Текст книги "Товароведение упаковочных материалов и тары"

8.2. Виды укупорочных средств

Основные виды укупорочных средств для продовольственных товаров стандартизированы. Для тары, используемой для товаров бытовой химии и парфюмерно-косметических товаров, укупорочные средства не приведены в ГОСТах. Однако на современном рынке укупорочных средств эти товары широко представлены.

Рассмотрим виды укупорочных средств для непродовольственных товаров.

1. В зависимости от герметизации:

Крышки и колпачки полимерные используют наиболее часто для укупоривания тары парфюмерно-косметических товаров. Крышки и колпачки получают методом литья или прессования, что обеспечивает точность исполнения размеров. По конструктивным особенностям разновидностями колпачков являются бушоны, колпачки конической формы, навинчиваемые на тубы, внутри бушона имеется мембранопрокалываемость.

Герметизирующие элементы могут быть выполнены либо с использованием вспомогательных материалов, либо конструкция колпачка (крышки) имеет элементы уплотнения непосредственно на нем или на горловине тары.

Прокладка герметичная – главным принципом ее уплотнения является подбор пары материалов, значительно отличающихся по мягкости (модулю упругости): при использовании жесткой тары необходима мягкая прокладка или колпачок, и, наоборот, для мягкого материала тары необходим жесткий уплотняющий элемент. Именно поэтому для стеклянной тары наиболее пригодными являются полимерные колпачки, полиэтиленовые или резиновые уплотнители.

Уплотнительные элементы выполняют в виде колец, сфер, конусов (пыжей), дисков, пластин и т. д. в зависимости от диаметра горловины и ее конструкции. К наиболее простым конструктивным элементам уплотнения относятся винтовой колпачок, уплотнение с помощью эластичного выступа-впадины, пробка, уплотнение с помощью мембраны, которая наклеивается или заваривается, и др.

Стеклянные пробки используют для герметизации парфюмерных товаров в стеклянной таре. Они бывают двух разновидностей: притерные и с полимерной прокладкой, обтягивающей ножку-стебель. Вторая из указанных пробок более распространена, поскольку процесс укупоривания технологически более простой.

Предохранительные мембраны герметизируют товар и защищают от несанкционированного использования содержимого. Мембраны изготовляют из фольги с полимерным покрытием или полимерных пленок. Способы герметизации – заваривание мембраны при повышенной температуре или приклеивание с помощью адгезивов. Мембранами закрывают горловины бутылок, банок, носики туб. Наименее герметичной считается мембрана-вкладыш, как правило, изготовленная из того же полимерного материала, что и банка (нет мягкого герметизирующего элемента), она только вставляется в горловину, поэтому возможен просвет между заплечиками горловины банки и мембраной, через который происходит испарение влаги.

2. В зависимости от назначения функциональные приспособления разделяют на устройства для удобства распыления, дозирования, намазывания, выдачи средства по порциям или каплям. Формы и размеры дозирующего отверстия зависят от агрегатного состояния и вязкости продукции. Приспособления применяют:

• для порошкообразных веществ – носики;

• для высоковязких жидкостей и гелей – ролики и шарики;

• для вязких жидкостей – дозаторы;

• для низковязких жидкостей, в частности водно-спиртовых растворов, – пульверизаторы;

3. Удобства нанесения фасованного товара с помощью укупорочного средства выражается в форме аппликаторов – специальных наконечников для флаконов и туб. Различают удлиненный (для нанесения средства на глаза), губной (закругленный), скошенный под углом и т. п. Распределение жидких средств наиболее удобно с применением различных разновидностей колпачков. К ним относятся:

Колпачок флип-топ (flip-top) – откидной верх, крышка с защелкой. Винтовые колпачки с крышкой флип-топ применяют на тубах, бутылках, флаконах для вязких жидкостей (шампуней, моющих средств, эмульсионных кремов) и высоковязких композиций (зубной пасты и т. п.). Они могут иметь винтовой колпачок, совмещенный с декоративным колпачком, и внутренние ребра жесткости, разную форму откидной крышки: круглую, квадратную, плоскую или выпуклую в виде шлема, по конструкции – цельную и сборную.

Колпачки декоративные, насаживаемые с крышкой флип-топ, отличаются от винтовых тем, что они зажимные, и изготавливаются, как правило, из менее жесткого полимерного материала, чем винтовые.

Недостатком крышек флип-топ является некачественно выполненная защелка, которая неплотно соединяет контрэлементы, за счет чего происходит окисление косметических средств, вытекание, испарение и т. п.

Вставки-сопла в горловину для удобства разбрызгивания используют для жидких средств бытовой химии.

Насадки в виде пробок с отверстиями или с носиками применяют для распыления порошков. Разновидностью ее является укупорка в виде шлема с отрезаемым носиком. Такой вид укупорки может быть использован для порошков (средства борьбы с вредителями сада и огорода), вязких (клеев) и кремообразных (краска для волос) смесей. Дозирование осуществляется за счет нажатия на корпус тары.

Роликовые (закрепленные в двух точках) и шариковые (свободно вращающиеся) устройства для намазывания используют для удобства нанесения дезодорантов, канцелярских клеев и т.п.

Разработаны устройства для выдавливания желеобразного средства через ряд отверстий в куполообразном укупорочном средстве при нажатии на корпус тары, при нажатии «поршня» в нижней части корпуса тары и другие оригинальные конструктивные решения.

4. В зависимости от конструкции средства для дозирования можно условно разделить на:

• простые, выполненные из одного материала, часто они являются составной частью тары;

• сложные – сборные конструкции, изготовленные из различных материалов: пластмасс различной жесткости, металлических шариков, пружин, трубок и т.п.

Среди укупорочных средств наиболее распространены колпачки с дозирующими устройствами-дозаторами.

Колпачок пуш-пул (push-pull – толкай-тяни), или колпачок с выдвижным носиком, – это наиболее распространенная разновидность укупорочного средства для шампуней и жидких моющих средств. Выступающую часть колпачка тянут вверх, и тогда открывается зазор между уплотнительным стержнем и дозирующим отверстием, жидкость выливается небольшой струей. После использования колпачок утапливают вниз. Если необходимо, можно отвернуть колпачок полностью. Дозирование осуществляется за счет свободного выливания содержимого. Существует разновидность укупорки пуш-пул без винтовой нарезки (зажимная). Приняты следующие разновидности колпачков пуш-пул:

• с отверстием для дозирования, которое закрывается мини-крышкой, соединенной с горловиной «пояском»;

• с подающими головками. Их чаще всего используют на тубах или флаконах, выдача содержимого осуществляется поворотом колпачка, а выдвижной стержень открывает и закрывает отверстие.

Дозирование с помощью распылительных головок осуществляют с помощью спреев-пульверизаторов, диспенсеров и триггеров. Для распыления используют воздушно-насосные системы (помпы). Диспенсерами чаще всего называют дозирующие головки с помпами или вакуумные диспенсеры.

Отверстие в распылительной головке («актуаторе») соответствует вязкости жидкости: чем меньше вязкость, тем меньше отверстие. Распылительная головка защищена колпачком (аксессуар»).

Спрей (spray – распылитель, пульверизатор) используют для дозирования низковязких жидкостей, например духов, туалетных вод, легких эмульсионных кремов. По типу укупорки спреи относятся к плотно укупоренным средствам, поскольку головки завальцовывают на горловине флакона. Натуральные спреи – вид укупорки, когда распыление осуществляется за счет давления окружающего воздуха, подающегося в распылительную головку при одно– или двухкратном нажимании на нее. Жидкость поступает по трубке-капилляру, опущенной во флакон до дна. Распыление происходит за счет смешивания жидкости с воздухом в головке.

Диспенсер (dispencer) – тип укупорки, который используется для эмульсионных кремов, жидкого мыла и других вязких жидкостей. Герметичность исполнения головки может быть различной: завальцованная, вакуумная, или хорошо укупоренная (объединенная с откручивающимся винтовым колпачком). Головка помпы вязких кремов или мыла часто объединена в единую конструкцию с байонетным затвором, который открывает устройство только при повороте рычага головки на определенный угол. Нажатие осуществляется на рычаг, который является одновременно и носиком для выдачи содержимого.

Вакуумные диспенсеры – современная упаковка косметической продукции, которая позволяет герметизировать содержимое даже во время использования средства. Это обеспечивается особой конструкцией распылительной головки и корпуса. Заполнение происходит с хвостовой части флакона, запорным элементом служит пистон с защелкивающимся клапаном, а дно закрывается крышкой. Выдача содержимого происходит за счет разницы внутри флакона и пониженного давления внутри распылительной головки с сифоном (гофрированной трубкой), при этом перемешивания содержимого с воздухом (как в помпах с трубкой) не происходит.

Триггер (trigger – спусковой крючок, курок) – это падающее разбрызгивающее устройство с воздушной помпой и специальной конструкцией головки. Разбрызгивание осуществляется при нажатии на триггер-курок, который создает избыточное давление воздуха на жидкость. Наиболее применяем триггер для укупорки товаров бытовой химии в бутылках или во флаконах с удлиненной горловиной. Особенностью триггера является многофункциональность и возможность повторного применения на другом флаконе.

Аэрозольные клапаны предназначены для сохранения и выдачи продукта, а также для обеспечения герметичности аэрозольного баллона. Отличительной особенностью таких клапанов является способность работать под избыточным давлением газа-пропеллента внутри баллона. В качестве пропеллентов используют фреоны, их смеси, пропан-бутан, органические легко кипящие жидкости, диоксид углерода.

Распылительные головки предназначены для подачи содержимого в аэрозольно-распылительном виде (микрокаплями); колпачки защищают распылительные головки от случайного срабатывания клапана и от повреждения.

Аэрозольные клапаны устанавливают в горловинах металлических (алюминиевых или жестяных) баллонов. Распылительные головки устанавливают в шток или на шток аэрозольного клапана. Устройство и работа клапана таково: клапан укреплен в корпусе и надевается на горловину с использованием прокладки или уплотнительной пасты. Допустимая микроутечка пара через уплотнения ниппеля не должна превышать 0,4 см³ за 6 ч. Полимерную трубку необходимо прочно крепить в нижней части кармана, чтобы она не могла отсоединиться самопроизвольно. Полимер для изготовления трубки должен быть стойким к растрескиванию в активной среде.

Клапан открывается при нажиме на головку, когда движущийся шток открывает ниппель. Регламентируется небольшое усиление нажатия – 40Н (4 кгс). Клапан должен выдерживать не менее 500 рабочих циклов «открыть-закрыть».

В зависимости от агрессивности упакованной жидкости клапан необходимо защищать от коррозии лакированием. Для инертных средств применяют клапан без покрытия. Антикоррозионное покрытие должно быть полностью высохшим, в противном случае, клапан может заклинить.

Наружная поверхность распылительной головки должна быть гладкой, без внешних дефектов. Исходя из соображений безопасности, на нее наносят четкий рельефный указатель направления выхода содержимого. Запрессованное сопло должно быть яркого цвета и выдерживать давление пара 1–1,2 МПа. Колпачок может быть гладким или рельефным. Допускается остаток точечного литника высотой не более 0,5 мм.

8.3. Показатели, характеризующие безопасность

Укупорочные средства, контактирующие с пищевыми продуктами, не должны изменять органолептические свойства продукции. В обязательном порядке укупорочные средства необходимо проверять по следующим показателям безопасности:

• геометрические размеры – все виды и разновидности укупорочных средств;

• внешний вид – все виды и разновидности укупорочных средств;

• герметичность укупоривания – пробки (все), колпачки металлические, полимерные, комбинированные (кроме термоусадочных), крышки металлические (все) и кронен-пробки (все);

• органолептические – все виды и разновидности (кроме скобы);

• физико-механические – пробки корковые, колпачки металлические, полимерные, комбинированные (кроме парфюмерно-косметической продукции и колпачка типа «Алка»), мюзле и скоба, кронен-пробки, крышки – только металлические, уплотнительные пасты;

• контроль крутящего момента – пробки корковые, колпачки алюминиевые и полимерные с перфорацией и винтовые (включая полимерные типа «Гуала»), комбинированные винтовые колпачки и винтовые кронен-пробки;

• влажность обязательно определяют только у корковых пробок и вспомогательных прокладок;

• химическая стойкость лакокрасочного покрытия – только для окрашенных и лакированных средств: алюминиевых колпачков с перфорацией и винтовых (без дозирующего устройства) и крышек металлических для стеклянных банок;

• поведение в кипящей воде: корковые пробки и прокладки, пробки комбинированные, крышки винтовые (типа твист-офф) и крышки полимерные для закрывания стеклянных банок (консервирования), для последних обязательно определяется также коробление в кипящей воде;

• химическая стойкость: пробки полимерные, колпачки алюминиевые винтовые (без дозатора), крышки металлические всех разновидностей для стеклянных банок;

• сопротивление давлению: пробки полимерные и кронен-пробки;

• масса изделия;

• технические характеристики укупорочного средства.

От точности размеров укупорочного средства зависит качество укупорки, особенно на автоматических линиях.

Укупорочные средства должны отвечать этим и некоторым другим показателям, указанным в нормативно-технической документации на них.

Укупорочные средства классифицируют по множеству признаков, основными из них являются:

• кратность использования;

• способ открывания;

• метод уплотнения и применяемые уплотняющие элементы;

• выполняемые дополнительные функции;

• защита от случайного или преднамеренного вскрытия (при первом использовании).

Все укупорочные средства разделяют на обычные и фирменные.

Многократное открывание и закрывание тары, снабженной обычными укупорочными средствами, не связано с их заметными необратимыми изменениями. В таре с фирменной укупоркой вскрытие и первое употребление продукции может последовать лишь после разрушения или необратимого изменения упаковки. Такая упаковка рассчитана на однократное использование.

По конструктивным признакам укупорку разделяют на крышки и пробки. Разновидностями крышек являются бушоны, навинчиваемые на тубы, и колпачки, применяемые для укупоривания флаконов и бутылок.

Функция защиты от предварительного вскрытия для тары и укупорочных средств связана с гарантией целостности упакованного продукта. Поэтому должны быть использованы такие укупорочные средства, которые отчетливо указывали бы на факт вскрытия. В настоящее время в Европе существует два типа защиты от несанкционированного вскрытия или фальсификации:

1) устойчивые к вскрытию (tamper proof; tamper resistant);

2) обнаруживающие вскрытие (tamper evident – TE).

К первому типу защиты относятся:

• крышка child resistant – защита от вскрытия детьми, чаще всего используется для укупоривания опасных препаратов, некоторых товаров бытовой химии, содержащих кислоты или щелочи, для защиты от неосторожного открывания (поворот только при нажатии или в определенном положении, при совмещении стрелок);

• колпачки с байонетными соединениями – позволяют быстро закрыть и открыть тару посредством осевого перемещения и поворота на некоторый угол, применяют в укупорке, защищенной от случайного вскрытия (могут выдерживать большое избыточное давление);

• затворы и защелки типа выступ-впадина или выступ-выступ, объединенные с винтовым колпачком – конструкция требует усилия, чтобы его открыть и защищает содержимое от случайного открывания.

Ко второму типу защиты относятся:

• пластмассовые колпачки с предохранительным отрывным кольцом или контрольной лентой, которая отрывается при вскрытии – примером является система крышек из ПЭВН с предохранительным кольцом для стеклянных банок вместимостью 250 мл, разработанная российской фирмой «Герсун-Нева» (Санкт-Петербург). Банки имеют новую конструкцию горловины под эту крышку;

• этикетки, поднятые до уровня колпачка, или сами колпачки (капсюли) из термоусадочной пленки – их невозможно удалить и повторно надеть без видимого повреждения. Западные фирмы используют крышки, которые открываются с треском (snap-cap), что указывает на сохранность товара;

• двойные крышки состоят из двух слоев: первого – устойчивого к отклеиванию и под ним второго – запрессованной мембраны, обеспечивающей контролируемое открытие;

• тройные крышки (тройная печать) – изготовлены из полиэтиленнафталата, поливинилиденхлорида и сополимера этилена с винилацетатом, имеющих промежуточные слои, наполненные SiO₂ и Al₂O₃ Эти крышки имеют низкую проницаемость по отношению к кислороду и парам воды, аромату продукта;

• крышки фирмы Telatemp Corp имеют показатель «открыто» в том случае, если произведено даже частичное нарушение герметичности крышки;

• конструкции крышек, имеющие специальную насечку и ключ. Примером могут служить банки с легко вскрываемыми крышками;

• крышки, предохраняющие от выплескивания, Dri-TopTM содержат алюминиевый фильтр, который задвигается в банку во время ее открывания. Фильтр пропускает газ, но препятствует выливанию содержимого, а также предохраняет его от микробиологического заражения (используется для банок с газированными напитками).

8.4. Перспективы рынка укупорочных средств

Мировая потребность в колпачках и укупорочных изделиях постоянно увеличивается на 4,6% ежегодно. В дальнейшем, восстановление экономики и рост персональных доходов будут поддерживать развитие различных рынков потребительских товаров недлительного пользования, особенно в странах с развивающейся экономикой, причем наибольшую выгоду принесут укупорочные изделия и другие упаковочные материалы. Продажи колпачков и укупорочных средств увеличиваются также из-за растущего использования в традиционно не укупориваемых упаковках, таких как асептические картонные упаковки для напитков и пластиковые пакеты, а также металлические банки, гибкие упаковки и многоцелевые пластиковые бутылки. Доход от продаж будет расти за счет изменения ассортимента продукции в сторону более дорогостоящих типов укупорки, которая обеспечивает увеличение безопасности продукта, удобство для потребителя и привлекательность товара на полке.

Прирост выше среднего ожидается на развивающихся рынках, особенно в Юго-Восточной Азии и Латинской Америке. В Китае прирост составляет 10% ежегодно (в денежных показателях), опережая Японию. Большинство рынков Западной Европы будут расти незначительно.

Пластиковые укупорочные изделия будут продолжать вытеснять традиционные металлические и корковые типы, что обусловлено технологическими преимуществами и продолжающейся заменой стекла пластиками, картоном в потребительской упаковке, особенно в секторе безалкогольных напитках и фармацевтике. Сектор напитков по-прежнему будет продолжать потреблять 2/3 общего количества колпачков и крышек. Значительный рост ожидается на рынках потребительской химии, косметики, туалетных и чистящих средств, которые переживают быстрый рост и становятся наиболее активными потребителями упаковки в развивающихся странах.

Глава 9
УПАКОВКА И СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

9.1. Пути переработки упаковки

Переработка отходов упаковки представляет собой основную часть экологической проблемы. Производство упаковки и переработка отработанной упаковки – два процесса, в которых к упаковке предъявляют практически противоположные требования.

Известно четыре основных подхода к использованию твердых бытовых отходов (ТБО):

• сжигание;

• захоронение;

• компостирование и сбраживание;

• рециклинг.

Сжигание – это наиболее сложный, но и наиболее распространенный в мировой практике метод уничтожения ТБО, так как при его реализации происходит сокращение объема отходов упаковки более чем в 10 раз, а массы – в три раза.

В конце прошлого столетия отношение к сжиганию мусора коренным образом изменилось, так как было доказано, что воздух отравляется ядовитыми продуктами, многие из которых признаны сильнейшими ядами, оказывающими канцерогенное действие на организм человека. Было установлено, что даже при высокоэффективной очистке с помощью современного оборудования мусоросжигательные заводы выделяют в атмосферу высокотоксичные соединения типа диоксидов (до 75 наименований) и фуранов (до 135 наименований).

Сжигание неразделенного потока ТБО в настоящее время считается чрезвычайно опасным процессом, поэтому ТБО предварительно сортируются и обрабатываются, а установки для мусоросжигания оснащаются фильтрами и газоуловителями.

Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, масса которой составляет до 30% от массы сжигаемых отходов. Зола не может быть захоронена на обычных свалках в силу своих физических и химических свойств. Для безопасности ее захоронения применяют специальные дорогостоящие хранилища с контролем и очисткой сточных вод.

Свалки и захоронения загрязняют почву и отравляют грунтовые воды токсичными веществами: смесью алифатических, ароматических, хлорорганических растворителей, а также солями тяжелых металлов, соединениями ртути, мышьяка, кадмия и т. д.

Рециклингом называют рациональную систему сбора, сортировки и переработки компонентов ТБО в продукты или товары, которые обладают потребительской стоимостью. Рециклинг материалов – один из возможных путей предотвращения попадания продукции в отходы. Для упаковки это наиболее рациональный путь ее сохранения как ценного компонента ТБО.

Проблема переработки отходов потребления (как промышленных, так и бытовых) является одной из актуальных.

Отходы полимерных материалов условно можно разделить на две большие группы: отходы производства и отходы потребления. Отходы потребления в свою очередь подразделяются на отходы потребления предприятий и бытовые отходы. Они отравляют воздух. Даже переработка бумаги вредна для воды и воздуха, хотя и в меньшей степени, чем производство ее из древесины.

Для производства пластмассы нужна нефть – и как сырье, и как энергия, поэтому эта промышленность должна отвечать за экологию.

Переработка алюминиевых банок требует всего 5% энергии от количества той, которая уходит на производство новых. Поэтому алюминиевая банка – самый экономически привлекательный для переработки материал.

Перевозка упаковок тоже ведет к загрязнению, как и их производство. Чем больше упаковок может вместить грузовик, тем меньше загрязнения будет от каждого из них. Поэтому, хотя стеклянные бутылки почему-то считаются «натуральным» материалом, вес и плотность, предназначенные для уменьшения боя, делают их более экологически вредными, чем их пластиковые конкуренты.

Структура отходов полимерных материалов представлена в таблице 3.

Таблица 3

Структура отходов полимерных материалов

Отходы производства – это технологические отходы предприятий, перерабатывающих полимерные материалы, и предприятий, обрабатывающих изделия из пластмасс, например, методом раздува, вакуум-формования, механической обработки и т.п. Полимер в этих отходах практически не подвергается внешним воздействиям (изделия не были в эксплуатации, не подвергались атмосферным воздействиям). Эти отходы однотипны по составу, идентифицированы, мало загрязнены.

Отходы потребления (производственные и бытовые) – это различная полимерная тара, упаковка, изделия, вышедшие из употребления и т. п.

Получение вторичного сырья из отходов производства включает в себя такие операции, как сбор и хранение отходов на предприятиях, где они образуются, погрузку и транспортирование отходов к месту их переработки, разгрузку отходов, их складирование на предприятии-переработчике и затем измельчение отходов или агломерацию (пленочные отходы). В случае необходимости агломерат или измельченные отходы можно переработать в гранулы с целью придания вторичному сырью товарного вида, повышения его сыпучести и насыпной плотности. Полученное таким образом сырье мало чем отличается от первичного, изделия из него характеризуются высокими эксплуатационными характеристиками, хорошим товарным видом. Затраты на его производство небольшие. Себестоимость этого сырья, как правило, ниже себестоимости первичного сырья. Его можно использовать как самостоятельное при производстве различных изделий и в качестве добавки к первичному сырью.

Технологический процесс получения вторичного сырья из отходов потребления значительно сложнее процесса получения сырья из отходов производства. Он отличается более сложной системой сбора отходов, и, кроме того, дополнительно включает такие операции, как сортировка по видам полимерного сырья с идентификацией полимеров, мойка и сушка измельченных отходов. Эти операции обязательны, без них невозможно получить из отходов потребления качественное вторичное сырье.

Рис. 9.1. Схема технологического процесса переработки отходов