К материалу барьерного пакета в зависимости от условий эксплуатации могут предъявляться самые разные требования. Среди них: механическая прочность на разрыв, прокол, истираемость, химическая стойкость, выдерживание низких и высоких температур, свариваемость, защита от влаги, непроницаемость или выборочная проницаемость к газам, блеск, прозрачность, повышенное скольжение или прилипание, антифог, антистатичность и т.д. Найти универсальный полимерный материал, который способен обеспечить всю палитру потребительских свойств, невозможно. Достичь нужного результата позволяет соединение разных полимеров с нужными характеристиками в единую структуру. Многослойные барьерные плёнки, в которых каждый слой выполняет определённую функцию, производят двумя основными способами: ламинированием и соэкструзией. Нередко для того, чтобы получить материал с более широким набором требуемых качеств, эти два метода комбинируют.
Для изготовления многослойных прозрачных барьерных плёнок используют, в основном, следующие полимеры: полиэтилен (PE), полиэтилентерефталат (PET), полиамид (PA), сополимер этилена и винилового спирта (EVOH), поливинилиденхлорид (PVDC).
Полиэтилен низкой плотности высокого давления (LDPE) является важнейшим и наиболее объёмным компонентом многослойных барьерных плёнок. Изменяя параметры полимеризации и применяя различные добавки, получают полиэтилен с необходимыми эксплуатационными свойствами. Полиэтиленовые слои придают плёнке необходимую свариваемость, влагонепроницаемость и механическую прочность.
Полиэтилентерефталат (PET) имеет высокий предел прочности на растяжение, небольшое относительное удлинение при разрыве, высокую точку плавления, идеальные защитные свойства от жиров и масел, хорошие печатные свойства, высокий диапазон полезных температур, высокую ударную вязкость, высокую стойкость к истиранию и идеальную размерную стабильность. PET используется в ламинированных структурах, когда требуются сочетание защитных свойств с высокой прочностью и тепловой стабильностью. PE и PET–плёнки способны выдерживать вибрацию и ударные нагрузки при температуре ниже минус 18°С, поэтому с успехом применяются для упаковки замороженных продуктов. Недостатки PET – низкая свариваемость, предрасположенность к возникновению статического электричества и невысокий барьер к газам.
Полиамид (PA) - жёсткий материал с высокой прочностью на разрыв и прокол и повышенной износостойкостью. Температурный интервал использования полиамида очень широк: он выдерживает стерилизацию паром до 140°С и сохраняет эластичность при низких температурах. Недостаток этого полимера – высокое водопоглощение, главное достоинство – низкая проницаемость по отношению к газам. Новейшей разработкой является получение аморфного полиамида. Он более влагостоек по сравнению с кристаллическим. Полиамидные плёнки имеют хороший блеск и прозрачность, легко свариваются. Обладая наилучшим соотношением "цена–качество", они получили наибольшее распространение для производства вакуумных пакетов.
EVOH является сополимером этилена и винилового спирта. По структуре - это кристаллизующийся материал. Температура эксплуатации: до 90°С. Температура плавления: около 170°С. Температура стеклования: примерно 60°С. Температура хрупкости: -40°С. Сочетает высокую прочность и жесткость с большим относительным удлинением при разрыве. Износостоек. Отличается высокой твердостью. Имеет антистатические свойства. Стоек к УФ–излучению. Обладает высокой химической стойкостью. Специфическая конфигурация молекул EVOH даёт полимеру очень низкую проницаемость по ароматическим веществам, кислороду и другим газам. EVOH не может использоваться в чистом виде. Под воздействием влаги он частично теряет свои барьерные свойства. Поэтому при производстве высокобарьерных плёнок слой EVOH изолируется от внешней среды слоями других полимерных материалов.
Поливинилиденхлорид (PVDC) обладает исключительно высокими и стабильными барьерными свойствами по отношению к газам. Плёнки из PVDC обладают высокой прочностью, химической стойкостью, отличной прозрачностью, хорошо защищают от жира, свариваются при достаточно низких температурах от 120 до 150°С, являются отличным материалом для изготовления термоусадочных пакетов. К недостаткам можно отнести неустойчивость при длительном нагреве свыше 60°С, а также очень высокую стоимость, хотя идеальные барьерные свойства PVDC позволяют ограничиваться очень тонким слоем.
| Наименование материала |
Проницаемость по кислороду при 23°C и влажности 65% см³ / м² / сутки |
Проницаемость по водяному пару при 38°C и влажности 90% г / м² / сутки |
|---|---|---|
| LDPE | примерно 4000 | примерно 15 |
| PET | примерно 80 | примерно 40 |
| PA | примерно 30 | примерно 140 |
| EVOH | примерно 0,5 | примерно 50 |
| PVDC | примерно 1,0 | примерно 1,0 |