Английская версия сайта
Русская версия сайта
Назад к списку

АКТИВНАЯ УПАКОВКА – НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В УПАКОВОЧНОЙ ОТРАСЛИ

 

АКТИВНАЯ УПАКОВКА – НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В УПАКОВОЧНОЙ ОТРАСЛИ


Узденский В.Б., к.т.н.

Технический директор

НПФ "Барс-2"


Стремительное развитие упаковочной отрасли сопровождается не менее быстрым ростом требований к качеству и функциональным свойствам исходных материалов.

Современные требования к таре и упаковке включают в себя:

  • обеспечение прочности (прежде всего это относится к пленкам и раздувной таре), что достигается применением современных марок полимеров – ПЭСД (ставролен), ЛПЭНП, новых марок ЛПЭНП, полученных на металллоценовых катализаторах (мЛПЭНП), рэндом-сополимеров пропилена; компаундированием различных видов полимеров. Это обеспечивает достижение оптимального баланса прочностных свойств, внешнего вида, стоимости изделий. К сожалению очень мало современных видов полимеров производится в России.

  • эстетика и дизайн упаковки, обеспечивающие привлекательный внешний вид товара и расширение продаж. Есть случаи, когда объем продаж прямо зависит от цвета и даже оттенка упаковки. Очень важно получить чистые, яркие, насыщенные тона, соответствующие заданному эталону и достичь равномерного качественного окрашивания без разводов, включений при стандартной дозировке.
  • активная защита содержимого.


Особенно большое значение имеет сейчас комплекс функциональных свойств тары и упаковки, позволяющий не только модифицировать свойств полимера (продлить срок службы, улучшить внешний вид, изменять свойства поверхности) но, самое главное, защитить содержимое упаковки, продляя срок хранения продукта.

Такого рода материалы получили название "активная упаковка"

С точки зрения защиты содержимого активная упаковка должна обладать рядом свойств, как по отдельности, так и в комбинации в зависимости от конкретного назначения. В частности должны обеспечиваться

  • поглощение ультрафиолетового излучения (280-400 нм)

  • антимикробные свойства (бактерицидные, фунгицидные).

  • барьерные свойства по кислороду, влаге, углекислоте

Современный уровень химии аддитивов, сотрудничество с передовыми фирмами - разработчиками и изготовителями добавок (Сиба, Клариант, Уникема и другими) позволяют нам предлагать конкретные технологические решения по каждому из направлений. Рассмотрим подробнее пути достижения указанных свойств.


Фильтр ультрафиолетового излучения

Давно известны светостабилизаторы бензофеноновой и бензотриазольной природы, механизм действия которых основан на поглощении ультрафиолетового излучения и рассеивании поглощенной энергии в виде теплового излучения. В то время, когда основной задачей светостабилизации было продление срока службы полимера, в основном для парниковых и тепличных пленок, эти стабилизаторы были отодвинуты в сторону более эффективными с этой точки зрения ХАЛСами (стерически затрудненными аминными светостабилизаторам). Но с ростом спроса на упаковочные материалы возродился и интерес к УФ-абсорберам с точки зрения защиты содержимого упаковки.

Для полиолефинов используются, как правило, бензофеноны, поглощающие до 90% в области 280-320 нм, а также бензотриазолы, поглощающие до 95% в области 300-360 нм.

Сочетание обоих видов стабилизаторов (по 0,2-0,3 % каждого в полимере) позволяет с хорошей эффективностью (до 95 %) перекрыть весь ультрафиолетовый диапазон. Термоусадочная пленка, изготовленная с введением концентратов с комбинированной рецептурой на основе такого рода УФ-фильтров, позволяет значительно увеличить срок хранения пищевых или косметических продуктов.

Для полистирольных пластиков в качестве УФ-фильтров рекомендуются бензотриазолы.

Поскольку большой объем пищевой тары (бутылки и флаконы для пива, минеральной воды, майонеза, моющей и косметической продукции) изготавливается из ПЭТ, особый интерес представляют УФ-фильтры для этого пластика. ПЭТ сам по себе хорошо поглощает ультрафиолетовое излучение в диапазон 240-320 нм (жесткий УФ), поэтому необходимы добавки, убирающие мягкую часть ультрафиолетового спектра. УФ абсорберы фирмы Клариант по данным фирмы имеют более узкий и эффективный спектр поглощения, но максимум, к сожалению, находится в области 280-320 нм, т.е. там, где достаточно хорошо поглощает и сам ПЭТ. Добавки фирмы Сиба, хотя и имеют меньший коэффициент поглощения, но работают в более интересной области 320-390 нм. Светостабилизация ПЭТа и УФ-поглощение при использовании УФ такого стабилизатора для большинства целей вполне достаточны.

В результате применения УФ абсорберов предотвращается пожелтение ПЭТа, т.е. упаковка сохраняет привлекательный внешний вид, и, что самое интересное, повышается срок хранения содержимого упаковки. Если продукт (шампунь), налитый в бутылку из стекла или обычного ПЭТ начинает менять цвет уже после 7 дней экспозиции на солнце, то в упаковке из стабилизированного ПЭТ свойства не меняются после 48 дней и более.

Антимикробные упаковки

Наиболее серьёзной проблемой современных полимерных материалов является то, что на поверхности изделия или внутри упаковки могут развиваться аэробные и анаэробные микроорганизмы, некоторые виды плесеней, водорослей. Эта проблема остра и для упаковочных материалов, и для парниковых пленок, и для бытовых санитарно-гигиенических изделий.

Решить подобную проблему можно посредством ввода в полимер специальных бактерицидных добавок, активный агент которых сохраняет свои свойства на стадии переработки и медленно диффундирует при последующей эксплуатации на поверхность полимера для активного влияния на микрофлору, вызывающую порчу продукта

Использование специальных, так называемых абиотических (антимикробных, фунгицидных и др.) добавок, позволяет получить парниковые и упаковочные пленки, литьевые, экструзионные, вспененные изделия, устойчивые к обрастанию водорослями, плесенью. Срок хранения продуктов, упакованных в такие пленки, увеличивается. Число таких добавок невелико и применение их ограничено довольно узкими областями.

За рубежом известны такие добавки, либо содержащие ионы серебра (что не очень, правда, дешево), либо на основе галоген- или мышьяксодержащих токсичных веществ (триклозан, санитайз).

Продукт фирмы Сиба Иргагард Б 1000 является активным антимикробным препаратом, эффективно действующим против широкого спектра положительных и отрицательных бактерий, препятствуя их росту. Основа его – триклозан, используемый в зубных пастах. Иргагард термостоек до 250-270º и хорошо совместим с основными полимерами. Основная область применения – санитарно-гигиенические изделия (зубные щетки, туалетные принадлежности, больничные предметы, мусорные контейнеры). К сожалению, он не применим для упаковок пищевых продуктов, т.к. обладает специфическим запахом.

Для предотвращения обрастания парниковых пленок, вспененных изделий из полиуретана, ПВХ и полиолефинов водорослями и плесенью используется Санитайз фирмы Клариант.

Эффективный антимикробный агент для пищевых упаковок разработан в Московском госуниверситете прикладной биотехнологии, на основе солей дегидрацетовой кислоты [4]. Он обладает активностью против бактерий, плесневых грибков и дрожжей, хорошо проявил себя в оболочках колбас и сыров, при этом срок хранения увеличивается почти на порядок.

Желаемый технический результат – повышение противомикробной и противоплесневой активности плёночного материала для упаковки продуктов питания, таких как мясная и консистентная молочная продукция, рыба, а также круп, макарон, сушеных овощей и фруктов; уменьшение общей миграции из него; улучшение внешнего вида и повышение его прочности. Концентрат такой добавки используется для получения одно- и многослойных пленок, применяемых в самых различных областях: от пищевой упаковки до гостиничных санузлов.


