|
Равнение на пленку
Summary:
Машинно-продольная ориентация (MDO — Machinery-Direction Orientation) позволила вернуться к полиэтиленовой пленке, что обеспечивает ПЭ-пленке совершенно новые, доселе невиданные свойства, а это вполне отвечает современным требованиям рынка.
Машинно-продольная ориентация (MDO — Machinery-Direction Orientation) позволила вернуться к полиэтиленовой пленке, что обеспечивает ПЭ-пленке совершенно новые, доселе невиданные свойства, а это вполне отвечает современным требованиям рынка.
Машинно-продольная ориентация позволяет существенно понизить толщину пленки без ущерба для ее прочности и барьерных свойств, если снижение все же есть, то совершенно незначительное, что дает возможность производителям выдувной пленки выделить свой продукт, обеспечить доминирование на рынке.
Производители и поставщики
Среди компаний, производящих полиэтиленовую пленку с использованием MDO, стоит выделить FlexTech Packaging Ltd. (США, Цинциннати). Она, собственно, и была образована для разработки новой технологии и ее воплощения в оборудование для дальнейшей эксплуатации технологической линии. Сегодня 70 % продукции компании составляет полиэтиленовая пленка, подвергнутая машинно-продольной ориентации. FlexTech Packaging уже производит с использованием МDO пятислойные выдувные пленки, и ожидается, что эта технологий будет применяться и к семислойным пленочным структурам. “МDO является самым значительным изменением технологии в индустрии пленок со времен соэкструзии", — заявил Эрик Хамфилд, управляющий директор по вопросам технологии компании. Дэвид Нунес, президент компании Hosokawa Alpine American Corp. (США), характеризует машинно-продольную ориентацию как "значительный шаг вперед в развитии выдувных пленок". Hosokawa Alpine American Corp. Black Clawson Converting Machinery (США, Фултон), Brückner Maschinenbau (Германия, Зигсдорф), Lenzing AG (Австрия, Ленцинг), Marshall and Williams Plastics (США, Вунсокет).
Одним из новых поставщиков является компания Battenfeld Gloucester Engineering, производитель технологических линий по выпуску выдувных пленок и фильер, которая в сентябре 2002 г. смонтировала свою первую экспериментальную МDО-установку в принадлежащей компании лаборатории пленок в Глочестере. Карл Джонсон, менеджер по данной группе продуктов, сказал, что установка будет использоваться для дальнейшего развития и разработок в соответствии с пожеланиями заказчиков. Модели разработанного и опробованного оборудования, в конечном итоге, будут предназначены для продажи. Кроме того, компания Battenfeld Gloucester Engineering собирается разделить работы по разработке и реализации МDО-технологии с компанией SMS Folientecknik в Вене (Австрия).
Свойства пленки
Свойства, которые можно придать пленке с помощью машинно-продольной ориентации, весьма разнообразны. MDO усиливает жесткость и прочность в напряженном состоянии. Продольная ориентация улучшает барьерные свойства по отношению к кислороду и, наоборот, может способствовать увеличению скорости испарения влаги.
Ориентация также повышает прозрачность и глянец полиэтиленовых пленок и может быть использована для производства усадочных пленок и пленок, предназначенных для изготовления завертки для конфет и других аналогичных изделий.
Важным элементом преимущества MDO-пленок является сокращение потребления сырья. Полиэтиленовая пленка может быть равномерно растянута в соотношении 4:1 или 5:1. То есть, при условии максимального растяжения, пленка толщиной 5 мкм может быть растянута до толщины в 1 мкм или пленка толщиной 2 мкм — до 0,4 мкм. Возможны меньшие коэффициенты растяжения, но в таком случае пленка может оказаться не всегда равномерно растянутой и причиной этого могут послужить некоторые физико-механические характеристики самого полиэтилена. Однако ситуация может измениться. Один из производителей полимерных смол, компания Equistar Chemicals (США, Цинциннати), заявляет о разработке добавок, или аддитивов, которые решают проблему неравномерного растяжения при низких коэффициентах применительно к пленкам, изготавливаемым из полиэтилена высокой плотности. В случае использования полиэтилена высокой плотности среднего молекулярного веса (произведенного в единичном реакторе с индексом плавления от 0,1 до 2,0 и выше), специальные добавки приводят к устранению резонанса при растяжении, неравномерном растяжении или низких соотношениях натяжения. Аддитивы, которые, по словам Келли Вильямс, менеджера по развитию рынков гибких упаковочных материалов, созданы на основе длинноцепной карболовой кислоты, были добавлены в мастербатч полиэтилена высокой плотности в испытательном тесте в количестве до 2,3 тыс. ппм. Предварительно Вильямс отметил, что для МDО, вследствие резонанса растяжения, пригодны марки так называемого бимодального полиэтилена высокого давления. Специальные добавки, Equistar Chemicals, расширят диапазон пленок из полиэтилена высокого давления, которые смогут подвергнуться ориентированию.
