Чаму ПЭТ шырока выкарыстоўваецца ў харчовай упакоўцы? Якія яго перавагі?

ПЭТ (поліэтылентэрэфталат) стаў адным з найбольш часта выкарыстоўваных матэрыялаў у харчовай упакоўцы дзякуючы сваёй унікальнай камбінацыі ўласцівасцей. Далей падрабязна апісваецца логіка яго шырокага выкарыстання ў харчовай упакоўцы, засяроджваючыся на яго асноўных характарыстыках, перавагах прымянення, магчымых недахопах і меркаваннях, а таксама метадах апрацоўкі.

Празрысты пластыкавы ліст AHD PET

I. Асноўныя характарыстыкі ПЭТ: аснова ўпакоўкі харчовых прадуктаў

ПЭТ - гэта паўкрышталічны поліэфір з звычайнай структурай малекулярнага ланцуга (-O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO- паўтаральныя адзінкі). У спалучэнні з апрацаванымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі ён, натуральна, добра падыходзіць для ўпакоўкі харчовых прадуктаў:

Выдатная празрыстасць: малекулярныя ланцужкі шчыльна спакаваныя і не маюць відавочнай крышталічнасці (або ступень крышталічнасці можна кантраляваць). Яго высокая святлопрапускальнасць (больш за 90%) дазваляе спажыўцам непасрэдна назіраць за змесцівам (напрыклад, сокам, напоямі, прыправамі).

Лёгкі і высокатрывалы: яго шчыльнасць складае прыблізна 1,38 г/см³ (значна ніжэй, чым у шкла), а яго высокая механічная трываласць на адзінку вагі (трываласць на разрыў прыкладна 50-70 МПа, трываласць на выгіб прыкладна 90-120 МПа) зніжае энергаспажыванне пры транспарціроўцы і выдаткі на ўпакоўку.

Высокая хімічная ўстойлівасць: ён устойлівы да большасці харчовых кіслот, шчолачаў, алеяў (такіх як сок цытрусавых і раслінных алеяў) і арганічных растваральнікаў, і наўрад ці ўступіць у рэакцыю з змесцівам (напрыклад, вымыванне шкодных рэчываў або псаванне ежы).

Умераныя бар'ерныя ўласцівасці: ён забяспечвае лепшыя бар'ерныя ўласцівасці для кіслароду (O₂) і вадзяной пары (H₂O) у параўнанні з PE і PP (поліэтылен і поліпрапілен), эфектыўна затрымліваючы акісленне харчовых прадуктаў або ўздзеянне вільгаці на кароткі перыяд (некалькі месяцаў). Аднак яго бар'ерныя ўласцівасці для алеяў і тлушчаў (напрыклад, працяглы кантакт са смажанай ежай) і вуглякіслага газу (CO₂) слабыя (патрабуецца ламінаванне іншымі матэрыяламі).

Высокая бяспека: ён адпавядае асноўным сусветным стандартам матэрыялаў, якія кантактуюць з харчовымі прадуктамі, і не вылучае таксічных рэчываў пры нармальным выкарыстанні (напрыклад, надзвычай нізкая міграцыя сурмы і алігамераў).

Выдатная апрацоўвальнасць: ён дэманструе выдатную цякучасць расплаву (тэмпература апрацоўкі прыкладна 250-280°C) і можа быць сфарміраваны з дапамогай розных працэсаў, уключаючы ліццё пад ціскам, выдувное фармаванне і экструзію, што робіць яго прыдатным для буйнамаштабнай аўтаматызаванай вытворчасці.

Празрысты ліст ПЭТ

II. Асноўныя перавагі шырокага выкарыстання ПЭТ ва ўпакоўцы харчовых прадуктаў

Зыходзячы з вышэйпералічаных характарыстык, перавагі ПЭТ ў харчовай упакоўцы можна абагульніць як патройны баланс "функцыянальнасці, эканамічнасці і адаптыўнасці":

1. Функцыянальная прыстасаванасць: задавальненне розных патрэб упакоўкі

Упакоўка напояў: празрыстасць дэманструе колер напояў (напрыклад, сокаў і гарбаты); высокія бар'ерныя ўласцівасці запавольваюць рост мікробаў і страту густу (напрыклад, бутэлькі з колай павінны захоўваць бурбалкі і слодыч на працягу доўгага часу); лёгкія бутэлькі зніжаюць выдаткі на дастаўку і ўстойлівыя да паломак.

Упакоўка гатовай да ўжывання ежы: напрыклад, у падносах для сэндвічаў і скрынках для садавіны, ПЭТ выкарыстоўвае ўстойлівасць да нізкіх тэмператур (адсутнасць расколін пры -40°C) і алейную ўстойлівасць (кароткачасовае ўздзеянне раслінных алеяў) у спалучэнні з тэрмаўтваральным пластом (напрыклад, кампазітам ПЭ) для дасягнення герметычнага эфекту захавання свежасці.

