Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Производство полимерной пленки
Производство - полимерная пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Производство - полимерная пленка
Cтраница 1
Производство полимерных пленок в Советском Союзе получило развитие сравнительно недавно. [1]
Высокими темпами растет производство полимерных пленок. Почти в 4 раза за этот период вырос объем производства труб и листов. Продолжает расти производство синтетических волокон. В нашей стране в связи с выполнением Продовольственной программы предусматривается резкое увеличение выпуска тароупаковочных материалов в виде пленок, потребительской тары из ударопрочного полистирола и жесткого поливинилхлорида. [2]
Пособие посвящено технологии производства полимерных пленок в свете современных физико-химических представлений о природе и поведении полимеров. Рассматриваются теоретические предпосылки технологических процессов производства пленочных материалов, зависимость свойств готовых пленок от условий производства, пути и средства модификации пленок. В книге описаны свойства полимерных пленочных материалов и методы их определения. [3]
Вторую группу потребителей образуют производства полимерных пленок, листов и труб из термопластов, стеклопластиков. Расход синтетических смол и пластмасс для этих целей определяют в балансовых расчетах потребности в полиэтилене, полипропилене, ПОЛНЕЙ-нилхлориде, полистироле и прочих видах пластмасс, а на стеклопластики - в балансах полиэфирных смол и прочих синтетических смол и пластмасс, используемых при их изготовлении. [4]
Как известно, в технологии производства полимерных пленок используют три способа их вытяжки - одноосную, двухосную и плоскостную. При одноосной вытяжке возникает анизотропная структура. Ориентация обеспечивает значительное улучшение прочностных свойств, но в то же время снижает деформируемость в направлении оси ориентации. [5]
Как видно из таблицы, процесс производства полимерных пленок для фотографии и кинематографии включает в себя операции, называемые дополнительной обработкой, несколько отличающие его от процесса производства пленок, предназначенных для других целей. Эти операции заключаются в нанесении на одну сторону пленки так называемого подслоя, скрепляющего основу с эмульсионным слоем, а на другую сторону - лакового покрытия, снижающего скручивае-мость пленки, ее электровозбудимость, а в случае цветной пленки - придающего ей противоореольность. [6]
Основными факторами, определяющими выбор метода производства полимерных пленок, являются тип пленкообразующего полимера и область использования готовой пленки. Свойства пленочных материалов, естественно, определяются не только исходной структурой материала, но и технологией переработки. [7]
В настоящее время огромное практическое значение для производства технических полимерных пленок из всех полиолефинов имеют в основном полиэтилен и полипропилен. Поэтому они и являются предметом рассмотрения настоящей главы. [8]
Если обратиться к структуре сырьевой базы в производстве полимерных пленок, труб и листов в 1972 г., то в ней преобладает полиэтилен высокого давления ( особенно в производстве пленок и труб), на втором месте находится подивинилхлорид. [9]
Резюмируя изложенное выше, можно сделать заключение, что производство полимерных пленок из года в год расширяется. [10]
ППМ, полученные методом вибрационного формования, были использованы для очистки расплавов полимеров при производстве полимерных пленок. [12]
Электронно-лучевая технология, обладающая значительным коммерческим потенциалом, использует ускоритель для получения эффекта термоусадки при производстве полимерных пленок. Вторичная эмиссия электронов с катода электронной пушки, бомбардируя поверхность пленки, позволяет создавать эластичный изоляционный материал, используемый для антикоррозийного покрытия трубопроводов. [13]
Некоторые характерные свойства ПЭНП и ЛПЭНП приведены в табл. 9.1. ПЭНП является самым дешевым материалом для производства полимерной пленки, исходя из стоимости одной единицы массы. [15]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Производство - полимерная пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Производство - полимерная пленка
Cтраница 2
Эта книга является первой, далеко не исчерпывающей, попыткой объединения разрозненных данных и некоторого практического опыта по технологии производства полимерных пленок. [17]
Этот эффект в основном складывается в сфере производства, так как затраты на приготовление бетонной смеси и изготовление сборных железобетонных конструкций значительно дороже, чем производство полимерной пленки. [18]
Холодная вытяжка пленки-заготовки в капсулируемой жидкости имеет ряд технологических особенностей, не позволяющих заимствовать в неизменном виде режимы и устройства для вытяжки, применяющиеся в производстве ориентированных полимерных пленок. Вытяжка пленки в жидкости при температуре максимального структурного разрыхления ( см. разд. [19]
Некоторое снижение доли химических предприятий в общем выпуске в стране полимерных пленок объясняется созданием части новых мощностей по производству этой продукции в строительной индустрии ( специальные облицовочные декоративные и другие виды пленок), в пищевой, местной и других отраслях промышленности, где организация производства полимерных пленок на собственных предприятиях технически целесообразна и экономически выгодна. [20]
НИИхиммаш проводит научно-исследовательские и конструкторские работы по созданию комплектных технологических линий и нестандартного оборудования для производства минеральных удобрений и сырья для них ( серной, азотной и фосфорной кислот, аммиака), химических средств защиты растений, органических полупродуктов и красителей, лаков и красок, пластических масс; нового автоматизированного химического оборудования: фильтров, центрифуг, сепараторов, экстракторов, сушилок, компрессоров, ультразвуковой химической аппаратуры, агрегатов для производства ориентированных полимерных пленок; оборудования с повышенным сроком службы за счет применения новых высокопрочных и коррозионно-стойких материалов. [21]
Появившиеся на мировом рынке ингибированные пленочные материалы выгодно сочетали достаточную механическую прочность, низкую влаго - и газопроницаемость. Анализ технологических направлений производства противокоррозионных полимерных пленок по патентной литературе [134] позволил выделить три основных направления технологии ведения ингибиторов коррозии в полимерные пленки: совмещение ингибитора коррозии и полимера в расплаве с последующей экструзией композиционной пленки; адгезионное закрепление частиц ингибитора коррозии или содержащей ингибитор полимерной композиции на поверхности предварительно сформованной полимерной пленки; модификацию расплавленных полимерных пленок жидкими ингибиторами или их растворами в процессе экструзии. [22]
В процессе испарения растворителя происходит нарастание вязкости системы и ее отверждение. Метод сухого формования широко распространен в технологии производства полимерных пленок и химических волокон. Применительно к ВПС необходимо решить технологически, как осуществить испарение растворителя и разрушить высоковязкую струю концентрированного раствора полимера на элементы заданного размера, обладающие способностью к самосвязыванию. [24]
Как видно из табл. 31, специализированные заводы по уровню производительности труда в расчете на одного занятого можно подразделить на две группы. В первой группе заводов, на которых отсутствует производство полимерных пленок, труб и листов, производительность труда колеблется в пределах от 3 до 4 7 т / год. Во второй группе заводов, где имеется крупнотоннажное производство пленок, труб и листов, производительность труда гораздо выше - от 5 6 до 10 3 т / год. На тех предприятиях, где производятся только полуфабрикаты из пластмасс, производительность труда еще выше; например, на Нелидовском заводе пластмасс при выпуске в основном листа из ударопрочного полистирола она достигла в 1967 г. 18 4 т / год. [25]
При разработке методических вопросов определение эффективности применения полимерных пленок и изделий на их основе нужно рассматривать как систему отраслей, связанных между собой взаимными поставками элементов основных и оборотных фондов, передачу которых из одного звена в другое следует оценивать по единой методологии, например по приведенным затратам. С этой целью весь процесс производства и применения полимерных пленок можно условно разделить на четыре стадии: производство исходного сырья и полупродуктов; производство полимерных пленок; производство и использование изделий из полимерных пленок в промышленных изделиях, оборудовании и другой продукции; применение продукции из полимерных пленок в отраслях-потребителях. [26]
Механизмы для производства и переработки пластмасс и полимерных материалов отличаются большим разнообразием и предъявляют в некоторых случаях сложные требования к электроприводу. Например, механизмы для производства полимерных пленок или полиуретана требуют согласованного вращения ряда приводных двигателей с высокой точностью поддержания заданной скорости. Как правило, такие приводы, подобные приводам бумагоделательных машин, выполняются на постоянном токе или на переменном с групповым частотным регулированием. [27]
Кроме магнитофонных и видеолент выпускаются ленты для различных специальных записей; такие ленты применяются в качестве узлов памяти большой емкости в электронно-вычислительных машинах. К ним также предъявляют высокие требования, которым удовлетворяют полиэтилентерефталатные пленки толщиной 0 04 мм. Объем производства магнитной ленты точно неизвестен, однако по данным 1967 г. в Японии из годового объема производства полимерных пленок на сумму 5140 млрд. иен на долю звукозаписывающей пленки приходилось 3220 млрд. иен, а на долю видеопленки 750 млн. иен. [28]
Эффективность пластифицирующего действия определяется количеством введенного в полимер пластификатора, его химической природой, формой и размером молекул, а также типом полимера. В качестве критерия эффективности наиболее широко используется снижение температуры стеклования полимера с при введении в него пластификатора. Снижение Тс при введении пластификаторов расширяет ассортимент материалов, используемых для производства полимерных пленок, позволяя применять жесткие полимеры, находящиеся при обычных условиях в стеклосбразном состоянии и имеющие вследствие этого низкую эластичность. [29]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
7.2. Изготовление упаковки из полимерных материалов
7.2. Изготовление упаковки из полимерных материалов
7.2. У. Основы производства упаковки из полимерных материалов
Полимерные сырьевые материалы обычно поставляются изготовителем материала в гранулированном виде, но в некоторых процессах используют сырье в виде порошка. Несмотря на то что некоторые полимеры в дальнейшем используются для приготовления покрытий, адгезивов или добавок для других процессов, первым основным этапом переработки полимеров в пленки, листы, контейнеры и т. д. является преобразование гранул в экструдере из твердой в жидкую или расплавленную фазу.
При совместном воздействии высокого давления, трения и подводимой извне теплоты полимер плавится. Плавление осуществляется путем проталкивания гранул вдоль цилиндра экструдера с помощью специального, подобранного для данного полимера шнека, работающего в регулируемых условиях, гарантирующих получение перед выходом из экструдера гомогенного расплава (рис. 7.1).
В производстве пленок и листов расплав полимера продавливается через узкую щель или фильеру. В производстве жесткой упаковки (например, бутылок и крышек) расплав полимера формуют с помощью заранее точно изготовленной формы.
