Ламинаты: безбарьерные возможности при барьерных свойствах

Ламинаты — сложные многослойные материалы — известны уже не одно десятилетие. Вероятно, предпосылкой для их создания в свое время послужила аналогия с многослойностью одежды, где каждый элемент выполняет определенную барьерную функцию (впитывание влаги, сохранение тепла и пр.) Так и ламинаты обладают набором уникальных барьерных свойств, которых невозможно добиться, используя простые структуры материала. Изначально для упаковки, разумеется, принцип «одежной» многослойности использовался буквально: продукт помещали, например, в несколько слоев разнородных материалов. Сейчас же технологии позволяют соединять в монолит, на первый взгляд, несоединяемое — бумагу, металл и полимерную пленку

Говоря о ламинатах, целесообразно уточнить терминологию: ламинатом (иликомбинированнымматериалом) считается материал, состоящий из двух или нескольких разнородных по составу слоев, изготовленных независимо друг от друга и соединяемых в процессе ламинирования (обычно за счет склеивания). Если же получение многослойного материала происходит одновременно с изготовлением всех его слоев за один прогон, то речь идет о соэкструзии, и подобные полимерные материалы принято называть соэкструзионными или соэкструдированными.

Ламинирование без растворителя: 1 — материал-основа, 2 —узел нанесения клея с валами, регулирующими грамматуру клея, 3 — второй материал, 4 — ламинирую щее устройство, 5 — готовый ламинат

В данной статье мы уделим внимание именно ламинатам, хотя рассматривать их отдельно от соэкструдатов все-таки не стоит: сейчас широкое распространение получили сложные ламинаты, включа» | щие, например, картон и соэкструдир ванную трехслойную пленку. В последи—' j время на волне борьбы за экологичносгь] появилось множество противников КО)бинированных и соэкструдированньп: i материалов — сочетание в них разнь:::| по природе материалов создает трудности при утилизации. Однако их использование оправдывается тем, что оно позволет значительно уменьшить материалов ] кость упаковки.

Ламинирование или соэкструзия?

Неизбежно возникает вопрос: не выг:;-| нее ли с экономической точки зрени! отказаться от ламинирования в польз»! соэкструзии? Ведь плюсы соэкструзш! налицо — при получении пленки за ozja 1 прогон значительно снижаются издери п I производства, не требуется использова>:>1| адгезивов (если таковыми не считать с: сополимеров, применяемых для соеднэ;-! ния полярных и неполярных полимер ■ 1 материал пленки практически моно ж-1 тен (вероятность расслаивания свед:г^1 к минимуму), для создания внутренкегт! слоя можно использовать менее доре::«;| и даже вторичное сырье. Внутренняя слой соэкструдата может обладать багьерными свойствами за счет содержанам специальных наполнителей, обеспечизг-1 ющих определенную газои паропро:-з-1 цаемость, поглощающих УФ излуче добавок и др.

Однако в отличие от ламинации соэкструзии исключена межслойпечать, при которой изображение заттшщено от истирания и предотвращен контакт продукта с краской. Кроме Tt::. каждый материал — бумага, полимегч». алюминиевая фольга — обладает св : ■ ми достоинствами, как в плане барьер:-: свойств, так и возможностей облагот^гживания поверхности, каких невозмо* добиться соэкструзией.

То, как многослойный материал явит свои барьерные свойства, 6v зависеть и от условий хранения про;п та в упаковке, например, относитель:-

'минирование расплавом воска и полимера: . — материал-основа, 2 — узел нанесения ic:e3uea, 3 -— второй материал, 4 — ламинирующее устройство, 5 —узел охлаждения,

-  — готовый ламинат

I -.ажность влияет на газопроницаемость

-   химерных материалов, низкие температуры — на тот же показатель метал-

■зированных полимеров и ламинатов с фольгой. Определяющим фактором при зазope между ламинатом и соэкструдаюм также является то, дает ли возможность упаковочный материал подвергать продукт в упаковке тепловой обработке при стерилизации и т.п.

Какой способ предпочесть?

Попробуем условно классифицировать тгинципы, определяющие выбор способа получения ламинатов. Назовем лишь некоторые из них:

♦   стоимость (в большей или меньшей степени дорогостоящий процесс);

♦  простота оборудования;

♦  универсальность или специфичность оорудования;

♦   природа материалов в составе ламизата.

Все эти принципы тесно взаимосвязаны. Так, производители часто предпочитают приобрести ламинатор универсального типа, который можно использовать 1ля работы с разными комбинируемыми материалами и адгезивами. Это позволяет расширить ассортимент выпускаемой продукции, исключить необходимость -приобретения различного по назначению .оорудования, уменьшить количество гбслуживающего персонала и снизить себестоимость продукции и издержки производства. Природа материалов, под:ежащих соединению, также определяет выбор того или иного способа ламинирования, ведь каждая из технологий накладывает свои ограничения.

С растворителем...

Чем отличаются способы ламинирования? Прежде всего, видом адгезива — клея или расплава полимера, а также наличием экструдера или емкости для адгезива. По этому признаку различают:

♦  сольвентное мокрое ламинирование;

♦    сольвентное сухое ламинирование с растворителем;

♦  ламинирование без растворителя (бессольвентное);

♦  ламинирование расплавом воска;

♦  экструзионное ламинирование расплавом полимера.

Мокрое ламинирование применяется только в случае, если одним из соединяемых слоев является бумага или картон, способные пропускать растворитель (воду) в составе клея при его испарении. В качестве адгезива используются крахмальные или синтетические клеи, сравнительно дешевые и экологичные. Другим слоем ламината обычно бывает алюминиевая фольга.

Сухое ламинирование с растворителем принципиально отличается от мокрого составом адгезива: в данном случае

используются полиуретановые двухкомпонентные клеи. Соединение слоев ламината (чаще всего полимеров и фольги) происходит при взаимодействии компонентов клея, например, изоцианового и полиэфирного, и испарении растворителя.

Эти два способа ламинирования объединяет наличие растворителя в составе клея и похожее аппаратурное оформление: в обоих случаях необходимо наличие тоннельной сушильной камеры для интенсификации испарения. Это, конечно, несколько усложняет и удорожает процесс за счет потребления дополнительной энергии при нагреве камеры. При сухом ламинировании сушильная камера устанавливается перед ламинирующим устройством, тогда как при влажном способе сушке подвергается уже готовый ламинат.

И без растворителя

Экструзионное ламинирование расплавом полимера: 1 — материал-основа, 2 — ламинирующее устройство, 3 — плоскощелевая головка экструдера, 4 — второй материал, 5 — готовый ламинат

Сухое ламинирование с растворителем: 1 — материал-основа, 2 —узел нанесения клея, 3 — туннельная сушильная камера, 4 — ламинирующее устройство, 5 — второй материал, 6 — готовый ламинат

■производство упаковки

Более прогрессивной и распространенной считается технология ламинирования без растворителя. Согласно ей, основной клеящий компонент в сочетании с отвердителем перед нанесением подогревается, что способствует процессу химического отверждения без использования сушильной камеры. Этот способ применяется для соединения, в основном, полимерных пленок, в том числе металлизированных. В числе несомненных плюсов бессольвентной технологии — относительно низкие

энергозатраты, а также экологическая пожарная безопасность производстт обеспечиваемые отсутствием раствор телей.

Ламинирование расплавом воска полимера (чаще всего сополимера эти на с винилацетатом — СЭВ А) происхо аналогично предыдущему способу, н дит применение для соединения бумаг;: алюминиевой фольги. Однако такая еж тема характеризуется более низкой с костью к расслоению по сравнению с гими способами ламинирования.

Все эти способы получения лам* тов объединяет технологическая осо^ ность — наличие емкости, из которой п редством системы валов происходит адгезива и передача его на материал.

Метод экструзионного ламинир ния расплавом полимера (каширова заключается в нанесении на подло (фольга, бумага) тонкого слоя распаленного полимера — обычно ПЭВД — качестве адгезива. Равномерность по; полимера и его реологические харак ристики обеспечиваются применен непрерывного процесса плоскощеле экструзии: в этом состоит главный ха терный признак данного способа л нирования. Кроме того, он дает возм ность либо сразу комбинировать п ченный материал со вторым слоем, оставлять его в качестве полуфабр1г который можно будет соединять по твом нагрева и прессования с др материалами в дальнейшем. Такие , наты применяются в упаковке шире спектра пищевых продуктов, в том жиросодержащих, кондитерских и м ронных изделий, полуфабрикатов и дг

Окончательный выбор технол ламинирования остается за произво лем упаковки. Вне сомнения одно: исг зование ламинатов позволяет значг~ но улучшить барьерные свойства уп ки по сравнению с традиционными о слойными материалами. За счет варь вания материалов различной природ ы их последовательности в составе ламм можно добиться совершенно уникаль характеристик и при этом снизить т щину, а значит, массу упаковки.

А на практике

Комбинирование разнородных слоев воляет создавать ламинаты со спец" ческими свойствами. Как правило, материалы особенно востребованы в чае необходимости обеспечить про (если речь идет об упаковке) гарант ванную защиту от внешних воздейс поскольку обычные мономатериалы

^; здают полным комплексом барьерных •йств. С другой стороны, постоянно ввивающиеся технологии производс- продуктов питания требуют соот- "ствующего подхода к методу фасова- : сегодня все большее распростране- приобретает асептическая упаковка 1Бтоклавирование (пастеризация или рилизация продукта в так называемой эрт-упаковке). При этом невозможно 1лить роль упаковочного материала, эрый должен обладать в этом случае сокой термостабильностью, стойкос- к расслаиванию, прекрасной свари- мостью и прочностью шва на разрыв : обеспечения герметичности упаковки ке при воздействии тепловой обработ- Ламинаты реторт-упаковки заменяют лционные для этой области металл и ело: благодаря несравнимо меньшему v. гибкости, стойкости к механическим зреждениям и компактности гибкой ковки упрощается процесс транспор- эвки и хранения. Кроме того, в отли- от привычных банок, многослойные гериалы позволяют проводить тер- •бработку содержимого упаковки в чение меньшего времени, сохраняя при эм полезные вещества и органолепти- ше свойства продукта. Реторт-упаков- легко изменяемая по форме, объему

Мокрое ламинирование: 1 — материал-основа, 2 —узел нанесения клея, 3 — второй материал, 4 — ламинирующее устройство, 5 — туннельная сушильная камера, 6 — готовый ламинат

и методу укупорки, дает безграничные возможности для декорирования всей ее поверхности. А прозрачная упаковка позволит видеть продукт и оценить его свойства — хотя бы на вид. ♦♦♦