Рациональное применение фольги для упаковки

19 Февраля 2013

В настоящее время благодаря успехам химии полимерных материалов разработано большое число многослойных пленок, призванных заменить фольгу в производстве упаковки продуктов питания. Однако, несмотря на все приложенные усилиям, химикам так и не удалось тут, создать материал, приближающийся к алюминиевой фольге по своим барьерным характеристикам. Ни один из полученных многослойных полимеров не обладает необходимыми свойствами.

            Использование алюминиевой фольги в качестве составляющей в многослойных упаковках обеспечивает длительные сроки хранения продуктов питания без добавления в них специальных химических соединений – стабилизаторов и консервантов, применяемых для обеспечения сохранности продуктов при длительном хранении. Более широкая гамма алюминиевых сплавов, из которых изготавливают фольгу, позволяет создавать многослойные упаковочные материалы различного назначения. Приведенные в статье рекомендации носят общий характер. При выборе упаковки, способной обеспечить надежную сохранность потребительских свойств продукта, целесообразно подбирать марку сплава и другие параметры фольги в каждом конкретном случае индивидуально, в зависимости от вида продукта, массы расфасовки, желаемых сроков и условий хранения и др.

            После того как в 1905 г. швейцар Альфред Гаучи запантентовал способ производства алюминиевой фольги путем прокатки листов в пакетах между стальными цилиндрами, заполненными горячей водой, и организовал ее промышленное производство, эту продукцию стали широко использовать в качестве упаковки. Сначала для фасовки знаменитого швейцарского шоколада, а затем и других видов продуктов питания.

             И сегодня говорить об алюминиевой фольге – значит прежде всего рассматривать упаковку, поскольку именно в этом секторе производства упомянутое изделие применяют в преобладающей степени – более 80% всего объема производства алюминиевой фольги. Исходя из современной структуры потребления , каждую пятую тонну изготовленного в мире алюминия используют для получения упаковочных материалов.

            В соответствии с действующими стандартами большинства государств фольгой называют плоский алюминиевый прокат толщиной менее 0,2 мм. Следовательно, алюминиевая фольга, получаемая методом прокатки, может быть отнесена к пленочным материалам и использована в основном при изготовлении гибкой и полужесткой упаковки.  Для производства гибкой упаковки используют фольгу толщиной 0,006-0,060 мм, для полужесткой – 0,05-0,20 мм.

            В ряду огромного многообразия пленочных материалов, используемых в производстве гибкой упаковки, предназначенной для фасовки и хранения продуктов питания, алюминиевая фольга занимает особое, почетное место, ибо ни один материал не способен сравниться с , алюминиевой фольгой по своим потребительским и физико-химическим свойствам. Высокая механическая прочность, легкость, безопасность для продуктов питания и нейтральность вкуса, непроницаемость по отношению к кислороду и водяному пару, полная защита от светового и ультрафиолетового излучения, физиологическая безопасность, легкость формовки, способность к штамповке, долговечность, широкая гамма значений механических свойств, возможность регенерации – таковы ее основные преимущества и достоинства.

            В начале 1990-х гг. разработчиками новых многослойных композиций на основе полимерных материалов вкупе с вакуумной металлизацией удалось заметно снизить объемы потребления алюминиевой фольги в упаковке. Однако «отступление» алюминиевой фольги было недолгим. Одними из первых от металлизированных материалов отказались производители табачной продукции: сигареты, упакованные в бумагу со слоем вакуумной металлизации толщиной 200 нм, не сохраняли аромат табака и интенсивно впитывали посторонние запахи, снижающие качество данной продукции. Примеру табачных гигантов последовали производители сливочного масла, молочных продуктов и др.

            Несмотря на серьезные успехи химии, ни один полимерный или комбинированный многослойный материал не может сравниться с алюминиевой фольгой по уровню защитных свойств. Ее газовая проницаемость в 1000 раз ниже, чем у любого многослойного материала, не содержащего фольгу.

            По данным японских исследователей, сроки хранения продуктов питания в упаковках различного вида следующие:

- комбинированный материал: алюминиевая фольга – полимерные пленки – 1-2 года;

- металлизированные полимерные пленки в различной комбинации – до 3 мес;

- бумажно-полимерные пленки в различных композициях – 1,5-2,0 мес.

            Представленные данные свидетельствуют о другом «скрытом» преимуществе алюминиевой фольги, заключающемся в том, что ее использование в упаковке – реальный способ сохранения надлежащего качества произведенного и упакованного продукта. Обладая несравнимо более высокими барьерными свойствами, фольга обеспечивает длительные сроки хранения упакованного продукта, не содержащего химических добавок, призванных увеличить сроки хранения. Следовательно, используя упаковку с алюминиевой фольгой, можно производить и хранить длительное время экологически чистые продукты питания, не содержащие различные химические консерванты и стабилизаторы.

            В настоящее время алюминиевая фольга в упаковке используется в основном либо в комбинации с неметаллическими материалами (полимерные пленки, бумага, картон), либо в сочетании с различными рода лаками и красками, в  значительной степени повышающими эксплуатационные показатели и придающими фольге новые потребительские свойства.  Одной из основных тенденций является постоянное снижение толщины и, следовательно, уменьшение массы алюминия, используемого в упаковочных материалах.

