|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2005
Wrzesień
Opakowania giętkie - folie wielowarstwowe
|
Opakowania są znane od chwili pojawienia się na świecie ludzi. Jako pierwsze materiały opakowaniowe prawdopodobnie były stosowane liście, skóra, glina, kawałki drewna, z których z czasem człowiek zaczął wyrabiać kosze, skrzynie, misy, dzbany, torby itp. Sumerowie już pięć tysięcy lat temu znali szkło, z którego wykonywali butelki, a za czasów faraonów egipskich do pakowania produktów używano ceramicznych amfor, drewnianych pudełek i papirusów [3].
Aż do późnego średniowiecza postęp w dziedzinie opakowań był nieznaczny. Dopiero rozwój papiernictwa w średniowiecznej Europie spowodował powstanie nowych typów opakowań, takich jak torebki, papierowe pudełka czy owinięcia z papieru. Obecnie wyróżnia się 4 grupy opakowań, wśród których Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań (COBRO) w 1996 roku wyodrębnił 44 rodzaje, w tym: 8 z papieru i tektury, 20 z tworzyw sztucznych, 5 rodzajów opakowań szklanych i 11 metalowych [8].
Zmiany w przemyśle opakowaniowym były i są związane z odkryciami i wynalazkami naukowymi. I tak na przykład wynalezienie w XIX wieku dwóch nowych metod utrwalania żywności: apertyzacji (1809) i pasteryzacji (1855) stało się bodźcem do postępu w dziedzinie opakowań. Na rynek wprowadzono wówczas szklane słoje i butelki, a następnie metalowe puszki. Dalsze ważne przekształcenia przyniósł wiek XX. Na rynku pojawił się produkowany od 1912 roku na skalę przemysłową we Francji pierwszy przezroczysty materiał opakowaniowy – celofan (folia z celulozy regenerowanej), który dawał możliwość prezentacji zapakowanego weń towaru. Po wyprodukowaniu w latach pięćdziesiątych XX wieku pierwszych folii z tworzyw sztucznych będących pochodnymi ropy naftowej, rynek opakowań został zrewolucjonizowany. Przezroczyste materiały poza tym, że dawały nowe możliwości promocji produktu, miały wiele bardzo zróżnicowanych właściwości, zwłaszcza barierowych, to znaczy różną przepuszczalność gazów i pary wodnej; miały one także wyższą wytrzymałość na przedarcie. Konsekwencją istnienia szerokiej gamy folii z tworzyw sztucznych, charakteryzujących się specyficzną budową chemiczną, składem, wytrzymałością, barierowością, drukownością i zgrzewalnością były próby łączenia ich w folie wielowarstwowe w celu uzyskania optymalnego zabezpieczenia pakowanego produktu [2].
|
Wraz z pojawieniem się nowych materiałów opakowaniowych produkowanych na bazie tworzyw sztucznych wprowadzono nowe techniki pakowania, takie jak na przykład aseptyczne, próżniowe, w modyfikowanej atmosferze, a także utrwalanie radiacyjne i inne [3,8]. Obecnie na ciągłe zmiany w dziedzinie opakowań główny wpływ mają stale prowadzone prace badawcze nad stosowaniem coraz nowocześniejszych materiałów – różne placówki naukowe na świecie nieustannie podejmują wysiłki, by otrzymać nowe folie, na przykład:
• biodegradowalne – by rozwiązać problem ich składowania i recyklingu
• z dodatkiem chlorofilu – taka przezroczysta folia zabezpiecza produkt przed działaniem światła widzialnego
• aktywne – biorące udział w ochronie produktu, gdyż zawierają środki chemiczne wiążące czynnik negatywnie wpływający na tenże produkt (np. tlen) [6].
Zmiany te są również spowodowane wdrażaniem nowych technologii, a tym samym pojawianiem się dla opakowań nowych obszarów zastosowań i zapotrzebowań.
Zużycie materiałów opakowaniowych zależy od poziomu rozwoju gospodarczego danego kraju i od wielkości dochodu narodowego. W krajach wysoko rozwiniętych rynek opakowań jest zdominowany przez użytkownika, a konkurencja pomiędzy producentami opakowań jest bardzo duża, co wymaga stosowania coraz doskonalszych rozwiązań. Opakowania produktów spożywczych, jak i innych artykułów codziennego użytku nabywanych w sklepach samoobsługowych, są jednym z głównych instrumentów strategii firm, mających na celu ciągły wzrost sprzedaży towarów. Z badań Amerykańskiego Instytutu Reklamy wynika, że aż 60–70% konsumentów kupuje te, a nie inne produkty pod wpływem impulsu [8]. Wzrost liczby dokonywanych spontanicznie zakupów, charakterystyczny dla zamożnych społeczeństw, jest widoczny nie tylko w Stanach Zjednoczonych, lecz również wśród mieszkańców Europy Zachodniej. Ten sposób kupowania staje się także coraz powszechniejszy w mniej zamożnych krajach.
W celu zdobycia rynku i pozyskania konsumenta producenci zastępują dotychczasowe opakowania coraz to nowszymi i bardziej nowoczesnymi, odpowiadającymi aktualnym potrzebom i tendencjom w modzie. Obniża się ich masę, podwyższa walory estetyczne, uszlachetnia materiały stosowane do ich produkcji, zwiększa barierowość, zabezpiecza przed niepożądanym otwarciem, konstruuje w sposób ułatwiający dozowanie, obniża zużycie surowców, dostosowuje do wymagań ekologicznych itp. Większość z tych zmian idzie w kierunku stosowania do produkcji opakowań folii wielowarstwowych.
W ostatnich latach w Polsce jest widoczny ciągły wzrost znaczenia opakowań i przewidywany dalszy, szybki rozwój tej dziedziny. Ponad 90% wszystkich powszechnie znanych produktów trafia na rynek w opakowaniach jednostkowych. Należy przy tym podkreślić, że generalnie największe zapotrzebowanie na opakowania występuje na rynku żywności – opakowania produktów spożywczych stanowią 60–70% ich światowego zużycia [5]. Od opakowań żywności – poza walorami estetycznymi, ekonomicznymi, dbałością o środowisko naturalne i funkcjonalnością – wymaga się również wielu innych właściwości, umożliwiających prawidłową ochronę pakowanego produktu, takich jak na przykład barierowość względem tlenu, pary wodnej, substancji zapachowych i mikroorganizmów, odporność na tłuszcze i inne substancje oraz na wysoką lub niską temperaturę.
W Polsce najwyższy wzrost zarówno produkcji, jak i zużycia odnotowuje się wśród opakowań z tworzyw sztucznych [8]. Zgodnie z klasyfikacją (w zależności od sztywności) wyróżnia się trzy ich rodzaje:
• giętkie – wykonane z cienkich folii, które po napełnieniu zmieniają kształt
• półsztywne – wykonane na ogół techniką formowania termicznego z grubszych, sztywnych folii, a są to pojemniki i tacki, a także tuby – po napełnieniu zachowują kształt, jednak są podatne na deformacje
• sztywne – zachowują kształt w trakcie użytkowania i są mało podatne na deformacje, a należą do nich przede wszystkim butelki oraz część opakowań formowanych wtryskowo [8].
Opakowania giętkie są wykonywane z folii jedno- i wielowarstwowych, przy czym te ostatnie są nazywane również foliami kompleksowymi, a folie wielowarstwowe uzyskiwane w procesie laminowania są określane mianem laminatów. Produkuje się je z różnych polimerów w postaci folii. Zawierają one także folię aluminiową i – niejednokrotnie – wytwory papiernicze, połączone ze sobą poprzez sklejanie, kalandrowanie lub współwytłaczanie. Odpowiedni dobór poszczególnych warstw, o niekiedy krańcowo różnych właściwościach fizykochemicznych i barierowości, oraz właściwy wybór metod powiązania ich ze sobą podczas wytwarzania tych wielowarstwowych folii umożliwia uzyskanie materiału o dowolnych cechach [8].
