Fólie a obaly z nich

13.1.2 Fólie a obaly z nich

Ing. Miloš Sova, CSc.

Nejrozšířenějším obalovým materiálem jsou fólie a následně z nich vyráběné obaly. Fólií rozumíme plošný výrobek do tloušťky 1 mm. Plošné výrobky o síle nad 1 mm nazýváme desky. Běžně se tloušťky fólií pohybují mezi 10 μm až 300 μm. Někdy jsou jako fólie označovány i materiály o síle několika milimetrů. To platí zejména u fólií určených pro tepelné tvarování.

V minulosti se hojně používalo fólií z celofánu a také z měkčeného PVC, rozšířeného pod obchodním názvem Igelit. Dnes jsou nejrozšířenější fólie vyráběné z polyethylénů. Laický název igelit bohužel přetrvává až dodnes jako obecné jméno pro fólie z polyethylénu a jiných plastů.

Nízkohustotní (rozvětvený) polyethylén PE-LD se dnes volí jako základní materiál jak pro nenáročné používání na krycí fólie v zemědělství, při malování bytů a podobně, tak pro fólie s vyššími nároky na pevnost, používané například na následnou konfekci pytlů či odnosných tašek. Pro tloušťku fólií platí základní pravidlo, že polyethylény s nižšími indexy toku taveniny se používají na silnější fólie. Čím tenčí fólii chceme vyrobit, tím vyšší index toku musí mít použitý polyethylén. Pro velmi tenké fólie, až 15 mm, se používají spíše středohustotní typy polyethylénu, PE-MD, s hustotou převyšující 0,930 g/cm³.

V posledních letech se ve světě, především v USA, západní Evropě a Japonsku, přešlo na používání lineárního nízkohustotního polyethylénu, PE-LLD, namísto PE-LD. Tento typ polyethylénu totiž přináší zvýšení pevnosti fólií, takže stejného výsledného efektu, únosnosti pytlů a odnosných tašek, se dosáhne použitím tenčí fólie, a ušetří se tak surovina. To v konečném důsledku vede ke značným ekonomickým úsporám při srovnatelné ceně obou vstupních surovin. Je však třeba přiznat, že běžné strojní vybavení pro vyfukování PE-LD fólie se pro PE-LLD nehodí. V tom případě se volí kompromis - vyfukování fólie ze směsi PE-LD/PE-LLD 70/30, které přináší jisté zlepšení v pevnosti fólie a přitom je umožněno vyrábět i na starších strojích.

Snaha dosáhnout co nejlepších parametrů fólie při co nejnižších nákladech vedla k vývoji nových typů PE-LLD vyrobených na metallocenových katalyzátorech. Vzhledem ke své specifické molekulární architektuře (užší distribuce molekulových hmotností) mají tyto fólie lepší tuhost i houževnatost a přitom se dají vyrábět vyšší rychlostí.

Pro skupinové balení, například lahví do balíků, se používá smršťovacích fólií o tloušťkách 20 až 50 μm. Jsou vyrobeny tak, aby měly paměťový efekt. Používá se k tomu nejčastěji PE-LD nebo PE-LLD s indexem toku taveniny nejlépe 0,7-0,8 g/10 min. Pro silnější smršťovací fólie tloušťky kolem 50 μm s vyšší nosností je vhodné použít polyethylén s indexem toku kolem 0,3 g/10 min. Naopak tenké srštovací fólie pro balení lehkého zboží lze vyrobit z PE-LD o index toku 2 g/10 min. Zvláštním teplotním režimem se dosáhne toho, že fólie se v orientovaném stavu ochladí a její struktura “zamrzne“. Někdy se navíc používá i částečné zesíťování polyethylénu ozářením. Vyvolá se tak tvarová paměť, tedy stav, kdy si fólie “pamatuje“ svůj původní rozměr. V tomto stavu se těsně nasadí na zboží a nechá projít horkým tunelem nebo se ožehne horkým vzduchem. Zahřátá fólie se smrští na svůj původní rozměr a pevně sevře balený materiál.

Průtažné fólie o tloušťkách od 5 μm do 25 μm se vyrábějí výhradně z PE-LLD. Přes svoji tenkost jsou vysoce pevné a mají dvě důležité vlastnosti: vysokou průtažnost při běžných teplotách při zachování pevnosti a vysokou přilnavost až lepivost k balenému materiálu. Proto se používají k balení potravin (sýrů, uzenin) v domácnosti, ale zejména v průmyslu k pevné fixaci zboží na paletách ovíjením za současného napínání fólie.

Nízkohustotní polyethylén PE-LD je sice značně odolný proti nízkým teplotám, ale přesto během uchovávání hluboce zmražených potravin dochází k poškození takových obalů. Zlepšení odolnosti proti protržení mrazírenské fólie za nízkých teplot se dosáhne použitím vysoce houževnatých kopolymerů ethylénu s vinylacetátem, nazývaných E/VAC kopolymery. Tyto speciální polyethylény s obsahem vinylacetátu do 5 % jsou zdravotně nezávadné a použitelné pro styk s potravinami. Pro zlepšení pevnosti je lze kombinovat i s PE-LLD.

Ethylén-vinylacetátové kopolymery (E/VAC kopolymery) mají oproti samotnému PE-LD kromě vyšší houževnatosti ještě některé další přednosti. Odolávají lépe působení ultrafialového slunečního záření, takže při současném použití minimálního množství vhodných stabilizátorů lze jejich životnost zvýšit z šesti měsíců až na 3 roky. Vzhledem k nižšímu stupni krystalinity jsou fólie z E/VAC kopolymerů průhlednější, a prochází jimi tedy více slunečního záření. Proto jsou mimořádně vhodné jako fólie do skleníků a fóliovníků. Navíc tepelné infračervené záření uvolňované z půdy zůstává uchováno uvnitř skleníku.

Základní technologií výroby fólií z PE-LD a PE-LLD je vyfukování. Ve vytlačovacím stroji se z přírodního nebo obarveného granulátu kontinuálně vytlačuje trubka o síle stěny 0,5 až 2 mm, která je ještě horká v plastickém stavu rozfouknuta do volného prostoru stlačeným vzduchem. Jelikož se pracuje většinou směrem nahoru, je nad vyfukovací hlavou bublina rozfouknutého polyethylénu. Ta se chladí vzduchem, stlačuje mezi válce a buď navíjí přímo nebo po stranovém oříznutí. Vzniká tak typický “rukáv“, jednostranně oříznutá fólie nebo dvě fólie rozdělené a navíjené na dva válce.

Vysokého hodinového výkonu při výrobě průtažných fólií z PE-LLD se dosáhne vytlačováním širokoštěrbinovou hlavou na válce - “lité“ fólie.

Při konfekci se složená fólie svařuje na požadovanou velikost sáčků nebo odnosných tašek. Důležitým parametrem výběru materiálu je proto jeho svařitelnost. Pro zvýšení estetického dojmu či dosažení reklamního účinku se fólie před svařováním ještě potiskuje. Předtím se povrch fólie aktivuje koronovým výbojem.

Vyfukované fólie z PE-HD mají vzhledem k vyšší mechanické pevnosti samotného polyethylénu stejnou únosnost již při zhruba poloviční tloušťce. Již při síle 60 μm je lze použít na výrobu pytlů pro těžké zboží. Nejznámější je použití fólií z PE-HD o tloušťkách do 15 μm (tzv. mikroten) na výrobu odtrhovacích sáčků na pečivo, ovoce a zeleninu. Pro svoji zvýšenou teplotní odolnost jsou fólie z PE-HD, doplněné případnou perforací, vhodné také na výrobu varných sáčků (rýže).

Fólie z polyethylénu postrádají jednu důležitou vlastnost. Jsou zakalené, málo průhledné. To mění vzhled uchovávaných výrobků. Zejména v textilním průmyslu se vyžadují pro balení zboží, např. košil, z estetických a prodejních důvodů průhledné obaly, které při pohledu na zboží nemění odstín barvy. To lze uskutečnit použitím polypropylénu, který ve fóliích…