φᾱνός - светлый) - прозрачный жиро- влагоустойчивый плёночный материал, получаемый из вискозы .

Иногда целлофановыми неправильно называют упаковочные изделия (пакеты, товарную упаковку) из полиэтилена , полипропилена или полиэфиров .

История [ | код ]

После разработки новых видов полимерных материалов в 1950-е годы роль целлофана существенно снизилась - он был практически полностью вытеснен полиэтиленом , полипропиленом и лавсаном . Однако значительно бо́льшая экологическая безопасность целлофана благодаря высокой скорости его биологического разложения и отсутствию вредных пластификаторов (глицерин физиологически и экологически безвреден) способствует возрождению интереса к этому упаковочному материалу .

Получение [ | код ]

Целлофан получают из раствора ксантогената целлюлозы . Выдавливая раствор ксантогената в ванну с кислотой через фильеры , получают материал в виде волокон (вискоза) или плёнок (целлофан). Сырьём для получения целлюлозы служит древесина .

Свойства целлофана [ | код ]

Показатели физико-механических свойств целлофана

• Прочность при растяжении: 35-75 МН/м 2
• Относительное удлинение при разрыве: 10-50 %
• Стойкость к распространению надрыва: 2-20 сН
• Прочность при продавливании по Мюллеру: 5,5-6,5 МПа
• Прочность при ударе: 47 МН/м 2
• Число двойных изгибов до разрушения: 2-6

Показатели физико-химических свойств целлофана

• Плотность: 1,50-1,52 г/см 3
• Гигроскопичность: 12,8-13,9 %
• Температура начала разложения: 175-205 °С
• Диэлектрическая проницаемость (при относительной влажности воздуха 65 %) в области частот 100 кГц: 5,3

Стойкость к действию

• сильных кислот - плохая
• сильных щелочей - плохая
• жиров и масел - умеренная
• органических растворителей - хорошая

Водостойкость

• водопоглощение за 24 ч: 45-115 %
• при высокой влажности - умеренная
• Стойкость к солнечному свету - хорошая
• Теплостойкость: +130 °С
• Морозостойкость: −18 °С
• Горючесть - плавится

Применение [ | код ]

Целлофан в настоящее время изредка используется как упаковочный материал в виде внешней прозрачной плёнки, а также для упаковки дорогих сортов пищевых, кондитерских продуктов, для изготовления оболочки для колбас и сыров, мясо-молочных изделий. При этом сегодня в этой сфере в основном используются БОПП-плёнки , производимые из полипропилена и внешне похожие на целлофан.

Основной недостаток целлофановой упаковки: при надрыве она дальше рвётся практически без усилия, что зачастую неудобно, особенно − для больших фасовок сыпучих продуктов, печенья и т.п.

Экологичность [ | код ]

Целлофановые изделия в природной среде разрушаются, разлагаются значительно быстрее, чем изделия из полиэтилена и лавсана , поэтому не угрожают окружающей среде.

Одежды и других предметов очень прочно и надежно заняли свою нишу в области упаковок. Они так привычны, что даже невозможно представить себе их отсутствие в повседневной жизни. Целлофановый пакет или полиэтиленовый (пластиковый) - да какая разница, и большинство людей об этом даже не задумывается. Для всех, кто знаком с основами химии всего лишь по школьной программе, эти два названия одинаковы, слова-синонимы. И только химики снисходительно улыбаются, ведь они точно знают, что такое целлофановый пакет и чем он отличается от полиэтиленового.

Научная разница

Несмотря на то что два вида материала внешне похожи (имеют прозрачный цвет и похрустывают при сжатии), разница между ними очень велика. И начинается она с самого момента создания: целлофан - это природный материал, а полиэтилен - искусственный. Целлофан - устойчивая к воде и различным запахам гибкая пленка прозрачного цвета. Такой пакет получают при переработке целлюлозы, сырьем для которой служит древесина. Полиэтилен изготавливается путем химического синтезирования газообразного углеводорода этилена.