Do produkcji laminatów najczęściej wykorzystywane są folie: aluminiowa, polietylenowa, poliestrowa (z politereftalanu etylenu), polipropylenowa i poliamidowa, a także folia celulozowa oraz wytwory papiernicze. Spośród opakowań wykonanych z laminatów powszechnie występują na rynku:
• orientowana folia polipropylenowa 1 o grubości 20 µm z nadrukiem/klej/orientowana folia poli-propylenowa 18 µm – to laminat z wewnętrznym nadrukiem, stosowany do pakowania np. makaronów
• orientowana folia polipropylenowa 15 µm z nadrukiem/klej/metalizowana folia polipropylenowa 20 µm – do pakowania chipsów ziemniaczanych i pieczywa cukierniczego (zastosowana tu warstwa metaliczna zwiększa barierowość i chroni produkt przed światłem)
• orientowana folia polipropylenowa o grubości 25 µm, powleczona kopolimerem chlorku winylidenu i zadrukowana/klej/folia polietylenowa małej gęstości 2, o grubości 50 µm – do pakowania wyrobów kulinarnych (użyta warstwa kopolimeru chlorku winylidenu podnosi barierowość względem tlenu)
• orientowana folia polipropylenowa o grubości 18 µm z nadrukiem/klej/papier siarczynowy o gramaturze 50 g/m2 – materiał do pakowania przekąsek takich jak batony
• folia poliamidowa 3 20 µm zadrukowana/klej/folia polietylenowa o małej gęstości 60 µm – laminat do produkcji torebek do wędlin w plasterkach
• orientowana folia poliamidowa 12 µm zadrukowana/klej/jonomer 50 µm – do pakowania wyrobów mięsnych, na przykład wędlin
• orientowana folia poliamidowa 15 µm z nadrukiem/klej/folia aluminiowa 10 µm/klej/folia polietylenowa o małej gęstości 60 µm – do pakowania mielonej kawy
• folia poliestrowa z politereftalanu etylenu 4 o grubości 12 µm powleczona kopolimerem chlorku winylidenu, z nadrukiem/polietylen o małej gęstości 12 µm i 60 µm – do pakowania próżniowego i w gazie obojętnym przetworzonych wyrobów mięsnych i sera
• folia z politereftalanu etylenu o grubości 12 µm, metalizowana/klej/folia polietylenowa o małej gęstości i o grubości 40 µm – do pakowania przekąsek, na przykład prażonych orzeszków
• papier o gramaturze 60 g/m2/polietylen o małej gęstości o grubości 10 µm/folia aluminiowa 10 µm/polietylen o małej gęstości o grubości 40 µm – laminat do pakowania żywności liofilizowanej
• folia z politereftalanu etylenu o grubości 12 µm z nadrukiem/klej/folia aluminiowa 10 µm/klej/folia polietylenowa o małej gęstości o grubości 60 µm – laminat do pakowania palonej, mielonej kawy i przekąsek wrażliwych na utlenianie
• folia poliestrowa z politereftalanu etylenu o grubości 12 µm z nadrukiem/klej/folia aluminiowa – 18 µm/klej/folia polipropylenowa o grubości 75 µm – laminat do pakowania żywności poddawanej sterylizacji autoklawowej, odporny na temperaturę 130oC [22].
Stosowanie tworzyw sztucznych do produkcji laminatów umożliwia łączenie w nich właściwości poszczególnych wykorzystywanych do ich produkcji warstw, co pozwala na pełną ochronę pakowanego produktu, zapewnia mu najwyższą jakość, trwałość i zabezpiecza przed szkodliwym wpływem otoczenia. Tradycyjne opakowanie nieomal każdego produktu można obecnie zastąpić opakowaniem wykonanym z laminatu w postaci kolejnych warstw folii z wielkocząsteczkowych związków o odpowiednio dobranych właściwościach i technologii procesu laminacji [8].
