Список тематических статей

Природа и виды полимерных пленок

Понятие пленки и способы ее использования

Полимерная пленка – гибкий и эластичный тонкостенный материал из одного или нескольких полимеров. Практически все основные полимеры обладают способностью к пленкообразованию, но наиболее популярны материалы на основе полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТ) и некоторых других полимеров. Применяется большое разнообразие видов полимерной пленки не только по типу сырья, но и по количеству слоев, толщине, газопроницаемости или барьерным свойствам, механическим характеристикам и областям применения.

Пленки популярны прежде всего из-за своей низкой сырьевой емкости при высоких характеристиках, что обусловливает высокую экономическую привлекательность применения пленок в различных областях. Классическим примером применения этого материала является тепличное сельское хозяйство. Другое основное направление для использования – огромный и постоянно растущий сектор пластиковой упаковки. Кроме того, полимерные пленки находят использование в строительстве, домашнем хозяйстве, как компоненты различных изделий, например мебели или электроники, для ламинации картона и других материалов, в композитах и во многих других областях.

Основные характеристики пленок

Несмотря на кажущуюся схожесть разных типов полимерных пленок они обладают различными свойствами. Основными характеристиками для этого материала являются следующие параметры:

• прочность в различных направлениях;
• газопроницаемость, критически важная для упаковки и хранения пищевых продуктов;
• плотность, обусловленная применяемым сырьем;
• теплостойкость;
• химическая стойкость;
• эластичность;
• водопоглощение;

Кроме того, применимо к некоторым полимерным пленкам можно выделить прочие важные свойства. Так, полистирольные и поликарбонатные продукты обладают высокими оптическими характеристиками. Пленочный материал из полиамида имеет хорошую маслостойкость. Пленки из полиэтилена и полипропилена обладают водо- и химстойкостью.

Важнейшую характеристику имеют термоусадочные пленки, они дают большую усадку под воздействием температурного поля. При этом «термоусадка» обтягивает продукт или изделие, которое необходимо упаковать, принимая его форму и придавая ему защищенность, герметичность и привлекательный вид.

Способы производства полимерных пленок

При промышленном производстве пленочного полимерного материала применяют два основных метода переработки пластмасс, выбор которых зависит областей применения получаемого продукта и от используемых полимеров:  

• Экструзия. Применяется в большинстве случаев.
• Каландрование. Также включает предварительную экструзию полимера.

Экструзией называется одна из самых распространенных технологий производства изделий из пластмасс. Экструзионный процесс в простейшем виде представляет из себя выдавливание расплавленной полимерной массы через специальный формующий инструмент (экструзионную головку). С точки зрения производства пленок, формующая головка должна быть щелевой либо кольцевой, то есть подходящей для оформления тонкой полимерной полосы конечной ширины или пленочного рукава. Метод экструзии незаменим для выпуска многослойных полимерных пленок. В этом случае несколько экструдеров, загруженные разным типов сырья, работают в одну сложную по конструкции головку, оформляющую обычно нечетное (от 3 до 11) количество слоев с разными свойствами.

Основными видами экструдеров являются:

• одночервячный (одношнековый);
• многочервячный (многошнековый);
• дисковый;
• поршневой.

В современном промышленном производстве в подавляющем большинстве случаев применяют одношнековые экструдеры. Двухшнековые машины, благодаря их особым свойствам по переработке порошков, часто используются только для производства из ПВХ.

Рис.1. Экструдер с ко-экструзией

Метод каландрования используется значительно реже экструзии. Он менее производителен, но способен дать полимерную пленку с более точными размерными характеристиками, а также нанести нужную текстуру. Основным видом используемого оборудования является каландр, состоящий из 3-6 термостатируемых валов. Пленочное полотно формуется в зазорах между вращающимися валками каландра.

Технология каландрования применяется главным образом для изготовления пленочных изделий из композиций поливинилхлорида. ПВХ композиция приготавливается в специальных смесителям для порошкообразных материалов и поступает на предварительную гомогенизацию на вальцы или в экструдер. Затем полученный расплав полимерной композиции поступает в зазор между первым и вторым валками каландра и движется далее, принимая нужную форму и текстуру.

Рис.2. Каландр

Наиболее распространенные типы пленочных материалов

Полиэтиленовая пленка - самая простая и повсеместно применяемая полимерная пленка. Практически все одноразовые пакеты изготовлены из тонкого полиэтиленового материала. Как было упомянуто ранее, большое количество, но уже более толстостенных пленок этого типа, находят применение в сельском хозяйстве. Этот продукт делают как из полиэтилена высокой плотности (ПЭНД), так и из полиэтилена низкой плотности (ПЭВД).

Полипропиленовая пленка – главным образом представлена в своем современном виде, как биаксиально-ориентированная или двуосноориентированная полипропиленовая (BOPP, БОПП). Этот тип полимерного материала характеризуется высокой прозрачностью и глянцем, отлично подходит для печати и металлизации. БОПП-пленка повсеместно применяется как упаковочный материал, особенно для продуктов питания, т.к. обладает высокими барьерными свойствами, прочностью и другими ценными характеристиками. На BOPP можно наносить соэкструзионные слои из других полимеров, тем самым придавая дополнительные преимущества этому виду материала.

Стрейч пленка – незаменимый рулонный материал для паллетирования, группировки и защиты товаров от механических повреждений. Эта полимерная пленка характеризуется возможностью прилипания слоев друг к другу при наматывании. Также стрейч-пленки прозрачны, хорошо тянутся без разрыва, стойки к механическим и химическим повреждениям. Этот материал может производиться из разных полимеров.

Термоусадочная пленка – многослойный материал, широко используемый в групповой упаковке пищевых и непищевых товаров, например бутылок, банок, коробок и т.д. Основной его особенностью, как было сказано ранее, является возможность существенно сокращаться в размерах под воздействием повышенной температуры, что обусловлено высокой степенью остаточных деформаций до термической усадки. Также она характеризуется прозрачностью и механической прочность.

Кроме описанных производится и используется множество разновидностей пленочных материалов, например ПВХ-пленка, обладающая отличными барьерными свойствами, используется для упаковки. Кроме БОПП-пленок, по похожей технологии выпускают двуосноориентированные пленки из полистирола (BOPS), ПЭТ (BOPET), полиамида (BOPA). Выпускают огромное количество многослойных пленок из различных полимеров и самого разного применения – вакуумные, ламинированные, скин- и твист-пленки и т.д.