Барьерная упаковка что это
Барьерные пленки. Условия существования
Барьерная пленка — лучшее решение для упаковки продуктов пищевой промышленности, парфюмерно-косметического производства, медицинских товаров.
К самым распространенным барьерным пленкам, применяемым в упаковочных средствах, относятся:
Большинство барьерных пленок имеют многослойную структуру, хотя некоторые из них бывают в однослойными. О бычно внешние слои многослойных упаковок представляют собой прочные прозрачные пленки, изготовленные из таких материалов, как полиэфиры или полипропилен. Средние слои сделаны из барьерных пленок. Слой, вступающий в контакт с упакованным содержимым, чаще производится из полиэтилена низкой плотности. Иногда для повышения прочности или барьерных свойств упаковки добавляют дополнительные слои. Для скрепления некоторых из этих слоев между собой вводят адгезивы. Наиболее распространенными адгезивами являются пленки из этиленвинилацетат (EVA) и этилен-акриловые сополимеры.
Барьерные пленки позволяют:
Барьерные пленки делятся на группы:
Итак, основные виды барьерных пленок:
Поливинилиденхлорид (PVdC)
PVdC — один из самых старых полимеров, в течение многих лет используется качестве оберточного материала для продуктов питания. Также он продается в виде пленки для хранения замороженных продуктов. К главным свойствам PVdC относятся: слабая проницаемость кислорода, запахов и влаги, исключительная прозрачность, прочность и легкая герметизируемость.
Для получения хороших барьерных свойств PVdC часто экструдируют с полиолефинами при изготовлении многослойных упаковочных пленок. Такие многослойные структуры можно использовать отдельно или наслаивать на различные жесткие и гибкие подложки, в том числе на металлическую фольгу, бумагу, полиолефины, нейлон, ориентированную полипропиленовую пленку, поливинилхлорид или ударопрочный полистирол.
Помимо барьерных свойств, многослойные пленки из PVdC обеспечивают жесткость, химическую инертность, гибкость и сравнительно высокую экономию. Применяются они в упаковках для продуктов питания, фармацевтических упаковках, прокладках для крышек и текстолитах для защитной одежды.
Этилен-виниловый спирт (EVOH)
В области барьерных упаковок для продуктов питания у PVdC имеется прямой конкурент – EVOH, который отличается значительной устойчивостью к воздействию кислорода и влаги, сочетанием прочности, гибкости и прозрачности. EVOH часто делают центральной частью соэкструдированной структуры с внешними слоями из полиэфира, полиэтилена или полипропилена. EVOH главным образом используется в качестве материала для упаковки продуктов, но его также применяют как барьерный слой в автомобильных баках и трубах для топлива.
PET широко применяется в качестве барьерного упаковочного материала для сохранения углекислого газа внутри газированных напитков, для сохранения свежести приправ, соков, джема, фруктов и соусов. Производители полимеров и компании-упаковщики находятся в поиске новых областей применения PET как барьерного материала. К наиболее интенсивно развивающимся относятся производство пивных бутылок из PET. По сравнению с бутылками из PET для безалкогольных напитков, пивные контейнеры из PET должны обладать гораздо более высокими барьерными свойствами. Они не только должны задерживать углекислый газ внутри, но и не пропускать внутрь кислород. Более того, бутылки должны выдерживать тепло, которое используется для изготовления пастеризованного пива. Ведется поиск упаковочной системы, способной сделать этот способ рентабельным. Перед разработчиками стоит обязательное требование: контейнеры из PET должны легко перерабатываться, а этого трудно достичь в случае многослойных упаковок для всевозможных материалов.
Уже проведено тестирование некоторых многообещающих барьерных систем, содержащих PET. Одна из них включает в себя структурные внешние слои из PET, окружающие внутренние слои, которые содержат нейлон с высокими барьерными свойствами и поглотители кислорода.
Полихлортрифторэтилен (PCTFE)
PCTFE известен своей высокой устойчивостью к воздействию влаги и водяных паров. Этот материал также характеризуется высокой прозрачностью и химической инертностью. В основном PCTFE применяется в фармацевтических упаковках, специальных пузырчатых упаковках, которые очень чувствительны к воздействию влаги. Прозрачность этого полимера позволяет рассматривать содержимое упаковки.
Недавно появились новые сорта PCTFE, которые предназначены для применения во многослойных барьерных структурах. Эти материалы можно использовать в качестве центральных слоев или внешних слоев упаковочных систем. Их можно втавить в упаковку изделий для гигиены полости рта, изделий по уходу за глазами, лекарств от кашля, лиофилизированных препаратов, особых масел и сверхчистых химикатов.
