BUDAPESTI MÛSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEMSzerves Kémiai Technológia Tanszék

CSOMAGOLÁSTECHNIKA

2002

TARTALOMJEGYZÉK

1. Csomagolási alapismeretek 41.1. A csomagolás alapjai 4

1.1.1 Alapfogalmak 41.1.2 Egyéb fogalmak 5

1.2 A csomagolás feladata és jelentősége 71.2.1 A csomagolás célja 71.2.2 A csomagolás, mint az áruvédelem eszköze 71.2.3 A csomagolás, mint kezelési, szállítási egység 81.2.4 A csomagolás, mint tárolási egység 81.2.5 A csomagolás, mint eladási egység 91.2.6 A csomagolással való visszaélés 101.2.7 Összefoglalás 11

1.3 Drágítja-e a terméket a csomagolás? 111.3.1 A kereskedelem szerkezetének változása 111.3.2 Csomagolóeszköz 121.3.3 A használati érték megóvása 13

2. A Design szerepe a csomagolásban 142.1 A csomagolás funkciói 142.2 Csomagolás tervezés jellemzői 142.3 Miért tervezünk csomagolást? 142.4 A csomagolástervezés, mint művészeti tevékenység 152.5 Sajátmárkás csomagolástervezés 15

3. Logisztika 163.1 A csomagolás, minta logisztika része 17

3.1.1 Szállítási ágazatok 183.1.1.1 Vasúti szállítás 183.1.1.2 Vízi szállítás 19

3.1.2 Raktártípusok 203.1.3 Fogalmak 203.1.4 Készletezés 20

3.1.4.1 Átlagos költség minimalizálása 214. Toxikológia 23

4.1 Üzemegészségügy 234.1.1 A feladat megfogalmazása 234.1.2 Az akut toxicitás vizsgálata 23

4.1.2.1 Akut orális toxicitás 234.1.2.2 Akut dermális vagy akut perkután (bőrön át) toxicitás 24

4.1.3 A krónikus toxicitás vizsgálata 244.2 A használt cikkek adalékai 25

4.2.1 A műanyag élelmiszer-csomagolás adalékanyagaival kapcsolatos alapvető problémák 264.2.2 Az adalékok migrációja 264.2.3 Toxikológiai vizsgálatok 304.2.4 Az élelmiszer-csomagolásra alkalmazható műanyagokkal kapcsolatos számítások 31

4.2.4.1 ADI és PADI 314.2.4.2 Az adalékok engedélyezésének feltételei 324.2.4.3 A közvetett élelmiszer-adalékok napi fogyasztásának becslése (az FDA új javaslata) 32

4.3 A leggyakoribb toxikológiai fogalmak meghatározása 344.4 Irodalomjegyzék 35

5. Transzportfolyamatok 365.1 Csomagolóanyag típusok az áteresztés mechanizmusa alapján 36

5.1.1 Folytonos szerkezetű csomagolóanyagok (pl.: polietilén) 365.1.2 Pórusos szerkezetű csomagolóanyagok 38

5.2 Az áteresztőképesség kísérleti meghatározása 405.2.1 Áteresztőképesség meghatározása dinamikus módszer segítségével 405.2.2 Áteresztőképesség meghatározása statikus módszer segítségével 41

5.3 A csomagolóanyag védőképességének meghatározása 435.3.1 Levegő páratartalmának hatása 445.3.2 Oxigéntartalom hatása 455.3.3 Burkolóanyagok fényáteresztő-képességének vizsgálata 46

2

5.3.4 A burkolóanyag és élelmiszer kölcsönhatása 465.3.5 Kioldódó komponensek vizsgálata 465.3.6 Idegen szagkomponens kimutatása 46

6. Csomagolóanyagok -csomagolóeszközök 486.1 Fém és fémtartalmú csomagolószerek 49

6.1.1 Fémcsomagolószerek történeti áttekintése 496.1.2 A fémek tulajdonságai csomagolási szempontból 50

6.1.2.1 Előnyős tulajdonságok 506.1.2.2 Hátrányos tulajdonságok 50

6.1.3 Felhasznált alapanyagok 506.1.4 Fémkorrózió 51

6.1.4.1 Kémiai korrózió 516.1.4.2 Elektrokémiai korrózió 516.1.4.3 Biológiai korrózió 52

6.1.5 Korrózióvédelem 536.1.5.1 Átmeneti korrózióvédelem 536.1.5.2 Korrózióvédelem a konzerviparban 53

6.1.6 Aluminium 546.1.6.1 Előnyős tulajdonságai: 54jól megmunkálható 546.1.6.2 Al csomagolóanyag az élelmiszeriparban: 55

6.1.7 Fém csomagolási segédanyagok 556.1.8 Fémek újrahasznosítása 55

6.1.8.1 Al- újra hasznosítása 556.1.8.2 Ónvisszanyerési módszerek: 56

6.2 Üveg és kerámia anyagok 566.2.1 Kerámia anyagok 566.2.2 Üveg 57

6.2.2.1 Szilikátüvegek 576.2.2.2 Üveg tulajdonságai 576.2.2.3 Üveg csomagolóeszközök 586.2.2.4 Üveg, mint környezeti tényező 58

6.3 Papír csomagolószerek 596.3.1 Papír szerepe a csomagolásban 596.3.2 A papírgyártás alapanyagai 606.3.3 Rostos féltermék gyártási el járásai 62

6.3.3.1 A különböző feltáró módszerek 626.3.3.2 Papírgyártás 636.3.3.3 Az őrlés 636.3.3.4 Négyzetmétertömeg szerinti osztályozás 66

6.3.4 Kezeletlen és kezelt csomagolópapírok 676.3.4.1 Kezeletlen csomagolópapírok 676.3.4.2 Vegyileg kezelt papírok 676.3.4.3 Mechanikailag kezelt papírok: 686.3.4.4 Hullámpapír 68

Hullámpapírlemezből gyártott dobozok 706.4 Műanyag csomagolószerek 71

6.4.1 Természetes alapú műanyagok 716.4.1.1 Cellulóz alapú műanyagok 71

6.4.2 Szintetikus műanyagok 726.4.2.1 Poliolefinek 756.4.2.2 Klórtartalmú polimerek 836.4.2.3 Polisztirol (PS) 856.4.2.4 Poliamid (PA) 866.4.2.5 Poliészterek (PETP) 876.4.2.6 Poliuretán (PU) 886.4.2.7 Polivinilalkohol (PVAL, PVOH) 886.4.2.8 Polietilén-vinilalkohol (EVAL) 88

6.5 Textil csomagolószerek 906.5.1 Fóliaszálak gyártástechnológiája 916.5.5 Textilburkolatok 926.5.6 Fóliacsíkból előállított termékek 92

6.5.6.1 Textilzsákok 92

3

6.5.6.2 Műanyagzsákok. 936.5.7 Hálók és szövés nélküli textíliák 946.5.8 Hajlékonyfalú szállítótartályok (flexibilis konténerek). 94

6.6 Csomagolóanyag kombinációk 976.6.1 CSOMAGOLÓANYAG-KOMBINÁCIÓKRÓL ÁLTALÁBAN 976.6.2 A hajlékony falú kombinációk előállítása 97

6.6.2.1 Bevonás 976.6.2.2 Rétegelés 1006.6.2.3 Koextrúzió 1026.6.2.4 Fémgőzölés 103

6.6.3 A merev falú kombinációk előállítása 1046.6.4 Műanyagtartalmú kombinációk 104

6.6.4.1 Műanyag-papír kombinációk 1046.6.4.2 Műanyag-műanyag kombinációk 1056.6.4.3 Műanyag-fém kombinációk 1066.6.4.4 Többszörös, műanyagtartalmú kombinációk 107

6.7 Aszeptikus csomagolások 1097. A csomagolástechnika és hulladékgazdálkodás társadalmi és jogi aspektusai 111

7.1 A 94/62/EK irányelv 1117.2 A mandátum alapján kidolgozott szabványok 1137.3 A szabványok használata (EN 13247:2000 szabvány) 1147.4 Újrafelhasználás (EN 13429:2000 szabvány) 1157.5 Visszaforgatás (EN 13430, EN 13431, EN 13432) 115

4

1.CSOMAGOLÁSI ALAPISMERETEK

1.1 A CSOMAGOLÁS ALAPJAI

A világon mindenütt számtalan vállalat dolgoz fel, ill. gyárt különféle termékeket, valamilyen emberi szükséglet kielégítésére. A gyártó és a felhasználó (fogyasztó) között mindig nagyobb távolságot kell - közbenső állomások közbeiktatásával (tovább feldolgozás, tárolás stb.) - összekötni. A térbeli elosztás egyes szakaszait szállítóeszközök, ill. szállítási folyamatok kapcsolják össze. A csomagolás alapvető feladata, hogy a termék e folyamatok keretében lehetőleg használati értékének csökkenése nélkül, újszerű állapotban és a leggazdaságosabb módon kerüljön a gyártótól a felhasználóhoz.

A csomagolóanyag mindenkori helyes megválasztása, a csomagolóeszköz szakszerű kialakítása, szerkezeti elemeinek összehangolása, a célszerű csomagolástechnológia megtervezése és a csomagolás piacképessége döntő szerepet játszik abban, hogy az előállított termék a rendeltetésének megfelelő helyen és időben, mennyiségi, minőségi vagy anyagi változás, károsodás nélkül rendelkezésre álljon.

A csomagolás, mint fontos költségtényező, a szállítás, a térbeli elosztás és az értékesítés elemeinek gazdaságosságára is jelentősen hat. Valamennyi fáradozás végső célja, a lehetséges csomagolási megoldások közül a leghatékonyabb kiválasztása és alkalmazása, a legkedvezőbb költségfeltételekkel.

1.2 ALAPFOGALMAK

A csomagolás rendkívül nagy területének fejlődése - a gyártástól a felhasználásig - együtt járt számos sajátos szakmai fogalom és megnevezés kialakulásával. A kölcsönös megértés végett rendkívül fontos, hogy ezek a fogalmak félreérthetetlenek, egyértelműek legyenek, bár kétségtelenül nehéz feladat a szakmai körökben már meghonosodott, helytelen szóhasználattal szembeszállni. Így például kiirtani olyan meghatározást, hogy a "terméket kartonba csomagolták", s helyette elfogadtatni a "terméket kartondobozba csomagolták" megfogalmazást. A karton ui. csomagolóanyag és nem csomagolóeszköz, a doboz pedig a termék befogadására alkalmas csomagolóeszköz.

A következőkben a jegyzetben szereplő legfontosabb fogalmakat foglaltuk össze az Anyagmozgatási és Csomagolási Intézet gondozásában megjelent Csomagolási Szakkifejezések gyűjteménye alapján.

Adagcsomagolás. A terméket egyszeri felhasználáshoz szükséges, megszabott mennyiségű ada-gokban tartalmazó, általában fogyasztói csomagolási egység.

Áruvédelem. Az árunak az előállítástól a felhasználásig bekövetkezhető károktól való megóvása csomagolással, és/vagy a megfelelő szállítási, mozgatási, tárolási mód alkalmazásával.

Bemutató csomagolás. Fogyasztói vagy gyűjtőcsomagolás, amelyeknek alapvető feladata a vásárló érdeklődésének felkeltése, elsősorban a termék láthatóvá tétele révén.

Csomag. A termék és az egységbe fogó elemcsoport, ill. ideiglenes védőburkolat komplex egysége. Elsősorban kisebb tömegű és méretű egységek fogalmaként használatos (pl. postai és kiskereskedelmi forgalomban).

Csomagolás. Azoknak a műveleteknek az összessége, amelyeknek alapvető célja a termék védelme, ill. szállításra, tárolásra alkalmassá tétele, egységbe fogása. Másik értelmezése szerint a csomagolás a termék és az egységbe fogó elemcsoport, ill. ideiglenes védőburkolat komplex egysége.

Csomagolási egység. Az egyedi, fogyasztói, gyűjtő-, ill. szállítási csomagolási folyamat eredménye, amely további kezelésre (nagyobb egységekbe való csomagolás, tárolás, szállítás, elosztás stb.) önállóan alkalmas.

Csomagolástechnológia. A csomagolási tevékenység keretébe tartozó műveletek összességének rendje, ill. az ahhoz tartozó módszerek és eszközök meghatározása.

5

Csomagolóanyag. Valamely termék burkolatának elsődleges eleme, amelyet általában csomagoló-eszközzé alakítanak. Egyes fajtái - meghatározott esetekben - csomagolásra közvetlenül is felhasz-nálhatók.

Csomagolóeszköz. A termékek befogadására alkalmas, meghatározott anyagú, szerkezetű, alakú rendszerint ipari tevékenység keretében előállított ideiglenes védőburkolat.

Csomagolóipar. Csomagolószerek és csomagológépek előállításával, továbbá csomagolási tevékenységgel foglalkozó vállalatok összessége.

Csomagolószer. A csomagolóanyag, a csomagolóeszköz és a csomagolási segédanyag gyűjtőfogalma.

Csoportcsomagolás. Több, a fogyasztói és értékesítési szokásnak megfelelő darabszámú, azonos termék egyetlen fogyasztói csomagolási egységbe való összefogása.

Egységcsomagolás. Azonos termékek vagy azonos rendeltetésű alkatelemek egységbe fogása útján készített fogyasztói csomagolás.

Egységrakomány. Csomagolt vagy csomagolatlan termékekből, segédeszközök (pl. rakodólap, zsu-gorfólia) felhasználásával vagy anélkül képzett és gépesített kezelésre alkalmas szállítási, rakodási, mozgatási, tárolási egység.

Eldobócsomagolás. Műszaki vagy gazdasági okoknál fogva rendeltetésszerűen ismételten fel nem használható csomagolóeszközzel kialakított csomagolás.

Előrecsomagolás. A terméknek (általában fogyasztási cikknek) az értékesítést megelőző fázisban való ideiglenes burkolatba helyezése.

Fogyasztói csomagolás. A terméket a fogyasztóig kísérő (önmagában rendszerint szállításra nem al-kalmas) csomagolás. Főleg az értékesítés és a fogyasztás terén van szerepe.

Gyűjtőcsomagolás. A nyilvántartást, árukezelést, raktározást, szállítást megkönnyítő, meghatározott mennyiségű csomagolt vagy csomagolatlan terméket nagyobb egységbe összefogó csomagolás.

Hiányos csomagolás. Olyan csomagolás, amelyet a fuvarozó vállalat elégtelennek minősít. A minősítés a feladóra nézve fuvarjogi ill. pontból hátrányos megkülönböztetést jelent.

Készletcsomagolás. Azonos ill. hasonló rendeltetésű - általában egymást kiegészítő - eszközöket ideiglenesen vagy tartósan egységbe fogó, rendszerint fogyasztói csomagolás.

Kombinációs csomagolás. Különböző termékek egyetlen, rendszerint fogyasztói csomagolási egy-ségbe való összefogása.

Szállítási csomagolás. A külső hatások ellen védelmet nyújtó, ill. a termék esetleges káros hatásaival szemben a környezetet védő, továbbá az egységbe fogást, mozgatást, szállítást és tárolást megkönnyítő, általában összetett csomagolás.

Szállítási, rakodási, tárolási egység. Lásd: Egységrakomány.Visszatérő csomagolás. Többszöri használatra szánt csomagolóeszközzel kialakított csomagolás.

1.2.1 Egyéb fogalmak

A nemzetközi gyakorlatban az előzőkben leírtakon kívül egyéb fogalmak is használatosak.Kereskedelmi csomagolás - tengerentúli csomagolás. Mindkét megjelölést a termék rendelésekor a

csomagolás kivitelére vonatkozó előírásként alkalmazzák. Ennek ellenére nem határozza meg pon-tosan, hogy az ilyen csomagolás műszaki és gazdasági szempontból milyen legyen. Így a káresetnél ezek a fogalmak állandó jogviták tárgyai. Jobb, ha helyettük a várható igénybevételelv és a felmerülő csomagolási költségek figyelembevételével a csomagolás kivitelét pontosan megbeszélik, ill. írásban rögzítik.

Elismert csomagolás. A fuvarozó szervek (elsősorban a vasút és a posta) előírásaival, valamint a csomagolásnak a szállítás során fellépő igénybevételekkel szembeni ellenállását megállapító vizs-gálatokkal függ össze. A minősített csomagolások használata a káreseteknél eleve kizárja a fuvarozó által a hiányos csomagolásra hárított szokásos kifogásokat.

6

Szokványos, szabványosított, egyedileg tervezett csomagolás. Gazdasági okokból lehetőleg előnyben kell részesítni a szabványosított, ill. szokványos csomagolásokat. A műszaki termékek jelentős része (különösen a mechanikai igénybevételekre érzékenyek), a szállítás és tárolás során fellépő hatások semlegesítésére, egyedi tulajdonságainak megfelelően kialakított csomagolást kíván.

Tárolási csomagolás. A műszaki termékek egy része, bár szállítási csomagolásban kerül a keres-kedelembe, onnan egyedileg vagy más termékekkel együtt jut a feldolgozóhoz, ill. felhasználóhoz. Ilyenkor olyan egyedi csomagolás is megfelel, amelynél az értékesítés könnyítését célzó szempontok elhanyagolhatók. A tárolási csomagolás a lehető legegyszerűbb, áruvédelmi hatékonysága is korlátozott. A tartalom pontos azonosíthatósága azonban különösen fontos.

A fogyasztást könnyítő csomagolás, többcélú csomagolás. A fogyasztói csomagolás tervezésekor egyre inkább arra törekednek, hogy a csomagolás a termék használatát könnyítse, egyszerűsítse. Vannak olyan termékek, amelyek elsősorban a csomagolás révén válnak még a nem gyakorlott személy számára is használhatóvá. Más esetben a csomagolás a termék feldolgozásához (elfogyasz-tásához) szükséges eszközt helyettesíti.

7

1.3 A CSOMAGOLÁS FELADATA ÉS JELENTŐSÉGE

1.3.1 A csomagolás célja

A csomagolás vállalati és gazdasági szempontból egyaránt figyelmen kívül nem hagyható költségtényező. A ráfordításoknak mindig elfogadható arányban kell állniuk a csomagolandó termék értékével. Az ésszerű csomagolás kialakítása szempontjából még fontosabb, hogy a költségek az előírt feladat betöltéséhez szükségesek, jogosak legyenek.

A csomagolás feladata általában a gyártási folyamat befejezésekor kezdődik. A teljes térbeli elosztás folyamata - a gyártástól a szállítás során - a nagy- és kiskereskedelmen át a felhasználóig, ill. a fogyasztóig tölti be rendeltetését. Valamennyi szállítási és tárolási művelet, valamennyi rakodás és egyéb árukezelés a folyamat szerves része. A feladat a felhasználónál (fogyasztónál) abban a pillanatban ér véget, amikor a terméket ideiglenes védőburkolatából kiveszik vagy a kiürült csomagolóeszközt a hulladékba dobják.

A csomagolási hulladékot is figyelembe véve, a csomagolóanyag, ill. -eszköz feladatai a megsemmi-sítéssel érnek véget. A csomagolás célszerűségét a térbeli elosztási láncot képező valamennyi egység a maga sajátos szempontjai, ill. gazdasági érdekei alapján ítéli meg. A mértékadó természetesen nem ez a szűkre korlátozott területre érvényes megítélés, hanem a teljes folyamatban érvényesülő népgazdasági szempontok.

Ebből a szemszögből nézve két alapelv érvényes:

- a csomagolás soha nem lehet öncél,- a csomagolási ráfordításnak haszon formájában valahol meg kell térülnie.

A ráfordítás és a gazdasági haszon elemzéséhez a csomagolás feladataiból kell kiindulni.

Ezek:

- az áruvédelem,- a kezelési, szállítási egységek ésszerű kialakítása,- célszerű tárolási egység képzése,- célszerű eladási (fogyasztói) egységek kialakítása.

1.3.2 A csomagolás, mint az áruvédelem eszköze

A termékeknek - legyenek azok fogyasztási cikkek vagy beruházási javak -, elkészülésük pilla-natában van a legnagyobb kereskedelmi értékűk, amely azután az eladáskor realizálódik. Ez azonban csak akkor lehetséges, ha a termék értékcsökkenés nélkül, azaz sértetlenül érkezik a vevőhöz. Mennyiségi és/vagy minőségi értékcsökkenést a termék a szállítás, a közbenső tárolás és kezelés, ill. rakodás során szenvedhet a termelőhelytől a vevőig terjedő útvonalon. Az előre csomagolt termékeknél a vevő a végső fogyasztásig megkövetelheti a megfelelő áruvédelmet. A veszélyes vagy egyéb agresszív termékek szállításakor pedig a csomagolástól elvárható, hogy ne csak a terméket a környezettől, hanem a környezetet a terméktől is megóvja.

A befolyásoló tényezők:- a hatások, ill. igénybevételek fajtája és nagysága, lehetőleg számszerűen kifejezve;- a termék érzékenységének mértéke az igénybevételekkel szemben;- a fuvarozók (export esetén a rendeltetési ország) csomagolással és szállítással kapcsolatos előírásai.

8

A csomagolástervezés során ezeket a tényezőket egymással összehangolva kell a legjobb megoldást megkeresni. A csomagolóanyag, -eszköz megválasztását és méretezését, valamint a csomagolás módját a várható igénybevételekkel, továbbá a termék tulajdonságaival kell egybehangolni. A ráfordításokkal szemben a károsodás valószínűsége áll, mint gazdasági ellenérték, ha a csomagolás áruvédelmi hatékonysága nem volt kielégítő.

1.3.3 A csomagolás, mint kezelési, szállítási egység

A terméket a vevőhöz a leggazdaságosabb módon kell eljuttatni. A terméket a rendeltetési helyig való továbbításból eredően valamennyi terhelő költség a legkisebb legyen. A fuvarköltségbe a vele összefüggő rakodási munkák (be-, ki- és átrakás) is beleszámítanak. A lehetőség szerint a csomagolt termékekből könnyen kezelhető rakodási, ill. szállítási egységet célszerű képezni. Szállítási segéd-eszközként különböző típusú szállítótartályok, sík és oldalfalas rakodólapok stb. választhatók. Használatuk során messzemenően figyelembe kell venni a csomagolóeszközök, a szállítási segéd-eszközök és a szállítóeszközök szabványosított méreteit.

A meghatározó tényezők között említhető:- A szállítás módja és útvonala, a fennálló hely- és időbeni kötöttségeivel. Csomagolási szempontból

nagy különbség, hogy a terméket szárazföldi, vízi vagy légi úton juttatják-e el rendeltetési helyére.- A szállítási egység tömege és térfogata, tekintettel a legkedvezőbb térkihasználásra és a lehetőleg kis

fuvarköltségre. Számításba kell venni a különböző szállítóeszközök eltérő rakodási, ill. halmazolási magasságát. A tengerentúli szállítmányok fuvardíját általában a térfogat szerint állapítják meg. Más fuvarozók a tömeg, megint mások a térfogat és a tömeg egyidejű figyelembevételével határozzák meg a fuvardíjat.

- A csomagolás megfelelő szerkezeti kialakításával lehetővé kell tenni a korszerű árukezelést, különösen a szállítási és kezelési műveletek gépesíthetőségét (rakodólapos egységrakomány-képzéssel, szállítótartályok használatával), a korszerű anyagmozgató eszközök (pl. emelővillás targonca) alkalmazását. A gépesített árukezelés célja a rakodási idő, az élőmunka és az egyéb költségek csökkentése. Nem elhanyagolható a gépesített árukezelés révén a rakodási műveletek során fellépő mechanikai igénybevételek csökkentése sem. A kisebb igénybevétel lehetőséget nyújt a csomagolási költségek csökkentésére is.

A helyes csomagolás megválasztásának alapvető célja a szállítási, fuvarozási és kezelési költségek -mérséklése. Ezek a költségek lényegében a csomagolás gazdaságosságát is meghatározzák.

1.3.4 A csomagolás, mint tárolási egység

A legtöbb terméket a gyártás befejezésétől a felhasználási helyre érkezéséig gyakran többször is tárolják. A leggyakoribb:

- a félkész és késztermék átmeneti tárolása a gyártónál, a továbbfeldolgozó üzemben, a nagy- és kiskereskedelemben ;

- a szállítás során az átrakóhelyeken (kikötő, a fuvarozó és szállítmányozó gyűjtőraktáraiban), időponthoz kötött fuvarozásra vagy gyűjtőszállítmányok összeállítására várva;

- a szállítóeszközben a helyváltoztatás előtt, alatt és után ;- a kereskedelemben, különösen a választék összeállításához;- az üzletben a vásárlásig; - a vevőnél a felhasználásig.

Az átmeneti tárolás és a szállítás közbeni átrakások során a csomagolásnak lényeges ésszerűsítő szerepe lehet. Az itt elérhető megtakarítások szintén gazdasági ellentételei a csomagolási ráfordításoknak.

A befolyásoló tényezők közül a legfontosabbak:

9

Az áruáramlás közben igénybe vett raktár fajtája, berendezése és szervezete. Csomagolási szempontból nem mindegy, hogy a terméket állványokon, sík rakodólapos egységrakományként vagy egyedileg szállítják-e be, ill. rakodólapon vagy rakodólap nélkül halmazolják. Lényeges a csomagolási és tárolási egységek méretének összehangolása a raktári berendezések méreteivel. Utóbbiak alapméretei legtöbbször a szabványosított rakodólaphoz illeszkednek. A korszerű raktárak gazdasági okokból a teljes magasságot kihasználják. Ha állványok nélkül sík rakodólapokon vagy anélkül halmazolják a terméket, a csomagolásnak a halmazolási terhelést - gyakran kedvezőtlen klimatikus viszonyok között - biztonságosan el kell viselnie. Ennél azonban különbséget kell tenni, hogy a termék terhelhető-e vagy a teljes terhelést a csomagolóeszköznek kell viselnie.

A csomagolás összehangolása a rakodással. Ez esetben is az előbbiekben leírtak érvényesítendők. Minden törekvésnek gyakorlatilag a ki- és betárolási költségek csökkentésére kell irányulnia.

Az egységek gyors azonosíthatósága jól felismerhető és megkülönböztető jelölésekkel. Ide tartozik az egyszerű felnyithatóság és a kifogástalan ismételt zárhatóság. Ezek a követelmények különösen akkor fontosak, ha a raktárban komissiózni kell.

A végső cél a jó csomagolással a tárolási, különösen a térfoglalási és kezelési költségek legked-vezőbb befolyásolása.

1.3.5 A csomagolás, mint eladási egység

Míg szállítási csomagolás esetén az eddig említett három feladat az áruvédelem, a rakodási, ill. szállítási egység és a tárolási egység kialakítása a legfontosabb, fogyasztói csomagolás esetén az áru-védelmen kívül az értékesítéssel összefüggő feladatok kerülnek előtérbe. Ezek közül a legfontosabbak:

- a vásárlásra ösztönzés, a csomagolás reklámlehetőségének kihasználásával,- a csomagolás járulékos szolgáltatásai,- a csomagolás szerepe az értékesítés korszerűsítésében.

A csomagolás, mint reklámhordozó

A reklámhatású csomagolásra fordított pénz új piacok megnyerésében, a már elért helyzet meg-őrzésében, valamint a termék forgalmának növekedésében térül meg. A forgalom növekedése nagyobb mennyiség, ill. darabszám gyártását, csomagolását és ezzel jobb, gazdaságosabb gyártási módszerek alkalmazását teszi lehetővé.

A csomagolás járulékos szolgáltatásai

A csomagolóeszközök egy része a szállítással, tárolással kapcsolatos áruvédelmi, egységbe fogási feladatain kívül a felhasználó számára járulékos szolgáltatásokat is nyújt. A cél, hogy a terméket kényelmesebben vagy könnyebben lehessen felhasználni. Vannak termékek, amelyek ilyen szol-gáltatások nélkül aligha lennének eladhatók.

A célszerűen és indokoltan megválasztott járulékos szolgáltatások az értékesítést is eredményesebbé teszik.

A csomagolás szerepe az értékesítés korszerűsítésében

A csomagolási költségek megtérülési forrása lehet az értékesítés korszerűsítése, az önkiszolgálás be-vezetése is. A kiskereskedelemben elhagyható a

kézzel végzett mérlegelés, a számolás és a csomagolás, mindez áthárítható a terméket gyártó cégre vagy központosított csomagolóüzemre. Így a kezdetleges kézi műveletek gépesíthetők. Az eredmény

10

az önkiszolgáló üzletek valamennyi osztályán fellelhető megszámlált, ill. lemért termékmennyiséget tartalmazó fogyasztói csoport- és gyűjtőcsomagolás.

1.3.6 A csomagolással való visszaélés

Bár a csomagolással szemben időnként megnyilvánuló elmarasztaló vélemény nem mindig indokolt, kétségtelenül vannak jogosan bírált csomagolások is. Ezek alapja, hogy gazdasági hasznosságuk - legalábbis népgazdasági szempontból számszerűen nem mutatható ki.

Szükségtelen, ill. helytelenül megválasztott csomagolás

A fejlett ipari államokban nem ritka jelenség, hogy - elsősorban a verseny által megkövetelt reklámhadjárat egyik eszközeként - egyes termékeket a-szükségesnél lényegesen díszesebben, drá-gábban, esetleg többszörösen csomagolnak. Előfordul pl., hogy az előrecsomagolt termékeket az üzletben ismételten - feleslegesen - csomagolják, amelyet végső soron a fogyasztónak kell megfizetnie. Aligha lehet hasznosnak, gazdaságosnak nevezni pl. egyes szerszámok, háztartási eszközök (kalapács, fogó, kézi seprő stb.) bemutató csomagolását. Ezen kívül a csomagolás ilyen esetekben a vevő részére gyakran nem is teszi lehetővé az eszközök ellenőrzését, kipróbálását stb.

Magyarországon a felesleges csomagolás nem jellemző. Egyes ajándék jellegű termékek esetében azonban ez elfogadható, sőt az ajándékozás igénye gyakran joggal megköveteli a különlegesen díszes kivitelt.

Gyakran előfordul viszont mind a fogyasztói, mind a szállítási csomagolások terén a helytelenül megválasztott, a termék jellegéhez, a szállítási, tárolási, mozgatási, értékesítési, ill. a vásárlói igényekhez nem illeszkedő csomagolás. Több példa bizonyítja - elsősorban a szállítási csomagolások körében -, hogy a termékek egy hányadát Magyarországon még szükségtelenül hagyományosan cso-magolják. Ez a csomagolás túlzott mennyiségű csomagolószert igényel, esetenként nehéz, korszerűtlen (pl. fa, fém) vagy a termék jellegétől idegen.

Ez különösen szembeötlő és az értékesítés gazdaságosságát befolyásoló tényező lehet exportcso-magolás esetén. Például a csomagolószerek tömegének, térfogatának a termékek külföldi értékesít-hetőségében is szerepe van. Számos termék értékesítésére az a gyakorlat alakult ki, hogy a külföldi vevő az össztömeg (termék és csomagolószerek) szerint fizet (pl. 10 t gyümölcs árát fizeti, függetlenül attól, hogy abból akár egyötöd részt tesz ki a gyümölcsös rekeszek tömege). A vevő ebben az esetben tehát érdekelt, hogy az össztömegből minél kisebb részt képviseljenek a csomagolószerek. Az egyre élesedő nemzetközi versenyben, az áruválaszték bővülésével együtt számolni kell azzal, hogy a kül-földi piacon az indokolatlanul nehéz (és gyakran túlzottan terjedelmes), esztétikailag hiányos cso-magolóeszközökben kínált árucikkek hátrányos helyzetbe kerülnek.

A magyar csomagolások jelentős hányadának tömege nagyobb a nemzetközileg szokásosnál. Például gyümölcs exportszállítására használt egyes csomagolóeszközök tömegének aránya a 13...15%-ot is eléri a nemzetközi kereskedelemben általánossá vált 6...10%-kal szemben.

Megtévesztő csomagolás

A csomagolás kialakításának egyik alapvető követelménye, hogy külső megjelenésével ne mutasson többet, jobbat vagy éppen rosszabbat, mint amit takar. Azaz ne tévessze meg a vásárlót a cso-magolásban levő termék mennyiségét, minőségét illetően.

Tartalmazhat valótlanságot a tájékoztató szöveg vagy rajz, megtéveszthet a csomagolás színe, mé-rete. Így pl. megtévesztő, ha a pirospaprika csomagolásához élénk piros színű, csillogó burkolatot használnak, de a tartalom "piros" paprika helyett esetleg téglaporhoz hasonló, darabos törmelék. Hiba persze ennek fordítottja is, ha a zamatos, piros színű paprikát foltos, tompa színű tasakba csomagolják. Megtévesztheti a fogyasztót az ís, ha a tartalomhoz képest túlzott a csomagolás mérete. Többször

11

előfordult már, hogy pl. egyes mosóporokat a szükségesnél lényegesen nagyobb térfogatú kartondobozban hoztak forgalomba. A vásárló csak használat közben jött rá, hogy keveset vásárolt.

A megtévesztés egyik további súlyos változata a tartalom helytelen eltarthatósági, ill. fogyasztha-tósági határidejének feltüntetése.A csomagolással való visszaélésnek egyik formája tehát a megtévesztés, félrevezetés, ha a csomagolás tudatosan, következetesen több vagy jobb minőségű áru látszatát kelti a tartalomnál.

A csomagolások megfelelő tájékoztató szerepének teljesítésére a következő irányelveket kell figyelembe venni:

- A csomagoláson levő szöveg és/vagy képi ábra világosan, egyértelműen, valósághűen, azonosítható módon tájékoztasson a termékről. A csomagolás nem kelthet hamis képzetet a vásárlóban.

- A tartalom mennyiségét a csomagolás jól látható helyén a tömeg, a térfogat vagy a darabszám megjelölésével kell feltüntetni. A mennyiségre vonatkozó adatok feleljenek meg a tényleges értéknek. A túl lazán ömlesztett termék és a tartalomhoz képest feleslegesen nagy, feltűnő csomagolás a vevőt megtévesztheti, ezért kerülendő.

- A töltőtömeg, ill. tartalom lehetőleg kerek értékű legyen, és az árral való összehasonlíthatósága végett a kereskedelemben szokásos tömegre vagy térfogatra utalással egészítendő ki.

- A csomagoláson a fogyasztói ár gyorsan felismerhető és könnyen olvasható legyen. A gyártó egy-egy termékfajtát illetően lehetőleg mindig azonos helyen tüntesse fel a fogyasztói árat.

A gyorsan romló termékek - elsősorban élelmiszerek - csomagolásán fel kell tüntetni a felhasználhatóság (fogyaszthatóság), a hosszabb ideig eltartható élelmiszerekért pedig a minőség megőrzésének határidejét. A "Korlátozottan tartós", "gyors fogyasztásra ajánlott" és hasonló szövegek nem nyújtanak kellő tájékoztatást a termék minőségére és eltarthatóságára, ezért nem alkalmazhatók. A csomagolás tájékoztató szerepének kifogástalan ellátásán kívül minden lehetőségét meg kell ragadni a csomagolási ráfordítások és ezáltal a fogyasztókat terhelő költségek csökkentésére (pl. a csomagolási méretek ésszerű szűkítésével, a tömegcikkek csomagolásának szabványosításával, ill. egységesítésével stb.).

1.3.7 Összefoglalás

A csomagolás pénzbe kerül. Ezt a pénzt hasznosan kell befektetni. A csomagolási ráfordítások a térbeli elosztásban térüljenek meg. Adott csomagolás gazdaságosságának megítéléséhez elemezni kell a feladatát és rendeltetését is.

A gyakorlatban gazdasági szempontból a csomagolás rendeltetése és hatása között kapcsolat van. A csomagolás jóságának megítélése, különböző csomagolási megoldások gazdasági összehasonlítása csak a rendeltetéselemzés segítségével lehetséges. Semmi esetre sem lehet a csomagolási ráfordításokat kimutatható gazdasági haszon nélkül megítélni. Merőben helytelenül értelmezik a cso-magolás feladatát azok, akik arra használják, hogy segítségével a vásárlót megtévesszék.

1.4 DRÁGÍTJA-E A TERMÉKET A CSOMAGOLÁS?

1.4.1 A kereskedelem szerkezetének változása

Arra a kérdésre, hogy a csomagolás drágítja-e az árut, nem lehet általános érvényű választ adni. Mindenekelőtt különbséget kell tenni a szállítási csomagolás és a fogyasztási cikkek hagyományos vagy önkiszolgáló értékesítésre szánt előrecsomagolása között.

12

A szállítási csomagolásban az utóbbi években a rendszeres fejlesztés, az új társítások, a rakodólapos egységrakomány-képzés és a konténeresítés révén, jelentős eredményekről lehet beszámolni. A darab-áruk (gépek, készülékek, bútorok stb.) fajlagos csomagolási költsége alig 4...6%, néhány tömeges nagy sorozatban gyártott terméké pedig még ennél is kevesebb. Ezek az értékek mintegy 50%-kal kisebbek, mint 10-15 évvel ezelőtt.Az előrecsomagolás területén a kérdés nem ilyen könnyen áttekinthető. A térbeli elosztásban a gyártótól a nagy- és kiskereskedelmen át a felhasználóig (fogyasztóig) az utóbbi években jelentős szerkezeti változás következett be. Ez valamennyi fogyasztási termékcsoportot, de különösen az élelmiszereket, vegyi cikkeket, textíliákat, fémtömegcikkeket, szerszámokat és háztartási cikkeket érinti. A változás még nem fejeződött be, különösen a mérlegelés, a töltés, a számlálás és a bolti cso-magolás terén. Ezeket a műveleteket régebben az eladáshoz kapcsolódva a kiskereskedelemben vé-gezték, ma már egyre inkább a termelők (gyártók} feladata. Az eladás művelete a kiskereskedelemben fokozatosan a kész csomagolások kiadására és a pénz átvételére korlátozódik. Önkiszolgáló értékesítés esetén már kiszolgálásról sem igen lehet beszélni. Pótlását a sok előre csomagolt áru bemutatása jelenti.

1.4.2 Csomagolóeszköz

A régebben egyszerű és viszonylag olcsó csomagolóeszközöket, pl. a szinte kivétel nélkül visszatérő palackot, valamint zacskót, tasakot stb. lényegesen drágább eszközök váltották fel. Mivel a terméknek ma már önmagát kell felkínálnia, a csomagolás rendkívül fontossá vált.

Adagolás és csomagolás

Régebben a kiskereskedelemben kézzel végezték, a mai forgalom mellett ez megoldhatatlan munka-erő-szükséglettel és elviselhetetlenül sok költséggel járna. Összehangolásuk a gyártási alaptechnoló-giával lehetővé teszi nagy teljesítményű (gyakran automata) csomagológépek üzembeállítását. Ha beruházási okokból erre nincs mód, a csomagolási munkahelyeket legalább a korszerű munkakörül-mények igényével kell kialakítani és gépi segédeszközökkel felszerelni. Az adagolási és csomagolási idő a kiskereskedelmi kézi műveletekhez képest, töredékére csökkenthető. Ugyancsak lényegesen mérséklődnek a korábbihoz képest a termék értékéhez viszonyított bérköltségek is.

Csomagolási költségek

A csomagolási munkára, ill. a termék értékére vetített fajlagos költségek megoszlásának alakulása a következő irányzatokat mutatja:- növekvő csomagolószer-ráfordítási hányad, a csomagolásigényesség fokozódása miatt;- csökkenő csomagolási bérköltség hányad, a gépesítés, automatizálás hatására;- növekvő gépköltségek (amortizáció, karbantartás stb.), az értékes csomagológépek beállítása miatt.

A termékegységre vetített csomagolási költséget összességében nézve aligha lehet drágulásról be-szélni. Ellenkezőleg. Figyelembe véve, hogy a korszerű csomagológépek percenként 100, vagy még ennél is több csomagolást állítanak elő - tehát rendkívül termelékenyek - az ésszerűsítés, gépesítés eredményeként a csomagolás a teljes áruelosztási lánc költségeihez viszonyítva is olcsóbb lett. Semmi esetre sem igaz tehát az a feltevés, hogy a csomagolás az árut egyetemlegesen drágítaná.

Más kérdés, hogy a csomagolási műveleteknek a kiskereskedelemből a terméket előállító iparválla-lathoz való áthelyezése milyen költségcsökkenést,

ill. nyereséget eredményez a folyamatban részt vevőknél. A csomagolási tevékenység helyszükség-leteinek csökkentéséből eredő előnyök egy része pl. már azzal veszendőbe megy, hogy az önkiszolgáló üzletekben az áru bemutatása az eladótérben több helyet igényel, mint a hagyományos boltokban.

A korszerű kiszolgálási rendszerű kiskereskedelmi egységek számának és arányának fokozódása - összefüggésben az ipari előre csomagolás terjedésével, de természetesen a kiskereskedelmi forgalom

13

növekedésével ís - az utóbbi évtizedben összességében jelentős mértékben növelte Magyarországon a bolti alapterületet. Az összes bolti alapterület 1965-ben 2 266 700 m2 volt, amely 1975-re 3 499 200 m2-re emelkedett.

A fejlődés tehát tíz év alatt 54% volt. A bolti alapterületen belül azonban - a kedvező, korszerűsítést jelentő irányzatok ellenére - országos mértékben érezhetően nem növekedett az eladótér aránya. 1965-ben és 1975-ben az elárusítóhelyiségek területe a bolti összes alapterületnek egyaránt mintegy 50%-a volt.

1.4.3 A használati érték megóvása

A nagyobb csomagolási ráfordítás jogos, ha az a termék minőségét megóvja. A megfelelő csomago-lás teszi lehetővé a romlandó áru megőrzését hosszabb időn át és szállítását, a használati érték csökkenése nélkül. Így válnak alkalmassá az időszakos termékek állandó és folyamatos értékesítésre.

A gyorsan romló termékek nemzetközi szállítását is a megfelelő csomagolás teszi lehetővé, ezért jelentős a szerepe a világ valamennyi részén a táplálkozásban. A hagyományos csomagolóeszközök - mint a konzerves üveg és doboz - mellett ebben a tekintetben is egyre fontosabbak a különféle társítások, a vákuum- és védőgázas, valamint a sterilezésre alkalmas különféle csomagolószerek.

14

2. A DESIGN SZEREPE A CSOMAGOLÁSBAN

A csomagolástervezés művészeti ággá fejlődött a Fabulon Hélia D konkurenciával a 70-80-as években (Nyugaton már régebben). Jogszabályok írják elő, hogy mibe lehet a terméket csomagolni.

Design: gyűjtőfogalom, jel.: tervezés, rajzolás; az alkalmazott művészetek legfiatalabb ága, amely

- kreativitást;- anyag, előállítási megoldások és technológiák ismeretét követeli meg.

Industrial design ipari formatervezés

Megkülönböztethető autonóm művészet és alkalmazott művészet.

Az alkalmazott művészet kis példányszámú, vagy iparilag nagy példányszámban készítendő termékek gyártására szolgál.

A természet is lehet designer, jó példa erre a tojás. A tojás a csomagolás ősformája, amely a célnak megfelel, gazdaságosa, anyaga környezetbarát, a legszükségesebb anyagmennyiségethasználja fel, könnyű eltávolítani, megsemmisítése nem okoz gondot.

2.1 A CSOMAGOLÁS FUNKCIÓI

1. az áru védelme,2. a környezet védelme,3. statikus és dinamikus terhelésnek ellen áll,4. a tervezett életciklusnak optimálisan megfelel.

2.2 CSOMAGOLÁS TERVEZÉS JELLEMZŐI

a becsomagolandó áru és a felhasználó érdekeinek is megfelel; a gazdaságosság és környezet kímélésének szempontjait egyidejűleg figyelembe veszi; szállítás, raktározás és árusítás követelményeinek is megfelel.

Csomagolás tervezés további szempontjai: áru védelme legyen biztosított; hatósági követelmények kielégítése; a jelölések szigorodtak, az élelmiszer könyv előírása szerint (szigorúbbak az EU előírásoknál); a csomagolást létrehozó érdekeinek megvalósítása; a logisztikai folyamatban optimális szerepvállalás; a szállító és felhasználó kiszolgálása; a termék üzenetének hordozása; marketing eszköz.

Az információs technológia megjelenése és térhódítása lehetővé tette, hogy a művészek és a műszaki szakemberek ma már közös nyelvet beszéljenek.

15

2.3 MIÉRT TERVEZÜNK CSOMAGOLÁST?

a marketing egyik legfontosabb eszköze; közvetíti a márka és a termék értékeit az eladás helyén és kifejti azután is a hatását, miután a

promóciós és reklámhadjárat véget ér (nem mindenkinek telik reklámra); a versenyben hasonló termékek esetén, a csomagolás szerkezete és grafikája képes

megkülönböztetni a terméket a versenytársakétól; hasznot hozhat a növekvő forgalom és a megnövekedett árrés között; a termelői márka versenyez az áruház saját márkájával (polcpénz: alsó polcos áru felső polcos

áru); a piac nemzetközivé válásával figyelembe kell venni a nemzeti és kulturális különbségeket; új anyagok, technológiákúj csomagolásnő a forgalom, a kiadás csökken, nő a haszon; kevés hulladék legyen, biológiailag lebontható legyenjogszabály-környezetkezelési díj

mindezeket elősegíti.

A csomagolás tervezése tudatos fejlesztési folyamat része, fontos a: feladat jó megfogalmazása minden részletre kiterjedően (breefing-feladat meghatározás); a legmegfelelőbb szakértelemmel bíró partnerek megválasztása; a tervezési folyamat ellenőrzése; a gyártás előkészítése és ellenőrzése; a piacra került termék figyelemmel kísérése.

2.4 A CSOMAGOLÁSTERVEZÉS, MINT MŰVÉSZETI TEVÉKENYSÉG

jó rajzkészség és kreativitás szükséges hozzá; a rajzok bemutatása: pl. egy csésze kávé, narancs, chips, mirelit termék; elkészítik a grafikát és átadják a design stúdiónak.Fontos annak megválasztása, hogy milyen csomagolóanyagra fogják nyomni a rajzot, pl. csoki csomagolás ragasztás nélkül készüljön, mert a ragasztó kipárolgása árt az élelmiszernek.

Pl.: Természetes kozmetikumok és táplálékkiegészítők csomagolása (nagy EU projekt volt).

Csomagolás tervezése jobb csomagolással, marketinggel nagy húzóágazat, hatalmas üzlet lehetne, ehelyett nagy kiszerelésben viszik ki fillérekért a terméket.

2.5 SAJÁTMÁRKÁS CSOMAGOLÁSTERVEZÉS

Magyarországon TESCO által bevezetett minőségek: olcsó-value for your money, gyenge de ellenőrzött minőség (csíkos megjelölés) standard range (a következő minőségi fokozat)

A fólia nyomtatás két réteg között végzendő, mert kívülről és belülről is lekopik a nyomtatás.Étvágygerjesztő rajz legyen olyan terméknél, ahol nem látni a terméken, hogy mi az.A fóliára nyomás nagyon kritikus, kockázatos minőségű, mert nyúlik a fólia.

Néhány példa az ismert hazai csomagolásokra:Unicumos üveg (múzeumból) de a parafa dugó helyett csavaros kupakot használtakBacardi italGyógynövények csomagolása PHARE programmal.

16

3. LOGISZTIKA

A gazdasági folyamatok (anyagbiztosítás, marketingtevékenység. termelés, szolgáltatás, értékesítés, hulladékkezelés stb.) rendszerszemléletű irányításának tudománya a logisztika. A szemlélet gyakorlatban való megvalósításának szükségességét az utóbbi néhány évben több országban párhuzamosan szinte egyszerre kezdték felismerni.

A társadalom számára valamely hasznos tevékenység rendszerszemléletű megvalósítása nem újkeletű. Bizonyos területeken (gyermeknevelés, katonai ellátás) ez az igény már évszázadokkal ezelőtt megfogalmazódott, s a logisztika filozófiája különböző szerzőknél újból és újból felbukkan.

Napjainkban egy-egy földrajzi területen kisebb-nagyobb eltéréssel, különféle hangsúlybeli eltolódással terjesztik ki a logisztika fogalmát a gazdasági folyamatokra. A német iskola szerint elsősorban a termelési logisztikának van prioritása. Eszerint a logisztika az anyagáramlás materiális, információs, személyi és energetikai tervezésével, összehangolásával, irányításával és ellenőrzésével foglalkozó tudomány és gyakorlat.

Az angol nyelvű szakirodalomban a hangsúlyt a gazdasági rendszerek közötti anyagáramlásra, a marketing, az értékesítési folyamatokra, illetve ezek szervezésére helyezik. Ennek az iskolának egyes képviselői szerint nincs is más logisztika, mint a kereskedelmi logisztika. A gyártásra úgy gyakorol hatást, hogy "just in time" (JIT) vagyis adott időre annyit kell termelni, amennyit a piac igényel.

A hazai gyakorlatban és az azt tükröző szakirodalomban a 70-es évek közepétől a térbeli elosztásról (fizikai disztribúció), valamint a szállítás tervezéséről és szervezéséről számtalan szakcikk és tanulmány jelent meg. Az 1990-es évek első öt évében gomba módra szaporodnak logisztikai Kft-k, Rt.-k, társaságok, egyesületek, s ezek mögött mintegy támaszul az egyetemi, főiskolai tanszékek és elméleti műhelyek. Sok bizonytalanság, fogalmi zűrzavar, ellentmondó nézet (sokszor érdek) jelentkezik a logisztika ürügyén.

A gyakorlatban legjobban kimunkált és működő logisztika katonai területen érvényesül. Történelmi alapul az 1000 évvel ezelőtt VI. Leó bizánci császár által megfogalmazott harcoló csapatok ellátásával kapcsolatos tanulmánya szolgál, melyet később több francia amerikai hasonló tárgyú írások követtek. A NATO-ban jól szervezetten működnek a logisztikai rendszerek, melyek

az anyagok, fegyverek, lőszerek utánpótlásának, élő erők, sebesültek ellátásának, élelmi és ruhaanyagok, építmények, az infrastruktúra útvonalak, hidak, az információs hálózat biztosításának megszervezéséből és működtetéséből állnak.

Példa erre 1995-96-ban a Horvátországban és Boszniában béketeremtő NATO csapatok magyarországi logisztikai bázisának működése.

Ugyanebben az időszakban a civil szférában csak csírái lelhetők fel a logisztikának. Sok vállalat felvételre keres logisztikai munkatársat, s később kiderül, hogy anyagbeszerzőre vagy marketing-előadóra van szükségük, illetve olyan munkakörben kívánják sorban foglalkoztatni a jelentkezőt. A hazai termelési, elosztási és információs, valamint gazdasági érdekeltségi háttér jelenleg nem mindenben képes kielégíteni a logisztikai szemléletű rendszer célkitűzéseit. Termelési vonalon az egyik célkitűzés az átfutási idő lerövidítése, melyet részben gépesítéssel, automatizálással, ugyanekkor többek között a JIT (éppen arra az időre) elv megvalósításával érhető el. Sok problémát jelent a JIT rendszer maradéktalan megvalósításánál a raktározás, készletgazdálkodás kérdése is. A JIT elv teljes megvalósítása ugyanis elvben szükségtelenné tenné a raktári tevékenységet. A termelés percre való kielégítése alap-, segédanyagokkal való ellátása azonban csak elméletileg valósítható meg. A gép-, jármű-, vegyiparban a logisztikai szemlélet korábban vert gyökeret, mint a fogyasztói csomagolás-igényes élelmiszeriparban. Húskészítmények gyártásánál pl. a JIT elv erős korlátok között valósítható meg. Az import fűszer, műbelek állományjavító, fehérjepótló anyagok időre való biztosítása

17

szükségessé teszi egy központi elosztóraktár és egy vállalati kéziraktár vagy manipulációs tárolótér meglétét.

Kétségtelen, hogy amelyik vállalatnál a logisztikai szemlélet kialakulására fogékony szakemberek vannak a menedzsmentben, a vállalat termelésében és kereskedelmében jelentős gazdasági eredményekkel lehet számolni. A folyamatok ilyen szintű szervezése nem valósítható meg számítógépes, információs és adatfeldolgozó rendszerek működtetése nélkül.

A hazai elméleti műhelyek (egyetemek, egyesületek stb.) a gyártás és elosztás teljes körű szervezését, irányítását és működtetését egységnek tekintik, sőt a hulladékkezelés,- hasznosítás tevékenységét is a logisztika részeként kezelik. Ennek az egészséges szemléletnek a gyakorlatban való megvalósítása és uralkodóvá válása a nemzetgazdaság számára biztató jövőt ígér.

3.1 A CSOMAGOLÁS, MINTA LOGISZTIKA RÉSZE

Az évek során különböző iskolák alakultak ki, melyek a termelést és elosztást elősegítő műveletek közül egyiknek vagy másiknak prioritást kívántak biztosítani, s a többi részfolyamatot integráns részének tekintették, érezve azt, hogy a gazdasági folyamatokat széles összefüggésekben, rendszerszemléleti alapon kell irányítani. Amíg a logisztika, mint integráló és koordináló rendszer nem került előtérbe, addig az anyagmozgatás tágabb értelmezésének változata volt az integráló munkaművelet, mely magába foglalta pl. a raktározást, csomagolást, sőt még a szállítást is.

Ennek az elméletnek az volt az alapja, hogy az anyagmozgatást mint műveletet irányító szerep betöltésével ruházták fel, s ehhez rendelték a többi, mintegy szekundér műveletet. A logisztikai szemlélet megjelenése változtatta meg ezt az egyoldalú látásmódot. Az anyagmozgatás, csomagolás, raktározás, szállítás, kereskedelmi elosztás stb. részműveletek mind a termelés és a disztribúció érdekében történnek, azokat szolgálják ki, s kibővítve az előzőekben leírtakkal egy magasabb integráló rendszer a logisztika irányítása alatt valósulnak meg, illetve fejtik ki hatásukat. A gazdaságban a fő cél a termékek optimumon való előállítása és elosztása. Ennek szolgálatába kell beállítani a részfolyamatokat is. A csomagolás is ennek van alárendelve, vagyis része a logisztikának. A termék minőségi és mennyiségi megőrzéséhez sokoldalúan hozzájárul, s ezen kívül értéknövelő szerepe is van azáltal, hogy lehetővé teszi bizonyos különleges feladatok ellátását. Így mélyhűthetőséget, hőkezelhetőséget, aromazárást, csomagolásban való melegíthetőséget biztosít. Mégsem ezek teszik a többi részletfolyamatnál különlegesebbé a csomagolást, hiszen a jól szervezett anyagmozgatás is lerövidíti a termelési folyamatot s így azt gazdaságosabbá teszi, raktározással is az értékek azonos szinten való megőrzését biztosítják, a rakodáshoz tartozó rögzítéssel pedig jelentősen csökkentik az árukárokat, a közgazdasági megítélés szempontjából a termelési költségeken kívül csak a csomagolás növeli hozzáadott értékkel a termék alapértékét. A tevékenység hozzáadott érték volumenét is természetesen a teljes optimum kialakításának feltételei szabják meg.

A logisztika a szállítás 98%-át foglalja magába, de ennél sokkal szélesebb folyamat, mert az anyagmozgatás, szállítás, raktározás, készletezés (szakértője Chikán Attila), készletgazdálkodás, termelés (JIT) egyaránt ide tartozik.Továbbá az informatikai logisztika (vonalkód, mágnes csíkok), Supply Chain Management (együttműködés), - pl. Tesco, Auchan beszállítói lánc - szintén a logisztika meghatározó részét képezik. Alapvető szerepét példázza a Toyota és Ford beszállítói láncának versenye, amit a Toyota azzal nyert meg, hogy legtávolabbi beszállítója mindössze 5 óra távolságra volt, míg a Forddé 19 órányira (a versenyben időjárási tényezők is komoly szerepet játszottak).

Megkülönböztetünk: fogyasztói csomagolást (pl. műanyag pohár pudinggal vagy sör); gyűjtő csomagolást (pl. papírtálca pudingos poharakkal vagy sörösláda); szállítói csomagolást, amely védi az árut a szállítási károktól.

18

3.1.1 Szállítási ágazatok

A szállítási ágazatok: vasút, közút, vízi út, légi, csővezetékes.

3.1.1.1 Vasúti szállítás

Előnyök:- időjárástól viszonylag független,- kis fajlagos energiaigény,- tarifája ismert,- környezetkímélő.

Hátrányok:- kis hálózati sűrűség - iparvágány (beruházás vagy átrakodás) szükséges,- nagy az átrakodási veszély,- hosszú az áru átfutási ideje,- nagy dinamikus igénybevétel,- nem rugalmas a rendszer.

Vasúti szállítás rendszere

a) Rendező pályaudvar

b) Elosztás gurítóval

DHL (világméretű csomagküldő szolgálat) ugyanazon logika alapján működik, mint a vasúti szállítás.A szállítandó áru minősége szerint, pl. darabáru, élőáru: hűtőkocsi, szellőztethető kocsi használható.Különböző nyomtávú vasutak léteznek:

- keskeny nyomtáv (pl. Börzsönyben volt)- normál nyomtáv (Oroszország, FÁK országai)- széles nyomtáv (a kerekeket cserélik le - pénz)

2001-ben a magyar vasutas sztrájk megbénította a nemzetközi szállítást is.

19

Román kamion Olaszországban a magyar - olasz határon vesztegelt, jogilag patt helyzet alakult ki. Év elején magyar vállalatokkal fuvaroztatnak mert olcsóbb, később elfogynak az engedélyek, így csak az olasz szállítók fuvarozhatnak. (Az év elején szerzett engedélyek az év végén jól eladhatók).

Közúti szállítás

Előnyök:- sűrű vonalhálózat- nincs átrakodás - rövid eljutási idő- rugalmas szállítási rendszer

Hátrányok:- időjárásra érzékeny,- környezetszennyező,- magas fajlagos energiaigény,- nagy árumennyiség szállítására nem alkalmas, (pl. cukorrépát csak a vasútig viszik közúton)- balesetveszélyes- nemzetközi fuvarozáshoz engedély kell

A közút fenntartása nagyrészt közpénzből történik (a vasút fenntartását a vasúttársaság fizeti)

3.1.1.2 Vízi szállítás

Igen nagy tömegű áru szállítására alkalmas, de lassú.

Előnyök: - környezetkímélő alacsony fajlagos energiaigény, minden árufajta szállítására jó Hátrányok: - nincs közvetlenszállítási lehetőség,

- vízállás, időjárás zavarhatja,- tengeri szállítás az árut erősen igénybe veszi (stabilabb csomagolás kell).

Szovjetunió azért vásárolta a gabonát az USA-tól és nem Magyarországtól, mert a vízi szállítás jóval olcsóbb. Moszkváig a szállítás 32 USD kerül, ez 1/7-1/8-a a vasúti szállítás költségének. A vízi szállításhoz a Tiszán berakodó kikötőt kellett volna építeni. Nagy előrelépés a Duna – Rajna - Majna csatorna, de ma még nincs kihasználva.

Hajótípusok:

a) Bárka szállító hajó

1. beúszik a raktérbe az áru (seabee hajó)2. beúszik a katamaránba az áru (BACAT hajó)3. kamion szállító hajó (RO-RO hajó) pl. fel lehet hajózni Oroszország szívébe, vagy a a Níluson Egyiptom szívébe4. egy nagy hajó belsejében több emelet magasan vannak a bárkák (Lash hajó)

b) Folyami hajók- vontató hajók kötéllel- tolóhajó (manőverezhető)- uszályok- önjáró uszályok

c) Tengeri hajók- hűtő hajók- folyékony áruk és száraz áruk szállítására alkalmas hajók OBO (oil-bulk-ore (érc)

rövidítése)

20

Használt mértékegység: regiszter tonna=100 köbláb =2,83 m3

Megkülönböztetnek bruttó hajóteret és nettó hajóteret (a raktér térfogata). Mindkettőt regiszter tonnában adják meg.

Minimális út meghatározása a szállításbanA szállítás problémájának megoldása egy matematikai feladatnak tekinthető, egy utazó ügynök feladat úgy bejárni a városokat, hogy a legkevesebb utat tegye meg. Újságárus esetében ez megy, de sör szállítás esetében nem, mert nem mindegy mikor ér a szállítmány a bolthoz (ha leteszi a bolt elé elviszik).

3.1.2 Raktártípusok

Hagyományos (polcos)Raktárépület - magasraktár palettás

- csarnokrendszerűhalmozható áru (pl. a hűtőgép): egyik áru elbírja a következőt (vagy a csomagolásnak kell elbírni a következőt) jól kihasználható a tér

3.1.3 Fogalmak

LIFO-Last in First OutA Channel Amerikai beruházásából származó példa: Ha van egy egységben 200 de 199-et kérnek, vagy leszedünk egyet vagy otthagyunk egyet, az logikailag ugyanaz, de valóságban nagy a különbség.

Komissiózáskomissiózó targonca felemeli a dolgozót a magasraktár megfelelő polcához (L. ismét az utazó ügynök feladata).

Egységrakomány képzés

Raklap határozza meg a kihasználható teret. Matematikai feladat a tér optimális kitöltése

3.1.4 Készletezés

Az árú beérkezése és elvitele véletlenszerű, a készlet ingadozik. Ezt egy olyan ábrán mutatjuk be, ahol a készletszintet ábrázoljuk a raktározási idő függvényében:

21

Ábra jelölései:S: maximális készletszints: biztonsági készletszintq: beérkező mennyiségT: két szállítás közötti idő

Ábra magyarázata:s szintről S szintre töltünk (ekkor ún. szintrés keletkezik).T időközönként q mennyiséget rendelünk. T és q mennyiségek egy determinisztikus rendszerben ekvivalensek, de véletlen hatásoknál nem.

3.1.4.1 Átlagos költség minimalizálása

Legyen:r: raktározás egységköltségeC: rendelés költsége (a legkisebbért is azonos költség fizetendő): a fogyás sebességeS: maximális készletszints: biztonsági készletszintq: beérkező mennyiségT: két szállítás közötti idő

q=S-s (1)

q=T (2)

A raktározás költsége a besatírozott trapéz területe:

(3)

22

T idő alatt a költség:

(4)

Időegységre számolva T-vel kell osztani:

(5)

(2)-ből és (3)-ból:

és S=q+s

= (6)

Az optimális q (EOQ-economic order quantity = gazdaságosan megrendelhető mennyiség), amely (6) szélsőértéke, és (6) q szerinti deriválásával határozható meg a Harris (Wilson) formulából (1913) (8).

(7)

A Harris (Wilson) formula (1913):

(8)

A készletgazdálkodás optimálása fontos, mert ha túl nagy a készlet, akkor a ráfordított összeg le van kötve áruval.

23

4.TOXIKOLÓGIA

4.1 ÜZEMEGÉSZSÉGÜGY

4.1.1 A feladat megfogalmazása

A vegyi anyagokkal végzett munka során a vegyi anyag három úton hatolhat be az emberi testbe:- a gyomor-bél rendszeren keresztül,- a légzőszerveken keresztül,- a bőrön át.

Ipari környezetben csak ritkán fordul elő, hogy a vegyi anyag a gyomor-bél rendszeren keresztül jut az emberi szervezetbe. A felszívódás elsősorban por, és gőz formájában a légzőszerveken keresztül, valamint a bőrön át jön létreA mérgezési tünetek között megkülönböztetünk akut (heveny), időszakos és krónikus (hosszú idejű) toxicitást. Az iparban előtérben állnak az akut mérgezési tünetek. Ezen az emberi szervezetnek olyan károsodását értjük, amelyet egyszeri, esetleg két- vagy háromszori behatás alkalmával többnyire nagyobb dózisok okoznak. Ezzel szemben hosszabb idejű behatás esetén kisebb dózisok is ártalmasak lehetnek a szervezetre, mint pl. a szerves és szervetlen nehézfémvegyületek, amelyek adalékként, többnyire stabilizátorként fordulnak elő.Újabban a kis dózisok által okozott krónikus hatás következtében fellépő kórtünetek álinak az érdeklődés középpontjában. Ezek között is különösen fontos a rákos megbetegedés veszélye. Az alkalmazott adalékokkal kapcsolatban mostanáig nem ismeretesek ilyen hatások, ez azonban nem jelenti azt, hogy nem is léteznek ilyenek. Alapvetően kerülni kell a vegyi anyagok krónikus hatását az emberre.Ma már mind több ismertetőben, biztonsági adatlapban, rendeletben stb. utalnak különböző vizsgálati módszerekre, ezeket fogjuk a következőkben röviden tárgyalni, különös tekintettel a műanyagadalékokra.Az akut toxicitás vizsgálata

4.1.1.1 Akut orális toxicitás

Ezen valamely anyagnak egyszeri, szájon át történő (per os) beadásakor fellépő mérgező hatását értjük. Ezt az értéket az LD50 (letális dózis, halálos adag) rövidítéssel jelölik és értelmezése: a kísérleti állatnak az egységnyi test

4-1. táblázatKülönböző műanyagadalékok akut orális toxicitása patkányokon

4 - 2 . táblázat Az akut orális LD50 értékek osztályozása patkányok esetében [6]

24

tömegére vonatkozóan azon anyagmennyiség (mg/kg), amely az egyszeri, szájon át történő beadás alkalmával az állatok 50%-ának elhullását okozza. Figyelembe kell venni, hogy ezek az értékek csak viszonylagosak és kizárólag a különböző anyagok összehasonlítására alkalmasak (4-1. táblázat); ilyen értelemben azonban értékes adatokat szolgáltatnak. Azért, bogy valamely anyag LD50 értékének alapján megközelítő elképzelésünk legyen annak mérgező hatásáról, elfogadhatjuk a [6] irodalomban javasolt fokozatokat (4-2. táblázat).

4.1.1.2 Akut dermális vagy akut perkután (bőrön át) toxicitás

A vizsgálat az anyag egyszeri alkalommal történő, bőrön át felszívódó mérgező hatására terjed ki. A mennyiséget szintén az állat mg/kg testtömegére vonatkoztatva adják meg, amely a szórtelenített állat bárének meghatározott felületén hatva a kísérleti állatok 50%-ának elhullását okozza. Ezért akut dermális LD50-ről is beszélünk (4-3. táblázat).

4 - 3 . táblázat Egy fénystabilizátor és egy antioxidáns akut toxicitási értékei [7]

4.1.2 A krónikus toxicitás vizsgálata

A nagy dózisú, tartós hatású mérgezésnek - a folyamatosan javított óvó rendszabályoknak köszönhetően - ma már gyakorlatilag nincs szerepe. Ugyanakkor baleset vagy figyelmetlenség következtében megtörténhet, hogy az emberre rövid ideig nagy dózisú mérgezőanyag hat. A tartós hatású mérgezés kis dózissal viszont még mindig nagyon jelentős. Gyakran csak nagy ráfordítással

25

lehet elérni, hogy a dolgozók egyáltalán ne kerüljenek érintkezésbe könnyen i1ló vagy erősen porzó anyagokkal.A krónikus méregfelvétel esetén merőben más hatások kerülnek az érdeklődés eIőterébe, mint az egyszeri, nagy dózisú felszívódás alkalmával. A vinil-klorid-monomer például akut orális felszívódás esetén viszonylag kevéssé mérgező hatású, azonban az egész éves kís dózisú hatás rákosodást válthat ki.A krónikusan ható ártalmas mérgek kőzött mindenekelőtt az örőklődésállományra mutagén hatásúak és a rákkeltő (karcinogén vagy kancerogén) anyagok az említésre méltók.

4.2 A HASZNÁLT CIKKEK ADALÉKAI

A műanyag használati cikkek esetén mindig fennáll az a lehetőség, hogy a kis mennyiségű, bedolgozott adalékok a cikk felületére és a környezetbe migrálnak és ezáltal közvetve vagy közvetlenül bejutnak az emberi testbe. Ez a helyzet pl. az élelmíszer-csomagolások, a gyermekjátékok, a textíliák, a gyógyszercsomagolások stb. esetében. Ilyen esetekben az embert igen gyakran szub-krónikus, ill. krónikus expozíció éri kis és minimális dózissal. A különbőző országok egészségügyi hatóságai hamar elkezdtek foglalkozni a műanyag élelmiszer-csomagolásokhoz alkalmazott adalékok engedélyezésével; azonos vagy hasonló előírások érvényesek többnyire a textíliák felhasználására is. Kevés különbséggel ugyanezek érvényesek a gyermekjátékokra is. Ugyanezek az előírások képezik az alapját a gyógyszercsomagoló anyagok engedélyezésének is, amelyeknél a csomagolt és a csomagolóanyag között kialakuló termékspecifikus kölcsönhatások miatt érthetően pótlólagos követelményeket kell betartani. A következőkben csupán az élelmiszer-csomagolásban hasznátt műanyagok kérdéseivel fogunk foglalkozni, mivel az előírásoknak több mint 90%-a ezekre vonatkozik.Jóllehet a műanyag cikkeknek csak mintegy 15%-a kerül közvetlen érintkezésbe élelmiszerekkel, azonban az a törekvés, hogy az olyan nagy tömegben gyártott műanyagok, mint a poliolefinek, a PVC, a polisztirol stb, megfeleljenek a csomagolóanyagokkal szembeni követelményeknek.Már a második világháború óta léteznek az élelmiszer-csomagoló anyagok minőségével kapcsolatos előírások, mert már a századforduló idején megállapították a higiénikusok, hogy a fazekak zománcából és mázából az ólom, valamint más fémek olyan mennyiségben juthatnak az élelmiszerbe, hogy az rnár az emberi egészségre ártalmas lehet. A különböző országok egészségügyi hatóságai azonban csak élelmiszereknek műanyaggal történő csomagolásának szélesebb körű elterjedése kapcsán kezdtek el foglalkozni azzal, hogy a csomagolóanyagokból idegen anyagok kerülhetnek a becsomagolt termékbe. A történeti sorrendet figyelembe véve ez azt eredményezte, hogy a legrégebben ismert csomagolási előírások főképpen az ólom-, az arzén-, az antimon-, a higany- és a cinktartalom limitálásával foglalkoztak. Egyik ilyen régi előírás sem adott felvilágosítást arról, hogy melyik anyag toxikus és milyen körülmények között, il1. milyen mennyiség esetén alakul ki toxikus hatás.A második világháború után a műanyag csomagolóanyagok gyors fejlődése meghozta a pontos előírások és kivitelezési formák kidolgozásának szükségességét. A hagyományos csomagolóanyagokat, mint a porcelánt, a különböző üvegeket, a bádogot, a papírt, a fémeket stb. már nagyon régen alkalmazzák. Csupán a műanyagok keltették fel újdonságuk miatt hirtelen a gyanút. Ez végül is ahhoz vezetett, hogy ma már a műanyagokról gyakran többet tudunk, mint a hagyományos csomagolóanyagokról.Érdekes módon az első ide vonatkozó előírások kizárólag az adaléknak a műanyagból az élelmiszerbe való átvándorlásával foglalkoztak. Csak az utóbbi időben fordult a figyelem a monomermaradékok, oligomerek stb. átvándorlásával kapcsolatos kérdések felé.

26

4.2.1 A műanyag élelmiszer-csomagolás adalékanyagaival kapcsolatos alapvető problémák

"Az oldhatatlan fogalma viszonylagos. Egyetlen anyag sem teljesen oldhatatlan, és nem felel meg a valóságnak, ha valamely műanyagról azt állítják, hogy teljesen oldhatatlan." Ezt a kijelentést még 1956-ban tette Lehmann, az FDA (Food and Drug Administration, USA) munkatársa széles körű kutatások alapján; mindenesetre a csomagolóanyagból bizonyos mennyiségű adalék átkerülhet a becsomagolt termékbe. A gyakorlatban ez a következő körülményektől függ: a műanyag típusa, az adalék diffúziós viselkedése a műanyagban, a csomagolt termék természete, a tárolási hőmérséklet, a műanyag felületének minősége, a műanyag és a megfigyelt közeg közötti érintkezés időtartama, egyes adalékok kölcsönhatása a migrációs tulajdonságaik tekintetében (járulékos hatás).Mindezek a körülmények jelentősen befolyásolhatják valamely adalék migrációs viselkedését. Egy adaléknak a műanyag élelmiszer-csomagolásban való felhasználhatósága egyrészt a kimigrált mennyiség, másrészt a mérgezőképesség függvénye. A felhasználási terület szempontjából végzett alkalmassági vizsgálatkét alapelvre épül, amelyeket az NSZK egészségügyi hatóságának 50. műanyagbizottsági ülése alkalmával 1971-ben a bizottság elnöke, R.. Franck, a következőképpen fogalmazott meg: "Élelmiszereink tisztántartásának szavatolása érdekében:

1. biztosítani kell a csomagolóanyagok és a közszükségleti cikkek egészségügyi szempontból ártalmatlan összetételét;2. a lehető legkisebb értéken kell tartani az élelmiszerbe jutó idegen anyag mennyiségét."

4.2.2 Az adalékok migrációja

Mint azt már az előzőekben említettük, a csomagolóanyagok gyártói kötelesek felvilágosítást nyújtani arról, hogy milyen mennyiségű adalék jut be a csomagolt termékbe, vagyis el kell végeznünk a megfelelő vizsgálatokat. Mivel a csomagolóanyagok vizsgálatához lehetetlen a gyakorlatban előforduló minden körülményt megteremteni, megfelelő modellkísérleteket kell kiválasztani.

4-4. táblázatAz NSZK egészségügyi hivatala (BGA) által ajánlott migrációs vizsgálatok körülményei

A megfelelő kísérleti körülményeket a legtöbb országban szabványok írják elő és ezek csak kivételesen térnek el egymástól. Mindemellett fontos, hogy a körülmények, pl. a hőmérséklet, a kontaktus időtartama, az élelmiszert szimuláló anyag stb. hasonlítson a gyakorlatban előfordulóhoz. .Az NSZK egészségügyi hatósága (Bundesgesundheitsamt=BGA) által javasolt

27

vizsgálati feltételek, amelyek összhangban vannak a közszükségleti cikkek várható felhasználásával, a 4-4. táblázatban találhatók.Ha az alkalmazási körülmények lényegesen eltérnek a 4-4. táblázatban feltüntetett kísérleti körülményektől, akkor a vizsgálati körülményeket hozzá kell igazítani a gyakorlati felhasználás körülményeihez. Ilyen eset pl. az, amikor a műanyagokat kizárólag mélyhűtött termékekhez használják.A 4-4. táblázatban feltüntetett kísérletek esetében sztatikus migrációvizsgálatról van szó. Jelenleg minden országban ezeket a vizsgálatokat alkalmazzák, kivéve az USÁ-t, ahol a több hónapig tartó, szobahőmérsékletű kontaktus esetén a sztatikus vizsgálat - amelyet 40 °C-on 10 nap alatt végeznek el -helyett dinamikus migrációmérést követelnek meg, azaz 49 °C-on (120 °F) megfelelő időközökben (többnyire 12...24 óránként) mintát vesznek és a kimigrált mennyiség mérését az egyensúlyi helyzet eléréséig folytatják, azaz amíg a koncentráció-idő görbe el nem éri az inverziópontot. Újabban a mintákat előzetesen hőkezelni is kell (18-5. táblázat).Egy fénystabilizátor koncentráció-idő görbéjének jellemző lefutását a 4-1. ábra mutatja. A legtöbb esetben a dinamikus módszerrel már néhány nap múlva megállapítható, hogy kialakul-e egyensúly, és az egyensúly esetén milyen nagyságrendű a migráció mértéke.

4-5. táblázatAz USA egészségügyi hivatala (FDA) által ajánlott migrációs

vizsgálatok körülményei [9]

P1. HB 307, NATEC, Gesellschaft für naturwissenschaftlich-technische Dienste m. b. H" Behrigstr. 154, 200 Hamburg 50.

4-1. ábra

28

A 3,5-di(terc-butil)-4-hidroxi-benzoesav-[2,4-di(terc-butil)-fenil]-észter migrációs mennyiségének alakulása az idő függvényében 49 °C-on (120 °F) kétoldalt érintkező PP-próbatesttel és vizes

élelmiszer-szimulátorral végzett kísérlet során [9]

4-2. ábraA hőmérséklet hatása egy antioxidáns PP-ből való

migrációjára [10]

Nagy gondot okoz a szobahőmérsékleten tőrténő alkalmazás vizsgálatához kiválasztott 40, ill. 49 °C-os kísérleti hőmérséklet. Kétségtelen, hogy azok a tárgyak, amelyeket rendeltetésszerűen szobahőmérsékleten használnak, szélsőséges körülmények között rövid időre 30 °C-of vagy ennél nagyobb hőmérsékletet is elérhetnek. Viszont a 40, ill. 49 °C-os vizsgálati hőmérséklet esetén hamis kép alakulhat ki a gyakorlatban fellépő valóságos migrációs jellemzőkről, mivel több hőre lágyuló műanyagban éppen 40 °C körüli hőmérsékleten néhány fok hőmérséklet-változás alapvetően befolyásolja az adalékok migrációs viselkedését. A 4-2. ábra PP egyik antioxidánsának migrációját mutatja be, amivel a mondottakat egyértelműen alátámasztjuk.Analitikai okokból (pl. reprodukálhatóság) csak kivételes esetekben lehet a migrációs kísérleteket közvetlenül az élelmiszeren elvégezni. Ezért világviszonylatban erre a célra élelmiszer-szimuláló oldószereket használnak. Nemzetközileg ma négy szimuláló-, ill. vizsgálati élelmiszertípust alkalmaznak:- víz,- vizes ecetsav,- vizes etil-alkohol,- természetes zsírok és olajok, ill. szabványosított szintetikus triglicerid keverék.Az alkalmazott vizsgálati élelmiszer-szimuláló anyagokat a 4-6. táblázat és 4-7. táblázat foglalja össze.

29

4-6. táblázatAz FDA (USA) gyakorlatában szereplő vizsgálati szimulátoranyagok

A felhasználási körülményektől függően egyik vagy másik szimulálóanyag nem alkalmazható. Az ilyen vizsgálatok esetén nagyobb gondot jelent a zsírokban és olajokban levó adalékok meghatározása, mivel ma már sok olyan anyag ismert, amelyet az élelmiszer csak 10, 50 vagy 100 ppb (parts per billion, 1 rész 109 részben) nagyságrendben tartalmazhat. Az ilyen kis mennyiségű adalékok meghatározása zsírokban a legtöbb esetben csak radioaktív jelzéssel lehetséges. Egyes országokban, mint pl. az USA-ban és Svájcban a kérdést úgy oldották meg, hogy n-heptánt vagy 96%-os etil-alkoholt (USA), ill. n-hexánt vagy etil-acetátot (Svájc) használnak zsírszimulálóként. A n-heptán, ill. a n-hexán esetén a kapott értéket 5-tel osztani kell. Azonban elővigyázatosnak kell lenni, mert ezek az "alternatív szimulálóanyagok" nem minden polimerhez alkalmaz hatók egyformán.

4 - 7 . táblázat Az Európa Tanács irányelvei: a valóságos alkalmazás során kialakuló

érintkezési körülmények alapján választandó kísérleti körülmények (idő (t); hőmérséklet (T)

* Az olyan műanyagokra és műanyag tárgyakra, amelyek olyan élelmiszerekkel érintkeznek, amelyeket a felirat vagy a törvényes előírások szerint 20 °C alatt kell tartani, a következő kísérleti körülmények étvényesek: 10 nap 20 °C-on.

30

4-3. ábraEgy antioxidáns migrációja PP-ben [13]

A 4-3. ábra mutatja, hogy a n-heptán (egyébként a n-hexán is) poliolefinek esetén teljesen hamis értékeket eredményezhet. A svájci élelmiszerkönyv [4] ezért a poliolefinekhez etil-acetát zsírszimulálót ajánl. Mivel ilyen jellegű "alternatív szimulálóanyagok" minden esetben szigorúbb feltételeket jelentenek, mint maguk a zsírok, kívánatos volna, ha az USA-n és Svájcon kívül a többi ország is ezeket vagy más alternatív lehetőségeket engedélyezne.A kapott migrációs mennyiségeket általában mg/dm2- vagy g/dm2-ben (az USA-ban mg/inch2 vagy g/inch2) szokták megadni.

4.2.3 Toxikológiai vizsgálatok

A csomagolóanyagból bizonyos mennyiségű idegen anyag elkerülhetetlenül a csomagolt termékbe kerül. Gondoskodni kell arról, hogy az emberre semmilyen egészségi károsodást okozó hatása ne legyen hosszabb idejű behatás esetén sem; ezért ezeket az anyagokat állatkísérletek segítségével vizsgálják. Ilyenkor az élelmiszerben található legkisebb szennyeződésmennyiségeket (ppm és annak törtrészei) kell kimutatni. A csomagolt termék ilyen jellegű szennyeződése nem csak a műanyag, hanem gyakorlatilag minden más csomagolóanyag esetén is fellép valamilyen formában. Mivel abból a feltevésből indulunk ki, hogy az ember naponta hosszú időn keresztül azonos csomagolásból, azaz azonos szennyezettségű élelmiszert vesz magához, ezért a megfelelő állatkísérlet során kis dózisokat hosszú ideig adagolnak.A kísérlet időtartarna és kiterjedése lényegében az élelmiszerbe migrált anyag mennyiségétől függ. Kis eltérésekkel a legtöbb országban körülbelül azonos vizsgálatokat követelnek meg. A 4-8. táblázat segítségével megpróbáltuk a vizsgálatok jelenlegi helyzetét vázolni.A migrációs mennyiségtől függően három tartományt lehet megkülönböztetni. Az első tartományban az idegen anyag mennyisége 50 ppb alatt van. Erre az esetre mostanáig az akut toxikológiai vizsgálatokon kívül nem volt szükség továbbiakra, hacsak nem tekintették ezeket toxikológiailag gyanús anyagoknak (mini pl. a potenciális karcinogének, mutagének stb.). A középső tartományban, 50 ppb és néhány ppm között, mostanáig elegendő volt egy 90 napos állatkísérlet elvégzése egy állatfajon (többnyire patkányon), kivéve az USA-t, ahol kiegészítésül egy másik állatfajon (nem rágcsálón) is el kell végezni a kísérletet. A harmadik tartományban, a néhány ppm migrációs mennyiség fölötti értékek esetén, az élelmiszerrel történő érintkezést azonosan kell kezelni az

31

élelmiszerbe szándékosan bevitt adalékokkal, azaz ebben az esetben a 90 napos állatkísérlet során kapott toxikus hatások fajtája szerint további egy vagy két krónikus vizsgálatot és adott esetben egy háromgenerációs tesztet, valamint a teratogenitás- és mutagenitás-tesztet is el kell végezni.

4-8. táblázatA műanyag élelmiszer-csomagoló anyagok toxikológiai vizsgálatainak hozzávetőleges terjedelme

Szeretnénk azonban utalni arra, hogy a jelenleg a műanyag élelmiszer-csomagoló anyagokhoz engedélyezett összes adalékok 90%-a az előbbi felosztás első vagy második tartományába sorolható.

4.2.4 Az élelmiszer-csomagolásra alkalmazható műanyagokkal kapcsolatos számítások

4.2.4.1 ADI és PADI

Az ADI (Acceptable Daily Intake, az elfogadható napi beadott anyagmennyiség) az az adalékmennyiség, amelyről feltételezik, hogy hosszabb perorális adagolás esetén sem okoz az emberen toxikus hatást*. A számításának kiindulási pontja a szubkrónikus, ill. krónikus takarmányozásos állatkísérlet során kapott NEL (No Effect Level), amit mg/kg állat értékkel egy napra vonatkoztatva adnak meg. Az állatkísérletnél kapott NEL-értéket egy biztonsági faktorral (amely 100...1000 között változik) osztva megkapjuk az emberre alkalmazható NEL-értéket, amiből végül az átlagos testsúllyal (60 kg) való szorzás után az ADI-érték kiszámolható.A PADI (Packing Acceptable Daily Intake, a csomagolóanyagból kijutó, még elfogadható napi mennyiség), fogalmát speciálisan az élelmiszer-csomagolóanyagok adalékainak jellemzésére alakították ki. A közvetlen élelmiszer-adalékok esetén az ADI-értékek számításához a krónikus állatkísérletek során (egész életen át tartó takarmányozás) kapott NEL-értéket használják fel. Az ún. közvetett élelmiszeradalék, azaz a csomagolóanyagból az élelmiszerbe migrált adalék esetén a 90 napos szubkrónikus táplálási vizsgálatból kell kiindulni. Annak érdekében, hogy a kétféleképpen számítható ADI-értéket egymástól meg lehessen különböztetni, megállapodtak abban, hogy az ADI fogalmát csak a krónikus állatkísérletekből számított eredményekre használják; ezzel szemben a 90 napos táplálásból kapott eredményekre a PADI fogalmát kell használni.

* Újabban a szakirodalomban megjelentek a következő kifejezések is: "No ToxicEffect Level", "No Adverse Effect Level" és .,No Observable Effect Level" -

32

NOEL; valamennyi közelitőleg megfelel a hagyományos NEL fogalomnak.

4-9. táblázatPélda egy adalék PADI-értékének számítására

A két érték - az ADI és a PADI - a számításukhoz alkalmazott biztonsági faktor értékében is különbözik egymástól; a krónikus táplálási teszt esetén a biztonsági faktor 100...200, a 90 napos takarmányozási teszt esetén a biztonsági faktor 200...1000 között van. Mivel az adalékok esetében majdnem kizárólag a szubkrónikus teszten alapuló értékekről van szó, általában csak a PADI-ról beszélünk ezután.Amennyiben az így számolt PADI-érték (4-9. táblázat) nagyobb, mint a migrációvizsgálatok során kapott migrációs mennyiség, akkor általában az engedélyezésnek nincs akadálya. Ennek során önkényesen abból a feltevésből indulunk ki, hogy egy ember hosszú időn keresztül naponta legfeljebb 1 kg azonos élelmiszert fogyaszt. Egyes esetekben (pl. zsírok esetén), amikor a napi fogyasztási mennyiség ennél sokkal kisebb, korrekciós faktort kell alkalmazni.

4.2.4.2 Az adalékok engedélyezésének feltételei

Az élelmiszert szimuláló anyagban a migrációt szabványos körülmények között lehet mérni. Ha az így kapott migrációs érték kisebb, mint az állatkísérletekkel kapott PADI-érték, akkor az adalék az adott körülmények között az élelmiszercsomagoló anyaghoz való felhasználásra alkalmas, vagyis a 4-4. ábra alapján látható egyenlőtlenség teljesül. Ilyen esetben általában a hatóság engedélyezi az adalékot.

4-4. ábraAz adalék engedélyezési feltételei

n) az állatkísérlet során kapott NEL-érték, mg/kg/nap; p) az ember napi fogyasztása, mg/nap; s) biztonsági faktor 100...1000

33

4.2.4.3 A közvetett élelmiszer-adalékok napi fogyasztásának becslése (az FDA új javaslata)

A különböző étkezési szokásokat (pl. a zsír, ecet, alkohol stb. napi fogyasztását), valamint az egyes műanyagok csomagolóanyagként való felhasználásának gyakoriságát az eddigi gondolatmenet alig vagy egyáltalán nem vette figyelembe. Ezért a következőkben röviden foglalkoznunk kell az új FDA-ajánlásokkal [15], amik ezekkel a tényezőkkel is számolnak, hiszen az élelmiszerekkel érintkezésre kerülő rnűanyagadalékok kérelmezésénél máris ezeket az FDA-elveket kell figyelembe venni.Bevezetik a TDD (Total Daily Diet, teljes napi fogyasztás) fogalmát, amely a napi élelembe migráció útján bekerülő anyagmennyiséget jelenti. Megalkották továbbá a "Consumption Factor" (CF, fogyasztási faktor) kifejezést. A CF-értéke az adott műanyaggal érintkező élelmiszer aránya az összes, becsomagolt élelmiszer mennyiségéhez viszonyítva. A "food type distribution value" ( fr) az élelmiszerfajta-megoszlási érték bevezetésével figyelembe lehet venni a különböző élelmiszerek (pl. zsír, kenyér, csokoládé stb.) napi fogyasztását. A megfelelő fr értéket úgy lehet kiszámolni, hogy összegezni kell minden egyes élelmiszertípus esetében a mennyiségét és osztani kell a speciális csomagolóanyaggal érintkező összes élelmiszermennyiséggel.

Az FDA jelenleg a következő feltevésekből indul ki:

Az összes becsomagolt élelmiszernek kb. 41%-át műanyag csomagolásban hozzák forgalomba (CF=0,41). Ebből kb. 49% víztartalmú élelmiszerrel (fT=0,49), 16% savtartalmú élelmiszerrel (fT=0,I6), és kisebb mint 1% alkoholtartalmú (fT<0,01), valamint 34% zsírral (fT=0,34) érintkezik. A különböző műanyagok szerinti adatokat a 4-10. táblázat mutatja be.A csomagolóanyaggal érintkező élelmiszerben levő adalék mennyiségét (M) a megfelelő fT-érték és az élelmiszer-szimuláló anyagba migrált mennyiség szorzata adja meg:

M = fvizes (MH2O)+fsavas (MHOAc)+falkoholos (MEtOH)+fzsíros (Mzsír) ppm.

A napi táplálkozásra vonatkozó K koncentrációt az M és a CF faktor szorzásával lehet megkapni. A továbbiakban abból a feltevésből indulunk ki, hogy az emberi táplálék naponta 3 kg. I1y módon az élelmiszerrel naponta befogadott becsült adalékmennyiség (EDI=Estimated Probable Daily Intake):

EDI = 3000 g/nap· M ·C·F.

4-10. táblázatKülőnbőző műanyagok "Consumption Factor" és "food type distribution value" értékei

34

Speciális esetekben mindig van lehetőség pótlólagos korrekciók alkalmazására.Mint már korábban említettük, ez az FDA ajánlása, de ma már az adalékok kérelmének elbírálása eszerint történik. Ezek az ajánlások azért olyan fontosak, mert először kísérlik meg a különböző étkezési szokások és csomagolási fajták figyelembevételét.

35

4.3 A LEGGYAKORIBB TOXIKOLÓGIAI FOGALMAK MEGHATÁROZÁSA

ADI (Acceptable Daily A krónikus állatkísérletek alapján az ember számáraIntake) napi fogyasztásra még megengedhető idegen anyag

mennyisége.Akut dermális toxicitás Egy anyag reszorpciós mérgező hatása a bőrre való

egyszeri felvitel alapján.Akut orális Az anyag mérgező hatása szájon át (per os) való

egyszeri fogyasztás esetén.Akut toxicitás A káros hatás a toxikus anyag egyszeri fogyasztása

esetén (akut állatkísérlet: egyszeri táplálás).Akut inhalációs toxicitás A kísérleti állat reakciója a vizsgált anyag rövid

idejű belégzésére.Allergének Allergiás állapotot létrehozó anyagok.Szemingervizsgálat A kísérleti állat könnyzacskójába egyszeri alkalom-

mal bevitt anyag szemkárosodást okozó hatásánakvizsgálata.

Krónikus toxicitás A károsító hatás a hosszú idejű felhasználás után(krónikus állatkísérlet: patkányokkal végzett folya-matos kísérlet pl. 2 évig, ma már többnyire az állategész életén keresztül).

Consumption Factor Adott műanyaggal érintkező élelmiszer mennyiségi(CF) aránya az össz becsomagolt élelmiszer mennyiségé-

hez viszonyítva.Dermális, kután A bőrfelületre vonatkozó.Estimated probably Az ember által a táplálékkal naponta elfogyasztottDaily Intake (EDI) adalék becsült mennyisége.Food type distribution A csomagolóanyagnak az a mennyisége, amely azvalue (fT) adott élelmiszerrel érintkezik.Bőringer-vizsgálat Az észlelhető bőrelváltozások vizsgálata a vizsgált

anyag egyszeri vagy többszöri felvitele után.Karcinogén hatás Rákos daganatokat okozó toxikus hatás.Letaldosis (LD)=halá- A vizsgálati alany halálát okozó anyagmennyiség;los adag DL-nek (dosis letalisnak) is nevezik.LD50 (LD50) Anyagmennyiség, amely az állatkísérletek során egy-

szer alkalmazva az állatok felének néhány naponbelüli elhullását okozza; DL50-nel (DL50-nel) is je-lölik.

MAK-érték (maximális A munkafolyamatban részt vevő anyagoknak azonmunkahelyi koncent- maximális koncentrációja a levegőben, amelynekráció) a hatása 1 hét alatt, 8...9 órás munkaidőben a

munkahelyen tevékenykedők egészségét még nemkárosítja.

Mutagenitás Génmutációt előidéző toxikus hatás; amely a szer-vezethen károsodást okoz, vagy ha csírasejtet érint,akkor az utódra is káros következményei lehetnek.

No Effect Level (NEL) Egy anyag legnagyobb olyan dózisa a krónikus vagyszubkrónikus állatkísérlet során, amely semmilyen

36

károsító hatást nem fejt ki.No Observable 1. a NEL-tEffect Levet (NOEL)

Padi (Packing Accept- A szubkróníkus (többnyíre 90 napos) állatkísérte-abie Daily Intake) tekkel megállapított, az ember számára napi fogyasz-

tósra engedélyezett olyan idegen anyag mennyisége,amely a csomagolásból kerülhet át az élelmiszerbe.

Perkután A bőrön át ható.Perorális (per os) A szájon át ható.Primer ingerlés A bőrszövet reakciója egy anyag egyszeri dermális

alkalmazása esetén.Szubkrónikus toxicitás A többszöri felhasználás után fellépő károsító hatás(Szubakut toxicitás) (pl. szubakut állatkísérlet: naponta történő felhasz-

nálás 90 napos kísérleti idő folyamán).Teratogenézis Az anya terhessége során történő toxikus kezelés

következtében az embrió fejlődési rendellenessége.Total Daily Diet (TDD) A napi táplálékba migrációval bejutott anyag be-

csült mennyisége.

4.4 IRODALOMJEGYZÉK

[1] Patty, F. A.: Industrial Hygiene and Toxicology. Vol. II. New York, Interscience, 1967. 1904-1906. p.

[2] Registry of Toxic Effects of Chemical Substances. Vol. II. U. S. Dep. of Health, Education and Welfare, Cincinnati, 1977.

[3] Ciba-Geigy AG: nem közzétett vizsgálatok.[4] Joiner R. R: Vidal, F. D.-1llarks, H. C.: Cereal Chem. 40, 439. (1963). (5] Ciba-Geigy AG: Nem közölt eredmények.[6] Gerarde, H. W.: Toxicology and Biochemistry of Aromatic Hydrocarbons, Elsevier Monographs.

1960. 128. p. [7] Ciba-Geigy AG, Bázel: Nem közölt eredmények. [8] 46. Mitteilung des BGA, Bundesgesundheitsblatt. 24, Nr. 4/5. 81. (1981).[9] Ciba-Geigy AG.: Nem közölt eredmények.[10] Ciba-Geigy AG: Nem közölt eredmények. [ll] Figge, K Eder, S. Piater, H.:Dtsch. Lebensmittelrdsch. 68, 359. (1972).[12] Figge, K.: Food and Cosmetics Toxicology. 10, 815. (1972). [13] Ciba-Geigy AG: Nem közölt eredmények. [14] Schweizerisches Lebensmittelbuch, Kapitel 48: Gebrauchsgegenstánde aus Kunststoff. eidgen.

Drucksachen- und Materialzentrale, Bern, 1982.[I5] Food Chemical News. 23, 34. (1982).

37

5. TRANSZPORTFOLYAMATOK

A csomagolóanyag elkülöníti a csomagolt terméket környezetétől, ezáltal védi mind a terméket környezetének káros hatásaitól, mind a környezetet a terméktől. Természetesen még a látszólag jól záró csomagolás sem lehet minden szempontból tökéletes. Gyakran tapasztalható például hűtőszekrényben hosszú ideig tárolt élelmiszerek esetében, hogy a csomagolóanyag a terméket ugyan jól elkülöníti környezetétől (a tej nem folyik szét, a joghurt is bennmarad poharában), mégis a termék lassan átveszi a környezetében tárolt intenzív aromájú élelmiszerek illatát, azaz adott csomagolóanyag egyes aroma anyagok számára átjárható. Tehát vannak olyan anyagok, melyek ellen a csomagolás védelmet nyújt, de vannak olyanok is melyeket idővel átereszt. A csomagolóanyag áteresztőképességének vizsgálata elengedhetetlen az optimális burkolóanyag kiválasztásához.A burkolóanyagok alkalmasságának elbírálásában a folyadék, gáz, gőz, fény és aroma-áteresztőképesség a legfontosabb. A burkoló csomagolóanyagok vízgőz, oxigén, széndioxid, valamint aromaáteresztő-képessége bír a legnagyobb jelentősséggel.

5.1 CSOMAGOLÓANYAG TÍPUSOK AZ ÁTERESZTÉS MECHANIZMUSA ALAPJÁN:

5.1.1 Folytonos szerkezetű csomagolóanyagok (pl.: polietilén)

E csoportba tartoznak azok a csomagolóanyagok, melyek nem tartalmaznak pórusokat; egységes szerkezetű anyagok. A csomagolóanyagokon átjutó gázok, gőzök, folyadékok transzportfolyamatainak leírására Graham által felvett és Banek által ellenőrzött elméletet találták eddig a legalkalmasabbnak. Az elmélet szerint a burkolóanyag mindkét oldalán az áteresztett komponensre nézve oldási egyensúly áll fenn, a burkolóanyag belsejében pedig a fennálló koncentráció gradiens hatására diffúzióval írható le az anyagátadás.Tekintsünk egy „l” vastagságú csomagolóanyagot, melynek egyik oldalán „p1”, másik oldalán „p2” a csomagolóanyag áteresztőképesség vizsgálata szempontjából választott anyag parciális nyomása. A csomagolóanyag mindkét oldalán kialakul a parciális nyomásokhoz tartozó egyensúlyi koncentráció: „c1” és „c2”. A transzportfolyamat oldódási mechanizmussal megy végbe. A csomagolóanyag belsejében kialakul a koncentráció gradiens. (Áteresztésről csak a koncentráció gradiens kialakulását követően beszélünk!)

Az oldódást kis koncentrációk tartományában a Henry-Dalton törvény írja le: c=kp ahol k- oldhatósági együttható mol/m³ Pa,

c- a gáz koncentrációja a folyadékban mol/m³p- a gáz parciális nyomása Pa.

38

A diffúzióra a Fick- törvény alkalmazható:

ahol - az F felületen időegység alatt áthaladó tömeg mol/sec

D- a diffúziós állandó m²/secF- felület m²

- a koncentráció- gradiens mol/m4

Graham levezetésében feltételezte, hogy a koncentráció gradiens egyenessel közelíthető. Így a Fick-

törvényben helyett az egyenletében írható, ahol „l” a burkolóanyag vastagsága m.

Alkalmazva a Henry-törvényt:

Így:

ahol , mol/m2secPa (áteresztőképesség, áteresztési

koefficiens)kD- permeációs koefficiens

Az áteresztés kezdeti szakaszában, amíg a lineáris gradiens kialakul a fenti összefüggéstől eltérően folyik le az áteresztés. A fenti egyenlet csak a kvázistacionárius szakasz leírására használható.

FICK II. törvényből adódó parciális differenciál egyenlet exakt megoldásából a kezdeti és peremfeltételek figyelembevételével a burkolóanyagon belül az áthaladó komponens koncentrációjára a következő összefüggés adódik a lineáris koncentrációgradiens kialakulását megelőzően:

ahol c1- az oldott anyag koncentrációja az x=0 helyen, a burkolóanyag felületén mol/m³c- a koncentráció az x helyen mol/m³x- a burkolóanyag felületétől mért távolság ml- a burkolóanyag vastagsága mt- idő sec

Látható, hogy az idő növekedésével az eltérés a lineáris gradienstől csökken.

A kvázistacionárius állapotra vonatkozó egyenlet integrálásával meghatározható az időegység alatt áteresztett anyagmennyiség:

Az áteresztett anyagmennyiséget idő függvényében ábrázolva egy egyenest kapunk, melynek

meredeksége: , az x (idő) tengelyt pontban metszi, mely az áttörési időnek (tá) felel meg.

Ez lehetőséget ad a diffúziós koefficiens meghatározására.ROGERS és munkatársainak vizsgálatai szerint a „D” kb. 10%-os pontossággal határozható meg ezen a ponton. A „p” és „D” értékből pedig a „k” oldhatósági koefficiens számítható.

39

5.1.2 Pórusos szerkezetű csomagolóanyagok:

Az áteresztett anyagmennyiség meghatározásához a pórusos szerkezetű anyagok esetében a Hagen-Poiseuille- törvény nyújt segítséget:

ahol N- a felületegységre eső pórusok számal- a pórusok hossza-a gáz viszkozitásar- a pórusok sugara

, azaz a korábban formálisan meghatározott penetrációs

koefficiens, és így az átáramló anyag mennyisége is nyomásfüggő!

Többrétegű csomagolóanyag esetben is meghatározható az áteresztőképesség. Ha ismerjük a rétegek áteresztőképességét, akár számítással is meghatározható a bruttó áteresztőképesség az alábbi módon („a” és „b” index az egyes rétegek megkülönböztetésére):

Megjegyzés: a többrétegű csomagolóanyag áteresztőképessége mindig kisebb, mint az őt alkotó rétegeké külön-külön.

Pórusos és nem pórusos csomagolóanyagok kombinálása esetén nem mindegy, hogy milyen sorrendben vannak a rétegek! Az áteresztőképesség attól függően változik, hogy egy-egy réteg hová „esik” a koncentráció gradiensen, hiszen attól függően változik a rétegbe „belépő” koncentráció és természetesen ennek megfelelően a kilépő koncentráció is. Azaz, ha „A” függ a nyomástól, akkor a burkolóanyag áteresztése függ attól, hogy melyik oldalt éri nagyobb nyomás. Így bizonyos mérvű szelephatás érvényesül, az egyik irányba az áteresztés nagyobb, mint a másikban. Több komponens együttes jelenléte esetén az egyes komponensek egymástól függetlenül haladnak át a burkolóanyagon, számos esetben azonban speciális kölcsönhatással kell számolni. Jól ismert jelenség, hogy a vízgőz adszorpiója hidrofób burkolóanyagok esetén kevésbé, hidrofil burkolóanyagoknál nagyobb mértékben növeli a gázokra vonatkozó áteresztőképességet, mivel a vízzel körülvett hidrofil területeken a gázok oldhatósága megnő. Bonyolult összetételű aromaprofil esetén gyakran fellép a szelektív áteresztés, ami egyes vegyületek nagyobb permeációs koefficiensének következménye és az aroma kedvezőtlen megváltozását eredményezheti.

40

5.2 AZ ÁTERESZTŐKÉPESSÉG KÍSÉRLETI MEGHATÁROZÁSA:

A mérőberendezések általános sémája minden esetben a következő:

Az áteresztőképességet mérő rendszert rendszerint termosztálják.

5.2.1 Áteresztőképesség meghatározása dinamikus módszer segítségével

A donortérben állandó koncentrációt tartanak fenn a vizsgálat alapjául szolgáló – elsősorban csomagolóanyagon átjutni képes - anyagból. A fogadótér kialakítása olyan, hogy az áteresztett anyagot állandó nitrogén (esetleg egyéb) gázáram szállítja a detektorhoz. Ennek megfelelően a fogadótérben a detektált anyag koncentrációja soha nem éri el a donortérbeli koncentrációt. Az idő előre haladtával azonban a vivőgáz sebességétől, valamint az áteresztőképességtől függően beáll egy egyensúlyi koncentráció (cmax) a fogadótérben. Az áteresztőképesség számítható az egyensúlyi koncentráció segítségével:

ahol c0 a vizsgált anyag a donortérbeli koncentrációja.

Minthogy a detektálandó anyag mennyisége a vivőgázban hígul, a detektáláshoz nagyon érzékeny detektorra van szükség.

Ha a detektor nem koncentrációt, hanem anyagmennyiséget detektál, az áteresztett anyagmennyiség egyenesen arányos az idővel.

ahol tát- a koncentráció gradiens kialakulásához szükséges áttörési idő.

M= AFp, ebből az áteresztőképesség számítható.

Példák:

1. Kis áteresztőképességű, többrétegű csomagolóanyag aroma áteresztő képességének vizsgálata

A fogadóteret folyamatos nitrogénáram öblíti, melyet a fogadótér után egy szilikagél adszorpciós oszlopra vezetnek. Ezt meghatározott időközönként cserélik, tartalmát extrahálják, majd az

Csomagolóanyag

Fogadótér

Donortér

42

extraktumot gázkromatográf segítségével elemzik. A detektálandó anyag mennyisége a donortérben elhelyezett minta felületének növelésével arányosan nő.

2 . Oxigén áteresztőképesség mérése

a) Elektrometriás detektorok: nagy érzékenység. galvánelemes elektrometriás elem

b) Kémiai detektor: fotometriás meghatározás

Cu + O2 + NH4OH + NH4Cl Cu2+(NH3)4Cl-- + H2O

A komplex intenzív kék színnel jelentkezik oxigén hatására.Edények áteresztőképességének meghatározására is jól használható e módszer, ekkor a

„detektor” vegyületeket az oxigénmentes edénybe helyezik, majd légmentesen zárják azt. Ezt követően figyelemmel kísérik a detektor színváltozását.

3. Széndioxid áteresztőképesség mérése

A detektálhatóság alapja a széndioxid IR tartománybeli elnyelése (üvegházhatás).

5.2.2 Áteresztőképesség meghatározása statikus módszer segítségével

A donortér koncentrációjának állandó értéken tartása mellett, a fogadótér koncentrációját mintavételezéssel határozzák meg (ábra).

Ebben az esetben az idő előrehaladtával elérhető a donortérbeli koncentráció is. A módszer előnye, hogy nem kell nagy érzékenységű mérőműszer. A fogadótérből szeptumon keresztül mintát vesznek, s ezt a mintát fecskendezik be közvetlenül például a gázkromatográfba. Természetesen a kivett térfogat

43

megváltoztatja a rendszer egyensúlyát. Ezért a pontosabb meghatározás érdekében gyakran a donortérből is azonos térfogatokat szivattyúznak ki fecskendővel, akár a termosztáltság rovására is. Vagy a burkolóanyag nélkül termosztálják az edényt, s az így kapott eredményekkel korrigálják az első méréssorozat eredményeit.A koncentráció időbeli változása az alábbi egyenlettel jellemezhető:

Az áteresztőképesség számítása:

V- fogadótér térfogata

A c0 koncentrációt annál gyorsabban éri el a fogadótér, minél kisebb, de ennek megfelelően annál jobban befolyásolja egyensúlyát a kivett minta mennyisége is.

Példák:

1. Manometriás készülékek (ábra)

A gázáteresztő-képesség mérése többnyire manometriás eljárással történik. A burkolóanyag egyik oldalán vákuumot hoznak létre a másik oldalt a vizsgálandó gázzal öblítik. A fogadótér nyomásának változása egy ferdecsöves manométer segítségével folyamatosan nyomon követhető. Az áteresztett anyagmennyiség a nyomásváltozásból számítható. A mérés során először a manométert vákuum alá helyezik, majd összekapcsolják a mérőberendezéssel. Minél kisebb a fogadótér térfogata, a rendszer annál érzékenyebb az áteresztőképesség meghatározására. A rendszer jól alkalmazható pólusos anyagok vizsgálatára is. A nyomás változását a készülékben a következő összefüggés írja le:

ahol p0- a nyomás t=0 időpillanatban Pa

P- a nyomás a külső térben Pa

A- gázáteresztő képesség

F- a burkolóanyag áteresztő felülete m2V- a készülék vákuumoldalának térfogata m3

44

Ha az exponenciális kitevője kicsi, a rendszert jellemző egyenlet sorba fejthető. E közelítés eredménye az áteresztőképesség tekintetében a kezdeti kis nyomáskülönbségekkel jellemezhető szakaszra:

2. Nagyobb áteresztőképesség mérésére

Szeptumon keresztüli mintavétel és gázkromatográfiás meghatározás.

3. Hegesztési varrat áteresztőképességének meghatározása

Egy szeptummal ellátott mérőedénybe csomagolóanyagba hegesztett aromaanyagot helyeznek az alábbi sorrendben: Előbb egy „a” oldalú négyzet alakú párnácska áteresztőképességét határozzák meg, majd e négyzettel azonos felületű, de „b”, illetve ”c” oldalhosszúsággal jellemezhető téglalap alakú párnácska áteresztőképességének meghatározását végzik el. Ennek megfelelően az áteresztőképesség meghatározásakor tapasztalt különbségek a varrat áteresztőképességére jellemző.

4. Egyszerűsített módszerek

a) Meghatározott idejű mérés. Feltétele: az áttörési idő a mérés idejéhez képest legyen elhanyagolható. A mérés menete: meghatározott idő elteltével mintát vesznek a fogadótérből, s ennek

koncentrációja segítségével következtetnek az áteresztőképességre.Példa: 4 szem szegfűszeget különféle csomagolóanyagokból készült párnácskába hegesztenek,

majd zárható porüvegben tartják előre meghatározott ideig. Érzékszervi vizsgálat segítségével áteresztőképességre vonatkozó rangsort állapít meg a vizsgáló a porüvegekbe való beleszagolás útján.

6. Vízgőz-áteresztőképesség mérése gravimetriás módszerrel

Gyakori eljárás, különösen a vízgőz-áteresztőképesség meghatározásában a súlyanalitikai módszerek alkalmazása. Egy speciális, vizsgálandó csomagolóanyaggal lezárható edényzetbe vizet töltenek. Légmentesen zárják a csomagolóanyaggal, majd az edényt egy kálcium-kloriddal (relatív páratartalom: 0%) bélelt exszikkátorba helyezik. Az exszikkátort pedig egy termosztátba, ezzel biztosítva a hőmérséklet állandóságot. A vizsgálat elején meghatározzák a víztartó edény tömegét, majd időről-időre ismétlik azt. Másik lehetőség: az áteresztendő gőzt szolgáltató folyadékot a csomagolóanyagba zárják és az így elkészített csomag súlyveszteségét mérik.

Az áteresztőképesség számítása, ha az áttörési idő elhanyagolható:

A mérési idő akár 1 hét is lehet!

7. Meghatározott koncentráció eléréséhez szükséges áteresztési idő meghatározása

45

Kénhidrogén meghatározásához a fogadótérbe ólom-acetátos indikátor papírt helyeznek. A megfeketedéséhez tartozó időből lehet a csomagolóanyag kéndioxidra vonatkozó áteresztőképességére következtetni. Ammónia meghatározásához a fogadótérbe fenolftaleines indikátorpapírt helyeznek.

5.3 A CSOMAGOLÓANYAG VÉDŐKÉPESSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA

A tárolás alatt a csomagolt termékben a környezet hatására átalakulások mehetnek végbe. A védőképességet rendszerint az élelmiszer eltarthatósági idejével mérik adott tárolási feltételek mellett. Meghatározásának hagyományos módja: a csomagolt terméket reális tárolási feltételek között tároljuk, és tulajdonságait, a termékben végbement fizikai, kémiai és mikrobiológiai változásokat, valamint az ezek következményeképpen bekövetkező érzékszervi változásokat követjük. Ha már a termék tulajdonságai a szabványos követelmények alsó határát nem érik el, elérkeztünk a termék tárolhatósági idejéhez. Bizonyos termékeknél, ahol a változások kinetikája és a változásokat létrehozó áteresztési tulajdonságok ismertek, a tárolhatóság számítható.

5.3.1 Levegő páratartalmának hatása

Egyes kis nedvességtartalmú termékek tárolhatóságát a nedvesség felvétele szabja meg és exakt módon megadható a tárolhatóság határához tartozó nedvességtartalom. A burkolat vízgőzáteresztő-képessége a csomagolt termék nedvességtartalmát befolyásolja és ezen keresztül kémiai és mikrobiológiai tartósságra egyaránt hatással van. Kis nedvességtartalmú termékekben (szárítmányok) nedvesség felvételével a Maillard- reakció indulhat meg, a termék szemcséi összetapadhatnak, a termék elfolyósodhat. Kellően nagy nedvességtartalomnál a mikroorganizmusok működése is megindulhat. A víztartalom növekedése egyéb kémiai reakciókat is befolyásol (pl.: avasodás). Nagy nedvességtartalmú, pl. fagyasztott termékek esetén a kiszáradás felületi elszíneződések okozója lehet.A víztartalom változása befolyásolhatja az anyagok fizikai tulajdonságait. (Például a nápolyi elveszti ropogósságát, a tejpor barnulni kezd, valamint a laktóz átkristályosodásával romlik az oldhatósága, stb..) A csomagolóanyag kiválasztásánál a csomagolóanyagra vonatkozó ismeretek segítségével meg kell határozni azt az időt, amely a termékben a ck, kritikus vízkoncenráció kialakulásához szükséges. A kritikus koncentrációval jellemezhető az az érték, amely mellett a termék már minőségromlást szenved. Adott termék esetén a nedvességtartalom változása a relatív páratartalom mellett:

A védőképesség számításához a termék víz adszorpciós izotermájának ismerete szükséges. Analitikus kifejezése:

ahol he- az egyensúlyi relatív páratartalom %n0- a termék nedvességtartalma mol/kg

Kifejtve:

n

Relatív páratartalom

Legerősebben kötött vizek.

Ozmotikusan kötött vizek: oldhatatlan makromolekulák, melyek micellaként zárnak közre folyadékot;sejtes minta.

Kapillárisokban kötött víz, mely nem tekinthető még szabad víznek.

46

x- környezet relatív páratartalma

A, B, N- konstans

Akkor az áteresztőképességet leíró egyenletbe az ismert adatokat behelyettesíthetjük. Legyen a csomagolt termék tömege M, pt a telített vízgőz parciális nyomása adott hőmérsékleten.

M- minta tömege

A- burkolóanyag áteresztőképességeF- csomagolás felülete m2pt- a telített vízgőz parciális nyomása az adott hőmérsékleten Pah- a környezet nedvességtartalma %

Feltételezzük, hogy az áteresztett nedvességet a csomagolt minta azonnal megköti.Átrendezve az egyenletet:

= t - a tárolási idő, azaz amíg a nedvességtartalom a

kritikus érték alatt van.ne- páratartalom a belső térben

Ha a megengedhető maximális nedvességtartalom, akkor az összefüggésben „t” a tárolhatóság ideje sec. Ha f(n) függvény nem integrálható, akkor az integrálás numerikusan, közelítő eljárással végzendő el. Hasonló összefüggés vezethető le egyes termékek esetében, ahol a víztartalom kémiai reakciók (pl. Maillard reakció) sebességét befolyásolja. Zsírtartalmú termékek avasodását a burkolóanyagon áthaladó oxigén légtérbeli koncentrációja határozza meg. Ahhoz azonban, hogy ezen az alapon a tárolhatóságát meghatározzuk, ismerni kell és figyelembe kell venni az oxigén megkötődés és a hidroperoxidokból keletkező oxovegyületek képződésének kinetikáját, mivel ezek befolyásolják az avas íz kifejlődését. Mivel az oxigén légtérbeli koncentrációját a csomag légterének térfogata is befolyásolja, a számításokhoz ennek ismerete is szükséges. Az oxigénkoncentráció változását az áteresztett és elhasználódott oxigén különbsége szolgáltatja. A kapott differenciál egyenlet megoldásához számítógép szükséges.

Magyarországon, ha a kritikus érték 60% felett van, a terméket akár be sem kell csomagolni, mert soha nem fogja azt elérni, míg, ha 60% alatt van a kritikus érték, várható, hogy ez egy idő után beáll majd.

5.3.2 Oxigéntartalom hatása

Elsősorban oxidációra érzékeny anyagok esetében fontos a vizsgálata. Ha a terméknek van zsírtartalma fény és oxigén hatására megavasodik. Például igen fontos lehet ez a kávé esetében. Ha a kávét levegőn csomagoljuk, a csomagolásba zárt levegő már elég az avasodáshoz, függetlenül a csomagolóanyag minőségétől… Ha a tervezett tárolási idő alatt áteresztett oxigén kisebb, mint a csomagba zárt oxigén, akkor az áteresztőképesség túlságosan jó a termék védelme szempontjából. Lélegző csomagolás alatt olyan burkolatokat értenek, amelyek lehetővé teszik a lélegzés során képződött széndioxid eltávozását és a légzéshez szükséges oxigén beáramlását, ugyanakkor a kiszáradástól a terméket megóvják.

47

5.3.3 Burkolóanyagok fényáteresztő-képességének vizsgálata

Olyan élelmiszerek csomagolásánál, melyekben fény katalizálta folyamatok mehetnek végbe (pl.: avasodás), a fényáteresztő-képesség mérése szükséges. A burkolóanyag fényáteresztési spektrumát bármely fotométeren felvehetjük a szilárd mintatartóba fogva és a fényútra merőlegesen elhelyezve.A fényérzékeny élelmiszerek védelme igényelheti a burkolóanyagok fényáteresztő-képességének szelektív befolyásolását, vagy a teljes fény elleni védelmet.

5.3.4 A burkolóanyag és élelmiszer kölcsönhatása

A burkolóanyag védőképességét a csomagolt élelmiszer is befolyásolhatja. Ez a befolyásoló hatás többféle módon is jelentkezik. Az egyik lehetőség, hogy az élelmiszerkomponensek kioldják a burkolóanyag lágyító és stabilizáló anyagait, vagy az élelmiszer komponensek (pl.: savak, lúgok, zsírok stb.) megtámadják a burkolóanyagot, duzzasztják, esetleg oldják azt. Ezáltal áteresztési tulajdonságait megváltoztatva a védőképességét befolyásolják. Fontos szerepet játszanak a kioldott anyagok más szempontból is. Ezek bejutva az élelmiszerbe megváltoztatják annak ízét, illatát vagy éppen az emberre káros vagy mérgező tulajdonságúak. Ezért a kölcsönhatást mindig gondosan tanulmányozni kell valamely termék csomagolása előtt.

5.3.5 Kioldódó komponensek vizsgálata

A burkolóanyagok élelmiszerszennyező hatásának vizsgálatára leggyakrabban az oldási próbákat használják. A burkolóanyagot éterrel, vagy egyéb az alapanyagot nem oldó apoláris oldószerrel, illetve vízzel, sóoldatokkal, vagy alkohol oldatokkal extrahálják. Az alkalmasságra a kioldott anyagok mennyiségéből következtetnek. A kioldott anyagok monomermaradványok, oligomerek, lágyítók, antioxidánsok, vagy egyéb feldolgozást elősegítő adalékanyagok lehetnek. Számos vegyülettípus súlyos mérgezést is okozhat, ezért élelmiszeripari burkolóanyagként való felhasználásuk tilos.A kioldási próbák alapkivitelében a kioldott komponensek gravimetriás meghatározását végzik el, legtöbbször azonban szükség lehet az egyes komponensek azonosítására és mennyiségük meghatározására is.

5.3.6 Idegen szagkomponens kimutatása

Gyakran elegendő annak megállapítása, hogy a burkolóanyag valamilyen idegen szaggal rendelkezik. Ennek megállapítására az alaposan összegyűrt, megdörzsölt burkolóanyag megszagolása is elegendő lehet. Kisebb szagintenzitás esetén a burkolóanyag mintáját jól zárható üvegben 30C-on 24 órán át termosztáljuk. A szag elbírálását ezután végezzük el.

48

Megjegyzés:

Az áteresztőképesség jellemzésére szolgáló adatokban igen nagy az összevisszaság. A különböző szerzők adatai rendszerint még összehasonlításra is nehezen használhatók. Kívánatos, hogy a jövőben a permeációs koefficiens megadásával történjen az áteresztőképesség jellemzése. Az SI rendszerre való áttérés szintén elengedhetetlen. Az aromaáteresztő-képesség megadásánál gyakori, hogy azt az időt adják meg, amely alatt a burkolaton keresztül az aromakomponens érezhetővé válik. Adott körülmények között az adatok csak összehasonlításra alkalmasak, számítások segítségükkel nem végezhetők. A vízgőzáteresztő képesség mérésnél a mérési adatokat rendszerint nem 0,1MPa (1 atm) nyomáskülönbségre vonatkoztatják, hanem a mérésfeltételek között fennálló parciális nyomáskülönbség esetén mért vízgőzáteresztő képességet adják meg. Ez ugyan utólag számítással figyelembe vehető, de ugyancsak rontja az egységességet. Ugyancsak eltérések találhatók az áthaladó anyag mennyiségének megadásában. Ennek mólban vagy tömegegységben kifejezett értéke nem függ a nyomástól és hőmérséklettől, ezért alkalmazása célszerűbb. Ugyancsak változatos a spektruma az áteresztőképesség különféle dimenzióinak, itt is az SI rendszer egységesítése lenne kívánatos. Néhány fontosabb burkolóanyag permeációs koefficiensét táblázatban foglaltuk össze.

Burkoló-anyag Permeációs koefficiens

VÍZGŐZ OXIGÉN SZÉNDIOXID

Régi1 fmol/msPa Régi2 fmol/msPa Régi2 fmol/msPapolietilénkissűrűségűközepes sűrűségűnagysűrűségű

18 45 6300 1,2 27000 3,515 37 4000 0,52 15000 1,957,5 19 3000 0,39 9000 1,17

polipropilén 10,5 26 3000 0,39 9000 1,17PVC 25-300 62-748 1500-

20000,20-0,26 8000-

150001,04-1,95

poliamid 10-140 25-350 30-170 0,004-0,02 250 0,0325politetra-fluor-etilén

0,6-45 1,5-112 5200-10500

0,7-1,4 - -

pmol/ms PaCellulózacetát 500-

12001,25-3,0 2000-

40000,26-0,52 20000 2,6

amol/msPa

amol/msPa

celofán 560-1100

1,4-2,7 1-2+ 0,13-0,26 6-15 0,78-1,95

nmol/msPa nmol/msPa nmol/msPapapír 106 2,5 2,1010 2,6 2,1010 2,6

szárazon1- g/m2nap 25,4/m vastag 90% relatív nedvességnél vízgőz2- cm3 (0C,760 Hgmm)/m2 nap atm 25,4 m vastag gázf=femto 10-15

p=piko 10-12

a=atto 10-18

n=nano 10-9

49

Átszámítás:vízgőz: SI fmol/msPa = 2,49*10-15*régigázok: SI fmol/msPa = 1,30*10-19*régi

50

6.CSOMAGOLÓANYAGOK -CSOMAGOLÓESZKÖZÖK

6-11. táblázatCsomagolóanyagok azonosítási rendszere (Az Európai Biztosság 97/129/EK döntése)

51

Hazánkban az utóbbi időkben a következőképpen alakultak a felhasznált csomagolószer arányok (6-12. táblázat):

6-12. táblázat

Csomagolószer megoszlása ágazatok szerint (6-13. táblázat):

6-13. táblázat

Ágazat %Élelmiszer-mezőgazdaság 50-55Gyógyszerip. 15Könnyűipar 15Egyéb 15-20

A csomagolási szakirodalom előtérbe helyezi a fém-műanyag-papír csomagolószerek túlnyomó többségének felhasználását, azt tartja jó összetételnek, ha ezeknek a csomagolószereknek az aránya meghaladja a 80 %-ot. Hazánkban évek óta teljesítjük ezt a színvonalat.A papír tartja kimagaslóan vezető helyét hasonlóan a többi fejlett csomagolóiparral rendelkező országhoz. A fém- és műanyag csomagolószerek felhasználása szorosan egymás mellett vetélkedve a második, harmadik helyet foglalják el. Az utolsó két-három évben a műanyagfelhasználás került előbbre a hazai gyakorlatban.Az üveg a környezetvédelmi kampányok ellenére sem mutat ugrásszerű fejlődést.A fa csomagolószerek statisztikája kissé deformált a mezőgazdaságban gyártott ládák ismerete nélkül.A textil csomagolószerek arányát befolyásolja, hogy a felhasznált alapanyag jó része műanyag.A felhasznált csomagolószerek aránya a nemzetgazdaság különböző arányaiban hosszabb időszakra visszatekintve a következőképpen alakul:Eszerint vannak csomagolásigényes és csomagolási szempontból elhanyagolt területek.A piacgazdaságban és az európai versenyben a csomagolásfejlesztés komoly követelmény, mely jelentős feladatokat ró a csomagolásfejlesztőkre.

6.1 FÉM ÉS FÉMTARTALMÚ CSOMAGOLÓSZEREK

6.1.1 Fémcsomagolószerek történeti áttekintése

Már az ókori Rómában és Kínában is használtak Sn-szelencéket olajok, illatszerek, fűszerek tárolására.

52

I.e. 300: Athén- Theophrates említi az izzó vas Sn-olvadékba merítését Gallia-Plinius: izzó vastárgyra Sn-port szórnak, mely a felületre olvad

(tüzi ónózás alapjának tekinthető) Középkor: "staniol" vékony ónfólia alkalmazása különböző felületek bevonására 18.sz.-tól: élvezeti cikkek (kávé, tea, csokoládé, dohány) csomagolása

A kémiai védelmet nyújtó ónozást a 13.sz.-ban a cseh és német ónbányák környékén a konyhai eszközök bevonására alkalmazták.

A 17-18.sz.-ban Franciaországban és Angliában már ipari méretekben állítanak elő ónozott vaslemezeket "tüzi ónozással" Tüzi ónozás hátránya: egyenlőtlen felület

Max Schlötter - 1934. elektrolitikus ónozó eljárás Elektrolit: SnCl4 (anód: Sn katód: Fe)

1960-as évek-kísérletek ónmentes lemezek előállítására:1. TFS (Tin Free Steel) az ónt krómmal helyettesítik - USA,Japán élelmiszeriparban az eü. előírások miatt nem alkalmazzák(1kg termék <0,1 mg Cr-t tartalmazhat)2. 1970-es évek aluminizált (EBAL) lemezek gyártása3. 20.sz.fordulótól az aluminium térhódítása

6.1.2 A fémek tulajdonságai csomagolási szempontból

6.1.2.1 Előnyős tulajdonságok

-kiváló szilárdság(hőkezelésnél is)-könnyen alakítható-jó záró tulajdonság(fény, gáz, vízgőz)-mechanikai hatásokkal szemben való ellenállás (ejtés, ütés, karcolás)-felületük lakkozással,festéssel nemesíthető-társíthatók

6.1.2.2 Hátrányos tulajdonságok

-nagy a sűrűségük =2,7-7,2 g/cm3

-korrózióra érzékenyek

6-14. táblázatFém csomagolószerek felhasználásának megoszlása M.o.-on

Csomagolószer fajta Megoszlás %-bankonzervdoboz 40záróelem 7aeroszolpalack 5

53

tubus 8hordó,kanna 10Al fólia 6egyéb doboz és palack 7egyéb 17

6.1.3 Felhasznált alapanyagok

Acél- ötvözetlen lágy acél-"fekete lemez" hidegen hengerelt lemez " fehér lemez" ónozott fekete lemez

A felhasználás megoszlásából kiolvasható, hogy a fémeket zömmel a konzervipar alkalmazza csomagolóanyagként.

Alkalmazhatóság feltételei:5. korrózióállóság6. indifferens az élelmianyagokkal szemben7. esztétikai szempontok

6.1.4 Fémkorrózió

-fémfelületét károsító folyamat, mely lehet : kémiai elektrokémiai

. biológiai

6.1.4.1 Kémiai korrózió

-száraz gázok hatására végbemenő folyamat

-általában magasabb hőmérsékleten okoz károkat-alacsony hőfokon csak esztétikai romlást észlelünk

6.1.4.2 Elektrokémiai korrózió

54

A gyakorlatban használatban levő fémek legnagyobb részét oxidjaikból állítjuk elő, ebből következik, hogy e fémek oxigénvegyületei állandóbbak az elemi fémnél. Tehát a legtöbb fém oxidációja önként végbemenő folyamat. Ez az oka a közönséges fémtárgyak környezet hatására fokozatosan bekövetkező oxidációjának, melynek legismertebb megjelenési formája a vas rozsdásodása.Behatóbb vizsgálatok azt mutatták, hogy a korrózió a legtöbb esetben elektrokémiai jelenség. A fémek felületén levegő és nedvesség hatására fellépő folyamatokat elektrokémiailag ún. lokálelem képződésével szokás magyarázni.Ha pl. egy vastárgy felületére vízcsepp esik, a vas igyekszik oldódni. A vas oldódásakor Fe 2+ ionok keletkeznek, s elektronok maradnak vissza a fémben:

Fe Fe2+ + 2 e

A folyamat csak akkor mehet végbe, ha a hátrahagyott elektronokat valamilyen rendszer felveszi. Elektronok felvételére a vízcseppben oldott állapotban jelenlevő oxigén-molekula képes, amely a vízmolekulákkal hidroxilionokat szolgáltat (6-5. ábra).

½ O2 + H2O + 2 e 2 OH-

Az oxigén diffúzió útján állandóan pótlódik. A folyamat egy lokálelem (helyi elem) keletkezésével jár, amelynek anódja a csepp közepén, katódja a csepp szélén alakul ki. A képződött lokálelem rövidre

6-5. ábraLokálelem képződése

van zárva; az áramot a két sarok között a fémtárgy vezeti. Így a korrózió eredményeként középütt a vas oldódik.Bizonyos fémek felületén a keletkezett oxidréteg (esetleg hidroxid-, ill. karbonátréteg) összefüggő hártyát alkot, amely megvédi a fémtárgyat a további korróziótól (Zn, Al).

55

Más fémek (pl. Fe) felületén keletkező oxidréteg elporlik, lepattogzik; ezeket valamilyen módon meg kell védeni a korróziótól.A korrózió elleni védekezés elvi lehetősége két irányú: egyrészt a fémnek a korróziót okozó közegtől történő elszigetelése, ami a fémtárgy megfelelő anyaggal történő bevonásával érhető el, másrészt a helyi elemek működésének megnehezítése.A fém bevonása történhet festékkel, vagy az alapfémnél ellenállóbb fémmel. Létrehozhatunk a fém felületén összefüggő oxid- (passziválás, eloxálás) és foszfátréteget is, ami szintén véd a korróziótól. Ezek a védőrétegek csak összefüggő, sértetlen állapotban nyújtanak megbízható védelmet.A bevonó fém minősége - normálpotenciáljától függően - befolyásolja a korrózióvédelem hatékonyságát. Így pl, ha a vastárgy felületét cinkkel vonjuk be, s a cink valahol megsérül, nedvesség hatására olyan lokálelem jön létre, amelynek cink az anódja és vas a katódja a (Fe/Fe2+ =-0,44 V; Zn/Zn2+

=-0,76 V), emiatt a cink állandóanoldódni fog, a vas viszont nem oldódik. Így a vas korróziója megakadályozható cink bevonással. Ha a vastárgy felületét ónnal vonjuk be(Sn/Sn2+) az ónréteg sérülésekor nedvesség hatására képződő lokálelem anódja a vas és katódja az ón lesz. Ezért a sérülés helyén a vas oldódik, az ón pedig sérülés esetén már nem nyújt védelmet.

(A kémiai és elektrokémiai korrózió minden esetben redox-folyamat)

6.1.4.3 Biológiai korrózió

- a fémeknek és ötvözeteknek mikroorganizmusok anyagcsere tevékenységének közvetlen vagy közvetett hatására bekövetkező, vagy e termékek által meggyorsított elektrokémiai korróziója.

Pl. szulfátredukáló baktériumok, kénbaktériumok,vasbaktériumok

Korróziót nemcsak a nedves levegő, hanem az élelmiszerek is előidézhetnek.Ilyen korróziót okozó anyagok :S-tartalmú aminosavak ill. proteinekKloridokNitrátokAszkorbinsav és a pektinek bomlási termékeiOxálsav(spenót,reberbara)ZsírsavakTrimetil-amin-oxid(halak)

6.1.5 Korrózióvédelem

XIII.sz. Turóczi László jezsuita tanár- vastárgyakat a rozsdától zsírozással lehetmegvédeni

56

6.1.5.1 Átmeneti korrózióvédelem

Fémeszközök, gépek szállításánál ,raktározásánál alkalmazzákFelületvédelem bevonó anyagokkal:Lágyfilmet képező korrózióvédő zsírok,védőviaszokKemény filmet képező átmeneti védőanyagokA kültértől való elzárás-paraffinnal átitatott papirba történő csomagolás-műanyag fólia csomagolószer alkalmazása+ nedvszívó anyag-újabb eljárásnedvszívóanyag: szilikagél

6.1.5.2 Korrózióvédelem a konzerviparban

"fekete lemez" bevonása

Belső oldal: ónbevonat- 2 eljárás: tűzi ónozás-egyenlőtlen réteg alakul ki elektrolitikus ónozás-a réteg vastagsága jól szabályozható ma kizárólag ezt alkalmazzák

Sn réteg sérülése korróziós folyamatot indukál-lsd. elekrolitikus kórrózió-H2 fejlődés-doboz "felfúvódik"

Önmagában az Sn réteg nem ad megfelelő védelmet, ezért még védőlakkal látják el.Védőlakk milyensége függ a csomagolt élelmiszer minőségétől.Nem agresszív élelmiszerek (zöldségek ,egyes gyümölcsök)-1 réteg aranylakkFehérjetartalmú élelmiszerek (hús,tej)-1 réteg alupigmentált lakkAgresszív-savas- élelmiszerek (savanyúság , paradicsom) 2 réteg lakk

1. réteg alupigmentált lakkréteg arany lakk

Agresszív,színváltozásra érzékeny élelmiszerek (pl. egres)-2 réteg lakk1. réteg fehér zománc2. réteg arany lakk

Bébiételek- 2 réteg1. réteg speciális alaplakk2. réteg speciális zománc

Külső bevonat3 igénynek kell megfelelnie- fényes felületet adjon- kopásálló legyen- hőkezelés alatt is védje a felületet Varratlakkozás-a konzervdobozok palástját hegesztéssel v. forrasztással állítják elő- bevonat sérülhet

A hibákat utólag szóró v. görgőlakkozással javítják, majd beégetik

Anódlapkás védelem-( pl. dobozos sonkánál)

57

A doboz fenéklapjára Al(ε= -1,66 V) lemezt forrasztanak-sérülés esetén az Al megy oldatba-ez fiziológiailag kedvezőbb.

Acél felhasználása:konzerv dobozok különböző üvegzáró kupakok hordók-oldószer,olaj stb.tárolása kannák-vegyszerek,oldószerek,ásványolaj termékek

palackok-Pl.klór-gáz dobozok-háztartási vegyipar, lakk-festékipar

6.1.6 Aluminium

6.1.6.1 Előnyős tulajdonságai:

jól megmunkálható

kis fajsúlyú felületén összefüggő oxidréteg alakul ki, amely még tovább vastagítható -korróziónak ellenáll

íz és szagmentes fény-és hővisszaverő jó hővezető aroma és párazárása jó

Alapanyaga a bauxit-ebből állítják elő a timföldet, amelynek elektrolizésével kapják az Al-t

Kohó Al (99,5% Al tart.)

Az Al csomagolóeszközök jellegük szerint lehetnek:

-hajlékonyfalúak-fóliák,tasakok,zacskók-félmerev falúak-tubusok-merev falúak-tálcák,húzott dobozok, kannák, palackok, hordók, aeroszol palackok

Gyártástechnológia alapján lehetnek:

-vékony szalagból gyártott dobozok-tárcsából fröccssajtolással gyártot eszközök-tubusok,aeroszol palackok-fóliák és fóliakombinátumok-natúr és nemesített fóliák-hajlékonyfalú és félmerev csomagolások-tálcák,zacskók,kombinált anyagú dobozok, laminált tubusok

58

6.1.6.2 Al csomagolóanyag az élelmiszeriparban:

1919. norvég halfeldogozás kezdeményezi-a hering acéldobozban megfeketedikkésőbb Kanada,Németo.,Ausztria is áttér az Al cs.a.-raUSA- üdítős dobozok kizárólag Al-ból

6.1.7 Fém csomagolási segédanyagok

-fémkapcsok-klipszek-szegek-csavarok-huzalok-pántoló szalagok

6.1.8 Fémek újrahasznosítása

A hulladékok nagy %-át a fémek adják- 80-90 et/év. Csökkenteni kell a felhasznált csomagolószerek környezetterhelő hatását.Ez több módon lehetséges:

1.a felhasználásra kerülő csomagolóanyagok tömegének csökkentésepl. ónozott acéllemez doboznál sikerült az acélfelhasználást 30%-al az Sn felhasználást80-90%-al csökkenteniAl üditős palack tömege felére csökkentAlu-fólia helyett fémgőzölt fóliák alkalmazásaFémhordók-bordázással csökkenthető az anyagfelhasználás

2.Újrafelhasználásfémhordók,kannák esetében megoldható(pl. oldószer, üzemanyag stb.)

3.Újrahasznosítás

Ennek alapfeltétele a szelektív hulladékgyűjtés.

6.1.8.1 Al- újra hasznosítása

USA jár élenTechnológiai lépések: -aprítás

-Fe részek mágnessel történő eltávoltása -bevonatok, lakkok eltávolítása o.p. alatti hőfokon

-500-600 o C-on forró levegővel a szerves maradványok elégetése

59

-olvasztás Ónozott konzerv dobozok újra hasznosítása Kettős cél: ónmentes acél kinyerése

tiszta ón visszanyerése-nemcsak környezeti terhelés az indok-az ónkészlet véges

6.1.8.2 Ónvisszanyerési módszerek:

Elekrokémiai eljárás Alkalikus eljárás Oxidációs-redukciós eljárás

6.2 ÜVEG ÉS KERÁMIA ANYAGOK

6.2.1 Kerámia anyagok

-nagyon régen ismertek-tk. azonos korú a tűz felfedezésével

i.e. II. évezred Kánaán-égetett agyagedényekFöldközi tenger környéke-kőagyag edények-amforákÉ-Amerika-időszámítás kezdete-Hohokám indián edények

Kerámia- magas hőmérsékleten , de olvadáspont alatt égetett termékek nyersanyaga az agyag

Felosztásuk-durva kerámiák v. pórusos anyagok pl.cserép,tégla-finomkerámiák v. tömör anyagok pl.kőagyag,fajansz,porcelán

Felhasználás szerint : edény kerámiák

-mázatlan agyag árú-majolika-népi színes kerámia -Magyaro. Karcag,Mezőtúr,Cirák,Magyarszombatfa,Tófej, Sárospatak-a máz Pb vegyületet is tartalmaz-élelmezési célokra alkalmatlan-fajansz- fehércserepű mázas kerámia-név-Ravenna melletti Faenza-ról

1700-as években Hollandiában Co-kék díszítéssel-porcelán-alapanyaga: kaolin-tömör,fehércserepű kerámia-élelmezési alkalmazás Ba,Pb,Cd,Zn nem oldódhat ki !

60

Ipari kerámiák -porcelánszigetelők

-vegyipari műszaki kerámiák-edények,tálak,reaktorok-szerelési anyagok-csövek,szelepek-töltelék anyagok-katalizátor hordozók

-energiaipari műszaki kerámiák- atomreaktor kerámiák

-rakétatechnikai kerámiák

-elektronikai kerámiák-kondenzátorok

-szaniter kerámiák

6.2.2 Üveg

-közel 7000 éve ismert anyag -Egyiptom, Mezopotámia -olvasztással előállított olyan szervetlen anyag, amely lehűlés közben kristályosodás nélkül jut szilárd állapotba ( üveges állapot ).Legjellegzetesebb sajátsága, hogy amorf, azaz sajátságai iránytól függetlenek.Hevítve lassan, fokozatosan folyékony lesz, csökken a viszkozítása-ez a folyamat reverzibilis-.tk. túlhűtött folyadéként is felfogható -nincs határozott op.

Az üveget szabálytalan, nem periódikus térhálózatban felépülő ionok ill. atomak alkotják.A kötőerő kovalens ill. ionos jellege hozzávetőleg az üveget felépítő elemek Pauling-féle elektronegatí-vítás különbségekből számítható.Tekintettel arra, hogy a szilikát üvegek két fő alkotója a Si és az O ,ezekből kb. 50-50%-os kovalens-ionos kötésarány valószínűsíthető.A tapasztalat és a szerkezeti vizsgálat is arra utal,hogy van néhány olyan oxid, amelynek jelenléteaz üvegképződéshez elengedhetetlen. Ezek az un. hálózatképző oxidok :SiO2,P2O5, B2O3

Ezekből üveg önállóan, egyéb oxid hozzáadása nélkül is előállítható. Más oxidok üveg alkotására önállóan nem alkalmasak , hálózátképző oxidokkal együtt alkalmazva minössze módosítják a hálózatot. Ilyenek az alkáli- ill. alkáli- földfém oxidok.Vannak olyan oxidok,melyek önállóan nem képeznek hálót, de hálózatalkotókkal együtt alkalmazvabeépülnek a hálózatba : Al2O3, TiO2, ZrO2

Az elemek hálózatképző,modósító vagy átmeneti tulajdonságát számos jellemző dönti el.Ezek közül az egyik a Pauling-féle elektronegatívitási érték.Általában ha E1,7 akkor hálozatképző ( B 2,0 - Si 1,8- P 3,0 )ha E1,0 akkor módosító (Li 1,0- K 0,9- Na 0,9- Ca 1,0 -Ba 0,9 )Az üvegképzési hajlam azonban nem vezethető vissza csupán egy tényezőre, hanem többtényező egyidejű hatását kell figyelembe venni-pl.ionok koncentrációja, mozgékonysága, szerkezeti helyzete

61

6.2.2.1 Szilikátüvegek

Legelterjedtebbek-fő alkotójuk az SiO44- tetraéderes csoport

Alapanyagai : kvarchomok ( SiO2)szóda (Na2CO3 )dolomit (CaCO3-MgCO3 )

Tömeggyártásra alkalmas üvegösszetétel:70-76% SiO2

6-14% CaO+ MgO13-14% alkáki-oxid

6.2.2.2 Üveg tulajdonságai

Csomagolási szempontból a legfontosabb a különböző anyagokkal való érintkezéskor bekövetkezőelváltozások.Vegyi hatásokkal szemben ellenálló. Kivétel folysav, alkáli-hidroxidok.Ellenállóképessége függ az alkotóktól, a hatás jellegétől, idejétől.Pl. hosszú tárolásnál a por és a nedvesség együttes hatása következtében mállás következhet be.A tulajdonságok különböző adalékokkal változtathatók.A viszkozításváltozás hőmérsékleti együtthatóját a Na2O,CaO , F2, B2O3,BaO csökkenti, aSiO2, K2O, PbO ZnO növeli.A kémiai ellenállóképességet az alkáli-oxidok csökkentik, a földalkáli-oxidok,a ZnO, SiO2, Al2O3

növelik.A felületi feszültséget csökkenti a V2O5, PbOA mechanikai tulajdonságokat a ZnO, Al2O3, TiO2, BeO növelik

Előnyős tulajdonságok:-könnyen, sokoldalúan formázható-mosással,tisztítható,steriziálható-átlátszó (bár némely esetben ez hátrány)íz-semleges-jó záróképességű-vegyi hatásokkal szemben ellenálló-mechanikai szilárdsága megfelelő

Hátrányos tulajdoságok:-ütésre érzékeny-sűrűsége nagy (2,5 g/cm3 )

6.2.2.3 Üveg csomagolóeszközök

Kisméretűek: ampulla-fiola-gyógyszeres üveg-tégelyüveg

62

-kozmetikai üvegKözepes méretűek:-különböző italos palackok( üdítős,sörös,boros, gyógyvizes,konzerves)Nagy méretűek:-demizsonok

-üveg ballonok

6.2.2.4 Üveg, mint környezeti tényező

Nem bomlik le a természetben, ezért szennyező, de nem mérgező (180-190 et/ év)Szennyezés visszaszorítására való törekvések:-mennyiségének csökkentése-szuper vékony üvegek-újrafelhasználás-üvegvisszaváltás-újra töltés-újra hasznosítás- szelektív szemétgyűjtés-szelektív üveggyűjtés

üvegtörmelék adalék az üveggyártásnál –folyás segítő

63

6.3 PAPÍR CSOMAGOLÓSZEREK

Növényi anyagokból kémiai és mechanikai úton kinyert, a növényi anyag vázanyagául szolgáló cellulózrostokból előállított vizes szuszpenzióból nemezelődés és víztelenítés útján előállított lap a papír. A lap mechanikai szilárdságát a természetes rostok közötti kötőerők hozzák létre.A papírt elsősorban íráshordozásra fejlesztették ki, hogy megőrizze az ember gondolatait, rögzítse a történéseket írásban vagy rajzban. Ezt az igényt kezdetben mint íráshordozók a barlangfalak, agyagtáblák, elefántcsontok stb. töltötték be. Később Egyiptomban a nílusi sásból különleges módon készítették a papiruszlapokat, amelyekből tekercset formáltak, s folyamatosan olvasható és könnyen tárolható íráshordozókat csináltak. Erre az anyagra emlékezve maradt meg a papír elnevezése. A sás alapanyag gyors fogyása miatt állatbőrök (juh, kecske) speciális kikészítésére került sor, melyet az eljárás kidolgozásának helyéről Pergamonról pergamennek neveztek. Kódexek készítéséhez használták, ma már csak nagyritkán egy-egy díszoklevelet csinálnak állatbőrből. A papír felfedezését több egymásnak ellentmondó időhöz és helyhez szokták kötni. Egyes források Indiát, mások Kínát jelölik meg a papír származási helyéül. Ha az eredet vitatott is, elterjesztése mindenképpen az utóbbiak nevéhez fűződik. Bár feltalálása után Európa közel ezer évvel később ismerte meg arab közvetítéssel. A kezdetben szinte kizárólag írásra használt papír alkalmazása, később más (műszaki, egészségügyi stb.) területekre is kiterjedt, a csomagolásban különösen nagy jelentőségre tett szert.A 80-as években a hazai papírfogyasztásban a csomagolópapírok aránya elérte az 50 %-ot, s ezzel kétszeresen meghaladta az írónyomópapírok felhasználását.

6.3.1 Papír szerepe a csomagolásban

Az összes csomagolóanyag felhasználásának érték arányában hazánkban kb. 40 %-osan részesedik a papír. Ez a nagyon régen használatos csomagolóanyag szinte minden országban a vezető helyet foglalja el a csomagolóanyagok egymás közötti versenyében, mely elsősorban jó tulajdonságainak köszönhető.

Így:- természetes alapanyaga révén környezetbarát,- viszonylag olcsó,- jól nyomtatható,- könnyen ragasztható,- egyszerű technológiával csomagolóeszközzé alakítható,- változatos tulajdonságokkal állítható elő, ezért különböző funkcionális jellemzőkkel (porvédelem,

párnázás, mechanikai szilárdság) rendelkező lapok készíthetők belőle,- hajlékony,- újra feldolgozható, stb.

Rossz tulajdonságai közé tartozik:- viszonylagos gyenge beszakító és továbbszakító szilárdsága, - gyengébb nedvesszilárdsága,- porozitása,- légáteresztő képessége (másfelől jó tulajdonság).