7.2.2. Упаковочные полимерные пленки и листы
В общем случае согласно определению пленки характеризуются толщиной менее 100 мкм. Такие пленки используют для обертывания продукта, для обертывания упаковочных единиц (индивидуальной упаковки, групповой упаковке, паллетизи-
|
Рис. 7.1. Экструдер |
рованных товарных единиц), для изготовления пакетиков-саше, сумок и пакетов. Их можно комбинировать с другими полимерами, получая ламинаты, из которых затем получают упаковку. Полимерные листы толщиной до 200 мкм применяют в производстве такой «полужесткой» упаковки, как различного типа емкости, тубы и лотки.
Свойства полимерных пленок и листов зависят от используемого полимера(ов) и методов изготовления пленки, ее ламинирования или нанесения на нее покрытия. При производстве пленки и листа применяют два различных метода переработки расплава полимера, экструдируемого через экструзионную головку. В процессе получения поливных пленок расплав полимера экструдируют через прямую щелевую головку на охлаждаемый барабан, называемый охлаждающим валком (рис. 7.2).
|
Рис. 7.2 Производство пленки поливом |
В процессе получения пленки раздувным, или рукавным методом, расплав полимера непрерывно экструдирют через головку с плоской кольцевой щелью. Получаемый рукав не сплющивается благодаря поддержанию внутреннего давления воздуха (рис. 7.3).
И в том и в другом процессе расплав полимера быстро охлаждается и затвердевает, образуя пленку, которую сматывают в рулон и режут на размер.
Для увеличения прочности и улучшения барьерных свойств пленка может быть растянута, что позволяет сориентировать молекулы или в продольном (MD), или в поперечном (TD) направлениях.
В ходе процесса ориентации по Stenter-mexHOMmiu (на ширильной машине с одновременной двухосной ориентацией) поперечная вытяжка поливного плоского
|
Рис. 7.3. Производство рукавной пленки |
листа проводится с использованием зажимов (клуппов), захватывающих и растягивающих края пленки так, чтобы увеличивалась ширина листа. Растяжение в машинном направлении достигается с помощью нескольких групп прижимных роликов (тянущих валков), вращающихся с большой скоростью.
При раздувном методе получения пленки ориентация достигается путем увеличении давления внутри рукава с получением рукава значительно большего диаметра (рис. 7.4).
Пленку, растянутую в одном направлении, называют одноосно ориентированной. Если пленка растягивается в обоих направлениях, то ее называют биаксиально (двухосно) ориентированной. Более плотное размещение молекул повышает барьерные свойства по отношению к газу и водяному пару, а их ориентация повышает механическую прочность пленки.
Поливные пленки и листы без ориентации молекул используют в определенном диапазоне толщин; их можно термоформовать под воздействия теплоты, давления или вакуума, изготавливая таким образом днища пакетов и одноразовых контейнеров, туб, лотков или блистерных упаковок.
Поливные пленки также применяют для изготовления гибкой упаковки, поскольку они считаются более прочными; если попытаться разорвать их, то они будут растягиваться, поглощая энергию, даже в том случае, если предел их прочности при растяжении будет ниже, чем у аналогичной ориентированной пленки.
|
Рис. 7.4. Поперечная ориентация на ширильной машине и продольная ориентация за счет ускорения в продольном направлении (с разрешения Института Упаковки, Institute of Packaging) |
Для отжига или снятия напряжений в ориентированных пленках и снижения до минимума величины их усадки, которая может возникнуть в ходе нанесения печати или термосваривания, такие пленки доводят почти до температуры плавления. Отказ от отжига термофиксированных пленок приведет к тому, что у них будут очень нестабильные термические характеристики, что позволит им под воздействием тепла плотно облегать картонные коробки или бутылки.
Проколоть или разорвать ориентированную пленку довольно сложно, однако при наличии прокола или разрыва молекулярная структура такой пленки позволяет трещине и разрыву легко распространяться. Это свойство используют для облегчения раскрывания пакетиков-саше за счет механического надреза в области термосваривания.
Ориентированные пленки характеризуются только 60%-ным удлинением перед разрывом, тогда как поливной полипропилен, например, перед разрывом может удлиняться на 600%. Это свойство больше характерно для линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП, LLDPE), применяемого для упаковочной стретч-пленки, поскольку неразветвленные полимерные цепи позволяют легко перемещаться молекулам полимера относительно друг друга. Путем введения в ходе технологического процесса специальных высокомолекулярных соединений можно получить пленку с эффектом межслойного слипания.
Большинство полимерных пленок прозрачны, и окрасить их красителями или путем добавления пигментов довольно трудно. Для получения непрозрачной пленки при ее изготовлении можно инициировать образование пустот. Такое «порообразование» приводит к внутреннему рассеянию света, что придает пленке белый цвет с перламутровым оттенком. В качестве аналогии такого рассеяния света можно привести процесс взбивания и смешивания яичного белка с сахаром для получения белкового крема, который на вид белый (из-за пузырьков воздуха во взбитом яичном белке). В некоторые полимерные пленки, например, в поливной ПЭ, можно добавить химическое вещество, выделяющее при нагревании газ (например, азот или С02). Маленькие газовые пузырьки в полимере вызывают рассеяние света, придавая пленке перламутровый блеск.
Поскольку ориентированные пленки очень тонкие, существует возможность образования настолько больших пузырьков газа, что пленка может разорваться и поэтому вместо использования пузырьков газа к полимеру добавляют соединение или порошок, инициирующие в полимерном листе внутренние разрывы, как это бывает при напряжениях сдвига. Тем самым в пленке образуются пустоты с преломлением света во всем спектре. Падающий свет в результате различного коэффициента преломления у полимера и содержащегося в нем воздуха отражается внутрь пленки. При использовании такой технологии плотность пленки снижается, а площадь поверхности увеличивается, что может повысить рентабельность производства упаковки из таких материалов.
Разработан также способ окрашивания полимерных материалов в белый цвет с использованием соединений белого цвета — карбоната кальция или, чаще, диоксида титана. Введение этих неорганических наполнителей, однако, увеличивает плотность материала до 50%, снижает производительность и повышает риск снижения механической прочности пленки. Наблюдавшиеся ранее попытки окрашивания пленок пигментами давали абразивную поверхность, а в настоящее время технологический процесс должен обеспечивать образование на поверхности пленки слоя чистого полимера, действующего в качестве инкапсулирующей оболочки для получения гладкой глянцевой поверхности пленки. Окрашенный в белый цвет поливной листовой материал используется для термоформования емкостей и лотков для молочных продуктов.
Альтернативным способом достижения непрозрачности за счет отражения от поверхности пленки высокой доли падающего света является ее металлизация очень тонким слоем алюминия. У этого метода есть и дополнительное преимущество, а именно улучшение барьерных свойств.
Свойство прозрачности, в отличие от непрозрачности, зависит от типа полимера и способа получения пленки. Если пленку охлаждают медленно, то в ходе охлаждения могут образовываться крупные кристаллы, которые благодаря дифракции и рассеянию света на них придают пленке «мутный» внешний вид. Прозрачность повышается с уменьшением степени кристалличности полимера; кроме того, на нее влияют применяемые добавки. Если размер частицы добавки слишком велик или если (как в случае применения добавок для повышения скользящих свойств поверхности) они мигрируют к поверхности, то пленка становится более «мутной».
Поверхность пленки должна быть по возможности гладкой для улучшения ее печатных свойств. Шероховатая поверхность придает готовой печати на изделии матовый внешний вид, обычно считающийся менее привлекательным, чем глянцевая, зеркальная гладкость. Кроме того, шероховатость поверхности может привести к возникновению проблем с эксплуатацией фасовочно-упаковочной машины, поскольку она может затруднять прохождение пленки по деталям машины без образования в пленке статического электричества. Эту проблему решают путем введения в пленку добавок, допущенных к применению с пищевыми продуктами. Пленки могут прилипать «к себе» в рулоне, стопоря размотку. Для снижения прилипания в пленку вводят воски, в частности, карнаубский (карнубский) воск. Действие скользящей добавки, например, диоксида кремния, зависит от частиц диоксида кремния, мигрирующих к поверхности пленки, где они действуют как шарики подшипников, разделяющие поверхности пленок.
В маркетинговых целях желательно обеспечить «уникальное» визуальное воздействие выложенных на полки магазинов товаров. Для этого были разработаны пленки, матовые с одной стороны и глянцевые с другой, что достигается поливом пленки на охлаждающий барабан с матированной поверхностью, полученной пескоструйной обработкой.
При соэкструзии возможно объединение в одной головке потоков расплава полимера из отдельных экструдеров. Тем самым при заданной толщине пленки, если один и тот же полимер экструдируется двумя или более слоями и соединяется в головке с образованием единой пленки, достигается более высокая производительность. Технология соэкструзии очень быстро совершенствуется: для достижения определенных свойств и характеристик упаковочных материалов уже разработаны экструдеры, способные соэкструдировать до семи слоев различных полимеров.
www.chinkopack.ru
Экструзия пленки: новые реалии рынка - Многослойные пленки - Рынок полимерной упаковки - Полимеры
Производство пленки в России за последние 3 года значительно возросло. Каждый год прирост составлял не менее 10%. Причина увеличения производства пленки заключается в положительной динамике роста спроса на упаковочную продукцию самого разного назначения: фасовочных пакетов, сумок, термоусадочной и стретч-пленки, — инициирует которую, в первую очередь, пищевая промышленность.
Война слоев
В настоящее время производители пищевых продуктов отдают все большее предпочтение пленкам, имеющим барьерные свойства, чтобы исключить попадание в упаковку атмосферного воздуха или утечку газовой среды, в которой находится продукт, из упаковки. Однослойная пленка в этом случае не способна обеспечить требуемые свойства.
В борьбе за конкурентное улучшение физико-механических свойств однослойной пленки приходится идти на увеличение ее толщины, использование более дорогих основных материалов и добавок, что делает продукцию менее конкурентной по цене. Попытки удешевить продукцию чаще всего приводят к ухудшению ее качества – недорогие линии по выдуву однослойной пленки не предоставляют особых возможностей по технологическому совершенствованию процесса ее получения. Уменьшение толщины пленки, например с 7 до 5 мкм, к которому часто прибегают в целях экономии полимерного сырья, плохо сказывается на физико-механических свойствах пленки и изготовлении из нее даже маленьких пакетов, предназначенных для упаковки хлебобулочных изделий. Несмотря на низкую цену, заказчик рано или поздно будет вынужден отказаться от такой некачественной продукции.
Специальные добавки позволяют получать однослойные пленки, которые по своим физико-механическим свойствам вполне удовлетворяют целевым требованиям. Однако большинство специальных добавок в России не производится и их приходится закупать в Европе и юго-восточной Азии по весьма высоким ценам, что опять же не способствует улучшению конкурентного положения однослойных пленок. В какой-то мере могут помочь технологические ухищрения и использование специальных рецептур, но применить их на практике будет возможным далеко не на всех экструзионных линиях. Например, существует специальная рецептура и технология ее применения, позволяющая производить очень интересную разновидность фасовочной однослойной пленки с эффектом пергамента, которая используется в производстве пакетов для дорогих сетевых магазинов и бутиков.
Одиночный экструдер имеет достаточно ограниченный диапазон переработки материалов, и рассчитывать на какой-то широкий ассортиментный ряд получаемой на нем продукции не приходится.
Диапазон получаемых полимерных пленок позволяют расширить установки с двумя экструдерами, позволяющими при использовании специальной делительной головки получать трехслойную пленку. В этом случае уже можно использовать функциональные свойства сразу двух полимеров – например, один из слоев (как правило средний)обеспечивает прочностные свойства, два других облегчают сварку при изготовлении упаковок.
В современной упаковке пищевых продуктов каждый из слоев выполняет свои отличные функции: внутренний отвечает за улучшенную термосварку шва и противоокислительные процессы, средний – за прочностные характеристики, наружный должен облегчать нанесение флексографической печати и обладать глянцевой поверхностью. Поэтому все три слоя имеют различные добавки, которые не удастся подмешать к материалу всех трех слоев на выдувной установке с двумя экструдерами.
Именно по этой причине в Европе подобные машины сейчас уже практически не используются.
В три слоя…
Наиболее оптимальное сочетание стоимости оборудования и качественных преимуществ выпускаемой на нем полимерной пленки достигается на трехслойных соэкструзионных установках. Собственно, трехслойные пленки уже предоставляют переработчикам весьма емкий набор преимуществ.
Во-первых, комбинация трех тонких слоев позволяет добиться тех же свойств (а порой и лучше), чем у однослойной пленки при том, что суммарная толщина трехслойной пленки может быть на 25-30% меньше, чем у однослойной. Налицо экономия основных полимерных материалов. Примером этого может служить получение трехслойной пленки из ПЭНП толщиной 12-14 мкм из отечественного сырья, что совершенно недостижимо на однослойной пленке.
Во-вторых, предоставляется возможность использовать вторично переработанный полимер, что активно используется в производстве мусорных мешков. Этим достигается еще большая экономия полимерных материалов. В этом случае средний слой на 80% может состоять из вторичного полимера без ухудшения физико-механических свойств трехслойной пленки. Использование полимера вторичной переработки за счет многослойной технологии теперь допустимо не только при производстве пленки для мусорных мешков и пленки для мульчирования, но и для фасовочных целей.
В-третьих, специальные добавки для придания полимерной пленке специфических свойств (например, ультрафиолетовый фильтр, ультрафиолетовый стабилизатор, адгезивные или антиадгезивные свойства) можно добавлять лишь в один или два слоя, что позволяет сэкономить дорогостоящие добавки. Так, у однослойной стрейч-пленки клейкую добавку приходится добавлять с запасом, чтобы ее свойства стабильно проявлялись на поверхности. У трехслойной пленки ее достаточно добавить лишь в один внешний слой, чтобы гарантировать стабильную клеющую способность одной из поверхностей пленки.
В-четвертых, удается реализовать барьерные свойства пленки, а также другие специальные свойства за счет наличия среднего слоя. Кроме барьерных функций различные слои могут выполнять роль ультрафиолетового фильтра, а также преобразовывать длину волны светового потока. Для этого в них добавляются особые полимерные материалы – полисветаны.
В-пятых, в многослойной пленке удается сочетать свойства полимеров, которыми не может обладать ни одна монополимерная структура. Достигается это за счет «сэндвич»-структуры многослойной пленки, когда чередование слоев, например из ПЭВП и ПЭНП, приводит к получению очень прочного материала. Получение такой пленки из тех же самых ПЭВП и ПЭНП в смесевом сочетании на однослойном экструдере невозможно.
И самое главное – трехслойная установка по выдуву пленки позволяет существенно расширить номенклатуру выпускаемых пленок для выхода на новые неосвоенные рынки.
… и более
Ведущие мировые производители экструзионного оборудования, такие как Reifenhдuser, Windmцller&Hцlscher, Hosokawa Alpine, поставляют оборудование для выдува 5-, 7-слойных пленок. Дополнительные слои позволяют добиться еще более развитой комбинации свойств – например, внести полиамидный слой, который дает барьерный эффект.
Пятислойные и семислойные выдувные установки уже не являются экзотикой, однако представляют особый ценовой сегмент, как в плане оборудования, так и в плане перерабатываемого сырья. Стоимость «голой» установки для производства 5-слойной пленки решительно перешагнет отметку в миллион евро, а стоимость комплексного решения с технической и технологической поддержкой выльется уже в несколько миллионов евро. Кроме того, технологический регламент поставщика оборудования по переработке полимеров будет предполагать применение определенных полимерных материалов от ведущих производителей, что выведет продукцию в ценовой премиум-сегмент, когда речь может вестись только о налаженных сбытовых каналов за переделами России. Применение отечественного сырья в этом случае исключается полностью.
Собственно 7 слоев еще не предел для многослойных соэкструзионных линий – канадская компания Alpha Marathon предлагает экструзионные головки для выдува пленки в 10 слоев при 5 экструдерах. Такие пленки позволяют добиться высоких барьерных свойств в сочетании с уникальными прочностными характеристикам, однако полная стоимость такой установки вряд ли позволит рассчитывать на скорую окупаемость проекта.
Канадская компания Brampton Engineering еще 2001 году начала поставки экструзионных установок для выдува 10-слойных пленок. Словно предугадывая напрашивающийся вопрос обывателя «зачем?», в пресс-релизе отмечалось, что с появлением еще более современных упаковочных материалов, наиболее продвинутые их потребители с готовностью найдут применение и им. По непроверенным данным BE анонсировал установку для производства 12-слойной пленки…
На практике большие комбинации слоев позволяют добиться довольно интересных сочетаний материалов и их свойств:
1. Можно заключать тонкий слой EVOH между двумя слоями полиамида для улучшения сопротивляемости пленки излому, чтобы тем самым сохранить барьерные свойства;
2. Можно разделить полиамид связующим слоем для улучшения барьерных свойств и уменьшению пропускания водяного пара, так как «сухой» полиамид обладает гораздо лучшими барьерными свойствами по отношению к кислороду.
3. Можно разделить наружные (крайние) слои пленки на два отдельных слоя с тем, чтобы в одном из них использовать более дешевый полимерный материал.
4. Можно сформировать слой из иономера достаточной толщины, чтобы обеспечить требуемое качество сварных швов, а поверх использовать более толстый слой недорогого ПЭНП.
5. Для формирования сверхтолстых слоев можно использовать многослойный пакет из того же полимера, улучшая прочностные свойства.
Тем не менее, наиболее оптимальным выбором из ассортимента предлагаемых соэкструзионных линий все равно остаются трехслойные установки в более современном конструктивном исполнении – например, улучшенная термоизоляция формируемых слоев в спиральной системе головки до их схождения (позволяет гибко подбирать температурный режим для каждого отдельного полимерного материала), усовершенствованная система пузырькового охлаждения.
Естественно, что играет свою роль и ценовой фактор. Стоимость экструзионных установок для производства высококачественной трехслойной пленки ведущих европейских производителей стоит в районе одного миллиона евро, что является нормальным для реального промышленного проекта. Хорошо зарекомендовавшее себя отечественное оборудование стоит втрое дешевле, однако имеет возможность переработки отечественного сырья, что может помочь значительно повысить рентабельность производства. Машины из ЮВА могут стоить еще дешевле, но их надо уметь выбирать.
Необходимо также добавить, что 5-и и более слойные соэкструзионные установки в настоящее время активно вытесняются ламинаторами. Здесь опять же не обошлось без ценового фактора: комплекс, состоящий из трехслойного соэкструдера и бессольвентного ламинатора стоит дешевле чем пятислойная соэкструзионная установка, а по функциональным возможностям данный комплекс значительно более привлекателен.
Так что переход на трехслойную пленку не выглядит сверхзадачей – вполне подъемные инвестиции и осуществимые проекты – нужно только обсудить с поставщиком оборудования его конфигурацию и все обстоятельно просчитать.
Перспективные области применения многослойной пленки.
Еще недавно различные виды упаковочной продукции изготавливались из многослойной пленки, производимой за границей, включая даже Китай, Турцию и Восточную Европу. Однако, уже с 1999 года наметилась тенденция по импортозамещению со стороны отечественного производителя. Поэтому ниже мы представляем не просто перспективные для российского рынка направления применения полимерных пленок, а примеры продукции, которая реально производится на российских предприятиях.
Фасовочная пленка. Несмотря на активный рост ее производства в России, полностью вытеснить импортную продукцию не удается. Сказываются определенное конструктивное несовершенство, а также моральный и физический износ используемого оборудования и недостаточное качество отечественных материалов, что приводит к сохранению некоторой доли качественной импортной продукции. Поэтому в этом сегменте еще вполне могут развернуться новые производители, имеющие в своем арсенале более совершенное оборудование и способные предоставить качественную продукцию по оптимальной цене. Причем это касается и обычных фасовочных пакетов, и пакетов-сумок, где помимо экструзионных установок в технологический процесс вовлечены и другие машины (пакетосварочные, флексопечатные и т.д.), от совершенства которых также очень многое зависит.
Если говорить о строении (структуре) пленок, то здесь основную долю составляют однослойные пленки из ПЭВП. Однако устойчиво растет доля многослойных пленок с использованием ПЭВП, ПЭНП, ПП и ЭВА. В различных комбинациях они прекрасно удовлетворяют специальным требованиям упаковки, предъявляемых к различным видам продуктов: хлебобулочных изделий, сыпучих продуктов, овощей и фруктов, макаронных изделий и т.д. Так, например, комбинация ПЭНП-ЭВА-ПП наилучшим образом подходит для упаковки сыпучих продуктов, имеющих острые кромки или удлиненные компоненты, когда требуются высокие эластичные свойства, стойкость к разрыву и раздиру.
В упаковке конфет прекрасно прижилась пленка с так называемым «твист-эффектом» — когда после скручивания кончиков фантика они сохраняют скрученное состояние сколь угодно долго. Однако и здесь не обошлось без многослойной пленки – на практике однослойные пленки с «твист-эффектом» значительно дороже, чем трехслойные. При упаковке кисломолочных продуктов также более востребованы многослойные пленки в которых сочетаются несколько свойств: масло- и жиростойкость, берьерный эффект, стойкость к УФ излучению. Сочетание разных свойств в одной пленке требует и упаковка свежего мяса и фаршей. Не менее жесткие требования к упаковочным материалам предъявляют производители чипсов, кондитерских изделий, вяленых закусок к пиву. Поэтому специализация фасовочной пленки уже сейчас образовывает все новые целевые ниши, которые смогут заполнить только поставщики многослойной пленки.
Пленка для замораживания продуктов питания. Этот тип пленки можно выделить в отдельную целевую группу, охватывающую упаковку с большой шириной полотна. Подобные пленки сейчас все активнее используются в рыбной отрасликак защитная упаковка при замораживании и хранении в гофрокартонной упаковке, чтобы предотвратить смерзание рыбопродуктов и гофрокартона. Кроме того, послойное прокладывание рыбопродуктов в морозильных камерах сейнеров позволяет избежать образования крупных блоков, которые затрудняют сортировку и упаковку. Для такого применения не подойдут традиционные однослойные пленки из ПЭ различной плотности, так как при установление критичных для полиолефинов низких температур (до –40 град.С), пленка начнет растрескиваться. Комбинация слоев из полиолефинов позволяет устранить эту проблему. Поэтому трехслойная пленка для замораживания крупных масс продуктов сейчас весьма востребована в России.
Стрейч-пленка. В эту группу попадают пленки опять же нескольких целевых групп: стрейч-пленка для упаковки пищевых продуктов (от 7 до 10 мкм), паллетная стрейч-пленка (до 25 мкм), сенажная пленка (25 мкм).
Что касается пищевой стрейч-пленки, то здесь еще сильны позиции однослойной пленки из линейного ПЭНП или смеси ПЭНП и линейного ПЭНП. Тем не менее, более высокая степень анизотропии в трехслойных пленках и их сравнительно меньшая толщина (при сохранении свойств) приведут к вытеснению однослойной стрейч-пленки. Новые технологии упаковки также должны привести к росту потребления стрейч-пленки – так лотки обернутые в стрейч вытесняют лотки с термоусадочными пленками. Кроме того, современные технологии упаковки уже позволяют образовывать герметичный шов при укупорке контейнера с продуктом в стрейч-пленку. Кроме того, многослойный стрейч позволяет упаковывать продукты в модифицированной газовой среде.
Большие объемы потребления паллетной стрейч-пленки диктуют свои требования в отношении снижения материалозатрат, при повышении анизотропных свойств, способствующих более экономному и эффективному ее применению. Поэтому и в этой сфере трехслойный стрейч неминуемо вытеснит однослойный. Наиболее перспективной видится комбинация тонких наружных слоев из ЭВА и более толстого слоя из линейного ПЭНП. Такая комбинация позволяет добиться гораздо большего сопротивления раздиру, высокой вязкотекучести и прекрасных свойств прилипания витков обмотки.
Хорошо себя проявила в мировом сельском хозяйстве сенажная пленка, в которую обертываются запасы скошенного сена. Помимо типичных для традиционных стрейч пленок свойств (прилипание, сопротивление проколам и раздирам, вязкотекучесть) сенажная пленка еще должна обладать хорошими барьерными свойствами к кислороду воздуха.
До сих пор сенажная пленка поступает из-за рубежа по баснословным ценам, хотя ее можно производить в России (и даже на отечественном оборудовании). К счастью, производство собственной сенажной пленки налаживается и в России.
Парниковые пленки. Традиционно парниковые пленки делали однослойными со специальными стабилизирующими добавками (защиты ПЭВП от солнечных лучей), пока не появились многослойные пленки, в которых удалось реализовать сразу несколько свойств: прочность, эластичность, регулирование спектра дневного света, защиту от запотевания, антистатику, барьерную способность. Все эти свойства удалось совместить в трехслойной пленке меньшей по толщине, чем традиционная однослойная. Поэтому и здесь наметилось вытеснение однослоек многослойками – объемы больше, эффективность больше.
Конечно, вышеперечисленными направлениями современное производство полимерной пленки не исчерпывается. Специфичные пленки активно используются и для упаковки различных непищевых продуктов: бытовой химии, фармацевтики, строительных материалов, пиломатериалов, фурнитуры и т.д. Однако в их специфике уже вряд ли можно выделить какие-либо отличные свойства, которые могут потребоваться от упаковки.
Принципиально важно другое. Становится очевидным, что более качественные упаковочные материалы всегда находят себе применение, так как имеют лучшие защитные функции упаковки, позволяют максимально продлить срок упакованной продукции, обеспечить надежное хранение продукта при требуемых температурах. Несмотря на временную гегемонию ценового фактора, на любой, даже неразвитый рынок, постепенно приходят новые прогрессивные технологии, которые медленно, но решительно вытесняют старые. Предприниматели пробуют, подсчитывают экономический эффект и делают окончательный выбор, т.е. голосуют рублем.
Кроме того, как уже отмечалось, зачастую качественная трехслойная пленка позволяет сэкономить на сырье, что делает ее привлекательной и с ценовой точки зрения. А если еще полимерные многослойные пленки производятся из российского полимерного сырья и не теряют при этом в качестве, то это, если и не эльдорадо, то очень хороший и стабильный бизнес. Важно и то обстоятельство, что трехслойную пленку можно производить и на российском оборудовании, которое, хотя дороже машин из юго-восточной Азии, но тем не менее в разы дешевле импортного и, что еще главнее экструзионные установки достаточно успешно эксплуатируются в России. В числе таких предприятий можно отметить «Арсенал Индустрии» из России, который уже не единожды участвует со своим стендом в крупнейшей международной специализированной выставке «К-2004»в Дюссельдорфе, представляя собственные успешные разработки в области производства трехслойной пленки.
