|
Ламинаторы вступают в бой
Summary:
Многослойные материалы для гибкой упаковки можно производить двумя способами: экструзионным и клеевым. Читайте все о клеевом ламинировании: принципы, оборудование и перспективы.
Современные требования к гибким упаковочным материалам заставляют производителей искать пути и способы удовлетворения возрастающего спроса.
За рубежом этот процесс плавно вел к развитию новых технологий. Во-первых, они позволяли удешевить продукцию. Во-вторых, новые технологии возникают на базе достижений физики и химии и отражают современное развитие науки. Это касается в первую очередь полимерных материалов, благодаря которым стало возможным создавать материалы с новыми характеристиками (в том числе с барьерными свойствами). Цепочка: наука—создание новых материалов—изготовление новых упаковочных материалов позволила создавать упаковку, способную длительно сохранять продукты и товары массового спроса. Это привело к созданию специальных машин, способных изготавливать многослойные упаковочные материалы с соответствующими характеристиками.
В России ситуация складывалась не так. В наследие от Советского Союза предприятия не получили оборудования, которое могло бы изготавливать упаковочные материалы, способные конкурировать с аналогичными материалами иностранных производителей. Экономическое положение не позволяло предприятиям покупать новое дорогостоящее оборудование, отечественные машиностроители были не в состоянии создавать достойные и конкурентоспособные материалы. Сырьевая база для изготовления полимеров была не развита. На рубеже 1980–1990-х годов страна не производила ряд полимерных материалов. Уровень доходов населения не позволял нашим гражданам покупать продукты и товары в относительно дорогой упаковке. Все эти факторы не стимулировали развитие отрасли.
Несколько лет назад ситуация начала меняться. Стабилизация экономики страны позволила населению приобретать более дорогие товары, в том числе в более дорогой упаковке. В результате роста продаж предприятия получили возможность аккумулировать средства для модернизации производства. Практически все продукты и большинство потребительских товаров приобрели в последние годы новую упаковку, которая отличается от прежней барьерными свойствами, дизайном и красочностью.
Увеличение спроса на качественную упаковку повлек за собой рост производства материалов для ее изготовления. В основном удовлетворены потребности отечественных предприятий в полиэтилене. Полипропиленовые пленки в основном пока завозятся из-за границы, однако принятые решения о строительстве новых мощностей по изготовлению полипропилена позволяют надеяться, что через несколько лет отечественные фирмы будут производить пленки из российского сырья.
Процесс импортозамещения в области производства гибких упаковочных материалов приобретает в последние годы высокие темпы. Для этого есть несколько причин:
1) рост потребления многослойных материалов в России;
2) возможность удешевления продукции;
3) снижение зависимости отечественных предприятий от поставок иностранных производителей;
4) рост финансовых возможностей предприятий упаковочной отрасли, позволяющий модернизировать производственные мощности;
5) появление на российском финансовом рынке новых финансовых инструментов, например, лизинговых схем.
Материалы
Можно выделить следующие основные комбинации многослойных материалов: пленка + пленка, пленка + фольга, пленка + бумага, бумага + фольга.
Современные бессольвентные клеи позволяют изготавливать практически любые многослойные пленки из вышеперечисленных комбинаций. К сожалению, уровень материалов и парк ламинаторов, работающих в России, часто позволяют качественно изготавливать только композитные материалы из пленок. Основным недостатком бессольвентного ламинирования является невозможность обработки (конвертинга) композитного материала сразу после ламинирования. Полученный материал должен «отлежаться» не менее 24 часов. Это не всегда устраивает заказчиков и приводит к противоречиям между ними и изготовителями упаковки: одним нужны материалы «еще вчера», другие вынуждены задерживать сдачу заказов до их полной технологической готовности (полимеризации).
Бессольвентные клеи бывают двухкомпонентными и однокомпонентными. Как правило, однокомпонентные клеи применяются при склеивании бумаги с пленкой или фольгой. При использовании двухкомпонентных клеев необходимо устройство дозирования и смешения обоих компонентов: смолы и отвердителя. В нем клей подогревается до необходимой температуры и подается в кроющий узел. Обязательные условия для получения качественного ламината: точный контроль температуры нагрева, точная дозировка компонентов, обогрев шлангов, по которым клей подается в кроющий узел. В обиходе это устройство называют «миксером».
