Применяемые в упаковочных средствах барьерные пленки представляют собой пластмассовые пленки, которые защищают содержимое упаковки от проникновения газов, таких как кислород или водыные пары, которые могут стать причиной порчи или ухудшения содержимого.

Барьерные пленки также применяются для герметизации внутри упаковки запаха или аромата содержащихся в ней продуктов или напитков. В области упаковочных процессов пластмассы конкурируют со стеклом и металлом, и у них имеется несколько преимуществ над этими более традиционными материалами. Среди них можно выделить гибкость, низкий вес и сравнительно низкую стоимость.

К самым распространенным барьерным пленкам, применяемым в упаковочных средствах, относятся поливинилиденхлорид (PVdC), этилен-виниловый спирт (EVOH), полиэтилентерефталат (PET), полихлортетрафторэтилен (PCTFE), нейлон и нитриловые сополимеры.

Большинство барьерных пленок используются в многослойных упаковочных структурах, хотя некоторые из них применяются и в однослойных структурах. Обычно внешние слои многослойных упаковок представляют собой прочные прозрачные пленки, изготовленные из таких материалов как полиэфиры или полипропилен. Средние слои сделаны из барьерных пленок. Слой, вступающий в контакт с упакованным содержимым, часто изготавливается из полиэтилена низкой плотности. Иногда для повышения прочности или барьерных свойств упаковки добавляют дополнительные слои. Для скрепления некоторых из этих слоев между собой можно использовать адгезивы. Наиболее часто используемыми адгезивами являются пленки из этиленвинилацетат (EVA) и этилен-акриловые сополимеры

Таблица 1: Барьерные свойства пластмасс, используемых для мяса и мясных продуктов при стандартных условиях.

В области применения барьерных пленок для упаковок существуют тенденции по использованию более сложных многослойных структур с точно спроектированными сочетаниями прочности и газопроницаемости, а также избирательно проницаемых структур, которые пропускают только определенные газы. В настоящее время предпринимаются попытки улучшить барьерные свойства PET, чтобы его можно было использовать для долгосрочного хранения пива.

Поливинилиденхлорид (PVdC)
PVdC, один из самых старых полимеров, в течение многих лет используется в супермаркетах в качестве оберточного материала для продуктов питания. Также он продается в виде товарной пленки для хранения замороженных продуктов. К главным свойствам PVdC относятся слабая проницаемость кислорода, запахов и влаги, а также исключительная прозрачность, прочность и легкая герметизируемость.

Для получения хороших барьерных свойств PVdC часто экструдируют с полиолефинами для изготовления многослойных упаковочных пленок. Эти многослойные структуры можно использовать отдельно или наслаивать на различные жесткие и гибкие подложки, в том числе металлическую фольгу, бумагу, полиолефины, нейлон, ориентированную полипропиленовую пленку, поливинилхлорид или ударопрочный полистирол.

Помимо барьерных свойств, многослойные пленки из PVdC обеспечивают жесткость, прочность, химическую инертность, гибкость и сравнительно хорошую экономию. Они применяются в упаковках для продуктов питания, фармацевтических упаковках, прокладках для крышек и текстолитах для защитной одежды.

Этилен-виниловый спирт (EVOH)
В области барьерных упаковок для продуктов питания у PVdC имеется прямой конкурент – EVOH, который характеризуется значительной устойчивостью к воздействию кислорода и влаги, а также хорошим сочетанием прочности, гибкости и прозрачности. EVOH часто делают центральной частью соэкструдированной структуры с внешними слоями из полиэфира, полиэтилена или полипропилена. Несмотря на то, что EVOH главным образом используется в качестве материала для упаковки продуктов, его также применяют как барьерный слой в автомобильных баках и трубах для топлива.

Результатом одной из последних разработок для EVOH стало появление сортов с необычными сочетаниями гибкости и упругости. Это позволяет применять EVOH в областях, где необходимы более гибкие барьерные упаковки, а также в упаковках с термоусадочной пленкой. Помимо этого, развивается направление по улучшению барьерных свойств EVOH против кислорода при помощи поглотителей кислорода – химически активных добавок для пищевых упаковок, которые поглощают кислород. Например, в герметичной барьерной чашке для чувствительных к кислороду продуктов, изготовленной из термоформованного пропилен-EVOH-пропилена и разработанной Säntis J. Goldi AG, швейцарской компанией по производству упаковок, используются поглотители для впитывания кислорода непосредственно после стерилизации чашек. Это полезное свойство, так как стерилизация временно разрушает барьерные свойства EVOH.

PET
PET широко применяется в качестве барьерного упаковочного материала для сохранения углекислого газа внутри газированных напитков, а также для сохранения свежести приправ, соков, джема, фруктов и соусов. Производители полимеров и компании-упаковщики находятся в поиске новых областей применения PET как барьерного материала. К наиболее интенсивно развивающимся направлениям относится производство пивных бутылок из PET. В сравнении с бутылками из PET для безалкогольных напитков, пивные контейнеры из PET должны обладать гораздо более высокими барьерными свойствами. И они не только должны запирать углекислый газ внутри, но и не пускать внутрь кислород. Более того, бутылки должны выдерживать тепло, которое используется для изготовления пастеризованного пива. Серьезной проблемой является поиск упаковочной системы, способной сделать этот способ рентабельным. Другим препятствием, стоящим перед разработчиками, является обязательное требование того, чтобы контейнеры из PET было легко перерабатывать, чего трудно достичь в случае многослойных упаковок для всевозможных материалов.