Нейлон (полиамиды)
Ориентированный нейлон обладает сочетанием барьерных свойств против кислорода, прочностью, жесткостью и прозрачностью. Он также устойчив к растрескиванию под действием изгиба. Пригоден для печати, защищен от воздействия смазочных веществ и масел. Полимеры на основе нейлона применяются в качестве барьерных материалов в упаковках для продуктов питания, ретортных упаковках, жидких «мешках в коробках», мешках и пакетах для насыпных грузов. Они также отлично себя проявили в упаковке химикатов и медицинских препаратов.
Нитриловые барьерные полимеры состоят из сополимеров акрилонитрила и метилакрилата. Они обладают высокими барьерными свойствами против кислорода, а также химической инертностью. Различные сорта нитриловых полимеров можно изготавливать в виде экструдированных и каландрированных листов, пленок, полученных методом экструзии с раздувом, или бутылок, созданных методами литья и экструзии с раздувом.
К преимуществам нитриловых полимеров относится их способность к формованию в сложные и необычные формы, внешний лоск и пригодность для печати. Нитриловые полимеры применяются в разных областях, среди которых: упаковки для обработанного мяса, фруктовые соки класса премиум, фармацевтические изделия, косметика, добавки к бензину и агрохимикаты.
Упаковка с модифицированной атмосферой
MAP — упаковка в модифицированной газовой среде. Создается из совмещения различных полимеров во многослойных структурах при подобранном сочетании газов (обычно это кислород, азот и углекислый газ) внутри упаковки с продуктами питания и напитками. Для каждого продукта существует свое идеальное сочетание газов, в окружении которого он дольше сохраняет свою свежесть и пригодность для употребления. Хотя кислород может привести к порче продукта, он также может давать и положительные эффекты: сохраняет цвет упакованного мяса, предотвращает развитие анаэробных бактерий, сохраняет «дыхание» упакованных фруктов и овощей. Азот препятствует проникновению кислорода в тех случаях, когда большое количество этого газа может испортить продукт. Углекислый газ задерживает рост бактерий и плесени у большинства упакованных продуктов.
В областях применения технологии МАР используются различные сочетания барьерных упаковочных полимеров, например полиэфиров, полипропилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата и EVOH. Их можно экструдировать совместно с полиэтиленом, которые контактирует с упакованными продуктами и обеспечивает тепловую изоляцию.
Последние достижения:
Компания Toray Plastics из США вывела в нынешнем году на рынок два новых вида ультрабарьерной пленки. Lumirror MK61HB и PA1HB с барьерным покрытием из полиэфирной пленки являются альтернативой фольги, пленкам с полипропиленом.
MK61HB за счет металлизации обеспечивает хороший барьер к влаге, кислороду. PA1HB также надежно защищает продукт от кислорода. Обе эти пленки обладают ароматостойкостью.
Пленка изготовлена на основе производимого компанией Toray ПЭТ, который имеет повышенную термическую стабильность. Такие пленки без содержания хлора являются хорошей альтернативой поливинилиденхлориду. При необходимости обеспечения высокого уровня герметичности Toray способна интегрировать слой герметика с помощью экструзионного покрытия. Барьерную функцию покрытие может выполнять за счет металлизации или экструзионного покрытия в зависимости от специфики упаковываемого продукта и требований конкретного заказчика.
Металлизированная MK61HB и базовая барьерная пленка PA1HB предназначены для использования в качестве внешнего слоя в двухслойном ламинате или в качестве среднего слоя в трехслойной структуре. Они подходят для упаковки кофе, кондитерских, хлебобулочных изделий, средств гигиены, бытовой химии.
* при подготовке материала использованы данные Аналитического портала химической промышленности.
Интересно знать:
Знаете ли вы, что у паковка в модифицированной газовой среде. используется уже много веков?
Когда в XVIII веке торговые корабли перевозили печенье в бочках, в нее перед закрытием помещали зажженную свечу. Свеча сжигала кислород, содержащийся внутри, и, таким образом, печенье защищалось от порчи.
Барьерные свойства полимерных материалов и сроки хранения продуктов
Для лучшей сохранности продуктов обычно используют полимерные материалы, обладающие наибольшими барьерными свойствами, т.е. имеют способность препятствовать проникновению газов (таких как кислород, углекислый газ), водяного пара и посторонних запахов. Стабильная атмосфера внутри пакета способна предотвратить развитие пагубных микроорганизмов и сохранить продукт для дальнейшего безопасного потребления. Особенно в том случае, если в качестве упаковки используется пакет из многослойной барьерной пленки, герметично заваренный под вакуумом. В этом случае большинство бактерий из атмосферы пакета будет удалено. Кроме того, если этот пакет в дальнейшем еще будет пастеризован или стерилизован, то сроки хранения продукта будут значительно расширены.
Таким образом, проницаемость полимерных материалов к газам, прежде всего кислороду и водяному пару, и являются главными факторами, влияющие на сроки хранения, и должны учитываться при выборе материала для упаковки.
Взятые по отдельности полимерные материалы, не обладают универсальными свойствами способными обеспечить всю палитру потребительских свойств. Так некоторые из них имеют прекрасные барьерные свойства по отношению к кислороду, но в то же время хорошо проницаемы для водяного пара. Кроме того, далеко не все из них можно использовать в качестве материала хорошо привариваемого к материалу упаковочной подложки. Поэтому обычно в качестве упаковочного материала с хорошими барьерными свойствами, используют многослойные плёнки. Именно они в состоянии обеспечить всю необходимую гамму потребительских свойств упаковки, позволяющих сохранять продукт без потери качества в течение длительного времени.
Среди наиболее распространенных типов можно назвать плёнки с количеством слоев от 2-х до 5-ти. Среди упаковочных материалов с чрезвычайно высокими барьерными свойствами встречаются плёнки с количеством слоев 11 и более.
Наиболее распространенным способом производства барьерных пленок является выдувная, либо плоскощелевая экструзия (выдавливание) расплава полимеров в единую пленку. При этом одновременно в единую пленку эктрудируются несколько полимеров обладающих нужными барьерными характеристиками, а в случае, если эти полимеры плохо совместимы, то между ними экструдируются расплавленные полимерные адгезивные составы. Теперь рассмотрим различные типы широко используемых полимерных материалов с точки зрения их способности препятствовать проникновению газов и водяного пара. Если расположить их в ряд по степени уменьшения барьерных свойств по отношению к кислороду, то получиться следующее:
· PVDC (поливинилдихлорид)
· EVOH (этиленвиниловый спирт)
· PA (полиамид)
· PET (полиэтилентерефталат-лавсан)
Колонка расположенных по степени убывания барьерных свойств по отношению к водяному пару полимерных материалов выглядит следующим образом:
· HDPE (полиэтилен высокой плотности)
· PP (полипропилен).
· LDPE (полиэтилен низкой плотности)
На барьерные свойства полимерных материалов существенное влияние оказывает:
1. Степень ориентации полимерного пленочного материала:
Эта характеристика, показывает степень растяжения длинных молекулярных полимерных цепочек внутри пленочного материала и определяется коэффициентом растяжения полимерного расплава в процессе производства (экструзии) пленки. Обычно, лучшая ориентация пленки получается при сильном раздуве пленочного полотна в процессе выдувной экструзии. По данным ЗАО “Уралпластик” ориентированная полиамидная плёнка имеет в два раза более низкую проницаемость по кислороду, чем неориентированная.
2. Температура окружающей среды;
3. Толщина полимерного материала.
Как известно, понижение температуры окружающей среды и увеличение толщины полимерного материала повышает барьерные свойства пленочного материала.
Если составить таблицу значений коэффициентов проницаемости по кислороду и водяному пару для различных полимерных материалов в таблицу, то по данным фирмы «Exxon-Mobil» получится следующее:
Коэффициент паропроницаемости (г/м2 за 24 часа при 90% относительной влажности и температуре 380С)
Барьерные пленки. Условия существования
Барьерная пленка — лучшее решение для упаковки продуктов пищевой промышленности, парфюмерно-косметического производства, медицинских товаров.
К самым распространенным барьерным пленкам, применяемым в упаковочных средствах, относятся:
Большинство барьерных пленок имеют многослойную структуру, хотя некоторые из них бывают в однослойными. О бычно внешние слои многослойных упаковок представляют собой прочные прозрачные пленки, изготовленные из таких материалов, как полиэфиры или полипропилен. Средние слои сделаны из барьерных пленок. Слой, вступающий в контакт с упакованным содержимым, чаще производится из полиэтилена низкой плотности. Иногда для повышения прочности или барьерных свойств упаковки добавляют дополнительные слои. Для скрепления некоторых из этих слоев между собой вводят адгезивы. Наиболее распространенными адгезивами являются пленки из этиленвинилацетат (EVA) и этилен-акриловые сополимеры.