Активное использование дешевого полиэтилена с 1950 годов постепенно вытесняет своего старшего товарища. В настоящее время чаще всего целлофан можно встретить в качестве конфетной обертки, на сигаретной пачке и как и подарков. Такое ограниченное использование целлофановой упаковки связано с ее трудоемким и затратным производством. Но для мировой экологии такой пакет менее опасен, потому что по своей сути является натуральным материалом и способен к безопасному гниению. А вот доступные не поддаются естественному разложению, чем наносят огромный вред, загрязняя окружающую среду.

Отличительные свойства материалов

И хоть обе категории материалов могут быть выкрашены в любой цвет или использоваться для размещения надписей и рисунков, различить целлофан от полиэтилена возможно и без спецсредств. Чтоб прослыть “знатоком“ среди знакомых и блеснуть своей эрудицией не имея химического образования достаточно просто запомнить отличительные свойства материалов. Известная поговорка “на вкус и цвет товарища нет” как нельзя кстати подойдет к прозрачным пакетам.

Плюсы и минусы при выборе целлофана

Пакеты из целлофана очень удобный упаковочный материал. Однако при выборе целлофана или полиэтилена для ежедневного использования следует знать все достоинства и недостатки такого вида упаковки. Ведь эти два похожих внешне, но разных по составу материала обладают абсолютно различными свойствами. И, несмотря на то что из-за дороговизны и сложности при изготовлении целлофановые пакеты встречаются гораздо реже, предпочтение в выборе упаковки все-таки следует отдать им.

• Многие колбасные и сырные заводские упаковки изготавливаются именно из целлофана. Структура такого пакет всегда позволит “дышать” содержимому и продукты питания дольше останутся свежими. Например, свежий хлеб останется мягким в течение 5 дней.
• Боящийся влаги целлофан не будет собирать в себе выделяемую из продуктов воду, как это делает неспособный ее пропускать полиэтилен. Поэтому целлофановый пакет всегда предохранит от лишней влаги помещенный в него продукт.
• При случайном контакте с нагревательными приборами или огнем полиэтилен мгновенно плавится, тогда как целлофан не сваривается, а только сжимается.
• Целлофан - это безопасный материал как для человека, так и для окружающей среды. Быстро разлагаясь естественным путем, такой пакет не выделяет вредных искусственных веществ, т.к. является целиком биологическим материалом.

Справедливости ради следует отметить, что по прочности материала целлофан незначительно, но все-таки уступает пластику. Если пакет из полиэтилена будет растягиваться под тяжестью веса, то целлофановая упаковка хоть и очень прочная, но при малейшем надрыве моментально “полезет по швам” разрыва. Однако этот маленький недостаток не способен затмить положительные стороны целлофана. А его способность надолго сохранять продукты свежими, не давая им напитаться излишней влагой, и естественная утилизация материала без нанесения вреда по праву делают целлофановый пакет королем упаковки.

С чего же началась история пакета? Некоторые источники утверждают, что эта история началась с развитием розничной торговли в городах. Именно тогда у владельцев лавок и магазинов встала потребность в упаковке сыпучих продуктов.

Бумажный пакет

А произошло это в середине 19 века в старой, доброй Великобритании. Предприимчивые великобританцы, воспользовались изобретением своего соотечественника, Уильям Гудейла, машиной для производства пакетов из бумаги, и начали изготовление бумажных кульков. Кульки это конечно не совершенное изделие, но на тот момент оно существенно облегчало переноску покупок.

Уже позже, другой изобретатель, Лютер Кроуэлл, в 1870 году, придумал бумажный пакет с плоским дном, что очень понравилось покупателям, - пакет получил еще более широкое распространение. Потом на пакеты стали наносить печать, что позволило владельцам магазинов использовать их не только как упаковку, но и как место для своей рекламы. Еще позже к пакету приделали ручки, от чего использование их стало еще удобней.

Бумажные пакеты и по сей день используются, но их давно уже потеснили и заняли лидирующие позиции полиэтиленовые пакеты.

История полиэтилена

Истории полиэтилена более 100 лет. Но кто же первым его получил и когда? Здесь точки зрения расходятся.

Одни говорят, что его случайно, в 1899 году получил немецкий ученый по имени Ганс фон Пехманн. Назвал он его полиметиленом, но это вязкое смолистое вещество практического применения не нашло.

Другие утверждают, что первые попытки получения полиэтилена были предприняты еще в 1884 году русским ученым Г. Г. Густавсоном, который применил метод полимеризации под воздействием бромистого алюминия. Однако полного эффекта он не достиг. В результате его опытов получались низкомолекулярные продукты, представляющие собой густую жидкость.

Но так ли это важно, кто был первый, тем более что и в первом и во втором случае эти открытия были недооценены и забыты. Лучше посмотрим, кто же открыл для нас тот полиэтилен, который мы применяем в настоящее время. Но и здесь нет однозначного ответа!

Кто-то уверен, что это сделали, в 1933 году, инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон из химического треста ICI, спустя два года ими были созданы мощности для производства промышленного полиэтилена и вскоре после этого он был использован в производстве телефонного кабеля, а кто-то уверен, что впервые полиэтилен был получен в 1936 году английским исследователем Е. Фосеттом и советским ученым А. И. Динцесом и 1939 году в Англии полиэтилен стал использовался также для производства кабеля с полиэтиленовой изоляцией.

Но и это не столь важно, важно, что сейчас у нас есть полиэтилен.

Полиэтиленовый пакет

А вот первый полиэтиленовый пакет появился в США в 1957 и был это простой фасовочный пакет, который использовали для упаковки хлеба. Полиэтиленовая фасовка, благодаря своим свойствам, быстро стала популярной и уже совсем скоро полиэтиленовая упаковка потеснила бумажные пакеты - в 1966 году уже 30 % хлебобулочных изделий в США фасовались в полиэтиленовые пакеты.

В США начался полиэтиленовый бум, плавно перешедший Европу. В 70х годах появились первые пакеты с ручками и уже тогда Западная Европа производила 11,5 миллионов пакетов в год. В начале 80-х появился популярный ныне пакет «майка» и к 1996 году полиэтиленовые пакеты заняли 80% рынка упаковки.

Как получают полиэтилен

Так что же это за чудо материал - полиэтилен? И как его получают?

Полиэтилен является термопластичным искусственным материалом, который производится посредством полимеризации газообразного этилена при высоком давлении и высокой температуре. Полимеризация, говоря простым языком, это процесс образования высокомолекулярного вещества-полимера, путем присоединения к молекуле полимера низкомолекулярных веществ, таких, как мономер и олигомер. Этилен это газообразное вещество, получаемое путем термической обработки различного углеводного сырья, например газообразного, этана, пропана, бутана или жидкого углеводного сырья - низкооктановые фракции прямой перегонки нефти.

Как правило полиэтилен получается в виде гранулята (куски тонкой нити материала) и реже в виде порошка. Именно в таком виде, в виде гранулята, полиэтилен должен быть предоставлен для производства пленки.

Как производят пленку

Изготавливают полиэтиленовую пленку, в основном, методом экструзии, проще говоря, методом нагрева и выдавливания. Полиэтиленовая пленка получается относительно прозрачная, без запаха и вкуса, непроницаемая для воды и пара, прочная, эластичная даже при температуре 0 градусов по Цельсию.

Полиэтиленовая пленка может иметь плоскую или рукавную форму. Рукавный материал легко обрабатывается в сумки, пакеты, мешки, а плоскую форму полиэтилена используют в качестве оберточно-упаковочного материала.

Машина для производства полиэтиленовой пленки называется экструдер. Для производства рукавной пленки и плоской пленки используют экструдера с одним и тем же принципом работы, только для выдавливания рукавной пленки применяют экструдер с круглой фильерой, а для плоской пленки применяют фильеру с широкой прорезью. Фильеру по другому называют «голова»: кольцевая голова и плоская голова.

Сейчас можно остановиться на устройстве экструдера, чтобы понять принцип его работы (на примере экструдера с кольцевой головой). Но лучше, конечно, его один раз увидеть.

По сути, экструдер - это выдувная печь с вращающимся внутри шнеком (вал, принцип мясорубки), который приводится во вращательное движение при помощи мощного двигателя. Вокруг корпуса шнека располагаются кольцевые электронагреватели, это и есть печь. С помощью вращения и пневмонасоса, шнек забирает гранулят полиэтилена из загрузочной воронки (бункера) и транспортирует его через трубу экструдера. Кольцевые электронагреватели обеспечивают необходимую температуру плавления, а особенная конструкция шнека позволяет добиться хорошего перемешивания и гомогенизации (создание устойчивой во времени однородной структуры).

