Многослойные пленки : классификация и способы применения, производства

 

печатью;

нанесением покрытия;

ламинированием;

металлизацией;

соэкструзией.

Облагораживание упаковочных материалов объясняется стремлением к обеспечению качества пакуемых продуктов, а тем самым - удлинению срока годности, расширению области применения как с точки зрения ассортимента продуктов, так и более выгодных систем консервирования и упаковки, обеспечением пакуемых продуктов такими презентативными свойствами, которые бы не только закрепили их на рынке, но также обеспечили рост продаж.

Уже давно обратили внимание на возможности, которые дает упаковочный материал, созданный путем соединения искусственных пластмасс с материалами, называющимися традиционными, - бумага или алюминиевая фольга, а также взаимное соединение в одном материале различных пластмасс, для использования существенных свойств каждого из них. В последние двадцать лет особое значение приобрели пленки, получаемые соэкструзией, важным преимуществом которых по сравнению с ранее применявшимися ламинатами, производившимися из уже готовых пленок, является экономичность процесса.

Соединение искусственных пластмасс, нередко с диаметрально противоположными свойствами, продолжает иметь существенное значение в современных упаковочных технологиях. Непроницаемость по отношению к газам является одним из основных качеств, принимаемых во внимание при подборе пластмасс в качестве составляющих многослойных упаковочных материалов. Барьерные свойства пластмассовых пленок по отношению к проницаемости кислорода представлены в таблице 2.

Таблица 2. Барьерные свойства пластмассовых пленок, соотнесенные по сравнимой толщине в 25 мкм

Тип пленки	Проницаемость по кислороду при 20 0С и 65%, 0,1 МПа	Проницаемость по водяному пару при 38 0С и 90% относительной влажности
EVON	0,4	50
PVDC	1,2	0,5
PAN	4,0	80
OPA	35	160
PA 6	40	40
PET	80	40
PVC непластифицированный	150	30
PETG	390	40
OPP	1800	5
PE-HD	2000	5
PE-LD	4000	20
PP	4000	12
PC	4000	150
PS	6000	100
E/VAC	10000	70

Для получения многослойных пластмассовых пленок, в том числе с использованием алюминиевой фольги и бумаги, применяются следующие технологии:

 

«мокрая»;

«сухая»;

под давлением;

с использованием расплавленных масс;

соэкструзии, являющейся отдельной технологией получения многослойных пленок.

 

Целесообразно различать понятия «многослойная пленка, получаемая путем ламинирования», которую в данной статье мы будем именовать «ламинат», и «многослойная пленка, получаемая методом соэкструзии». Традиционно термин «ламинат» относится к материалу, получаемому путем соединения - чаще всего склеивания - готовых пленок. Число пленок, входящих в состав ламината, равняется количеству его слоев. Например, материал РА/РЕ, полученный склеиванием пленок, является двухслойным ламинатом. Однако соэкструзионная пленка с той же самой толщиной слоев РА и РЕ, в которой толщина связывающего слоя необязательно должна быть больше толщины клеевого слоя в упомянутом выше ламинате, считается уже трехслойным материалом. Поэтому, говоря о соэкструзионной технологии, лучше использовать термин «соэкструзионная пленка».

«Мокрое» ламинирование

При «мокром» способе ламинирования (рис. 1) удаление растворителя (в данном случае воды) из клея происходит в туннельной сушилке после соединения слоев. Необходимым условием является применение в качестве одного из слоев бумаги, образующей пористый слой, позволяющий воде испаряться. Для "мокрого" ламинирования используются как крахмальные, так и синтетические клеи. Эта система применяется чаще всего для ламинирования алюминиевой фольги различными видами бумаги или картона. Чем глаже бумажная поверхность, тем меньше расход клея. Двухслойные ламинаты алюминиевой фольги с бумагой часто используются для последующего экструзионного покрытия полиэтиленом.