Барьерные пленки позволяют:
Барьерные пленки делятся на группы:
Итак, основные виды барьерных пленок:
Поливинилиденхлорид (PVdC)
PVdC — один из самых старых полимеров, в течение многих лет используется качестве оберточного материала для продуктов питания. Также он продается в виде пленки для хранения замороженных продуктов. К главным свойствам PVdC относятся: слабая проницаемость кислорода, запахов и влаги, исключительная прозрачность, прочность и легкая герметизируемость.
Для получения хороших барьерных свойств PVdC часто экструдируют с полиолефинами при изготовлении многослойных упаковочных пленок. Такие многослойные структуры можно использовать отдельно или наслаивать на различные жесткие и гибкие подложки, в том числе на металлическую фольгу, бумагу, полиолефины, нейлон, ориентированную полипропиленовую пленку, поливинилхлорид или ударопрочный полистирол.
Помимо барьерных свойств, многослойные пленки из PVdC обеспечивают жесткость, химическую инертность, гибкость и сравнительно высокую экономию. Применяются они в упаковках для продуктов питания, фармацевтических упаковках, прокладках для крышек и текстолитах для защитной одежды.
Этилен-виниловый спирт (EVOH)
В области барьерных упаковок для продуктов питания у PVdC имеется прямой конкурент – EVOH, который отличается значительной устойчивостью к воздействию кислорода и влаги, сочетанием прочности, гибкости и прозрачности. EVOH часто делают центральной частью соэкструдированной структуры с внешними слоями из полиэфира, полиэтилена или полипропилена. EVOH главным образом используется в качестве материала для упаковки продуктов, но его также применяют как барьерный слой в автомобильных баках и трубах для топлива.
PET широко применяется в качестве барьерного упаковочного материала для сохранения углекислого газа внутри газированных напитков, для сохранения свежести приправ, соков, джема, фруктов и соусов. Производители полимеров и компании-упаковщики находятся в поиске новых областей применения PET как барьерного материала. К наиболее интенсивно развивающимся относятся производство пивных бутылок из PET. По сравнению с бутылками из PET для безалкогольных напитков, пивные контейнеры из PET должны обладать гораздо более высокими барьерными свойствами. Они не только должны задерживать углекислый газ внутри, но и не пропускать внутрь кислород. Более того, бутылки должны выдерживать тепло, которое используется для изготовления пастеризованного пива. Ведется поиск упаковочной системы, способной сделать этот способ рентабельным. Перед разработчиками стоит обязательное требование: контейнеры из PET должны легко перерабатываться, а этого трудно достичь в случае многослойных упаковок для всевозможных материалов.
Уже проведено тестирование некоторых многообещающих барьерных систем, содержащих PET. Одна из них включает в себя структурные внешние слои из PET, окружающие внутренние слои, которые содержат нейлон с высокими барьерными свойствами и поглотители кислорода.
Полихлортрифторэтилен (PCTFE)
PCTFE известен своей высокой устойчивостью к воздействию влаги и водяных паров. Этот материал также характеризуется высокой прозрачностью и химической инертностью. В основном PCTFE применяется в фармацевтических упаковках, специальных пузырчатых упаковках, которые очень чувствительны к воздействию влаги. Прозрачность этого полимера позволяет рассматривать содержимое упаковки.
Недавно появились новые сорта PCTFE, которые предназначены для применения во многослойных барьерных структурах. Эти материалы можно использовать в качестве центральных слоев или внешних слоев упаковочных систем. Их можно втавить в упаковку изделий для гигиены полости рта, изделий по уходу за глазами, лекарств от кашля, лиофилизированных препаратов, особых масел и сверхчистых химикатов.
Нейлон (полиамиды)
Ориентированный нейлон обладает сочетанием барьерных свойств против кислорода, прочностью, жесткостью и прозрачностью. Он также устойчив к растрескиванию под действием изгиба. Пригоден для печати, защищен от воздействия смазочных веществ и масел. Полимеры на основе нейлона применяются в качестве барьерных материалов в упаковках для продуктов питания, ретортных упаковках, жидких «мешках в коробках», мешках и пакетах для насыпных грузов. Они также отлично себя проявили в упаковке химикатов и медицинских препаратов.
Нитриловые барьерные полимеры состоят из сополимеров акрилонитрила и метилакрилата. Они обладают высокими барьерными свойствами против кислорода, а также химической инертностью. Различные сорта нитриловых полимеров можно изготавливать в виде экструдированных и каландрированных листов, пленок, полученных методом экструзии с раздувом, или бутылок, созданных методами литья и экструзии с раздувом.
К преимуществам нитриловых полимеров относится их способность к формованию в сложные и необычные формы, внешний лоск и пригодность для печати. Нитриловые полимеры применяются в разных областях, среди которых: упаковки для обработанного мяса, фруктовые соки класса премиум, фармацевтические изделия, косметика, добавки к бензину и агрохимикаты.
Упаковка с модифицированной атмосферой
MAP — упаковка в модифицированной газовой среде. Создается из совмещения различных полимеров во многослойных структурах при подобранном сочетании газов (обычно это кислород, азот и углекислый газ) внутри упаковки с продуктами питания и напитками. Для каждого продукта существует свое идеальное сочетание газов, в окружении которого он дольше сохраняет свою свежесть и пригодность для употребления. Хотя кислород может привести к порче продукта, он также может давать и положительные эффекты: сохраняет цвет упакованного мяса, предотвращает развитие анаэробных бактерий, сохраняет «дыхание» упакованных фруктов и овощей. Азот препятствует проникновению кислорода в тех случаях, когда большое количество этого газа может испортить продукт. Углекислый газ задерживает рост бактерий и плесени у большинства упакованных продуктов.
В областях применения технологии МАР используются различные сочетания барьерных упаковочных полимеров, например полиэфиров, полипропилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата и EVOH. Их можно экструдировать совместно с полиэтиленом, которые контактирует с упакованными продуктами и обеспечивает тепловую изоляцию.
Последние достижения:
Компания Toray Plastics из США вывела в нынешнем году на рынок два новых вида ультрабарьерной пленки. Lumirror MK61HB и PA1HB с барьерным покрытием из полиэфирной пленки являются альтернативой фольги, пленкам с полипропиленом.
MK61HB за счет металлизации обеспечивает хороший барьер к влаге, кислороду. PA1HB также надежно защищает продукт от кислорода. Обе эти пленки обладают ароматостойкостью.
Пленка изготовлена на основе производимого компанией Toray ПЭТ, который имеет повышенную термическую стабильность. Такие пленки без содержания хлора являются хорошей альтернативой поливинилиденхлориду. При необходимости обеспечения высокого уровня герметичности Toray способна интегрировать слой герметика с помощью экструзионного покрытия. Барьерную функцию покрытие может выполнять за счет металлизации или экструзионного покрытия в зависимости от специфики упаковываемого продукта и требований конкретного заказчика.
Металлизированная MK61HB и базовая барьерная пленка PA1HB предназначены для использования в качестве внешнего слоя в двухслойном ламинате или в качестве среднего слоя в трехслойной структуре. Они подходят для упаковки кофе, кондитерских, хлебобулочных изделий, средств гигиены, бытовой химии.
* при подготовке материала использованы данные Аналитического портала химической промышленности.
Интересно знать:
Знаете ли вы, что у паковка в модифицированной газовой среде. используется уже много веков?
Когда в XVIII веке торговые корабли перевозили печенье в бочках, в нее перед закрытием помещали зажженную свечу. Свеча сжигала кислород, содержащийся внутри, и, таким образом, печенье защищалось от порчи.
Барьерная упаковка: виды и новые достижения в применении для упаковки пищевых продуктов
Производители продуктов питания всегда заинтересованы в продлении срока хранения своего товара за счет минимального взаимодействия с факторами окружающей среды, вызывающими его порчу и разложение. Барьерная упаковка для продовольственных товаров предотвращает проникновение газов, водяного пара и посторонних примесей. Для этого в ее состав введен специальный барьерный слой.
Основными преимуществами барьерной перед традиционными видами упаковки, например перед стеклом, картоном или жестяными банками, считаются:
Разновидности
В зависимости от материала, который используется в качестве барьерного слоя в многослойной упаковке для продуктов питания, можно выделить:
Барьерный слой может присутствовать в различной упаковке. К примеру, выпускают полимерные многослойные пластиковые контейнеры, бутылки для хранения кетчупов, барьерные банки и контейнеры для пресервов, детского питания и прочих товаров. В качестве материалов для слоев могут быть использованы различные комбинации полимеров PP, PET, PA, PE, polyester и прочие в зависимости от требуемых свойств упаковки (различают низко-, средне- и высокобарьерные материалы).
Инновации в барьерной упаковке
Можно выделить несколько направлений, которые определяют развитие барьерной полимерной упаковки: