Обратный звонок

Упаковочные материалы на основе целлюлозы

Целлюлоза является основным продуктом для изготовления бумаги, картона и целлофана. Она образуется во всех растениях при биохимических превращениях, которые появляются при фотосинтезе простейших углеводородов. Из целлюлозы состоит основная часть растительных материалов (древесина, хлопок, солома, стеблей растений и другие). Вместе с целлюлозой, растения содержат такие вещества, как гемицеллюлоза, пентазаны, лигнин, пектиновые вещества, смолы и жиры.

Огромное количество гидроксильных групп в молекулах целлюлозы придают ей характер спирта, а достаточно сильные внутримолекулярные и межмолекулярные взаимодействия объясняют высокий уровень упорядоченности молекул в надмолекулярных образованиях. В результате этого, целлюлоза – это труднорастворимый полимер, у которого температуры фазовых переходов выше температуры разложения. Целлюлоза непригодна для того, чтобы получать из нее пленочные материалы.

Целлофаны

Целлофан является наиболее дешевым и очень распространенным во всем мире упаковочным пленочным материалом. Целлофановая пленка формируется методом коагуляции и путем дальнейшего разложения ксантогената целлюлозы с помощью химической реакции. Ксантогенат целлюлозы – это эфир целлюлозы и дитиоугольной кислоты. Регенерированная целлюлоза после этого имеет форму полотна, длинного и довольно тонкого. Пленка, которая в результате процесса коагуляции образуется, затем тщательно моется и очищается от серы. После этого в случае необходимости её отбеливают, еще раз промывают тщательным образом, пластифицируют и подвергают сушки. В промышленных сортах целлофана содержится 10-13 % глицерина, а также 7-10 % воды и 74-78 % целлюлозы. У образующейся целлофановой пленки очень низкая газопроницаемость, а также она очень устойчива к жирам. Одним из её недостатков является слишком большая гигроскопичность и способность при погружении в воду набухать. В связи с этим для повышения ее влагостойкости и улучшения её эксплуатационных свойств, например, термосвариваемости, используют покрытие лаком. В качестве лака идут эфиры целлюлозы, а также винилацетат и поливинилхлорид. Часто используют также сочетание обычного целлофана с лакированным целлофаном или с синтетическими пленочными материалами других видов.

Многие виды сложных эфиров целлюлозы (диацетат и триацетат, пропионат, ацетопропионат) относятся к довольно перспективным и экологически безопасным упаковочными материалам.

Свойства сложных эфиров зависят от того, какого типа и степени замещения будут гидроксильные группы, а также от того, какой будет тип и количество пластификатора. Диацетат целлюлозы применяют в виде различных пластифицированных материалов, а также используют в создании потребительской тары, применяют в качестве пленочных и других материалов. Пленки, которые основаны на диацетате целлюлозы, содержат целый комплекс уникальных свойств: по своей структуре они довольно прочные и жиростойкие, а также легко выдерживают воздействие высокой и низкой температуры, прозрачные, блестящие и превосходно воспринимают различные виды печати и могут окрашиваться в разные цвета. Пленки из диацетата целлюлозы плохо переносят влагу, но к парам и газам имеют барьер. Очень устойчив к действию влаги триацетат целлюлозы. Материалы, основанные на эфирах целлюлозы, подвергают герметизации, используя при этом сварку высокочастотными токами или применяя клей. В связи с обязательным использованием пластификатора, необходимо с особой осторожностью выбирать марки полимера и пластификатора, поскольку эксплуатация происходит в контакте с продуктами питания.

Материалы, которые основаны на эфире целлюлозы, применяются для нанесения наружного, износостойкого слоя на многослойных материалах. Рулонные материалы, изготовленные на основе диацетата целлюлозы, с помощью процесса термоформования используют для изготовления тары различных размеров. Эта тара подходит для упаковки самых различных продуктов питания (мед, варенье, сухие продукты, плодоовощные изделия, продукты высокой жирности, замороженные и кондитерские товары).

Эфиры целлюлозы

Сложные эфиры целлюлозы, такие как диацетат и триацетат, пропионат, ацетопропионат и прочие можно назвать перспективными и экологически безопасными упаковочными материалами.

Их свойства зависят от типа и от степени замещения гидроксильных групп, от типа и количества пластификатора. ДАЦ (диацетат целлюлозы) используется в виде пластифицированных материалов, в виде потребительской тары, в виде пленочных материалов и прочих изделий. Пленки, основанные на ДАЦ обладают комплексом уникальных свойств. Они не только прочны и жиростойки, но и устойчивы к воздействию высоких и достаточно низких температур, обладают высокой прозрачностью, имеют блеск и хорошо воспринимают печать, а также достаточно легко окрашиваются в цвета. Однако они чувствительны к воздействию влаги, но зато обладают хорошими барьерными свойствами в отношении газов и паров. Триацетат целлюлозы имеет высокую устойчивость к действию влаги. Материалы на основе эфиров целлюлозы герметизируют либо с помощью сварки высокочастотными токами либо с помощью склеивания. Обязательное использование пластификатора требует особой осторожности при выборе различных марок полимера и пластификатора при эксплуатации в контакте с пищевыми продуктами.

Материалы, основанные на эфире целлюлозы, используют для наружного слоя многослойных материалов как износостойкое покрытие. Из основанных на ДАЦ рулонных материалов методами термоформования делают тару различных типоразмеров, которая подходит для упаковки огромного ассортимента продуктов питания (сухие, плодоовощные, высокожирные, мед, варенье, замороженные, кондитерские и другие изделия).

Бумажные материалы

На рынке производства картонной и бумажной упаковки существует огромный ассортимент картона и бумаги.

Химической основой картона и бумаги служит целлюлоза с добавлением разнообразных добавок. Целлюлозу изготавливают из древесины различных пород с помощью механических и химических воздействий на нее. В результате механического воздействия получают достаточно короткие волокна невысокого качества, а при химическом воздействии – длинноволокнистую целлюлозу отменного качества. Полученный в результате всех процедур продукт называют бумажной массой. После сушки из этой бумажной массы изготавливают различные типы бумаги. Главным полуфабрикатом для выработки картона служит сульфатная и сульфитная целлюлоза, а также древесная масса и макулатура. Оценивают качество бумаги и картона их физическими, химическими и механическими характеристиками. К физическим показателям относятся: масса 1 кв.м., прозрачность, объемная масса, толщина, просвет, воздухопроницаемость (пористость), цвет, оттенок, лоск и гладкость, влагопрочность и влажность. К химическим характеристикам можно отнести зольность, кислотность и щелочность, род и степень проклейки, а к механическим свойствам – упругость, сопротивление излому при перегибе, раздеру и скручиванию, разрыву при растяжении, удлинение в момент разрыва.

В зависимости от того, для чего предназначается назначения бумага и картон, к ним предъявляют разные требования. Так, например, бумагу писчую №1 и литографскую отличают белизной и чистотой, хотя большинство оберточных материалов не обладают такими свойствами. Какие-то виды бумаги и картона должны быть непрозрачными, как, например, для печати, а какие-то, наоборот, прозрачными; одни виды бумаги должны обладать средней и даже высокой степенью проклейки, как, например, литографская и писчая бумага, а другие виды должны быть неклеенными, как основа для парафинирования, чтобы продукция из нее соответствовала необходимым потребительским параметрам. Комитетом стандартов России утверждаются ГОСТы на все виды картона или бумаги.

Бумага и картон – это самые распространенные упаковочные материалы. Главной характеристикой бумажных материалов считается вес одного квадратного метра в граммах. С помощью этого показателя различают картон (от 401 до 1200 г/м2) и тонкий картон (от 151 до 400 г/м2), а также бумагу (от 5 до 150 г/м2). В зависимости от содержания волокнистой смеси, всю бумагу подразделяют на такие виды: тончайшую, изготовленную из макулатуры или специальной целлюлозы, тонкую бумагу из целлюлозы, полутонкую бумагу из целлюлозы и небольшого количества древесной массы, обычную бумагу из целлюлозы и небольшой части древесной массы и макулатуры. Крафтбумагу – бумагу с повышенной плотностью применяют для упаковки и транспортировки гашеной извести, удобрений, цемента, зерновой продукции и кормов.

Тонкий картон, имеющий плотность от 141 до 400 г/м2 достаточно часто используется как самостоятельный упаковочный материал, так и в сочетании с другими. Он наиболее распространен в производстве складных коробок. Тонкий картон производится с помощью основного волокнистого материала, помимо которого используют вторичное сырье, пигменты, красящие вещества, склеивающие вещества (квасцы, каустическая сода и другие), а также крахмал для того, чтобы придать более качественный внешний вид его поверхности. Очень часто с внешней стороны тонкий картон покрывают лаком.
Гофрированный картон состоит из нескольких слоев (двух и более), из которых, хотя бы один сделан в виде волн (называется гофра) и приклеен к плоскому листу. Материал гофрокартон используют для изготовления различных коробок, в которые укладывают какие-либо предметы. Прочный картон, плотностью от 401 до 1200 г/м2, предназначается для производства ящиков с клеевым креплением боковых стенок или же с помощью металлических скрепок. Сам процесс производства прочного картона такой же, как и процесс изготовления бумаги и тонкого картона: приготовление смеси, ее склеивание, добавление взвешенных веществ (глины или каолина), окраска с помощью органических красителей или минеральных пигментов.

Для бумажных материалов, используемых для производства потребительской тары и упаковки, предъявляют определенные требования:

  • Бумага и картон, служащие для изготовления упаковки на ротационных машинах, должны обладать равномерной толщиной по всей ширине, чтобы обеспечить движение полотна бумаги или картона на машине без образования морщин и перекосов.
  • Листовая бумага (картон) должна быть строгой прямоугольной формы; косина допустима лишь в пределах до 0,2%. Это сможет обеспечить нормальную работу машин по заготовке закроя и обеспечит выпуск изделий высокого качества;
  • Влажность бумаги должна варьироваться в пределах 6-8%, а картона 6-12%.
  • Картон и бумага, используемые для нанесения печати, должны обладать гладкой поверхностью и зольностью не менее 8%. Все нормы гладкости и зольности соответствуют стандартам, которые устанавливаются в зависимости от вида бумаги и способа печати.
  • Механическая прочность бумаги и картона, используемых для производства тары, должна соответствовать параметрам, которые предъявляются к прочности готовых изделий в зависимости от веса укладываемой в них продукции и их свойств, а также способов транспортировки и условий ее хранения.
  • Бумажные материалы, которые используются для завертывания и производства тары, должны обладать водонепроницаемостью и газонепроницаемостью, иметь барьер от паров, ароматов и жиров. Такие характеристики бумажные материалы приобретают или в технологическом процессе их изготовления за счет соответствующего размола волокнистых материалов, за счет добавки в массу синтетических смол и проклейки, или за счет специальной отделки уже готовых бумажных материалов, в результате чего получаются новые комбинированные материалы.