            За последние десятилетия годовое снижение средней толщины фольги в упаковке (металлоемкости) составило – 2 – 3%. Например, толщина фольги, используемой для ламинирования и каширования, уменьшилась с 0,009-0,014 до 0,006-0,009 мм.

            Это стало возможным в первую очередь за счет совершенствования процесса ее производства, применения  новых технологических приемов и расходных материалов. Кроме того, в последние десятилетия существенно увеличилась номенклатура алюминиевых сплавов, используемых для производства фольги, что позволило расширить диапазон эксплуатационных характеристик и комбинированных материалов на ее основе.

            Все алюминиевые сплавы, используемые для производства фольги, относятся к категории низколегированных систем Al Fe Si с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,0 %. Используя различные комбинации железа и кремния в сочетании с дополнительным легированием марганцем, можно получить фольгу с широким диапазоном физико-механических свойств.

            Практически любой сплав, применяемый для производства фольги, на контакт которого с продуктами питания имеется разрешение органов здравоохранения, может быть использован для производства упаковки. Каждый из этих сплавов обладает свойствами, которые предопределяют предпочтительную область его использования, что в значительной мере расширяет возможности применения алюминиевой фольги в упаковке. С другой стороны, достаточно большое число фольговых сплавов часто приводит в замешательство потенциального потребителя при размещении заказа на производство этого материала и выборе марки для последующего использования его в упаковке продуктов питания.

            При создании многослойного комбинированного материала на основе фольги к выбору состава сплава, толщины и механических свойств алюминиевой фольги следует подходить индивидуально в зависимости от конкретной области использования данной упаковки. Тем не менее, исходя из опыта, можно рекомендовать общие направления применения различных сплавов для изготовления тех или иных видов упаковки.

            Фольгу из сплавов 1050, 1145, 1200, условно являющихся «мягкими» и обладающих наименьшими значениями прочностных свойств в отожженном состоянии, предпочтительно использовать в упаковках, подвергаемых большому числу перегибов и деформаций, поскольку фольга из указанных сплавов в наименьшей степени подвержена трещинообразованию и обладает наиболее высокими показателями при испытаниях на гиб с перегибом с малыми радиусами закруглений.  Кроме того, данные сплавы целесообразно применять в многослойных материалах для декоративного оформления различных видов товаров, например бутылок шампанских и игристых вин, изделий косметики и личной гигиены.

            Холоднокатаная фольга из указанных сплавов более предпочтительна для использования в блистерах, для упаковки плиток шоколада, фигурных шоколадных изделий  и др., поскольку в твердом состоянии обладает большей по сравнению с другими сплавами «эластичностью» (хотя применение термина «эластичность» к твердой фольге в высшей степени условно).

            Сплавы 8011 и 8111 наиболее широко используют для производства различных видов бытовой фольги, фольги для последующего каширования бумагой и полимерными пленками, печатной, лакированной фольги, фольги с термолаковым покрытием и др.

             Однако следует учитывать, что фольга из сплавов 8011 и 8111 по сравнению со сплавами «мягкой» группы обладает более высокими значениями прочностных свойств и меньшей циклической стойкостью к перегибам.

            Фольга, изготовленная из сплавов 8079, 8006, 8014, содержащих более 1,0 % железа и небольшие добавки марганца – 0,3 – 0,6 % обладает наиболее высокими значениями прочностных свойств при более равномерной и мелкозернистой структуре, что позволяет использовать такую фольгу для изготовления упаковки, подвергаемой в дальнейшем пластической деформации (формовке). Указанные сплавы, обладающие повышенной конструкционной прочностью, более предпочтительны при производстве фольги, используемой для изготовления пищевых одноразовых контейнеров, например, для фасовки бортового питания авиапассажиров, многослойных материалов, способных подвергаться формовке до упаковывания в них продуктов питания и т.п. Упаковочные материалы из фольги, изготовленной из сплавов с высоким содержанием железа, в наибольшей степени способны к сохранению сложной формы.

            Более того, фольгу из сплавов 8079 и 8014 целесообразно использовать для получения термозавариваемых крышек пластиковых контейнеров. Более прочные крышки, изготовленные из фольги указанных сплавов, обеспечивают высокую надежность сохранности расфасованных продуктов при складировании и транспортировке. С другой стороны, использование такой фольги, обладающей более высоким уровнем механических свойств, позволяет уменьшить толщину основы алюминиевой составляющей термозавариваемых крышек (например, по сравнению со сплавом 8011) и тем самым снизить металлоемкость упаковки и количество ее наиболее дорогостоящей составляющей.

            Безусловно, приведенные рекомендации по выбору марки сплавов для фольги, используемой в упаковке, достаточно условны и носят общий характер. При подборе упаковки, способной обеспечить надежную сохранность потребительских свойств продукта, целесообразно применять сплавы определенной марки и учитывать другие параметры фольги в каждом конкретном случае индивидуально, в зависимости от вида продукта, массы расфасовки, желаемых сроков и условий хранения и др.

 

А.И.Зенцов

            

К списку разделов
Другие статьи из раздела "Тара и упаковка"
журнал "Цветные металлы" 10/2012
Поиск по сайтуЯndex