Folie powlekane ułatwiają owijanie kartoników
Owijanie kartoników zawierających różnego rodzaju artykuły (wyroby cukiernicze, herbaty, farmaceutyki, kosmetyki) przysparza czasem kłopotów technicznych. O ile zgrzew pojedyńczy wzdłużny, najczęściej na dłuższym boku kartonika, jest wykonać stosunkowo łatwo, tak po dwóch jego stronach, gdzie folię musimy zagiąć i złożyć "w kopertę", bywają kłopoty.
|
Formowanie opakowania polega na nadtopieniu zewnętrznych powierzchni folii i połączeniu ich w tym momencie ze sobą. W sytuacji kiedy na formowanym bocznym owinięciu kartonika mamy 3, a czasem 6 warstw folii, przeprowadzenie przez nie przez bardzo krótki czas odpowiedniej ilości ciepła wymaganego do ich połączenia ze sobą może być trudne. Trudność ta dodatkowo powiększona jest o brak możliwości wytworzenia odpowiedniej siły nacisku gorącej szczęki maszyny pakującej, gdyż z drugiej strony folii jest poddający się naciskowi kartonik.
Znakomitym ułatwieniem w takiej sytuacji jest zastosowanie folii powlekanej dwustronnie lakierem akrylowym. Lakier ma niższą temperaturę topnienia niż zewnętrzne powierzchnie poszczególnych warstw folii i dzięki temu stanowić może dodatkowe spoiwo zwiększające pewność zgrzewu. Zastosowanie folii BOPP powlekanej lakierem, oprócz rozwiązania problemu technicznego formowania owinięcia, daje też szereg dodatkowych korzyści. Polipropylen, który naturalnie jest bardzo dobrą barierą na wilgoć, nie stanowi bariery dla przenikania tlenu (gazów, zapachów).
Znajdujące się w kartoniku wyroby mogą więc tracić swoją jakość, gdyż nie są odpowiednio w nim chronione (i to tak przed utratą aromatów jak i przed pochłanianiem zapachów przenikających z zewnątrz). Folie powlekane lakierem barierowość tę w sposób zdecydowany zwiększają wydłużając znacznie okres trwałości zapakowanych wyrobów. Folie te dzięki swoim doskonałym właściwościom optycznym i dotykowym zwiększają też wizualną atrakcyjność całego opakowania stwarzając wrażenie wyrobu "z wyższej półki". Tam, gdzie jest to niezbędne barierowość można jeszcze podwyższyć stosując folię powleczoną z jednej strony lakierem akrylowym, z drugiej natomiast PVdC
Obok folii powlekanych lakierami akrylowymi i PVdC do owijania różnego rodzaju kartoników oferowane są przez tą firmę również:
- folie BOPP posiadające możliwość lekkiego kurczenia się bez przechodzenia owiniętego w nie kartonika przez tunel grzewczy. Podczas procesu owijania, dostarczane folii przy zgrzewaniu ze szczęk ciepło powoduje, że zaczyna się ona lekko kurczyć powodując bardzo ciasne przyleganie do kartonika. Proces ten bardzo powoli może trwać jeszcze 1 lub 2 doby po zapakowaniu. Folia ta stosowana jest do owijania kartoników na świecie bardzo szeroko (m.in do papierosów, gdzie Innovia Films jest dostawcą nr 1 na świecie)
- folie celulozowe CellophaneTM i NatureFlexTM charakteryzujące się bardzo szerokim zakresem temperatur zgrzewu, właściwościami antystatycznymi, doskonałym zgięciem i wysoką barierowością. Folie te produkowane są z surowców odnawialnych, są biodegradowalne, a NatureFlexTM ma prawo być oznaczany znakiem przydatności do kompostowania. Folie celulozowe jako opakowania biodegradowalne nie są objęte obowiązkiem odzysku i recyklingu.
|
Podstawowe polimery stosowane do wytwarzania opakowań
Rodzaje, symbole i zastosowanie polimerów.
Polietylen (PE) i kopolimery olefinowe - Polietylen małej gęstości (PE-LD) - Polietylen bardzo malej gęstości (PE-VLD) - Liniowy polietylen malej gęstości (PE-LLD) - Polietylen średniej gęstości (PE-MD) - Polietylen metalocenowy (mPE) - Polietylen dużej gęstości (PE-HD) - Kopolimery etylenowe: Kopolimer etylen-kwas akrylowy(E/AA), Kopolimer etylen-akrylan etylu(E/EA), Kopolimer etylen-kwas metakrylowy(E/MA), Kopolimer etylen-octan winylu(E/VAC), Kopolimer etylen-alkohol winylowy(E/VAL), Jonomery Główne zastosowania: Folie giętkie do formowania toreb, opakowań termokurczliwych, rozciągliwych itp., pudełka, butelki, skrzynki, owinięcia, tuby, laminowanie innych materiałów, warstwa zgrzewalna w laminatach, itd.
Poli(tereftalan etylenu) (PET) - Poli(tereftalan etylenu) z kwasem izoftalowym (APET) - Wysoko krystaliczna forma poli(tereftalanu etylenu) (CPET) - Kopolimer kwasu tereftalowego z glikolem etylenowym i dwumetanolocykloheksanem (PETG) - Orientowany poli(tereftalan etylenu) (OPET) Główne zastosowania: Folie sztywne do termoformowania (kubki, tacki, pudełka), folie giętkie (OPET) jako warstwy składowe laminatów, opakowania formowane wtryskowo (kubki, pudelka), butelki itd.
