаточно мощная сушка.

       - Сухое: Используется для полимерных  пленок. Одно- или двухкомпонентный клей наносится на невпитываемое полотно, которое затем проходит через сушильный туннель. После этого оно соединяется со второй пленкой и сматывается в готовый рулон.

       - Экструзионное: Этот вид ламинации  предназначен для изготовления бумаги с полиэтиленовым покрытием. Полиэтилен наносится в виде расплава на бумагу и затем охлаждается.

       При этом способе плоскощелевая головка  располагается над протягиваемым  под ней материалом, в результате чего на него наносится слой расплава полимера или клей. Для изготовления многослойных и комбинированных материалов применяются специальные промышленные ламинаторы. В зависимости от использования разных типов клеев ламинаторы разделяют на бессольвентные (solventless/solvent free) и универсальные. Бессольвентными называются ламинаторы, в которых используются клеи, не имеющие в своем составе растворителей. Универсальные ламинаторы — это машины, в которых можно использовать различные клеи и покрытия: без растворителей, с растворителями, на водной основе, УФ-отверждения, микровоски и составы Hot Melt. Современные ламинаторы способны работать с материалами толщиной менее 6 мкм и весом менее 15 г/м2, с одной стороны, а также создавать многослойные материалы общей толщиной более 800 мкм, создавая супертонкие и супертолстые (конечно же, для отрасли ламинированных материалов) комбинированные материалы с различными барьерными свойствами.