«Официальное» название — «станция смешения клея». В последнее время появились универсальные миксеры, в которых можно использовать двухкомпонентные и однокомпонентные клеи. В России в основном используются станции смешения Dopag, Contaldi, 2 KM, Nordmeccanica.
Традиционно для склеивания бумаги (картона) с пленками или фольгой используются клеи на водной основе.Сольвентные клеи по-прежнему находят широкое применение в ламинировании, однако ужесточение природоохранного законодательства во многих странах поставило перед производителями композитных материалов альтернативу: или увеличить свои расходы за счет внедрения систем сжигания остатков растворителей или перейти к использованию бессольвентных клеев. Как правило, выбирается второй вариант. Стоимость камеры сжигания может превышать миллион евро. За эти деньги можно приобрести несколько новых бессольвентных ламинаторов. Для нашей страны эта проблема не столь актуальна. Причины этого: довольно либеральное законодательство и (на данный момент), практически, отсутствие ламинаторов для работы с сольвентными клеями в стране.
Ламинаторы оценивают по качеству изготавливаемых композитных материалов. Ламинат должен быть безукоризненен: равномерно прозрачен, не иметь морщин, быть проклеен по всей ширине полотна и т. п. Клей должен равномерно покрывать материал, в противном случае возникнут участки, имеющие разную толщину. На материале не должно быть «проплешин», т. е. участков, не покрытых клеем. Эти недостатки производства могут привести к потере клиентов.
Исторически основными поставщиками клеев в России являются Henkel и Bang & Bonsomer (клеи Morton). В последние несколько лет на рынке появились клеи марок Coim Novacote, National Starch, Laruss. Как правило, все фирмы предлагают бессольвентные, сольвентные, водные и холодные клеи. Присутствие нескольких продавцов обостряет конкуренцию и ведет к снижению стоимости клеев. Микровоски поставляет компания «Юнион Трейд Групп».
Для ламинирования применяются различные материалы. В первую очередь — пленки: полиэтилен высокого и низкого давления, ориентированный и неориентированный полипропилен, полиэтилентерефталат, ПВХ, полиамид, целлофан различной толщины, с различными добавками и без них, металлизированные пленки и т. д.
Фольга является основным материалом для создания ламинатов с высокими барьерными свойствами. К сожалению, не все российские предприятия, имеющие ламинаторы, могут выпускать многослойные материалы с фольгой. Как правило, это связано с конструктивными особенностями используемых ими машин. Этот же фактор стимулирует спрос на новые ламинаторы, способные выполнять работы с фольгой 7–9 мкм на высокой скорости.
Бумага и картон часто используются при изготовлении ламинатов. В России для их изготовления используются бессольвентные ламинаторы с однокомпонентными клеями. Хорошие результаты дает изготовление ламинатов из картона с фольгой и пленками на универсальном ламинаторе, работающем в Подмосковье с января этого года. Там изготовитель применяет сольвентный клей.
Российские производители многослойных материалов пока вынуждены покупать большое количество пленок за границей. В первую очередь, это касается БОПП. Однако проблема, похоже, будет решена в течение нескольких ближайших лет. Планы развития нескольких регионов включают размещение на их территориях новых мощностей по производству полипропилена. Материалы, которые периодически появляются на сервере unipack.ru, сообщают о намерениях различных компаний построить заводы по производству полипропилена в республике Татарстан, Курской, Самарской, Тюменской областях. Ожидается рост производства полиэтилена и других материалов для гибкой упаковки. До конца 2005 г. потребность в гибкой упаковке в России может вырасти на 6–7 %. Рост спроса неизбежно приведет к росту предложения, что положительно отразится на производстве многослойных материалов.
Оборудование
Большой сегмент рынка упаковочных материалов занимают двухслойные и трехслойные материалы. Обладая комбинированными свойствами, они находят широкое применение в упаковке в производстве кондитерских изделий, свежих и обработанных пищевых продуктов, фармацевтических товаров, косметической и медицинской продукции, удобрений, моющих средств, промышленной упаковке, изоляционных материалах и т. п. Двухслойные и трехслойные материалы позволяют обеспечить сохранение потребительских свойств продуктов в течение длительных сроков.
Для изготовления таких материалов применяются специальные промышленные ламинаторы. В зависимости от использования разных типов клеев ламинаторы разделяют на бессольвентные (solventless/solvent free) и универсальные.
Бессольвентными называются ламинаторы, в которых используются клеи, не имеющие в своем составе растворителей.
Универсальные ламинаторы — это машины, в которых можно использовать различные клеи и покрытия: без растворителей, с растворителями, на водной основе, УФ-отверждения, микровоски и составы Hot Melt. На универсальных ламинаторах устанавливаются сушки.
Ламинатор в стандартной конфигурации состоит из следующих узлов:
1) размотчики;
2) кроющий узел;
3) система контроля натяжения материала;
4) ламинирующий узел;
5) намотчик.
Схема работы ламинатора такова.
1. Материал подается в кроющий узел, где на него наносится покрытие (клей).
2. Покрытый материал транспортируется к ламинирующему узлу. В процессе транспортировки материал может быть подвергнут сушке (процесс сухого ламинирования).
3. К узлу ламинирования подается второй материал.
4. На ламинирующем узле оба материала прижимаются друг к другу.
5. При использовании технологии влажного ламинирования материал после ламинации проходит через сушку.
6. Полученный композитный материал наматывается на намотчик.
По количеству склеиваемых слоев ламинаторы разделяются на дуплексы (они изготавливают двухслойные материалы) и триплексы (эти машины изготавливают трехслойные материалы за один проход).
Преимущество триплексов состоит в том, что при изготовлении трехслойных материалов на них можно использовать различные технологии нанесения клеев (покрытий). Например, на универсальном триплексе можно на первом кроющем узле использовать сольвентный клей, а на втором кроющем узле — холодный клей (cold seal) с приводкой. Трехслойные материалы можно также изготавливать на дуплексах за два прохода.
Бессольвентные клеи наносятся с помощью специальной секции. В ней используются четыре или пять валов: дозирующие, трансферные, кроющие.
Сольвентные клеи наносятся с помощью ротогравюрной секции. В ней применяется один вал — ротогравюрный — со специальной гравировкой.
Холодные клеи (cold seal) наносятся ротогравюрными валами со специальной секции, которая синхронизируется с узлом приводки.
Для нанесения ПВДХ также используется специальная секция и особый узел покрытия.
Нанесение восковых и микровосковых составов, включая составы hot melt (горячие расплавы), производится также ротогравюрными валами со специальной прогреваемой секцией. Кроме того, необходим прогреваемый ракельный узел. Для ламинирования материалов с использованием этих составов применяется специальная конфигурация, аналогичная влажному ламинированию.
Установку и снятие рулонов на размотчики/намотчик можно производить вручную с помощью специальных тележек. Существуют модели с автоматизированной установкой/снятием рулонов. Обычно такие механизмы применяются в высокотехнологичных ламинаторах для увеличения скорости изготовления многослойных материалов.
Ламинаторы разных компаний, естественно, отличаются. Такими отличиями являются:
1) контроль натяжения полотна;
2) схема транспортировки материала;
3) наличие/отсутствие валов на размотчиках/намотчиках.
Контроль натяжения осуществляется несколькими способами. Основными механизмами контроля натяжения являются тензодатчики и плавающие валы. Вспомогательными — валы осевой юстировки и выравнивающие валы.
Для создания качественных композитных материалов часто необходимо поддерживать определенную температуру клея, подогревать или охлаждать материалы. Для этого используются прогреваемые/охлаждаемые цилиндры, в которых нагревателем может служить вода или масло. Их подогрев осуществляется с помощью специальных устройств закрытого типа. Для охлаждения материала можно применять аналогичные устройства или специальные охладители/холодильники.
Для увеличения поверхностного натяжения материалов, применяемых для создания ламинатов, используют коронаторы. Они необходимы, когда материал утрачивает необходимое натяжение, что не позволяет получить качественное склеивание. Коронатор особенно актуален при использовании импортных материалов, т. к. их поверхностная активация производится задолго до поступления на склад российского производителя. При работе с двумя импортными материалами полезно иметь два коронатора.
