Структуру ламината для дой-пака выбирают по тому, от чего нужно защищать продукт (кислород, влага, свет, аромат, прокол) и как долго. От ответа зависит, какие плёнки соединяют, в каком порядке и какой толщины, и именно об этом производитель упаковки спросит первым делом. В статье сравниваются структуры, которые чаще всего применяют для дой-пак с индивидуальной печатью, объясняется, как измеряют барьер к кислороду и влаге, и показано, как превратить целевой срок годности в ТЗ на барьерные свойства.
Что такое структура ламината пакета?
Структура ламината описывает набор плёнок и слоёв, из которых состоит стенка пакета. Её записывают снаружи внутрь, например ПЭТ/фольга/ПЭ (PET/ALU/PE). У каждого слоя своя задача: наружный слой несёт печать и выдерживает нагрев при сварке, барьерный слой (если он есть) блокирует кислород, влагу, свет или аромат, а внутренний термосвариваемый слой формирует швы и контактирует с продуктом.
Типичная трёхслойная структура выглядит так:
| Позиция | Функция | Распространённые материалы | Типичный диапазон толщины |
|---|---|---|---|
| Наружный (печатный) слой | Носитель печати, глянцевая или матовая поверхность, термостойкость, жёсткость | ПЭТ (часто 12 мкм), BOPP (часто 18–20 мкм), бумага, MDO-PE, BOPE | Тонкие плёнки; бумага задаётся плотностью |
| Средний (барьерный) слой | Барьер к кислороду, влаге, свету и аромату; стойкость к проколу | Алюминиевая фольга (обычно 7–9 мкм), металлизированный ПЭТ, ПА (нейлон), EVOH в составе соэкструзионной плёнки, плёнки с барьерным покрытием | Очень малая толщина у фольги и покрытий |
| Внутренний (термосвариваемый) слой | Термосварка, прочность, контакт с пищевой продукцией | Смеси ПВД/ЛПЭНП (LDPE/LLDPE), CPP | Более толстый; зависит от размера пакета и массы наполнения |
Термосвариваемый слой обычно самый толстый в ламинате. Его толщина растёт вместе с размером пакета и массой наполнения, потому что именно он обеспечивает значительную часть прочности пакета и швов. Точные толщины определяются на техническом согласовании с учётом продукта, формата и фасовочного оборудования.
Слои соединяют клеевой ламинацией (распространены полиуретановые клеи, без растворителя или на растворителях) или экструзионной ламинацией, при которой расплавленный полимер склеивает два полотна. Клеевым ламинатам нужна выдержка для отверждения клея перед порезкой и изготовлением пакетов. Это одна из причин, почему ламинированные пакеты изготавливают дольше, чем пакеты из однослойной плёнки.
Как сравниваются распространённые структуры пакетов?
Основные структуры различаются прежде всего барьером к кислороду и влаге, внешним видом и пригодностью к переработке. Максимальный барьер даёт фольга, следом идёт металлизированный ПЭТ; прозрачные плёнки с покрытием и структуры с EVOH дают высокий барьер и остаются прозрачными, а простые ПЭТ/ПЭ или BOPP/CPP подходят для продуктов с умеренными требованиями.
| Структура (снаружи/внутрь) | Барьер к кислороду | Барьер к влаге | Защита от света | Прозрачность / внешний вид | Типичное применение | Основные ограничения |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ПЭТ/ПЭ (PET/PE) | От низкого до умеренного | Умеренный | Нет (если нет белой или непрозрачной печати) | Прозрачный, глянцевый; окна делать легко | Сухие продукты со сроком годности от короткого до среднего, замороженные продукты, непродовольственные товары | Не высокобарьерная структура; смесь разных полимеров |
| BOPP/CPP | Низкий | Хороший | Нет | Прозрачный или белый; жёсткий на ощупь | Кондитерские изделия, выпечка, сухие снеки с коротким сроком годности | Слабый барьер к кислороду; диапазон сварки уже, чем у ПЭ |
| ПЭТ/метПЭТ/ПЭ (PET/metPET/PE) | Высокий | Высокий | Высокая | Металлический, непрозрачный | Кофе, орехи, снеки, лакомства для животных | Барьер падает, если металлизированный слой трескается при изгибе; окон нет |
| ПЭТ/фольга/ПЭ (PET/ALU/PE) | Очень высокий при целостности слоя | Очень высокий | Полная | Непрозрачный, вид фольги | Кофе с длительным сроком годности, порошки, БАДы, жидкости, чувствительные продукты | Микроотверстия и трещины от изгиба снижают барьер; окон нет; не перерабатывается в потоках полиолефинов |
| Крафт-бумага/ПЭ | Низкий (бумага даёт жёсткость и внешний вид, но не барьер) | От низкого до умеренного | Частичная | Натуральная бумага | Чай, сухие продукты с коротким сроком годности | Для чувствительных продуктов нужен дополнительный барьерный слой (metPET, фольга или барьерная плёнка); многоматериальная структура |
| Крафт-бумага/метПЭТ/ПЭ или крафт/фольга/ПЭ | От высокого до очень высокого | От высокого до очень высокого | Высокая | Бумага снаружи, барьер внутри | Кофе и чай премиум-класса, гранола | Три материала; для окна нужны высечка и накладка |
| Моно-ПЭ с EVOH (например, MDO-PE или BOPE / термосвариваемый слой ПЭ-EVOH-ПЭ) | Высокий в сухих условиях; чувствителен к влажности | Хороший | Нет, если нет металлизации | От прозрачного до полуматового | Пищевые пакеты, рассчитанные на переработку | Термостойкость и жёсткость ниже, чем у ПЭТ; доля EVOH ограничена рекомендациями по переработке |
| Моно-ПП с покрытием AlOx или SiOx (BOPP / CPP с покрытием) | От умеренного до высокого | Хороший | Нет | Прозрачный | Снеки, сухие продукты и некоторые охлаждённые продукты в упаковке, рассчитанной на переработку | Тонкие покрытия могут трескаться при чрезмерном изгибе; диапазон сварки требует внимания |
| ПЭТ/ПА/ПЭ (PET/PA/PE) | Умеренный (ПА даёт некоторый барьер к кислороду) | Умеренный | Нет | Прозрачный | Корм для животных с твёрдыми гранулами, острые или тяжёлые продукты, замороженные продукты | ПА удорожает структуру; смесь разных полимеров |
Чего не видно из таблицы:
- Толщина и марка материала важны не меньше, чем его название. Более толстая или лучше металлизированная плёнка может превзойти номинально «более качественную» структуру, собранную дёшево.
- Готовые пакеты показывают результаты хуже, чем плоская плёнка. Складки, зона зип-замка, отверстия под клапан и обращение с пакетом создают слабые места. Всегда уточняйте, относятся ли данные по барьеру к плоскому ламинату или к готовым пакетам.
Что означают OTR и WVTR?
OTR (скорость пропускания кислорода) показывает объём кислорода, который проходит через квадратный метр материала за 24 часа. Обычно его выражают в см³/м²/сутки (в полной записи см³/м²·сутки·атм). WVTR (скорость пропускания водяного пара) показывает массу водяного пара, проходящего через квадратный метр за 24 часа, в г/м²/сутки. Чем ниже значения, тем лучше барьер.
Кислород вызывает прогоркание орехов и жирных снеков, потерю свежести и аромата кофе, потерю цвета и витаминов во многих продуктах. Влага приводит к размягчению хрустящих продуктов, слёживанию порошков и сахарному поседению. Для влажных продуктов задача обратная: пакет должен не давать влаге уходить.
Почему условия испытаний определяют, можно ли сравнивать цифры
Значения барьера имеют смысл только вместе с температурой и относительной влажностью, потому что от них зависит скорость пропускания. Типичные отраслевые условия:
| Измерение | Распространённые стандарты испытаний | Распространённые условия испытаний | Почему условия важны |
|---|---|---|---|
| OTR | ASTM D3985, ISO 15105-2 (кулонометрические методы с датчиком) | 23 °C при 0% отн. влажности или 23 °C при 50% и выше | EVOH и некоторые покрытия теряют барьер с ростом влажности; значение в сухих условиях может выглядеть для них слишком выгодным |
| WVTR | ASTM F1249, серия ISO 15106 | 38 °C при 90% отн. влажности («тропические» условия) или 23 °C при 85% | Более высокая температура увеличивает пропускание, поэтому значения при 38 °C/90% для той же плёнки, как правило, намного выше, чем при 23 °C/85% |
| Проникновение кислорода в упаковку целиком | ASTM F1307 и аналогичные методы для упаковки | Задаются планом испытаний | Учитывает влияние швов, складок, зип-замков и клапанов |
| Стойкость к изгибу | ASTM F392 (изгиб по Гельбо) с последующим испытанием барьера или микроотверстий | Заданное число циклов изгиба | Показывает, как фольга, металлизированные и покрытые слои деградируют при обращении |
Если два поставщика называют разные значения OTR для «одной и той же» структуры, сначала проверьте, проводились ли испытания в одинаковых условиях, на одной толщине и на плоской плёнке или на готовых пакетах.
Относительные уровни барьера
Опубликованные значения сильно зависят от марки материала и схемы испытаний, поэтому технологи обычно мыслят диапазонами, а не отдельными цифрами. В качестве рабочего ориентира:
- Ламинаты с фольгой находятся на вершине: пока фольга цела, пропускание кислорода и влаги близко к нулю. Реальные показатели ограничивают микроотверстия и трещины от изгиба.
- Металлизированный ПЭТ и качественные прозрачные высокобарьерные плёнки (AlOx, SiOx, EVOH в сухих условиях) относятся к высокобарьерному диапазону: пропускание, как правило, на один-два порядка ниже, чем у простого ПЭТ.
- Простой ПЭТ и ПА дают умеренный барьер к кислороду; простые BOPP и ПЭ дают хороший барьер к влаге, но плохой барьер к кислороду.
- Бумага сама по себе практически не даёт барьера ни к газам, ни к влаге.
Запросите у поставщика измеренные значения для предлагаемого ламината при согласованных условиях и используйте именно эти цифры для оценки срока годности.
Как перевести целевой срок годности в требования к барьеру?
Начните с того, сколько кислорода или влаги продукт выдерживает до выхода за ваши критерии качества, а затем обратным счётом определите максимальное пропускание, которое пакет может допустить за весь срок годности. Допуск обычно задают технологи по результатам испытаний продукта, а арифметика по пакету проста.
Иллюстративный расчёт по кислороду на гипотетических цифрах:
- Площадь стенки пакета (обе стороны и донная складка): 0,06 м²
- OTR ламината при условиях хранения: 1 см³/м²/сутки
- Суточное проникновение: 0,06 × 1 = 0,06 см³ кислорода в сутки
- За срок годности 180 суток: в упаковку попадает около 11 см³ кислорода
Приемлемо ли 11 см³, зависит от массы продукта и его чувствительности. Если испытания показывают, что продукт способен принять лишь часть этого объёма до порчи, нужна структура с более низким OTR, поглотитель кислорода или более короткий срок годности. Та же арифметика работает для влаги: берутся WVTR и допустимое влагосодержание продукта. Реальное проникновение выше, чем даёт оценка для плоской плёнки, из-за швов, зип-замков и обращения. Поэтому закладывайте запас и подтверждайте результат испытаниями в реальном времени или ускоренным хранением на наполненных пакетах.
Продувка азотом снижает количество кислорода, уже находящегося внутри упаковки при наполнении, но не влияет на кислород, который проникнет позже. Поэтому продутому азотом пакету всё равно нужен подходящий барьер.
Печать с обратной стороны и положение краски
На прозрачных наружных плёнках, таких как ПЭТ и BOPP, изображение обычно наносят с обратной стороны (реверсная печать): зеркально на внутреннюю сторону наружной плёнки, после чего её ламинируют. Краска оказывается между наружной плёнкой и клеем, защищена от истирания и не соприкасается с продуктом. Глянец обеспечивает сама наружная плёнка, а матовую поверхность дают матовая плёнка или лак.
Выбор краски и клея всё равно важен для контакта с пищевой продукцией, поскольку некоторые вещества могут мигрировать через тонкие слои. Какие документы запрашивать, описано в нашем руководстве по соответствию упаковки требованиям для контакта с пищевой продукцией. Сравнение глубокой, флексографской и цифровой печати на плёнках приведено в руководстве по способам печати на упаковке.
Как выбрать структуру: короткие правила
Эти правила помогут сузить выбор до нескольких структур ещё до разговора с производителем упаковки:
- Очень чувствительный к кислороду продукт, длительный срок годности при комнатной температуре, окно не нужно: ламинат с фольгой или металлизированная структура, если срок годности позволяет.
- Кофе: высокий барьер к кислороду и аромату плюс односторонний клапан для дегазации. Ламинаты с фольгой и металлизированные структуры давно применяются, а высокобарьерные мономатериальные структуры всё чаще проходят испытания (о клапанах см. раздел функции и опции пакетов).
- Продукт должен быть виден: прозрачная высокобарьерная плёнка (с покрытием AlOx/SiOx или на основе EVOH), при этом защита от света будет ниже.
- Продукт чувствителен главным образом к влаге (чипсы, печенье, порошки): может хватить структур на основе BOPP или ПЭ, с металлизацией при длительном сроке годности.
- Тяжёлое, острое или твёрдое наполнение (сухой корм, метизы): повышайте стойкость к проколу с помощью ПА или более толстого термосвариваемого слоя.
- Цель по пригодности к переработке с 2030 года: исходите из моно-ПЭ или моно-ПП и добавляйте барьер в пределах, допустимых рекомендациями; см. перерабатываемые мономатериальные пакеты и PPWR.
- Натуральный или крафтовый вид: крафтовый наружный слой, но для всего, что чувствительно к кислороду или влаге, предусмотрите внутренний барьерный слой.
Что сообщить производителю упаковки о барьере
Чем точнее вы описываете потребность в защите, тем меньше производителю приходится угадывать:
- Продукт, масса наполнения и тип: сухой, жирный, влажный или жидкий.
- Целевой срок годности и условия хранения (комнатная температура, охлаждение, заморозка; влажность региона продаж).
- Известная чувствительность: кислород, влага, свет, аромат, прокол.
- Условия наполнения: горячий розлив, продувка азотом, свежеобжаренный кофе, стерилизация или пастеризация, если они применяются.
- Необходимые данные испытаний: OTR и WVTR при заданных условиях, на ламинате или на готовых пакетах.
- Цель по пригодности к переработке и рынки продаж.
- Обязательны ли окно, матовая поверхность или вид бумаги.
Используйте этот список при обращении на странице дой-пак с индивидуальной печатью или отправьте его через страницу контактов: структуру предложат и подтвердят на техническом согласовании.