Polipropylen (PP), w tym polipropylen orientowany (OPP) Główne zastosowania: Folie sztywne do termoformowania (kubki, tacki, pudełka), folie giętkie w tym folie orientowane OPP do formowania torebek, opakowania formowane wtryskowe (kubki, pudełka, skrzynki) oraz jako warstwy laminatów itd.
Polistyren (PS) - Spieniony polistyren (EPS) - Orientowany polistyren (OPS) - Kopolimer styrenu z butadienem (PS-HI) Główne zastosowania: Folie sztywne do termoformowania w tym orientowane (kubki, tacki, pudełka), kubki, tacki ze spienionego PS itd.
Poli(chlorek winylu) (PVC) Główne zastosowania: Folie sztywne do termoformowania (kubki, tacki, pudełka), folie termokurczliwe i rozciągliwe, butelki itd.
Poli(chlorek winylidenu) (PVDC) Główne zastosowania: Jako warstwa barierowa w układach wielowarstwowych
Poliamid (PA), w tym poliamid orientowany (OPA) Główne zastosowania: Folie giętkie jako warstwy składowe laminatów oraz warstwy folii wspólwytłaczanych itp.
Poliwęglan (PC) Główne zastosowania: Butelki i inne opakowania formowane wtryskowe
|
Maszyny do pakowania w torebki z folii i laminatów
Pakowanie w torebki z folii i laminatów - metodą formowania, napełniania i zamykania przez zgrzewanie.
Maszyny pionowe do formowania torebek z folii jednorodnych i powlekanych oraz laminatów giętkich, metodą zgrzewania są najczęściej spotykanymi urządzeniami do formowania opakowań w wielofunkcyjnych systemach pakujących dla produktów żywnościowych. Torebki wykonywane w maszynach formujących, napełniających i zamykających opakowania, są formowane w różny sposób, w zależności od stosowanych materiałów i pakowanych produktów. Podstawowy podział sposobów formowania tego typu torebek można określić jako: - pionowe formowanie opakowań kartonowych i torebek metodą „rękawa", - pionowe formowanie torebek czterostronnie zgrzewanych.
Zasadą jest skokowy przesuw folii realizowany przez ruchome szczęki zgrzewające i odcinające torebki. Nowoczesne maszyny tego typu mają możliwość uzyskiwania różnych form opakowań, a także ewakuację powietrza z wnętrza torebki przed jej zamknięciem lub wprowadzanie gazów obojętnych. Wydajności tych maszyn, w zależności od wielkości opakowań i materiału opakowaniowego wynoszą od 600 do 3600 i więcej opakowań na godzinę. Stosowane są przy pakowaniu produktów sypkich i drobnych uformowanych (mleko w proszku, mąka kartoflana, sól, cukier puder i kryształ, kawa mielona i ziarnista, kasze, snaksy, chipsy, cukierki, drobne pieczywo cukiernicze, mro-żonki owocowe i warzywne oraz frytki, mrożone półfabrykaty i dania gotowe, jak flaki, bigos itp.), a także płynnych (mleko spożywcze, napoje mleczne, soki i napoje owocowe lub warzywne).
Maszyny poziome do pakowania w folie i laminaty niekurczliwe są powszechnie stosowane do pakowania produktów uformowanych ze względu na ciągły sposób pracy (flow-pack). Podawanie produktu i folii odbywa się równocześnie. W trakcie tego procesu torebka jest formowana wokół produktu, a następnie zgrzewana i odcinana. Produkowane są także maszyny poziome do pakowania z napełnianiem mieszaniną gazów. Nowoczesne maszyny są wyposażone w układy mikroprocesorowe umożliwiające szybkie zaprogramowanie kilkudziesięciu różnych wielkości opakowań i pełna synchronizację o małej bezwładności reakcji elementów roboczych. Pozwala to na uzyskiwanie wysokich wydajności. Maszyny uzyskują wydajności do 15 000 opakowań na godzinę. Są stosowane do pakowania pieczywa i wyrobów cukierniczych, chleba, warzyw liściastych, a także mydeł, zabawek, konfekcji, wyrobów papierniczych oraz produktów żywnościowych, higienicznych i technicznych na tackach.
|
Nanokompozyty polimerowe w produkcji opakowań
Nanokompozyty polimerowe to jakościowo nowa grupa materiałów poszerzająca zakres możliwych zastosowań tworzyw sztucznych w produkcji opakowań. Powstają w wyniku modyfikacji tradycyjnych tworzyw poprzez zdyspergowanie dodatków, rozdrobnionych do wymiarów kilku nanometrów w matrycy polimerowej. Niewielkie napełnienie (ca. 5 cz. wag.) w zasadniczy sposób poprawia właściwości wyjściowego polimeru, w tym "efekt barierowy".
Produkcja opakowań stanowi znaczący segment rynku tworzyw sztucznych.
Wartość światowej produkcji opakowań szacuje się na 450 mld euro. Na ogół przyjmuje się średni koszt opakowania na poziomie 2% wartości towaru, przy czym w pewnych grupach wskaźnik ten może sięgać 10%. Powszechne w gospodarce powiązania handlowe i kooperacyjne wymuszają potrzebę optymalnego zabezpieczania surowców, półproduktów i wyrobów w kolejnych fazach: magazynowania, transportu, dystrybucji aż do końcowego odbiorcy. Funkcjonalne, dobrze zaprojektowane i profesjonalnie wykonane opakowanie przesądza często o sukcesie komercyjnym producenta wyrobu rynkowego.