A készpapír tulajdonságai könnyen módosíthatók a papírpépbe (lapképzésre előkészített cellulóz vizes szuszpenziója) adalékanyagok keverésével, a kész papírlap felületének bevonásával és mechanikai úton való kezelésével. Ezek a kezelések a papírnak számtalan új tulajdonságot kölcsönöznek. El lehet

64

mondani a papírról, hogy önmagát megújítani képes és ez a tulajdonsága tette a többi csomagolóanyaggal szemben uralkodóvá. Így a hagyományosnak mondható anyag a jelen és a jövő anyaga is. A szakirodalom az úgynevezett perspektivikus csomagolóanyagok közé sorolja. Más szerkezeti anyagokkal (fém, műanyag) társítva folyadékok csomagolására is alkalmas csomagolöeszközzé alakítható, a feldolgozott anyagok helyes megválasztásával, a konstrukció kialakításával, a fát is pótolja ládák készítésénél.

6.3.2 A papírgyártás alapanyagai

A papírlapot képező összekuszált sejtek egyrészt nemezelődéssel - tehát mechanikailag - kapcsolódnak egymáshoz, másrészt a különböző sejtek között másodlagos kémiai kapcsolatok: hidrogénkötések ala-kulnak ki.Nemezelődésre hosszú, megnyúlt sejtek (rostok) alkalmasak. Másodlagos kapcsolatokat a sejtfal nagy részét alkotó cellulóz és a hemicellulózok hidroxil csoportjai hoznak létre. A klasszikus papírgyártás nyersanyagaként tehát olyan növényi anyagok használhatók fel, amelyek nagyrészt rostsejtekből, kémiai összetételüket tekintve pedig főleg cellulózból és hemicellulózokból állnak.A papíripar rostos nyersanyagait a 6-15. táblázat tartalmazza. A papíripar a rostos nyersanyagokon kívül, adalékanyagaként számos nem rostos segédanyagot is felhasznál. A cellulóz előállításához, valamint a papír gyártása folyamán felhasznált segédanyagok lehetnek technológiai segédanyagok, amelyek valamely technológiai művelet étvégzését elősegítik (a fél- és késztermékben általában nem maradnak vissza), továbbá olyan segédanyagok, amelyek adalékanyagként a késztermékben visszamaradnak. Alkalmazásuk szerint megkülönböztetünk a papír anyagába bevitt és a készpapírra felvitt segédanyagokat. A felhasználási területük szerint megkülönböztetjük a cellulózgyártás és a papírgyártás segédanyagait. A cellulózgyártás segédanyagai technológiai segédanyagok, feloszthatók a feltárás és a fehérítés segédanyagaira. A papírgyártás segédanyagai a szervetlen vegyszerek, töltőanyagok és pigmentek, színezékek, kötő- és ragasztóanyagok, továbbá különböző funkcionális segédanyagok.

6-15. táblázatRostos nyersanyagok és felhasználásuk

65

A papíripar számára fontos, nemezelődésre alkalmas sejtek a szilárdítószövetből származnak. Ezek másodlagos vastagodásai tartalmazzák a papír szilárdságát adó viszonylag vastag fibrillakötegeket. A sejtméret határozza meg a rostos anyag alkalmasságát papíripari cellulóz gyártására. Minél nagyobb a sejtek átlagos hossza és minél nagyobb a sejtek közepes átmérőjének és falvastagságának aránya, annál alkalmasabb nyersanyaga a papíriparnak.

A növények finom szerkezete.Az újonnan keletkező sejt fala kezdetben vékony, később belülről lerakódó rétegek folytán gyorsan vastagodik és ugyanakkor a sejtfal heterogénné válik. A sejtfal különböző rétegei mikrofibrillákból és fibrillákból állnak. A fa legfontosabb sejtjének - a rostoknak - a szerkezetét a 6-6. ábra mutatja.

6-6. ábra2.3. ábra A rostok, a cellulózmolekulák nagyobb egységei

A növények kémiai összetevői.A növényi sejt legfontosabb összetevője a cellulóz. A cellulóz láncmolekula szerkezeti képletét a 6-7.ábra mutatja.

6-7. ábraA cellulóz láncmolekula szerkezeti képlete

A növényi sejtfal szénhidrátjai nemcsak cellulózból, hanem hemicellulózokból állnak.' Hemicellulózok: a növényi sejtfal 200-nál kisebb polimerizációs fokú, glükózegységekből álló poliszacharidjai, a glükóztól eltérő hexóz- és pentózalapú szénhidrátjai, valamint ezek egymás között, továbbá uronsavakkal alkotott vegyületei. A hemicellulózok bizonyos mennyisége javítja a papír szilárdságát, úgy, hogy félcellulózok, valamint lombos fa és szalmacellulóz gyártásakor nagy részüket a nyersanyagokban visszatartják.A növényi sejtfal másik lényeges alkotórésze a lignin. A lignin - a növények inkrusztálóanyaga - főleg, vagy teljesen fenol-propán-vegyületekből áll, és a metoxitartalom legnagyobb részének hordozója.

66

Savakkal nem lehet hidrolizálni, könnyen oxidálható, meleg lúgban és biszulfitokban oldható és könnyen kondenzálható fenolokkal és tio-vegyületekkel. A növény fajtájától függően, a fenil-propán váz különböző mértékben szubsztituálva van jelen.

6.3.3 Rostos féltermék gyártási el járásai

A papíriparban rostos félterméknek nevezik azokat a papírgyártásra, vagy vegyi feldolgozásra alkalmas növényi eredetű anyagokat, amelyeket kémiai vagy mechanikai feltárással, ill. ezek kombinációjával állítanak elő. A kémiai eljárással feltárt rostokra bontott termék a cellulóz, a mechanikai eljárással feltárt termék a facsiszolat, a kombinált eljárással előállított termék a félcellulóz. A cellulózgyártás során, a különféle növényi nyersanyagokból kémiai kezeléssel a bennük levő in-krusztálóanyagokat eltávolítják, így papírgyártásra, vagy vegyi feldolgozásra alkalmas rostos, vagy papírgyártásra alkalmas rostosítható félterméket lehet előállítani. Az inkrusztálóanyagokat eltávolító kémiai kezelés a kémiai feltárás. Amennyiben a feltárás után a nyersanyag eredeti alakját teljesen, ill. részben megtartotta, úgy a kémiai feltárást mechanikai kezelés (rostosítás) követi.A feltárás során az inkrusztálóanyagok eltávolítása sohasem tökéletes, tehát a kapott termék nem kémiailag tiszta cellulóz. A feltárás fokától függően különféle cellulózok állíthatók elő.A feltárást különböző előkészítő műveletek előzik meg: fa feldolgozása esetén a fa hántolása, aprítása és osztályozása, szalma feldolgozásakor pedig a szecskázás és a szecska tisztítása. A kémiai feltárást és a mechanikai rostosítást különböző tisztítási műveletek követik. Ezek részint mechanikai: mosás és osztályozás; részint kémiai jellegűek: fehérítés és nemesítés.

6.3.3.1 A különböző feltáró módszerek

A különböző feltáró módszerek csoportosíthatók a feltárás nyersanyaga, a feltáró vegyszer kémiai összetétele, a feltáró kémiai és mechanikai műveletek viszonya, az e művelethez felhasznált gépek jellege, valamint a végtermék minősége szerint.

6-16. táblázatA feltáró eljárások csoportosítása a feltáró vegyszerek kémiai összetétele szerint

67

A feltáró vegyszerek kémiai összetétele szerinti csoportosítás alapján ismertek savas, semleges és lúgos közegben végzett feltárások (6-16. táblázat). A savas eljárások közül a savas biszulfitos eljárás a legfontosabb, mivel ezzel olcsón, jól fehéríthető termék állítható elő. A savas feltáró eljárások másik, sokkal kevésbé jelentős módja a salétromsavas. A semleges közegben végzett feltárások közül a sem-leges szulfitos (monoszulfitos) a legfontosabb, amelyet elsősorban félcellulóz gyártásához használnak. Ezzel az eljárással főképpen lombos fákat és egynyári, valamint évelő növényeket lehet feltárni. Fenyőfa feldolgozására kevésbé alkalmas. A lúgos feltáró eljárások közül legismertebb a kétlépcsős nátroneljárás, különösen környezetvédelmi szempontból előnyös.

6.3.3.2 Papírgyártás

A papíripar fő tevékenysége a papírgyártás, amely gyűjtő elnevezése a papír, karton és lemez gyártásának. A papírgyártás technológiai folyamatábráját a 6-17. táblázat mutatja

6-17. táblázatA papírgyártás folyamatábrája

6.3.3.3 Az őrlés

Az őrlés az anyag-előkészítés legfontosabb művelete. Az őrlés feladata, hogy a cellulózalapú rostok vizes rendszerben való megmunkálásával, a papír szerkezetének és a lapképzési folyamatnak megfelelő tulajdonságú pépet állítson elő. Az őrlésen azt a mechanikai folyamatot értjük, amelyet a szuszpenzióban levő; már duzzadt rostokra; i11. rostkötegekre a két, kemény anyagból készült és egymáshoz képest elmozduló őrlőtest között hat.

68

Ha az őrlés hatására, főleg a rostkötegekben levő rostok fellazítása, szétválasztása, ill. az egyedi rostok felületén a primer fal felhasítása következik be, az őrlés jellege fibrilláló, rostosító, hidratáló. Ha az őrlés hatására a rostok aprítása következik be, az őrlés jellege aprító vagy vágó.Az őrlőtestek általánosan elfogadott megnevezése az őrlőkés, anyagtól, alaktól függetlenül. A kések elmozdulása forgó mozgás eredménye. A kések részben a forgó rotoron, részben az álló részen, házban helyezkednek el. Egyes őrlőberendezésben a forgó és az álló rész helyett két, ellentétes forgásirányú forgó rész van.

A gyakorlatban elterjedt legfőbb őrlőberendezések:

- hollandik- kúpos őrlők (6-8. ábra)- tárcsás őrlők

Kúpos őrlők:Csonka kúp alakú forgó és álló részből áll, a kúposság 10-45° közötti érték a típustól függően. A forgástengely vízszintes. Anyagbevezetés a berendezés kis átmérő felöli végén; nagyobb kúposságú őrlőknél általában tengelyirányú, kisebb kúposságú őrlőknél sugárirányú. Az anyag elvezetése a nagy átmérő felöli oldalon általában sugárirányú, ritkábban érintőleges.

6-8. ábraKúpos őrlőberendezés

6.3.3.3.1 Az őrlés hatása a rostanyagok és a kész papír tulajdonságaira

A kész papír szempontjából legfontosabb tulajdonságok jellegzetes változása az őrlésfok függvényében az 6-9. ábra mutatja. Az őrlésfok emelkedésével a következő tulajdonságok

- növekednek: kötések száma,fajlagos tömeg,zsugorodás;

- csökkennek: - szívóképesség,

légáteresztés,fehérség,fényszórási tényező

69

- bizonyos őrlésfokon maximumot érnek el:szakítószilárdság,hajlítószilárdság,tépőszilárdság.

6-9. ábraA papírtulajdonságok változásának irányzatai az őrlésfok függvényében

1. szakítószilárdság; 2. hajlítószilárdság; 3. tépőszilárdság; 4.közepes rosthosszúság; 5. rostok közötti kötési energia; 6. szívóképesség; 7. légáteresztő képesség; 8. méretváltozás; 9. sűrűség

A kemo-mechanikai eljárásokkal rostjaira szétbontott, majd célszerű összekuszálással készített lap rostanyagai a következők:- fehérítetlen szulfát fenyőcellulóz,nehezen őrölhető, világosbarna színű anyag, kielégítően kiőrölve nagyszilárdságú műszaki és csomagolópapírok gyártására alkalmazzák,

- fehérített szulfát fenyőcellulóz,szilárdsági értékei a fehérítésből adódóan gyengébbek az előzőnél, őrlése is könnyebb, csomagolási célokra dobozokhoz csak felületi rétegként használják, különben önállóan csak igényes papírokhoz,

- fehérítetlen szulfit fenyőcellulóz,könnyen őrölhető, szürkésfehér színű anyag. Pergamen papír helyettesítő, erősen kiőrölt rostú zsírálló papírok előállítására használják. Könnyen fehéríthető és szilárd, áttetsző papír állítható elő belőle,

- fehérített szulfit fenyőcellulóz,jól őrölhető, hajlékony és viszonylag kisebb szilárdságú, szép, fehér színű, igényes papírok gyártására használják,

- fehérítetlen és fehérített lombosfa cellulózok,a lombosfa cellulózok könnyen őrölhetők, a fenyőcellulózokénál kisebb szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek, alkalmazásuk esetén nő a papírok átlátszatlansága (opacitás),

- fehérítetlen és fehérített szalmacellulóz,

70

még kisebbek a szilárdsági paraméterek, mint a lombosfa cellulózoké, jól őrölhetők, alkalmazásuk merevvé teszi a papírt,

- félcellulóz,rövidrostú, merev, könnyen őrölhető, az inkrusztáló (cellulózt kísérő hemicellulózok, lignin, gyanta, viasz, stb.) anyagoktól csak részben megtisztított cellulózok. A belőlük készült papír közepes szilárdságú, merev. Burkoló, csomagoló és hullámalappapírok gyártásához használják,

- facsiszolat,alkalmazása gazdaságosabbá teszi a kevésbé igényes papírok (újságnyomó, karton, papírlemez) gyártását. Csomagolási célra főként tojástálcákhoz és dobozokhoz használják.

-hulladékpapír,alap- és adalékanyagként egyaránt használják különféle papírok gyártásához. A hulladékból készített rostok rövidebbek és gyengébbek, de jelentőségük egyre nagyobb, mert a fa egyre kevesebb és így értékesebb az emberiség számára. Ezért ennek a másodlagos nyersanyagnak a felhasználása egyre jobban terjed,

-gyártási hulladék,nemcsak az összegyűjtött papírhulladék, hanem a papírgyártás és feldolgozás során keletkezett selejt újrafeldolgozás (ún. steril hulladék is másodlagos rostanyagot szolgáltat).

A rostanyag összetétele szerint a következő papírelnevezéseket használják, amelyek utalnak a minőségre:

Famentes: 100% rosttartalmú papírFatartalmú: a rost legfeljebb 40% facsiszolatot tartalmaz és a cellúlózhányad fehérítettRongytartalmú: az a papír, amelyben szövött termékekből származó növényi (len, kender, gyapot) rostokat kevernek,Műszáltartalmú: a rostanyagba műszálat (PET, PA, stb.) kevernek.

6.3.3.4 Négyzetmétertömeg szerinti osztályozás

A papír alapvető jellemzésére szolgál a négyzetmétertömeg szerinti megkülönböztetés. Ez 1 m2 felületű papírnak grammokban kifejezett tömege. Így:

180 g/m2 papír180-400 g/m2 karton 400-2000 g/m2 papírlemez

megkülönböztetést szokás tenni.Ezt azonban a gyakorlatban nem szokták következetesen alkalmazni. A kereskedelemben 200 g/m2-es papírral is lehet találkozni és 500 g/m2-es kartont is szoktak gyártani.

A kategóriákon belül további megkülönböztetéseket is szoktak tenni, így:

8-40 g/m2 közötti tartományba a vékonypapírokat, míg a 400-1200 g/m2 közé a gépi lemezeket,1200-2000 g/m2 közé pedig a kézi lemezeket sorolják.

71

A papírok alkalmazás, illetve továbbfeldolgozás szerinti csoportosítása:

A csomagolópapírok a felhasznált papírok jelentős hányadát teszik ki. Ide tartoznak a közvetlen burkolásra szolgáló és a már becsomagolt (üveges vagy kartondobozos) termék külső védőcsomagolását képező vagy díszítő burkolatot biztosító papírlapok. A csomagolópapírokból, általában ipari módszerekkel csomagolóeszközöket állítanak elő. A felhasználói igények sokfélesége a papírtermékek nagy választékát teszi szükségessé. Egyes papíroknak megfelelő védelmet kell nyújtaniuk, míg mások a porvédelmet biztosítják, ismét másoktól zsírállóságot vagy aromazárást igényelnek. Ezeknek a feladatoknak a teljesítéséhez nemcsak változatos alapanyagokra van szükség, hanem a feldolgozási technológiában is különböző változatokat igényelnek. Például a zsírhatlan papírokat erősen őrlik, a közönséges csomagolópapírokat pedig alig. A csomagolópapíroknál a szilárdság általában meghatározó követelmény, a papír töltése a szilárdság csökkenésével jár, ezért legtöbb esetben töltőanyag nélkül készülnek. Ennek ellenére a csomagolópapírok hamujában mindig van töltőanyag, ami a gyártáshoz felhasznált hulladékpapír eredeti kaolintartalmára vezethető vissza.

6.3.4 Kezeletlen és kezelt csomagolópapírok

6.3.4.1 Kezeletlen csomagolópapírok

Kis négyzetmétertömegű (ún. vékony) csomagolópapírokGyümölcscsomagoló-papírokSelyempapírVirágcsomagoló-papírÜvegcsomagoló-papírKalapcsomagoló-papír

Közepes négyzetmétertömegű papírokFimomcsomagoló-papírDohánycsomagoló-papírGyufacsomagoló-papírÉlesztőcsomagoló-papírSuperior csomagoló-papírKözépfinom csomagolópapír

Kis négyzetmétertömegű papírokKözönséges csomagolópapír (srenc)

72

Bálacsomagoló-papírNátronomagoló-papírMűszaki nátronpapírSzappanborító papírTextilcsomagoló-papírZsírálló csomagolópapírokPergamentpótló papírPergamin-papírSuprahavanna-papírHavanna csomagoló papírParaffin-papír

6.3.4.2 Vegyileg kezelt papírok

Anyagában kezelt papírokOjtásos polimerizációval gyártott papírokPergamen-papírCinkkloriddal kezelt papírFelületén kezelt papírokGépcsomagoló papírBitumennel rétegelt nátronpapír (ITA)Paraffinozott papír

6.3.4.3 Mechanikailag kezelt papírok:

A mechanikai kezelés hatására a papír anyagában nem történik kémiai átalakulás, de változik rugalmassága, nyúlása, volumenitása, s ezáltal mozgáscsillapító hatása, távolságtartása, tehát védőhatása , ~ bizonyos mértékig megnő.

Golyós vagy bütykös papírKrepp-papír

6.3.4.4 Hullámpapír

A mechanikailag alakított papírok között legnagyobb jelentősége a hullámosítással formált és sima papírokkal társított anyagoknak van. A hullámosítást gőz bevezetésére alkalmas, belül üreges, kívül bordázott, a tengelyirányban evolvens hornyokkal rendelkező hengereken végzik. A hornyok különböző profillal rendelkezhetnek. A papírnak bordák közé történő belekényszerítésére tartóvillák szolgálnak, de újabban vákuum segítségével még kontúrosabb profilok állíthatók elő. A papír préselés és hőhatás következtében felveszi a profilnak megfelelő hullámalakzatot. A hullámosított papírt hullámrétegnek nevezik. Abban az esetben, ha a hullámok élére egy sima réteget ragasztanak, hullámpapírt nyernek.

73

A hullámalakzatok jellemzésére szolgál a hullámmagasság és a hullámosztás.

6-10. ábraHullámosítás jellemzői

h hullámmagasságI hullámosztás

A gyakorlatban többféle hullámalakzatot szoktak gyártani (szinusz, trapéz). A hazánkban használatos hullámosítás jellemzőit a 6-18. táblázat mutatja be.

6-18. táblázat

6.3.4.4.1 Hullámpapírlemez dobozok alkalmazása

A hullámpapírlemez (HPL) páratlan rétegszámú, hullámosított és sima papírrétegek váltakozásából álló olyan papírlemez, amelynek hullámosított rétege (rétegei) két oldalról a hullámgerincek mentén a sima réteghez van ragasztva. A hullámpapírlemezek három, öt és hét rétegűek lehetnek.

74

6-10. ábraHárom, öt és hétrétegű hullámpapírlemezek

Hazánkban hullámosított rétegtől függően négyfajta hullámpapírlemezt gyártanak, melyeknek tulajdonságai részben a hullámosított rétegtől, másrészt a sima és hullámosított komponensek alapanyagaitól függnek. Újabban olyan speciális hullámpapírlemezeket is gyártanak, ahol a hullámosított középső réteg két részből áll, ez az ún. UPS (Uni Power System) lemez.

6.3.4.4.2 Csomagolóeszközök gyártása hullámpapírlemezből

Dobozok

A hullámpapírlemezből gyártott csomagolóeszközök (MSZ 5653-56) (L. a 6-11. ábra):- tető-, fenéklapolt dobozok,- fedeles dobozok,- áthúzós öves dobozok,- tolókás dobozok,- hajtogatott burkolatok,- kimetszett csomagolóeszközök.

75

6-11. ábra Hullámpapírlemezből gyártott dobozok

76

6.4 MŰANYAG CSOMAGOLÓSZEREK

A műanyag csomagolószerek a többi anyaghoz képest a legfiatalabbak. A XIX. század ipari növekedése nyomán felismerték, hogy a természetben rendelkezésre álló anyagok fogyóban vannak. Az új anyagok után való kutatás mellett mesterséges úton is megpróbáltak újabb tulajdonságokkal rendelkező anyagokat előállítani. Először a természetben előforduló nagymolekulájú (fehérjék, szénhidrátok) anyagokat különböző vegyi anyagokkal reagáltatták, s ezzel módosították eredeti tulajdonságaikat, s így új szerkezeti anyagokhoz jutottak. Ezeket természetes alapú műanyagoknak nevezték el szemben azokkal az anyagokkal, melyek eredetileg nem természetes polimerekből származtak, hanem a kiinduló alapanyagok kis molekulájúak, s melyeknek összekapcsolásával hoznak létre óriásmolekulákat (szintetikus anyagok). Az évek előrehaladásával új meg új anyagok keletkeztek, de az előállítási körülmények módosításával is változnak az anyagok tulajdonságai, s így bővül felhasználásuk is.Ílymódon igen sokféle anyag keletkezett, melyek mind más tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek az anyagok egyformán jól használhatók, de csak meghatározott helyeken és célokra, valamint csak meghatározott körülmények között. A műanyagok a legdinamikusabban fejlődő csomagolóanyagok és a fejlődés még közel sem állt meg. De azt is látni kell, hogy a környezeti problémák is sokasodnak használatukkor. Kis tömegük mellett viszonylag nagy térfogatot foglalnak el. Néhány fajtájuk olyan anyagot is tartalmaz, mely a szokásosnál jobban terheli a környezetet, s ezek elégetésekor az égéstermékek hozzájárulhatnak a savas esők képződéséhez vagy a levegő és a nyílt vizek elszennyeződéséhez. A szabad területeken elhagyott műanyagszemét nehezen és hosszú idő után bomlik le.Nagyrészük (pofiolefinek, polisztirolok, poliészterek) elégetésekor azonban csak víz és széndioxid keletkezik ugyanúgy, mint a papírok elégetésekor, tehát nem szennyezik jobban a környezetet. Igaz, hogy a keletkező CO2 is káros, hiszen növeli az "üvegház hatást", de nem jobban mint más anyagoknál. Nagy előnyük:- változatos formában való előállíthatóságuk, széleskörű felhasználhatóságuk,

- kis tömegük, illetve sűrűségük,- viszonylag csekély energiabefektetéssel való előállíthatóságuk - újrahasznosíthatóságuk.

A bővülő alkalmazás miatt és a felhasználásra kerülő anyagok mennyiségi növekedésére tekintettel a hulladék hasznosításával, ill. kezelésével kiemelt módon és sürgetően foglalkozni kell. Ez korunk egyik legfontosabb problémája és egyben feladata.

6.4.1 Természetes alapú műanyagok

6.4.1.1 Cellulóz alapú műanyagok

Speciális fenyő- ún. viszkózcellulózból kémiai kezelésekkel jó tulajdonságú műanyagszerű fóliát lehet gyártani. A tiszta cellulózt 18%--os NaOH oldattal kezelik, amikoris a cellulóz nátriumsója keletkezik. Majd CS2 oldatot adva hozzá narancssárga színű, ún. cellulózxantogenáttá alakítják. Ez a morzsalékos szilárd anyag híg lúgban oldódik, melyet érlelnek és szűréssel csomómentesítenek. A mézszerű

77

viszkózus anyagot nátriumszulfát tartalmú kénsavas fürdőbe vezetik, ahol kicsapódik az ún. regenerált cellulóz. A keletkező fólia átlátszó, egyenletes hártyát alkot. Az egész eljárást viszkóz eljárásnak, a keletkezett anyagot regenerált cellulóznak vagy viszkózfóliának nevezik.

A viszkózfólia kevés nedvesség hatására zsugorodik, sok víz hatására nyúlik. 100 °C-ig bírja a hőkezelést.A száraz hártya a gázokat, így a levegőt, aromát, illatanyagokat alig engedi át. A vízgőzöket azonban átengedi.Az olaj és zsírállósága kiváló, szerves oldószereknek ellenáll. Fényáteresztő képessége nagy.A legtöbb nyomdatechnikai eljárással jól nyomtatható. Nem hegeszthető, de könnyen ragasztható.Szakítószilárdsága a vastagság, valamint a víztartalom függvénye.Nitrolakkal bevonva a levegőnedvesség hatásának ellenáll (wetterfest). A bevont anyag hegeszthető.

A regenerált cellulózhártyából tasakokat, zacskókat készítenek, elsősorban élelmiszerek csomagolására. Hazánkban mintegy 1 S esztendővel ezelőtt nagy mennyiségben használták cukorkák, szárított tészták, dísztárgyak, virágok csomagolására. A gyógyszer- és dohányiparban is nagy mennyiségben alkalmazták.A fólia tulajdonságának javítására különböző kezeléseket használnak, melyeket betűjelzéssel látnak el.A viszkózfóliák jelentősége az utóbbi időben nagymértékben csökkent, hazánkban csak néhány, elsősorban licences terméket csomagolnak vele. Fejlett csomagolóiparban rendelkező országokban is csökkent az alkalmazása.Helyettesítését biaxiálisan orientált polipropilén fóliával oldották meg.

2.3.1.4. Cellulózacetát

A cellulóz ecetsavanhidriddel kezelt változatából állítják elő a cellulózacetátot, melyből vékony hártyákat készítenek. A fólia tiszta, átlátszó, jól hajlítható és méretállóbb, mint a viszkózfólia. Szakítószilárdsága azonban kisebb. A vízgőzt ugyancsak átereszti, zsír- és olajállósága jó. Hőállósága alacsony, csak 50-60 °C-ig megfelelő.

Jól ragasztható és nyomtatható.Jelentősége kicsi, kartondobozok bevonására használják.

6.4.2 Szintetikus műanyagok

A csomagolás a világ minden országában az első helyet foglalja el a műanyagok felhasználásában. Hazánkban az elmúlt tíz év alatt 30,2%-ról (1989) 36%ra (1999) nőtt részaránya. Néhány országban és térségben ez a számadat:

Németország (1999): 26,5%Olaszország (1999): 45,8%Japán (1998): 34%Kína (1998): 25%Nyugat-Európa (1998): 36%Közép-Európa (Csehország, Magyarország,Lengyelország, Románia, Szlovákia), (1998): 41,2%

78

USA (1998): 26%

Dr, Debreczeny István: 1990-ben a csomagolóipar csomagolóeszköz felhasználása a világon 300 milliárd USD értékű volt. Az elmúlt tíz évben több mint kétszeresére növekedett ez az érték, 2000-ben várhatóan eléri a 760 milliárd USD-t. Ezen óriási összeg 2?%-át Európa, 21%-át Észak-Amerika, 16%-át Japán, a fennmaradó 36%-ot a többi ország használja fel.

Dr. Kertész Béla, Viszkey György: Magyarország csomagolószer felhasználása az évezred végén meghaladja a 200 milliárd Ft-ot, ennek mintegy 85-90%át a hazai ipar szolgáltatja az egyre erősödő exportimport forgalom mellett. Folyó áron a hazai értékesítés az elmúlt három évben a következőképpen alakult: 12? milliárd Ft (1997); 158 milliárd Ft (1998) és 180 milliárd Ft (1999). A 2000. évi előrejelzések is kedvezőek, a növekedés 6-10% között prognosztizálható. Az értékesített csomagolóeszközök megoszlását anyagfajtánként az 1. ábra mutatja.

ábraHazai csomagolóanyag megoszlás anyagfajták szerint

A hazai műanyag csomagolóanyag-gyártás lassan, de jó irányba halad, követi az EU-s tagállamok tendenciáit.Németország és Magyarország fóliagyártását az 1. táblázat, a műanyagból előállított termékek magyarországi gyártását a 2. táblázat mutatja be.

6.8. táblázat.Németország és Magyarország fóliagyártása anyagfajtánkért 1999-2000-ben

Nyugat-Európa hajlékonyfalú csomagolóanyag felhasználásának összetétele a 4. ábrán, a műanyag csomagoló fólia felhasználás szerkezete a 5. ábrán látható.

79

2. táblázatKülönböző műanyagokból előállított fóliatermékek gyártása Magyarországon 1996-2000 között

6.11. ábra.Nyugat-Európa hajlékonyfalú csomagolóanyag felhasználásának összetétele

Néhány európai ország egy főre jutó PE fólia felhasználását a 3. táblázat mutatja

ábra. Nyugat-Európa műanyag csomagolófólia felhasználási szerkezete 2000-ben

80

3 .táblázat.Néhány európai ország egy főre jutó PE fólia felhasználása 2000-ben (kg/fő)

6.4.2.1 Poliolefinek

6.4.2.1.1 Polietilén.

A kissűrűségű polietilén elágazásos szerkezetű, kb. minden 30 C atomra jut egy metilcsoport. Ez befolyásolható a technológiai paraméterek változtatásával, s így a kissűrűségű polietilén képlete általánosságban a következőképpen írható le:

A szerkezet az elágazások miatt meglehetősen laza, a termék lágy, ezért lágy polietilénnek is nevezzük. Lágyuláspontja 100 °C körül van.Ezért elsősorban fóliákat, tasakokat, zsákokat, valamint kis mennyiségben félmerev flakonokat készítenek belőle.

A nagysűrűségű polietilén láncszerkezetében kevesebb az elágazás, ezért nagyobb a kristályossági foka, keménysége és sűrűsége. Az üzemi szóhasználatban kemény polietilénnek nevezik és flakonokat, kannákat, rekeszeket, hordókat gyártanak belőle.

A harmadik típusa a polietiléneknek az ún. lineáris polietilén, mely elágazásokat nem tartalmaz és tulajdonsága az előző kettő közé esik. A hazai gyártású LPE közelebb van a nagysűrűségű polietilénhez, ezért merevfalú csomagolóeszközöket gyártanak belőle.

A kis- és nagysűrűségű polietilén néhány tulajdonságát mutatja be a 16. táblázat.

81

16. táblázat Polietilének tulajdonságai

A kissűrűségű polietilén nagy részét hajlékony csomagolószerekké, túlnyomóan fóliává dolgozzák fel.Fóliáknak nevezik általában az 1 mm alatti vastagságú lágy, hajlékony termékeket. Az ebnél vastagabbakat lemezeknek nevezik. Ez a mérethatár nem merev, mert az 1 mm feletti lágy termékeket fóliáknak és az 1 mm alatti merev termékeket lemezeknek is nevezhetik.

Az anyag- jó ütésálló,- nagy beszakítási szilárdságú,- alacsony ridegedési hőmérsékletű, - jól hegeszthető,- vegyszerálló,- vízgőzzáró, levegő nedvességére nem érzékeny, - áttetsző, a vékonyfólia opálos,- hajlékony,- pigmentálható,- színtelen, szagtalan,- besugárzással térhálósítható,- gáz, levegő, aroma illatáteresztő, - zsírban, olajban duzzad,- csak előkezelés után nyomtatható, - melegen nem tölthető.

A fólia, ill. a belőle készült csomagolóeszköz alkalmas mélyhűtött termékek csomagolására. A mélyhűtési technológia szerint a gyorsfagyasztás hőmérséklete -40 °C, tárolási hőmérséklete pedig -20 °C, ezt a csomagolóanyag könnyűszerrel teljesíti.

A hőmérséklettűrés felső tartományán való alkalmazás már nem ennyire egyértelmű. A fólia kibírja a 80 °C-os hőkezelést, azonban gyakorlati tapasztalat szerint a nagyméretű zsákokba csomagolt nagytömegű termékeket nem lehet melegen egységrakományokká összeállítani, mert a meleg hatására a fólia meglágyul, nyomás alatt pedig a zsákok összetapadnak. A lehűlést követően a rakomány megbontásakor az összetapadt zsákok feltépődnek és anyagveszteség keletkezik.Ezt többször kipróbálták cement csomagolásánál. A cementgyárakban legyártott őrölt cementport 50 °C-on fluidizációval szállították a zsáktöltő berendezésekbe. A polietilén zsákokba töltött meleg cement az egységrakományokba rakással minden esetben károsodást szenvedett.

82

Ezért kimondható, hogy a polietilén biztonsággal -60 és +60 °C között használható. Kis tömegek csomagolására 80 °C-on is megfelel az anyag, különösen ha nem halmazolják.Erős illat vagy szaganyagokat tartalmazó (fűszerek, szárítmányok) termékek csomagolására önállóan nem alkalmas a polietilén, csak gázzáró anyaggal társítva.

Ahol jó gáz- és vízgőzzáró anyag alkalmazása a követelmény, ott a polietilén legjobb társítóanyaga a regenerált cellulózfólia. A kétféle fólia több egymást kiegészítő ellentétes tulajdonsággal rendelkezik, és társításukkor a jó tulajdonságok érvényesülnek.

17. táblázatA polietilén és viszkózfólia tulajdonságai

A két fólia társításakor a polietilént belső fóliaként helyezik el, s ezáltal hegesztéssel összeállítható a tasak, a viszkózfóliát kívül helyezik el, ami szépen nyomtatható. Így több szempontból is ideális csomagolószer, de csak bizonyos korlátok között használható, mivel csak lapos tasakok készítésére alkalmas, ugyanis a viszkózfólia vákuumformázáskor szakad. A tasak csak vékony szeletek csomagolására használható fel.

A natúr polietilén átnézete nem víztiszta, hanem opálos, a vastagság növekedésével homályossága fokozódik.A fényáteresztés csökkentése érdekében TiO2-dal szokták tölteni, s ilyenkor a termék színe fedett fehér lesz. Alkalmazásakor a hegesztési időtartam függ a fólia vastagságától, típusától és a hegesztőberendezéstől. Más műanyagokhoz viszonyítva hosszabb, vagyis néhány tízed másodperc. A lehűlési idő ennek többszöröse. A varratokat nyomás alatt kell lehűteni lágyuláspontja alá, különben a hegesztőszerszám feltépi az anyagot.Egyoldali hőközlés esetén 60-200 m vastag fóliák hegeszthetők.A nagysűrűségű polietilént és a polipropilént 100-150 m-ig egyoldali hőközléssel, az ennél vastagabb fóliákat pedig kétoldali hőközléssel hegesztik.A polietilén fontos felhasználási területe a tejcsomagolás. Erre azért alkalmas, mert tölthető, íztelen és szagtalan. Nem tartalmaz mérgező anyagot, ezenkívül hajlékony és nagy a szakítószilárdsága.Néhány vegyipari termék, mint a mész, műtrágyák, perlit, stb. csomagolására is alkalmas. Ez a felhasználási terület elsősorban annak köszönhető, hogy a fólia szívós és vastag fóliák esetében nagy szilárdságú.Nagysűrűségű (kemény) polietilénből fóliákat, zacskókat, reklámtasakokat is szoktak gyártani. Záróképessége jobb mint a kissűrűségű változatáé. Gázáteresztő képessége ugyan a többi műanyagéhoz képest nagy, de a kissűrűségűhöz viszonyítva csak kb. egyharmada, egynegyede. Kisebb a vízgőzáteresztő képessége is, a kissűrűségűnek kb. fele.Hőtűrőképessége -40- +100 °C, rövid ideig 110 °C-ot is kibír, de tartósan 100 °C. Így mélyhűtésre alkalmas, de ebből készül az ún. "főzhető tasak" is (gyorsrizs zacskójának anyaga).Kristályos szerkezete miatt kevésbé áttetsző, s megfogásakor zörgő hangot ad. Gőzzel csírátlanítható. Zsírállósága nagyobb mint a kissűrűségűé.A polietilén fóliákat funkcionális tulajdonságaik kiszélesítése érdekében módosítani szokták. Ezt kémiai és fizikai módszerekkél lehet elérni.Kémiai módszerekkel módosított polietilén fóliák

83

Vinilacetát polietilénhez való hozzáadásával módosítani lehet az alapfólia tulajdonságait. Nem tévesztendő össze az etilén vinilacetát (EVA) kopolimerekkel, amelyek általában 10 %-nál több vinilacetátot tartalmaznak, míg a módosított polietilén fóliában csak 1-5 % van.Ez utóbbi fóliák nagyobb szilárdságúak, átlátszóbbak és fényesebbek. A jobb szilárdság sok esetben lehetővé teszi a jóval vékonyabb rétegben való alkalmazást. Ez a tény a felhasználóknál megtakarítást eredményezhet, minthogy a módosított és a módosítatlan polietilén fólia ára hasonló.A vinilacetát tartalom növekedésével nő a sűrűség, csökken a merevség. A merevség csökkenése nem előnyös és ez az új fóliák legfőbb hátránya, minthogy csomagoláskor bizonyos merevségre szükség van.Hegeszthetősége különösen jó. Az alacsonyabb hegesztési hőmérséklet nagyobb csomagolási sebességet tesz lehetővé a tasakgyártásban. A növekvő sörűséggel nő a gáz- és vizgőzáteresztő képességük. A fóliák egyaránt megfelelnek az európai és az észak-amerikai élelmiszeregészségügyi előírásoknak. Ilyen fóliakomponenst használnak bizonyos húskészítmények export csomagolásánál.A vinilacetáttal módosított polietilén fóliákat különböző előnyös tulajdonságok jellemzik, ilyen a szélesebb hegesztési tartomány, nagyobb ütésállóság, jobb optikai tulajdonságok, nagyobb szilárdság. Elsősorban tasakok gyártására használják és mélyhűtött áruk tárolására ajánlják.A kopolimerizációval készített egyik jelentős változat az etilén vinilacetát (EVA) kopolimerfóliák. Ezeket nagy oxigénáteresztő képesség, átlátszóság és az ultraibolya sugárzással szembeni nagy ellenállóképesség jellemzi. Nem mérgezőek és nem szakadékonyak. Mélyhűtött élelmiszerek csomagolására alkalmasak.

