Многослойные пленки. Классификация и способы применения

Многослойные пленки. Классификация и способы применения

Мультислойные пленки, приобретенные способом выдувной экструзии, относятся к типу композиционных пластмассовых материалов и употребляются в большей степени в упаковочной промышленности. Мультислойные пленки разделяются на три вида - двухслойные, обыкновенные трехслойные и мультислойные пленки с барьерными слоями.

На нынешний день сфера внедрения таковых пленок самая широкая: от упаковки снэков и чипсов, до мультислойной особо прочной парниковой пленки. Композиционные составляющие трехслойных и барьерных пленок вы отыщите в Приложениях.

Предметом данного исследования являются пленки, производимые и импортируемые в Россию.

Цель данного исследования - выявление перспективных направлений использования соэкструдированной пленки, тенденций развития данного рынка, определение маркетинговой стратегии грядущего (либо сегодняшнего) производителя, формирование вероятных конкурентных преимуществ при освоении нового либо уже имеющегося сектора и рынка, и, наконец, выбор нормально подходящего комплекса оборудования.

Упрощенно соэкструзия определяется как процесс экструзии двух либо более жидких полимеров в многослойную структуру либо осаждение двух либо более жидких полимеров на подложке для последующего формования.

В современной промышленности гибкой упаковки соэкструзия занимает особенное место как более перспективное направление. Появление мультислойных пленок было обусловлено несколькими факторами: экономическим, экологическим и фактором потребительского спроса. Используя не загрязняющие окружающую среду клеящие слои и высокотехнологичные вулканизированные клеящие составляющие, соэкструзия является ключевой технололгией, обеспечивающим развитие перерабатывающей и упаковочной отраслей.

Как отмечает Джон Пердикулиас, вице-президент компании Компьюпласт, соэкструзия как процесс - это тенденция в промышленности упаковки, устойчивая благодаря собственной экономичности и оптимизации производства, которые она обеспечивает.

"Рассматривая упаковочную пленку, вы видите две поверхности и внутреннюю часть. Любая из составляющих сформировывает разные требования. Одна поверхность обеспечивает возможность термосваривания. Другая поверхность, может быть, нуждается в пониженном трении либо лучшем сопротивлении высочайшей температуре для обработки в упаковочной машинке. Внутренняя поверхность обязана обеспечивать крепкость либо барьерные характеристики. Так как получение однородного полимера, отвечающего всем этим требованиям, на практике нереально, соэкструзия является на данный момент наилучшим решением".

Спецы Battenfeld Gloucester Engineering Co. считают, что соэкструзия дозволяет быстрее выйти на планируемую мощность производства, понизить число производственных шагов, обеспечить более низкую себестоимость. Прежде всего, имеется в виду метод получения пленки экструзией с раздувом.

Билл Хельмут, старший продакт-менеджер компании, утверждает, что понижение себестоимости пленки может быть за счет замещения драгоценных полимеров, дешевыми сополимерами без вреда для производительности, уменьшения ширины отбора кромки и использования вторичного гранулята.

Скотт Б. Маркс, старший технический специалист компании E.I. DuPont de Nemours & Co., Разделяет соэкструзионный процесс на два типа по готовому продукту экструзии - барьерный и небарьерный. При небарьерном методе соэкструзия дозволяет производителю очень усилить нужные характеристики структуры - свариваемость, окрашивание, светонепроницаемость, физмех. При барьерном методе соэкструзия дозволяет использовать внешний либо внутренний слой, способный управлять проникновением кислорода, диоксида углерода, водяного пара т.д.

"Переработка полимеров, которые не могут экструдироваться без помощи других", - вот основная черта соэкструзии, которую Дэвид Тимм, вице-президент компании Charter Films, разглядывает как преимущество.