Produkcja opakowań w Europie Zachodniej pochłania ok. 37% ogólnego zużycia tworzyw sztucznych i uwzględnia w dużym stopniu nowoczesne surowce i techniki przetwórcze. Nic dziwnego, że wiele prac ośrodków badawczych na świecie wiąże się z zastosowaniem nanotechnologii dla potrzeb nowych, zmodyfikowanych tworzyw opakowaniowych. Opakowania z tworzyw sztucznych wykonywane są zarówno przez wyspecjalizowane zakłady, jak i na własne potrzeby. Pojemniki i folie wytwarzane często przez producentów tworzyw. Butelki opłaca się produkować w firmie przygotowującej napoje lub płyny, wykorzystując proste technologie wtrysku lub rozdmuchu. (patrz: rys. 1 i 2)
Nanotechnologie stanowią wielką nadzieję w technologiach XXI wieku. Badanie oddziaływań międzyfazowych na poziomie nano jest jednym z najważniejszych tematów prac badawczych i rozwojowych z zakresu inżynierii materiałowej. Jakościowo nowa klasa materiałów, jaką stanowią nanokompozyty polimerowe, to dwufazowy układ, w którym odpowiedni napełniacz nano (o wielkości cząstek rzędu miliardowej części metra) jest zdyspergowany w matrycy polimerowej
Nanokompozyty polimerowe zapewniają uzyskanie dodatkowych cech tradycyjnego tworzywa przy niewielkim napełnieniu (średnio 3-5% wag., max 10% wag.), co pozwala na równoczesne zachowanie wszystkich zalet wyjściowego polimeru. Najważniejsze zalety nanokompozytów polimerowych w produkcji opakowań to:
• zwiększona sztywność bez utraty udarności;
• poprawa efektu barierowego;
• dobre właściwości optyczne;
• ograniczenie defektów powierzchniowych wyrobów
Do produkcji nanokompozytów polimerowych wykorzystuje się wiele polimerów, głównie termoplasty: PE, PP, PA, PS, PET, EVA, PMMA czy PC. W zależności od oczekiwanych cech można dobierać rodzaje nanonapełniaczy. Najbardziej popularne to nanoglinki otrzymywane z krzemianów warstwowych.
Rys. 4. Barierowość folii z nanokompozytów polimerowych, fot.: Süd Chemie AG
Produkcja opakowań z nanokompozytów polimerowych
Wielkie potencjalne rynki nanonapełniaczy krzemianowych to produkcja nowoczesnych opakowań na bazie nanokompozytów polimerowych. Nanokompozytowe mieszanki poliamidu 6 i poliamidu 66 wykazują lepszą lepkość, wyższą temperaturę mięknienia (HDT), lepsze właściwości optyczne i barierowe. Są dostępne w komercyjnych produktach firm: RTP Company, UBE i UNTIKA. Nanokompozyty PET nieprzepuszczalne dla gazu mogą być produkowane w reaktorze podczas polimeryzacji.
Nanocząstki napełniacza zdyspergowane są w glikolu etylenowym. Jako komatybilizator używany jest PVP. Nanokompozyty poprawiają nieprzepuszczalność gazu, lepkość, stopień krystalizacji i są transparentne. Warstwy nanonapełniaczy o grubości kilku nanometrów, czyli mniejsze od długości fal świetlnych, nie stanowią dla nich zapory i zapewniają dobrą transparentność opakowań.
Eastman rozwinął produkcję nanokompozytów PET, które stanowią ważny, strategiczny produkt z obszarze nieprzepuszczalnych opakowań żywności (butelki na piwo i soki owocowe). Wewnętrzna, wysoko barierowa warstwa preformy, pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną warstwą PET, składa się z aromatycznego poliamidu napełnionego kilkoma procentami organoglinki. Tego typu opakowania wymagają specjalnego oznakowania ze względu na wymagania recyklingu materiałowego opakowań.
Wielowarstwowe butelki PET na piwo z wewnętrzną warstwą barierową na bazie PA 6 zapewniają 6-miesięczną gwarancję użytkową zawartości. Butelki na piwo tego typu o dwu pojemnościach wykorzystywane się już w Chinach. Nanokompozyty E/VAL również mogą być wykorzystane do produkcji wielowarstwowych opakowań, odpornych na przenikanie gazów. Nanonapełniacze Nanocor stosowane do produkcji Nanomeru mogą być mieszane z E/VAL, powodując zredukowanie przepuszczalności tlenu o ok. 75%. Nanokompozyty E/VAL są barierowe także dla węglowodorów, co jest interesujące przy produkcji zbiorników na paliwo. Toyota przedstawiła informacje o prowadzonych badaniach w kierunku zastosowania nanokompozytów na bazie PA doprodukcji zbiorników paliwowych jako wewnętrzną warstwę w rozdmuchu wielowarstwowym. Zewnętrzne warstwy zbiornika wykonane byłyby z PE-HD.
Materiały polimerowe zawierające 3-5% nanoglinek wykazują ograniczoną przenikalność tlenu i pary wodnej. Dzięki zawartości warstwowych krzemianów w foliach opakowaniowych molekuły gazu muszą przebyć dłuższą, krętą drogę wewnątrz matrycy polimerowej. Jest to tzw. „efekt labiryntu”. Normalna równoległa orientacja warstw krzemianowych zostaje zachowana w procesie przetwórczym. Dyfuzję gazu ogranicza warstwa nanonapełniacza (patrz: rys. 4).