Az ionomerek karboxil oldalcsoportokat tartalmazó olefin kopolimerek, amelyekben a molekulaláncokat - a karboxil csoportokon keresztül - fémionok (Na+, Zn++, Mg++, Ca++) kötik össze.

A kopolimerek etilén és akril vagy metakrilsav, valamint vinilacetát alapúak.

Szerkezeti képletük:

A polimer nagy molekulatömegű, hőre lágyuló makromolekulaként viselkedik, azaz magasabb hőmérséklet és nagyobb nyírási sebesség hatására folyik. Hidegen a keresztkötések miatt a polietilénnél nagyobb szilárdságú. Feldolgozáskor tehát hőre lágyuló, hidegen pedig térhálós szerkezetű polimer.Ezek a fóliák zsír- és olajállóak, átlátszóak, szívósak és nagymértékben ellenállnak az átlyukasztásnak (nagy az ún. döfőszilárdságuk). Sarkokkal rendelkező termékek csomagolásához jól használhatók. Vízgőzáteresztő képességük nagyobb mint a normál polietilénfóliáké. Tagadóképességük nagyon jó, ezért pl. főtt sonkák fóliában történő gyártásánál azért használják belső fóliakomponensként, mert jól tapad a húshoz, megakadályozva a lékiválást.Az ionomer fóliák közül néhány gyártmány márkaneve: Iolon, Surlyn.

84

A polietilén tulajdonságait újabb katalizátorok alkalmazásával , módosítják. Az irodalomból ismert egy ún. egypontos katalizátor, melynek segítségével számos területen előnyösebb paraméterekkel rendelkező anyagot készítenek.

A polietilén előállításához már több évtizede a Ziegler-Natta eljárást, illetve katalizátorrendszert alkalmazzák.Az ún. egypontos katalizátorokon is sok reaktív pont van, de ezek az etilénmolekulákat azonos módon befolyásolják. Vegyük figyelembe pl. a szakítószilárdsági értékeket. Amikor a hossz- és keresztirányú szakítószilárdsági érték szűk határok között van, a feldolgozás egyszerűbben tudja a műanyag olvadáspontját a sűrűség által változtatni. Ez igen fontos tényező a hőhatásoknak kitett műanyagoknál, pl. a formázó-töltő-zárógépeken (form-fill-seal) való feldolgozás során. Miután a választékot a hossz- és keresztirányú szakítószilárdság szűk tartománya nem korlátozza, az új polimerekkel a csomagolástechnika területén is mód van a régóta bevezetett műanyagok helyettesítésére. Megfelelnek többek között fóliagyártásra és fröccsöntött csomagolóeszközök, ill. fedelek előállítására.Az 1991 óta üzemelő technológiával gyártott fóliák szilárdsági szempontból felülmúlják a hagyományos pofiolefin alapú változatokat, i ideértve a lineáris kissűrűségű polietilént is.Jelentősen nagyobb a fóliák döfőszilárdsága, de jobb a hegeszthetőképessége, varratszilárdsága, szakító- és húzószilárdsága. Az új anyagot magas ára azonban egyelőre nem teszi versenyképessé.A fóliafelületet rételteléssel is módosítják. A műanyag fóliákra fémet, elsősorban alumíniumot rágőzölögtetéssel a 70-es évek elejétől visznek fel.A technológia tulajdonképpen jól kidolgozott, s a termék egyre több területen hódít, de máig is vannak olyan termékek, (pl. kávé) ahol a fémgőzölt fólia nem képes az alumíniumfólia komponenst kielégítően helyettesíteni.A legújabb fejlesztés a szilíciumoxidok fóliára való rágőzölögtetése. Ezt a technológiát Japánban dolgozták ki és vezették be a gyakorlatba. Alkalmazása Európában rövid időre tekint vissza. A "Silaminate" márkanevű fóliát több helyen alkalmazzák, így készételek, levesek, italporok, csokoládé, sajtlapkák csomagolására. A szilíciumoxidokkal társított fólia vízgőz és oxigén záróképessége különösen jó. A nedvesség iránti érzéketlenség következtében az ún. "üvegfólia" záróképessége még magas hőmérsékleten is kedvezőbb, mint az EVOH rételtelésű társított fóliáknál. A sterilezés a záróképességet nem érinti. A szilíciumoxidokkal kezelt fólia a fémgőzölt fóliákkal szemben átlátszó.Jelenleg a fólia még drága, de várható az ár csökkenése.

Mechanikai módszerekkel módosított fóliák

Vákuumformázással légpárnás fóliákat gyártanak. Vákuum hatására negatív formázás játszódik le. A formázószerszám szerepét a forgó perforált henger tölti be. A perforált vákuumhengerre simuló és megfelelő hőmérsékleten kondicionált fólia a hengerben létrehozott vákuum hatására megnyúlik és felveszi a szerszám geometriai méreteit (buborékforma). A hengerpalást perforációja szabja meg a cellaátmérő méretét. A formázóhengert elhagyó vákuumozott fólia a lágyulási pont alá hűtve megtartja alakját, azaz maradandó alakváltozást szenved. A formázott alapfólia kasírozott hengerpórok közé kerül. Megfelelő hőfokon kondicionált zárófóliával történő egyesítés során alakul ki a zárt buborékcella. A fedőfólia kasírozása az alapfóliára, valamint a harmadik réteg felvétele is kasírozott hengerpórok segítségével történik. A légpárnás fólia ugyanis két vagy három rétegben gyártható. A vákuumozás és kasírozás után a légpárnás fóliákat méretre válják és feltekercselik.

A légpárnás fólia szigetelőanyagként is felhasználható, azonban sokkal nagyobb jelentősége van párnázóanyagként való alkalmazásának. Vegyszerekkel szemben ellenálló, ezért sokféle termék csomagolására alkalmas. Nedvességgel szembeni ellenállása trópusi csomagolásokra is kedvező.Felhasználásra több területen is mód nyílik, így: - ládák bélelésére,- számítógépek és perifériák,- motorok és motoralkatrészek,- írógépek, pénztárgépek, fényképezőgépek, - órák,- nagytömegű és nagy terjedelmű gépek érzékeny részeinek burkolására,- mérőműszerek,- elektromos fogyasztási cikkek, - konyhatechnikai eszközök,

85

- orvosi műszerek csomagolására alkalmazzák.Ugyancsak jó eredménnyel hasznosítják a szilikát- és az üvegiparban.

A könnyűiparban bútorok vagy az élelmiszeriparban bombonok, desszertek párnázására is nagyon jól beváltak.

A buborékfóliák műszaki jellemzőit a 18. táblázat mutatja.

18. táblázatLégpárnás fóliák jellegzetes méretei

A másik mechanikai módosítás a habosítás. Ezt alapvetően kétféle módszerrel lehet megvalósítani.Az extrúzió során a közvetlen gyártási módszernél a hajtógázt (pl. pentán, halogénezett szénhidrogén, nitrogén vagy széndioxid) nyomással az extrúderbe adagolják. A gáz ott összekeveredik a műanyagolvadékkal, majd felhabosítja a fúvókából kilépő műanyagot. Ezzel a módszerrel csak kissűrűségű habanyag állítható elő.A másik módszer az ún. vegyi habosításos extrúdálás. A szükséges vegyi anyagokat por vagy mesterkeverék (granulátum) formájában forgalmazzák. Az előkezelő vagy adagoló berendezésben keverik hozzá a műanyaggranulátumhoz. A feldolgozási folyamat során - hő hatására - felbomlanak és összekeverednek a műanyagolvadékkal. Gáz képződik, amely a műanyagot felhabosítja. A kereskedelemben több szempontot is figyelembe vevő, illetve igénykielégítő (feldolgozási hőmérséklet, habfinomság stb.) hajtóanyag kapható. A termék kiválasztásakor figyelemmel kell lenni a keletkező bomlástermékekre, elszíneződésekre, az élelmiszerekkel való összeférhetőségre, a feldolgozási körülményekre.A habosító ágensek egyrészt a gyártási technológiához, (mélyhúzás, fúvás) másrészt a habosítandó műanyaghoz igazodnak (polisztirol, kissűrűségű és nagysűrűségű polietilén, polipropilén, poliészter). A habok csomagolási szempontból klasszikus módon elsősorban párnázásra alkalmasak.A polietilénhab térhálós, zárt cellaszerkezetű, s ezért jó energiaelnyelő képességgel rendelkezik. A habanyag hajlékony, szobahőmérsékleten oldószereknek, vegyszereknek ellenáll. Lúg- és saválló. Zsírok és olajok kevéssé hatnak rá. Vízfelvevő képessége minimális. Hőszigetelő képessége tág határok között megfelelő. Párnázótulajdonsága kiváló. Kopás- és időjárásálló. Ibolyántúli sugárzásra érzékeny. Oldószeres ragasztókkal ragasztható. A habok másik előnye, az anyagtakarékosság.

86

Az anyagok tömegének a konstrukció megválasztásával való csökkentése már alig fokozható. A habosítással újabb anyagcsökkentések érhetők el. A habok cellaszerkezete hasonlít a rácsos tartókéhoz. Alkalmas arra, hogy a tömör anyagokéhoz hasonló merevséget nyújtson jelentősen kevesebb anyag felhasználásával.A hőre lágyuló műanyagok az extrúdálás, a fröccsöntés és a fúvásos formázások során egyaránt habosíthatók.A korábban használatos polisztirol és polipropilén tojásosdobozok mellett különféle betételemeket, joghurtos poharakat, jégkrémes tégelyeket gyártanak habanyagokból.

6.4.2.1.2 Polipropilén

A polipropilén fólia tisztább és átlátszóbb mint a polietilén fólia. Húzószilárdsága is kb. kétszerese a polietilénének, ez függ a gyártás körülményeitől és az irányától. A polipropilén fólia hajlamosabb az orientációra a gyártás alatt, mint a polietilén. Beszakadási szilárdsága nem egészen jó, ez részben a gyártás folyamán kialakult orientációnak tudható be. A hosszirányú orientáció a szakítószilárdság növelését elősegíti keresztirányba a szilárdság kicsi.

A polipropilén sűrűsége 0,90-0,91 g/cm3. Gáz- és vízgőzáteresztő képessége a nagysűrűségű polietilénhez hasonlít. Hőtűrése -5-+ 100 °C, vagyis alacsony hőmérsékleten rideg, törékeny, ezért nem alkalmas rekeszek, ládák, hordók gyártására, mert nem bírja a hidegen való tárolást, de a 120 °C-os hőmérséklettűrés a sterilizálhatóságot biztosítja. Rövid ideig a 130 °C-ot is kibírja.

Az ibolyántúli sugárzással szemben, valamint az időjárási tényezők hatására a polipropilénben, mint a legtöbb műanyagféleségben irreverzibilis öregedési változások mennek végbe, ami egyben a mechanikai szilárdság csökkenésével jár. Ezeknek a folyamatoknak a sebességét részben a műanyag és a benne lévő egyéb anyagok, másrészt a fénysugárzás hullámhossza, intenzitása, hőmérséklete és egyéb tényezők (levegő, gáz) befolyásolják. A sokféle tényező hatását időjárásálló és fényelnyelő anyagok bekeverésével lehet csökkenteni.A polipropilén fólia mechanikai szilárdságának növelése érdekében többféle eljárást is alkalmaznak. Az egyik a Chill-Roll eljárás. A szélesrésű extrúderből kijövő lágy fóliát temperáló hengerre viszik fel és hideg levegővel hűtik. A hűtött hengeren az anyag kristályos és átlátszó lesz.A másik eljárásnál a polipropilén anyagot extrúdálást követően vízbe vezetve hűtik le. A harmadik kezelésnél -az ún. Calandrette gépen- az extrúziót néhány kalanderhengeren való átvezetés követi.Mindhárom eljárással a mechanikai szilárdság nagyobb lesz.

A polipropilén fólia módosítása biorientálással

A szélesrésű extrúderből kikerülő fólia az üzemben uralkodó hőmérséklet hatására lehűl és megdermed. Ezt követően egy melegítő hengeren felmelegítik lágyuláspontja alatti hőmérsékletre, majd az egymással gyorsan szembeforgó hengerpór segítségével a fóliát hosszanti irányba megnyújtják. Ez az első orientálás, mely a haladás irányában történő szilárdsági növekedést idézi elő. Ezt követően a hosszirányban megnyújtott fóliát hűtik, majd hőrögzítik. Ez egyben előmelegítés is a keresztirányú nyújtáshoz. A keresztirányú nyújtáshoz szükséges hőmérséklet a fólia vastagságának és orientációfokának a függvénye. Minél magasabb a hosszirányban nyújtott fólia kristályossági és orientációs foka, annál magasabbra kell választani a kemence hőmérsékletét, mert ellenkező esetben a fólia elszakadhat. Túlságosan nagy levegősebesség és hőmérséklet megolvasztja a fólia felszínét, rontja az átlátszóságát és rugalmassági modulusát, sőt szakadást is okozhat.A hosszirányba nyújtott fóliát feszítőkeret segítségével keresztirányba nyújtják. A feszítőkereten lévő csipeszek megfogják a fólia szélét és szétágazó irányba haladva létrehozzák a keresztirányú orientációt 4:1 és 10:1 arányok között.Fontos befejező lépés a nyújtást követő nőrögzítés. A nem nőrögzített film a későbbiek során zsugorodik, és szobahőmérsékleten egy hónap elteltével sem lesz stabil az állapota.

87

Ez a kétirányú nyújtás, amely meleg állapotban a folyási tartomány alatti hőmérsékleten történik, a fólia méreteinek megnövelésével, ugyanakkor vastagságának csökkenésével jár. Mechanikai jellemzői javulnak, beszakadási és repesztőnyomása megnő, javul a vízgőz- és aromazárása is.Hőmérséklettűrése -40 és +80 °C lesz. Tehát ez a tartomány alacsonyabb szinten helyezkedik el, az anyagban mélyhűtení lehet, de kevésbé bírja a forrón való töltést.A biorientált fóliák több típusa ismert. A hazánkban gyártott Biafol márkanevű BOPP alapfólia jele "A", mely nem hegeszthető.A 0,04 mm vastagságú fólia jellemzőit a 19. táblázat mutatja be:

19. táblázat BOPP fólia jellemzői

Az alapfólia felhasználható:- fotóalbumok elválasztó lapjaiként, - borítók, tartódobozok bevonására,- öntapadó ragasztószalagként (címkékhez), - virágcsomagolásra.

A "B" jelű fóliákat PVDC-vel vonják be, ezáltal hegeszthetővé válnak, valamint a vízgőz- és gázáteresztő képességük alacsony lesz. Nagyteljesítményű automata gépi csomagolásra ajánlják. A "K" és "KK" jelű fóliáknál különböző polimereket koextrúdálnak az alapfilmre, elsősorban a hegeszthetőség és az ütőszilárdság javítása érdekében.

A fóliák alkalmasak:- cigarettásdobozok, - gyógyszerek,- csokoládé, cukorka, rágógumi, péksütemény, magnókazetták,- filmekelsősorban automata csomagolására.

A fóliákat perforált és gyöngyházfényű változatban is gyártják, ;, e ezenkívül a jobb nyomtathatóság érdekében koronakisüléssel vagy lánggal előkezelik. Igény esetén antisztatikus adalékkal látják el.A fóliák egy része fémgőzölhető.A BOPP fóliákat laminálhatják, legtöbbször kissűrűségű polietilénnel, de viszkóz vagy orientálatlan polipropilén fóliával is.

A pofiolefin termékek nyomtatása

A festékek és lakkok a pofiolefinek felületén rosszul tapadnak. Nyomtatásra való alkalmassá tételükre több módszer is ismert.

Mechanikai előkezelés. A nyomtatandó felület feldörzsölése, ill. érdesítése a felületet növeli és ezáltal nagyobb lesz a tapadás. A legfelső anyagréteg roncsolásával egy aktívabb anyagréteg kerül a felszínre, amihez a festék tapadása jobb. A módszert ritkán alkalmazzák, mert nem biztonságos.

88

Lángkezelés. A felületet kb. 1000 °C hőmérsékletű lánggal kezelik. A láng a kezelendő felületet közvetlenül érinti, ezért a fólia felülete ráncosodhat. Általában többsoros gázégőt alkalmaznak. A felület a fellépő oxidáció folytán nyomtatásra alkalmas lesz. Csak vastagabb fóliáknál használható.

Koronakisütés. A pofiolefin fóliák előkezelésének leggyakrabban alkalmazott módszere. A fóliát két nagyfeszültségű elektród közötti ionizált légrésen vezetik át. A feszültségkülönbség hatására felgyorsult részecskék a fólia felületét bombázzák. A fólia felülete részben oxidálódik, részben térhálósodik. Az oxidáció, valamint a keletkező poláros csoportok kedvezővé teszik a festékek tapadását. A térhálósodás azonban rontja a hegeszthetőséget. A legkedvezőbb tulajdonságok kialakítása az elektromos paraméterektől és a fóliavezetés sebességétől függ.

Vegyi kezelés. Először toluollal zsírtalanítják, majd kénsav és káliumbikromát, valamint desztillált víz keverékével kezelik a felületet. A kezelés után a felületet bő vízzel kell lemosni és meg kell szárítani. Ezt a módszert csak próbaképpen alkalmazzák, mivel üzemszerű használata veszélyes és lassú.

6.4.2.2 Klórtartalmú polimerek

6.4.2.2.1 Polivinil-klorid (PVC)

A feldolgozhatóság érdekében, lágyítani kell a PVC-t. A lágyítókat tartalmazó PVC fóliák élelmiszerekhez való csomagolásánál nagy körültekintéssel kell eljárni, mert a lágyítók - felszaporodva az emberi szervezetben- mérgezőek lehetnek. Néhány fejlett csomagolóiparral rendelkező országban a PVC adalékokra (stabilizátorok, lágyítók, csúsztatók) ún. pozitív listákat készítettek, melyekben rögzítették, hogy milyen élelmiszer csomagolásához milyen és mennyi adalékanyaggal rendelkező PVC csomagolószert lehet használni.Hazánkban is nagy figyelmet fordítanak a PVC adalékokra, de itt elsősorban a csomagolószerek modelloldatokkal történő vizsgálatát helyezik előtérbe. Eszerint a csomagolószer adott mennyiségét modelloldatokkal (desztillált víz, alkohol, dietiléter, ecetsav, aceton stb.) kezelik, mennyiségi és minőségi analízisnek vetik alá a kioldott anyagokat. A rákkeltő anyagok jelenlétét külön vizsgálják. Minden termék újfajta és új anyagú csomagolását meg kell vizsgáltatni élelmiszer egészségügyi szempontból. A vizsgálatokat az Országos Élelmezés- és Táplálkozástudományi Intézet (OÉTI) végzi és a terméknek kérdéses csomagolásban való forgalmazását csak az általa kiadott engedélyezési szám birtokában lehet végezni.A PVC fólia tulajdonságai a polimertől, a lágyítótartalomtól és a gyártási módtól függnek. A legutóbbi időkig a pofiolefin fóliák mellett a PVC-t használták a legnagyobb mennyiségben. Csak újabban éri sok támadás a környezetvédők részéről, elsősorban az elégetéskor képződő sósavtartalom miatt.Az 1970-es években a PVC kritikus időszakát érte, mert az USAból kiindulva több országban is jelentősen korlátozták felhasználását. Kimutatták, hogy a PVC vinilklorid-monomer zárványokat tartalmaz, s ez a gázhalmazállapotú anyag rákkeltő. Elsősorban nem lágyított anyagokban, hanem kemény PVC-ből gyártott csomagolóeszközökben volt kimutatható a monomer.A lágyító anyagok bekeverésekor és a feldolgozás során a mechanikus megmunkáláskor a gáz halmazállapotú monomer eltávozik. Ezt az eljárást, vagyis a gyúrást és keverést szellőztetéssel kombinálva alkalmazzák a monomertartalom csökkentésére. Ezt monomerszegényítő eljárásnak hívják. A kész polimerekben azóta is vizsgálják a monomertartalmat, s nemzetközileg megállapodtak abban, hogy a késztermékben nem érheti el az 1 ppm-et (pars per million). Ma már nem ppm-ekben, hanem ppb-kben (pars per billion) mérhető az engedélyezett koncentráció.A PVC-ben a lágyítótartalom 40 %-nál is nagyobb lehet. A lágyító megjavítja a fólia flexibilitását és könnyebbé teszi a feldolgozást. Alacsonyabb hőmérsékleten azonban törékennyé válik a lágyított PVC is. A vékony, lágy PVC-nek jó az átlátszósága, a vízgőzés gázáteresztő képessége viszonylag magas.A PVC fólia fontosabb tulajdonságait a 20. táblázat mutatja be:

89

20. táblázatPVC fólia tulajdonságai

A lágyítók fiziológiailag nem kedvezők az emberi szervezet számára, ezért sokkal előnyösebb a PVC-k ún. belső lágyítása. Ezt legcélszerűbben kopolimerek gyártásával érik el. Legkedvezőbb a vinilidén-kloriddal való kopolimerizálás.Legfontosabbak a 10-27 %-os vinilkloridot és a 73-90 vinilidénkloridot tartalmazó kopolimerek. Ezek az ún. Saran anyagok. Ezek egy részét a Dow Chemical Co. Saran Wrap S, ill. a WR Grace cég Cryovac S néven gyártja. A két monomer arányának változtatásával szabályozható a kémiai ellenállóképesség, a vízgőz és gázzáróság, a zsugorodás és a hegeszthetőség.A PVC-PVDC kopolimerek általános tulajdonságai: kellemes tapintású, lágy, zsugorodó tulajdonságú fóliák, melyek:kis vízgőz- és gázáteresztő képességgel rendelkeznek, olaj- és zsírállóak,mélyhűthetők és melegen tölthetők, fémkapcsokkal vákuumzárást lehet elérni.A 20 % vinilidénkloriddal rendelkező PVC már belső lágyítású anyagnak számít, de a gyakorlatban a magasabb PVDC tartalommal rendelkező kopolimereknek nagyobb a felhasználási köre.A PVC fóliából lágyító hatású adalékanyagokkal (EVA) speciális eljárással hidegen nyújtható (stretch) fóliát gyártanak. A módosítóanyag beépül a PVC láncok közé, s ezáltal lehetőség nyílik a rugalmas elmozdulásra, a fólia hidegen nyújthatóvá válik. A rögzítésre kerülő termék körül a fóliát megfeszítve körbevezetik, beburkolva felületét. A fóliát a nagy lágyítótartalom miatt nem szükséges hegesztéssel rögzíteni, mert a tapadás megfelelő zárást biztosít. A feszítést követően a fóliában létrejövő relaxáció összetartja a terméket.A nyújtható fólia a 70-es évek végén jelent meg a csomagolástechnikában, s a zsugorfóliás rögzítési technológiának rövid idő alatt versenytársa lett. Anyagfelhasználása kedvezőbb, alkalmazásához mechanikai energiára van szükség, ami olcsóbban előállítható és kisebb a gépi beruházási igénye is.A nyújtható PVC fóliát tálcás fogyasztói csomagoláshoz is használják. A tálcán lévő terméket feszítve körbeburkolják a fóliával, melyet aztán a tálca alján melegítőlap segítségével hővel rögzítenek. Különböző termékekhez különféle lágyítókat tartalmazó és vastagságú fóliákat alkalmaznak.A hazai gyártású stretch fóliákat négyféle változatban készítik, melyeket- hús és sajt,- zöldség és gyümölcs csomagolására, - háztartási célokra,- rakodólapos egységrakományok rögzítésére ajánlják.A PVC fóliát mezőgazdasági primőrök termesztéséhez használatos fóliaházak burkolására előnyösebbnek tartják, mint a polietilén fóliákat, mert nagyobb a hőtartó képességük. De gépek, műszerek csomagolására nem célszerű alkalmazni, mert az öregedés közbeni sósav leszakadás korróziót okozhat.

90

A kemény PVC fóliát vákuumformázással vagy préslégformázással dolgozzák fel tálcák, tálkák, egyéb üreges testek készítéséhez. A gyógyszeres tabletták buborékcsomagolásánál is előnyösen használják.

6.4.2.3 Polisztirol (PS)

A csomagolástechnikában több alkalmazási módja is van a polisztirolnak A csomagolástechnikában főként a habfóliát, a lemezeket és a habokat alkalmazzák.A polisztirol habfóliákat minden szokványos extrúderen gyárthatják. A hajtóanyag előre bekeverése nem gazdaságos, ezért azt a módszer követik, amikor a hajtóanyag adagolását az extrúderben végzik. A hajtóanyag gáz vagy nyomás alatt bevezetett folyékony habosító, melyet adagolóberendezéssel folyamatosan juttatnak az extrúderbe. A beadagolt gáz a megömlőn polisztirollal elkeveredik és a szerszámból való kilépés után a még képlékeny anyagot kihabosítja. Általában 0,1-5 mm vastag fölfákat gyártanak. Amennyiben vastagabb fóliára van szükség, egy fűtött alagútban még utánahabosítják a fóliát. Ezzel a módszerrel 8-10 mm-es fóliavastagság ís elérhető.A polisztirol habfólia térfogattömege 50-200 kg/m3. A fóliát vákuumformázással tálcákká alakítják, vagy a fóliafúváshoz hasonló módszerrel üreges testet készítenek belőle. Poharak, tégelyek készítésére is alkalmazzák.A polisztirol félkész termékek fizikai tulajdonságait, így az ütésállóságot, hőállóságot stb. a polimer előállítási technológiája befolyásolja. A termékek lehetnek víztiszták, átlátszóan és fedetten színezettek. Az ütésálló polisztirolok polimerkeverékek vagy kopolimerek, amelyekben akrilnitril és butadién monomereket használnak fel. A sztirol-akrilnitril-butadién terpolimer (rövidített nevén ABS polimer) nagyon kemény, ütésálló és vegyszerálló tulajdonságú.

A polisztirolok tulajdonságait a 21. táblázat mutatja be.

Tulajdonság Normál PS Ütésálló PSSűrűség g/cm3 1,05-1,08 1,05-1,06Szakítószilárdság kg /cm2 . 430-500 350-500Szakadási nyúlás % 2-3 15-30Hajlítószilárdság kg/cm2 650-800 700-900Hornyolt ütő- és hajlítószilárdság kg /cm2

2 6-7

Keménység kg.cm2 75-87 85-95Vízfelvétel % 0,1 0,1

21. táblázatPolisztirolok tulajdonságai

A lemezeket mélyhúzással vákuumformázással csomagoló-eszközökké alakítják. Tálkákat, tálcákat, poharakat, tégelyeketkészítenek belőle, tejföl, savanyútej készítmények, joghurt, kefir stb. csomagolására, ezenkívül nagymennyiségben gyártanak belőle csavarmenetes záróelemeket, díszkupakokat.

A polisztirol habokat zárt sejtszerkezetű kemény tömbök, idomok és ömleszthető párnázóelemek formájában gyártják. A hab max. 80 °C hőmérsékletet bír ki. Térfogattömege 12-60 kg/ma.Készítéséhez nagy molekulatömegű kristályos PS granulátumot használnak, amelyet 8-10 % alacsony forráspontú alifás szénhidrogénnel pl. pentánnal állítanak elő. A habok egy részét pentán

91

hajtóanyaggal előállított gyöngypolimerből készítik. A PS granulátumot vagy gyöngyöket vízzel, gőzzel vagy forró levegővel a formázott hab térfogattömegének megfelelő mértékéig 90-115 °C-onelőhabosítják, majd a lehűtött szemcsés anyagot némi pihentetés után a formázószerszámba töltik, ahol melegítéssel és sajtolással a kívánt alakra formázzák.A tömbök fűrészeléssel vagy melegített huzallal formára vághatók és szeletelhetők. Formában habosítva különböző idomok készíthetők, mint étvédők, sarokelemek vagy készenléti csomagolásokbetétformái. Hullámpapírlemez dobozok betétdobozaiként érzékeny áruk csomagolására (fényképezőgép, rádió stb.) alkalmazzák. A párnázóelemek hullámpapírdobozba ömlesztve a termék köré térkitöltőként és mozgócsillapítóként szolgálnak.

6.4.2.4 Poliamid (PA)

A poliamid fóliák nagyon szívósak, nagy a húzó és továbbszakító, valamint repesztőszilárdságuk és nyúlásuk. Nagy a vízgőzáteresztő képességük. Ez utóbbi kihasználható pl. a gőzzel való sterilezéskor, minthogy a művelet alatt áthatolt nedvesség gyorsan eltávozhat. Gázzáró képességük jó, megközelíti a Saranét. A poliamid fóliák jól nyomtathatók.

A PA fóliák tulajdonságait a 22. táblázat mutatja.

Tulajdonság ÉrtékSűrűség, g/cm3 500-1300Húzószilárdság, kp/cm2 500-1300Nyúlás, % 200-500Vízgőzáteresztő képesség, g/m2 24 h bar, 23 °C, 0 % relatív légnedvesség

30-110

Legalacsonyabb igénybevételi hőmérséklet, °C -75Legmagasabb igénybevételi hőmérséklet, °C 170-240Vízfelvétel, %,. 24 h alatt 1

22. táblázat Poliamid fóliák tulajdonságai

A poliamid fóliák mérettartóságuk és magas olvadáspontjuk miatt felhasználhatók olyan csomagolások készítésére, amelyekben a fagyasztott élelmiszer felmelegíthető.Önállóan kevésbé használják, annál több helyen alkalmazzák különböző társított fóliákkal együtt. Ezek közül legfontosabb a PA-PE kombináció, melyet koextrúzióval gyártanak. A két anyag vízgőz, gáz és aromazáró tulajdonságú. Vákuumos csomagolás formájában több termékhez is használható, mint a sajtok, kolbász, penészmentes szalámi, szalonna stb.

6.4.2.4.1 Nanokompozitok

A nanoméretű agyagrészecskéket viszonylag kis mennyiségben (2-5%) adagolva a polimerhez - a ré-szecskék extrém nagy felület/szélesség méretarányának köszönhetően - javulnak a szerkezeti, mechanikai, éghetőségi, termikus és gázzáró tulajdonságok, csökken a zsugorodás és a vetemedés anélkül, hogy romlana a szívósság, az ütésállóság, vagy jelentősen nőne a keverék sűrűsége. A nanorészecskék alkalmazása új útja a műanyagok erősítésének isA polimerekhez leginkább használt nanotöltőanyag a nagy tisztaságú, alumínium-szilikát alapú montmorillonit, amely vízből térfogatának 20-30-szorosát képes felvenni. A montmorillonitok lemezalakú szerkezetek, amelyek hossza és szélessége 100 nm-es nagyságrendbe esik és

92

rétegvastagságuk csak I nm (l, ábra). A fajlagos felület nagysága 750 m2/g. A mantmorillonit elméleti molekulaképlete:

A mechanikai tulajdonságok mellett a nanokompozitok jelentősen javítják a gázzáró tulajdonságokat is. A szétvált nanorészecskék nemcsak kisméretűek, de rugalmasak is. Extrudáláskor a feldolgozás irányában orientálódnak. A fólia átlátszó marad, mert a látható fény hullámhossza nagyobb, mint a nanorészecskék vastagsága. 3% nanorészecskét adagolva, a polimer rendszer gázáteresztése 50-500%-ka1 is csökkenthető. A 6. ábra az oxigén-áteresztés sebességét mutatja tiszta poliamid és poliamid nanokompozit esetében a légnedvesség-tartalom függvényében. A jó gázzáró tulajdonságukat annak köszönhetik, hogy a feldolgozás során orientálódott nanolemezkék úgy helyezkednek el a polimer mátrixban, hogy "megnehezítik" a gáz áthaladását a fólia keresztmetszetében.

Az oxigén-áteresztés sebessége poliamid és poliamid nanokompozit esetében

A gázmolekulák "útja" nanokompozitokban

6.4.2.5 Poliészterek (PETP)

93

A csomagolás szempontjából legfontosabbak az ún. lineáris poliészterek, melyek kétértékű alkohol és származékai és dikarbonsavak vagy oxikarbonsavak polikondenzációjával jönnek létre. Jellegzetes képviselőjük a polietilén-tereftalát.

A PETP a leghőállóbb műanyagok egyike. Mechanikai szilárdsága és kopásállósága jó, fényállósága és átlátszósága kiváló. Alkalmazásakor igen vékony (12 pm) fóliaként használják. A legismertebb márkanevek: Hostaphan, Mylar.A fólia nem hegeszthető, nagymértékben zsugorodik. Hőtűrő képessége -50- +160 °C, egyes fajtái a 200 °C-t is kibírják, - süthető fóliának is nevezik. Polietilénnel társítva nagyon sok kombináltfóliás csomagolás anyaga. Két tekerccsel működő automata vákuumos csomagológépekről a PETP-PE fóliát felsőfóliaként használják, mert a PETP vákuumformázás hatására reped. Húsok, sajtok, készételek csomagolására használják.

6.4.2.6 Poliuretán (PU)

Legnagyobb felhasználási területük a rugalmas és a merev habok alkalmazása. A kialakult habszerkezet nyílt vagy vegyes pórusú. A lágy poliuretán habot lineáris poliolokból a kemény habokat elágazó láncú poliészterekből gyártják. A lágy habokat tömbökben, a kemény habokat formába öntéssel és szórásos felvitellel készítik. A kétféle habtípust elvileg azonos módon állítják elő, vagyis a PU gyanta komponenseivel (poliollal és düzocianáttal) homogenizálják a habosítóanyagot és nyomás alatt Freont (diklór-difluormetán) vezetnek az elegybe. Az elpárolgó Freon a gázfejlődéssel járó reakció megindulása előtt a rendszert előhabosítja. A habképződés a hajtóanyag hatásának kifejlődésével válik teljessé és az utókezelés során veszi fel a végleges keménységet. A habok keménysége változó.

Háromféle térfogattömegű habot szoktak megkülönböztetni:

20-30 kg/m3 lágy,50-60 kg/m3 félkemény,200-300 kg/m3 kemény habokat.

Az alkalmazás területétől függően választják ki a habanyag térfogattömegét.A lágy habokat (habszivacs) kistömegű, érzékeny tárgyakhoz párnázóanyagként, míg a kemény habokat nagytömegű gépek rezgéscsillapítására használják. A poliuretánnal valósítható meg a csomagolás helyszínén történő, ún. csomagban habosítás. A dobozba csomagolandó terméket polietilén fóliával körbeburkolják, majd a doboz alján kialakítanak egy réteg habot és ráhelyezik a begöngyölt terméket. Végül a termék és a doboz belső fala között körbehabosítják. A hab kikeményedése után a doboz felső részén az egyenetlen részt leválják és a dobozszárnyakat zárják.Speciális eljárásokkal készülnek a formatestek és tömbök, melyeknél nagynyomású vagy rotációs eljárással tömör külső héjat hoznak létre, míg a belső rész habos szerkezetű.

6.4.2.7 Polivinilalkohol (PVAL, PVOH)

A PVAL kémiailag az ún. szekunder polimerek csoportjába tartozik, mert a polivinilacetátból (PVA) állítják elő.