Рис. 1. Схема «мокрого» ламинирования 1 - пленка для нанесения клея, 2 - нанесение клея, 3 - бумажная лента, 4 - ламинирующие цилиндры, 5 - нанесение покрытия, например, защитного на алюминиевую фольгу, 6 - туннельная сушилка, 7 - ламинат.

«Сухое» ламинирование с растворителем

В системе «сухого» ламинирования (рис. 2) чаще всего используются двухкомпонентные полиуретановые клеи с растворителем. Полимеризация полиуретана начинается после смешивания составных частей, например, полиэфирного с изоциановым, и усиливается во время испарения растворителя в туннельной сушилке. Ускорения полимеризации, а значит, увеличения стойкости соединения слоев ламината, добиваются путем подогрева ламинирующего цилиндра. Технология сухого ламинирования с растворителем традиционно используется в производстве ламинатов, являющихся взаимным соединением пластмассовых пленок, например: PA/PE-LD, PET/PE-LD, в том числе в виде металлизированных пленок, а также пластмассовых пленок с алюминиевой фольгой.

Рис. 2. Схема «сухого» ламинирования с растворителем 1 - "несущая" пленка для нанесения клея, 2 - нанесение клея, 3 - туннельная сушилка, 4,5 - ламинирующие цилиндры, 6 - комплементарная пленка, 7 - ламинат.




Ламинирование без растворителя

В настоящее время при ламинировании готовых пластмассовых пленок преобладает технология без применения растворителя. При этой технологии (рис. 3) одно- или двухкомпонентный клей, чаще всего полиуретановый, наносится в слегка подогретом состоянии. Очень липкий клей необходимо нанести равномерно, притом что грамматура слоя очень маленькая, около 1 г/м2. Предварительная грамматура клея, подаваемого из емкости, устанавливается с помощью вращающихся навстречу друг другу валов 2 и 3. Регулировка точной грамматуры клея обеспечивается с помощью валов 3 и 4. Ламинирование пленки происходит в системе из трех ламинирующих валов непосредственно после нанесения клея. Существенным преимуществом ламинирования без растворителя является исключение туннельной сушилки, необходимой как при «мокром», так и при «сухом» способе ламинирования с растворителем. Благодаря этому очень сильно уменьшается потребление энергии в процессе ламинирования. Упомянутая технология широко применяется, например, при взаимном ламинировании пленки ОРР, в том числе с участием металлизированных пленок. Развитие технологии ламинирования без растворителя оживил межслойную печать, отличающуюся эстетическими (видимая сквозь слой пленки печать имеет высокий блеск), функциональными (печатный текст не стирается), а также гигиеническими (отсутствует угроза непосредственного контакта пакуемого продукта с типографской краской) свойствами.

Рис. 3. Схема ламинирования с использованием расплавленного полимера 1,2 - ламинируемые пленки, 3 - дополнительная возможность нанесения покрытия перед печатью, 4 - туннельная сушилка, 5 - выдавливание расплавленного полимера, 6,7 - ламинирующие цилиндры, 8 - ламинат.

Ламинирование с использованием расплавов

Ламинирование с использованием расплавов осуществляется путем нанесения между соединяемыми слоями (рис. 4) расплавленных смесей воска и полимера, обычно сополимера этилена с винилацетатом или соответствующего микровоска. Расплавленная масса с помощью вала наносится на один из слоев, который соединяется с другой лентой материала при использовании сжимающих валов. Эта система ламинирования применяется главным образом для соединения алюминиевой фольги с различными видами бумаги. Стойкость слоев к отрыву в этой системе значительно ниже по сравнению с прочими системами ламинирования. Охарактеризованные выше методы ламинирования, за исключением соединения с использованием расплавленного полимера, используются на многих предприятиях.

Рис. 4. 1,2 - места раскручивания соединяемых материалов, 3 - нанесение расплавленной массы, 4 - ламинирующие ролики, 5 - охлаждающий цилиндр, 6 - место скручивания ламината.