Полистирол и его производные

Упаковочное оборудование, маркировочное оборудование, оборудование для сортировки и фасовки - вопросы, обсуждение, рекомендации, новости и другое

Полистирол и его производные

Сообщение kuzlev » 16 мар 2011, 23:37

Полистирол и его производные (расширение сферы применения в упаковочной индустрии)


Одним из распространенных полимерных материалов для изготовления термоформованных изделий является полистирол (ПС) и его производные. Основным методом изготовления полуфабрикатов (рулонные пленочные материалы, письма) из ПС является экструзия, изделий из них - термоформование, раздув.

Из ПС производили экструзионно-раздувную пленку в промышленном масштабе с 1960 г. на несколько модифицированном, но в целом типовом оборудовании. ПС нашел нишу на рынке реализации однослойных и многослойных экструзионно-раздувных пленок, поскольку он жесткий, прозрачный и на него можно наносить печать. У него также хорошая способность держать складку, а его газопроницаемость или способность пропускать воздух делает его еще более привлекательным для производства упаковки для свежих пищевых продуктов. Преимущество раздувной пленки из ПС в сравнении с наливной пленкой заключается в том, что используется значительно более дешевое оборудование, добавляется больше ориентации и можно производить более тонкую пленку. Еще одно преимущество экструзионно-раздувной пленки из ПС в том, что ее можно производить как с матовой, так и с блестящей поверхностью, в то время как наливная пленка может быть только блестящей. Подобно наливной пленке, экструзионно-раздувная пленка из ПС может иметь высокую степень прозрачности, если только ее не смешивают с сополимером бутадиен-стирола (БДС) для получения дымчатости. Но в использовании ПС как смолы для производства экструзионно-раздувной пленки есть также и недостатки. Один из них - это то, что его трудно обрабатывать, особенно как однослойный материал. Трудности несколько меньше, когда слои ПС находятся между слоями полиолефинов. Оборудование, которое сегодня используется для реализации этой технологии, полностью патентованное и собирается обработчиками на их предприятиях. Исключение составляют линии для производства многослойных экструзионно-раздувных пленок, предназначенные для объединения слоев полиолефинов и модифицированного ПС. Последние являются, по сути, традиционными системами, поскольку полиолефиновые слои обычно служат подложками для стирольных слоев. Экструзионно-раздувные пленки из ПС приобретают высокую степень ориентации. При некоторых способах использования это может быть преимуществом, но для производителей горячего формования это может быть недостатком из-за большой усадки. Ударопрочность экструзионно-раздувной пленки из ПС обычно находится в пределах от «слабой» до «не совсем слабой». Однако практически вся экструзионно-раздувная пленка из ПС модифицируется в известной степени БДС. При содержании от 5 до 30 % БДС экструзионно-раздувная пленка из ПС переходит в категорию жесткости «не такая уж слабая».

Модифицированный ПС завоевывает ниши рынка в области производства однослойных и многослойных экструзионно-раздувных пленок. Наиболее масштабным использованием, которое появилось в течение последних 7-8 лет, является производство воздухопроницаемых пленок для упаковывания свежих пищевых продуктов. Уровень воздухопроницаемости, необходимый для упаковывания пищевых продуктов, определяет количество модификатора БДС, поскольку у него выше газопроницаемость по сравнению с чистым ПС. Для фруктов, которые созревают в упаковке, нужно 20-30 % БДС для того, чтобы обеспечить более свободное проникновение кислорода внутрь и углекислого газа наружу. Продукт, дышащий меньше, нуждается в 5-10 % БДС просто для повышения ударопрочности.

Другие рынки для экструзионно-раздувной пленки из ПС те же, что и для наливной пленки из ПС: герметизирующие покрытия для окон, обертки для твердой карамели, этикетки и другое использование вместо целлофана, при котором способность ПС сохранять складку, выглядеть мятым и в остальном быть похожим на бумагу является преимуществом. Обертки для карамели демонстрируют наибольший рост спроса по сравнению со всеми остальными применениями. В число других специальных рынков замещения целлофана входят прозрачные тонированные обертки для корзин с продуктами и цветами, а также блестящие, пригодные для нанесения на них печати пленки для ламинирования на гарячеформованный лист для демонстрации товаров в магазинах. К более недавним применениям в европейских странах относятся: прозрачные страницы в альбомах для марок, рукавные защитные оболочки для документов, листы для упаковывания мяса и рыбы.

С развитием сетей быстрого питания, а главное - сетей магазинов самообслуживания, растет популярность упаковки из вспененного ПС (ВПС). Она экономична, надежна, удобна. Хотелось бы отметить преимущества и недостатки этого вида упаковки и тенденции развития рынка в ближайшее время. ВПС - это специальным способом вспененный полимер, содержащий мельчайшие пузырьки воздуха. Существует 2 вида аналогичного материала: пенопласт (вспенивающийся ПС) и экструдированный ВПС. Отличаются они в первую очередь способом изготовления. Первый получают из гранул особых марок ПС путем нагревания сырья паром в специальных формах. Рассматривая такую упаковку, можно увидеть своеобразные «шарики». Второй вид - экструдированный ВПС - изготавливается из гранул ПС общего назначения. На этапе экструзии специальными методами получают вспененную ленту ПС, которую впоследствии формируют в определенные изделия. Формование изделия происходит методом термоформования.

Именно этим способом изготавливается большинство лотков и посуды, которые можно встретить сегодня в магазинах и пунктах быстрого питания. При экструзии ПС может быть вспененный до 50 % от собственного плотности. Вспенивание может проходить во время экструзии или во время формования (выдувного или термоформования). Успешная экструзия вспененного полимера зависит от температуры и давления внутри экструдера. Первый способ производства пенопласта для пищевой упаковки используется достаточно редко, хотя есть случаи, например при изготовлении стаканов высотой 8-10 см, поскольку с экструзионной технологией такого вытяжения на термоформованных машинах достичь довольно сложно. Интересно то, что благодаря процессу вспенивания толстая пленка может быть изготовлена из того же количества материала, что и более тонкая. Этот факт позволяет обеспечить экономичное производство, причем нужно учитывать, что толстая пленка дает преимущество по жесткости на единицу массы. При производстве ВПС большое значение придается однородности его ячеистой структуры. При физическом вспенивании без специальных добавок получается пена «грубой» структуры. Для образования хорошей однородной ячеистой структуры в ПС зачастую добавляют так называемые агенты нуклеации (или нуклезаторы), которые во время вспенивания материала являются центрами роста пены. Чем больше нуклезатора вводится в ПС, тем больше ячеек образуется, а их размер будет меньшим. Количество вводимого нуклезатора влияет также и на скорость самого процесса вспенивания. Одним из лучших нуклезаторов пассивного типа является тальк, действие которого основано на образовании препятствий для выхода из расплава полимера вспенивающего газа. Из-за теплоизоляционных свойств ВПС во время термоформования применяют двустороннее нагревание. ВПС имеет структуру, которая представляет собой множество не совмещающихся ячеек. Это хороший демпфирующий материал (при достаточной толщине), хороший теплоизолятор. Его поверхность износостойкая, что является важным фактором при выборе упаковки для упаковывания продукта.

Сфера потребления ВПС очень разнообразна. Развивается рынок теплоизоляционных материалов из ВПС, из которого изготавливают широкий спектр упаковочных решений, использующихся как в пищевой, так и в непищевой промышленности. Лотки и подложки из ВПС пользуются наибольшим спросом в сетях супермаркетов. Ввиду того что предпочтение все чаще отдается быстрому питанию, становится актуальной одноразовая посуда из ВПС: стаканы, контейнеры, лотки, ланч-боксы, тарелки. Всем знакома упаковка из ВПС под яйцо. Еще одно направление использования упаковки из ВПС - ящики для рыбы и упаковка для овощей и фруктов. Применение упаковки из ВПС не ограничивается пищевой промышленностью. Ведь ее используют и для упаковывания бытовых приборов, электроники, игрушек, инструментов и др. И все же особый «бум» можно наблюдать в производстве одноразовой посуды и лотков, или тарелко-поддонов, из ВПС, которые используются для упаковывания мясных, рыбных, кондитерских изделий, а также овощей и фруктов в заведениях быстрого питания.

ВПС значительно легче обычного ПС и имеет отличные теплоизоляционные свойства. Посуда из ВПС для горячих пищевых продуктов позволит сохранить их горячими и не обжечь при этом руки, а упаковка для продуктов глубокой заморозки обеспечит их сохранность при транспортировании. Хорошо удерживая влагу, ВПС пропускает в небольших количествах воздух, «дышит», что является необходимым условием сохранения фруктов и кондитерских изделий. Способность ВПС гасить ударные и вибрационные воздействия, предохраняя продукцию от деформации, дает возможность изготавливать из него упаковку для хрупких предметов. Такая упаковка достаточно легко формуется, причем ВПС можно окрашивать в любой цвет. Упаковка из ВПС имеет низкую стоимость по сравнению со стоимостью товара. Такая упаковка красиво и аккуратно выглядит, производит приятное впечатление на покупателя. Упаковка (некоторые ее виды) не теряет свойств при температуре от -25 до +100 °C и может использоваться в микроволновой печи, поддерживает температуру упакованного продукта в течение длительного времени (несколько часов). Актуальной является возможность изготовления упаковки из ВПС со всасывающим слоем - абсорбирующих лотков, часто используемых для мясной продукции. Сделанные полностью из ПС, эти лотки являются экологически чистыми (после утилизации допускается вторичная переработка). Их конструкция дает возможность отводить сок от продукта с поверхности и накапливать его в высокоабсорбирующем слое внутри лотка, далеко от продукта. Влаговпитывающие подложки имеют специальную многослойную структуру, что дает им возможность впитывать и удерживать влагу, выделяемую мясными изделиями. Через перфорированную поверхность дна жидкость проникает во внутренний слой подложки и удерживается там благодаря специальной конической форме. Высокие влаговпитывающие свойства внутреннего слоя позволяют использовать эти подложки даже для продуктов, выделяющих большое количество жидкости. Спрессованные края не дают жидкости просачиваться на пленку - это является главным преимуществом данного вида упаковки. Края упаковки и пленка остаются сухими и чистыми, что очень удобно как для продавца, так и для покупателя. Непрозрачная поверхность лотка скрывает цвет впитанной жидкости. Даже если заранее упакованное мясо будет неровно положено на прилавок, жидкость с боков не подтечет, пленка и прилавок останутся чистыми и не возникнет необходимости в переупаковывании и замене влажных упаковок. Процесс вторичной переработки и утилизации такого лотка облегчает то, что все слои изготавливаются из одного материала.

Выводы

Всем известны основные функции упаковки: сохранение свежести продукта, защита его от повреждений или потерь при транспортировании, складировании и хранении, облегчение доставки товара до дома. Кроме того, упаковка информирует покупателя о массе, составе, пищевой и энергетической ценности продукта, о дате его изготовления и сроке хранения, о координатах производителя. А еще защищает людей от нежелательного воздействия самого продукта и продукт от воздействия внешних факторов. При этом она должна отвечать следующим требованиям: быть устойчивой к механическому воздействию и влиянию погодных факторов, не набухать при контакте с продуктом и не допускать проникновения его через стенки упаковки. Очень важным условием успешного использования упаковки является ее легкая утилизация или переработка. Всем этим требованиям и соответствует упаковка из пенополистирола, вот почему он нашел свое место в упаковочной индустрии и достойно его удерживает.

Статья опубликована в журнале "Упаковка" (Украина)

Автор: Л.И. Мельник, к.т.н., И.Ю. Недобий, Р.В. Волынец, НТУУ «КПИ», г. Киев
kuzlev
 
Сообщений: 176
Зарегистрирован: 25 июл 2010, 11:05

Вернуться в Оборудование для упаковки, маркировки и сортировки

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron