8.6. Дополнительные функциональные свойства бумаги и картона
8.6. Дополнительные функциональные свойства бумаги и картона
Дополнительные барьерные и функциональные свойства бумаги и картона, предназначенных для упаковки пищевых продуктов, можно обеспечить с помощью применения перечисленных ниже технологических процессов (одного или нескольких).
8.6.1. Обработка в ходе изготовлении бумаги и картона
Проклейкой называют обработку, в результате которой снижается скорость вла- гопоглощения (как через кромки, так и поверхностного). К целлюлозной массе на стадии размола, еще до отлива, добавляют определенные химические вещества (так называемая проклейка в массе). Традиционно такими веществами являлись получаемые из древесины канифоль в сочетании с квасцами, а также натуральные смолы. В настоящее время применяют и синтетические вещества. Сильная проклейка применяется для упаковочных материалов, используемых для упаковки замороженных, охлажденных и жидких продуктов.
Парафинирование проводят на бумагоделательной машине
Термосвариваемое акриловое покрытие на водной основе, обладающие средними барьерными свойствами относительно влаги и кислорода, наносят на одну сторону на бумагоделательной машине.
8.6.4.4. Фторуглеродное покрытие
Фторуглеродное одностороннее покрытие с высокой жиронепроницаемостью наносят на бумагоделательной машине.
Примечание', при описании целлюлозно-бумажных технологий важно указывать, выполняется ли та или иная операция на бумаго- или картоноделательной машине или вне ее. «Вне машины» — это значит, что данный процесс осуществляется с помощью специальной установки, «на машине» — что он проходит на бумаго- или картоноделательной машине.
Ламинированием называют процесс нанесения на упаковочный материал другого (рулонного или листового) материала с определенными функциональными или декоративными свойствами. Этот дополнительный материал закрепляется на поверхности бумаги или картона с помощью адгезивов. Примерами таких материалов могут служить следующие.
Алюминиевая фольга, наносимая на одну или обе стороны листа и обеспечивающая барьерные свойства относительно влаги, вкусоароматических соединений, газов (в частности, кислорода), а также УФ-излучения. Бумага и картон, ламинированные алюминиевой фольгой, разрешены к использованию в контакте с пищевыми продуктами и позволяют предусмотреть легкое вскрытие упаковок с продуктами, предназначенными для приготовления и разогрева в микроволновых печах. Алюминиевую фольгу используют также для придания упаковке «металлического» внешнего вида (например, у коробок с шоколадными кондитерскими изделиями).
Картон, ламинированный жиронепроницаемой бумагой, обеспечивает хорошие барьерные свойства относительно жиров и масел в упаковке жиросодержащих продуктов и выдерживает нагревание до 180 °С (что важно для упаковки, допускающей приготовление и разогрев блюд). Если на жиронепроницаемую бумагу нанести дополнительно покрытие, облегчающее выемку продукта из упаковки, то полученный материал можно использовать для упаковки вязких и липких продуктов.
Картон, ламинированный пергамином, обеспечивает высокие барьерные свойства относительно масел и жиров и применяется для упаковки пищевых продуктов со средним содержанием жира (например, мучных кондитерских и хлебобулочных изделий) и для изготовления форм для выпечки. Окрашенный пергамин нельзя использовать в упаковке, предназначенной для разогрева продуктов, но некоторые сорта пергамина допущены к использованию в непосредственном контакте с пищевыми продуктами, в частности с шоколадом.
При ламинировании применяют такие адгезивы, как эмульсии типа ПВА, клеи на основе крахмала, смолы на основе растворителей, компоненты для сшивки полимеров, расплавы воска или полиэтилена (в зависимости от требуемых свойств конкретного ламината). Воск и полиэтилен, кроме того, повышают барьерные свойства по отношению к водяному пару. При использовании в качестве адгезива полиэтилена процесс называют экструзионным ламинированием.
8.6.3. Экструзионное ламинирование полимерными материалами
Полиэтилен (ПЭ). Покрытие из полиэтилена обеспечивает упаковочному материалу барьерные свойства относительно влаги. Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) широко используется в качестве покрытия при экструзионном ламинироваиии бумаги и картона.
|
Рис. 8.10. Экструзионное ламинирование с нанесением покрытия (с разрешения фирмы Iggesund Paperboard) |
При модифицировании ПЭ этиленвинилацетатом (EVA) припрессовка осуществляется более эффективно. Полиэтилен средней и высокой плотности по сравнению с ПЭНП боле термостоек, у него более высокая стойкость к истиранию и повышенные барьерные свойства. Покрытие наносят на одну или обе стороны (рис. 8.10).
Полипропилен (ПП) обеспечивает припрессовывание покрытия с повышенными барьерными свойствами относительно влаги и жиров. Он выдерживает температуры до 140 °С и может использоваться для упаковки, предназначенной для продуктов, разогреваемых в духовке. Покрытие наносят на одну или обе стороны
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) дает припресовываемое покрытие с хорошими барьерными свойствами относительно влаги и жиров. Он выдерживает температуры до 200 °С и может использоваться при разогреве продуктов в микроволновых печах и обычных духовках. Покрытие наносят только на незапечатанную сторону.
Полиметилпентен (ПМП) обеспечивает барьерные свойства относительно влаги и жиров, но он не подлежит припрессовке, из-за чего им покрывают плоские листы, глубокие вытяжные лотки и лотки с механическими зацеплениями углов. Покрытие наносят на незапечатанную сторону.
Этиленвиниловый спирт (EVOH) с полиамидом (ПА) дают припрессовываемое покрытие с хорошими барьерными свойствами относительно жиров, кислорода и света. EVOHчувствителен к действию влаги, в связи с чем его необходимо располагать между гидрофобными материалами (например, ПЭ). Такое покрытие используют как альтернативу фольгированию алюминиевой фольгой.
Иономерная смола Сурлин (Surlyn™) представляет собой полиолефин с высокими барьерными свойствами относительно жиров и масел, в том числе цитрусовых эфирных масел, а также относительно влага и хорошо подходит для герметичной укупорки; используют его также в качестве связывающего слоя между алюминиевой фольгой и ПЭ.
Процесс экструзии зачастую дополняют экструзионным ламинированием, так что сложную структуру (бумага или картон / ПЭ / алюминиевая фольга/ ПЭ) можно получить в ходе одного процесса на одном экструдере с двумя экструзионными головками.
Примечание. Путем использования специально подобранных полимеров можно изготовить легко открываемые припрессовываемые крышки (например, для лотков, стаканчиков и т. п.)
8.6.4. Нанесение печати и лакирование
Обычно нанесение печати и лакирования связывают с внешним видом упаковки и визуальным воздействием ее цвета и информации (текстов, изображений и т. п.). Кроме того, с печатью и лакированием связаны и некоторые функциональные свойства, важные для упаковки пищевых продуктов.
Для нанесения печати могут использоваться все основные печатные процессы — высокая, флексографская и офсетная печать, шелкография и литография. Для печати на бумаге и картоне может использоваться и относительно новая цифровая печать. На выбор способа печати влияют требуемый внешний вид и эксплутационные свойства упаковки (в том числе объемы партий, время высыхания печатных красок и стоимость полиграфии).
Краски и лаки могут использоваться традиционные, на основе пигментов, смол и связующих. В качестве последних может выступать органический растворитель, вода или быстросохнущая олифа, переносящие пигмент или смолу из резервуара на субстрат с помощью печатной формы или валика. В последние годы приобрели популярность высокоинертные краски и лаки, отверждаемые УФ-излучением. Они обладают хорошей стойкостью к истиранию в сухом и мокром состоянии, а также не абсорбируют упакованный продукт. В таких красках содержатся пигмент, смолы для сшивки полимеров и вещество, отверждающееся под действием света (фотоинициатор); они на 100% состоят из сухого вещества и после нанесения мгновенно сохнут.
К необходимым функциональным свойствам красок и лаков относятся их соответствие цветовым стандартам, стойкость к действию света, к истиранию, возможность нанесения печати на уже нанесенную печать и на собственно упаковку, а также стабильность свойств в условиях, характерных для использования данной упаковки. При упаковке некоторых пищевых продуктов печать оказывается в непосредственной близости от продукта (например, в случае шоколадных кондитерских изделий), и в этом случае очень важно избежать присутствия частиц растворителя или других взаимодействий между печатью и пищевым продуктом.
8.6.5. Послепечатное нанесение лака и покрытий
Послепечатное нанесение лака и покрытий обычно придает бумаге высокий глянец и осуществляется в некоторых случаях с помощью лаков, отверждаемых УФ-излучением. Аналогичным образом наносят различные функциональные покрытия, наиболее распространенным примером которых является нанесение припрессовываемых покрытий на блистерную упаковку.
Другим примером может служить воск, применяемый по-разному, а именно: • при сухом парафинировании расплав воска наносят на одну или обе стороны запечатанной бумаги или запечатанной, разрезанной, сложенной картонной заготовки (бумага и картон с таким покрытием характеризуются матовой поверхностью);
при «мокром» или высокоглянцевом парафинировании запечатанная бумага или картон сразу же после парафинирования обрабатывают очень холодной водой, что приводит к мгновенному отверждению воска, а изделию придается высокий глянец.
Парафинированный картон обладает высокими барьерными свойствами по отношению к влаге и водяному пару и может подвергаться термосварке. Первые пакеты для жидкостей (появившиеся в 1920-е гг.) были именно парафинированными. Воск обладает также хорошими барьерными свойствами по отношению к газам, в связи с чем успешно препятствует потере продуктом вкусоароматических свойств и его контаминированию. Основными областями применения таких материалов в пищевой отрасли являются упаковка хлебобулочных изделий, сахарных кондитерских изделий (бумага), замороженных продуктов и мороженого (картонные коробки), а также свежие овощи и фрукты (коробки и лотки из гофрокартона). Для улучшения внешнего вида картона с уже нанесенной на него печатью применяют его ламинирование ацетатом целлюлозы и ОПП.