Folie wielowarstwowe są wytwarzane na różne sposoby, a do podstawowych metod zalicza się:
• współwytłaczanie
• laminowanie ekstruzyjne, koekstruzyjne – przy użyciu stopionych polimerów
• laminowanie klejowe:
– „na mokro”
– „na sucho”
– bezrozpuszczalnikowe
– rozpuszczalnikowe
• laminowanie przez termozgrzewanie
• laminowanie za pomocą wosków lub klejów topliwych.
Podział ten jest przez różnych autorów przedstawiany odmiennie, [1,2,4] a celem każdej z metod jest związanie warstwy barierowej z warstwą zgrzewalną oraz – w zależności od przeznaczenia i zastosowania laminatu – z warstwami ochronnymi i nadającymi mu odpowiednią sztywność.
Stosowanie laminatów do opakowań ma wiele zalet. Należą do nich:
• możliwość doboru odpowiedniej barierowości i wytrzymałości mechanicznej poprzez łączenie różnych warstw
• skuteczna ochrona zapakowanego produktu
• relatywnie niski koszt pakowania
• wysoka estetyka druku
• liczne zastosowania do pakowania różnorodnych produktów – zarówno sypkich, stałych, półpłynnych, jak i płynnych
• możliwość pasteryzacji i sterylizacji produktów uprzednio zapakowanych
• możliwość stosowania różnorodnych metod pakowania itd.
Jedynym poważniejszym problemem, jaki nastręcza powszechne stosowanie takich wielowarstwowych laminatów do produkcji opakowań, jest ich utylizacja, ale jako materiał wysoce energetyczny mogą one być spalane w specjalnych instalacjach wyposażonych w urządzenia zapobiegające emisji szkodliwych produktów spalania do atmosfery, bądź też składowane na wysypiskach śmieci jako odpady, które nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla środowiska. Nad rozwiązaniem problemu utylizacji laminatów są prowadzone nieustannie badania, a tymczasem – w celu uzyskania przez nie jak najkorzystniejszych właściwości proekologicznych – dąży się do obniżenia gramatury produkowanych obecnie laminatów [2].
mgr inż. Joanna Izdebska
prof. dr hab. Halina Podsiadło
Instytut Poligrafii
Politechnika Warszawska
Bibliografia
1. M. Bohdan, J. Daleszczyk, Laminowanie folii opakowaniowych, „Opakowanie” 6/1999.
2. M. Bohdan, Folie opakowaniowe giętkie do pakowania produktów spożywczych, „Przemysł Spożywczy” – Dodatek Specjalny 8/2002.
3. M. Cichoń, Opakowanie w towaroznawstwie, marketingu i ekologii, Wrocław, Akademia Ekonomiczna w Krakowie, Ossolineum, 1996.
4. B. Czerniawski, J. Stasiek, Przegląd systemów wytwarzania giętkich folii wielowarstwowych, Plastics Review 6/2002.
5. B. Czerniawski, Postęp techniczny w dziedzinie opakowań z tworzyw sztucznych, „Opakowanie” 1/2001.
6. M. Golińska, Folie zdobywają rynek, „Opakowanie” 9/2002.
7. B. Grabowska, S. Jakowski, R. Warczyński, Rynek opakowań w Polsce. Stan obecny i prognoza do 2005 r., COBRO, Warszawa 2000.
8. Opakowania żywności, Agro Food Technology pod redakcją B. Czerniawskiego i J. Michniewicza, Czeladź 1998.
9. J. Stasiek, B. Czerniawski, Systemy uszlachetniania folii giętkich, „Opakowanie” 6/2000.
1 Orientowana folia polipropylenowa w literaturze występuje pod symbolem OPP
2 Folia polietylenowa o małej gęstości oznaczana jest symbolem PE-LD
3 Folia poliamidowa oznaczana jest symbolem PA
4 Folia poliestrowa z politereftalanu etylenu ma symbol PET
|
|
|
|