Основная сфера применения технологии МDО — “дышащие” структуры, особенно пленки, предназначенные для изготовления подгузников. В процессе производства в сырье добавляют карбонат кальция. Он не растягивается вместе с полимером, в результате чего в пленке создаются микропустоты, или поры. Некоторые переработчики полимеров стремятся к созданию пористой пленки без добавок карбоната кальция путем модификации морфологии полимера. Несмотря на то, что полиэтилен относится к числу полукристаллических полимеров, а кристаллы, как известно, не могут растягиваться, растяжение до образования микропористой структуры становится возможным в случае соответствующей морфологической структуры полимера и воздействия технологии МDО. Задача усложняется что морфология выдувной пленки довольно трудно поддается контролю. Роберт Симмонс, менеджер научно-исследовательской лаборатории компании Marshall and Williams Plastics, отмечает возможность увеличения количества кристаллов "правильного типа" внутри полиэтиленовой пленки для достижения необходимого результата. Это обеспечивает такие условия процесса переработки полимера, которые необходимым образом влияют на рост кривой кристаллизации в материале пленки.
Упаковочная отрасль является одним из основных конечных потребителей описываемого типа пленок. Господин Хатфилд из компании FlexTech Packaging Ltd. отметил одно из применений, которое демонстрирует преимущества, возникающие в результате уменьшения толщины пленки и увеличения ее жесткости — это так называемые "стоячие" пакеты и небольшие мешки. Жесткость пленок, подвергшихся обработке с помощью технологии МDО, делает материал пригодным для упаковки замороженных продуктов. Компании, занимающиеся производством напитков, а также поставщики средств индивидуального ухода активно используют на бутылках усадочные этикетки, изготовленные из МDО-пленок.
Технология
Так как все большее число производителей оборудования работает над усовершенствованием технологии машинно-продольной ориентации, сферы применения MDO-пленок расширятся. По словам экспертов, даже мешки для мусора—наиболее распространенный и рядовой товар — могут быть сделаны более прочными и одновременно более тонкими.
Принцип действия установок машинно-продольной ориентации довольно прост. По описаниям специалистов компании Marshall and Williams Plastics, принципиальная схема оборудования предусматривает три пары валов. Сначала пленка при поступлении в установку нагревается, проходя через первую пару. Ориентация пленки происходит непосредственно при протягивании пленки через следующую пару валов, которые вращаются с различными скоростями, обеспечивая желаемый коэффициент растяжения. Если соотношение скоростей вращения валов составляет 5:1, это означает, что первый вал будет вращаться со скоростью, равной 1/5 скорости второго вала, 50 об./мин. – 250 об./мин. Возникновение "перешейка" минимизировано путем сокращения зазора между валами, осуществляющими ориентацию пленки. На некоторых технологических установках интервал между ориентирующими валами может быть настолько мал, что не превышает 0,005 дюйма. Затем пленка пропускается через заключительную пару валов, проходя через которые материал пленки выдерживается при несколько повышенной температуре для завершения процедуры ориентации. После этого пленку обрезают, и осуществляется намотка.
Большинство технологических установок MDO обеспечивают одностадийное вытягивание пленки. Оборудование обычно размещено горизонтально, пространство производственного помещения ограничено, могут быть построены и вертикальные модели установок, в которых валы расположены один над другим.
Все вертикальные установки MDO конструируются с учетом индивидуальных параметров покупателя. "Если кому-либо потребуется осуществлять ориентацию дышащей пленки, компания может изготовить стандартную конструкцию,— замечает Боб Мойлер, продукт-менеджер по экструзионным системам компании Black Clawson Converting Machinery. — Однако ширина пленки вносит определенное разнообразие в то, как правильно установить соотношение скоростей вращения валов, длины зазора пленки (расстояние между валами в процессе ориентации) и прочие факторы, оказывающие влияние на процесс растяжения пленки".
Наиболее типичная ширина полотна пленки на установке составляет от 80 до 106 дюймов, а соотношение скоростей, или коэффициент растяжения, устанавливается таким образом, чтобы оно согласовывалось со скоростью подачи пленки со стадии выдува, если оборудование по ориентации пленки смонтировано в одной технологической линии с участком экструзии пленки. Роберт Симмонс отмечает, что компания Marshall and Williams Plastics изготовляет установку, которая может быть предназначена для переработки пленки шириной 160 дюймов при скорости 250 об./мин., хотя это — "экстремальный" вариант.
По данным поставщиков оборудования, стоимость MDO-установки колеблется в пределах от 400 тыс. долл. США до 1,5 млн долл. США.
По материалам журнала
Modern Plastics
Перевела Лиля Гусева
2003 #4
|