"Недочет соэкструзии заключается в неких различиях физических параметров, сочетание которых является сколь желательным, столь и несопоставимым, - говорит Гэри Д. Оливер, старший исследователь компании Клоэрен Инк. - Полимеры для соэкструзии обязаны иметь схожую вязкость расплава, чтоб поддерживать ламинарное течение. Разница в степени вязкости может быть большей либо наименьшей в зависимости от расположения материала в композиции и толщины пленки".

Энди Кристи, основной консультант компании Optex Process Solutions, отмечает два недостатка соэкструзии: данный процесс просит более квалифицированного оператора экструдера; требуется трудоемкое планирование и продуманность в организации процесса.

Ричард В. Халл, старший инженер компании ExxonMobil Chemical Co., отмечает, что самый большой недочет соэкструзии заключается "возможно, в том, что доборная сложность оборудования значит дополнительную цена его обслуживания".

Относительно издержек Тимм утверждает: "Почти все первым недочетом соэкструзии могут посчитать цена. Я так не думаю. Слои можно делать тоньше, применять более доступное сырье. Не считая того, было бы безумием начинать сложное высокотехнологичное создание без технического сопровождения. Традиционно гидом в мире экструзионных технологий является производитель оборудования".

Обращаясь к вопросу сырья для соэкструзии, Келли Уильямс, менеджер по развитию рынка гибкой упаковки компании Equistar Chemicals докладывает, что индустрия может скоро начать переход к большей специализации полиолефинов и отмечает, что "существует возможность того, что полимеры будут становиться все более идентичны по процессу переработки и молекулярным решеткам с целофанами низкой плотности". Будущее, по его словам, покажет актуальность целого ряда технологий переработки полипропилена и линейного целофана, нацеленных на повышение рентабельности производства и улучшения взаимозаменяемости полимеров.

"Новейшие методы производства полярных функциональных полимеров обеспечат новейшие инструменты для производителей готовой продукции", - докладывает Уильямс.

Главные направления использования трехслойных полиэтиленовых пленок:

Пленка для упаковки стиральных порошков, сухих кормов, удобрений и т.п.

Более распространенные виды сельскохозяйственных пленок:

Тип пленки	Назначение
1. Парниковые	Светопрозрачное атмосферостойкое покрытие теплиц и остальных типов культивационных сооружений
· Светостабилизированная	Увеличение срока службы пленки до 3 лет и более
· Антифог	Предотвращение образования конденсата на внутренней поверхности парника
· Теплоудерживающая	Предотвращение перепадов температур снутри парника
· Окрашенные	Понижение светопроницаемости для поддержания температуры снутри парника на требуемом уровне; полисветановый эффект
2. Для мульчирования	Создание надпочвенного климата; Действие на рассаду; Контроль за сорняками
3. Для стерилизаци	Стерилизация земли солнечной радиацией
4. Пленки для фумигации	Стерилизация земли химикалиями
5. Силосные	Для покрытия и перевозки россыпью; Силосование в мешках, тюках
6. Геомембранные	Укрытие дна искусственных прудов, бассейнов

Назначение - создание барьера, защищающего сбор от неблагоприятных условий погоды. За счет препятствия отвода инфракрасного излучения от земли и растений, они разрешают создавать искусственную окружающую среду так называемый "парниковый эффект". Наибольшее распространение получили парниковые пленки, сделанные из ПЭВД. Обычные толщины российских парниковых пленок (ГОСТ 10354-82): 60, 80, 100, 120, 150 и 200 мкм. Обычные толщины привезенных из других стран парниковых пленок: 100, 125, 150, 175 и 200 мкм.

Для обыденных однослойных пленок характерна неоднородность прочностных черт в продольном и поперечном направлении. Менее прочное направление (как правило, поперечное) является слабым местом пленки. Трехслойные парниковые пленки таковой недочет отсутствует. У них фактически однообразная крепкость в продольном и поперечном направлениях. При одинаковой толщине с однослойной, крепкость на трехслойной пленки на 20-25 % выше, что оказывается решающим фактором в экстремальных условиях эксплуатации пленки (порывы ветра, мощные снегопады, град).