Упакоўка сухіх тавараў/пякарні: высокія ўласцівасці кіслароднага бар'ера запавольваюць акісленне і псаванне печыва і арэхаў, а празрыстая плёнка палягчае ідэнтыфікацыю прадукту.

2. Эканоміка: баланс кошту і прадукцыйнасці

Цэны на ПЭТ-сыравіну ніжэйшыя, чым на такія матэрыялы, як шкло і алюміній, а эфектыўнасць яго апрацоўкі высокая (напрыклад, працэс ліцця пад ціскам з выдувом і расцягваннем забяспечвае кароткі цыкл), што робіць яго прыдатным для буйнамаштабнай вытворчасці.

3. Экалагічны патэнцыял: магчымасць другаснай перапрацоўкі падтрымлівае цыркулярную эканоміку

У цяперашні час ПЭТ з'яўляецца адным з найбольш перапрацаваных пластыкаў (у свеце прыкладна 20%-30%, а ў Кітаі прыкладна 30%-40%). Ён можа быць перапрацаваны фізічна (ачыстка, грануляванне з расплаву) у новую ўпакоўку (напрыклад, валакна, нехарчовая ўпакоўка) або хімічна перапрацаваны (дэпалімерызацыя ў манамеры для паўторнай палімерызацыі).

III. Патэнцыйныя недахопы ПЭТ і меркаванні аб выкарыстанні

Нягледзячы на тое, што поліэтылентэрэфталатныя лісты маюць значныя перавагі, варта пазбягаць іх абмежаванняў:

1. Абмежаваная тэрмаўстойлівасць

Тэмпература стеклования (Tg) ПЭТ складае прыкладна 78°C, а яго працяглая рабочая тэмпература не павінна перавышаць 60-70°C (кароткачасовая ўстойлівасць складае 80-90°C). Калі яго выкарыстоўваць для гарачых напояў або стэрылізаваць пры высокай тэмпературы, ён размягчыцца, дэфармуецца і нават вызваліць алігамеры.

Заўвага: ПЭТ-бутэлькі ў харчовай упакоўцы ў асноўным выкарыстоўваюцца для халодных напояў (напрыклад, мінеральнай вады і газаваных напояў) або прадуктаў пры тэмпературы навакольнага асяроддзя (напрыклад, прыпраў). Для гарачых напояў варта выкарыстоўваць матэрыялы, устойлівыя да высокіх тэмператур (напрыклад, поліпрапілен).

2. Праблемы дэградацыі і перапрацоўкі

Нягледзячы на тое, што ПЭТ падлягае перапрацоўцы, на яго дэградацыю ў натуральным асяроддзі сыходзяць сотні гадоў. Змешванне яго з іншымі пластмасамі (напрыклад, ПЭ і ПП) зніжае яго каштоўнасць для перапрацоўкі. Некаторыя няякасны перапрацаваны ПЭТ могуць не адпавядаць стандартам для кантакту з харчовымі прадуктамі з-за рэшткавых забруджванняў (напрыклад, мыйных сродкаў і мікраарганізмаў).

Заўвага: Патрабуецца строгая класіфікацыя перапрацоўкі і павінны выкарыстоўвацца адпаведныя працэсы перапрацоўкі (напрыклад, рПЭТ ЕС павінен адпавядаць сертыфікацыі EFSA для кантакту з прадуктамі харчавання).

3. Рызыка пагаршэння аптычных характарыстык

Працяглае ўздзеянне ультрафіялетавага (УФ) святла або высокіх тэмператур можа выклікаць фота- або тэрмічнае акісленне ПЭТ, што прыводзіць да разрыву малекулярнага ланцуга і пажаўцення (напрыклад, бутэлькі з ПЭТ-соевым соусам могуць пажоўкнуць пасля працяглага захоўвання).

Рашэнне: дадайце паглынальнікі ўльтрафіялету або нанёс пакрыццё, якое блакуе ўльтрафіялет, каб палепшыць устойлівасць да надвор'я.

IV. Тэхналогія апрацоўкі харчовай упакоўкі ПЭТ

ПЭТ патрабуе спецыяльных працэсаў для фарміравання ўпаковачнай тары. Агульныя працэсы ўключаюць:

1. Ін'екцыйнае выдувное фармаванне (ISBM)

Ужыванне: бутэлькі з напоямі (напрыклад, бутэлькі з мінеральнай вадой) і празрыстыя бутэлькі з маслам.

Працэс:

① Ін'екцыйнае ліццё ў нарыхтоўкі бутэлек (Парысон): гранулы ПЭТ награваюць да 260-280°C для расплаўлення і ўводзяць у форму з адукацыяй празрыстай нарыхтоўкі (таўшчыня сценкі прыблізна 1-3 мм).

