|
К барьеру
Summary:
Компания Kureha Chemical Industry (Токио) разработала новый полимер – полигликоливую кислоту (PGA), обладающий уникальными барьерными свойствами, и планирует начать его производство в коммерческих масштабах.
Компания Kureha Chemical Industry (Токио) разработала новый полимер — полигликолевую кислоту (PGA), обладающий уникальными барьерными свойствами, и планирует начать его производство в коммерческих масштабах.
Новый материал хвалят за превосходные барьерные свойства в условиях высокой влажности окружающей среды, а поскольку он относится к числу полиэфиров, сфера его использования аналогична сфере применения полиэтилентерефталата.
Полигликолевая кислота (PGA) может быть легко использована в многослойных растягивающихся выдувных изделиях, биаксиально-ориентированных пленках и при изготовлении пленок методом раздува.
Пока PGA обычно производится на пилотных установках компании Kureha Chemical Industry, а заводы, принадлежащие компании, начнут глобально развивать рынок этого полимера на Востоке в 2004 г., ожидая одобрения со стороны регулирующих органов европейских стран и США возможности применения PGA в упаковке пищевых продуктов. Полномасштабное коммерческое производство на заводе мощностью 10 тыс. т в год планируется начать к 2006 г. «В таких масштабах мы могли бы предложить на рынок полигликолевую кислоту по цене, уровень которой аналогичен уровню цен на конкурирующие материалы с барьерными свойствами, такими, как EVON и полиамид марки MXD6», — говорит Тошио Мизуно, вице-президент и главный менеджер по бизнесс-планированию и развитию подразделения упаковочных материалов Kureha Chemical Industry.
Технология
Ключом к успешному развитию PGA в качестве материала с барьерными свойствами служит предварительный гидролиз, проведение которого предусмотрено процессом переработки, и появляющиеся возможности применения материала. Все это было осуществлено путем сочетания производимых на мощностях компании собственных марок сомономеров и аддитивов. PGA обычно легко гидролизуется, а в тот период, когда компания Kureha Chemical Industry приступила к разработке полимера, многослойные пленки теряли свои барьерные свойства после нескольких недель применения. Дополнительная очистка компонентов давала возможность продлить существование барьерных свойств до 20 месяцев. Барьерные свойства, которые могут проявляться, по крайней мере, от двух недель до 20 месяцев, являются, в первую очередь, производными высокой плотности материала — 1,6 г/см3.
PGA наиболее выгодно демонстрируют свои свойства при высокой влажности окружающей среды, т. е. в условиях упаковки водо- и влагосодержащих продуктов, типа напитков или продуктов питания, находящихся в рассоле. При относительной влажности 80 % новый полимер на порядок обгоняет своих ключевых конкурентов по величине параметра проницаемости кислорода и окиси углерода. «Если мы будем удерживать цену на PGA таким образом, чтобы она была достаточно низкой и оставалась на уровне цен на материалы-конкуренты, переработчики смогут сэкономить на затратах, т. к. получат возможность использовать меньшее количество сырьевых материалов», — отмечает г-н Мизуно.
В виде пленок PGA могут быть переработаны в сочетании с основными полимерами — полипропиленом, полиэтиленом, полиамидом и, конечно, ПЭТ. Диапазон температур переработки для биаксиальноориентированной пленки составляет от 40 до 100 C по сравнению с диапазоном от 80 до 90 C для EVON (при содержании этилена 47 мол./%). Диапазон переработки PGA частично перекрывается с благоприятным диапазоном переработки линейного полиэтилена (от 60 до 100 C), найлона 6 и найлона 66 (от 79 до 90 C) и ПЭТ (от 80 до 100 C). И поскольку PGA относится к числу полиэфиров, то этот материал может быть использован в процессе соэкструзии или переработан методом выдува в многослойную структуру совместно с ПЭТ без необходимости нанесения адгезива между слоями из различных полимеров. Сопротивление нарушению сплошности такого материала на порядок выше, чем для EVOH.
Старший брат
PGA является не первым упаковочным материалом, разработанным компанией Kureha Chemical Industry. Эта компания также предложила на рынок материал c торговой маркой Basela, представляющий собой субстрат в виде ламинированной пленки, спрессованной из ПЭТ, ориентированного найлона, или ориентированной полипропиленовой пленки и барьерной пленки из полиакриловой кислоты толщиной 1 микрон. Барьерные свойства материала Basela по отношению к кислороду находятся в том же диапазоне, что и для неорганических пленок на основе оксида кремния, хотя показатель проницаемости влаги аналогичен свойствам EVON. Т. к. Basela является пленкой из органического материала, компания Kureha Chemical Industry отмечает, что этот материал позволит сократить сферу применения неорганических пленок с барьерными свойствами и металлизированных пленок.
Начиная с 2001 г., Basela уже выигрывает с точки зрения коммерческого успеха в сегменте потребителей, возражающих против жестких, «стоячих» пакетов, используемых для грибов, сладкой кукурузы, соевых бобов в рассоле и супов. Материал Basela также может быть использован для упаковки 5-килограммовых пачек яблочных пресервов и 1-килограммовых пачек смесей бобов и спредов, предназначенных для поставок на предприятия общественного питания.