Срок службы пленки из незапятнанного целофана - не более одного-двух сезонов. Если же при производстве пленки были допущены даже незначительные нарушения технологии, то этот срок может быть еще меньше. С целью продления срока службы пленок и придания им особых параметров в их состав вводят разные добавки:

ПЭВД подвержен старению, вызываемому солнечным излучением и в особенности ультрафиолетовой частью диапазона. Срок службы парниковой пленки определяется временем разрыва ультрафиолетовым излучением молекулярных связей целофана, вследствие чего пленка теряет упругость, крепкость, становится ломкой и разрушается. Это время сильно зависит от погодных условий и от географической широты места использования пленки, т.е. от количества солнечных дней и от интенсивности солнечного излучения

Светостабилизаторы замедляеют фото- и термохимическое старение пленки, в итоге она долгое время сохраняет высшую упругость (150%) и морозостойкость. Не считая того, светостабилизированная пленка различается от обыкновенной отсутствием ускоренного старения в рукавных складках.

Срок службы светостабилизированной пленки шириной 150 мкр составляет 3-4 сезона.

Еще одним недочетом обыденных полиэтиленовых пленок является образование капель конденсата на внутренней поверхности парника. Целофан, как и большая часть полимеров плохо смачивается водой, в итоге чего водяной пар, конденсируется в виде малеханьких капель на внутренней поверхности пленок и приводит к понижению прозрачности парника, так как солнечные лучи отражаются и рассеиваются малеханькими каплями, понижение количества света добивается 15-25%, что в свою очередь приводит к замедлению роста растений. Сразу мелкие капли конденсата могут действовать как линзы, вызывая ожоги листьев и растений. Не считая того, мелкие капли, собираясь в огромные и падая на листья растений, вызывают разные заболевания и насыщают воздух в парнике влагой, провоцируя развитие действий гниения.

Для устранения этих недостатков в состав пленки вводят специальную гидрофильную добавку "антифог" (от англ. fog-туман). Эта добавка изменяет поверхностное натяжение пленки. В итоге заместо росы на поверхности появляется узкая водяная пленка, стекающая по стенам теплицы и не попадающая на растения. При этом прозрачность пленки остается фактически неизменной.

Основная задачка парниковых пленок - пропускать солнечное излучение вовнутрь парника и удерживать снутри тепло. Это дозволяет сохранять более высшую температуру и обеспечивать малые перепады температуры в дневное и ночное время. В итоге растения не подвергаются так называемому термическому шоку.

Для заслуги такового эффекта в пленки из целофана вводят особые минеральные термо присадки, незначительно снижающих прозрачность пленки и увеличивающих количество диффузного света в парнике. В качестве таковых минеральных наполнителей могут употребляться каолин, тальк, силикаты и кварц.

В России в качестве парниковой традиционно употребляется однослойная пленка. При этом добавки могут мигрировать к обеим сторонам пленки. Это значительно снижало период гидрофильной эффективности пленки. Единственным методом роста длительности антифогового эффекта было увеличение толщины пленки, а, следовательно, увеличение размера добавок для передвижения к поверхности, но при этом снижалась светопроницаемость пленки и повышалась цена пленочного материала.

Преодолеть эти и остальные трудности дозволяет внедрение трехслойных пленок.

Наружный слой пленки не содержит антифоговых добавок и действует как барьерный слой. Его толщина - около 25% от общей толщины пленки.

Средний слой составляет около половины толщины пленки и содержит высочайший уровень антифоговых добавок (4-5%). Это слой работает как длительный резервуар для антифоговой добавки. Когда во внутреннем слое, обращенном к растениям, количество антифоговой добавки снижается, средний слой медлительно выпускает добавку для замещения во внутреннем слое

Внутренний слой составляет около 25% от общей толщины пленки и содержит приблизительно 1% для непосредственного обеспечения антифогового эффекта.