Современные ламинаторы способны работать на высоких скоростях. Обычно — от 200 до 300 м/мин в зависимости от используемых клеев и материалов. Лидер отрасли, итальянская компания Nordmeccanica S. P. A., имеет модели, способные достигать рабочей скорости 350-380 м/мин (с бессольвентными клеями). Последняя разработка компании — ламинатор Duplex/Triplex Combi Horzontal может работать на скорости 500 м/мин, что было впервые продемонстрировано в июле 2003 г. на дне открытых дверей фирмы. Для ускорения изготовления заказов на ламинаторах применяются автоматические размотчики/намотчики.
В мире десятки компаний изготавливают ламинаторы. Лидирующее положение занимают итальянские фирмы. В России известны ламинаторы Bielloni и Schiavi. Машины этих фирм поставляются в нашу страну, начиная с 1990-х годов. Кроме них парк машин включает ламинаторы DCM (Франция), Comexi (Испания), W & H (Германия).
Более дешевые ламинаторы завозятся из Юго-Восточной Азии. В 2003 г. на российский рынок вышла итальянская компания Nordmeccanica S. P. A. В последние годы Nordmeccanica выпускает по сто ламинаторов в год, а количество проданных ею машин перешагнуло за 850. В прошлом году Nordmeccanica поставила шесть ламинаторов в Россию и Белоруссию.
Сегодня потребность в ламинаторах в России составляет примерно 40 машин. Это количество способно полностью удовлетворить спрос рынка гибкой упаковки в многослойных материалах.
Тенденции
Российский рынок гибкой упаковки развивается. Один из его сегментов — рынок упаковки из многослойных материалов развивается особенно динамично. Свидетельство тому — растущий интерес большинства отечественных производителей к ламинаторам нового поколения. Аналогичная тенденция существует в Белоруссии, Казахстане, на Украине.
В 2003–2004 гг. в Россию было ввезено не менее 10 ламинаторов различного класса, в том числе первый универсальный ламинатор. Справедливо стоит отметить, что этот ламинатор был поставлен производителям изоляционных материалов. Это, пожалуй, первый случай использования ламинатора не в упаковочной отрасли в Европе. Успешное использование этой машины, изготавливающей за два прохода трехслойные материалы общей толщиной более 500 мкм, открывает новые перспективы. С помощью таких ламинаторов можно изготавливать различные нетканые материалы для быта, автомобильной и строительной отраслей. Отечественная фармакология и медицина также могут рассчитывать на решение некоторых проблем с помощью создания специальных материалов на ламинаторах.
Современные ламинаторы способны работать с материалами толщиной менее 6 мкм и весом менее 15 г/м2, с одной стороны, а также создавать многослойные материалы общей толщиной более 800 мкм (такую продукцию производит одно из российских предприятий в Подмосковье). Это позволяет создавать супертонкие и супертолстые (конечно же, для отрасли ламинированных материалов) комбинированные материалы с различными барьерными свойствами.Аналогичная тенденция прослеживается и в мире. По данным Flexible Packaging Association (FPA), стоимость продаж гибкой упаковки увеличилась с 1990-го по 1993 г. на 9 млрд долл. США, или в 1,75 раза. Вторжение гибкой упаковки в сферы, где традиционно применялся картон, ведет к созданию материалов с новыми барьерными свойствами и, как результат, вызывает увеличение спроса на ламинированный (кашированный) картон и картон с нанесенными на него защитными покрытиями. В прошлом году в мире произошло увеличение поставок флексографских красок, предназначенных для последующего ламинирования, что также является признаком роста спроса на ламинированную продукцию. Производители красок столкнулись также с растущим спросом на краски, способные выдерживать высокие температуры.
Перспективы
В целом ситуация на российском рынке многослойных материалов оптимистична. Прослеживается рост спроса и потребления на различные материалы; растет конкуренция, что заставляет производителей создавать новый дизайн для товаров и продуктов. Модернизируется парк ламинаторов российских предприятий, в том числе ввозятся машины, аналогов которым пока не было. Идет процесс импортозамещения многослойных материалов, приводящий к независимости страны от внешних поставок. Наконец, планируется увеличение мощностей по выпуску отечественных пленок, что будет способствовать росту российской упаковочной отрасли.
Аркадий Пикман
2004 #5
| 