Firmy Bayer AG i UBE oferują gotowe granulaty nanokompozytowe PA 6 do produkcji barierowych folii opakowaniowych. Właściwości barierowe eliminują praktycznie do zera przenikalność tlenu. Honeywell oferuje wielowarstwową folię stosowaną do podobnego przeznaczenia, gdzie bierna bariera tlenowa połączona jest z "oczyszczaczem" aktywnego tlenu. Rynek nanonapełniaczy polimerowych może być stale rozszerzany tylko poprzez stałą kooperację pomiędzy producentami dodatków i polimerów a przetwórcami tworzyw sztucznych przy niezbędnym uczestnictwie ośrodków badawczych dysponujących wysoko kwalifikowaną kadrą i nowoczesnym sprzętem. (patrz.: rys. 5). ICI wytwarza na rynek europejski dwa typy folii Melinex PET, które posiadają warstwę nanokompozytową. Folie ICI są łatwe do drukowania i dopuszczone do kontaktu z żywnością. Stosowane jest napełnienie glinki vernikulate produkcji W. R. Grace o współczynniku kształtu 1 000-15 000. Materiał tego typu stosowany jest w Holandii do pakowania serów, a w Niemczech do pakowania mięsa.
|
Najważniejszą zaletę laminatów wytwarzanych metodą współwytłaczania w porównaniu z innymi systemami laminowania stanowi ekonomika wynikająca z faktu, że w jednym procesie bezpośrednio z granulatów uzyskiwany jest produkt finalny. Korzyści wynikają w tym przypadku również z możliwości stosowania bardzo cienkich warstw. Wymienić tu przede wszystkim należy wykorzystanie przy współwytłaczaniu kopolimeru etylen - alkohol winylowy (E/VAL), stosowanego przy grubościach 5-10 (m. Kopolimer ten, przy porównywalnej grubości z poliamidem, jest typową warstwą barierową, wcześniej zastosowaną w laminatach, w tym również współwytłaczanych i charakteryzuje się ok. 10-krotnie wyższą barierowością w stosunku do tlenu.
Dążenie do podwyższenia barierowości laminatów jest między innymi związane z ich wykorzystaniem do pakowania w atmosferze modyfikowanej, gdzie w maksymalnie możliwym stopniu powinien być zachowany początkowy skład gazów wprowadzonych do opakowania. Znaczenie kopolimeru E/VAL jest tym większe, że stosowany w okresie wcześniejszym dla podwyższenia barierowości PVDC, budzi kontrowersje i w niektórych krajach nie jest akceptowany. Kopolimer E/VAL wysoką barierowość zapewnia jednak pod warunkiem zabezpieczenia przed dostępem wilgoci. Dlatego też w nowoczesnych laminatach współwytłaczanych stosowany jest jako warstwa wewnętrzna, zabezpieczona bądź to warstwą zewnętrzną adsorbującą parę wodną, to jest poliamidową, bądź też warstwami chroniącymi przed przenikalnością pary wodnej, do których należą np. warstwy polietylenowe. Współwytłaczanie wymaga często użycia środków adhezyjnych, umożliwiających łączenie w procesie współwytłaczania polimerów o różnych właściwościach reologicznych. Obecnie dostępna jest szeroka gama środków wiążących, stosowanych przy współwytłaczaniu. Wymienić tu np. można całą serię środków wiążących Du Ponta o nazwie Bynel, np. modyfikowane bezwodnikiem maleinowym kopolimery E/VAC oraz PE-LLD, a także modyfikowane akrylany.
Jako przykład współczesnych wielowarstwowych giętkich laminatów współwytłaczanych z udziałem kopolimeru E/VAL można wymienić struktury: PA/E/VAL/PA adh/PE oraz PE/adh/PA/E/VAL/PA adh/PE, a w przypadku laminatów bez udziału tego kopolimeru: PA/adh/PA/adh/PE.
We wszystkich wymienionych przykładach zwraca uwagę rozdzielenie warstwy poliamidu na dwie oddzielne, co rzutuje na wzrost wytrzymałości laminatu i jest szczególnie istotne przy wykorzystaniu do termoformowania, przy którym występuje znaczne obniżenie początkowej grubości. Podane wyżej zestawienie obejmuje przykłady różnych rodzajów laminatów, zarówno klejonych, jak i współwytłaczanych, wykorzystywanych na warstwę pokrywkową opakowań termoformowanych, a także do wyrobu torebek.
Orientowane folie polipropylenowe, wśród których dominują folie współwytłaczane, wykazują nadal wysoką dynamikę wzrostu produkcji i zużycia, kształtującą się na poziomie średnio 10% rocznie, w krajach zachodnio europejskich, a w niektórych asortymentach (folie OPP metalizowane) dochodzącą nawet do 15% rocznego wzrostu. Światową produkcję folii OPP szacuje się na poziomie 2 mln ton. W warunkach utrzymania dotychczasowego tempa wzrostu zastosowań folii OPP, przy zachowaniu obecnego zużycia celofanu, przewiduje się, że w roku 2000 zużycie celofanu będzie stanowiło już tylko ok. 5% łącznego zużycia obydwu omawianych rodzajów folii.
Określenie - opakowaniowe materiały elastyczne - odnosi się głównie do materiałów tworzywowych występujących w postaci folii, ale obejmuje także inne materiały, jak papier, celofan czy folia aluminiowa, używane zarówno pojedynczo, jak i w składzie laminatów.
|
Opakowanie spełnia szereg ważnych funkcji: - zabezpiecza produkt od jego wytworzenia, poprzez łańcuch dystrybucji, aż do końcowego odbiorcy; - utrzymuje wymagany poziom wartości użytkowej zawartości przez określony czas; - umożliwia identyfikację i odróżnienie od innych produktów; - zawiera niezbędną informację o zawartości; - powinno promować produkt i podkreślać jego atrakcyjność. Podstawowe materiały opakowaniowe to: papier, szkło, metal, drewno i tworzywa sztuczne. Te ostatnie stanowią największą, dominującą grupę materiałów. Udział tworzyw sztucznych w produkcji opakowań systematycznie rośnie. Elastyczne materiały opakowaniowe używane są w większości do produktów spożywczych i zapewniają zabezpieczenie jakości zawartości przez określony czas przechowywania. Ważnym czynnikiem jest uniemożliwienie dostępu do wnętrza opakowania tlenu z atmosfery otoczenia. Metodą szeroko stosowaną do ograniczenia przepuszczalności gazów i pary wodnej jest metalizacja istniejących materiałów tworzywowych. Szybko rozszerza się oferta materiałów tworzywowych o zwiększonych właściwościach barierowych. Z dużym powodzeniem wykorzystuje się polialkohol winylowy w warstwach kompozytowych. Inna ważna innowacja z tej dziedziny to poliester powleczony tlenkiem krzemu. Popularne materiały w produkcji folii opakowaniowych to poliolefiny i poliamidy. Materiały odporne na podwyższone temperatury, takie jak poliestry i polipropylen, wchodzące w skład szerokiego zakresu produktów, spełniają wymagania stawiane materiałom przerabianym na wysoko wydajnych maszynach opakowaniowych. Elastyczne materiały opakowaniowe wykazują swoje zalety w liniach napełniająco-pakujących. Wiadomo, że wymagania stawiane opakowaniom, zwłaszcza przez duże placówki handlowe, narzucają zwiększenie funkcji opakowania, w tym promocji zawartości. Jedną z ważniejszych cech elastycznych materiałów opakowaniowych jest to, że pozwalają wytwarzać wysoko atrakcyjne opakowania, do których można stosować nowoczesne techniki druku. Opakowania zabezpieczają produkty żywnościowe i chronią przed oddziaływaniem środowiska. Elastyczne materiały opakowaniowe odgrywają coraz większą rolę, z uwagi na ich niską masę i ograniczone do minimum zużycie surowca, co jest istotne ze względu na ochronę środowiska.
Cechy elastycznych folii opakowaniowych Elastyczne folie opakowaniowe produkowane są ze wszystkich rodzajów papieru, kartonu, folii tworzywowych, aluminiowych i z celofanu. Zarówno folie pojedyncze, jak i laminowane zaliczane są do wszechstronnie wykorzystywanych materiałów opakowaniowych w wielu sektorach. Generalnie cechy elastycznych folii opakowaniowych zależą od zamierzonych zastosowań i określają: - przepuszczalność pary wodnej; - przepuszczalność gazu; - przepuszczalność zapachu; - przepuszczalność światła; - odporność na wilgoć; - dobrą adhezję farb i lakierów; - odporność na tłuszcze; - odporność na płyny; - cechy fizyko-mechaniczne, jak: a) odporność na rozciąganie, b) odporność na przebicie, c) zdolność łatwego wycinania, d) łatwość rozdzierania, e) możliwość składania; - zdolność powstrzymywania migracji zapachu do i od produktu; - metody zgrzewania podczas pakowania; - zdolność zabezpieczenia przed tworzeniem się grzybni; - niska gramatura i grubość. Wymienione, wybrane cechy są określane przez użytkownika i spełniają wymogi przepisów dopuszczających materiały do kontaktu z żywnością. Elastyczne folie opakowaniowe muszą być tak zaprojektowane, aby ich struktura uwzględniała fizyczne i chemiczne właściwości pakowanego produktu. Nie może występować wpływ opakowania na cechy użytkowe produktu i niedopuszczalne jest oddziaływanie w drugą stronę. Folia posiada często cechy barierowe i ochronne przeciw występującym czynnikom wewnętrznym i zewnętrznym. Zdolność folii do formowania, napełniania i zgrzewania na maszynach pakujących, odporność na nacisk i uderzenie odpowiadają wymaganiom stawianym materiałom i technologiom podczas druku i laminacji. Zgodnie z podanymi wcześniej generalnymi cechami elastycznych folii opakowaniowych są 4 główne wskaźniki wpływające na ich produkcję.
Czynnik struktury produktu - Budowa fizyczna (ciało stałe, ciecz, krem, granulat, proszek). - Zawartość produktu, budowa chemiczna (słodycz, kwasowość, sól, olej, soczystość, alkaliczność, specjalny aromat, wrażliwość na wilgoć).
Surowce i materiały pomocnicze oraz budowa folii opakowaniowych SUROWCE: - wszystkie rodzaje papieru o gramaturze 20-180 g/m2; - wszystkie rodzaje kartonu o gramaturze 200-500 g/m2; - półtwarde i miękkie folie aluminiowe o grubości 7-220μm - folie tworzywowe: a) polietylenowe (LLDPE, LDPE, MDPE, HDPE oraz mieszaniny z EVOCH i EVA), b) polipropylenowe, nieorientowane folie cast (CPP), orientowane osiowo (OPP) i orientowane dwuosiowo (BOPP), c) m,μ polistyrenowe, PS, OPS i piankowe (EPS) i PCV e) poliamidowe m oraz współwytłaczane z PE (PAPE),(PA) o grubości 15 - 40 μm f) celofanowe oμpoliestrowe (PETP) - szczególnie o grubości 8-12 μm,
g) folie z polimerów: polichlorek winylidenu (grubości 25-40μm PVDC), kopolimer etylen h) alkohol winylowy (EVOH), polioctan etylenowo-winylowy (EVA).
