Существует три основных вида плёнок, которые получают с помощью разных экструзионных машин:
- выдувные плёнки, которые производят методом расплавления с раздувом рукава;
- каст-плёнки (плоскощелевые, не прошедшие процедуру ориентации);
- биаксиальноориентированные плёнки (БОПП-плёнки).
Тот или иной вид пленки вид имеет свои особенности и достоинства.
Изготовление каст-плёнок
Выработка каст-плёнок похоже на процесс получения выдувных плёнок. Полимеры и другие элементы состава загружают в плавильный котел (или сразу в ряд экструдеров чтобы получить многослойный материал) с помощью дозирующего аппарата. Там полимеры плавятся, и происходит процесс пластикации и гомогенизации массы.
После того как расплавленные полимеры покидает экструзионную чашу, массу фильтруют, и она перетекает в плоскощелевую фильеру. Есть два основных типа таких форм: Т-образные и «вешалки». Т-образные нужны для нанесения экструзионных покрытий, а в «вешалках» пластиковая масса оптимально растекаются по ширине, что уменьшает разницу в толщине конечного материала. Сегодня эти виды фильер применяются на большинстве линий по изготовлению каст-плёнок.
При соэкструзии, когда делают плёнки в несколько слоёв, необходимо соединить расплавленные полимерные массы из нескольких экструдеров, чтобы сформировать единый состав. Для этого есть две методики.
Первая: отдельные плавильные котлы отдают массу полимера в фидблок — агрегат для смешивания. Его задача — объединить расплавленные массы так, чтобы слои равномерно попали в фильеру. Многие фидблоки позволяют гибко настраивать пропорции и число слоёв за счёт заглушек, штифтов и других приспособлений.
Еще одна — размещение расплавленной массы по ширине многоканальной фильеры по своим каналам. Также возможно использовать несколько плоскощелевых фильер и объединять потоки сразу на выходе из них.
Методика с фидблоком обычно более универсальна и бюджетна, чем использование многоканальных фильер. Последние чаще всего нужны для производства конкретной структуры плёнки, и изменить количество слоёв сложно. При этом многоканальные формы меньше реагируют на нестабильность расплава и позволяют сочетать разные виды пластиков. Помимо прочего, они дают возможность сочетать полимеры с разной температурой масс с минимально возможной передачей тепла.
Процесс производства
По выходе из формы полимерная масса тонко подаётся на поливной механизм. Внутри он остывает за счет воды. . Температура горячего пластика резко падает, в результате образуется полимеризованная плёнка.
Вакуум-камера располагается поблизости от места выхода массы из фильеры на поливной барабан. Разреженный воздух отвечает за плотное соприкосновение расплавленной массы с валом, стабилизацию и сокращение случаев разрыва массы.
Для поддержания полученной массы и для снижения ее температуры дополнительно можно использовать воздушный нож. На продуктивных потоках также внедряются электроды фиксации кромки, которые позволяют сравнять положение краев на холодном валу и ликвидировать разрыв расплава на скорости. Здесь можно внедрить камеру отсоса паров и других выделений, которые образуются из-за разницы температур при плавлении и выработке рукавных плёнок.
Снижение температуры массы на поливном валу даёт хороший эффект и содействует формированию более мелкой кристаллизации, если сравнивать с кристаллами от производства рукавных плёнок. Поэтому каст-плёнки обладают более высокими оптическими характеристиками.
После снижения температуры плёнка попадает в систему, где проверяется толщина. Ее измеряют ИК-датчиками илл емкостными или радиоактивными приборами. После замеров компьютер вычисляет разность толщины и передает информацию на плоскощелевую форму с термоболтами. Они могут остывать или нагреваться, регулируя щель в том месте, где присутствуют разночтения. Так контролируется и стабилизируется толщина, благодаря чему можно добиться приемлемых параметров качества.
При выработке плоскощелевых плёнок края всегда оказываются толще. По этой причине необходимо обрезать кромку.
Полученную плёнку обрабатывают коронным разрядом для активации её поверхности. Это требуется в случаях, если планируется наносить на плёнку печать или другие покрытия. После всех пройденных этапов плёнка отправляется на намотку.
Стретч-плёнки
Каст-плёнки из полипропилена (ПП) и полиэтилена (ПЭ) получили широкое распространение. Каст-плёнки из ПП зачастую используют для ламинирования, упаковки продуктов, в том числе пищевых, медицинских и гигиенических предметов и в сферах, где необходима повышенная прочность. Из полиэтилена чаще всего изготавливают стретч-плёнки, плёнки для пищевой промышленности, воздушно-пузырьковые плёнки, термосвариваемые слои многослойных плёнок и плёнки ламинирования.
Один из самых распространённых видов плёнок, создаваемых по методу плоскощелевого плавления, — это стретч-плёнки. Они могут растягиваться до 500 % в зависимости от качества и марки. После деформации плёнка стремится вернуться в первоначальный вид, что помогает качественно упаковать или зафиксировать продукцию. Слои плёнки плотно прилегают друг к другу при обмотке, но не липнут к самим продуктам.
