Многослойные пленки

Многослойные пленки, полученные методом выдувной экструзии, относятся к типу композиционных пластиковых материалов и используются преимущественно в упаковочной индустрии.

Многослойные пленки подразделяются на три вида — двухслойные, простые трехслойные и многослойные пленки с барьерными слоями. На сегодняшний день сфера применения таких пленок самая обширная: от упаковки снэков и чипсов, до многослойной особо прочной парниковой пленки. Пакеты из многослойной пленки также являются очень востребованной продукцией в различных сферах деятельности человека.

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

В современной индустрии гибкой упаковки соэкструзия занимает особое место как наиболее перспективное направление. Появление многослойных пленок было обусловлено несколькими факторами: экономическим, экологическим и фактором потребительского спроса. Используя не загрязняющие окружающую среду клеящие слои и высокотехнологичные вулканизированные клеящие компоненты, соэкструзия является ключевой технололгией, обеспечивающим развитие перерабатывающей и упаковочной отраслей.Как отмечает Джон Пердикулиас, вице-президент компании Компьюпласт, соэкструзия как процесс — это тенденция в индустрии упаковки, устойчивая благодаря своей экономичности и оптимизации производства, которые она обеспечивает.

Специалисты Battenfeld считают, что соэкструзия позволяет быстрее выйти на планируемую мощность производства, снизить число производственных этапов, обеспечить более низкую себестоимость. Прежде всего, имеется в виду способ получения пленки экструзией с раздувом.Технологи DuPont делят соэкструзионный процесс на два типа по готовому продукту экструзии — барьерный и небарьерный. При небарьерном способе соэкструзия позволяет производителю максимально усилить необходимые свойства структуры — свариваемость, окрашивание, светонепроницаемость, физмех. При барьерном способе соэкструзия позволяет применять внешний или внутренний слой, способный управлять проникновением кислорода, диоксида углерода, водяного пара т.д.

Способы применения многослойных пленок

Простые трехслойные пленки

Основные направления использования трехслойных полиэтиленовых пленок:

• Сельскохозяйственные пленки
• Молочные пленки
• Пленки для упаковки замороженных продуктов
• Пленка для упаковки стиральных порошков, сухих кормов, удобрений и т.п.
• Термоусадочные пленки
• Пароводоизоляционные пленки
  
  Наиболее распространенные виды сельскохозяйственных пленок:

• парниковые — для укрытия парников и теплиц, для туннельных парников;
• для мульчирования;
• силосные;
• геомембранные для укрытия дна водных резервуаров;
• соляризационные для стерилизации почвы солнечной радиацией;
• фумигационные для стерилизации почвы химикалиями
• специальные для укрытия и упаковки фуража и собранного урожая.
  
  Парниковые пленки
  
  Назначение — создание барьера, защищающего урожай от неблагоприятных условий погоды. За счет препятствия отвода инфракрасного излучения от почвы и растений, они позволяют создавать искусственную окружающую среду так называемый «парниковый эффект». Наибольшее распространение получили парниковые пленки, изготовленные из ПЭВД. Стандартные толщины отечественных парниковых пленок (ГОСТ 10354-82): 60, 80, 100, 120, 150 и 200 мкм. Стандартные толщины импортных парниковых пленок: 100, 125, 150, 175 и 200 мкм.
  
  Для обычных однослойных пленок характерна неоднородность прочностных характеристик в продольном и поперечном направлении. Менее прочное направление (как правило, поперечное) является слабым местом пленки. Трехслойные парниковые пленки такой недостаток отсутствует. У них практически одинаковая прочность в продольном и поперечном направлениях. При одинаковой толщине с однослойной, прочность на трехслойной пленки на 20-25 % выше, что оказывается решающим фактором в экстремальных условиях эксплуатации пленки (порывы ветра, сильные снегопады, град).
  
  Добавки
  
  Срок службы пленки из чистого полиэтилена — 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 специальных свойств в их состав вводят различные добавки:

• светостабилизаторы (УФ-стабилизаторы) — для защиты парниковых пленок от разрушения, вызываемого ультрафиолетовым излучением;
• антифоги — для предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности парниковых пленок;
• абсорберы инфракрасного излучения — предотвращают остывание воздуха внутри парника, усиливая тем самым парниковый эффект (позволяет поддерживать температуру в теплице на 3-5°С выше, чем при обычной пленке);
• полисветановые добавки — для перевода ультрафиолета в видимую часть спектра (полисветановый эффект);
• антистатики — для предотвращения образования на пленке статического электричества, притягивающего пыль к поверхности пленки и уменьшающего ее прозрачность для солнечного света;
• добавки, предотвращающие потемнение пленки под действием УФ-излучения
• добавки, препятствующие деятельности вредных насекомых внутри парника.
  
  В России в качестве парниковой обычно используется однослойная пленка. При этом добавки могут мигрировать к обеим сторонам пленки. Это существенно снижало период гидрофильной эффективности пленки. Единственным способом увеличения продолжительности антифогового эффекта было увеличение толщины пленки, а, следовательно, увеличение объема добавок для миграции к поверхности, однако при этом снижалась светопроницаемость пленки и повышалась стоимость пленочного материала. Преодолеть эти и другие проблемы позволяет использование 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 высокий уровень антифоговых добавок (4-5%). Это слой работает как долговременный резервуар для антифоговой добавки. Когда во внутреннем слое, обращенном к растениям, количество антифоговой добавки снижается, средний слой медленно 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 преимущества сельскохозяйственных трехслойных пленок не ограничиваются лишь рассмотренным выше примером, трехслойная структура позволяет модифицировать свойства пленки для получения комплекса требуемых свойств.
  
  Пленки для мульчирования
  
  Пленки для мульчирования используются для покрытия почвы и обеспечивают предотвращение роста сорняков, за счет предотвращения поступления к ним солнечного света, а также способствуют увеличению температуры почвы, что повышает эффективность применения минеральных удобрений и полива.
  
  Толщины пленок для мульчирования: 20-75 микрон, ширина: 800-1300 мм. К основным свойствам можно отнести хорошую однородность по толщине, высокое сопротивление раздиру и продавливанию.
  
  Наиболее эффективными являются черно-белые пленки для мульчирования, которые одновременно снижают светопроницаемость и увеличивают отражение света вверх, к листьям растения. Черный 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 позволяет субстрату нагреваться до критических температур, от которых может пострадать корневая система.
  
  Пленки для стерилизации и фумигации
  
  Используются с целью избежание утечки из почвы в атмосферу метил бромида и других химикатов. Метил бромид применяют для стерилизации почвы против болезней и вредных вирусов или бактерий, которые могут снизить плодородие почвы. Химикаты используются для предотвращения повреждения растений болезнями и насекомыми, когда урожай уже собран и хранится на складах.
  
  Пленки для укрытия силосных ям
  
  Характеризуются повышенной прочностью, растяжением и сопротивлением на разрыв, уменьшенной газопроницаемостью. Их применение улучшает качество корма за счет уменьшения температуры и улучшения качества брожения
  
  Молочная пленка
  
  По причине низкой платежеспособности населения очень распространенной упаковкой для молока и других молочных продуктов остается полиэтиленовая пленка. Она значительно дешевле других видов упаковки молочной продукции. Молоко в полиэтиленовых пакетов стоит на 30-50% дешевле, чем в упаковках Тетра-пак. Перед производителями молока стоит одна глобальная задача — сделать срок хранения его как можно более длительным и упаковать продукт в прочную упаковку.
  
  Для упаковки молочных продуктов применяют трехслойные со-экструзионные пленки с наличием в структуре материала черного слоя. Толщина таких пленок — 70-90 мкм. Каждый из слоев имеет свое назначение и содержит специальные добавки. Черный слой создает барьер на пути проникновения света и значительно продлевает сроки хранения молочной продукции. В зависимости от выбранной технологии этот слой может быть внутренним или прилегающим к молоку.
  