Было проведено тестирование некоторых многообещающих барьерных систем, содержащих PET. Одна из них включает в себя структурные внешние слои из PET, окружающие внутренние слои, которые содержат нейлон с высокими барьерными свойствами и поглотители кислорода. Другой метод состоит в применении плазменной технологии для покрытия внутренней поверхности упаковок из PET тонкими пленками из углерода или диоксида кремния, которые улучшают барьерные свойства PET.

Полихлортрифторэтилен (PCTFE)
PCTFE известен своей необычно высокой устойчивостью к воздействию влаги и водяных паров. Этот материал также характеризуется высокой прозрачностью и химической инертностью. В основном PCTFE применяется в фармацевтических упаковках, специальных пузырчатых упаковках, которые очень чувствительны к воздействию влаги. Прозрачность полимера позволяет легко рассмотреть содержимое упаковки.

Недавно появились новые сорта PCTFE, которые предназначены для применения во многослойных барьерных структурах. Эти материалы можно применять в качестве центральных слоев или внешних слоев упаковочных систем. По заявлениям представителей одного из производителей таких сортов (Honeywell), их можно применять для упаковки изделий для гигиены полости рта, изделий по уходу за глазами, лекарств от кашля, лиофизированных препаратов, особых масел и сверхчистых химикатов.

Нейлон (полиамиды)
Ориентированный нейлон 6 обладает удобным сочетанием барьерных свойств против кислорода, прочности, жесткости и прозрачности. Он также обладает такими свойствами, как устойчивость к растрескиванию под действием изгиба, хорошая пригодность для печати, а также устойчивость к воздействию смазочных веществ и масел. Полимеры на основе нейлона 6 применяются в качестве барьерных материалов в упаковках для продуктов питания, ретортных упаковках, жидких «мешках в коробках», мешках и пакетах для насыпных грузов. Они также применяются при упаковке химикатов и медицинских препаратов.

Нейлон-MXD6 – вид нейлона, в котором, по заявлениям его разработчика (Mitsubishi), были улучшены барьерные свойства. Этот материал представляет собой продукт полимерного отверждения метаксилолдиамина (MXDA) с адипиновой кислотой. Нейлон-MXD6 можно сделать еще более сильным барьерным материалом путем применения технологии нанокомпозитов, расслоения в смоляную матрицу из глинистых минералов, состоящих из нанометровых частиц. Сообщается, что барьерные свойства нанокомпозитных сортов MXD6-материала в два раза превышают аналогичные свойства углекислого газа и в два-четыре раза – барьерные свойства против кислорода у ненаполненного полимера. Нейлон-MXD6 можно экструдировать совместно с другими барьерными полимерами, например нейлоном 6 и PET.

Нитриловые полимеры
Нитриловые барьерные полимеры состоят из сополимеров акрилонитрила и метилакрилата. Они обладают высокими барьерными свойствами против кислорода, а также химической инертностью. Различные сорта нитриловых полимеров можно изготавливать в виде экструдированных и каландрированных листов, пленок, полученных методом экструзии с раздувом, бутылок, полученных методами литья и экструзии с раздувом.

К преимуществам нитриловых полимеров относится их способность к формованию в сложные и необычные формы, сильный внешний лоск и пригодность для печати. Нитриловые полимеры применяются в разных областях, среди которых упаковки для обработанного мяса, фруктовые соки класса премиум, фармацевтические изделия, косметика, добавки к бензину и агрохимикаты.

Упаковка с модифицированной атмосферой
Сравнительно новая технология (MAP) упаковки с модифицированной атмосферой состоит из совмещения различных полимеров во многослойных структурах для создания аккуратно подобранного сочетания газов – обычно это кислород, азот и углекислый газ – внутри упаковки с продуктами питания и напитками. Для каждого продукта существует свое идеальное сочетание газов, в окружении которого он дольше сохраняет свою свежесть и пригодность для употребления. Хотя кислород может привести к порче продукта, он также сохраняет красным упакованное мясо, предотвращает развитие анаэробных бактерий и сохраняет дыхание в упакованных фруктах и овощах. Азот препятствует проникновению кислорода в тех случаях, когда большое количество этого газа может испортить продукт. Углекислый газ сдерживает рост бактерий и плесени у большинства упакованных продуктов.

В областях применения технологии МАР используются различные сочетания барьерных упаковочных полимеров, например полиэфиров, полипропилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата и EVOH. Их можно экструдировать совместно с полиэтиленом, которые контактирует с упакованными продуктами и обеспечивает тепловую изоляцию.

Пластмассы достигли значительных успехов, заменяя стекло и металл в качестве барьерных упаковок. Область барьерных упаковок становится все более сложной, некоторые системы достигают восьми или более полимерных слоев, каждый из которых выполняет особую функцию. Разработчики полимеров, используемых в барьерных упаковках, нацелены на продление срока свежести продуктов и напитков, одновременно повышая внешнюю привлекательность упакованных товаров. Для новой технологии барьерных полимеров серьезную роль играют экономические и экологические факторы. Некоторые из специализированных направлений, в которых идет разработка барьерных полимеров – например, дешевые контейнеры для пива из PET – вполне могут захватить новые прибыльные сегменты рынка.

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru