Об упаковке - Для упаковки

Полистирольные пластики в упаковке. Часть 2

Добавить статьюПодписка на рассылкуПоиск по разделу

24.01.2012

См. также "Полистирольные пластики в упаковке. Часть 1"

Мы продолжаем публикацию статьи Михаила Григорьевича Рожавского, посвященной полистиролу, его истории, развитию, созданным на его основе материалам и их месту в современном производстве упаковки.

Вся совокупность представленных на рынке полистирольных пластиков является типичными термопластами, т.е. допускает возможность многократного процесса плавления и отверждения. А значит, перерабатывается всеми распространенными в промышленности способами: литьем под давлением, экструзией и пневмо- и вакуумформованием из листа.

Пожалуй, самым главным достоинством полистирола (ПСОН, УПС) является его жесткость, т.е. способность хорошо держать форму изделия, и относительно невысокая стоимость. Именно этими обстоятельствами обусловлено широкое применение полистирола в изготовлении жесткой формованной упаковки и одноразовой посуды. Собственно, этот сегмент изделий и начинался-то в 60-е годы с полистирола (Борисовский з-д «Полимиз»). Только полистирол в те годы был еще «не очень»: и хрупковат, и с примесями. И так сложилось, что именно в СССР появились первые марки т.н. «пищевого» полистирола (марки УПС-0801), которые полностью удовлетворяли требованиям потребителей в отношении как механических, так и санитарно-гигиенических свойств (СГС). Да, гранды мировой полимерной промышленности выпускали высокопрочные марки полистирола, но вот почему-то жестким требованиям Госсанэпиднадзора СССР они соответствовали лишь по временным разрешениям. И здесь надо бы дать более развернутое пояснение.

СГС материалов, используемых для контакта с пищевыми продуктами, включают в себя несколько основных показателей:

  • запах и привкус, придаваемый упаковочным материалом пищевому продукту, не должен превышать 1 балла;
  • допустимая концентрация миграции (ДКМ) для мигрирующих в контактные среды веществ не должна превышать норм, установленных соответствующими органами на основании данных, представляемых специализированными исследовательскими учреждениями. Так, сегодня для полистирола установлена норма ДКМ по стиролу не более 0,01 мг/л.

С запахом и привкусом понятно: не должен упакованный продукт чем-то еще пахнуть или иметь посторонний привкус. А вот как устанавливаются нормы ДКМ?

Для начала производится определение в пластике всех веществ, которые могут выделиться из него в процессе стадий жизненного цикла, связанных с упакованным продуктом. Вытяжки делаются при различных температурах и в различных средах. Выделяющиеся вещества качественно и количественно определяются методом газо-жидкостной хроматографии. Как правило, токсикологическая характеристика этих веществ уже внесена в справочники: просто возьми и поставь соответствующие ограничения. Однако не все так просто.

После того, как определены зависимости миграции опасных веществ от их содержания в пластике и от различных условий контакта пластика с пищевыми продуктами, в дело вступают токсикологи и медики. Эти специалисты проводят эксперименты не только по индивидуальному воздействию каждого из выделяющихся веществ на живые организмы, но и по комплексному их влиянию. Наконец, в ходе длительных и тщательнейших экспериментов определяются те уровни, которые могут считаться безопасными. Но для практических целей определения при-нимаются еще более низкие уровни содержания мигрирующих веществ (скидка на индивидуальную чувствительность и прочие случайности). И вот эти-то цифры и ложатся в основу рекомендаций по безопасности применения пластика.

Интересно, что до последнего времени отечественные гигиенические нормы были куда жестче западных. Во всяком случае, для импортных полимеров аналогичного назначения до-пускался уровень ДКМ по стиролу в 0,03 мг/л. Поэтому и не соответствовали импортные полимеры жестким отечественным требованиям.

В 90-е гг. часто приходилось встречать в СМИ статьи заказного характера о страшном вреде для здоровья человека полистирола, используемого в упаковке пищевых продуктов. Как правило, такие материалы публиковались почему-то не теми специалистами, кто десятилетиями проводил глубокие и всесторонние целевые исследования, а какими-то заводскими технологами с только что открывшихся предприятий. Их аргументация и была под стать уровню их компетенции в этих вопросах. Квинтэссенцией их «логики» было вполне серьезное утверждение: «полистирол крайне вреден для здоровья человека потому, что сырьем для его производства служит стирол» - а стирол, дескать, это о-го-го какой вредный продукт! Что и говорить, сильный аргумент. Из разряда «ну а нашего соседа забирают, негодяя, потому что он на Берию похож!»

Зачем публиковались подобные глупости? А просто к этому времени технологам удалось решить проблему с катализатором для производства полипропилена, и этот пластик, став вполне «чистым», начал использоваться в секторе жесткой упаковки наряду с полистиролом, актив-но конкурируя с ним.

Здесь, видимо, самое время провести сравнение между двумя материалами. Какими явными преимуществами обладает полипропилен (ПП) перед полистиролом (ПС)?

Ну, во-первых, при комнатных температурах ПП гораздо меньше подвержен разрушению, чем ПС, который разрушается трещинообразованием. И хотя современные марки УПС обладают очень высокой прочностью и способностью противостоять внешним воздействиям, все же у ПП эта способность выше. И это – одна из существенных причин того, что производители и продавцы сметаны стали активно использовать ПП вместо ПС для упаковки продукции. Баночки для сметаны и творога стали гораздо прочней, но и - мягче.

Другой вопрос: всегда ли нужна такая высокая прочность… Удивительно, но есть случаи, когда она, наоборот, вредна. Речь идет об FFS-упаковке (FFS – [Form-Fill-Seal] – [формовка – заполнение - запечатывание]). Здесь в ходе одного производственного цикла происходит фор-мование упаковочной емкости, ее антисептическая обработка, заполнение продуктом (например, йогуртом) и запаивание покровным материалом. Как правило, такие упаковки выпускаются в виде блоков, а отдельную баночку необходимо потом «выламывать» вручную. Так вот, механизм разрушения полимеров здесь играет весьма важную роль: если разрушающийся трещинообразованием ПС позволяет легко осуществить эту операцию (буквально «выщелкнуть» банку из блока), то с ПП возникают проблемы, т.к. материал трудно разрушить.

Вторым безусловным преимуществом ПП является более низкая плотность – 0,901 г/см3 против 1,05 г/см3 у ПС. Однако более высокая жесткость ПС позволяет ему все же конкурировать с ПП в изделиях.

Третьим серьезным преимуществом ПП, безусловно, является его теплостойкость: если для ПС кратковременно возможно использование при температуре до 85-87°С, то обычные марки ПП выдерживают условия микроволновой печи, а это уже 115-120°С.

И, наконец, четвертое важнейшее преимущество ПП - его жиростойкость. ПС по своей природе не является жиростойким материалом, и под внешним воздействием разрушается в присутствии растительных жиров. Да, конечно, сегодня существуют (и даже не отличаются по цене от стандартных) марки ПС, которые способны выдерживать нагрузки даже при контакте с жирами. Однако этот эффект является все равно ограниченным по времени, и для упаковки майонезов, например, гораздо практичнее использовать все же ПП.

Теперь – о преимуществах ПС перед ПП.

Мы уже говорили о жесткости и прозрачности. Но вот два слова о сравнительной перера-батываемости этих ПМ сказать будет уместно. Дело в том, что очень большой объем этих полимеров перерабатывается методом экструзии с последующим формованием из полученного листа (ленты). И именно процесс термоформования требует для ПП существенно более серьез-ного внимания, чем для ПС: во-первых, сам температурный интервал формования для ПП (5-10°С) гораздо ýже, чем для ПС (20-30°С), а во-вторых, частично кристаллическая природа ПП предопределяет для отформованных из этого ПМ изделий необходимость вырубки в форме. А это, в свою очередь, означает, что машины для формования из ПП должны иметь совмещенную станцию формования и вырубки, что значительно удорожает линию. Строго говоря, для ПП еще и нагрев ленты перед формованием осуществляется более сложным способом.

Будучи более высокотемпературным пластиком, ПП требует бóльшего времени на нагрев и охлаждение перерабатывающих машин, что приводит к снижению их производительности при переходе с ПС на ПП и отрицательно сказывается на себестоимости продукции. Разумеется, все эти проблемы решены конструкторами полимерперерабатывающих машин, поэтому ПП все активнее вытесняет ПС в сегменте жесткой формованной упаковки.

Но есть свойство, которое ПП не может пока обеспечить на уровне ПС: морозостойкость. Это свойство полимеров противостоять нагрузкам при пониженных температурах. Для обычных марок УПС эксплуатация изделий разрешена при температурах до -18÷-20°С, для жиростойких – до -30÷-40°С, в то время как для обычных марок ПП этот предел не превышает -5÷-10°С. Такой морозостойкости явно недостаточно для процессов упаковывания с технологией шоковой заморозки, и здесь ПС предпочтительнее ПП. Справедливости ради нужно заметить, что в последнее время в эту область довольно активно внедряется другой конкурент ПС – ПЭТ, морозостойкость которого составляет до -60°С.

Целесообразно отдельно остановиться на таком материале, как двухосноориентированный полистирол или БОПС. В принципе, это тот же самый ПСОН, однако исходную ленту для формования изделий из этого материала предварительно подвергают двухосной вытяжке. В результате само формованное изделие обладает большей степенью двухосной ориентации, чем изделие, отформованное из обычной ленты. Процесс двухосной ориентации позволяет сориентировать макромолекулы ПС во взаимно перпендикулярных направлениях (вдоль и поперек направления экструзии). В результате материал приобретает повышенные прочностные свойства: так, лента для формования из ПСОН обычными экструзионными методами получена быть не может (из-за хрупкости ее невозможно свернуть в рулон), лента же БОПС прекрасно рулонируется и затем разматывается для формования. Кроме того, двухосная ориентация резко увеличивает стойкость ПС к растрескиванию под действием напряжений и пищевых жиров. Происходит это, по-видимому, вследствие изменения механизма разрушения материала. Обладающие великолепным внешним видом и прозрачностью БОПС-изделия находят широкое применение для упаковки кондитерских изделий, салатов и другой продукции.

Рассказ об упаковке из ПС был бы далеко не полным, если бы не включал в себя информацию о пенопластах. Полистирольные пенопласты представлены на рынке двумя основными типами: EPS (expanded polystyrene) и XPS (extruded polystyrene).

EPS-изделия получают из ВПС с помощью т.н. «беспрессового» метода. Он заключается в том, что исходный ВПС помещают в металлическую форму и с помощью острого пара вспенивают и спекают в форме. В результате получаются легкие формованные изделия, использующиеся в области упаковки, в основном, в качестве вкладышей и прокладок для бытовой техники и электроники; для пищевой упаковки такие изделия используются мало (большие лотки для рыбы и морепродуктов, маленькие лотки для мяса). Изделия имеют характерный внешний вид с крупнопористой структурой.

XPS-изделия получают по принципиально иной технологии: специальные марки ПСОН пропускают через особым образом сконструированную экструзионную установку, куда одновременно с полимером подается также и газ-вспениватель. На выходе из экструдера полимер вспенивается, а из получаемой таким образом ленты формуются затем разнообразные изделия – от мелких подложек до упаковки для яиц и сложных контейнеров. По внешнему виду такие изделия разительно отличаются от EPS-изделий: их поверхность отливает жемчужным блеском, а закрытопористая структура служит надежным барьером для влаги.

Будучи сравнительно новыми, XPS-изделия нашли широчайшее применение для упаковки самых разных пищевых продуктов: кондитерских, мясных, рыбных, сухих сыпучих, нарезок, твердых сыров, а также фастфуда. XPS-изделия превосходят плотные упаковки аналогичного применения по толщине, но меньше весят, что позволяет относить их к одному из самых экономичных способов упаковки (вспомним принцип «упаковки должно быть как можно меньше!»). Такие изделия прекрасно держат растительные жиры, обладают самой высокой теплоизолирующей способностью (что бывает нужно, но бывает и вредно) и великолепной формоустойчивостью, позволяющей оборачивать их термоусадочной пленкой, дополнительно защищающей упаковываемый продукт.

Но и этого мало! Современные XPS-лотки по желанию клиента могут изготавливаться во влаговпитывающем исполнении. Такой лоток отводит жидкость, образующуюся при оттаивании замороженного продукта, и надежно изолирует ее. Это позволяет продлевать сроки годности быстропортящихся в присутствии жидкости мясных изделий.

К сожалению, несмотря на давнюю историю, упаковочные возможности полистирольных пластиков использованы лишь в весьма небольшой степени. Так, АБС-пластик по причине относительной дороговизны служит только для изготовления методом литья под давлением немногочисленных типов баночек и контейнеров, использующихся для упаковки паштетов и некоторых других продуктов. Рынок регулирует применение полимеров в производстве различных видов упаковки.

В наше время – время бурного развития полимерной отрасли – полистирольные пластики занимают заметное место в области упаковки. Достойно конкурируя со все новыми и новыми полимерами, они, тем не менее, пользуются устойчивым спросом. Не будем также забывать и о том, что сами эти полимеры постоянно развиваются, предоставляя промышленности возможность пользоваться вновь открывающимися свойствами. И это дает основания полагать, что такой прекрасный и заслуженный полимер, как полистирол, еще долго будет помогать нам решать проблемы упаковки.


Автор:  Рожавский Михаил, Эксперт портала Unipack.Ru


Подписывайтесь на наши новости в соцсетях и рассылке Unipack.Ru:

Другие публикации в спецпроектах:

upakovka 2020 - 28 международная специализированная выставка упаковка и переработка

Источник: Unipack.Ru

Все статьи рубрики Все статьиВерсия для печатиПоиск по разделу

Читайте по теме:

Все производители и поставщики продукции

На портале представлено: предприятий видов продукции и оборудования
Зарегистрировано: пользователей
Мы в соцсетях:
Рейтинг@Mail.ru