По способу использования стретч-плёнки делятся на ручные и машинные. Первые имеют толщину до 20 мкм и незначительный престретч — 25–50 %. Первые плёнки производят из бутенового (С4) линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП). Допустимо использование вторсырья. Главными пользователями ручных стретч-плёнок становятся ритейлеры и воздушные терминалы. Также ручные стретч-плёнки пригодны для бытовых нужд.
Машинные стретч-плёнки толще, до 23 мкм. Различают три вида: Standard с престретчем 150–180 %, Power (перестретч 220–300 %) и Super Power престретч более 300 %. “Стандарт” и “Пауэр” массово используются во всем мире, при этом плёнки “Супер Пауэр”r используются ограниченно. Плёнки “Пауэр” и “Супер Пауэр” делают из линейного ПЭНП с гексеновым или октеновым сомономером и металлоценового ЛПЭНП. Нежелательно наличие вторсырья.
Ко всем разновидностям стретч-плёнок предъявляются определённые критерии качества:
- растяжение до заданного процента;
- повышенная устойчивость к ударным нагрузкам;
- стойкость к механическим повреждениям;
- необходимая прозрачность;
- максимальный процент стягивания.
Каст-плёнки из полипропилена
Одна из важных областей использования каст-плёнок — упаковка пищевых продуктов. Например, в полипропиленовые плёнки массово упаковывают хлеб, а также используют для ламинирования других упаковок.
Строение данного вида плёнок стандартно: внутренний пласт изготавливают из гомополипропилена. Он отвечает за прочность. Во внешних слоях часто есть сополимер пропилена с этиленом или бутеном. Это придаёт плёнке возможность термосклеивания, а также делает возможной активацию.
В составе многих полипропиленовых каст-плёнок содержатся антиблокирующие и скользящие присадки, которые облегчают последующие этапы рециклинга (печать, ламинация, упаковка).
Каст-плёнки из полипропилена должны соответствовать ряду стандартов:
- не иметь дефектов и быть прозрачными;
- обладать качеством термосклеивания;
- иметь хорошие физико-механические свойства;
- допускать активацию поверхности.
Выработка БОПП-плёнок
При выработке двуосноориентированных плёнок необходима ориентация, то есть растяжение по разным осям заранее подготовленного листа при температурах ниже плавления базового компонента. Она может быть последовательной и одновременной.
Более всего распространена операция последовательной ориентации. Во-первых, изготавливается каст-плёнка (методики приведены ранее). Далее она попадает в холодную воду, после чего сушится. После этого плёнка подаётся на точку продольной ориентации (MDO). Она представляет собой несколько теплых валов. Сначала плёнку греют до мягкости. Далее материал подаётся на разноскоростные барабаны, и происходит продольная ориентация плёнки. Расхождение в скоростях отвечает за этот показатель. После этого плёнка проходит еще через некоторое количество теплых валов, на которых термофиксируют и стабилизируют полученную характеристику.
На второй стадии пленку ориентируют поперечно. Плёнка подаётся в так называемую тентерную раму, по краям ее фиксируют. Фиксаторы по мере движения пленки расходятся по сторонам. При этом происходит поперечная деформация плёнки. Внутри тентерной рамы создается и поддерживается определенная температура. После ориентации на поперечной оси плёнку вновь отжигают для стабилизации размеров и сокращения усадки. Температура термофиксации обычно выше. Следующий нагрев плёнки уже ниже отжига и сохраняет полученный результат, что в итоге не ведет за собой усадку, то есть плёнка имеет заданные размеры. Затем плёнку остужают до температуры в помещении, обрезают края, активируют, если это нужно. Произведенная плёнка сматывается, рулоны режут на более мелкие.
Помимо ориентации тентерной рамой, есть иные механики, к примеру MDO или Double/Triple Bubble. Последние заключаются в изготовлении плёнки из ПЭ или ПП выдувом, тем не менее масса после появления из кольцевого зазора фильеры не выдувается, а падает в воду, в которой в течение короткого времени остывает и твердеет.
Размер полученного рукава соразмерим с размером отверстия формы. Из-за стремительного охлаждения снижается кристаллизация пластика. За падением температуры, следует повторное нагревание и выдув рукава изнутри; так выполняется ориентация по продольной и поперечной оси. Затем заготовку опять складываеют и отжигают. Материалы, полученные таким образом, отличаются более однородными показателями, если сравнивать их с результатами в тентерной раме. При этом такие производства менее эффективны. Этим способом можно изготавливать барьерные и термоусадочные плёнки.
С MDO можно создавать и плёнки, ориентированные по одной оси. Для этого внедряют еще один узел на производстве выдувных плёнок в области наматывающего агрегата и складывающей рамы. Свернутый материал движется сквозь несколько барабанов. Сначала нагревают до мягкого состояния. Затем плёнка движется через разноскоростные валы, где ее ориентируют. Далее материал идет по барабанам отжига и охлаждается. Всё это повышает её прочность, а также защитные и характеристики прозрачности.
Типы БОПП-плёнок
БОПП-плёнками массово пользуются для фасовки различных продуктов, в том числе и пищевых, для изготовления наклеек на товары и в различных технических областях.
Из-за ориентации по двум осям, БОПП-плёнки отличаются повышенной прочностью, отличной оптикой и термостойкостью.