94

Az anyag magas lágyuláspontú (80-85 °C) kristályos polimer. ` Higroszkópos és vízben oldódik, 100 °C felett bomlik. A PVAL-t a vízen kívül néhány poláros anyag dimetilformamid, etanolaminok oldják, szerves oldószerekben, pl. benzinben oldhatatlan. A PVAL-ból öntött fóliákat készítenek és továbbfeldolgozva konfekcionálással tasakokat. Ezeket finomszemcsés mosóporok csomagolására használják a 70-es évek elejétől kezdődően. A finom mosóporok a mosogatógépekbe töltéskor könnyen szállnak a levegőben és a nyálkahártyát ingerlik. Ezért a tasakokat kinyitás nélkül helyezik a mosógépbe. A tasak is feloldódik a mosóvízben és nem zavarja a mosóhatást.

6.4.2.8 Polietilén-vinilalkohol (EVAL)

Alig 10 évvel ezelőtt Japánban etilén-vinilalkohol kopolimer anyagot dolgoztak ki EVAL bejegyzett márkanéven, s ezzel a két anyag PVAL és a PE kedvező tulajdonságait egyesítették. Nagyon jó vízgőz és gázzáró (barrier) anyagot állítottak elő.

A polimerben lévő etilén arányának megválasztásával változtatni lehet a vízgőzáteresztő képesség mértékén. Az anyag kristályos szerkezetű. A gyártó cég szerint előkezelés nélkül jól nyomtatható a belőle készült fólia. Aromazárása kiváló. A polimert alkotó komponensek helyes megválasztásával az EVAL műgyantákat sokféle eljárással való feldolgozásra javasolják. Így alkalmas fóliagyártásra, koextrúzióra, nyújtvafúvásos eljárásra, extrúziós bevonásra és más műanyagokba való bekeverésre.

209. ábraEtiléntartalom és oxigénáteresztés összefüggése

95

Az EVAL tulajdonságait a 23. táblázat mutatja be:

Tulajdonság Mértékegység ÉrtékEtiléntartalom mol % 32,44Folyási index g/10 min 1,3-5,5Folyási hőmérséklet °C 164-181Sűrűség g/cm3 1,14-1,19Oxigénáteresztő képesség cm3/m2 24 ó 1 bar 15 m 0,4-5Vízgőzáteresztő képesség g/m2 24 ó 30 m 15-80

23. táblázat EVAL tulajdonságai

96

A textiliparban mintegy 50 szálfajtát használnak fel. Növényi, állati és ásványi eredetű anyagok feldolgozását szövéssel vagy hurkolással textiltechnológiai módszereknek nevezik és az elkészült anyagot textíliának. A kosarak mellett a legősibb csomagolószerek a textíliák. A felhasznált szálak közül a legfontosabbak eredetük szerint:

Természetes szálak:

növényi: magszálak - gyapotháncsrostok - len, kender, juta, rami levélrostok - szizálgyümölcsrostok - kókusz

állati: szőrök - gyapjúásványi: azbeszt

Mesterséges szálak:

természetes alapúak - viszkózszálszintetikus alapúak - PE - PP - PA - PAN - PET - PU szervetlen alapúak - üveg - szén - fém.Az ásványi eredetű azbeszt és a mesterséges szervetlen anyagok elsősorban nem csomagolásra szolgálnak, hanem különböző szigetelő és műszaki szövetek készítésére (az azbesztet rákkeltő hatása miatt más szálakkal helyettesítik).A szálakat fonással fonallá alakítják, majd ezeket szövéssel vagy hurkolással, ezen kívül speciális ragasztással szövetté készítik ki.Az alapanyagok közül hosszú ideig vezető szerepet töltöttek be a hazai származású len és kender, valamint az importból beszerzett juta és a gyapotból készült pamut. A fonal minőségétől és a szövésmódtól függően többféle késztermék minőség ismeretes. Legelterjedtebben a durvább fonalú vászonkötésű szövetet hessziánnak nevezik, mely később minden csomagolószer gyűjtőneve lett. A textilcsomagolószereket nem tartják korszerűeknek, jelentőségük a műanyagok előretörésével valóban csökkent.A műanyag alapú szálas anyagokat is a textilszálakhoz sorolják abban az esetben, ha textiltechnológiai módszerrel dolgozzák fel, s így ezek jelentős szerepet töltenek be a csomagolóanyagok között. A központi statisztikai beszámoló rendszer is a textilcsomagolási rovaton tartja számon ezeket a műanyag textíliákat.A szintetikus szálak közül legnagyobb mennyiségben a polipropilén és a polietilén szálakat használják csomagolószerek gyártására, fóliacsíkok és fóliaszálak formájában. A csíkokat textiltechnológiai módszerekkel szövetté alakítják. A hosszanti és a vetülékszálak beállításától függően különböző szakítószilárdságú és légáteresztő képességű textíliákat készítenek, melyekből konfekcionálással zsákokat gyártanak mezőgazdasági termékek csomagolására (burgonya, hagyma). A szövetből különféle táskákat, kalapokat, falvédőket, bevásárlótáskákat, stb. is gyárthatnak.A szintetikus műanyag szövetekből hajlékonyfalú szállítótartályokat (konténer), ponyvákat és rakodószőnyegeket is készítenek.A hasított vagy repesztett fóliából gyártott szálakat nyújtással orientálják, így szakítószilárdságuk megnő, melyet aztán sodrással tovább erősítenek. Egy másik módszerrel a fóliát vízbe vezetve lehűtik, majd csíkokra vágás után nyújtják, tűs hengereken fibrillálják és felcsévélik.

97

6.4.3 Fóliaszálak gyártástechnológiája

A fóliacsíkok és a fóliaszálak előállítása a következő főbb gyártási lépésekből áll: fóliaextrudálás, vágás, nyújtás, fibrillálás, hőrögzítés és felcsévélés. A fibrillálást vagy a nyújtás előtt, vagy a nyújtás után iktatják be ebbe a technológiai sorba.A fóliaextrudálás a következő módszerekkel végezhető:

- széles résű szerszámmal és fóliahűtéssel vízfürdőben ;- széles résű szerszámmal és fóliahűtéssel hűtőhengereken ; - fúvott fóliatömlők előállításával.

A ténylegesen alkalmazott fóliagyártás függ az előállítandó fólia vastagságától, a vastagság in-gadozásától, valamint a fóliacsík, ill. a fóliatermék felhasználásától.A hűtés módja a makromolekulák elrendeződésére döntő befolyást gyakorol. Lassú hűtés esetén, pl. fúvott fóliatömlő gyártásakor, nagy szferolitokból álló szerkezet alakul ki. A keletkező fólia ezért merevebb és kevésbé átlátszó. A vízfürdőben és hűtőhengereken hűtött fólia - ahol a hűtés sebessége lényegesen nagyobb - flexibilisebb és átlátszóbb.A nyújthatóságot és ezen keresztül jó mechanikai tulajdonságok elérését a fólia szerkezete döntően befolyásolja. A fóliacsík és a fóliafonal gyártásrajzát vázlatosan az 1. ábra mutatja. (A különböző módszerekkel előállított fóliaszálak gyártástechnológiájában bizonyos hasonlóságok, de határozott különbségek is találhatók.)

1. ábra Fóliacsík és fóliafonal előállításának vázlatos folyamatábrájal - extrudálás, síkfólia-képzés, 2 - hűtés, 3 - extrudálás, tömlőképzés 4 - vágás, 5 - nyújtás, 6 - hőrögzítés, 7 - csévélés, 8 -

fóliacsík, 9 - fibrillálás, l0 - csévélés, 11 - fibrillált fona1, 12 - fibrillálás, l3 - kannalerakás 14 - fibrillált kábe1,15 - fibrillálás, 16 - terjedelmesítés, 17 - vágás, 18 - vágott szál

98

6.4.4

6.4.5

6.4.6

6.4.7 Textilburkolatok

A csomagolószövet minőségi jele a "Hess" és azt követi a négyzetmétertömeg.A legismertebb textilburkolatból készült csomagolóeszköz a bála. A becsomagolásra kerülő termékeket préseléssel tömörítik, melyet egy vagy két réteg vászonnal burkolnak. A burkolatot körbe levarrják és az öltéseket csomózzák. A szállítás megkönnyítésére a sarkokon füleket képeznek ki.

2.ábra Textilbála

Nagy előnye a bálának kis táratömege, hátránya, hogy alkalmazási köre szűk, mert mechanikai hatások ellen a csomagolás nem véd.A gyakorlatban megengedett legnagyobb tömeg általában 150 kg. Higroszkópos anyagok csomagolásához a vásznat impregnálni szokták.

6.4.8 Fóliacsíkból előállított termékek

Fibrillált fóliacsík, körszövött tömlő, síkszövet, agroszövet, párnazsák, konténerek stb.

6.4.8.1 Textilzsákok

A zsákot szövetből varrással vagy ragasztással állítják össze. A töltött zsák lezárható a száj levarrásával, s ilyenkor dézsmálás ellen nagyobb védelmet biztosít, de zárható a nyitott szájrész anyagának redőkbe való összefogásával zsineggel vagy fémhuzallal (rózsakötés). Mindezeket kiküszöböli a szelepes zsák használata.

99

3. ábra Rózsakötés

A textilzsákok nedvességtől és por szennyezéstől csak mérsékelt védelmet biztosítanak. A liszt, gabona, valamint az állati tápok csomagolására természetes alapú zsákokat, (len, juta) burgonya, hagyma tárolására pedig műanyag (szőtt polipropilén) zsákokat használnak. A műanyagszálak szilárdságának növelése érdekében a szálgyártáskor nyújtást (orientáció) végeznek. A műanyagzsákok nedvességgel szemben ellenállóbbak, jobb a vegyi ellenállóképességük és kedvezőbbek a mechanikai tulajdonságok is.

6.4.8.2 Műanyagzsákok.

Alapanyaguk LDPE vagy szőtt PP. Általában szilárd, porszerű és szemcsés anyagok, műtrágyák, növényvédőszerek, mészhidrát, perlit, műanyaggranulátumok, ritkábban viszkózus anyagok bitumen, oltott mész csomagolására használják.Töltés szempontjából két alapváltozata terjedt el: a nyitott végű párnazsák és a szelepes zsák. Alakja szerint sima, talpas és redőzött lehet.A polietilén párnazsák hegesztéssel készül.

4. ábra Polietilén párnazsák

Töltés utáni zárását hegesztéssel vagy varrással végzik.A zsákok falvastagsága 0,08-0,25 mm,hosszúsága 500-1400 mm, szélessége: 300-650 mm (TVK) között változik.

A zsákok egymáson könnyen elcsúsznak az egységrakományban. Ezen a felület durvításával igyekeznek segíteni (nagysúrlódású fólia).A talpas szelepes zsák különböző ipari és mezőgazdasági termékek elterjedt csomagolóeszköze.

100

5. ábra Talpas szelepes zsák

A nedvességnek ellenálló zsák szelepe megbízható zárást biztosít szabadban való tárolás esetén is. A különböző méretben készített zsákok hosszúsága min. 630-730 mm max. 900-960 mm szélessége min. 450-530 mmmax. 650 mm (TVK).A szelepes zsákok töltőtorok segítségével automata gépen tölthetők. A zsákok nyomtathatók.A zsákos egységrakományképzés biztonságosabb mint a párnazsákoknál.Fenék és oldalvarrott zsákokat készítenek légáteresztő PP-ből gabona, kukorica vagy burgonya, hagyma csomagolására. Ennek polietilénnel bélelt változatát műtrágyák, növényvédőszerek csomagolására használják.A zsákok színe lehet natúr, tejfehér, beige, stb. A zsákok töltőtömege max. 50 kg.Zsákméretek: szélesség: 420-700 mm, hosszúság: 850-1300 mm.

A varrás láncöltéssel, polipropilén cérnával történik. A polietilén betétzsák 0,05-0,155 mm vastagságú.A polipropilén szelepes zsákok polipropilénnel rétegezett PP szövettömlőből készülnek. Növényvédőszerek, műtrágyák, bitumen, cukor, só, műanyaggranulátum csomagolására használják.A zsákhossz 470-900 mm, a zsákszélesség: 420-600 mm (Kender, Juta és Politextil Vállalat).

Ultraibolya fény ellen stabilizálható. Követelmény, hogy a 2,5 m-ről a zsák négy oldalára egyszer végrehajtott ejtőpróbánál 50 kg töltőtömegnél, 85 %-os térfogatkihasználásnál a zsákok 95 %-a nemszakadhat el.

Egységrakomány képzéskor hátrányként jelentkezik a műanyagzsákok csúszási hajlama. Nedvesség elleni védelem fokozása érdekében a műanyagzsákokat fóliával bélelni szokták.

6.4.9 Hálók és szövés nélküli textíliák

A hurkolással kialakított hálót speciális hurkológépekkel gyártják. (Raschel technológiák). A háló egymásba kapcsolódó hurokszemekből áll. Az alapanyag lehet pamut és ennek viszkózzal való keveréke, ma már túlnyomórészben polipropilén. A hálókat különböző tömlőátmérővel és lyukmérettel változatos színekben készítik. Az alkalmazásnál a töltést követően a két végén megcsomózzák vagy fémkapoccsal zárják. A szükséges légcserét a háló anyaga biztosítja. Az önkiszolgáló kereskedelem vagy előrecsomagolva kapja a termékeket, vagy a helyszínen elvégezhető a hálótömlős csomagolás.

Szövés és hurkolás nélkül mechanikai és kémiai módszerrel való szövetkészítést is lehet végezni olymódon, hogy a meghatározott hosszúságú szálakat egy térben lebegtetnek és műanyaglakkot permeteznek a szálak közé, majd vákuum segítségével tömörítik a szálakat, végül fűtött hengerek között kialakítják a textil anyagvastagságát. Az így előállított anyagot vliesnek nevezik. A felhasznált anyagok méretei és a lakkanyag tulajdonságai szerint különböző vliesek gyárthatók.

6.4.10 Hajlékonyfalú szállítótartályok (flexibilis konténerek).

101

Legrégebben használatosak az ún. gumikonténerek, amelyek gumírozott szövetből 0,5-1,0 m3

űrtartalommal készülnek és az autógumi köpenyekhez felhasznált korom szállítására használatosak. Más termékek szállítására is alkalmasak (műtrágya, mészkőliszt), de ezekhez az újabban megjelent olcsóbb anyagokból készülteket használják.A PVC-vel bevont textilszövetet is hazánkban gyártják. 1,0-1,5 m3-es változatait a mezőgazdaságban és a műanyag alapanyagok szállítására használják.

Legjobban a polipropilén szövetből polietilénnel bevont vagy anélkül készülő hajlékonyfalú konténerek terjedtek el.A töltési térfogatuk 0,5-2 m3. A töltési tömeg 0,5-1,5 tonna lehet.Változatos megfogási és töltési-ürítési megoldásokat alkalmaznak.

6. ábra Hajlékonyfalú szállítótartályok

1500 kg teherbírású konténerzsák (big-bag)

A konténerzsák PP körszövött tömlő felhasználásával készül. (7. ábra)

Jellemzői:

Felfüggesztési pontok száma: 1Teherbírás: 1500 kgBiztonsági faktor: 5:1Körszövött tömlő területsúlya: 225 g/m2

Emelési magasság: kb.~210 cmFenékméret: 115 cmFenékforma: csomózottFejforma: mandzsettaZsáksúly betétzsák nélkül: . 2122 gPE betétzsák vastagsága: 100 m

A konténer speciális hajtogatással készül, amely a konténerzsák alsó részének összehúzásával biztosítja a. tökéletes zárást. A légzárást polietilén betét látja el.Varrócérnaként nagyszilárdságú PP cordel (3000 den) előcérnát használnak.

102

7. ábra Konténerzsák (big-bag)

1000-1500 kg teherbírású konténerzsák (big-bag) leürítő nyílással (8. ábra)

A konténerzsák PP körszövött tömlő vagy bevont síkszövet felhasználásával készül.

Je11emzői:

Teherbírás: 1000-1500 kgBiztonsági faktor: 5:1Körszövött tömlő területsúlya: 170-225 g/m2

Bevont síkszövet területsúlya: 170-200+30 g/m2

Magasság (a töltet térfogatsúlyától függően): 1000-1400 mmFenékméret: 900 x 900 mm Fenékforma: kiürítő nyílással ( 30 cm)Fejforma: betöltő nyílással ( 30 cm)Felfüggesztési pontok száma: 4 PE betétzsák vastagsága: 100 m

A konténer betöltő és leürítő nyílással rendelkezik. Amennyiben szükséges, a légzárást polietilén betét biztosítja.Varrócérnaként PP cordel előcérnát (3000 den) valamint nagyszilárdságú poliészter varrócérnát (3000 den) használnak.

103

8. ábra Konténerzsák (big-bag) leürítő nyílással

104

6.5 CSOMAGOLÓANYAG KOMBINÁCIÓK

6.5.1 CSOMAGOLÓANYAG-KOMBINÁCIÓKRÓL ÁLTALÁBAN

A kombinált csomagolóanyagokon olyan anyagegyütteseket értünk, amelyek a komponensek optimális összetételével azok tulajdonságainak összegét, gyakran további járulékos tulajdonságokat is elérnek. A társításnál nemcsak az egyik összetevő már meglevő tulajdonságainak javításáról van szó, hanem olyan tulajdonságegyüttesek eléréséről, amelyek a kombinációt az összetevőktől eltérő alkalmazási területen is felhasználhatóvá teszi. A kombinált csomagolóanyagokat az jellemzi, hogy teljes felületükben vagy felületük jelentős részén az áru védelmének fokozása, ill. minőségének megőrzése érdekében két vagy több különböző tulajdonságú, de továbbra is elkülönülő anyag tartós egyesítésével jönnek létre. A kombinációkat szokásosan hajlékony és merev falú kombinációkra oszthatjuk fel. Hajlékony falú kombinációknak azokat tekintjük, amelyeknél - szemben a félmerev és merev falú kombinációkkal - a belőlük készülő csomagolóeszköz önmagában nem alaktartó, végső formáját a belecsomagolt termék nagymértékben meghatározza.

6.5.2 A hajlékony falú kombinációk előállítása

A hajlékony falú kombinált csomagolóanyagok összetételük, gyártástechnológiájuk és tulajdonságaik alapján élesen elkülöníthető - hajlékony falú csomagolásra önmagukban is alkalmas - egyszerű összetevőkből épülhetnek fel. Ezek a következők: - papír (ill. karton);- fém (a gyakorlatbán szinte kizárólag alumínium);- műanyagok.

A különböző tulajdonságú műanyagok közül a leggyakrabban a következőket használják: - kis és nagy sűrűségű, ill. lineáris kis sűrűségű polietilén (LDPE, HDPE, LLDPE);- polipropilén (PP);- poliamid (PA 6 és PA 11);- poliészter (PETP);- poli(vinilidén-klorid) (PVDC).

A műanyagok köző sorolhatjuk célszerűségi okokból a természetes alapú viszkózfóliát és a műanyagtartalmú forró ömledékek (hot-meltek) csoportját. Ezekből a fő összetevőkből három alapvető technológiai eljárással állítható elő hajlékony falú kombináció, mégpedig: - bevonással;- rétegeléssel; - koextrúzióval.

105

6.5.2.1 Bevonás

Bevonáson valamely hordozó felületén folyadékfázisból kiindulva összefüggő, filmszerű réteg kialakítását értjük. A bevonási eljárásokat a bevonóanyag és a bevonási technológia alapján csoportosíthatjuk. A bevonási eljárás megválasztása a hordozó és a bevonóanyag tulajdonságaitól egyaránt függ. A kialakuló bevonat zárási tulajdonságait a hordozó nagymértékben befolyásolja, ezért ennek helyes megválasztása éppoly fontos, mint a bevonóanyagé.

Lakkozásnál a filmképző anyagot kis viszkozitású oldatban juttatják a felületre. A filmképzés oldószerelvonás (szárítás) következtében jön létre. Az eljárás előnye, hogy a jelenleg ismert legvékonyabb összefüggő réteg kialakítását nagy termelékenységgel teszi lehetővé. A kialakuló film homogén, tulajdonságai azonos anyagokat összehasonlítva az egyéb bevonóeljárásokkal elérhetőknél (megfelelő hordozón) jobbak. Hátrányos, hogy oldószerként általában szerves oldószerek alkalmasak, ezért költséges, tűz és robbanás elleni védelemmel ellátott berendezések szükségesek. Az általában igen kis viszkozitású lakkoknak a felhordásához szinte kizárólag hengeres (sima vagy rácshengeres) felhordó műveket alkalmaznak (1. ábra).

Diszperziós bevonáson a filmképző anyagnak a hordozó felületére diszpergált formában történő felhordását, majd a diszpergálószer szárítással végzett elvonását követő irreverzibilis koagulációját értjük.Az általánosan alkalmazott vizes diszperziók előnye, hogy a bevonóberendezések viszonylag olcsók, nincs szükség robbanás elleni védelemre és oldószer-visszanyerésre. Számos vizes diszperzió áll a felhasználók rendelkezésére, amelyek közül kiváló funkcionális tulajdonságai, széles körű alkalmazhatósága miatt legnagyobb jelentősége a PVDC vizes diszperzióknak van. A diszperziós bevonóberendezések kapacitását a diszperziók teológiai tulajdonságai és a jelentős szárítási igény korlátozza. Az eljárás érzékeny a hordozó tulajdonságaira (simaság, felületenergetikai viszonyok), és a felhordási és szárítási technológia pontos betartására. A vizes diszperziók legfontosabb felhasználási területe a papír bevonása, de alkalmazhatók alumínium és műanyag fóliák, sőt előlakkozott viszkózfólia bevonására is.

1. ábra Jellegzetes lakkfelhordó rendszerek

106

a) azonos irányú, kéthengeres; b) azonos irányú, háromhengeres; c) ellenirányú, háromhengeres; d) rácshenger leszedőkéssel

2. ábra Jellegzetes felhordóművek vizes diszperziókhoza) hengeres felhordás, forgópálcás és légkefés egyengetés; b) ellenforgó rácshengeres felhordás

1 forgó egyengetőpálca; 2 légkefe . ,

A felhordóművek hengeres (2. ábra) elrendezésűek, a felhordást forgó leszedőkén 3 vagy légkefe, újabban magában a felhordóműben elhelyezett rácshenger szabályozza.A felhordási rendszer és az 50 % körüli szárazanyag-tartalom hordozótól függően 5...20 g/m2 tömegű réteg kialakítását teszi lehetővé. Papír bevonásánál a pórusosság megszüntetésére célszerű a bevonóanyagot (15...20 g/m2 két, esetleg három rétegben felhordani. Ez azonos rétegvastagság mellett a zárási tulajdonságok jelentős javulását eredményezi.Az ömledékes bevonás bevonóanyagai 100 % szárazanyag-tartalmúak. A bevonat a szilárd-folyékony, majd a hordozón a folyékony-szilárd, a hőmérséklet-változás következtében létrejövő halmazállapot-változás által jön létre. Attól függően, hogy a folyadék fázis jellege és viszkozitása milyen a feldolgozási hőmérsékleten, megkülönböztethetjük az ömledékes bevonást szűkebb értelemben és az extrúziós bevonást (3. ábra).A (szűkebb értelemben vett) ömledékes bevonás egyszerű gépi berendezésen megvalósítható és a bevonóanyagok rendkívül széles köre áll rendelkezésre. Utóbbi a makrokristályos paraffinoktól a paraffinok és polimerek keverékéből felépülő forró ömledékig (hot-melt) terjed. A hot-meltekben alkalmazott polimerek közül a leggyakoribbak a polietilén, ill. módosított polietiléntípusok és az etilén-vinil-acetát kopolimer. A hot-meltek (viszkozitása - összetételtől függően - a feldolgozási hőmérsékleten általában 500... ...50 000 mP s. A felhordás kisebb viszkozitásnál (kb. 25 000 mP ·s-ig) hengeres felhordóművön, efölött nyomás alatt levő öntőfejeken történik.Az ömledékes bevonási technológia mind a felhordott réteg vastagsága, mind a bevonóanyag tulajdonságai tekintetében a bevonási eljárások közül a legtágabb variációs lehetőséget biztosítja.A nagy viszkozitású (80 000 mP · s fölötti) hőre lágyuló műanyagömledékek csak jelentős nyomással, extruderrel sajtolhatók ki a keskeny résnyalású szerszámon. Az így kialakított filmet a hordozóval egyesítve, majd lehűtve alakul ki az extrúziósan bevont termék. Az eljárás előnye, hogy nagy termelékenységgel a legolcsóbb műanyagok (LDPE, PP) felhasználását teszi lehetővé bevonási célra. A hordozóval szemben különösebb követelményeket nem támaszt, megfelelő előkezelés után papír, karton, viszkózfólia, alumínium fólia sőt elegendően hőálló műanyag fólia bevonása is lehetséges. Legnagyobb jelentősége a papír és a karton polietilénnel történő bevonásának van.

107

3. ábra Ömledékes bevonási módoka) hengeres felhordás kis viszkozitású fonó ömledékekhez; b) zárt, nyomás alatti öntőfej nagy

viszkozitású ömledékekhez; c) extrúziós bevonás(itt: papír bevonáshoz "Capcote" eljárás)

1 hűtőhenger; 2 extrúder szélesrésű fej; 3 szívóhenger; 4 nyomás alatti öntőfej; 5 műanyag fólia

Az így előállított kombinációk funkcionális tulajdonságai igen jók, a ráfordítások viszonylag csekélyek.Az extrúziós bevonás hátránya, hogy csak néhány műanyag felhordására alkalmazható és egy berendezésen belül az átállás más műanyagra bonyolult. Az extrúziós bevonás alkalmazása így néhány kombináció nagy mennyiségbah való előállítására indokolt.

Oldószermentes bevonáson (szűkebb értelemben) olyan eljárást értünk, amelynél a 100 % szárazanyag-tartalmú bevonóanyag szobahőmérsékletű felvitele után a hordozón az összefüggő bevonat kémiai reakciókkal jön létre. A kémiai reakciót hőhatás, az egyes komponensek reakciója és a környezetből történő nedvességfelvétel egyaránt kiválthatja. Bevonási célra az eljárás nem terjedt el, mivel alkalmas bevonóanyagok alig állnak rendelkezésre. Legnagyobb jelentősége az oldószermentes szilikonbevonásnak van.A korábban alkalmazott egyéb bevonó eljárásoknak pl. amelynél a hordozóra szórt műanyagport fűtött hengerek között összefüggő filmmé olvasztották össze, a korszerű, hajlékony falú kombinációk előállításánál már nincs jelentőségük.

6.5.2.2 Rétegelés

108

A rétegelés (kasírozás, laminálás) az előzetesen különálló fóliaszerű anyagok alkalmas módon való egyesítése úgy, hogy azok a külső hatásokkal szemben zárt egységként viselkedjenek.A rétegelést általában megelőzi az egyik összetevő ragasztóval történő bevonása. A rétegelési eljárásokat így célszerűen a bevonási technológiákhoz hasonlóan csoportosíthatjuk. A kombinációk rétegeléses előállításánál előnyös, hogy az egyes összetevők tulajdonságai előzetesen meghatározottak, és ezeknek egymásra nincsen hatásuk, továbbá, hogy szinte valamennyi fóliaszerű anyag kombinálására lehetőség nyílik.A rételtelési technológiát elsősorban a társítandó összetevők felületienergia-viszonyai és vízgőzáteresztő képessége, valamint a társítandó összetevők között létrehozandó kötés nagysága határozza meg.

Nedves rétegelésnél az általában vízben oldott vagy diszpergált ragasztót az egyik összetevőre egyenletes rétegben felhordják, majd ezt követően közvetlenül - nedves állapotban - társítják a másik összetevővel. A végleges ragasztási szilárdság a ragasztó szárítása után jön létre. A ragasztóban levő víz gyors eltávozásához az egyik összetevőnek jó vízgőzáteresztő képességgel kell rendelkezni. A kombinációk összetevői közül ilyen tulajdonsága a papírnak van. A nedves kasírozási technológia tehát akkor alkalmazható, ha az egyik összetevő (bevonat nélküli) papír. További feltétel, hogy a ragasztó a másik összetevővel megfelelő kötést létesítsen. A nedves rételtelési eljárással főleg papír-alumínium fólia, ritkábban papír-műanyag fólia társításokat állítanak elő.A nedves rételtelésre alkalmas berendezés egyszerű felépítésű. Az általában hengeres ragasztófelhordó mű szokásosan a nem szívóképes összetevőre hordja fel a ragasztót. A gép teljesítőképességét alapvetően szárítókapacitása határozza meg.A nedves rétegeléssel létrehozott kombináció hő hatására nem érzékeny, áteresztési tulajdonságait alapvetően az összetevők, míg mechanikai tulajdonságait a ragasztó is befolyásolja.

Száraz rétegelésnél az egyik összetevő oldott vagy diszpergált ragasztóval történő bevonását szárítás (oldó-, ill. diszpergálószer-elvonás) követi, majd a már száraz, de ragadó felületű, bevont összetevő egyesítése következik a kombináció másik összetevőjével.Az oldószeres ragasztók általában egy- vagy kétkomponensű szerves oldószerekben oldott - szokásosan poliuretán alapú - műgyanták. A ragasztót a lakkozáshoz hasonlóan hordják fel.Az eljárás alkalmas - általában előkezelt - műanyag fóliák, viszkózfólia és alumínium fólia egymás közötti, továbbá papír (bevonatos és bevonat nélküli) műanyag fóliákkal való társítására.Alkalmas (az oldószeres ragasztóhoz kötődő, ugyanakkor annak oldószerében nem oldódó) nyomófesték felhasználásával nem okoz nehézséget a rétegek közötti ún. szendvicsnyomtatás. A nyomófesték ebben az esetben az átlátszó fólia belső, védett oldalát van.

A száraz rétegelés szinte valamennyi anyagpárosítás előállítására alkalmas. A ragasztót hengeres felhordóműveken a hőhatásra kevésbé érzékeny összetevőre hordják fel Hőre lágyuló műanyag fóliákat kis hőmérsékleten kell szárítani, ami a termelékenysége csökkenti. Az oldószerek maradéktalan eltávolítására különösen élelmiszer-csomagoló anyagok gyártásánál nagy gondot kell fordítani. A száraz rétegelésnél alkalmazott ragasztók sajátossága, hogy a végleges kötőerőt csak néhány nap után érik el, ezután azonban oldhatatlan, hőhatásra érzéketlen kötést létesítenek.

Ömledékes rétegelésnél az ömledékes bevonáshoz hasonló ragasztófelhordást követően közvetlenül, még a ragasztó olvadt állapotában társítják az összetevőket. Az ezt követő gyors hűtés kiváltja a ragasztó megszilárdulását és a kötési erő létrejöttét.Az összetevők anyagi minőségétől és a megkívánt szétfejtési szilárdságtól függően alkalmazható ömledékragasztóként paraffin, viasz és fonó ömledék (hot-melt).A viszonylag kis szétfejtési szilárdságot adó paraffin csak papírtársításoknál jöhet szóba.

109

A kasírozóviaszok már a papírkombinációkon túl viszkózfólia-kombinációkhoz is megfelelnek. Műanyag fóliák megfelelő kötőerejű társításához hot-melteket kell alkalmazni.Az ömledékes rétegelésnél felhordott ragasztó mennyisége 5...30 g/m2, és a kombinációk felhasználási tulajdonságait is lényegese befolyásolhatja, célszerű ezért ilyenkor a ragasztóval, mint külön réteggel számolni.Az ömledékes társítási eljárás technológiai sajátossága, hogy merítéses felhordással vonható be az egyébként is ragasztóval bevonandó összetevő másik oldala. Az őmledékes rételteléssel előállított kombinációk hátrányos tulajdonsága a viszonylag nagy ragasztófelhasználás, és a hőhatásra létrejövő delaminálódási veszély. Ezek az anyagok tartósan nem tehetők ki nagyobb hőmérsékletnek, sőt hegesztéses zárásra való alkalmasságukat is esetenként kell elbírálni.Az ömledékes rétegeléshez szükséges gépi berendezések az ömledékes bevonógépekhez hasonló, egyszerű felépítésűek. Megfelelően méretezett olvasztó- és hűtőrendszer esetén az ömledékes rételtelés egyszerűsége mellett a legtermelékenyebb társítási eljárás.

Az extrúziós rétegelés technológiája az egyik összetevő (célszerűen a nagyobb szilárdságú) bevonásáig megegyezik az extrúziós bevonással, ezt azonban még a felhordott műanyag olvadt állapotában a másik összetevővel való gyors egyesítés, majd hűtés követi. Az extrúziós rételteléshez megfelelő komponensek a papír, a viszkózfólia és az alumínium fólia, a felhasznált ragasztó a gyakorlatban főleg kis sűrűségű polietilén. A felhordott ragasztó mennyisége szokásosan 10...30 g/m2, és tulajdonságaival lényegesen befolyásolja a kombináció jellemzőit, így külön rétegként kell figyelembe venni.Az extrúziós rétegelés - hasonlóan a bevonáshoz, amellyel közel azonos gépi berendezésen megvalósítható - nagy tételek gyártásánál alkalmazható gazdaságosan.

Oldószermentes rétegelésnél a 100 % szárazanyag-tartalmú poliuretánalapú ragasztót rendkívül vékony (0,8...1,5 g/m2 ) rétegben hordják fel az egyik összetevőre, majd azonnal egyesítik a másikkal.

A kezdeti tapadást a ragasztó nagy viszkozitása teszi lehetővé, a végleges kötőerő kémiai reakciók révén csak néhány nap alatt jön létre. A ragasztó ekkor átlátszó, lágy, szagtalan és oldhatatlan filmet képez. Ismeretesek tartósan hőálló (max. 130 °C) típusok is.A rendelkezésre álló ragasztók közül egyeseknél a viszkozitás csökkentésére szükség van bizonyos előmelegítésre (mintegy 80...100 °C), másokat szobahőmérsékleten is fel lehet hordani. A rendkívül csekély felhordási mennyiség különleges, hengeres felépítésű felhordóművet igényel. Az eljárás különösen műanyag fóliák, viszkózfólia és alumínium fólia egymás közötti, nagyobb ragasztófelhordással papírral történő társítására is lehetőséget nyújt.Az oldószermentes rétegelés viszonylag új és ezért fejlődőben levő eljárás. Előnyei megfelelő berendezés birtokában kézenfekvőek: csekély ragasztófelhasználás és energiaigény, szárítóra nincs szükség, elmarad a tűz és robbanás elleni védelem, környezeti ártalomtól nem kell tartani.A melegen hengerlés elsősorban kalanderezéssel készült műanyag fóliák ragasztó nélküli társítására alkalmas eljárás. A társítandó összetevőket fűtött hengerek között a műanyag fólia képlékeny állapotában összesajtolással egyesítik, majd lehűtik. Az alkalmazhatóság feltétele a műanyag fólia tág képlékeny tartománya és az összetevők közötti megfelelő adhézió. Ilyen módon pl. papír-PVC társítást lehet létrehozta. Hajlékony falú kombinációk gyártására az eljárást ritkán alkalmazzák.

6.5.2.3 Koextrúzió

A koextrúzió a műanyagok sajátos tulajdonságait leginkább figyelembe vevő társítási eljárás. A koextrúzió során egy- vagy többfajta műanyagból extruderrel állítanak elő - esetünkben fóliaszerű - terméket. A több rétegű fóliák a különböző polimerömledék-áramok egyesítésének eredményeképpen jönnek létre. Az ömledékáramok egyesítése végbemehet az alakadó szerszámon belül, a szerszám előtt és a szerszám után. Mindhárom eljárás használatos az összetevők reológiai tulajdonságai, egymáshoz

110

való affinitása és az elérendő pontosság függvényében, mind síkfóliák, mind fúvott fóliák előállítására (6.8. ábra).A rétegek megfelelő tapadása társított fóliáknál alapvető követelmény. Ebből a szempontból a koextrúzióval általában jobb eredmény érhető el, mint a rétegeléssel. Olyan összetevők esetén, ahol a koextrúzió során nem jön létre megfelelő tapadás (pl. LDPE-PA kombináció) mindkét fő összetevővel szemben jó adhéziós tulajdonságú anyagot kell közbenső rétegként alkalmazni.A koextrúziót a hasonló műanyag kombinációk létrehozására alkalmas száraz és oldószermentes rétegeléssel összehasonlítva, az eljárás előnyei:- egy berendezésben megvalósuló, közvetlenül kombinációt szolgáltató és azonnali továbbfeldolgozást lehetővé tevő módszer;- tömlőfólia előállítására is lehetőséget nyújt;- sok esetben lehetséges olyan anyagtakarékos kombináció előállítása, ahol az egyes rétegek vékonyabbak, mint a rétegelésnél lehetséges.Hasonló összehasonlításban a koextrúzió hátrányai:- gyakran nehézséget okoz az összetevők közötti kellő adhézió hiánya, ennek kiküszöbölésére további rétegek extrúziója többletráfordítást jelent;- nem műanyag-összetevők nem dolgozhatók fel;- átállások, anyagváltoztatások nagy időigénnyel és anyagfelhasználással járnak; - a rétegek közötti nyomatelhelyezésre nincs lehetőség;- a berendezések beruházási költsége általában nagyobb, mint az azonos rétegelőkapacitásé.

