Виды плёнок: полотно, рукав и полурукав. Различия и технологии производства. Тенденции рынка потребления.

Плёнка полиэтиленовая – нетоксичный упаковочный материал. Получила широкое распространение во многих отраслях промышленности, благодаря своей прочности, эластичности, устойчивости к воздействию влаги и химических веществ. Представляет собой тонкое полотно из полимеров. Может быть прозрачной, окрашенной, с антистатическим или антиконденсатным покрытием. Используется для упаковки продуктов питания, строительных материалов, запчастей, текстиля, игрушек, электроники и многого другого. Массово применяется в сельском хозяйстве, медицине и других отраслях. По оценкам специалистов, в обозримом будущем до 2030 г. потребление полиэтилена будет расти на 3-4% ежегодно.

Марки и виды плёнок

Полиэтиленовая плёнка производится из термопластичного полимера полиэтилена, который получают из нефти или газа. Процесс изготовления включает полимеризацию этилена, мономера полиэтилена, с использованием катализаторов и других добавок. Полученное сырьё, в виде гранулированных смесей полиэтилена, затем перерабатывается методом экструзии в плёнку разной толщины с различными характеристиками. В зависимости первичных материалов и технологии производства ей присваиваются марки, виды и условные обозначения.

Марки полиэтиленовой плёнки.

Все перечисленные марки могут быть с окрашенной и неокрашенной, стабилизированной или нестабилизированной сажей структурой. Кстати сажа – это технический углерод, который служит не только цветовым пигментом, но ещё прекрасно повышает прочность и износостойкость материала. (Тому пример автомобильные шины, в составе которых содержится до 30% сажи). 

Предпочтительные способы экструзии различных полимеров в плёнку

По регламенту ГОСТ 10354-82 плёнка выпускается в следующих видах:

• Полотно.
• Рукав.
• Полурукав.
• Рукав с фальцами.

В зависимости от назначения и исходной композиции перечисленные разновидности полиэтиленового материала применяются для производства: прозрачного покрытия, транспортных мешков, изделий народного потребления и упаковочных материалов.

Полотно

Полиэтиленовое полотно – это полимерный материал, который используется для упаковки, защиты и транспортировки различных товаров. Изготавливается из полиэтилена низкой плотности высокого давления LDPE (low density polyethylene), он же ПВД. Он является одним из наиболее распространённых типов полимерного материала для плёнок. Относительно прочный. Диапазон плотности 917-930 кг/м³. Поэтому часто используется в производстве светопрозрачного защитного покрытия. Например, для укрывания мебели в процессе ремонта. А для теплиц и парников применяется его модифицированная версия из линейного полиэтилена LLDPE. Он более высокопрочный. Толщина варьируется от 100 до 200 микрон. Отличается высокой упругостью, но вместе с этим – низкой устойчивостью на разрыв.

Технология производства

Процесс изготовления полотна плёнки из полиэтилена низкой плотности (LDPE) включает следующие этапы (рис. 2):

• Загрузка сырья. Гранулированный термопластичный полиэтилен низкой плотности загружают в конусный бункер экструдера (на рисунке слева без обозначения).
• Плавление и экструзия. Гранулы под силой собственной тяжести поступают в экструзионную камеру 1. В камере сырьё плавится при высокой температуре и с помощью червяной передачи шнека перемещается к плоскощелевой головке 2. Под силой давления винтового вала полимерный расплав выдавливается через фиксированный зазор плоскощелевой головки и попадает на валки 4.
• Охлаждение и калибровка. Горячая плёнка вытягивается валками 4, зазор между которыми регулируется винтовым механизмом 3. Таким образом полотно калибруется по толщине, а заодно полируется по двум поверхностям валками каландра.
• Вытягивание и намотка. В горячем состоянии у полотна обрезаются боковые кромки двумя ножами 5. Плёнка 6 остывает в естественной среде и далее поступает на рольганги 7, где происходит её окончательное охлаждение. Дальнейшее движение материала осуществляется тянущим устройством 8, после которого он наматывается на катушку 10. Гильотинный нож 9 обрубает полотно по ширине, когда бобина наматывает определённый метраж.
• Упаковка и хранение. Готовая плёнка упаковывается в соответствии с требованиями клиента и отправляется на склад для хранения и дальнейшей доставки.

Эти этапы могут незначительно варьироваться в зависимости от конкретных технологических процессов и оборудования, используемых на фабрике. Например, на таком же агрегате помимо плёнки можно выпускать полимерные листы разной толщины. Достаточно лишь увеличить зазор валков №4 винтовым механизмом под №3.

Рукав

Рукавная плёнка – это особый вид упаковочного материала, который имеет форму мягкой трубы, т.н., рукава. Она используется для производства мешков и пакетов, или для упаковки товаров нестандартной формы или больших размеров. Рукавная плёнка может быть изготовлена из полиэтилена низкой плотности высокого давления LDPE (low density polyethylene), а также из полиэтилен высокой плотности низкого давления HDPE (High Density Polyethylene). Последний очень прочный и менее эластичный, поэтому применяется в производстве грубой тары. Рукав может быть различных размеров и толщины. Кроме мешков и пакетов он используется в производстве файлов для документов, упаковки продуктов питания, одноразовых перчаток и других товаров.

Технология производства (по рисунку)

Изготовление рукава вертикальным методом вверх включает 6 основных этапов (рис. 3):

1. Загрузка сырья. Гранулированное полимерное сырьё загружается в бункер экструдера 1.
2. Нагрев и подача сырья. Под действием силы тяжести гранулы поступают вниз в камеру 2 со шнеком. Здесь они нагреваются до температуры плавления, заполняют межвитковое пространство шнека, и вращающейся червячной передачей продвигаются вдоль цилиндра камеры к формующей кольцевой головке 3.
3. Экструзия и затвердевание. В головке 3 расплав рассекается дорном и на выходе получает форму цилиндра. В тоже время он охлаждается воздухом для формоустойчивости, поступающим на щель полого кольца 4. Момент затвердевания фиксируется появлением характерной границы помутнения рукава, так называемой линии кристаллизации 5.
4. Раздув. До линии 5 экструдат растягивается по длине тянущими валками 7 и раздувается воздухом изнутри с помощью воздушного канала 12. Напор воздуха подаётся периодически.
5. Вытяжка. Вытянутая и охлаждённая плёнка постепенно складывается расходящимися под некоторым углом длинными складывающими щеками 6. Вытяжка осуществляются обрезиненной, плотно сжатой парой валков 7.
6. Намотка. Сформированный рукав в сложенном виде 8 обрезается по краям ножами 9 (срезаются неровности) и наматывается на бобины 10.

Весь процесс изготовления плёнки рукавным методом проходит на специальных оборудованиях – экструдерах, которые обеспечивают равномерное распределение и формование материала. Это позволяет получить продукцию высокого качества с различными характеристиками, такими как толщина, прозрачность, прочность и др. Кстати, существует оборудование экструзии рукава горизонтальной конструкции или вертикальной с отводом плёнки вниз (т.е. зеркальная симметрия схемы рисунка 3)  

Рукав с фальцами

Рукав с фальцами – это особый вид рукавной плёнки, которая имеет складки (фальцы) вдоль своей длины. Эти складки могут быть разных размеров и предназначены для создания объёма будущего мешка или пакета. Например, пакеты-майки, которые мы часто используем сетевых магазинах, изготавливаются из рукава с фальцами. Это вид плёнки производят из полиэтилена низкой плотности высокого давления LDPE (low density polyethylene).

Технология производства

Экструзия рукава с фальцами – это тот же процесс изготовления рукавной плёнки, но с фальцами по краям. Когда раздутый материал вытягивается валками, перед самым входом в каландр на его концах формируются внутренние складки специальными боковыми устройствами на складывающих щеках. Фальцы могут иметь различные размеры, в зависимости от требований и назначения изделия.

Экструзия рукава с фальцами позволяет получить плёнку с улучшенными свойствами вместимости и расширенной функциональностью. Вдобавок фальцы позволяют обеспечить прочность и сделать пакет или мешок более долговечным.

Полурукав

Полурукав — это полиэтиленовый материал, который производится в виде рукава, но имеет полую сердцевину. Такой вид плёнки получил широкий спектр применения, включая:

1. Упаковочную промышленность. Полурукав используется для упаковки продуктов питания, медицинских препаратов, косметики и других товаров. Он обеспечивает защиту от повреждений и загрязнений, а также сохраняет свежесть и качество продуктов.
2. Строительную промышленность. Полурукав применяется в качестве гидроизоляционного материала для защиты зданий от влаги и протечек.
3. Автомобильную промышленность. Полурукав может использоваться для упаковки ветровых стёкол, боковых стёкол, дверей и других элементов. Он обладает высокой прочностью и устойчивостью к ударам и повреждениям.
4. Производство мебели. Полурукав применяют для защиты поверхности мебели и декоративных элементов от царапин и повреждений.
5. Производство одежды. Полурукав используют для защиты некоторых видов одежды, таких как костюмы, куртки, плащи и пальто. Он обеспечивает надёжное поверхностное покрытие от грязи и пыли.
6. Производство погонажных изделий. Полурукав широко применяется в производстве труб, досок и брусков для защиты их поверхностей при складировании или транспортировке. Допустим, строганную шлифованную доску упаковывают в полиэтиленовую плёнку, после чего запаивают края.
7. Производство игрушек. Полурукав часто используется в заводской упаковке игрушек, чтобы обеспечить сохранность изделий.

Плёнка полурукав является одним из основных упаковочных решений в промышленности. Материал обеспечивает высокую прочность и устойчивость к механическим повреждениям, а также защиту от влаги и загрязнений.

Технология производства

Плёнка полурукав изготавливается из полиэтилена высокого давления LDPE (low density polyethylene), а также из полиэтилена низкого давления HDPE (High Density Polyethylene). Технология производства та же, что и для рукавной плёнки. Только перед намоткой на катушку один край полотна срезается.

Рынок плёнок в РФ

По итогам 2022 года совокупный объем потребления полимерных плёнок в России составил более 1,2 млн тонн. Из них, порядка 77 тыс. т приходится на ламинированные плёнки, а порядка 9 тыс. т – на соэкструзионные материалы. Остальная часть используется для производства гибкой упаковки. В последние годы потребление полиэтилена в России растёт за счёт увеличения спроса на упаковку для продуктов питания, строительных материалов, товаров народного потребления, сельскохозяйственной продукции и медицинских препаратов. По прогнозам специалиста «АФК-Аудит», опубликованным в журнале «Полимерные материалы», в ближайшие годы потребление полиэтиленовых плёнок продолжит ежегодно расти в среднем на 3-4%.

Заключение

Полиэтиленовая плёнка – товар массового потребления. Она встречается во всех областях промышленности в качестве упаковочных и укрывных решений. Востребованность этого продукта остаётся высокой и, по прогнозам специалистов, спрос на него будет расти. В свою очередь технологии производства полиэтиленового полотна, рукава или полурукава совсем несложные. А для реализации проекта рынок предлагает развёрнутый ассортимент экструдеров разных конструкций и габаритов, с различной степенью автоматизации.