|
|
MATERIAŁY POMOCNICZE: - lakiery nitro-, winylo- i poliamidowe mające specjalne dodatki, lakiery termiczne i zabezpieczające; - lakiery uretanowe (do suchej lami- nacji), jedno - i dwuskładnikowe; - lakiery kauczukowe do łączenia na zimno; - lakiery poliwinylidenochlorkowe (PVDC); - lakiery dekstrynowe, skrobiowe, wodne PVA, akrylowe; - lakiery silikonowe; - farby nitro-, winylopoliamidowe oraz wodne do druku płaskiego, do laminacji, odporne termicznie, opalizujące i transparentne; - bezrozpuszczalnikowe lakiery jednoi dwuskładnikowe; - rozpuszczalniki: a) alkohole (etanol, alkohol izopropylowy, n-propanol), b) estry (octan etylu, octan izopropylu), - ketony (aceton, metylo-etyloketon - MEK). Rozpuszczalniki pozwalają rozpuszczać farby i lakiery do druku i laminacji folii, w ten sposób pomagają uzyskać optymalną lepkość. Struktura folii jest najważniejszym czynnikiem w foliach opakowaniowych. Samodzielne użycie ww. surowców i materiałów pomocniczych nie stanowi żadnych obaw dla zdrowia, ale nie jest wystarczające dla wymaganego zabezpieczenia produktu podczas przechowywania i utrzymania jego cech przez określony okres przydatności do spożycia. Tworzywowe folie opakowaniowe szeroko stosowane w opakowaniach (LDPE, HDPE, PET, OPP, OPA, PVC, PVDC, PS) nie mają satysfakcjonujących właściwości w wielu rodzajach opakowań ze względu na przepuszczalność tlenu i pary wodnej. Aby poprawić tę sytuację, muszą podlegać laminacji z jedną lub większą ilością warstw z folii aluminiowej, folii tworzywowych, powlekanych folii PVC, PVDC lub współwytłaczanych folii EVOH i konwencjonalnych materiałów (papier, karton). Z drugiej strony, cechy barierowe zapewnione są przez specjalne powłoki i cieńsze folie, redukując ilość odpadów poużytkowych. Cieńsze folie to równocześnie wzrost efektywności produkcji. Możliwe jest uzyskanie różnych struktur zarówno poprzez laminację, jak i powlekanie lub stosując jednocześnie obie metody. Zastosowanie zależy od produktu, który ma być pakowany, maszyn napełniająco-pakujących i warunków marketingowych.
|
Nowe wymagania pojawiają się dla zabezpieczenia świeżości produktów rolnych i produktów spożywczych, szczególnie pod względem przepuszczalności gazu. W celu spełnienia tych warunków stosuje się folie: aluminium - tworzywo, tworzywo - tworzywo i aluminium - papier - tworzywo. Jest wiele materiałów laminowanych. Oto pokrótce następujące procedury laminowania: Mokra laminacja Stosowane są generalnie kleje skrobiowe, rzadziej kazeinowe. Wodoodporne laminaty powstają przez zastosowanie specjalnych dodatków. Mokra laminacja szeroko wykorzystywana jest do folii typu aluminium - papier. Jedna z laminowanych folii jest przepuszczalna dla pary wodnej, co jest niezbędne w procesie suszenia. W specjalistycznych foliach papierosowych i pewnych rodzajach folii do serów laminacje mogą być wykonywane przez punktowe lub liniowe nałożenie kleju. Laminacja parafinowa Wiązanie zapewnione jest przez topienie i rozprowadzanie parafin (wosków). Nie jest potrzebne suszenie. Laminacja wymaga docisku i chłodzenia. Nieprzepuszczalne folie mogą być laminowane tą metodą, np. laminowanie dwóch folii aluminiowych. Woski do laminowania są mieszaniną utworzoną z różnych kombinacji mikrowosków, parafin, tworzyw oraz syntetycznych żywic. Sucha laminacja Metoda ta nazywana jest także lakierową laminacją. Sucha laminacja (metoda transferu) osiągana jest przez użycie lakieru, który jest rozpuszczany w rozpuszczalnikach organicznych i którego adhezja i termoplastyczność są wyznaczone przez specjalne dodatki. Laminacja jest zakończona wtedy, kiedy nastąpi przejście obu folii przez ogrzewaną rolkę. W tej metodzie, podobnie jak przy laminacji woskowej, folia musi być nieprzepuszczalna. Lakiery w tej laminacji są jedno- i dwukomponentowe. W czasie laminacji dwuskładnikowymi lakierami zachodzi reakcja chemiczna i sieciowanie. Takie folie używane są wówczas, kiedy wymagana jest odporność na wysokie temperatury i dobra odporność chemiczna. Kleje dwuskładnikowe muszą być stosowane do folii opakowaniowych, jeśli wymagana jest sterylizacja wraz z opakowaniem. Mocniejszą strukturę zapewnia laminacja lakierami dwuskładnikowymi. Metoda suchej laminacji może być stosowana z lakierami bezrozpuszczalnikowymi i rozpuszczalnikowymi. W tym wypadku odparowanie rozpuszczalnika nie jest potrzebne i maszyna laminująca ma większą wydajność. Metoda jest szczególnie sprawna i ekonomiczna dla prostych laminatów dwu- i trójwarstwowych. W pewnych przypadkach pakowania produktów folie wielokrotne mogą być produkowane przy równoległym wykorzystaniu rozpuszczalników i laminacji bezrozpuszczalnikowej. Laminacja dyspersyjna Dyspersję tworzy stała substancja rozproszona w postaci drobnych cząsteczek w cieczy, najlepiej w wodzie. Wodną dyspersją kauczuku naturalnego jest mleczko kauczukowe - inaczej lateks naturalny. Lateksy syntetyczne to wodne dyspersje polimerów. Wiele dyspersji syntetycznych polimerów wykorzystuje się jako kleje. W laminacji dyspersyjnej po pozbyciu się wody otrzymuje się produkt finalny odpowiadający suchej laminacji. Laminacja dyspersyjna jest częściowo wodoodporna. Laminacja polietylenowa Dotyczy laminacji dwu lub więcej folii przy użyciu PE. Kiedy pierwsza powierzchnia folii (aluminium, papier, karton) jest powleczona przez wytłoczoną warstwę PE, przechodzi do innej folii przez prasujące wałki laminujące. W ten sposób jest produkowana folia TetraPack.