Барьерные свойства по кислороду:

Для поглощения кислорода, проникающего через полимерную упаковку и содержащегося внутри нее, фирма Сиба предлагает комплексную добавку Шелфплас О2 2400 (Shelfplus O2 2400). Согласно опубликованному патенту фирмы [3] добавка представляет собой полимерную композицию на основе ПЭВД или ЛПЭНП, содержащую до 50% поглощающих компонентов, в число которых входят порошок металлического железа, хлорид натрия, безводный кислый пирофосфат натрия, бентонитовая глина. Добавка термически устойчива до 260ºС, и может перерабатываться при обычных температурах переработки полиолефинов до 200-240ºС

Композиция вводится в жесткие контейнеры, крышки, пленки. Основное использование по рекомендации фирмы – упаковка пищевых продуктов (мяса, рыбы, ветчины, сыров и пива). Такие упаковки могут применяться в микроволновых печах и холодильниках. Вместе с тем фирма рекомендует вводить Шелфплас в средний слой многослойных пленок, не контактирующий с пищевыми продуктами, чтобы избежать взаимодействия и ухудшения вкуса пищи.

Поглощение кислорода зависит от температуры хранения, влажности и проницаемости материала упаковки и может достигать 18 см3 О2 на г добавки. Абсорбция кислорода инициируется влагой, так что влажность упакованного продукта должна быть 0,7 и выше. По внешнему виду Шелфплас О2 представляет собой гранулы темно-серого цвета, хранятся они под азотом, ввод – до 20%.


Кроме указанных требований по защите содержимого к таре и упаковке и в целом к полимерным изделиям предъявляются и другие требования по сроку службы, внешнему виду. Это вызывает спрос на комбинированные концентраты для одновременного крашения и модифицирования изделий из различных пластиков. Концентраты позволяют окрасить изделие в любой цвет по желанию заказчика, а также ввести в него целевые модифицирующие добавки, придающие изделию необходимые свойства – скольжение, свето- и термостойкость и др.

Для производства упаковки моющих средств, смазочных масел (бутылок, канистр) используются красящие концентраты, содержащие антистатические добавки. Добавки улучшают поверхностную проводимость полимера и обеспечивают быстрое стекание зарядов статического электричества.

Для упаковки косметической продукции важен целый комплекс свойств, позволяющих улучшить внешний вид и продлить срок хранения и самого флакона, и продукта внутри него. Обычно в такие упаковки вводится

  • свето- и термостабилизаторы полимера, предотвращающие деструкцию и потерю прочности флакона;

  • УФ-фильтр, задерживающий 80-90 % УФ-излучения, особенно в жесткой части спектра (280-320 нм), что позволяет защитить расфасованный продукт и продлить срок его годности. Это особенно важно при хранении на витрине, где установлены лампы освещения с большой долей ультрафиолета;

  • антистатическая добавка, защищающая упаковку от налипания пыли;

  • скользящая добавка, которая придает блеск поверхности, облегчает съем флакона с литьевой формы и заворачивание крышки по резьбе.

Получение комбинированных концентратов связано с рядом технологических проблем, поскольку одновременно необходимо решать две противоположные задачи – диспергировать пигменты в условиях высоких усилий сдвига и вмешивать в полимер низкоплавкие полярные добавки при низких усилиях сдвига и интенсивном перемешивании. Качественный концентрат и по окрашиванию и по равномерности содержания модификатора удается получить, только подбирая специальный дизайн шнеков и температурные режимы.


  1. Гликштерн

  2. Донцова Э.П., Снежко Ю.Г. и др. Патент РФ №

от 15 Февраля 2010 г.
Назад к списку
string(22) "generate: 0.122961 sec"