② Выцягванне + выдувное фармаванне: нарыхтоўка награваецца вышэй Tg (прыкладна 90-110°C) з дапамогай інфрачырвонага выпраменьвання. Затым ён расцягваецца ў восевым кірунку (каэфіцыент расцяжэння прыблізна 3-5x) расцяжным стрыжнем пры адначасовым удзіманні паветра пад высокім ціскам (0,5-1,5 МПа) у бутэльку для арыентацыі малекулярных ланцугоў і фарміравання канчатковай формы бутэлькі (аднастайная таўшчыня сценкі і надзвычай высокая празрыстасць).

Асноўныя элементы кіравання: тэмпература і каэфіцыент расцяжэння непасрэдна ўплываюць на трываласць і празрыстасць бутэлькі (празмернае расцяжэнне можа прывесці да крышталізацыі і адбельвання).

2. Экструзійна-выдувное фармаванне (EBM)

Ужыванне: ПЭТ-кантэйнеры вялікай ёмістасці (напрыклад, вялікія бутэлькі з-пад напояў і бутэлькі з прыправамі).

Працэс:

① Экструзія трубных нарыхтовак: ПЭТ-гранулы плавяцца ў экструдары і экструдуюцца праз круглую фільеру для фарміравання трубчастай нарыхтоўкі.

② Выдувное фармаванне: нарыхтоўка заціскаецца ў форму, устаўляецца выдувной стрыжань і падаецца сціснутае паветра. Нарыхтоўка пашыраецца і прылягае да сценкі формы. Пасля астуджэння яго здымаюць з формы, каб сфармаваць ёмістасць.

Абмежаванні: празрыстасць крыху ніжэйшая, чым пры ліцці з выдзімваннем пад ціскам (з-за больш павольнай хуткасці астуджэння можа адбыцца невялікая крышталізацыя). Ён у асноўным выкарыстоўваецца ў праграмах, дзе празрыстасць не з'яўляецца прыярытэтам.

3. Тэрмафармаванне

Прымяненне: аднаразовыя паддоны для ежы (напрыклад, скрыні для садавіны і ланч-боксы) і вечкі для ланч-боксаў.

Працэс:

① Падрыхтоўка ліста: ПЭТ-гранулы плавяцца ў экструдары і экструдуюцца праз Т-вобразную фільеру ў тоўстыя лісты (таўшчынёй прыкладна 0,2-1 мм). Каландрирование ажыццяўляецца з дапамогай астуджальных валкоў.

② Награванне і змякчэнне: ліст награваецца ў печы (прамяністым або кантактным нагрэвам) да тэмпературы вышэй за Tg (прыкладна 100-120°C), размякчаючы яго да пластычнага стану.

③ Ліццё: размякчаны ліст кладзецца на форму і фармуецца з дапамогай вакууму або адсмоктвання пад ціскам (напрыклад, фармаванне пухіра). Пасля астывання ліст абразаюць для атрымання гатовага вырабы.

Аптымізацыя: каб палепшыць бар'ерныя ўласцівасці і тэрмаўстойлівасць, яго часта ламінуюць ПЭ або CPP (літой поліпрапілен) (напрыклад, латкі з ПЭТ/ПЭ).

4. Ліццё пад ціскам

Прымяненне: дробныя прыналежнасці для ўпакоўкі харчовых прадуктаў (напрыклад, вечкі для бутэлек, трымальнікі для этыкетак), цвёрдыя падносы для ежы (напрыклад, формы для выпечкі).

Працэс: ПЭТ-гранулы награваюцца і плавяцца, затым упырскваюцца ў паражніну формы праз шнек машыны для ліцця пад ціскам. Затым дасягаецца астуджэнне і застыванне. Канструкцыя формы (напрыклад, контуры астуджэння) павінна быць старанна прадумана, каб прадухіліць дэфармацыю або пажаўценне, выкліканае крышталізацыяй.

Рэзюмэ

ПЭТ з яго высокай празрыстасцю, лёгкасцю, высокай трываласцю, хімічнай устойлівасцю, лёгкай апрацоўкай і бяспекай пры кантакце з харчовымі прадуктамі стаў універсальным прымяненнем упакоўкі харчовых прадуктаў, асабліва дамінуючы ў ўпакоўцы напояў, гатовых да ўжывання і сухіх прадуктаў. Нягледзячы на такія недахопы, як абмежаваная тэрмаўстойлівасць і недастатковыя бар'ерныя ўласцівасці, яго прымяненне працягвае пашырацца за кошт ламінавання, мадыфікацый для павышэння бар'ераў і стандартызаванай перапрацоўкі. У будучыні, з развіццём тэхналогій перапрацоўкі (напрыклад, хімічнай перапрацоўкі) і новага мадыфікаванага ПЭТ (напрыклад, ПЭТ на біялагічнай аснове і ПЭТ з высокім бар'ерам), устойлівасць і функцыянальнасць ПЭТ у харчовай упакоўцы будуць яшчэ больш павышаны.