Laminacja koekstruzyjna W głowicy rozdmuchowej linii wytłaczania blow formuje się wielowarstwową folię. Ten proces jest używany m.in. do produkcji folii do pakowania próżniowego, opartej na PA. Metoda powlekania Wielokrotny proces powlekania daje wymagany efekt końcowy. Technologia powlekania może być stosowana jako technika transfer i powlekania. Jest bardzo wszechstronna i obejmuje m.in.: - Przenoszenie przez cylinder: powlekanie lakierem dyspersyjnym - dyspersją PVDC. - Przenoszenie przez zanurzenie: np. impregnacja w środowisku roztworów wodnych. - Przenoszenie przez rakiel: masa tworzywa z rozpuszczalnikiem. - Powlekanie przez cylinder odwrotny - podawanie materiału hot-melt. - Powlekanie przez wytłaczanie: powlekanie woskami, PE. - Powlekanie nożem w powietrzu: powlekanie hot-melt. - Wielokrotne powlekanie. Generalnie można wydzielić następujące metody powlekania: - powlekanie lakierami; - powlekanie dyspersyjne; - powlekanie hot-melt i woskami; - powlekanie zimne (cold seal); - powlekanie metalicznym proszkiem (srebrzysty efekt, nie przepuszcza światła). Kompatybilność cięcia i pakowania Folie opakowaniowe używane są często w postaci rolek (nawojów). Bardzo rzadko używane są do napełniania i pakowania w postaci przygotowanych uprzednio torebek, saszetek itp. Folie w rolkach muszą być nawinięte bardzo starannie i z pewnym naciągiem odpowiednio do pomiaru i wyposażenia fotokomórek maszyn do cięcia i pakowania. Z drugiej strony perfekcyjnie wykonana folia może być mało przydatna z powodu braku możliwości pocięcia na szerokości wymagane dla maszyny pakującej. Wśród elastycznych folii opakowaniowych dominują folie z tworzyw sztucznych. Bardzo szybko rozszerza się obszar stosowania wielowarstwowych folii barierowych, zwłaszcza do produktów spożywczych.
|
Etykiety termo i zimnokurczliwe w opakowaniach
Nowe folie, nowe rynki, nowe zastosowania to czynniki budujące świetlaną przyszłość etykiet typu sleeve. Dwucyfrowa stopa wzrostu szacowana jest obecnie na 15-20% wydaje się być ciągle jednak jeszcze za małą, by w ujęciu wartościowym doścignąć rynek etykiet papierowych. I choć wyścig ten rozpoczął się na początku lat 60-tych to nieograniczone prawie możliwości etykietowania sleevem różnorodnych kształtów, zabezpieczanie produktu i aplikacja w najtrudniejszych nawet warunkach produkcyjnych, wydają się w tym współzawodnictwie dopiero teraz wyraźnie faworyzować sleevy.
|
Etykiety z tworzyw ale jakie?
Ale i wobec sleevów można mieć szereg pytań dotyczących np. ich aspektu utylizacyjnego. Należy zastanowić się czy etykiety zimnokurczliwe, drukowane na foliach HDPE i stosowane m.in. na opakowaniach PET są rozwiązaniem tych problemów? Zapewne tak, choć wprowadzenie w USA etykiet drukowanych na foliach polietylenowych miało nieco inne podłoże.
Producenci napojów i wód znają problem sprawnego etykietowania butelek ze swoimi produktami. A problem narasta zwłaszcza wtedy, gdy zwiększają się wydajności linii rozlewających. Bowiem kwestia doboru właściwego kleju do papierowej, taniej etykiety nawet wtedy, gdy wydawałoby się, że wybór właściwego dostawcy mamy już za sobą, zawsze może nas ponownie zaskoczyć. Wilgotne środowisko, duże prędkości linii produkcyjnych i to, że etykieta papierowa jest bardzo wrażliwa na uszkodzenia mechaniczne, to czynniki wpływające na fakt, że klienci często kupują butelkę swojej ulubionej wody z niedoklejoną lub uszkodzoną etykietą, a czasem wręcz bez niej. I mimo ogromnego postępu w tej dziedzinie problem istnieje nadal, sami to wiemy. Od pewnego czasu na rynku polskim pojawiają się już etykiety z folii polietylenowej.