6.8. ábra. A rétegek egyesítése koextrúziónála) az alakadó szerszámon belül (itt: fóliafúvás); b) az alakadó szerszám után (itt: fóliafúvás); ~J az alakadó szerszám után

oxidáló gáz befúvással (itt: ún. ALKOR fóliafúvó eljárás);d) az alakadó szerszám előtt, az ún. fekete dobozban (itt: síkfólia extrúzió széles résű szerszámban)

Az előbbiek miatt a koextrúzió néhány nagy mennyiségben igényelt műanyag-műanyag kombináció előállítására alkalmazható célszerűen.

6.5.2.4 Fémgőzölés

A fémgőzölés mint csomagolási célú társítási eljárás - elsősorban a kellő teljesítményű berendezések hiányában - viszonylag rövid múltra tekinthet vissza. A korszerű anyagtakarékos technológia lényege, hogy 10 ...l0 mbar nagyságú vákuumban elgőzölögtetett fém - az ipari gyakorlatban nagytisztaságú alumínium - összefüggő, kb. 0,1 g/m2 tömegű, vékony rétegben lecsapódik a tekercses hordozón.

111

Fémgőzölésre a műanyag fóliák közül a poliészter és a viszkózfólia a legmegfelelőbb, de előkezeléssel, ill. előlakkozással megoldható a poliamid, polipropilén és polietilén bevonása is. A fémgőzölés csekély fémfelhasználással a műanyag fólia kitűnő fényzárást és az egyéb zárási tulajdonságok (vízgőz- és gázzárás) jelentős javulását jelenti. A fémgőzölt műanyag fóliákat gyakran használják a rétegelt fóliák összetevőjeként.

6.5.3 A merev falú kombinációk előállítása

A merev falú, alaktartó csomagolóeszközök fő feladata a mechanikai védelem. Ennek jelentős fokozásához a kombinációs eljárások kevésbé képesek hozzájárulni. Ebből adódóan a merev falú kombinációk jelentősége kisebb, mint a hajlékony falúaké, és választékuk néhány jellegzetes típusra korlátozódik.A hajlékony falú, papírtartalmú kombinációkkal azonos technológiával állíthatók elő az olyan merev falú kombinált csomagolóanyagok, amelyeknek egyik összetevőjük tekercselhető karton. Ezen a területen nagyobb jelentőségre az extrúziós bevonás és rétegelés, a fonó ömledékes (hot-melt) bevonás és a nedves társítás tett szert.Merevségüknél fogva nem tekercselhető, íves, papíralapú anyagok (karton és hullámpapírlemez) bevonására és rétegelésére íves bevonó- (főleg lakkozó-) és rétegelőberendezések szolgálnak. Ezek a tekercses gépekhez a felhordás módját tekintve hasonlóak, lényeges eltérés a pályavezető elemekben van.Kellően merev íves anyagok vastagabb rétegű bevonásához (lakkozásához) alkalmazható a függönybevonó berendezés.A széles résű szerszámmal végzett koextrúzióval műanyag-műanyag kombinációk, lemezek és táblák állíthatók elő.Merev falú csomagolóeszközök készítésére nagy mennyiségben használnak fel fémlemezeket, elsősorban acéllemezt. Az acéllemez védelmére, a termékkel való kölcsönhatásának megakadályozására ezeket műanyag védőlakkréteggel látják el. Erre a célra az íves ofszet nyomógépekhez hasonló lakkozóművet és a lakk beégetésére megfelelő kemencét alkalmaznak. Eredeti formaadó eljárással (pl. üvegpalack) és közvetlenül az alapanyagból formázva (pl. tubus) előállított kész csomagolóeszközök bevonására a merítéses és a porlasztásos eljárás alkalmazható.A kombinált hengerdobozok (kombidobozok) palástja spiráltekercselt hajlékony falú papírból, ill. papírkombinációkból, alsó és felső része fém vagy műanyag zárbelemből áll. Belső rétegként az igénybevételtől függően valamennyi papír-műanyag kombináció szóba jöhet. A kombidoboz kivitelében és anyagösszetételében messzemenően az adott csomagolási feladat követelményeihez igazítható, így optimális funkció és költségviszonyok kialakítását teszi lehetővé.

6.5.4 Műanyagtartalmú kombinációk

6.5.4.1 Műanyag-papír kombinációk

112

Valamennyi kombináció közül legnagyobb mennyiségben a papír-műanyag kombinációkat gyártják és alkalmazzák. Közös jellemzőjük, hogy a papír (ill. karton) a szilárdságot és a jó nyomtathatóságot teszi lehetővé, míg a műanyag általában a hegeszthetőséget és a zárási tulajdonságokat.

A papír-polietilén kombináció általában extrúziós bevonással készül. Kitűnően hegedő (PE a PE-nel), jó vízgőz- és folyadékzárású társítás. Kevésbé alkalmas jó gáz- és aromazárást igénylő, valamint zsír- és olajtartalmú termékek hosszabb tárolási idejű csomagolására. Nagy sűrűségű polietilén alkalmazása esetén azonban a zsírállóság megfelelő. A kombináció hidegtűrése kiváló. A papír-polietilén kombináció jellegzetes alkalmazási területe a fogyasztói tasakos és a szállítói burkolócsomagolás, a merev falú karton-polietilén kombinációnak pedig a dobozos ital- és készételcsomagolás.

A papír-polipropilén társításnak jobb olaj- és zsírzárása, valamint a hőtűrése, mint a papír-PE kombinációnak, egyéb tulajdonságaiban ahhoz közel áll. Bizonyos feltételekkel csomagolásban melegíthető termékekhez is alkalmas.A vizes diszperziós bevonással készülő papír-PVDC kombináció vízgőz-, de különösen gáz- és aromazárása kiemelkedő. Hegeszthetősége valamivel gyengébb, mint a papír-PE kombinációé, ezért gépi feldolgozása nehezebb. Fő felhasználási területe az erősen nedvességre érzékeny, gáz- és aromazárást igénylő termékek tasakos fogyasztói csomagolása.

A papír-PE-PVDC kombináció egyesíti magában a PE jó feldolgozhatóságát és a PVDC kiváló zárási jellemzőit a drágább PVDC csekély felhasználása mellett. Fokozottabb igények kielégítésére ugyanazokon a területeken használható, mint a papír-PE és a papír-PVDC kombináció.

Az ömledékes bevonási eljárással készülő papír-paraffin kombináció jó záróképességét a hajtogatással együttjáró sérülések jelentősen csökkentik, amit adalékolással csak részben lehet ellensúlyozni. Tekintve, hogy a pa;affinbevonatú papír gyakorlatilag nem hegeszthető és nem ragasztható, a társítás jelentősége csökkenő, bár olcsósága és hajlékonysága miatt ma még jelentős mennyiségben alkalmazzák hajtogatással (főleg csavaró) készülő csomagolásra. Jellegzetes alkalmazása a cukorkák szemenkénti csavaró és hajtogatásos burkolócsomagolása, de megfelel sütőipari termékek, sőt iparcikkek csomagolására is.

6.5.4.2 Műanyag-műanyag kombinációk

A csomagolástechnikában a műanyagok közül legrégebben a természetes, regenerált cellulózalapú viszkózfóliát és kombinációit alkalmazzák. Kombinációs eljárásként leggyakrabban a viszkózfólia hátrányos tulajdonságainak megváltoztatására és további előnyös tulajdonságok elérésére a lakkozást választják. Valamennyi lakkozott viszkózfólia, szokásos kivitelben színtelen, csillogó, zsírral és olajjal szemben ellenálló, hegeszthető (egy vagy mindkét oldalon), vízgőz-, gáz- és aromazárása a lakkozástól is lényegesen függ.Az egyoldalt cellulóz-nitráttal lakkozott viszkózfólia (szabványos jelölése DMS) a tárolás körülményeire érzékeny, egyoldalt hegeszthető, áteresztési értékei viszonylag nagyok, így ezt igénylő élelmiszerek lélegző csomagolására alkalmas.A kétoldalt cellulóz-nitráttal lakkozott viszkózfólia (MS) a legelterjedtebben alkalmazott típus. Kétoldalt hegedő, áteresztési értékei közepesek, így a legkülönbözőbb élelmiszerek kis és közepes eltarthatósági idejű csomagolására használható.A kétoldalt PVDC-dal lakkozott viszkózfólia (XS) zárási tulajdonságai kitűnőek. Alkalmazási területe megegyezik az MS-fóliáéval, dé lényegesen nagyobb eltarthatósági időt tesz lehetővé.

113

Az alumíniummal fémgőzölt és PVDC-dal lakkozott viszkózfóliának az XS-minőséggel közel megegyező zárási tulajdonságai vannak, de a fénytől is jól véd, ezért napsugárzásra érzékeny termékekhez{egyes gyógyszerek és élelmiszerek) jól bevált.A viasszal rétegelt viszkózfólia-viszkózfólia kombináció (MMS, XXS) áteresztési értékei a kétszeres rétegvastagságnak megfelelően a legkisebbek. Előnye még a nagy szakítóés továbbszakadási szilárdság, a hajlékonyság és a rétegek közötti nyomatelhelyezés lehetősége. Alkalmazása minden olyan területen szóba jön, ahol az egyrétegű viszkózfólia szilárdsági vagy áteresztési szempontból nem kielégítő.A rétegeléssel és extrúziós bevonással egyaránt előállítható viszkózfólia-polietilén kombináció a két réteg vastagságának valamint a viszkózfólia típusának célszerű megválasztásával sokféle termék csomagolására alkalmassá tehető. A kombináció hegeszthetősége (PE-PE-nel), szilárdsági tulajdonságai és gépi feldolgozhatósága egyaránt kiváló. Lehetőség van nyomat rétegek közötti elhelyezésére is. Felhasználási területe a darabos és apró szemcsés termékektől a folyadékok csomagolásáig terjed.Néhány viszkózfólia-kombináció áteresztési tulajdonságai a 6.8. táblázatban találhatók.

A viszkózfólia-kombinációkat az utóbbi időben főleg gazdasági okokból a biaxiálisan orientált polipropilén és kombinációi háttérbe szorították.A műanyag-feldolgozási technika gyors fejlődése következtében a teljesen szintetikus műanyag-műanyag kombinációknak rendkívül nagy száma állítható elő. A legelterjedtebb kombinációk belső, jól hegeszthető rétege polietilén.A poliamid-polietilén kombinációban - amelyet szokásosan fúvásos eljárással közbenső etilén-vinil-acetát vagy ionomer réteggel állítanak elő - a poliamid réteg a jó gázzárást, zsírállóságot, hő- és kopásállóságot, míg a polietilén a hegeszthetőséget és a vízgőzzárást biztosítja. A társítás a fóliavastagságtól függő mértékben mélyhúzható és alkalmas vákuumcsomagolásra. A mélyhűtésállóság kiváló, és a fólia a poliamidoldalon előkezelés nélkül is nyomtatható. Fő alkalmazási területe hús és húskészítmények, tejtermékek mélyhúzott vákuumcsomagolása és különböző sugársterilezett ipari termékek csomagolása (6.13. ábra).A poliészter-polietilén társításban a poliészterréteg gázzárása még a gazdasági okokból (általában 0,012 mm) csekély rétegvastagság esetén is igen jó. Ebben a kombinációban is a polietilén a jól hegeszthető és vízgőzzáró. A poliészter kitűnő mechanikai tulajdonságai előnyösen hatnak a feldolgozásra és a csomagolás szilárdsági jellemzőire. Belső rétegként nagy sűrűségű polietilént alkalmazva a kombináció alkalmassá válik hősterilezésre és főzhető csomagolások előállítására. Alkalmazási területe ennek megfelelően mélyhúzott vákuumcsomagolások, italok tasakos csomagolása, védőgázas csomagolások és főzhető csomagolások.A poliamid-ionomer kombinációt biztonságosabb hegeszthetősége, jobb mechanikai tulajdonságai következtében újabban a poliamid-polietilén kombinációk helyett alkalmazzák.Az egyébként igen jó mechanikai tulajdonságú, biaxiálisan orientált polipropilénfóliák hegeszthetővé tételére és zárási tulajdonságáik javítására társítást kell alkalmazni. A polietilénnel (vagy etilén-propilén kopolimerrel) koextrudált BOPP fóliák jól hegeszthetőek egy vagy mindkét oldalon, zárási jellemzőik közül a vízgőz- és gázáteresztés egyaránt közepes. A PVDC-daI bevont BOPP zárási tulajdonságai a PVDC-ra jellemző módon kitűnőek, a hegeszthetőség is megfelelő. A BOPP-kombinációk a hasonló célú viszkózfólia kombinációkat fokozatosan visszaszorítják.A BOPP-polietilén társított kombinációk a csomagolástól elvárt nagyobb mechanikai szilárdság esetén használhatók.Az előbbi, nagyobb mennyiségben előállított kombinációkon kívül mind rétegeléssel, mind koextúzióval egyes különleges célokra kis és nagy sűrűségű polietilén, polipropilén, ionomer, poliamid, PVDC-kopolimer és poliészter felhasználásával lehet hajlékony falú kombinációkat előállítani.merev falú csomagolóeszközök vákuumformázásához alkalmazott műanyag-műanyag kombinációk jellegzetes felépítést mutatnak. Hordozórétegként polisztirolt, PVC-t, sztirol-akrilnitril kopolimert és metil-metakrilát-butadién-sztirol kopolimert tartalmaznak. Ezek 0;15...0,2 mm rétegvastagságban a

114

mechanikai szilárdságot adják, de bizonyos fokig zárnak is. Zárórétegként elsősorban jó gázzárásuk miatt PVDC-t, poliamidot, poliésztert alkalmaznak. Hegeszthető rétegként kis és nagy sűrűségű polietilént és pofipropilént tartalmaznak.Az előbbiekhez hasonló, de hegedő réteget értelemszerűen nem igénylő kombinációk palackfúvásra is felhasználhatók.A kettőnél több rétegű műanyag-műanyag kombinációk (három-öt rétegűek), amennyiben ezek alkalmazása indokolt, előállíthatók koextrúzióval, vagy több lépésben az egyes fóliarétegek egymás utáni ragasztásos társításával, esetleg bevonással.

6.5.4.3 Műanyag-fém kombinációk

Hajlékony falú csomagolásra az alumínium-műanyag kombinációk megfelelőek. Vékony alumínium fóliákat zárási tulajdonságaik és mechanikai szilárdságuk fokozására, valamint magának a fóliának a védelmére mindkét oldalon lakkréteggel (általában cellulóz-nitrátlakkal) vonják be. Vastagabb, hegeszthető lakkréteggel bevont fóliák műanyaghoz hegedő zárófóliaként vagy tasakos csomagoláshoz is felhasználhatók.

Az alumínium fólia-polietilén kombináció lehetővé teszi a csomagolóanyag-kombinációban az alumínium lehető legkisebb felhasználását, a PE-réteg ugyanis a hegeszthetőségen túl a szükséges mechanikai szilárdságot is biztosítja. Kombinációs eljárásként száraz rétegelés és extrúziós bevonás egyaránt szóba jöhet. Az alumínium fólia másik oldala cellulóz-nitráttal lakkozott. A társítás fényvédő, jó záróképességű csomagolásokat tesz lehetővé, bár a külső alumínium fólia sérülékenysége korlátozó tényező.Merev falú csomagoláshoz alkalmazható fém csomagolóanyagoknál a jellegzetes kombinációs eljárás a beégető lakkozás.

6.5.4.4 Többszörös, műanyagtartalmú kombinációk

A koextrúzióval közvetlenül is, a bevonási és a rétegelési technológiákklal pedig azok egymás utáni, esetleg egy gépi berendezésben történő ismétlésével többszörösen kombinált, három-hét rétegű, műanyagtartalmú kombinációk állíthatók elő. Az egymást követő technológiai műveletek számát a nagy gépidő-szükséglet korlátozza, másrészt jól megválasztott rétegösszetétel esetén általában funkcionálisan is kielégítő a három-öt rétegű kombinációk alkalmazása. Ennél nagyobb rétegszámra csak különleges felhasználási cél esetén van szükség.Az alumínium fólia-papír kombináció mindkét oldali bevonással tovább kombinálható. Papíroldali bevonás esetén belső, hegedő bevonóanyagként polietilén, fonó ömledék (hot-melt), PVDC egyaránt alkalmazható. Az alumíniumfólia-oldali bevonásra szokásosan polietilént (újabban ionomert) alkalmaznak. A csomagolás külső papír oldala ilyenkor a kitűnő nyomatminőséget adó nyomathordozó. Áteresztési értékek, szabványos körülmények között, sérülésmentes anyagoknál gyakorlatilag egyik kombinációnál sem mérhetők, bár a papíroldalon bevont társítás alumíniumrétege mechanikus sérülésekre érzékeny. Ezen társítások jellegzetes alkalmazása nagy zéróképességét igénylő szilárd termékek (pl. levesporok) és folyadékok tasakos fogyasztói csomagolása.Az alumínium fólia-papír-hegedő bevonat kombinációt alumíniumoldalon újabb műanyag fóliával rétegelve megvédhető az egyébként sérülékeny alumínium fólia és elhelyezhető a nyomat a rétegek .között. Erre a célra a műanyag fóliák közül a poliészter és a BOPP a legalkalmasabb. Az ilyen

115

kombinációnak kellő a merevsége, szilárdsága és szinte tökéletes a zéróképessége, ezért pl. liofilizált élelmiszerek, fényérzékeny vegyi anyagok, védőgázas csomagolások céljaira is megfelelnek.Az előbbiekhez hasonló alkalmazási területeken a hajlékonyabb műanyag fóliaalumínium fólia-műanyag fólia (jellegzetesen: poliészter-alumínium fólia-polietilén vagy polipropilén fólia) kombináció is felhasználható. A PTFE-alumínium-PP összetételű társítás hőtűrése a sterilezést, így húskészítmények, készételek hajlékony falú csomagolását és a csomagolásban való hősterhezését is lehetővé teszi. Nagyobb csomagok esetén a PTFE-alumínium-PTFE-PP kombináció szilárdsága a megfelelő.A csomagolóanyag nyújtásával formázott, a termék alakját követő hajlékony falú csomagolások állíthatók elő PTFE-alumínium-BOPP-PP kombinációból (6.17. ábra). Hasonló, félmerev falú csomagolásokhoz (pl. gyümölcsízhez) a PA-alumínium-PVC kombináció bizonyult megfelelőnek: A koextrúziós technikával és rétegeléssel is előállíthatók több rétegű műanyagkombinációk. Záró csomagolóanyagok előállításánál alapvetően mechanikai szilárdságot, vízgőz- és gázzáró rétegeket kell társítani, a legkisebb költségráfordítással és jó feldolgozástechnikai tulajdonságokkal. A vízgőzzárást a poliolefinek, a gázzárást a PVDC-kopolimerek és a poliamid, a mechanikai szilárdságot a poliészter és a BOPP fólia adja. Ezekből a kombinációkból mélyhúzható kivitelek is készülnek. Érzékeny termékek (gyógyszerek, élelmiszerek) mélyhúzott merev falú és bliszter (csomagolásához) többnyire ötrétegű kombinációk váltak be.Különös figyelmet érdemel az etilén(vinil-alkohol)-kopolimer közbenső rétegkémi alkalmazása, amely a kombináció gázáteresztését a többi összetételhez képest mintegy egy nagyságrenddel csökkenti, alkalmazása ugyanakkor nagy nedvességérzékenysége miatt kizárólag ilyen jellegű kombinációban jöhet szóba.

Aszeptikus, mélyhúzott poharas élelmiszer-csomagolásokhoz alkalmas összetételeket mutat be a 6.20. ábra. A PE-PVDC-PS társítás jó vízgőz-, gáz- és illatzárást, valamint kémiai ellenállóképességet teremt. Az aszeptikusan tölthető termékek közé gyümölcslevek, tejtermékek és gyógyszerek sorolhatók.Forrón töltés esetén a PP-PVDC-PS felépítés célszerű. A PVDC helyett a már említett etilén(vinil-alkohol) is alkalmazható. Csomagolásban melegíthető a PP-PVDC-PP összetételű anyagban levő termék.A koextrúziós technika lehetővé teszi papírnak a hagyományos, egyrétegű extrúziós bevonása helyett koextrudált rétegekkel való bevonását. Hasonló módon extrúziós rétegeléshez is alkalmazhatók koextrudált anyagok. Jellegzetes, papír bevonásához alkalmazott koextrudált rétegek az LDPE-HDPE--LDPE, LDPE-ionomer összetételek, rétegeléshez és alumínium fólia bevonásához az etilén-akrilsav kopolimer. Utóbbi, jó adhéziója miatt, közvetlenül a kezeletlen alumínium fóliára is biztonságosan felvihető.

116

6.6 ASZEPTIKUS CSOMAGOLÁSOK

Élelmiszerek csomagolásánál az eltarthatóságot jelentősen befolyásolja a csomagolásban levő, részben a csomagolóeszköz felületérő1 eredő mikroorganizmusok (baktériumok, penészgombák stb.) mennyisége. A csíraszegény vagy gyakorlatilag csíramentes csomagolóeszköz-felületnek természetesen csak akkor van értelme, ha a csomagolandó termék sterilitása hasonló mértékű. Folyadékok esetén ez gyors felmelegítéssel és azonnali lehűtéssel elérhető.

7.48. ábra Fóliakombinációk az NAS rendszerhez a) háromrétegű fólia; b) négyrétegű fólia

A töltés hideg állapotban végezhető, lehetővé téve a hőre lágyuló műanyagok csomagolóeszközkénti alkalmazását.A műanyag csomagolószerek - az előállítási körülmények révén - felülete a gyártáskor csíramentes, azonban az azonnali, steril körülmények közötti feldolgozás és töltés esetét kivéve, a feltekercselés vagy csomagolás után a fóliák, üreges testek már korántsem tekinthetők sterilnek.A csíramentes, azaz aszeptikus töltési technológiát az előzőekben tárgyalt megoldások majd mindegyikénél megvalósították. A csomagolószer sterilezését a csomagológépen végzik, és a további műveleteket steril légtérben végzik. A visszafertőződést a munkatérben uralkodó csekély túlnyomás akadályozza meg. Fontos, hogy a csomagolóeszközök zárása, azaz a hegesztési felületek hibátlanok legyenek. A folytonossági hiány vagy termékzárvány egyaránt a későbbi visszafertőződés forrásé lehet.A csomagolószerek töltés előtti közvetlen sterilezésére csak gyorsan ható megoldások alkalmasak. Így a gyakorlatban használatos sterilezési eljárások közül csak a hidrogén-peroxid-oldatos, az ultraibolya sugárzásos és a gamma-sugárzásos technológiák váltak be.A hidrogén peroxid szobahőmérsékleten csak lassan hat, de a hőmérséklet növelésével hatása erősödik. A termék betöltése előtt a maradék hidrogén-peroxidot el kell távolítani. A műanyag fóliával működő csomagológépeken a fóliát hidrogén-peroxid-fürdőn vezetik át, majd a felesleges folyadékot lecsepegtetik. Ezután fűtőelemekkel a felületet felmelegítik. Így egyrészt a hidrogén-peroxidos kezelés

117

hatásossá válik, másrészt a felület megszárad és a peroxid elbomlik, a továbbiakban nem szennyezve a csomagolóanyagot. A sterilezőhatást egyes esetekben ultraibolya sugárzókkal növelik. A csomagológépet az indulás előtt túlhevített steril gőzzel csírátlanítják.Az előregyártott csomagolóeszközöknél a csírátlanítást hidrogén-peroxid-oldat beporlasztásával oldják meg. A felesleg eltávolítása és az aktiválás steril forrólevegő-befúvással megy végbe.Az ultraibolya sugárzásos sterilezésnél bizonytalansági tényezőt okoz az árnyékhatás, mivel a felületen levő porszemek, termékszemcsék árnyékában a sugárzás hatástalan. Újabban egyes esetekben engedélyezik a csomagolóeszközökgamma-sugárzásos sterilezését is. Az eljárás aránylag drága és nagy körültekintést igényel, mind a kezelő személyzetre, mind az egyes műanyagokra gyakorolt hatása miatt is.Érdekes, bár az alapanyag bonyolult előállítása miatt még kevésbé elterjedt megoldás olyan több komponensű fóliák használata steril csomagoláshoz, amelyeket ,a formázóér zárógépen két vagy három réteggé fejtenek szét, és az így kapott szennyeződésmentes felületekből alakítják ki a csomagolás belső felületét. Az eljárást steril kamrában végezve és a csíramentes állapotot az előzőekben említett módon fenntartva, külön sterilezőközeg használata nélkül is lehet csíramentes csomagolást, aszeptikus töltést megvalósítani.A NAS- (Neutral Aseptic System) rendszernél a kívánt eltarthatóságtól függően a hőformázott csomagolóeszköz polisztirol-PVC-polipropilén kombináció, míg az elváló fedőfólia rész polietilén (7.48. ábra). A fedőfólia szilárdságát kiegészítő, hegeszthető bevonatú alumínium fóliával növelik, amelyet a polietilén fóliával együtt hegesztenek a hőformázott és termékkel töltött fészkekre (7.49. ábra). A megoldással 0,251-es palackszerű folyadékcsomagolásokat állítanak elő.Újabb változatnál a társított fóliát három rétegre választják szét, és a polipropilénréteget a steril kamrában feltekercselik. Így az nem megy veszendőbe, később újra feldolgozható. Az eljárások egyéb részletei nem különböznek a hőformázásos csomagolásoknál leírtaktól.

7.49. ábra. NAS aszeptikus csomagolási rendszer1 több rétegű fólia; 2 fólia melegítése; 3 csomagolóeszköz formázása; 4 aszeptikus töltés; S fedőfólia ráhegesztése; 6

alumínium fólia; 7 kivágóállomás; 8 steril alagút

118

7.A CSOMAGOLÁSTECHNIKA ÉS HULLADÉKGAZDÁLKODÁS TÁRSADALMI ÉS JOGI ASPEKTUSAI

2000. év a nagy változások kezdete a csomagolástervezés környezetterhelést tekintetbe vevő módszereiben, amennyiben az idén fogadták és fogadják el azokat az európai szabványokat, amelyek konkretizálják a 94/62 irányelv ún. alapvető követelményeit.

7.1 A 94/62/EK IRÁNYELV

A teljes címén "A csomagolásról és a csomagolási hulladékról" (amit gyakran és félrevezetőn csomagolási irányelvnek rövidítenek) irányelv kifejezetten a csomagolás környezeti vonatkozásaival foglalkozik. Az irányelv még nincs Magyarországon honosítva, azaz nem jelent meg azzal konform hazai jogszabály, így előírásai nálunk közvetlenül nem kötelezőek. Lényeges az irányelv hatályával kezdeni, ami értelemszerűen a kapcsolódó témákra (pl. szabványokban megfogalmazott módszerek) is vonatkozik. " Az irányelv hatálya kiterjed a Közösségben forgalmazott valamennyi csomagolásra és valamennyi csomagolási hulladékra akár ipari, kereskedelmi, hivatali, bolti, háztartási szinten történik a felhasználása vagy szabadul fel... " 1 Tehát hiába nem képez az irányelv kötelező jogszabályt Magyarországon, az Unió területére exportált csomagolt áruknak meg kell felelni az irányelv követelményeinek.Nem kell nagy fantázia annak feltételezéséhez, hogy az irányelv alapvető követelményei betartatásának módszereit tárgyaló szabványoknak az EU-ban megismerése után először a külső - esetleg kellemetlen konkurenciát jelentő - beszállítóktól fogják ezeket megkövetelni. Az exportra csomagolószert gyártó és exportra készárut csomagoló magyar cégeknek sürgősen fel kell készülni az alapvető követelmények betartására és különösen ennek bizonyítására.

Az irányelv főbb témakörei a következő:

Az irányelv fogalom meghatározásokkal kezdődik, amelyek közül azért is közöljük a fontosabbakat, mert tapasztalatunk szerint sokan használják ezeket, de nem ismerik pontos jelentésüket. Keretes összeállításunk (2. melléklet) a pontos azonosíthatóság érdekében tartalmazza e szakkifejezések angol és német megfelelőjét is.Az első érdemi címszó a megelőzés, ami a legelső teendő, mivel az a csomagolószer terheli legkevésbé a környezetet, amit fel sem használnak. E területen az ún. alapvető követelményeket" kell betartani, amelyekre még visszatérünk.A visszanyerés és visszaforgatás cikkelyből legtöbbször idézett konkrétum, hogy a tagállamokban (kivéve a kevésbé fejlett Portugáliát, Görög-és Írországot) öt éven belül el kell érni a teljes csomagolási hulladék 50 és 65% közötti visszanyerési arányát, amin belül a visszaforgatási arány 25 és 45% súlyszázalék közötti, de minden anyag esetén el kell érni a 15%-ot.A megjelölési és azonosítási cikkely az összegyűjtés, újrafelhasználás és visszaforgatás érdekében a csomagolóanyagok azonosítását lehetővé tevő jelzéseket kell alkalmazni. E kötelezettség teljesítése érdekében készült el az Európai Bizottság 97/129/EC számú döntése. amely meghatározta a különböző csomagolóanyagok egységes betű, illetve számjelölését. Az alkalmazandó jelöléseket keretes összeállításunk tartalmazza (L. 6.1 táblázat).Az "alapvető követelmények" képezik az irányelvek legfontosabb részét, amely szerint a „hatályba lépéstől számított három év múltán csomagolószer kizárólag akkor forgalmazható, ha megfelel a jelen irányelvben meghatározott valamennyi alapvető követelménynek, beleértve a 2. számú mellékletet.'' E

1 A 94/62 irányelv és a mellékelt fogalmakat a Magyar Törvénytár hivatalos fordításából idézzük

119

melléklet tartalmazza a lényeges követelményeket, amelyek a követendő eljárások, módszerek hiányában eddig jókívánság jellegűek voltak. A 2. melléklet már felépítésében érzékelteti a környezeti "hierarchiát", amely szerint első a takarékosság az anyag felhasználásával ("... a csomagolás terjedelme és súlya a lehető legkisebb megfelelő mennyiségre korlátozódjék…”) ezt követik az újra-felhasználhatósága vonatkozók, majd a visszanyerhetőség kritériumai. E tényezők részleteire a rájuk vonatkozó szabványok kapcsán térünk vissza.A „szabványosítás” cikkely intézkedik az alapvető követelmények és jelölés szabványai elkészítéséről, amelyek kidolgozásának elősegítését a Bizottság feladatává teszi.A "nehézfémek koncentrációja" rész a hatályba lépéstől számított kettő, három és öt évvel csökkenő arányban engedi meg ólom, kadmium, higany és hat vegyértékű króm együttes jelenlétét a csomagolószerekben és azok összetevőiben. Ez a mérték 600, 250 és végül 100 ppm.

2. melléklet Néhány csomagolással kapcsolatos környezetvédelmi fogalom magyarázata

120

7.2 A MANDÁTUM ALAPJÁN KIDOLGOZOTT SZABVÁNYOK

Az irányelv alapján az Európai Szabványosítási Szervezet (CEN) Csomagolási Műszaki Bizottsága (TC 261) kapott megbízást (..mandátumot") a követelmények módszerei szabványainak kidolgozására. E műszaki bizottságot a francia szabványosítási testület (Afnor) működteti. A 3. mellékletben felsorolt európai szabványok (EN) kidolgozása és egyeztetése öt éve folyik, az elsők jóváhagyása 2000. áprilisában megtörtént. E szabványokat a CEN tagtestületei kötelesek 6 hónapon belül változtatás nélkül nemzeti szabványként kiadni. A magyar MSZT meg nem tagja a CEN-nek, de e szabványok nálunk is napvilágot látnak.A csomagoláshoz jól értő szabványosítási szakemberek belátták, hogy a csomagolás sokkal összetettebb tevékenység annál, mintsem egyszerűen azt lehessen mondani, hogy egyes anyagok vagy technológiák környezetterhelési szempontból, „jók", más anyagok vagy technológiák "rosszak". A direkt tiltás vagy kötelezés hiányában magatartási szabályokat dolgoztak ki a csomagolástervezésre.A követelmények szerteágazó jellege miatt külön szabvány (EN 13427) készült a többi szabvány használatára, amely a legfontosabb összefüggéseket tartalmazza. A többi szabvány az egyes tényezők (megelőzés, újrafelhasználás, különböző visszaforgatási eljárások) követelményeit, illetve a szükséges vizsgálati módszereket tartalmazza.A jelenleg ismert új szabványok (EN) és CEN jelentések (CR) terjedelme már most meghaladja a 200 nyomtatott oldalt.

3. melléklet Csomagolással kapcsolatos európai környezetvédelmi szabványok

121

7.3 A SZABVÁNYOK HASZNÁLATA (EN 13247:2000 SZABVÁNY)

Minden csomagolószer és csomagolt termék estében annak forgalomba hozója köteles bizonyítani az e szabvány és az ebben hivatkozott részletező szabványok szerinti követelmények teljesítését.A szabvány két eltérő megközelítésben, két "dimenzióban" foglalja össze az alkalmazandó követelményeket.Az egyik megközelítés a tevékenységnek a folyamatban elfoglalt helye szerintkülönbözteti meg a gyártás és összetétel, az újrafelhasználás valamint a használat utáni visszanyerés értékelésére használandó előírásokat.A másik megközelítés szerint a csomagolás különböző szintjein alkalmazandó követelményeket a 2 táblázat tartalmazza. A csomagolás-rész (lásd a meghatározásokat) követelményei a csomagoláshoz felhasznált minden anyagra betartandóak. függetlenül attól, hogy az a becsomagolt termékkel érintkezik-e és milyen mennyiségben vagy részarányban vesz részt a csomagolásban. például egy pa-lack pezsgő estén a 2. táblázat szerint a nehézfém, mérgező és egyéb veszélyes anyag tartalom minden összetevőnél vizsgálandó: üvegpalack, has-, hát- és nyakcímke, dugó, huzal. fólia.

2. táblázatCsomagolási szintenként vizsgálandó tényezők

A legkisebb funkcionális csomagolást nem határozza meg a szabvány, az lehet a fogyasztói csomagolás, lehet annál kisebb (pl. filtertea esetén egy tasak), lehet maga a szállítási csomagolás. Újra-felhasználás csak akkor vizsgálandó, ha annak a csomagolás jellegének függvényében realitása van. Az alkalmasság bizonyításához a három visszanyerési eljárás (anyagában, energia, és komposztálással) közül legalább az egyiknek pozitív értékeléssel kell rendelkezni a megfelelő szabvány szerint.

122

Utoljára, de nem utolsó sorban a teljes csomagolási rendszerre - amely tartalmazza az együttműködő összes csomagolás elemet (pl. fogyasztói-. csoport-, gyűjtő-és szállítási csomagolásl) - el kell végrezni a megelőzés a felhasznált mennyiség csökkentésével értékelést.

7.4 ÚJRAFELHASZNÁLÁS (EN 13429:2000 SZABVÁNY)

A szabvány célja a csomagolószerek újrafelhasználhatóként besorolási feltételeinek rögzítése. Ennek érdekében részletesen tárgyalja az újrafelhasználás, újrafelhasználható csomagolószer, termékút és körforgás fogalmakat, amelyek közül az azonos célra felhasználás kulcskérdésnek számít.Az újrafelhasználás megvalósulhat nyitott (a csomagolószer több töltőhöz / csomagolóhoz is visszakerülhet) zárt (a csomagolószer mindig azonos töltőhöz / csomagolóhoz kerül vissza) vagy vegyes (a csomagolószer újrafelhasználása egyszer használatos segédeszközt igényel) körfolyamatban. A folyamatban lehet ,,rekondicionálás", amivel helyreállítják a csomagolószer felhasználhatóságát.

7.5 VISSZAFORGATÁS (EN 13430, EN 13431, EN 13432)

A három elismert visszaforgatási módszer közül legalább egyre vonatkozóan bírálat elvégzése és pozitív eredményének írásos bizonyítása szükséges. Az elfogadott visszaforgatási módszerek: anyagában visszaforgatás, energetikai hasznosítás és komposztálással visszaforgatás. Ezek között nem szerepelhet a hulladéklerakás, mint hasznosítási eljárás.A három szabvány pontosan definiálja e visszaforgatási eljárásokkal kapcsolatos fogalmakat. követelményeket és példákkal mutatja be a bizonyítás, deklarálás lehetőségeit.A csomagolásnak anyagában visszaforgatása (az "igazi reciklálás") összetett tevékenység, amelynek megvalósítása is több követelmény teljesülését tételezi fel.

123