Основной причиной является тот факт, что упаковка из чистого ПЭТФ не обладает достаточными барьерными свойствами, чтобы в течение длительного времени хранения не допускать проникания вредных для продукта веществ (в основном, кислорода) и удерживать необходимые газы (например, углекислый газ в пиве). Наиболее распространенным решением этой проблемы является использование многослойных ПЭТФ-упаковок, содержащих активные барьерные слои, такие как сополимер этилена и винилового спирта (EVON), полиамид, поглотители кислорода или определенную комбинацию этих материалов. Таблица. 1. Допустимый уровень проникновения кислорода в течение срока годности. Продукт | Содержание кислород, ppm (10-4%) | | Пиво | 1-5 | | Детское питание | 1-35 | | Сухофрукты, орехи, закуски, кофе | 5-15 | | Фруктовые соки и напитки | 6-30 | | Яблочное пюре и фрукты | 6-30 | | Холодный чай | 10-20 | | Соусы | 10-40 | | Кетчуп | 7-40 |
Несмотря на то, что многослойная технология является самым популярным методом повышения барьерных свойств ПЭТФ-упаковок, данный подход имеет свои недостатки. Себестоимость производства соэкструзионных многослойных бутылок значительно выше, чем себестоимость однослойной упаковки. Разнородные полимеры в многослойных упаковках значительно усложняют вторичную переработку тары. Также требуется защита для высокобарьерных внутренних слоев, которые не всегда пригодны для контакта с пищевыми продуктами. Между слоями может произойти расслоение, особенно при таких сложных операциях, как горячий розлив.
Ограничения применения многослойных упаковок способствовали развитию альтернативных систем ПЭТФ-упаковок, основанных на однослойных материалах. Получение однослойных упаковочных ПЭТФ полимеров с высокими барьерными свойствами осуществляется несколькими способами: введение дискретных кислородопоглощающих добавок в ПЭТФ-матрицу, соединение ПЭТФ с окисляемыми полимерами, такими как полиамид MXD6 или соединение ПЭТФ с другими сложными полиэфирами, обладающими высокими барьерными свойствами. Целью применения любого из методов является получение экономически выгодного однородного полимера, который можно перерабатывать на оборудовании для производства стандартного однослойного ПЭТФ без последующей дополнительной обработки.
Одной из таких последующих обработок является нанесение на верхние или внутренние поверхности однослойных ПЭТФ бутылок исключительно тонких пленочных слоев из двуокиси кремния, углерода или отверждающихся полимеров для повышения барьерных свойств. Но данный процесс, помимо дополнительных расходов, предполагает дополнительный этап производства. Пользователи однослойных технологий, как правило, предпочитают избегать этого этапа, если свойства высокого барьера не могут компенсировать дополнительное время и расходы.
Кислород-поглощающие добавки
Добавление к ПЭТФ материалов – кислородопоглотителей обеспечивает «активные» барьерные свойства, так как данные добавки вступают в химическую реакцию с кислородом, находящимся в свободном пространстве над продуктом в таре, а также способны поглощать кислород, проникающий сквозь стенки бутылки. Самые распространенные в коммерческом применении кислородопоглотители включают оксид железа, соли ненасыщенных жирных кислот, соединения металл/полиамид.
Одним из однослойных ПЭТФ материалов, содержащих поглотители кислорода, является MonOxbar. Он реализуется компанией Constar International, Inc., расположенной в Филадельфии, штат Пенсильвания, США. Материал, являющийся соединением фирменного поглотителя и ПЭТФ, предназначен для упаковки таких чувствительных к кислороду продуктов, как соусы, кетчуп, пиво, продукты, обогащенные витаминами, другие пищевые продукты, особенно в одноразовых упаковках. Полимеры MonOxber сертифицированы, и разрешены для использования в контакте с пищевыми продуктами в США и странах Евросоюза.
Однослойные ПЭТФ бутылки
Также компания Constar International поставляет прозрачный ПЭТФ материал с кислородопоглощающим наполнением для производства однослойных бутылок. По утверждениям компании, продукт под фирменным названием DiamondClear обладает прозрачностью чистого ПЭТФ, но с более высоким глянцем. Оба продукта, MonOxbar и DiamondClear, распространяются как преформы, готовые для выдува в бутылки.
Другой линией кислородопоглотителей, добавляющихся в ПЭТФ материалы для выдува однослойных бутылок, является Amosorb DFC, разработанный компанией ВР и распространяемый компанией ColorMatrix, г. Кливленд, Огайо. Помимо широкого спектра различных применений, данная добавка использовалась при производстве одноразовой ПЭТФ-упаковки для соков компании Graham Packaging. Обычно добавка вводится в ПЭТФ полимер непосредственно перед формовкой. Amcor PET Packaging также разработала технологию Amosorb для производства однослойных ПЭТФ бутылок для розлива соков. Добавки, активируемые при розливе
Большинство кислородопоглотителей в ПЭТФ полимере становятся активными при производстве бутылок. Такое свойство не всегда является допустимым, поскольку до розлива может пройти достаточно времени. В таких ситуациях поглотители в незаполненных и незакрытых бутылках частично «используются», поглощая кислород из атмосферы. Одним из средств решения данной проблемы является производство бутылок из ПЭТФ полимеров с добавлением поглотителей кислорода, активируемых влагой в процессе розлива. Использование таких материалов позволяет продлить срок хранения упакованных продуктов, так как барьерные добавки становятся активными только после розлива и укупорки тары.
Компанией-производителем ПЭТФ полимеров, содержащих фирменные кислородопоглотители, активирующиеся в процессе розлива, является M&G Group (Gruppo Mossi & Ghisolfi). Это производитель полимеров и преформ, расположенный в Италии. По утверждению компании, для розлива пива используется однослойный ПЭТФ полимер под торговым названием ActiTUF, который одновременно обеспечивает активный барьер (кислородопоглотитель) и пассивный барьер (соединение с другими барьерными материалами, такими как полиамид MXD6). 
Сравнительная схема: проникновение кислорода
Технология ActiTUF использовалась для розлива пива компании Interbrew Group в Бельгии, Нидерландах, России, Венгрии, Чехии, Болгарии и Румынии. По некоторым сведениям, данная технология также применялась южнокорейской компанией Oriental Brewing
 Premium beers-Interbrew
Соединения с нейлоном
Гомогенные соединения ПЭТФ с полиамидом MXD6 обеспечивают защиту пассивным и активным барьерами при изготовлении бутылок. Компонент нейлона является отличным физическим барьером против газообмена через стенки бутылки. Помимо этого, при достаточной активации металлическими катализаторами, такими как соединения кобальта, MXD6 может окисляться. Это позволяет поглощать любой кислород, имеющийся в бутылке при розливе, или проникающий через стенки бутылки.
Компания Invista предлагает технологию под фирменным названием PolyShield, которая позволяет переработчикам соединять ПЭТФ с нейлоном MXD6 в термопластавтоматах. (ПЭТФ включает улучшающие совместимость агенты и катализаторы). По данным компании, такие смеси обеспечивают исключительную прозрачность и используются для упаковки большинства чувствительных к кислороду продуктов и напитков, включая пиво, сок, кетчуп, молоко. По заявлению компании Invista (США), технология PolyShield позволяет производить однослойные преформы на стандартном оборудовании с внесением минимальных изменений, которые не вызывают существенного повышения стоимости или усложнения процесса. Однослойные бутылки, изготовленные по данной технологии, пригодны для упаковки любых пищевых продуктов за исключением жирных продуктов или напитков с содержанием алкоголя более 20% и могут использоваться в странах Евросоюза.
Смеси с другими полиэфирами
Другим способом повышения барьерных свойств ПЭТФ являются смеси с другими полиэфирами, обладающими высокими барьерными свойствами. Например, компания Futura Polyesters считает, что разработанное ею соединение ПЭТФ с одним из таких полиэфиров (политриметиленнафталат – ПЭН - polytrimethylene naphthalate - PTN) обеспечивает исключительное повышение эффективности. Компания, расположенная в Индии, заявляет, что соединение ПЭТФ/ПЭН, предназначенное для растягивающего выдувного формования однослойных пивных бутылок, обладает свойством удерживать углекислый газ, которое 18 раз превышают свойства ПЭТФ, а его барьерные свойства к проникновению кислорода в 9 раз превышают возможности ПЭТФ. Это означает увеличение срока годности пива. Кроме того, пивные бутылки ПЭТФ/ПЭН, реализующиеся под торговой маркой BeerPET, могут в течение соответствующего срока хранения неоднократно выдерживать поточную пастеризацию при температуре более 60ºС.
Пивные бутылки- соединения ПЭТФ/ПЭН
Неспособность однородного ПЭТФ материала обеспечить требуемые барьерные свойства для упаковки продуктов и напитков, чувствительных к кислороду, обусловила расширение применения ПЭТФ-тары для других продуктов, помимо безалкогольных газированных напитков и воды. Многослойные системы также способствовали расширению охвата рынка на чувствительные к кислороду продукты, но такой подход имеет свои недостатки. Однослойные системы представляют собой более простые в производстве и, предположительно, менее дорогие технологии снятия ограничений применения ПЭТФ. Добавки кислородопоглотителей и соединений, а также других барьерных полимеров составляют на данный момент лидирующую однослойную ПЭТФ-технологию. Несмотря на преимущество многослойных систем в производстве ПЭТФ тары для пива, соков, приправ и других, чувствительных к кислороду продуктов, однослойные системы вскоре могут стать серьезным конкурентом многослойных технологий.
|