Porównanie możliwości zastosowań różnego rodzaju etykiet
Jest to efekt ich skutecznego wypromowania najpierw w USA, później w Europie Zachodniej i rosnącego ostatnio zainteresowania także w naszym kraju. Koncepcja jest w zasadzie bardzo prosta. Opiera się bowiem na naciąganiu na butelkę (czy inne opakowanie) zadrukowanego etykietą, elastycznego rękawa folii. Czym większa jej elastyczność, tym oczywiście szersze spektrum zastosowań takiej etykiety. Dodatkowo folie transparentne mogą wręcz sprawiać wrażenie bezpośredniego nadruku na opakowaniu. A transparentność opakowania to cecha, która będzie bardzo poszukiwana w ciągu najbliższych lat. Samo nakładanie etykiet z folii HDPE może odbywać się wręcz manualnie lub przy użyciu nieskomplikowanych aplikatorów. Oczywiście, jeśli w grę nie wchodzi wysokowydajna produkcja wielkoseryjna.
|
Super Stretch Sleeve
Postęp i rozwój możliwości zastosowań etykiet termokurczliwych zaskakuje nas od kilkunastu lat. Jednak od pewnego czasu coraz wyraźniej podnoszony jest aspekt ekologiczny łączenia opakowań PET z foliami PVC. Szereg organizacji ekologicznych i tych zrzeszających firmy recyklingowe nakłania do odchodzenia od etykiet termokurczliwych na rzecz samoobkurczających. Jest to coraz wyraźniejszą tendencją w związku z zastosowaniem materiałów poliolefinowych o większym stopniu rozciągliwości, zwanych teraz Super Stretch Sleeve.
Tendencja ta dotyczy szczególnie tych produktów, które nie powinny być poddawane działaniu wysokich temperatur a przecież nie zawsze można zaetykietować pojemniki przed ich napełnieniem (produkty mleczarskie, aerozole, napoje). Nowe wymagania powodują oczywiście konieczność konstruowania i budowy etykieciarek przeznaczonych do tego rodzaju materiałów i zapewniających wydajności znane jedynie w przemyśle spożywczym.
Przykładem tego rodzaju współpracy na linii etykieta-etykieciarka jest kompleksowa oferta Autobar Packaging oraz dostawcy sprzętu - firmy PDC Europe. Obie firmy deklarują, że ich rozwiązania przynoszą realne oszczędności procesu etykietowania w stosunku do dotychczas stosowanych rozwiązań termokurczliwych (shrink sleeve) drukowanych na foliach PVC, PET i OPS. To potrójne „S” (Super Stretch Sleeve) oznacza zwiększoną do 40 proc. rozciągliwość opracowanego i produkowanego przez Autobar Packaging materiału PE, w porównaniu z konwencjonalnym dotychczas zastosowaniem etykiet drukowanych na foliach HDPE nadających się do stosowania na pojemnikach o prostych ściankach.
Etykiety S-S-S z powodzeniem znajdują zastosowanie na różnych kształtach butelek PET, HDPE czy szklanych a ostatnio także w opakowaniach PP/EVOH/PP rozlewanych na gorąco, gdzie obkurczanie dotychczas stosowanych materiałów stanowiło pewien problem technologiczny. Szczególne zainteresowanie koncepcją cold-sleeve wzbudza wśród producentów branży kosmetycznej, mleczarskiej i sokowonapojowej, która coraz szerzej wprowadza opakowania PET i PP/EVOH/PP.
|
Potrójne S: po imieniu - Cold Sleeve
Rozwiązanie Super Stretch Sleeve nazwano już teraz po imieniu zarejestrowanym znakiem handlowym Cold Sleeve. W wersji zaproponowanej przez Autobar Packaging sprowadza się ono do zastosowania wysokoplastycznej folii HDPE (40 proc. elastyczności) pozwalającej na pełne zaetykietowanie większości standardowych kształtów butelek, słoików czy innych opakowań o zakresie pojemności od 150 ml do 5000 ml.
Na materiał LDPE może być nanoszony 8 kolorowy nadruk w technice flekso, zaś cały sens tego rozwiązania, oprócz aspektu ekologicznego, sprowadza się do eliminacji konieczności klejenia etykiet lub stosowania obróbki termicznej w końcowej fazie etykietowania. Autobar Packaging deklaruje także stosowanie w procesie druku etykiet na opracowanym i ekstrudowanym przez tę firmę materiale, możliwość zastosowania unikatowych rozwiązań spełniających wymagania zwiększonej wilgotności i niskich temperatur produkcyjnych, zastosowań dla produktów wysoce korozyjnych oraz wrażliwych na promieniowanie UV.
Zastosowanie etykiety stretch sleeve w nowym projekcie firmy RPC (zdjęcie obok), związanym z zastosowaniem słoja barierowego Ultra 2,4 l do pasteryzowanej w nim cebulki, stanowi dobry przykład współpracy producenta opakowania - RPC Corby oraz Autobar Packaging jako dostawcy etykiety. Słój, który obkurcza się w miarę wystudzania po pasteryzacji może być zaetykietowany sleevem HDPE w dowolnym czasie tego etapu, bowiem odpowiednio dobrana, elastyczna etykieta obkurcza się razem z produktem.
Wydaje się, że Cold Sleeve może mieć również bardzo szerokie zastosowanie we wszelkiego rodzaju nakładkach typu tamper-evident. Na tegorocznych targach PackExpo w USA amerykańska centrala PDC zaprezentowała urządzenie R-200, które obok etykietowania opakowań w zakresie średnic od 38 do 175 mm zawiera także opcję nakładania pierścieni gwarancyjnych z folii HDPE i to z wydajnością do 200 opakowań na minutę. A każda zmiana formatu etykiet zajmuje 20 minut, bez konieczności angażowania dodatkowego personelu, bo czas w każdej branży liczy się teraz najbardziej.
|