6. Folie z polistyrenu i jego kopolimerów (PS)
Polistyren otrzymuje się w wyniku wolnorodnikowej polimeryzacji styrenu; ma on wzór podany poniżej: (wzór)
Polimeryzację styrenu można prowadzić metodš blokowš, suspensyjnš, emulsyjnš i w roztworze.
Polistyren jest polimerem o budowie liniowej, charakteryzujšcym się dużš masš czšsteczkowš. Rozpuszcza się w aromatycznych i chlorowanych węglowodorach, estrach, ketonach, disiarczku węgla i pirydynie. Nierozpuszczalny jest w węglowodorach alifatycznych, niższych alkoholach, eterze, fenolu, kwasie octowym i wodzie [1].
W zastosowaniach opakowaniowych wykorzystywane sš dwa rodzaje tworzyw styrenowych [2]:
Ľ niemodyfikowany homopolimer styrenu, nazywany często polistyrenem ogólnego stosowania (PS) o wzorze przedstawionym powyżej,
Ľ kopolimer styrenu z butadienem, nazywany polistyrenem wysokoudarowym (PS Đ HI) o strukturze przedstawionej poniżej.
(wzór)
Homopolimer styrenu jest tworzywem o dużej sztywnoci, przezroczystoci i połysku, lecz jednoczenie kruchym. Stšd idea zwiększenia wytrzymałoci udarowej przez wbudowanie w łańcuch polimeru elastycznych segmentów butadienu. W praktyce mamy również do czynienia z polistyrenami o porednich właciwociach, uzyskiwanych drogš mieszania homopolimeru z polimerem wysokoudarowym.
Polistyren jest jednym z najłatwiejszych do przetwórstwa tworzyw termoplastycznych, łatwo płynšcym i zestalajšcym się. Do wytwarzania opakowań z PS stosowane sa wszystkie popularne metody przetwórcze: wtrysk przy wytwarzaniu zamknięć i pojemników, wytłaczanie przy wytwarzaniu folii sztywnych i spienionych oraz termoformowanie do produkcji tacek i kubków.
Inne popularne kopolimery styrenu: SAN Đ styren/akrylonitryl i ABS Đ akrylonitryl/butadien/styren sš szeroko stosowane jako tworzywa konstrukcyjne, w tym także do produkcji folii.
Opakowania z folii PS to różnego rodzaju kubeczki, miseczki, tacki, wkładki itp. (produkowane metodš formowania próżniowego lub cinieniowego) oraz owinięcia.
Folie PS należš do najtańszych tworzyw opakowaniowych po folii PE i folii PP nieorientowanej.
Wród folii PS stosowanych do opakowań należy rozróżnić trzy odmienne grupy, a mianowicie [3]:
Ľ folie PS z polimerów wysokoudarowych,
Ľ folie PS dwuosiowo orientowane,
Ľ folie PS piankowe.
Folie te różniš się między sobš, zwłaszcza pod względem właciwoci i kierunku zastosowań.
6.1. Folie z polistyrenu wysokoudarowego (PS Đ HI)
Do produkcji folii opakowaniowych sš stosowane przede wszystkim kopolimery styren/butadien. Folie te produkuje się głównie na wytłaczarkach z głowicš szczelinowš.
W dziedzinie opakowań największe zastosowanie majš tworzywa z PS wysokoudarowego o gruboci 400-800 ľm. Zgodnie ze zwyczajowo przyjętymi podziałami mamy tu do czynienia zarówno z foliami (gruboć do 500 ľm), jak i płytami. W celu uproszczenia będzie używany jeden termin: folie.
Folie z polistyrenu wysokoudarowego sš najczęciej przetwarzane metodš termoformowania. Sš one zwykle nieprzezroczyste. Formowane sš z nich kubki, tacki i różnego rodzaju pojemniki. Odpowiednie gatunki folii mogš być stosowane do pakowania produktów spożywczych zawierajšcych tłuszcze. Z produktów niespożywczych do pudełek z folii pakowane sš papierosy i sterylizowany sprzęt medyczny, jak skalpele, strzykawki do jednorazowego użytku.
Folia przetwarzana jest na kształtki, które sš zadrukowywane, takie jak kubki i różnego rodzaju pojemniki. Do zadrukowywania tego typu kształtek stosowany jest głównie typooffset.
Kształtki z PS Đ HI mogš także być zaopatrywane w napisy i rysunki w czasie głębokiego termoformowania. Oczywicie te napisy i rysunki muszš być wygrawerowane w formie.