Далее через фильтр из мелкоячеистой проволочной сетки, полиэтилен выдавливается через кольцевую голову наружу. Пленка выходит из головы в виде рукава и вытягивается вверх, после чего рукав необходимо раздуть изнутри, с помощью воздушного компрессора, в результате мы получим что-то похожее на рюмку. После раздува, с помощью воздуходувки и обдувочного кольца, пленку сразу же надо охладить снаружи до температуры застывания полиэтилена.

Вытягивается пленка с помощью блока сдавливания и герметизации, состоящего из резинового и металлического валов, через деревянную решетку-ловушку. И через транспортер пленки (последовательно расположенные ролики) пленка наматывается на вал, в рулон.

Еще очень важный момент, полиэтиленовая пленка не может запечатываться (возможность печати на пленки), если предварительно не обработана её поверхность. Для этого её обрабатывают коронным разрядом.

Полиэтиленовая упаковка в нашей стране

Полиэтиленовая упаковка, в частности пакеты, появились в нашей стране, относительно не так давно, в прочем, как и многое другое. И действительно, если вспомнить с чем мы ходили за покупками в магазин… с чем? С тряпочными сумками, сетками, авоськами, да и весь мир с ними ходил пока люди не заменили их на полиэтиленовые пакеты! Существовала даже специальная металлическая сетка для яиц. А теперь её нет. Сейчас во всем мире правит полиэтиленовая упаковка.

Первые полиэтиленовые пакеты, попадавшие в нашу страну, становились объектом спекуляций. Люди очень бережно относились к пакетам - берегли их, стирали, сушили. Им было тяжело расставаться с необычной и яркой упаковкой - ее использовали практически до полного износа.

Позже начали появляться первые установки, способные производить полиэтиленовые пакеты. Как правило, это были импортные агрегаты, имевшие достаточно солидную стоимость и не один год эксплуатации за плечами. Но спрос на полюбившиеся пакеты был настолько большой, что даже приобретение подержанных аппаратов по завышенным ценам, приносило немалые финансовые выгоды.

В стране начали активно появляться предприятия и местные «Кулибины», которые в противовес зарубежным аналогам производили собственные установки, копируя их с подвернувшихся импортных образцов. Порой в своем творчестве отечественные производители придумывали довольно оригинальные образцы, не уступающие в функционалности импортным, но имеющие значительно более низкую цену. Страну постепенно и неуклонно начал накрывать бум полиэтиленовой упаковки.

Примеры оборудования:

Ручной настольный запайщик импульсного нагрева Н-400, Н-600
. Напольный запайщик импульсного нагрева ЗПИ-500 ... ЗПИ-2500

И сегодня мы переживаем период, когда полиэтилен стал нормой жизни и неотъемлемой частью любого товара. Мы привыкли к одноразовым пакетам в супермаркетах и на рынках, которые используем ровно столько, сколько нужно времени, чтобы донести покупки домой, к хлебобулочным и кондитерским изделиям в красочных пакетах, к мусорным мешкам, к полиэтиленовым ящикам и термоусадочным упаковкам. Товар, не запаянный в разноцветную полиэтиленовую обертку, нынче воспринимается как нечто дешевое и не заслуживающее внимания.

Мы так увлеклись доступной и удобной упаковкой, что породили для себя другую проблему - проблему окружающей среды. Украина уже начинает ощущать на себе оборотную сторону массового использования полиэтилена - в связи с его длительным периодом распада наносится невосполнимый ущерб флоре и фауне нашей страны.

Из большого целлофанового пакета, который исследователь придерживает левой рукой, вода не испарялась в течение нескольких недель, а испарение жидкости из контрольных образцов наблюдалось уже через пару дней. Чарч модифицировал целлофан, технология производства которого была разработана в 1908 году.

«Целлофаном» иногда называют вообще любой прозрачный материал для пищевой (и не только) упаковки. На самом деле большинство полимерных материалов, которые применяются для упаковки, представляют собой полиэтилен или полипропилен - синтетические полимеры . Целлофан же - искусственный полимерный материал (полученный в результате химической модификации природных полимеров), его делают из целлюлозы , регенерированной из раствора вискозы . Если целлюлозу получают не в виде пленки, а в виде волокон, которые идут на изготовление тканого материала и затем ткани, эту ткань тоже называют вискозой . В данном случае модификация, правда, не приводит к изменению строения структурного звена целлофана и вискозного волокна по сравнению с природной целлюлозой, а происходит лишь укорочение полимерных цепочек.

Технология получения целлофана заключается в следующем: целлюлозосодержащее сырье - например, древесина, хлопок, пенька - проходит обработку раствором щелочи и дисульфида углерода , в результате чего целлюлоза вступает в химическую реакцию с образованием растворимого в воде ксантогената целлюлозы. Полученный щелочной раствор ксантогената целлюлозы, который и называют «вискозой» отделяют от примесей, содержащихся в целлюлозосодержащем сырье, с помощью фильтрования. Затем раствор продавливают через узкую продольную щель в ванну c раствором разбавленной серной кислоты и сульфата натрия , где ксантогенат целлюлозы разрушается с образованием целлюлозы. Этот процесс называется регенерацией целлюлозы. На следующих стадиях процесса получения целлофана пленку отмывают от производных серы, отбеливают и, чтобы она не была хрупкой, обрабатывают пластификаторами , понижающими ее хрупкость, например глицерином . Вискозное волокно получают практически так же, только раствор продавливают через круглые отверстия с малым диаметром и не подвергают пластификации. Таким образом, химическое строение и целлофана, и вискозного волокна полностью соответствует строению целлюлозы.

Изобрел целлофан швейцарский ученый и технолог производства текстиля Жак Эдвин Бранденбергер (Jacques Edwin Brandenberger). По легенде, в начале 1900-х годов во время посещения ресторана Бранденбергер увидел, как официант меняет скатерть, испачканную пролитым вином, и решил разработать легкое гибкое и водоотталкивающее покрытие для тканей, которое не впитывало бы разлитую жидкость, а отталкивало ее. Перепробовав различные способы нанесения концентрированного раствора вискозы на ткань, к 1908 году Брандербергер понял, что тонкая прозрачная пленка из регенерированной целлюлозы не может быть прочно закреплена на ткани, но при этом сама является перспективным материалом, после чего сосредоточился на ее изучении.

В 1912 году Бранденбергер изобрел аппарат для промышленного производства прозрачной пленки, которую он назвал «целлофаном» от слов «целлюлоза» и «прозрачный» (фр. «diaphane»). В 1913 году изобретатель открыл первую фабрику по производству целлофана в Париже. В 1923 году Бранденбергер продал права на авторство производства целлофана североамериканской компании «DuPont», которая с 1924 года стала производить его и в США. Одним из первых потребителей нового материала стала кондитерская компания «Whitman"s» , которая изготавливала из него фантики для конфет. Первоначально продажи целлофана в США были достаточно скромными из-за того, что материал, изготовленный по рецепту Бранденбергера, был влагопроницаемым и не мог применяться для упаковки товаров, для которых нужна была защита от влаги. Уильям Хэйл Чарч провел три года, разрабатывая способ получения влагонепроницаемого целлофана, и наконец в 1927 году подобрал условия обработки целлофана раствором нитроцеллюлозы , приводящие к получению целлофановой пленки, не пропускающей влагу. Влагонепроницаемый целлофан был выведен на рынок в 1927 году, в период с 1928 по 1930 год продажи материала увеличились в три раза, а в 1938 году на долю целлофана приходилось 10% от продаж Дюпона и около 25% от прибыли компании.

Такую популярность целлофановая пищевая упаковка получила потому, что она позволяла рассмотреть продукт, потрогать его или повертеть в руках, чтобы оценить его качество со всех сторон. Это, в свою очередь, понравилось продавцам: то, что покупатель имел возможность более детально ознакомиться с товаром, значительно увеличило количество так называемых случайных покупок, то есть покупок, совершаемых не по необходимости, а под воздействием мимолетных желаний. Покупать товары в прозрачной упаковке хотелось чаще, чем продукты, запакованные в оберточную пищевую бумагу или в картон. Кроме того, прозрачная упаковка из целлофана ассоциировалась с тремя качествами, важными для успешных продаж: блеском, чистотой и свежестью.

Целлофан производится до настоящего времени, хотя с 1960-х годов, с появлением технологии производства синтетических полимеров полиэтилена и полипропилена, он все реже и реже применяется для упаковки продуктов. Хотя, например, сигары, которые должны «дышать» при хранении, до сих пор упаковывают в целлофан, ведь полипропиленовая пищевая пленка и полиэтиленовые пакеты хоть внешне и напоминают целлофан, в отличие от него не пропускают газы. Целлофан также является полимерной основой для скотча , его применяют в качестве материала для полупроницаемых мембран в некоторых типах аккумуляторов, из целлофана изготавливают мембраны для диализа . Сегодня возрождается интерес к целлофану как материалу для пищевой упаковки, поскольку, в отличие от синтетических полимеров, целлофан биосовместим и разлагается в окружающей среде.

Аркадий Курамшин

Целлофан - прозрачный жиро- влагоустойчивый пленочный материал, получаемый из вискозы.

Целлофан получают из раствора ксантогената целлюлозы. Выдавливая раствор ксантогената в ванну с кислотой через фильеры, получают материал в виде волокон (вискоза) или пленок (целлофан). Сырьем для получения целлюлозы служит древесина.

Колбаса в целлофановой упаковке

Как известно, многие открытия совершаются случайно. Так, один из самых знаменитых материалов XX века был придуман и разработан в процессе решения совсем другой задачи. Химик и инженер Жак Бранденбергер хотел найти способ сохранить скатерть чистой, а нашел материал, совершивший революцию в упаковке пищевых продуктов.

Фундамент этой истории заложили британские химики Чарльз Кросс, Эдвард Беван и Клейтон Бидль, которые в 1890-х годах разработали и запатентовали надежный и безопасный способ производства "искусственного шелка", который они назвали вискозой. Природную целлюлозу обрабатывали сначала щелочью, а затем дисульфидом углерода, в результате чего получался растворимый ксантогенат целлюлозы. При подаче вязкого раствора через фильеры в кислотную ванну целлюлоза восстанавливалась в форме прочных прозрачных нитей.

Примерно в то же время Жак Бранденбергер (родившийся в 1872 году в Цюрихе) закончил Бернский университет и переехал во Францию, где устроился химиком в текстильную компанию.

Однажды в 1900 году Жак обедал в ресторане, и один из его коллег неловким движением опрокинул бокал красного вина на белоснежную скатерть. Пока официант менял скатерть, у Бранденбергера в голове окончательно оформилась идея, как можно было бы защитить скатерть от подобных инцидентов. Он предполагал, что, обработав ткань вискозой, можно сделать ее водоотталкивающей. Однако эксперимент потерпел неудачу. Высохнув, покрытая вискозой ткань огрубела и плохо сгибалась. К тому же покрытие оказалось непрочным: оно отслаивалось в виде тонкой прозрачной пленки.

Эта пленка заинтересовала Бранденбергера. Прозрачная, как стекло, но гибкая и прочная, она не пропускала воду, но впитывала ее и пропускала водяной пар. Материал выглядел столь многообещающе, что Бранденбергер потратил несколько лет для разработки метода его промышленного производства.

В 1912 году Жак Бранденбергер основал компанию La Cellophane (от французских слов cellulose - целлюлоза, и diaphane - прозрачный) для промышленного выпуска нового материала. Однако ни о какой массовости речь не шла - целлофан был недешев и использовался разве что в качестве упаковки для дорогих подарков.

В 1923 году Бранденбергер передал права на выпуск целлофана в США компании DuPont, и это решение оказалось судьбоносным. Через несколько лет сотрудник американской компании Хейл Черч, перепробовав более 2500 различных вариантов покрытий, смог устранить основной недостаток материала, сделав его непроницаемым не только для воды, но и для водяного пара. Это открыло целлофану широкую дорогу в пищевую промышленность.

К концу 1930-х годов DuPont получал 25% прибыли от продажи целлофана, и только с появлением полиэтилена в 1960-х этот материал перестал быть лидером рынка. Но и сейчас прозрачные полиэтиленовые пакеты часто по привычке называют целлофановыми.

Смотрите другие статьи раздела .