Pakkograff: Двойной удар

Аналитический журнал упаковочной индустрии

Поиск

// Читателям // Статьи // Материалы // Полимеры

Двойной удар

Summary:

№ 5 / 2002 Двойной удар Компания Polytech представляет свою технологию производства BOPP-плёнок

В 1968 г. Марио Пранди основал фирму «Механическая Мастерская Пранди». С самого начала деятельность компании, основанная на производстве специального оборудования для полиграфии, производства картона, в области упаковочных материалов и экструзии, дает очень хорошие результаты. Вскоре было подписано выгодное соглашение с компанией «Механические Мастерские Джованни Черутти». Это первое техническое и коммерческое соглашение в истории фирмы. В 1976 г. компания вводит новейшую линию, которая называется «Проект Леопард», для производства биориентированных пленок с использованием технологии «Дабл-Бабл» (ВОРР). Через пять лет компания выводит на рынок первую линию по производству термоусадочной биориентированной пленки на основе полиэтилена (LDPE, LLDPE).

В1984 году деятельность компании заинтересовала две важных промышленных группы: AMUT, лидера в производстве экструзионных линий для термопластичных материалов, и SITI, ключевого игрока в производстве печей для обжига керамики и сопутствующих отраслей промышленности, которую возглавлял человек большого таланта: инженер Адриано Боссетти. Вклад компаний SITI и AMUT позволил достичь замечательных резулътатов на основных международных рынках. Оборот вырос на 70%. В 1991 г швейцарская фирма Polytype, располагающаяся во Фрайбурге и входящая в Wifag (хорошо известную международную группу), полностью покупает право собственности на фирму Prandi S.pA. Название Prandi S.p.A. меняется на Polytype Italia S.p.A. Слияние компаний значительно усиливает совместные позиции. Слияние означает конструктивный обмен «ноу-хау», оптимизацию конвертирующих линии для гибкой упаковки и успешную работу над экструзионными линиями биориентированных и СРР-пленок. 1998 г является поворотным в истории компании. Фирма Polytype Italia покупается группой SITI через SITI International S.A., расположенной в Люксембурге и имеющей 100% акционерного капитала. Покупка сопровождается переименованием: название Polytype меняется на Polytech для того, чтобы сразу дать понять, что компания ориентируется на технологическую эволюцию. Сегодня компания Polytech является лидером в производстве оборудования для изготовления самоклеящейся ленты и, кроме того, специализируется на высокотехнологичных машинах для гибкой упаковки. Применяя свои «ноу-хау», фирма Polytech также разрабатывает все более сложные структуры - до 7 слоев с использованием барьерных материалов, таких, как EVOH или РА для производства термоусадочной биориентированной пленки на основе полиэтилена.

Технологическая эволюция

Созданный для использования в обоих подразделениях фирмы Polytech Научно-исследовательский центр покрывает нужды экструзионного и перерабатывающего отделений компании.

Установка Electron Beam служит общим целям и имеет стратегическую и тактическую ценность. Установка Electron Beam поставлена компанией Energy Sciences Inc. (ESI), расположенной в Бостоне и являющейся не только одним из крупнейших производителей электронно-лучевого оборудования, но и ключевым партнером Polytech, расширяющей применение электронных пучков на гибкую упаковку. Комплектуя процесс современной экструзии пленки «Дабл-Бабл» дополнительным оборудованием, Electron Beam помогает проводить все необходимые внутренние испытания. Кроме того, Electron Beam помогает продемонстрировать рабочие возможности системы. Пилотное оборудование, созданное для обслуживания клиентов фирмы Polytech и научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, первоначально предполагалось использовать для развития прикладных технологий, например, сшитых термоусадочных пленок.

То, что вчера существовало только в исследовательских центрах, сегодня уже реализовано на практике. Обладание одной из лучших и наиболее развитых технологий производства пленок является главным козырем фирмы Polytech, что позволяет ей день ото дня укреплять свое лидирующее положение на рынке. Достижение, которое вскоре повторится в специальных покрытиях.

Система «Дабл-Бабл»

Биаксиально-ориентированные пленки занимают широкий сектор в большой семье пластмассовых пленок, применяемых для гибкой упаковки. Несмотря на большое разнообразие материалов, представленных в данной группе, все биаксиально-ориентированные пленки имеют общее то, что используемая технология способна улучшить рабочие характеристики базового полимера. Хорошо известно, что в большинстве случаев биаксиальная ориентация улучшает блеск прозрачность, механическую прочность и непроницаемость для водяного пара и газов. В частности, биаксиальная ориентация так изменяя кристаллическую структуру базового полимера, что характеристики паронепроницаемос-ти готового продукта значительно усиливаются. Молекулярная полярность и степень кристалли-1зциитакже вносят свою лепту в улучшение непроницаемости для газов, помимо самой биаксиальной ориентации. Наиболее часто применяемые материалы для биаксиально-ориентирован-пой пленки: полипропилен (РР), полиамид (РА), и полиэфир (PET). Используются и другие материалы с отличными барьерными свойствами, такие. как EVOH (этилвинил) и PVA (поливинил). Процесс биориентации также успешно используется при изготовлении большого количества многослойных пленок, полученных методом коэкструзии. Фактически в секторе многослойных коэкструзионных пленок применяются наиболее значительные инновации, сделан огромный вклад в замен}' традиционных упаковочных материалов новыми.

Кроме того, биаксиальная ориентация без отжига используется при производстве термоусадочных пленок - еще одного вида продукции, имеющего множество специфических применений.

Производственный процесс

Прежде всего, необходимо отметить, что биориеншрованные пленки производятся с использованием двух совершенно различных технологий: процесс Tenter Frame и процесс «Дабл-Бабл». Около 80% современной биориентированной пленки производится по технологии Tenter Frame, 20% по технологии «Дабл-Бабл». Около 60% установок по производству пленки в мире являются системами Tenter, 40% - «Дабл-Бабл». Однако это трудно проверить, так как производители пленки часто строят завод на базе собственных «ноу-хау» и неохотно информируют о количестве и типе используемого оборудования. Тем не менее очевидно, что производительность завода на основе «Дабл-Бабл» значительно ниже, чем средняя производительность завода на базе Tenter Frame. В цифровом выражении такая разница между двумя процессами выглядит так: средний завод Tenter производит более 10 тыс. т пленки в год, в то время как производительностъ завода «Дабл-Бабл» -всего от 2 тыс. до 2,5 тыс. Т. в год. Оборудование Tenter Frame располагается в горизонтальном направлении. Линия «Дабл-Бабл» более компактна, но она выше из-за своей башни ориентации. Установка и время запуска тоже сильно отличаются: шесть или восемь месяцев для Tenter Frame; пять или шесть недель для «Дабл-Бабл». Вот почему в случае Tenter Frame заводские испытания ограничены механическими тестами отдельных узлов, в то время как линия «Дабл-Бабл» (по заявке клиента) испытывается полностью собранной на заводе фирмы-производителя. Различным физическим характеристикам двух типов заводов соответствуют, с точки зрения функциональности и экономической отдачи, и различные условия использования.

Так, для объемов производства 2,5 тыс. т в год или меньше лучше подходит система «Дабл-Бабл», чем Tenter Frame, которая применяется при производстве от 4 тыс. т в год и выше. Оборудование Tenter Frame требует своей собственной особенной техники запуска и работы, в особенности в отношении стретч-пленки, а также ограничения по использованию различных продуктов. Кроме того, не все типы пленки могут производиться по такому методу, а растяжение проводится на отдельном этапе, что иногда является неприемлемым. С другой стороны, завод «Дабл-Бабл» характеризуется большей гибкостью, так как позволяет производить отожженную или термоусадочную пленку. Он более компактный, и, следовательно, его легче контролировать. Поэтому в настоящее время имеются специфические технические причины для существования подобного разделения на рынке. Исключением из общего правила является недавнее предложение упрощенного оборудования Tenter Frame с более низкой производительностью и ценой - менее 3 тыс. т в год, но это решение кажется питейным практического смысла. С одной стороны, снижение производительности не оправдывает высоких характеристик двух растягивающих секций или двойного контроля толщины. С другой стороны, очень трудно представить такую установку, конкурирующую по гибкости с хорошо известной и более простой системой «Дабл-Бабл». Оставив в стороне прочие рассуждения, рынок до сих пор показывает, что конкурентоспособная пленка не может быть произведена без точного расчета достигнутого уровня в производстве для каждого специфического применения, или если производитель не может разнообразить свое предложение, быстро и экономично перестраивая свое оборудование для производства другого типа специализированной пленки. Использование завода Tenter Frame с пониженной производительностью необходимо тщательно изучить в каждом отдельном случае с точки зрения экономической выгоды. Подводя итог, можно сказать, что основным различием между двумя типами производства является процесс растяжения.

Этапы производства

В системе Tenter Frame с двухстадийным растягиванием полотно вначале экстру даруется (или коэкструдируется), затем вновь нагревается и растягивается пять или семь раз в направлении машины. Далее полотно протягивается через печь при помощи системы рассеивающих захватов, установленных на цепи, и растягивается от восьми до десяти раз в поперечном направлении. Когда термосвариваемая пленка производится по процессу растяжения Tenter Frame в направлении машины, то это очень опасно: полотно нагревается в контакте с вальцами и температура ориентации, которую необходимо достигнуть, очень часто близка температуре размягчения сополимера. Необходимо применение специальных средств, таких, как ролики с тефлоновым покрытием. После поперечной ориентации пленка очищается и наматывается на бобины. Процесс «Дабл-Бабл» начинается с комплекта экстру деров для пластификации материала и проталкивания его через кольцевую или коэкструзионную головку. Полученная таким образом первичная труба во время прохождения через калибратор охлаждается водой. Затем труба направляется наверх башни ориентации и спускается через серию нагревающих печей, которые повышают ее температуру до уровня ориентации. По достижении нужной температуры труба поддается, и ее стенки растягиваются в двух направлениях под комбинированным воздействием давления воздуха и различной скорости верхнего и нижнего растягивающих захватов. Выдающейся характеристикой данного процесса является то, что нагревание и растягивание в направлении машины и в поперечном направлении имеют место без контакта с частями машины, а также в одинаковых пропорциях (обычно 6x6 для полипропилена). Важно отметить, что отсутствие контакта машины с материалом позволяет процессу работать с сополимерами, имеющими температуру сварки ниже 120-130° С, и достигать выдающихся оптических характеристик. Пленка может быть намотана на бобину фазу после ориентации, как это и происходит на практике для термоусадочных пленок. На данном этапе пленка еще не отжигается. Процесс может быть закончен одним или двумя различными способами в зависимости от требований пользователя: последующий отжиг или отжиг в линии с помощью башни ориентации.

В первом случае вальцы складируются и проходят через калильщик при последующей операции. Во втором случае пленка подается на калильщик прямо с растягивающих вальцов. Когда два слоя разделены, оба полотна протягиваются через двухъярусный калильщик посредством захватов, укрепленных на цепи. После того как в устройстве отжига у пленки снимаются внутренние напряжения, не подвергая материал никаким напряжениям, как это происходит в процессе Tenter Frame, поверхность пленки очищается и пленка наматывается на бобину.

Рынок

Пленки «Дабл-Бабл» обычно обладают более высоким пределом прочности на разрыв в направлении машины по сравнению с пленками Tenter Frame. Одновременная ориентация в двух направлениях полимерного слоя дает лучшие барьерные свойства (в особенности в конфигурации в 5 или 7 слоев, работающих с полимером EVOH), благодаря более функциональному расположению макромолекул. Ориентация Tenter Frame, напротив, иногда трудно поддается контролю, например, с полиамидом (РА). Сбалансированные биориентированные (ВОРР) термоусадочные пленки могут производиться по технологическому процессу «Дабл-Бабл». Необходимо сделать специальное замечание по поводу перламутровых пленок из полипропилена с добавлением специального красителя, придающего перламутровый оттенок. Перламутровые пленки бывают двух видов: моноориентированные декоративные и биориентированные для упаковки. Вопреки всеобщему предубеждению, отличные пленки данного типа могут быть изготовлены с применением процесса «Дабл-Бабл». Большое внимание при сравнении одного процесса с другим необходимо уделить объемам производства. Следует признать, что производители заводов «Дабл-Бабл» значительно усовершенствовали технологии, при помощи которых они сильно улучшили качество готовой пленки, в особенности в части оптических свойств. В частности, они разработали коэкструзионные головки с передовыми реологическими характеристиками и новый дизайн системы охлаждения калибраторов, которые успешно устраняют все несовершенство поверхности пленки и открывают большое разнообразие приложений, начиная от печатных пленок вплоть до упаковки табачной продукции, где оптическая характеристика является основной.

Решения

Подводя итог, можно сказать, что заводы Tenter Frame предназначены для крупного производства, а заводы «Дабл-Бабл» - для меньших объемов, но большей гибкости. Эти две технологии не конкурируют друг с другом: они играют различные роли. Необходимо признать, что если система Tenter Frame является естественным выбором крупных производителей пленки, то система «Дабл-Бабл» имеет более широкий диапазон применений. Выбор кажется еще более значимым, если рассматривать общую тенденцию разнообразия продукции и рационального использования оборудования. Еще не так давно многие компании посредством слияний или прямых инвестиций достигли технологического разнообразия и расширили гамму продукции, которую они могут предложить (специальные пленки и/или термоусадочные пленки). Также очевидно, что оборудование «Дабл-Бабл» с максимальной производительностью 2-2,5 тыс. т в год может быть приобретено производителями упаковки, заинтересованными в разнообразии и персонализации собственной продукции. Такие производители могут открыть новые интересные и прибыльные сегменты рынка (в первую очередь, барьерные пленки и табачная промышленность), просто будучи в положении производителя юэкструзионных многослойных пленок. Кроме того, завод «Дабл-Бабл» хорош для компании, которая использует от 1 тыс. до 2,25 тыс. т в год биориентированной пленки. Собственное производство пленки в некоторых случаях может дать заметные преимущества. В конце концов, не стоит забывать пример развивающихся стран, где 2-2,5 тыс. т в год одного типа материала могут легко насытить рынок. Завод «Дабл-Бабл» с от дельным устройством прокаливания, способный производить как однослойную или многослойную коэкструзионную пленку, так и термоусадочную пленку, в настоящий момент представляется наиболее интересным и подходящим предложением.