6.2. Folie PS dwuosiowo orientowane
Polistyren jest tworzywem termoplastycznym o strukturze całkowicie bezpostaciowej. Do produkcji cienkich folii polistyrenowych najczęciej stosowany jest niemodyfikowany PS (homopolimer). Produkcja folii polega na wytłoczeniu, ogrzaniu i dodatkowym rozcišganiu. Proces rozcišgania wywołuje częciowe uporzšdkowanie struktury, czyli tzw. orientację. Folia poddawana procesowi orientacji może być wytłaczana zarówno z rozdmuchem, jak i szczelinowo jako folia płaska.
Dwukierunkowo (dwuosiowo) orientowane folie PS majš najczęciej gruboć od 20 do 500 ľm. Sš one przezroczyste, majš wysoki połysk, dobrš sztywnoć oraz podatnoć na formowanie i zgrzewanie. Mogš również być produkowane jako całkowicie nieprzezroczyste Đ białe lub o barwach pastelowych.
Folie PS orientowane dopuszczone sš do pakowania wielu produktów spożywczych, w tym produktów zawierajšcych tłuszcze. Sš one odporne na niskie temperatury (do -50ĄC). W stosunku do folii poliolefinowych folie polistyrenowe wykazujš podobnš przenikalnoć gazów, natomiast przenikalnoć pary wodnej jest wielokrotnie wyższa. W przypadku pakowania produktów wieżych Đ jarzyn, owoców i mięsa Đ jest to zjawisko niekorzystne. Odpornoć na niskie temperatury oraz zmniejszenie przenikalnoci w temperaturach poniżej 0ĄC umożliwia stosowanie opakowań z PS w obrocie chłodniczym. Znaczne zredukowanie przenikalnoci pary wodnej, nawet do 80% można uzyskać przez metalizację folii. Metalizowane folie PS znalazły zastosowanie w efektownych opakowaniach upominkowych [3].
Podobnie jak z folii z PS Đ HI, tak i z PS dwuosiowo orientowanego wytwarzane sš: kubki, miseczki, puszki, pudełka i inne pojemniki, tacki, opakowania blister-pack, wieczka do kubeczków i owinięcia. Kształtki drukowane sš także najczęciej typooffsetem, a folie cienkie technikš wklęsłodrukowš lub fleksograficznš. Stosowane sš farby powodujšce spęcznienie PS. W przypadku nakładania kilku farb jedna na drugš rozpuszczalniki spoiwa farb mogš penetrować zbyt głęboko rozmiękczajšc podłoże. Druki wielobarwne należy wykonywać farbami zawierajšcymi jako rozpuszczalnik głównie benzynę, najsłabiej atakujšcš polistyren. Folie sztywne o dużej gruboci zadrukowywane sš również technikami offsetowš i sitodrukowš.
6.3. Folie z polistyrenu spienionego
Folie piankowe z polistyrenu sš materiałem używanym w krajach wysoko uprzemysłowionych; w Polsce spotyka się je doć rzadko i jeszcze rzadziej zadrukowuje. Folia jest produkowana z granulek polistyrenowych zawierajšcych rodek pianotwórczy.
Folie piankowe wytwarzane sš metodš wytłaczania przez ustnik piercieniowy z rozdmuchem lub Đ w przypadku folii grubszych Đ elementem rozcišgajšcym rękaw w kierunku poprzecznym jest piercień znajdujšcy się wewnštrz rękawa. Do produkcji opakowań stosowane sš folie o gruboci do 1,8 mm. Z folii spienionej wytwarzane sš różne kształtki, które zadrukowuje się typooffsetem lub sitodrukiem. Produkowana też jest folia o gruboci od 250 ľm, stosowana w charakterze serwetek lub innego rodzaju wyciółek. Folia ta zadrukowywana jest technikš fleksograficznš w systemie zwój/zwój. Służy ona również do drukowania kalendarzy wieloplanszowych i innych produktów galanterii poligraficznej.
Folie z polistyrenu palš się pomarańczowym płomieniem z wydzielaniem czarnego dymu, palš się także po odsunięciu palnika.
Literatura
1. Pielichowski J., Puszyński A.: Technologia tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1998.
2. Opakowania żywnoci, praca zbiorowa pod redakcjš Czerniawskiego B., Michniewicza J., Agro Food Technology, Czelad 1998.
3. Czerniawski B., Nassalski A.: Folie opakowaniowe, WNT, Warszawa 1970.
