Методом соэкструзии производятся как высокотехнологичные тонкие термоусадочные плёнки, так и стретч плёнки, в которых срединный слой из PE-LLD или металлоценовых полиэтиленов обеспечивает высокую прочность при сильном растяжении, а поверхностный слой – достаточное сцепление. Но главные преимущества этот метод предоставил упаковке свежих продуктов.
Одним из значимых достоинств для заказчиков упаковки является возможность оптимизации производственной себестоимости изготовителем, что обеспечивается тем, что необходимая структура материала получается в ходе одностадийного технологического процесса выдува, но не только.
Главным преимуществом при использовании в гибкой упаковке является достижение высоких прочностных и барьерных свойств при значительно меньшей толщине по сравнению с многослойными пленками, получаемыми путем ламинирования.
Соэкструзионная технология предусматривает экономное и даже безотходное производство с точки зрения расходов на сырьё. Выделят функциональные и несущие слои. Обрезки, отходы и вторичное полимерное сырье могут быть переработаны и помещены в серединный несущий слой, иногда даже тогда, когда материал предназначен для непосредственного контакта с пищевыми продуктами.
В процессе соэкструзии используются от двух до Х+ экструдеров, снабженных совместной головкой. Потоки различных расплавленных полимеров соединяются в фильерах, образующих конечную часть головки, реже – непосредственно после выхода из головки.
Как и в технологии производства однослойных пленок соэкструзионные производятся как с раздуванием пузыря/рукава, так и путем плоскощелевой экструзии. Одним из ключевых инновационных подходов к производству барьерных пленок является технология экструзии с тройным раздувом пузыря, которая обеспечивает одновременную двухосную ориентацию рукава. Это позволяет значительно улучшить физико-механические характеристики пленок, уменьшив их толщину на 30-50% без ущерба для барьерных свойств. Кроме того, увеличение числа слоев в пленке сокращает долю каждого функционального слоя, что положительно влияет на пригодность к дальнейшему рециклингу.
Объем рынка гибкой упаковки в России составляет около 1,58 млн т/год, при этом доля барьерных пленок не превышает 5%.
Для изготовления барьерных пленок используются следующие основные полимеры:
— полиэтилентерефталат (ПЭТ). Идет на получение наружного слоя, обеспечивает блеск и термостойкость;
— полиамид (ПА) — сердцевинный слой, придает механическую прочность;
— СЭВС (EVOH) — высокобарьерный слой, защищает от кислорода и углекислого газа;
— полиэтилен (ПЭ) или полипропилен (ПП) — барьер для влаги и паров воды;
— полиолефиновый пластомер (ПОП) — внутренний слой, улучшает свариваемость.
В условиях глобального дефицита СЭВС все чаще используются пленки со средним барьером на основе ПА.
По типу барьерного слоя, соэкструзионные плёнки делятся на Высокобарьерные и Среднебарьерные.
Среднебарьерные плёнки производятся с применением PA (полиамида) в качестве барьерного слоя для вакуумной упаковки.
В высокобарьерных пленках применяется EVOH (этиленвиниловый спирт), например, для упаковок с модифицированной газовой средой. Использование этого полимера превращает упаковку в барьер для запаха и кислорода, не только ограничивает проницаемость газов, но и водяных паров (c помощью крайних слоев).
В России основными потребителями барьерных пленок являются секторы мясопереработки (25%), колбасного производства (44%), рыбопереработки (10%) и сыроделия (9%).
Пятислойные структуры
Барьерные свойства достигаются за счёт слоя сополимера EVOH, введение которого требует двух дополнительных слоёв для его двусторонней защиты от поступления влаги. Принимая во внимание, что внешний сварной слой обычно образуют полиолефины (различные сорта полиэтилена и полипропилена), которые непосредственно не соединяются со слоем EVOH, необходимо использовать для их соединения связывающие вещества (клей). Таким образом требуется пятислойная структура.
* Прочное склеивание проявляется в случае применения полимеров, близких по строению. Поэтому, например, неполярный полиэтилен не связывается с полярным полимером, применяемым в качестве барьерного слоя, таким как EVOH или PA. Для соединения этих слоев необходимо использовать вяжущие слои. В качестве универсальных вяжущих средств чаще всего применяются полиолефиновые сополимеры, модифицированные малеиновым ангидридом. Если слой обладает подобным строением, то склеивание происходит в результате диффузии подобных полимеров. Со стороны барьерных слоев, как PA или EVOH, взаимное связывание является результатом реакции ангидридной группы соответственно с группой –NH, в случае с полиамидом, либо с группой –OH, в случае сополимера EVOH.
Другая задача - разделение слоя PA на два независимых, чтобы повысить стойкость пленки, особенно на углах/ребрах упаковок при их термическом формовании, также требует минимум пятислойной структуры.
При этом пятислойная структура без EVOH считается скорее средне или даже низко барьерной.
Пятислойная стрейч плёнка сейчас также считается вполне стандартной/базовой http://packtalks.ru/viewtopic.php?f=169&t=308
СИБУР разработал новую марку металлоценового линейного полиэтилена низкой плотности mLL20183 FE для барьерных и ламинационных пленок, молочных пакетов, а также стретч пленок. Новая марка по физико-механическим свойствам не уступает импортным аналогам и позволит заместить зарубежные поставки. Изделия с ее применением отличаются высокими сварными характеристиками, прочностью, а также стойкостью к раздиру. Благодаря улучшенной технологичности переработки новой марки увеличивается производительность выдувных пленочных линий, а возможность бесшовного перехода между марками с показателями текучести расплава (ПТР) 1 и 3 значительно снижает операционные затраты на производстве.
По барьерным пищевым пленкам Бизнес практики Сибур провели интересный вебинар https://businesspractices.ru/programs/webinar/736/ Во второй части показаны методы тестирования на практике лаборатории, прямая ссылка https://my.mts-link.ru/17989811/966294128/record-new/1757060346
Семислойные структуры
Семислойные структуры позволяют разделять одновременно на два слоя как PA, так и PE. Что при введении в данную пленку сополимера EVOH позволяет получить более полезные функциональные свойства.
Также семислойные структуры могут создаваться путем ламинирования пятислойной соэкструзионной плёнки к слоям ориентированных моно плёнок, например: пленки OPP, PET, BOPР с дизайном, т.е. получается межслойная печать.
Стандартное решение высокобарьерной пленки для термоформовки (нижняя высокобарьерная пленка) - семислойная пленка состава PE/PA/EVOH/PA/PE толщиной от 150 до 300 мкм. Для запайки состав верхней пленки такой же, толщина 60-80 мкм. Прозрачнее эти пленки можно сделать, если вместо внешнего слоя PE использовать слой лавсана или CPP. В первом случае - идеальное решение для межслойной печати (верхняя пленка), во втором - идеально для формования.
Барьерные свойства EVOH почти в 100 раз! превышают свойства PA (уровень барьерности зависит от того, какое количество в этилене будет винилового спирта), но в то же время прочностные показатели высокобарьерных пленок могут получиться ниже среднебарьерных. Однако, комбинирование PA и EVOH позволяет добиться высоких показателей как прочностных, так и барьерных свойств. Не надо забывать, что сополимер этилена и винилового спирта (EVOH) чувствительны к термообработке.
https://meat-expert.ru/articles/367-skrytye-riski-ekonomii-na-barernykh-plenkakh
http://dppsm.ru/statqi/2009/04/22/Gazopronicaemos ... snogorskogo-polimernogo-zavoda пример газопроницаемость барьерных пленок Десногорского полимерного завода
Девятислойные структуры добавляют анти-прокольную функциональность и при глубокой вытяжке > ru.extrusion-info.com/stati/1513
Kuhne Anlagenbau для экструзии гибких двуосноориентированных барьерных термоусадочных пленок, которые не требуют использования полиамида или полиэфира для придания прочности. Доля EVOH составляет не более чем 5%, поэтому пленку можно отправлять на рециклинг в потоке вторичной переработки полиэтилена. Требуемая прочность и устойчивость к проколам достигаются непосредственно во время производства по технологии Triple Bubble процессе с использованием щадящего радиационного сшивания, внедренного компанией Kuhne. Оно воздействует снаружи на небольшую глубину, всего от 5 до 10 микрон, не повреждая слой EVOH и не снижая пригодность для вторичной переработки. В результате отпадает необходимость в дополнительных стадиях, которые привели бы к увеличению затрат. Получаемые в результате пленки обладают достаточной гибкостью и эластичностью для достижения хорошего уровня усадки. В то же время они обеспечивают механическую прочность, необходимую для надежного наполнения пакетов даже при весе содержимого в несколько килограммов. Технология Triple Bubble для производства двуосноориентированных выдувных пленок названа в честь последовательного расположения трех пузырей раздува. Современные линии Kuhne Triple Bubble® позволяют производить термоусадочные пленки до 13 слоев и шириной рукава до 3000 мм (ширина пленки 6000 мм).
Дальнейшее применение барьерных пленок в упаковку с помощью различных технологий в мировом масштабе распределяется следующим образом (при подсчете потребления в тоннах): трейсилер (38%), термоформовка (18%), флоу-пак (14%), ЧАБ-системы (13%), флоу-вак (7%), «скин» (5%), «форм-шринк» (5%).
На отечественном рынке работает около 15 компаний, выпускающих высокобарьерные пленки. Крупнейшими производителями являются ООО «Технопак-Флекс» и ООО «Десногорский Полимерный завод», АО «Силд Эйр Каустик», ПКФ «Атлантис-Пак».
Центр пластмасс SKZ (Германия) обладает методом проверки толщины барьерного слоя без разрушения образца.
Также барьер могут добавлять специальные покрытия.
Немецкий Центральный регистр упаковки (Zentrale Stelle Verpackungsregister, ZSVR) опубликовал новый минимальный стандарт для создания конструкции упаковки, удобной для вторичной переработки. Барьерные пленки, которые помимо полиэтилена и полиамида также содержат сополимер этилена и винилового спирта (EVOH) для обеспечения высокого кислородного барьера, теперь признаны пригодными для вторичной переработки. Кроме того, впервые определено, что ламинаты на основе ПЭ/ПА с клейкой основой совместимы с вторичной переработкой по минимальным стандартам. Основой для новой классификации ZSVR послужили исследования, проведенные компанией BASF совместно с институтом cyclos-HTP, возможности вторичной переработки многослойных соэкструдированных высокобарьерных пленок из ПЭ/ПА/EVOH и ламинированных пленок ПЭ/ПА, извлеченных из общего потока отходов полиэтиленовой упаковки. Исследования, проведенные в 2023 году, показали, что при использовании адгезивов или компатибилизаторов оба вида пленки пригодны для дальнейшего рециклинга.
Во вложенном файле образец, как можно наглядно представить барьерные свойства плёнок из своего портфеля или сравнить между поставщиками.
Здесь может быть ссылка на ваши возможности
Дополните и улучшите материал