Одним словом, есть оборудование, есть материалы и есть технологии, которые уже сейчас позволяют производить продукцию лучшего качества по привлекательным ценам. А рынок всегда находится в ожидании лучших предложений, особенно оптимальных по соотношению цены и качества.
Недорогое оборудование для производства однослойной пленки пользуется стабильным спросом благодаря невысокой цене, особенно это касается экструдеров из юго-восточной Азии. Стоит учитывать, что подобное оборудование закупалось в первую очередь на заре «упаковочного бума» в России в 90-х годах прошедшего столетия. Поэтому конкуренция на рынке однослойных фасовочных пленок шириной полотна менее 300 мм достаточно плотная, и войти на этот рынок новичкам удастся лишь при наличии надежных каналов сбыта. В противном случае, даже низкая стоимость оборудования – порядка 25-28 тыс. долларов и даже ниже – не позволит рассчитывать на получение устойчивой прибыли на длительной основе. Кроме того, подобные малые установки обслуживают весьма узкую рыночную нишу, где удается конкурировать за счет предложения более низкой цены, которая достигается лишь за счет снижения собственной прибыли, а не уменьшения производственных затрат. Экструзионные установки, производящие рукав с большой шириной (до 1600 мм) позволяют работать на расширенном рыночном сегменте за счет предложения пленки для производства фасовочных пакетов большего объема, мусорных мешков, пленок для мульчирования, а также стрейч-пленки и термоусадочной пленки. Однако и в этой категории машин не все так просто. Их стоимость уже превышает 50 тыс. долларов, а конкурировать приходится с производителями многослойной пленки, которая по ряду причин, речь о которых пойдет ниже, является предпочтительнее.
www.himhelp.ru
Производство полимеров
Производство и переработка полимеров
Производство полимероа
Изделия из пластика давно стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Именно поэтому производство полимеров – это перспективная и стремительно развивающаяся отрасль промышленности. Полимеры – это вещества, состоящие из больших макромолекул, которые соединяются из элементарных звеньев, или мономеров. Благодаря своим свойствам, полимерные материалы обрели такую популярность на сегодняшнем рынке. Производство изделий из полимеров насчитывает множество различных направлений, так как эти изделия с успехом используются практически во всех сферах нашей жизни, начиная от автомобильных запчастей и заканчивая обычной пищевой плёнкой. А производство полимеров в России особенно актуально, ведь наша страна богата на природные ресурсы, тогда как основным сырьём, применяемым в производстве полимеров, является нефть, а вспомогательным – природный газ.
Технология производства полимеров
Полимеры, используемые в промышленности, можно разделить на три группы. Природные полимеры, такие как каучук, целюллоза или казеиновый клей, не получили широкого распространения и мало используются. Химически обработанные природные полимеры – переработанные – используются немного больше, но всё равно не играют в современной промышленности значительной роли. Наиболее распространены сегодня в промышленности синтетические полимеры, их получают, объединяя мономеры в макромолекулы. Технология производства полимеров из мономеров включает в себя два основных способа: поликонденсация и полимеризация. В первом случае между двумя молекулами мономера образуется связь при отрывании от них небольшой молекулы другого вещества, например, аммиака, воды или хлористого водорода. Во втором же случае в мономерах разрываются двойные связи, что приводит к образованию полимерной цепи с межмономерными связями.
Завод по производству полимеров комплекса предприятий ООО «Пластик» обладает огромным научным потенциалом и современным оборудованием. При этом, технологическая база постоянно обновляется, поэтому полимеры, произведённые нами, и изделия из них отличаются высшим качеством, а ассортимент стремительно растёт.
Переработка полимеров
Не менее важным и остро стоящим является вопрос экологичности изделий из полимеров. Срок разложения обычной пластиковой бутылки или пищевой плёнки превышает стони лет. Именно поэтому так важна переработка полимеров. Производство изделий из пластикового вторичного сырья – один из вариантов решения данной проблемы, однако этот процесс сопряжён со значительным количеством трудностей. Главной загвоздкой становится то, что изделия, при производстве которых используется переработанный полимерный материал, получаются гораздо более низкого качества. Полимерные отходы значительно уступают исходным полимерам в их механических свойствах. Более того, по сравнению с исходными полимерами, изменяются параметры технологического процесса получения полимерной массы для производства изделий из вторичного сырья, потому что такое сырьё достаточно сильно отличается от исходного: изменяется вязкость, прочность, материал может содержать неполимерные включения. Однако, не смотря на все трудности, тенденция к производству из вторичных полимеров новых изделий постепенно развивается. Например, всё чаще каскадную переработку применяют к производству пластиковых бутылок, так как это не сказывается на их качестве.
Ещё одним вариантом решения проблемы экологичности является производство биоразлагаемых полимеров. На сегодня наибольшей популярностью среди таких пластмасс пользуется полилактид (PLA), так как он изготавливается из органических материалов. Также ведутся исследования в области придания способности к биоразложению другим широко распространённым в промышленности видам пластика, таким как полистирол, поливинилхлорид, полипропилен и другие. Одним из вариантов реализации этой задачи является добавление в полимерную массу органического концентрата, что не особенно сказывается на качестве получаемого изделия, но значительно сокращает срок его разложения.
avtoplastikp.ru