Следующей целью на пути завоевания рынка является замещение изделий из такого материала бутылок, банок для консервов и металлизированных пленок, хотя с 2006 г. Kureha Chemical Industry планирует нацелиться на рынок ламинированной бумаги. Окончательная цель, весьма возможная для реализации при определенных обстоятельствах, заключается в том, чтобы достичь объема сегмента рынка Basela и PGA на уровне 86 млн долл. США.
Барьерные слои для бумажной упаковки
Что же касается расширения возможностей рынка ламинированной бумаги, то следует сказать, что два недавних достижения в области полимерных барьерных слоев для бумажной упаковки напитков и товаров для дома могут лишить части рынка упаковочные контейнеры, изготовленные путем выдува, поскольку упаковщики таким образом приобретают возможность эффективно организовать расходы на рециклинг использованных упаковочных материалов.
Одним из таких примеров являются моющие средства и товары бытовой химии производства компании Henkel Group (Дюссельдорф, Германия), которая как раз и направила свои мысли в сторону создания новой конструкции и нового дизайна упаковки, с одной стороны, с целью сохранения стоимости и, с другой стороны, с целью улучшения защитных свойств упаковки против проникновения влаги.
Henkel Group перешла от картонных коробок с биаксиальноориентированной полипропиленовой пленкой (БОПП), используемых для расфасовки ее фирменного пятновыводителя, к картону с интегрированными барьерными свойствами по отношению к влаге, на поверхность которого с помощью экструзии наносят циклоолефиновый сополимер (СОС) торговой марки Topas, выпускаемый производителем полимеров компанией Ticоna (Франкфурт, Германия). Поскольку в данном случае пластики соответствуют требованиям наличия их остатков в количестве ниже установленного предела на уровне 5 %, они удовлетворяют требованиям «зеленого законодательства» Германии (Germany's Green Dot/DSD) и критериям требований агентства по вторичной переработке для экологически благонадежной бумажной упаковки, которая квалифицируется как единый материал, и, соответственно, характеризуется более низкими затратами на вторичную переработку.
Предложенный компанией-переработчиком Van Genechten Nicolaus (Кемптен, Германия) экструзионный метод формирования покрытия позволяет создавать упаковочный материал, который имеет слой ламинированной бумаги. Тонкий слой СОС массой 20 г/м2 обеспечивает требуемую защиту от влаги. Эти технические решения были открыты и забыты, а теперь, воспринимаемые как совершенно новые, по сообщениям специалистов, позволяют обеспечивать лучшие барьерные свойства с точки зрения защиты от влаги. Прежние же решения, в основе которых лежит применение БОПП-пленки, обеспечивали защиту от влаги только до тех пор, пока наружная пленка не была нарушена.
СОС наносится непосредственно на поверхность картона посредством воздействия очень высокого пламени, озона или обработки коронарным разрядом. Сополимер может быть также введен в виде слоя методом соэкструзии между двумя слоями полиэтилена низкого давления (ПНД), выполняющими функции обеспечивать взаимодействие слоев со структурой картона, объясняет инженер по развитию рынка Вольфрам Гоерлтц из компании Topas/COC.
Другой полностью утилизируемый полимер для создания барьерного покрытия бумажной упаковки, который R & D разрабатывала в течение 20 месяцев, был поставлен для коммерческой реализации компанией BASF (Людвигшафен, Германия). Присутствующая сейчас на рынке полимерная дисперсия марки Epotal в качестве основы имеет сополимер стирола и бутадиена или акрилатов и защищает упаковываемые товары от проникновения влаги, запаха, жира или масла. Такие полимеры могут быть интегрированы в существующие процессы изготовления материалов без существенных изменений готовой продукции, говорит Херманн Сейфер, сотрудник подразделения функциональных полимеров компании BASF. Блокирующие и защитные свойства могут регулироваться путем применения наполнителей, загустителей или пигментов. Г-н Сейфер отмечает, что для создания многослойных защитных систем покрытий возможно применение также и водорастворимых покрытий.
Первое применение материала Epotal было осуществлено компанией Stora Enso. «Мы можем наносить полимерную дисперсию прямо на бумагу или картон, — рассказывает Кейт Дамарелл, менеджер подразделения по развитию бизнеса компании Stora Enso. — Это помогает сократить затраты за счет более высокой скорости производства, чем в случае изготовления другого композиционного упаковочного материала».
Такая бумага с барьерным слоем применима для заворачивания жирной пищи на предприятиях фаст-фуда, расфасовки кормов для домашних животных и упаковки товаров непищевого сегмента.
Мартин Брудемюллер, глава подразделения функциональных полимеров компании BASF, заявляет, что составляющий собственность компании процесс является альтернативным по отношению дорогостоящим и комплексным композициям упаковочных материалов и позволяет устранить проблемы, сопутствующие вторичной переработке бумажной и картонной упаковки, имеющей в своем составе слой воска, алюминиевой фольги и полимерных пленок.
В отличие от бумаги с полимерным слоем, нанесенным методом экструзии, многослойных композиций или пропитанной воском бумаги, покрытая дисперсией бумага легко подвергается вторичной переработке. Покрытия, нанесенные с помощью дисперсии Epotal, в процессе рециклинга сжимаются в очень маленькие частицы, и не требуется никакого специального разделения составляющих материал компонентов. z
По материалам
журнала Modern Plastics
Перевела Лиля Гусева
2004 #1
|