Естественно, что достоинства сельскохозяйственных трехслойных пленок не ограничиваются только рассмотренным выше примером, трехслойная структура дозволяет модифицировать характеристики пленки для получения комплекса требуемых параметров.

Пленки для мульчирования употребляются для покрытия земли и обеспечивают:

Толщины пленок для мульчирования: 20-75 микрон, ширина: 800-1300 мм.

Характеристики: Отменная однородность по толщине, высочайшее сопротивление раздиру и продавливанию.

Более действенными являются черно-белые пленки для мульчирования, которые сразу понижают светопроницаемость и наращивают отражение света вверх, к листьям растения. Темный внутренний слой также препятствует росту на субстрате "загрязняющих" культур, которые затрудняют аэрацию корневой системы овощных культур, а белый наружный слой из-за светоотражающего эффекта не дозволяет субстрату нагреваться до критических температур, от которых может пострадать корневая система.

Употребляются с целью избежания утечки из земли в атмосферу метил бромида и остальных Jnhfхимикатов. Метил бромид используют для стерилизации земли против заболеваний и вредных вирусов либо микробов, которые могут понизить плодородие земли. Химикаты употребляются для предотвращения повреждения растений заболеваниями и насекомыми, когда сбор уже собран и хранится на складах.

Толщина: для стерилизации 100-200 микрон, для фумигации: 200-250 микрон

Свойства: высочайшее сопротивлению раздиру, отменная свариваемость и низкая газопроницаемость.

Характеризуются завышенной прочностью, растяжением и сопротивлением на разрыв, уменьшенной газопроницаемостью. Их применение улучшает качество корма за счет уменьшения температуры и улучшения свойства брожения;

По причине низкой платежеспособности населения совсем распространенной упаковкой для молока и остальных молочных товаров остается полиэтиленовая пленка. Она существенно дешевле остальных видов упаковки молочной продукции. Молоко в полиэтиленовых пакетов стоит на 30-50% дешевле, чем в упаковках "Тетра-пак". Перед производителями молока стоит одна глобальная задачка - сделать срок хранения его как можно более долгим и упаковать продукт в прочную упаковку.

Для упаковки молочных товаров используют трехслойные со-экструзионные пленки с наличием в структуре материала темного слоя. Толщина таковых пленок - 70-90 мкм. Каждый из слоев имеет свое назначение и содержит особые добавки.

Темный слой создает барьер на пути проникания света и существенно продлевает сроки хранения молочной продукции. В зависимости от выбранной технологии этот слой может быть внутренним либо прилегающим к молоку.

Белый внешний слой предназначен для броской, полноцветной печати при использовании самых современных полиграфических технологий. В этот же слой вводится особая добавка, которая увеличивает "скользкость" пленки, что принципиально для работы на современном упаковочном оборудовании.

Если внутренний слой темный, то слой, контактирующий с молоком - прозрачный, выполняется из незапятнанного, химически нейтрального целофана. В ряде случаев этот слой подкрашивают в сероватый цвет, что придает упаковки более опрятный вид, исключая внешний контраст меж белым наружным и черным барьерным слоями.

Если в упаковке из однослойной пленки пастеризованное молоко хранится 36 ч., то в упаковке из черно-белой пленки 72 ч. и даже 120 часов. Компания Самаралакто, наикрупнейший в самарском регионе производитель молока, входящий в состав русского холдинга "Планета Менеджмент", заявляет, что используемая на предприятии финская трехслойная пленка Финпак увеличивает срок хранения пастерилизованного молока до 10 дней, а кефира - до 20 дней. (Дело, естественно, не только в упаковочном материале, но и в технологии температурной обработки молока, которая применяется на "Самаралакто").

Употребляются, прежде всего для упаковки замороженных овощей. В целом, эти пленки подобны молочным. Не считая того, в них традиционно вводятся добавки, обеспечивающие крепкость пленки при низких температурах.

Употребляется в строительстве для образования водопаронепроницаемых барьеров термоизоляции внешних стенок и подкровельных пространств.

В наружные слои таковой пленки вводятся линейный целофан и добавки, которые обеспечивают улучшение термосвариваемости пленки и повышают её крепкость, в особенности на острых углах, колпачках и остальных выступающих частях. Для придания жесткости во внутренний слой пленки могут вводятся полипропилен и особые добавки.

Формирование каждого слоя трехслойной термоусадочной пленки происходит раздельно. Потому вероятные дефекты каждого слоя не совпадают, и пленка оказывается на 15-20 % прочнее, чем у подобная по толщине однослойная. Таким образом, становится настоящим уменьшение толщины (а означает и себестоимости) трехслойной "термоусадки" без ухудшения её эксплутационных черт. Не считая того, уменьшение толщины пленки отдаёт возможность понизить температуру в термотуннеле, что дозволяет потребителю пленки экономить электроэнергию.

Пленка для упаковки стиральных порошков, сухих кормов, удобрений и т.п.

Входящие в состав стиральных порошков химикаты сильно осложняют свариваемость пленки. Для решения данной трудности слой пленки, контактирующий с порошком, делается из специального бимодального целофана. Для придания пленке жесткости внутренний слой состоит из смеси полипропилена и ПЭНД. Наружный слой, обращенный к покупателю, должен иметь привлекательный вид. Потому в него вводятся добавки, придающие пленке блеск.

Стретч (stretch) - растягивающаяся пленка, материал владеющий способностью обратимо растягиваться с удлинением 200-300% и владеющий, в сравнении с обыденными полиэтиленовыми (ПЭ) пленками завышенной стойкостью к проколу и раздиру, а также способность различных пленки прилипать к самой себе и не прилипать к упакованным грузам. Её появление стало может быть благодаря разработке в начале 70-х новейших технологий и материалов, в частности линейного целофана низкой плотности - ЛПЭНП (LLDPE). Неповторимые характеристики стретч пленки дозволили ей занять ведущие позиции в области транспортной и пищевой упаковки, потеснив при этом в неких областях термоусадочную пленку.

Более обширное применение ПЭ стретч пленки нашли в области транспортной и технической упаковки, так называемые Паллетные пленки. Они служат для упаковки разных, в том числе разноразмерных и длинномерных грузов на поддонах (паллетах) способом ротационного обертывания с целью обеспечения сохранности грузов при транспортировке, складировании, хранении от действия наружной среды, расхищения и с целью ускорения и облегчения погрузочно-разгрузочных работ.

Стретч пленки разделяются на паллетные и пищевые (на западе они традиционно именуются cling пленки, мелкие рулончики, реализующиеся в коробках с ножом household т.е. пленка для домашнего внедрения). В свою очередь паллетные пленки в зависимости от метода внедрения делятся на ручные (обмотка идет в ручную) и машинные обмотка идет с внедрением особых машин - паллетайзеров.

В свою очередь машинные пленки делятся на:

Обычные - коэффициент предварительного растяжения до 150-200%.

Power, Super, Super Power - в зависимости от поставщика это пленка с коэффициентом предварительного растяжения - от 200 до 300 и выше %.

Раздельно стоит так называемая сенажная либо сельскохозяйственная стретч пленка, используемая с целью упаковки и обеспечения сохранности упаковываемого сена. К ней предъявляются завышенные требования по прочностным чертам и также требования к свето-погодоустойчивости, так как упакованное весной-летом сено лежит на полях под действием прямого солнечного света вплоть до зимы.

Показателем, по которому почаще всего потребитель сравнивает стретч пленку, является так называемый коэффициент престретча (pre-stretch) - в чистом виде этот показатель может быть использован лишь к пленкам класса POWER, работающим на паллетайзерах снабженным особым механизмом предварительного растяжения - престретча. Но так сложилось, что показатель наибольшего достижимого рабочего растяжения стретч пленки стали именовать коэффициентом престретча и использовать даже для ручных пленок, для которых этот показатель в принципе и не нужен.