1 Полимеры, применяемые при производстве тары

Требования к полимерной таре и упаковочным материалам условно подразделяются на технологические, эксплуатационные, потребительские, экономические.

Технологические требования предусматривают наиболее рациональное, с минимальными расходами производство, хранение и транспортирование тары с продукцией.

Потребительские требования обуславливают сбыт продукции и обеспечивают ее рациональное использование.

Экономические требования обуславливают изготовление упаковки из более дешевых доступных упаковочных материалов, применения высокопроизводительного оборудования.

Эксплуатационные требования предусматривают защиту упаковываемой продукции от механических повреждений и физико-химических воздействий (влажность, температура, свет, кислород).

В зависимости от этих требований и выбирают полимерный материал, из которого изготавливают тару для каждого конкретного вида продукции. Рассмотрим основные полимеры, применяемые для производства упаковки.

1.1 Полиолефины

Полиолефины (ПО) – высокомолекулярные углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией соответствующих олефинов. К полиолефинам относятся полиэтилен, полипропилен, полибутилен и различного вида сополимеры.

Полиэтилен – маслянистый, твердый, слегка матовый материал. Это кристаллизующийся полимер и содержит 50 – 90 % кристаллической фазы. В зависимости от метода получения различают:

- полиэтилен высокого давления (ПЭВД) или полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), со степенью кристалличности 50 – 55 % и молекулярной массой 20 000 – 40 000;

- полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), со степенью кристалличности 70 – 80 % и молекулярной массой 70 000 – 80 000;

- полиэтилен среднего давления (ПЭСД) или ПЭВП, со степенью кристалличности 80 – 90 % и молекулярной массой 80 000 – 90 000.

Пленки из ПЭНП обладают такими свойствами, как достаточно высокие прочность при растяжении и сжатии (табл. 2, 3), стойкость к удару и раздиру. Очень важно, что сохраняется прочность при очень низких температурах (морозостойкость – -70 °С). Полиэтилен водо- и паронепроницаем, однако проницаем для газов, поэтому пленки на его основе непригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению. Пленки из ПЭНП имеют высокую химическую стойкость, однако имеют низкую жиро- и маслостойкость. Пленки на основе ПЭВП более жестки, менее воскообразны на ощупь, более морозостойки (-120 °С), имеют большую плотность по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление раздиру и удару ниже. Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭВП ниже, чем у ПЭНП примерно в 5-6 раз.

Упаковочные материалы на основе ПЭ занимают место традиционных стеклянных упаковок благодаря меньшей массе, простоте в обработке, большей сопротивляемости разрушению. Из ПЭ изготавливают банки для конфет, закусок, сосисок и других пищевых продуктов; лотки, которые пригодны для приготовления в микроволновых печах пищи из мяса, рыбы, птицы, овощей, бутылки для напитков.

Полипропилен (ПП) как представитель класса полиолефинов является кристаллизующимся полимером (степень кристаллизации в пределах 40 – 70 %). Отличается от ПЭ более высокой температурой плавления (табл. 2), химической стойкостью, водостойкостью, однако чувствителен к действию кислорода и сильных окислителей. Основной недостаток – низкая морозостойкость. Пленки из ПП в большом объеме применяются для упаковывания различных продуктов и изделий. Хорошо используется способность изделий из ПП неоднократно стерилизоваться при 120 °С.

Общий недостаток ПЭ и ПП – ползучесть, то есть деформирование изделий под действием постоянных нагрузок. Однако, в связи с малым сроком службы пищевых упаковок, этот недостаток не имеет большого значения.

Полиизобутилен (ПИБ) – белый или серый с зеленоватым оттенком каучукоподобный полимер с плотностью 0,91  0,93 г/см3, молекулярной массой 70 000 – 225 000 и температурой стеклования -65  -70 °С. ПИБ обладает высокой стойкость к действию кислот и щелочей и других агрессивных сред. Существенными недостатками являются хладотекучесть и нестойкость к действию масел и растворителей. В пищевой промышленности применяется для изготовления колец для консервных крышек.