|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2002
Wrzesień
Przegląd systemów opakowań giętkich na produkty spożywcze
|
|
Politechnika Łódzka wraz z firmą BASF Poligrafia Polska Sp. z. o.o. umożliwiły mi wyjazd do fabryki farb BASF we Włoszech na okres trzech miesięcy celem przeprowadzenia badań, które stanowić będą podstawę mojej pracy dyplomowej. Fabryka BASF, w której spędziłem trzy miesiące, znajduje się w Mediolanie i zajmuje się produkcją farb rozpuszczalnikowych, lakierów, primerów dla fleksografii i rotograwiury. Tymi technikami zadrukowywane są rozmaite opakowania giętkie produkowane z folii wielowarstwowych i jednorodnych, służące głównie do pakowania artykułów spożywczych, pożywienia dla zwierząt domowych, napojów, wyrobów tytoniowych, wyrobów farmaceutycznych.
|
Wstęp do badań
Pomimo szerokiego spektrum oferowanych substratów na opakowania, często niemożliwe jest znalezienie jednej folii, która spełniłaby wszystkie stawiane wymagania. Rozwiązania należy szukać wśród materiałów wielowarstwowych (laminatów) formowanych przez laminację lub powlekanie. W większości wypadków przy zastosowaniu odpowiedniej kombinacji jesteśmy w stanie zapewnić wymagane własności, szczególnie jeżeli rozważymy możliwość użycia papieru lub folii aluminiowej. Wymagania wobec materiałów kompleksowych mogą dotyczyć:
• szczelności na parę wodną, tłuszcze, gaz, aromaty
• odporności na tłuszcze, oleje, benzyny, kwasy
• właściwości takich, jak zgrzewalność, sztywność i elastyczność materiału.
Farba drukowa jako jeden z podstawowych składników laminatu musi być dobrana do wymagań opakowania i do zadrukowywanego podłoża. Główne wymagania to:
• zgrzewalność, względnie odporność na zgrzewanie
• zdolność do laminowania
• zdolność do kalandrowania na gorąco
• odporność na procesy sterylizacji i pasteryzacji
• wytrzymałość na gniecenie
• wytrzymałość na zadrapanie
• wytrzymałość na ścieranie
• wodoodporność
• odporność na alkalia, mydła i środki piorące
• odporność na artykuły żywnościowe
• światłotrwałość.
Badania
Badania do pracy dyplomowej obejmowały przegląd różnych systemów opakowań na różne produkty oraz przegląd stosowanych serii farb na opakowania elastyczne. Część praktyczna to badanie konkretnych laminatów foliowych, do zadruku których użyto różnych serii farb. Celem badań było wyłonienie wśród wybranych grup najlepszego opakowania, które spełni wszystkie wymagania, jakie stawia pakowany produkt. Wśród dużej grupy pakowanych produktów wybrałem opakowania na kawę, na karmę dla zwierząt oraz na makaron. Testy sprowadzały się do zmierzenia siły wiązania farby do zadrukowanego podłoża przed i po procesie zgrzewania, oraz pomiaru współczynnika tarcia wewnątrz opakowania (w przypadku opakowania kawy). Niski współczynnik tarcia wymagany jest ze względu na szybko pracujące maszyny pakujące.
Użyty sprzęt i metodyka pomiarów
Do testów zostały użyte paski laminatu o szerokości 15 mm. Taki laminat był wstępnie otwierany za pomocą taśmy klejącej (niekiedy należy zanurzyć próbkę w probówce z rozpuszczalnikiem). Następnie po rozdzieleniu warstw umieszczana się próbkę w szczękach przyrządu. Taki test przeprowadza się zarówno przed, jak i po zgrzaniu próbki. Do pomiaru siły wiązania farby do podłoża użyto zrywarki firmy INSTRON 4464 (rys. 1).
Urządzenie ma pneumatyczne szczęki, w których instaluje się próbkę. Górna szczęka porusza się z prędkością 100 mm/min powodując rozdzielanie laminatu. Na wyświetlaczu podawana jest wartość siły potrzebnej do rozłączenia folii (w gramach na 15 mm szerokości próbki). Na rys. 2 przedstawiono schemat pomiaru.
Po wykonaniu tego testu oceniany był również transfer farby z zadrukowanego podłoża na następną warstwę laminatu. Transfer równy 0% oznacza bardzo dobre wiązanie farby do drukowanego materiału.
Do zgrzewania próbek użyto maszyny zgrzewającej BRUGGER Hag-C (rys. 3).
Zgrzewarka umożliwia nastawienie odpowiedniej temperatury, czasu zgrzewania oraz docisku szczęk. W przypadku opakowań do kawy parametry te wynosiły odpowiednio: 180oC, 1 min, 300N.
Do pomiaru współczynnika tarcia użyto urządzenia CEAST Ce-Um-296 (rys. 4 przedstawia schemat pomiaru).
Przyrząd wyposażony jest w ruchomy stół, który porusza się ze stałą prędkością, oraz w sanki. Zarówno do stołu, jak i do sanek zakłada się próbkę materiału, którego współczynnik tarcia chcemy mierzyć. Urządzenie umożliwia pomiar współczynnika tarcia statycznego i dynamicznego. Współczynnik statyczny mierzony jest w momencie ruszenia stołu, zaś dynamiczny w dalszej fazie ruchu. Wartość odczytywana z wyświetlacza urządzenia podzielona przez masę sanek (200 g) daje współczynnik tarcia.
Testy opakowania kawy
Możliwe koncepcje laminatów:
• PET 12mm/aluminium 7,5-8,5 mm/PE 60-90mm
• BOPP 25mm/aluminium 7,5-8,5 mm/PE 60-90mm
• OPA 25mm/aluminium 7,5-8,5 mm/PE 60-90mm
• PET 12mm/aluminium 7,5-8,5 mm/PET 12mm/PE 60-90mm.
Główne wymagania stawiane elastycznemu opakowaniu do kawy to:
• wysoka barierowość wobec O2 i CO2 - zapewniona przez zastosowanie folii aluminiowej (0,2 ml/m2/24h)
• wysoka jakość druku - druk lustrzany na PET
• odporność na przekłucia - zastosowanie OPA
• mały współczynnik tarcia wewnątrz opakowania wymagany przez szybko pakujące maszyny
• możliwość osiągnięcia próżni lub zmodyfikowanego ciśnienia atmosferycznego wewnątrz opakowania - wysoka siła wiązania w strefach zgrzewanych (właściwości zgrzewania dla PE: 3 kg/15 cm).
Opakowanie zostało zadrukowane techniką rotograwiurową, rewersyjnie na PET lub OPA przy użyciu farb winylowych (Terchem 81) i farb bazujących na żywicach poliwinylobutyralowych - PVB (Multilam). Do zadruku farbą Terchem 81 użyto PET powlekanego chemicznie, natomiast do zadruku farbą Multilam - PET koronizowanego. Do laminacji użyto klejów rozpuszczalnikowych. Otrzymane dane zestawiono w tabeli 1.
Wnioski
Otrzymane wyniki potwierdziły, że największe wiązanie farby do zadrukowanego podłoża uzyskuje się w przypadku zastosowania farb winylowych (takich jak TERCHEM 81). Maksymalną wartość wiązania uzyskała farba TERCHEM 81 na folii poliamidowej, prawdopodobnie ze względu na dodany do farby promotor adhezji. Seria MULTILAM reprezentująca grupę farb PVB daje nieco niższe wartości siły wiązania. Jak wykazały testy, również wartość transferu dla farb winylowych jest niższa niż dla farb PVB. Świadczy to o większej sile wiązania.
BASF Poligrafia Polska Sp. z o.o.
91-223 Łódź, ul. Morgowa 4, tel. (42) 640 53 22, fax (42) 640 52 35, mob. 605 102 022
|
|
|
|
