Полиэтиленовая пленка: виды, марки и возможности использования

Характеристики полиэтиленовой упаковки

Этот пластик как упаковочный материал настолько прочно вошел в нашу повседневную жизнь, что кажется, будто он был с нами всегда. На самом же деле он довольно молод — первый ПЭ-пакет произвели только в 1957 году. Однако отличный набор физических и химических свойств вкупе с практичностью и низкой себестоимостью помогли полиэтилену быстро стать, без преувеличения, королем упаковочной индустрии.

В контексте упаковочных решений наиболее важны следующие характеристики полиэтилена:

• Плотность. Чем она выше, тем больший вес может выдерживать пленка. Выделяют полиэтилен низкой (910-925 кг/м3), средней (925 - 940 кг/м3) и высокой (940 - 970 кг/м3) плотности. Важная особенность: в случае с полиэтиленовой материей плотность практически не изменяется при переменах температуры.

• Теплопроводность. Варьируется в диапазоне от 0,25 до 1,18. Чем ниже плотность, тем ниже и теплопроводность. Такая зависимость позволяет регулировать способность упаковки сохранять температуру, что важно, в частности, для термопакетов.

• Цвет. По умолчанию полиэтилен имеет бело-молочный оттенок — однако, добавляя на этапе производства те или иные красители, можно получать упаковку любого цвета. Кроме того, она может быть и прозрачной — как, например, в случае со стрейч-пленкой.

• Толщина. Может составлять от 10 до 500 микрон. Чем больше толщина, тем выше прочность, сопротивляемость паропроницанию, ветровым и другим нагрузкам. Одновременно с повышением толщины снижается прозрачность.

• Гибкость. Напрямую зависит от толщины. Тонкие вариации превосходно гнутся и легко повторяют формы фасуемых объектов. Из вариантов же большой толщины можно создавать достаточно жесткую упаковку, которая надежно зафиксирует груз.

Все перечисленные характеристики отлично комбинируются, что позволяет получать из одного сырья материалы для самых разных задач. Тонкие фасовочные мешочки из полиэтилена низкого давления (ПНД), плотные глянцевые пакеты из полиэтилена высокого давления (ПВД) или же крепкая, жесткая пленка, которой фиксируют тяжелые грузы, — все это вариации одного и того же полимерного продукта, различающиеся, по сути, лишь условиями производства. И в некоторых случаях дополнительными компонентами в составе. В остальном это все тот же полиэтилен — самый распространенный полимер на планете.

Маркировка ПЭ-пленки по ГОСТ

Технологии производства и характеристики полиэтиленовой пленки нормируются государственным стандартом ГОСТ 10354-82. В соответствии с этим документом пленочные материалы на основе этиленового полимера делятся на следующие марки:

• Н — наиболее востребованная в упаковочной отрасли марка, подходящая как для промышленного, так и для бытового использования. Толщина марки Н составляет 15–50 микрон.

• М — отличается повышенной прочностью, подходит для использования в различных сферах непищевой промышленности, включая изготовление строительных мешков, обладает повышенной прочностью и стойкостью к атмосферным явлениям. Материя марки М может иметь различную толщину, что позволяет подобрать подходящий вариант под различные задачи.

• Т — материал технического назначения. Из нее изготавливается упаковка повышенной прочности, сооружаются временные укрытия, производятся технические изделия и т. д. Прекрасно подходит она и для изготовления упаковки всевозможного назначения.

• СТ — ПЭ-пленка повышенной прочности, особенно котируемая в сельскохозяйственной отрасли. Марка СТ позволяет добавлять светостабилизационные и атмосферостойкие добавки. Ее толщина составляет 30-400 микрон.

• СИК — опять же техническое назначение, отличающееся от марки СТ способностью отражать ИК-лучи. Кроме того, допустимая гостом толизна составляет 10-250 микрон.

• СМ — ПЭ-пленка с повышенной прочностью. Широко используется в качестве полотна для мульчирования сельскохозяйственных угодий. Допустимая толщина — 60-220 микрон.

• В-В1 — под этими марками выпускается пленка, предназначенная, прежде всего, для мелиоративных процедур в сельском и водном хозяйстве. Нормативная толщина для марок В-В1 составляет 20-40 микрон.

Регламентирует ГОСТ 10354-82 и состав пленок в зависимости от марок. При производстве ПЭ-пленки марок СМ, В и B1 могут использоваться модифицирующие добавки в пропорции до 5% общего объема сырья. При изготовлении пленочных материалов марок М, Т, Н, СТ и СК, помимо модифицирующих соединений, могут также добавляться скользящие и антистатические компоненты в пропорции до 5% совокупного объема.

Основные виды полиэтиленовой пленки

Разнообразие пленочных материалов, получаемых из полимерной версии этилена, действительно очень велико. Здесь можно подобрать решение для самых разных задач — в том числе и не связанных с упаковкой товаров и грузов. Например, из ПЭ изготавливают фасадные сетки, тенты всевозможного назначения, геотекстиль, материи для теплоизоляции. Чисто технически все это — тоже вариации полиэтиленовой пленки, просто с особой спецификой применения.

Для упаковочных же задач чаще всего используются следующие варианты:

• Стандартная. Базовый вариант, изготавливаемый, как правило, из полиэтилена низкого давления в формате полотна, полурукава, рукава. В зависимости от толщины обладает разной прочностью — и, следовательно, возможностями использования.

• Термоусадочная пленка. При нагревании она сжимается, обтягивая фасуемые предметы. За счет этого обеспечивается надежная фиксация, а в отдельных случаях и герметизация содержимого. Такой материал широко используется в пищевой промышленности, в торговых сетях и т. д.

• Пузырчатая пленка, она же пупырка. Имеет 1 или 2 слоя воздушных пузырьков, которые плотно обжимают пакуемый предмет и работают подобно амортизатору, смягчая возможные удары. Такой разновидностью защищают при транспортировке хрупкие, ценные предметы — стеклянные и керамические изделия, электронику, предметы искусства.

• Вспененная пленка. Представляет собой лист полиэтилена с пенообразной структурой, благодаря которой он обладает отменной способностью поглощать ударную энергию. Это достойный конкурент не только пупырке, но и гофрокартону — как минимум, вспененный полиэтилен превосходит их по долговечности.

• Пленка с микроперфорацией. На полотне выполнены микроскопические отверстия, благодаря чему упаковываемый товар сохраняет возможность дышать, дольше сохраняя свежесть.Таким способом фасуют цветы и зелень, овощи и фрукты, одежду и текстиль.

• Стрейч-пленка. Ее отличительные черты: высокая упругость, эластичность, способность плотно облегать фасуемый предмет, создавая эффект “второй кожи”. В стрейч-пленку фасуют продукты питания, в том числе готовые блюда, она прекрасно подходит для фиксации грузов на паллетах. Ей же обматывают чемоданы в аэропортах, открытые емкости с продуктами, хранимые в холодильнике, и многое другое.

• Антистатическая пленка. Благодаря особым компонентам в составе не накапливает статическое электричество. Эта вариация используется, в частности, для упаковки электроники, которую разряды статики могут повредить.

Востребована ПЭ-пленка и в сельском хозяйстве — в том числе в частном садоводстве. С ее помощью можно укрывать землю после посева семян, создавать защитные экраны вокруг посадок. Кроме того, некоторые виды полиэтилена прекрасно подходят для создания парников и теплиц:

• Светостабилизированная пленка. Благодаря включению специальных добавок устойчива к воздействию ультрафиолета и потому “состаривается” значительно медленнее обычного ПЭ-полотна. В среднем выдерживает 2-3 сезона использования.

• Гидрофильная пленка. Более продвинутый вариант, устойчивый не только к солнечному излучению, но и к образованию конденсата. За счет этого свет равномернее проникает внутрь теплицы, а на внутренней поверхности полотна не собираются водяные капли, которые могут сработать подобно линзе, обжигая растения.

• Многослойная армированная пленка. Состоит из нескольких слоев полиэтилена, между которыми расположена армирующая полимерная сетка. Благодаря такой структуре материал обладает высокой механической прочностью и долговечностью.

Кроме того, по возможностям использования ПЭ-пленку делят на техническую и пищевую. Техническая пленка изготавливается, как правило, из переработанного полиэтилена и потому не подходит для фасовки продуктов питания. В то же время и цена в данном случае ниже. Пищевая пленка — это всегда первичный полиэтилен, в полной степени обладающий барьерными свойствами.

Технология изготовления полиэтиленовой пленки

Для превращения ПЭ-гранул в пленочное полотно в большинстве случаев используется метод экструзии от английского Extrude, что в дословном переводе означает “Выдавливать”. Это отлично отображает смысл процесса — расплавленная полиэтиленовая масса выдавливается через специальное сопло, которое задает и ширину, и толщину получаемого пластика. Кроме того, может варьироваться и формат получаемого материала: готовый продукт может выходить из экструдера в виде листа (плоскощелевая экструзия) или в виде рукава.

Экструдер представляет собой агрегат цилиндрической формы, внутри которого установлен шнек, перемешивающий гранулированное (реже порошкообразное) сырье. С другой стороны цилиндра устанавливается экструзионная головка, которая формует готовый продукт. Важное достоинство такой конструкции заключается в ее высокой энергоэффективности: плавление ПЭ-гранул обеспечивается в основном за счет трения и давления.

Технологический процесс изготовления полиэтиленовой пленки включает следующие операции:

1. Загрузка сырья. В бункер экструдера засыпают подготовленные полиэтиленовые гранулы (реже порошок).

2. Перемешивание. Шнек, вращаясь внутри барабана, заставляет гранулы двигаться, сдавливаться. При этом они нагреваются и начинают плавиться.

3. Основное плавление. Разогретый полиэтилен проходит по всей длине линии экструзии, дополнительно нагреваясь ТЭН-ами, и превращается в тягучую однородную массу.

4. Экструдирование пленки. Размягченное сырье под действием давления, создаваемого шнеком, выдавливается через сопло головки.

5. Формовка. Для получения плоского листа с требуемой толщиной и шириной используют специальный формовщик в виде двух параллельно расположенных плит. Рукав же формируется путем раздува разогретой ПЭ-массы до нужного диаметра. Толщина в данном случае задается тянущими валиками, которые прокатывают всю пластиковую поверхность.

6. Готовый продукт необходимо охладить. От того, насколько быстро будет снижена температура полиэтилена, зависят практические характеристики итогового продукта. Чем дольше она остается горячей, тем менее прозрачной она будет — но при этом возрастает стойкость к сминанию.

Так выглядит технология производства ПЭ-пленки в общем виде. Более предметно рассмотреть ее предлагаем в контексте разных форматов материала.

Форматы полиэтиленовой пленки

В соответствии с ГОСТ 10354-82 такая пленка производится в 4 основных форматах, подходящих для намотки в рулон: полотно, полурукав и рукав, а также рукав с фальцами.

Полотно

Базовый формат, который используется в качестве полуфабриката для изготовления различных ПЭ-изделий, а также как защитное покрытие, защищающее товары и грузы от воздействия внешних факторов.

Для изготовления полотна используется, как правило, полиэтилен высокого давления (ПВД). Однако все чаще производители выбирают в качестве сырья линейный полиэтилен LLDPE, представляющий собой композицию пластиков низкого и высокого давления. Такой материал отличается повышенной прочностью, упругостью, гибкостью. Это делает такую полимерную продукцию пригодной для получения широкого спектра продукции. Из нее делают пакеты, изоляцию, контейнеры и многие другие товары.

В общих чертах процесс изготовления полиэтиленового полотна уже был описан выше. Здесь же предлагаем остановиться на некоторых тонкостях:

• Чтобы расплав равномерно выходит из плоскощелевой головки, его вытягивают специальные валики. Уже на этом этапе будущий материал получает требуемую толщину, которая задается промежутком между валиками, это так называемый каландровый метод формовки.

• Специальные ножи обрезают неровные края в процессе ее формовки валиками.

• На катушки пленка полотно подается по роликовому конвейеру, который минимизирует растягивающее воздействие.

• После намотки необходимого количества полотно отсекается гильотиной. Готовая катушка пакуется и отправляется дальше по линии.

Итоговая технология производства во многом зависит от используемого оборудования и индивидуальных особенностей технологического процесса на конкретном предприятии.

Рукав

Как понятно из названия, такой формат представляет собой трубу из пленки, имеющую заданный диаметр. Основная сфера использования ПЭ-рукавов — изготовление различных вариантов упаковочной тары:

• пакеты из ПНД;

• мешки для мусора;

• строительные мешки;

• фасовочные мешочки и т. д.

Важно: для производства пакетов из ПВД используется, как правило, плоская пленка, которая сваривается по краям.

В целом же, при изготовлении рукавов может применяться полиэтилен различного давления — как низкого, так и высокого, а также их комбинации с различным соотношением. На выбор сырья влияет, прежде всего, назначение изготавливаемой продукции. От этого же зависят диаметр рукава и толщина пленки.

Технология изготовления пленочного рукава мало чем отличается от получения полотна, но в ней все же есть некоторые особенности:

• Ключевой этап формирования рукава — раздув воздухом. Он же обеспечивает и охлаждение заготовки.

• Воздух подается импульсно, благодаря чему исключается возможность разрыва пленки.

Опять же, во многом технология изготовления зависит от используемого оборудования. В частности, экструзия полиэтиленовых рукавов может проводиться в горизонтальной или вертикальной ориентации. На свойства конечного продукта это не влияет, выбор направления зависит, прежде всего, от технических характеристик (размеры, масса).

Полурукав

Особенность такого формата заключается в разрезе по одной из продольных сторон. То есть конструктивно это сложенное вдвое по длине полотно, но технология его изготовления все же ближе к рукавной.

Полиэтиленовый полурукав находит применение в широком спектре задач:

• Упаковочная промышленность. Из полурукавов изготавливают пакеты, мешки и многие другие форматы упаковки.

• Строительство. Благодаря большой длине полурукав отлично подходит на роль решения для гидроизоляционных работ, которым удобно укрывать большие площади.

• Самые разные виды производства. В полиэтиленовые полурукава удобно фасовать изделия сложных форм — например, автомобильные детали, мебель и т .д.

• Сельское хозяйство. Полурукав — это практически готовая заготовка для парников. Достаточно просто растянуть его по каркасу и зафиксировать ее.

Для изготовления ПЭ-полурукавов может использоваться полиэтилен с широким диапазоном свойств — как низкого, так и высокого давления.

Рукав с фальцами

Конструктивно это тот же рукав, но по всей длине боков имеющий М-образные складки — фальцы. Такое исполнение позволяет изготавливать тару с увеличенным внутренним объемом, которая в сложенном состоянии остается достаточно компактной.

Основная сфера применения рукава с фальцами — именно производство упаковки. Например, львиная доля ПНД-пакетов, используемых в супермаркетах, изготавливается из фальцевой пленки.

Фальцы формируются после раздува рукава сжатым воздухом и вытягивания на валиках. Пленку фиксируют специальными зажимами и получают по двум сторонам складки требуемой глубины. Далее при остывании полиэтилена складки стабилизируются на молекулярном уровне.

Важно: от глубины фальцев напрямую зависит вместимость изготавливаемой тары.

Подведем итоги

• Полиэтиленовая пленка изготавливается в различных видах и может иметь существенно различающиеся характеристики.

• Современные технологии позволяют получать из базовой пленки с различной структурой и конструкцией: пузырчатые, многослойные, армированные и т. д.

• Применяя те или иные добавки, можно придавать полиэтилену различные эксплуатационные характеристики: повышенную стойкость к УФ-лучам, гидрофильные свойства, защиту от накопления статического электричества.

• Марки, форматы и технологии производства регламентированы государственными стандартами.

• Основная технология продуцирования пленки — экструдирование. При ее использовании расплав полиэтилена продавливается через специальную головку, приобретая требуемые размеры.

• В каждом отдельном случае производственный процесс может иметь индивидуальные особенности, зависящие как от используемой технологии, так и от конкретного оборудования.

• Основные форматы ПЭ-пленки: полотно, рукав, полурукав и рукав с фальцами. Выбор того или иного варианта, как и марки, и размеров, зависит от целей ее использования.