Упаковка в термоусадочные пленки

При упаковывании различного рода пищевых продуктов основным требованием, предъявляемым к упаковке и способу упаковывания, является защита и сохранение качества упакованного продукта в течение определенного времени (до момента его потребления).
Для этих целей используют различные приемы и способы, из которых наиболее широкое распространение получили упаковка в термоусадочные и растягивающиеся пленки, асептическое упаковывание, упаковка в вакууме и в газовой среде и ряд других.
Термоусадочными называются полимерные пленки, способные сокращаться под воздействием температуры, превышающей температуру размягчения полимера. Получают такие пленки растяжением полимерного материала в высокоэластичном нагретом состоянии и последующим охлаждением.
В инженерной практике к усадочным принято относить пленки, обладающие способностью давать повышенную (до 50% и более) усадку и используемые для упаковки различных изделий.
К преимуществам упаковки в термоусадочные пленки по сравнению с традиционными пленочными упаковками относятся уменьшение объема упаковки за счет плотного обтягивания товара, относительно меньшая масса пленок. Упаковка в усаживающуюся пленку часто бывает дешевле и привлекательнее на вид, чем обычный ящик из картона. Этот вид упаковки дает определенные преимущества для розничной торговли: уменьшение количества упаковочного материала и площади в торговом зале, занимаемой товаром по мере его реализации. Упаковывание в термоусадочную пленку защищает товар от воздействия окружающей среды.
Виды термоусадочной пленки
Термоусадочные пленки можно классифицировать по нескольким признакам:
1) в зависимости от исходного сырья выделяют такие виды термоусадочной пленки, как пленки из кристаллизующихся ПО (ПЭВД, ПЭНД, ПП), сополимеров этилена с винилацетатом, ПВХ, ВХВД (сополимер винилхлорида с винилденхлоридом), полистирола, гидрохлорида каучука, полиамида.
Термоусадочная пленка полиолефиноваяПолиолефиновая термоусадочная пленка, популярная на европейском рынке, обладает особой, так называемой перекрестно-пересеченной молекулярной структурой, благодаря которой пленка с минимальной толщиной способна выдержать самые высокие нагрузки.
По сравнению с термоусадочной пленкой ПВХ пленка полиолефиновая имеет ряд преимуществ: усадка в 2 раза выше; температура усадки ниже; отсутствие мутности, высокий блеск; шире диапазон температур хранения упакованных в пленку товаров без изменения свойств пленки; наличие запаса по растяжению (выше степень эластичности) предохраняет пленку от лопания; из-за отсутствия молекул хлора не пахнет при усаживании. Кроме того, ПВХ может выделять хлор не только при утилизации, но и при хранении продукта при температуре выше +25° С, придавая специфический запах продукту. Полиолефиновые пленки, хлора не содержащие, более лояльны к продукту.
Наибольшее распространение получили термоусадочные пленки из полиэтилена низкой плотности, обладающие удовлетворительной механической прочностью в интервале температур от -50°С до +50°С, легко сваривающиеся, эластичные и инертные по отношению к большинству упаковываемых веществ и имеющие невысокую стоимость.
Наиболее современными и качественными являются термоусадочные пленки на основе линейного полиэтилена. Обладая превосходной прочностью, они, в отличие от полипропиленовых пленок, совершенно не деформируют продукт и пригодны для упаковки даже газет и журналов. В силу многослойности пленки на основе линейного полиэтилена обладают некоторыми барьерными свойствами. Их также отличает широкий диапазон возможной температуры хранения товара: от – 80° С до +80° С.
Термоусадочные пленки из полипропилена в сравнении с полиэтиленовыми отличаются повышенной жесткостью и более высокими прочностными показателями. Они менее подвержены растрескиванию под действием остаточных напряжений, прозрачны, обладают пониженной проницаемостью по отношению к водяным парам и различным ароматическим веществам.
Термоусадочные пленки получают также на основе радиационно-модифицированного полиэтилена. Воздействие ионизирующей радиации в процессе изготовления термоусадочных пленок позволяет повысить их термостойкость, напряжение усадки, улучшить прочностные свойства.
2) в зависимости от степени усадки в продольном и поперечном направлениях различают пленки одноосно-ориентированные и двухосно-ориентированные.
- одноосно-ориентированные пленки усаживаются преимущественно в одном направлении: например, в продольном на 50-70%, а в поперечном на 10-20%.
- двухосно-ориентированные пленки сокращаются в обоих направлениях, с одинаковой или различными степенями усадки: например, в продольном направлении на 50-60%, а в поперечном - на 35-45%.
3) в зависимости от требований потребителей термоусадочные пленки выпускаются толщиной от 20 до 250 мкм с предельным отклонением по толщине не более +20% от заданной:
- термоусадочные пленки толщиной от 20 до 50 мкм применяются для единичной упаковки;
- термоусадочные пленки толщиной от 50 до 100 мкм применяются для групповой упаковки;
- термоусадочные пленки толщиной от 100 до 250 мкм применяются для штапельной упаковки;
4) в зависимости от метода производства выпускаются:
- однослойная термоусадочная пленка, производимая методом экструзии.
Данный метод заключается в продавливании материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (головку), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы;
- многослойная термоусадочная пленка, производимая методом соэкструзии.
В производстве соэкструзионных пленок находят применение те же типы экструдеров, что и в производстве однородных пленок (однако, с полностью иным решением головок экструдеров). В процессе соэкструзии используются как минимум два, но чаще большее число экструдеров, снабженных совместной головкой. Струи различных пластмасс соединяются в фильерах, образующих конечную часть головки, реже - непосредственно после выхода из головки.
Многослойная термоусадочная пленка включает первый слой сополимера с кислотой, сополимера этилена с α-олефином или их смесь, второй слой, содержащий сополимер этилена с 9-20 мас.% винилацетата. Пленка может иметь третий слой из барьерного полимера, четвертый слой - сополимера этилена с 9-20 мас.% винилацетата и пятый слой.
Формирование каждого слоя многослойной термоусадочной пленки происходит отдельно. Поэтому возможные дефекты каждого слоя не совпадают, и пленка оказывается на 15-20% прочнее, чем аналогичная по толщине однослойная. Таким образом, становится реальным уменьшение толщины (а значит и себестоимости) многослойной «термоусадки» без ухудшения ее эксплутационных характеристик. Кроме того, уменьшение толщины пленки дает возможность снизить температуру в термотуннеле, что позволяет потребителю пленки экономить электроэнергию.
5) в зависимости от технологии (со-)экструзии термоусадочные пленки имеют вид:
- рукава. Применяется (со-)экструзия с раздуванием;
- полотна. Производится методом плоскощелевой (со-)экструзии, либо рукав, произведенный методом (со-)экструзия с раздуванием, разрезается вдоль по длине;
- полурукава. Представляет собой либо свернутое полотно (произведенное методом плоскощелевой (со-)экструзии), либо разрезанный рукав (произведенный методом (со-) экструзии с раздуванием);
Для различных методов экструзии конструкция головок экструдера и остальных устройств имеет принципиальные отличия, однако устройство экструдера и принцип работы формующего инструмента одинаков для обоих способов.
Свойства термоусадочной пленки
Физико-механические и экcплуатационные свойства пленок обусловлены химической природой применяемого полимера и степенью его ориентации.
Важными характеристиками термоусадочных пленок являются степень усадки (коэффициент усадки) и напряжение усадки. Степень усадки характеризуют отношением линейных размеров образца до, и после усадки и определяется по формуле:

Kyс = (Lo - L/Lo)100%, где Lo и L - длина образца до и после усадки.

Напряжение усадки Сус - это напряжение, возникающее в ориентированном материале при нагревании до определенной температуры, определяется по формуле:

Сус = P/S, МПа, где Р - усилие, возникающее при усадке; S - площадь поперечного сечения образца после усадки.

Напряжение усадки зависит от температуры и продолжительности нагрева пленки. Чем ниже температура усадки, тем больше времени требуется для усадки пленки. Если производить усадку при высоких температурах, то время усадки может быть незначительным. Прочность пленок после усадки несколько уменьшается, но остается достаточной, чтобы обеспечить целостность упаковки.
Для упаковывания единичных изделий небольшой массы, например, хлебобулочных изделий, тушек птиц, аэрозольных баллонов, сувенирные наборов применяются пленки толщиной 20 - 50 мкм, для групповой упаковки выбирается пленка толщиной 50 - 100 мкм, для пакетирования на поддонах (штабельной упаковки) - пленка толщиной 100 - 250 мкм.

Для достижения высоких физико-механических и технологических характеристик термоусадочной пленки, как упаковочного материала к ней предъявляются следующие требования: рецептура, высокая однородность свойств по всему полю полотна, высокое качество намотки.
Варианты упаковывания и сферы применения термоусадочной пленки
Упаковка продукции в термоусадочную пленкуТермоусадочные пленки применяются для упаковки разнообразных продуктов питания, банок, бутылок, галантерейных и хозяйственных изделий, газет, журналов, канцелярских товаров и др.
Возможные варианты упаковывания в термоусадочную пленку могут быть условно разделены на три основные группы: единичная, групповая и штабельная упаковка.
Единичная упаковка (ее называют штучной, или индивидуальной) - каждое отдельное изделие обертывается пленкой, которая после усадки плотно облегает изделие, повторяя его конфигурацию.
Групповая упаковка - предварительно комплектуется набор из нескольких однотипных или разнотипных изделий, которые, как и при единичной упаковке, обертываются пленкой, после усадки которой получается плотный пакет. Упаковывание может производиться только в пленку или с использованием предварительной укладки изделий на специальные подложки. Этот вид упаковки может применяться в качестве транспортной тары
Штабельная упаковка - на жесткий поддон укладываются несколькими рядами изделия (мешки, коробки, книги, кирпичи, лотки с банками, бутылками и т.д.), которые сверху покрываются чехлом из термоусадочной пленки и подаются в туннельную печь. После усадки получается компактный штабель, который можно легко перемещать подъемно-транспортными средствами. Штабельная упаковка представляет собой современный и перспективный вид транспортной упаковки товаров.
Процесс упаковывания в термоусадочную пленку включает в себя следующие операции: укладка товара на подложку (лоток, поддон); обертывание пленкой; сварка пакета; усадка (прохождение через усадочную камеру); охлаждение изделий.
Оболочки из термоусадочной пленки по конструктивному исполнению подразделяются на обандероливающие, полностью обертывающие и зачехляющего типа.
Обандероливающие пакетирующие оболочки покрывают группу изделий (упаковочных единиц) или транспортный пакет (блок-пакет) по периметру полностью, а на торцевых сторонах имеют отверстия.
При полном обертывании пленочная оболочка полностью покрывает транспортный пакет или группу изделий (упаковочных единиц).
Для скрепления транспортных пакетов пакетирующими оболочками зачехляющего типа из рукавной термоусадочной пленки изготавливаются чехлы путем соединения сварным швом верхних краев отрезка рукава.
Печать на термоусадочной пленке
Если говорить о термоусадочной пленке для групповой упаковки, то это достаточно толстый и прочный материал. Печать, как правило, выполняется по лицевой поверхности - в отличие от термоусадочных этикеток. Преимущественно применяется способ глубокой печати, но флексография также уверенно отвоевывает свое пространство.
Для печати по тонким термоусадочным пленкам для мелкой упаковки также используют флексографский и глубокий способы.
Печать на термоусадочных пленках связана со сложностями, нетипичными для работы с бумагой. Особого подхода требует допечатная подготовка. Необходимо так спроектировать изображение, чтобы при усадке на товаре или на группе товаров, к примеру, тех же бутылок, оно не оказалось искаженным. Здесь эффект «кривого зеркала» должен быть просчитан заранее. Для этого уже созданы специальные программные продукты.
Усадка пленки оказывает влияние и на краску. Главное, чтобы красочная пленка оставалась достаточно гибкой, иначе после усадки появятся разрывы, трещины, тёмные полосы в местах скопления пигмента. Практически все производители качественных красок преодолели эти проблемы.
Работающие с красками на водной основе сталкиваются с другой проблемой. Основная масса таких заказов традиционно выполнялась на машинах глубокой печати, но сейчас всё больше флексографских типографий предлагает печать красками на водной основе. Однако, когда готовую упаковку с печатью фиксируют в паровой туннельной сушке, краска может снова набрать влагу.
Применение термоусадочной пленки
По опыту зарубежных предприятий 95% термоусадочных пленок используется для не пищевых продуктов и только 5% для пищевых (чаще всего для упаковки пиццы и овощей). В нашей стране термоусадочные пленки нашли широкое применение для упаковки пищевой продукции. Сферы применения ее в пищевой отрасли довольно разнообразны, наиболее частые из них следующие:
- упаковка хлебобулочных изделий - применяется для увеличения сроков реализации и, кроме того, в такой упаковке хлебобулочные изделия приобретают эстетичный товарный вид;
- упаковка мяса и птицы – для увеличения сроков хранения, придания эстетичного вида и удобства для розничной продажи;
- упаковка кондитерских изделий или полуфабрикатов с использованием лотков соответствующих размеров. Такая упаковка, благодаря жёсткому лотку, обеспечивает большую сохранность продукта по сравнению с обычной расфасовкой в пакеты и имеет более привлекательный для потребителя объём фасовки.
- групповая упаковка банок, бутылок, пакетов с алкогольными и прохладительными напитками, молочными продуктами и др.
Также термоусадочная пленка используется и в сфере непищевых товаров. В частности с ее помощью осуществляют:
- упаковку бумажных изделий – бумаги для факсов, полиграфической продукции. В данном случае используется термоусадочные пленки с низкой степенью усадки;
- упаковку продукции радиоэлектронной, металлообрабатывающей и легкой промышленности;
- упаковку хозяйственных изделий;
- упаковку химических, пищевых, медицинских, парфюмерных товаров;
- упаковку строительных материалов: плинтусов, штапика, наличников, карнизов, жалюзи, обоев и многих других длинномеров. В данном случае используется термоусадочные пленки с различной усадкой в продольном и поперечном направлениях;
- упаковку видеокассет, CD-, DVD-дисков, сувениров и др.
Также термоусадочные пленки применяют для упаковывания продукции на кирпичных и стекольных заводах.