  Белый внешний слой предназначен для яркой, полноцветной печати при использовании самых современных полиграфических технологий. В этот же слой вводится специальная добавка, которая повышает «скользкость» пленки, что важно для работы на современном упаковочном оборудовании.
  
  Если внутренний слой черный, то слой, контактирующий с молоком — прозрачный, выполняется из чистого, химически нейтрального полиэтилена. В ряде случаев этот слой подкрашивают в серый цвет, что придает упаковки более эстетичный вид, исключая внешний контраст между белым наружным и черным барьерным слоями.
  
  Пленки для упаковки замороженных продуктов
  
  Используются, прежде всего для упаковки замороженных овощей. В целом, эти пленки аналогичны молочным. Кроме того, в них обычно вводятся добавки, обеспечивающие прочность пленки при низких температурах.
  
  Пароводоизоляционная пленка
  
  Используется в строительстве для образования водопаронепроницаемых барьеров теплоизоляции внешних стен и подкровельных пространств. Трехслойная термоусадочная пленка
  
  В наружные слои такой пленки вводятся линейный полиэтилен и добавки, которые обеспечивают улучшение термосвариваемости пленки и повышают ее прочность, особенно на острых углах, колпачках и других выступающих частях. Для придания жесткости во внутренний слой пленки могут вводятся полипропилен и специальные добавки.
  
  Формирование каждого слоя трехслойной термоусадочной пленки происходит отдельно. Поэтому возможные дефекты каждого слоя не совпадают, и пленка оказывается на 15-20% прочнее, чем у аналогичная по толщине однослойная. Таким образом, становится реальным уменьшение толщины (а значит и себестоимости) трехслойной «термоусадки» без ухудшения ее эксплутационных характеристик. Кроме того, уменьшение толщины пленки дает возможность снизить температуру в термотуннеле, что позволяет 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 этой проблемы слой пленки, контактирующий с порошком, изготавливается из специального бимодального полиэтилена. Для придания пленке жесткости внутренний слой состоит из смеси полипропилена и ПЭНД. Наружный слой, обращенный к покупателю, должен иметь привлекательный вид. Поэтому в него вводятся добавки, придающие пленке блеск.
  
  Трехслойные стреч-пленки
  
  Стретч (stretch) — растягивающаяся пленка, материал обладающий способностью обратимо растягиваться с удлинением 200-300% и обладающий, в сравнении с обычными полиэтиленовыми (ПЭ) пленками повышенной стойкостью к проколу и раздиру, а также способность разных пленки прилипать к самой себе и не прилипать к упакованным грузам. Ее появление стало возможно благодаря разработке в начале 70-х новых технологий и материалов, в частности линейного полиэтилена низкой плотности — ЛПЭНП (LLDPE). Уникальные свойства стретч пленки позволили ей занять ведущие позиции в области транспортной и пищевой упаковки, потеснив при этом в некоторых областях термоусадочную пленку.
  
  Наиболее широкое применение ПЭ стретч пленки нашли в области транспортной и технической упаковки, так называемые Паллетные пленки. Они служат для упаковки различных, в том числе разноразмерных и длинномерных грузов на поддонах (паллетах) методом ротационного обертывания с целью обеспечения сохранности грузов при транспортировке, складировании, хранении от воздействия внешней среды, расхищения и с целью ускорения и облегчения погрузочно-разгрузочных работ.
  
  Стретч пленки подразделяются на паллетные и пищевые (на западе они обычно называются cling пленки, маленькие рулончики, продающиеся в коробках с ножом household т.е. пленка для домашнего применения). В свою очередь паллетные пленки в зависимости от способа применения делятся на ручные (обмотка идет в ручную) и машинные обмотка идет с использованием специальных машин — паллетайзеров.