Как бы тяжело новые технологии не пробивали себе дорогу в российской промышленности, все равно это постепенно происходит. Мы, как продавцы оборудования и консультанты, знающие, читающие техническую литературу специалисты, постоянно посещающие зарубежные выставки, конечно, заинтересованы в устойчивом спросе на новые станки - машины - периферию, равно как и наши консалтинговый услуги. Одновременно мы и понимаем причины, которые мешают новейшим технологиям приходить на наши заводы - фабрики. Поэтому наша консультация особенно ценна для производственников, которые хотят (купить) что то инновационное, но бояться зря потратить деньги.
В этой статье сделаем обзор новых технологий, которые чаще всего обсуждаются в наших кабинетах между собой и с заказчиками. И по которым вы можете получить у нас консультации в рабочем порядке.
Многослойные и новые барьерные технологии
Многослойные пленки уже не являются новыми, хотя пленки в 7-9 слоев все еще редки. Технология ко-экструзии позволяет производить многослойные пленки в один производственный цикл без дополнительного ламинирования, что экономит ресурсы и снижает экологический вред. Напомним, что типичные слои следующие:
- Барьерный слой (обычно EVOH, PA) защищает от кислорода, влаги и света.
- Механический слой придаёт прочность (PE, PP).
- Сварной слой – для обеспечения герметичности упаковки (PET).
Применение дополнительных слоёв улучшает свариваемость, повышает блеск и прозрачность упаковки. Плёнка становится более жёсткой, прочной и стойкой и, конечно, менее проницаемой для газов и запахов. Запрос на более прозрачную и пригодную для переработки осуществляется через применение EVOH, PVOH, SiOx (оксид кремния), AlOx (оксид алюминия): служат как прозрачные барьерные слои.
Для нашей страны наиболее интересным является процесс перехода к пятислойным полиолефиновым материалам в течение ближайших 10 лет. Здесь главным драйвером (помимо спроса) будет доступ к новым поколениям материалов (сырья). В качестве примера можно привести эластомер Vistamaxx™ на основе пропилена. Рентабельность перехода с 3-х слойных пленок на пятислойные довольно высока.
В качестве фантастического сценария развития темы многослойных пленок можно упомянуть тему технологии нанослоев коэкструзии (nanolayer coextrusion). Посредством нее создаются сотни сверхтонких слоев, повышая барьерность и прочность без увеличения толщины и с сохранением прозрачности. Также нон-технологии могут придать пленке стойкость к царапанию, повышенную электропроводность или антимикробные свойства, способность реагирования (изменением свойств) на окружающую среду: температуру, влажность, pH. Спрос на такие пленки может предъявлять медицина, электроника, пищевая отрасль. Появился новый технологический процесс – наноармирование, которое улучшает прочность, термостойкость и устойчивость к истиранию.
Также из области высоких технологий можно упомянуть технологию плазменного напыления: процесс нанесения покрытия на поверхность изделия с помощью плазменной струи. В высокотемпературную плазменную струю подается распыляемый материал, который нагревается, плавится и в виде двухфазного потока направляется на подложку. При ударе и деформации частицы взаимодействуют с поверхностью основы или напыляемым материалом и формируют новое покрытие. Процесс нанесения покрытий с использованием плазмы получил название «плазменная полимеризация» или «плазмохимическое газофазное осаждение» (ПХГФО). Сейчас известно о положительном опыте с атомарными барьерными слоями на PET и OPP. В качестве положительных моментов можно назвать:
- нанесение покрытий в несколько слоёв для получения покрытий со специальными характеристиками;
- практически отсутствие деформации основы, на которую производится напыление;
- высокая производительность нанесения покрытия при относительно небольшой трудоёмкости;
- улучшение качества покрытий: они получаются более равномерными, стабильными, высокой плотности и с хорошим сцеплением с поверхностью пленки.
Антибактериальные, антифог и защитно-функциональные покрытия
- Антифоги препятствуют запотеванию плёнки, поглотители газов адсорбируют газы внутри упаковки, а антимикробные добавки препятствуют развитию микроорганизмов. Появился термин «антифог-лаки», которые работают на анти-запотевание внутренней стороны упаковки: это актуально для мяса, овощей. Барьерные лаки на водной основе предлагают компаний Actega, Sun Chemical. Эти лаки на водной основе заменяют слои алюминия или EVOH.
- Антимикробные (антибактериальные) покрытия на основе серебра, цинка, хитозана или биополимеров продлевают срок годности продуктов
- Easy-peel и resealable покрытия: открывание без усилий и повторное закрытие. Пример: пленка для сыра, которую можно открывать и закрывать 5–10 раз без потери герметичности.
- Использование «умных» индикаторных покрытий. Такие покрытия информируют потребителя о нарушении срока сохранности упакованного продукта и о превышении заданной температуры хранения.
Цифровизация и автоматизация производства. Inline-мониторинг и системы контроля качества
Новые технологии значительно улучшают качество полимерной продукции за счёт повышения точности процессов, использования инновационных материалов и внедрения цифрового контроля. Вот основные направления, которые будут влиять на улучшение качества выпускаемой пленки:
- Системы контроля качества в реальном времени (например, на основе ИИ и компьютерного зрения) выявляют дефекты на ранней стадии.Системы машинного зрения (machine vision) — проверяют однородность печати, сварных швов и дефектов.
- Использование искусственного интеллекта для прогнозирования дефектов и подстройки технологических параметров в реальном времени; оптимизация рецептуры пленки в реальном времени.
- Системы визуального контроля (machine vision) позволяют отслеживать толщину, прозрачность, дефекты пленки в реальном времени.
- Используются датчики ИК-спектра, измеряющие равномерность нанесения слоев и адгезию между ними.
- IR- и NIR-датчики — измеряют толщину слоев, влажность, состав.
Не забыть про экологию
Экология нынче выходит на первые места. Здесь обычно речь идет о разработке биоразлагаемых и перерабатываемых полимеров, что очевидным образом улучшает экологические показатели продукции.
- Использование вторичного сырья с сохранением высоких свойств материала. Использование рециклированного полиэтилена без ухудшения свойств благодаря добавкам-стабилизаторам.
- Использование PLA (полимолочная кислота), PBAT, крахмалсодержащих композитов позволяющих создавать биоразлагаемую упаковку.
- Развитие моно-материалов для увеличения перерабатываемости:
- Технологии перехода от PET/PE или Alu/PE к PE/PE или PP/PP, чтобы весь пакет был из одного вида пластика. Пример технологии: BOPE (biaxially oriented PE) как альтернатива BOPP и BOPET, с полной переработкой.
- Новые решения в однотипных полиолефиновых структурах (моно-материалы) позволяют облегчить переработку, например, переход с PET/PE на PE/PE.
- Отход от металлизации в производстве пакетов с барьерными свойствами.
На этом завершим общий обзор новых технологий для производства пленок. В следующий раз хотим углубиться в тему моно аксиальной ориентации MDO-плёнок, что делает их в несколько раз более прочными и жесткими; увеличивается прочность сварных швов, что позволяет уменьшать толщину упаковки. Ведь что в тонком пакете самое хрупкое? Шов. Вот и обсудим этот актуальный вопрос: как сэкономить на толщине и на соответственно на материале.
