В пользу полистирола: тенденции индустрии пленок

О полистироле редко думают как о смоле для производства экструзионно-раздувной пленки. Поставщики оборудования не продают оборудования для такого производства. Производители смол не предлагают марок для производства экструзионно-раздувной пленки. (И даже для производства литой пленки имеется очень мало марок полистирола). Но, на самом деле, из полистирола не только можно изготавливать высококачественную раздувную пленку, но ее уже изготавливали на протяжении нескольких десятилетий. Из простого полистирола общего назначения производили экструзионно-раздувную пленку в промышленном масштабе с 1960 г. на несколько модифицированном, но, в целом, стандартном оборудовании. Вы просто мало, что об этом слышали, потому что те, кто этим занимался, помалкивали об этом. Так могло получиться из-за того, что эта низкозатратная смола была освоена для высококлассных применений, которые очень прибыльны для тех нескольких игроков, которые занимались этим.

Полистирол нашел нишу на рынке реализации однослойных и многослойных экструзионно-раздувных пленок, поскольку он жесткий, прозрачный и на него можно наносить печать. У него также хорошая способность держать складку, а его газопроницаемость или способность пропускать воздух делает его еще более привлекательным для производства упаковки для свежих пищевых продуктов.

Преимущества раздувной полистирольной пленки по сравнению с литой пленкой заключаются в том, что используется значительно менее дорогое оборудование, добавляется больше ориентации, и можно производить более тонкую пленку. Так, например, отделение Fabricated Products Div. компании Dow Plastics в Хеброне, Огайо, изготавливает свою раздувную полистирольную пленку Trycite толщиной от 1 до 10 мил. Avpex International в Нью Касле, Онтарио, изготавливает раздувные полистирольные пленки с толщиной от 1 до 4 мил и литые полистирольные пленки с толщиной более 4 мил.

Экструзионно-раздувная полистирольная пленка также имеет то преимущество, что ее можно производить как с матовой, так и с блестящей поверхностью, в то время как литая пленка может быть только блестящей. Подобно литой пленке, экструзионно-раздувная полистирольная пленка может иметь высокую степень прозрачности, если только ее не смешивают со стирол-бутадиеновым сополимером для получения дымчатости.

Но при использовании полистирола как смолы для производства экструзионно-раздувной пленки имеются также и недостатки. Одним из недостатков является то, что его трудно обрабатывать, особенно, в качестве однослойного материала. Трудности несколько меньше, когда слои полистирола находятся между слоями полиолефинов. Существует ограниченное количество источников, где описывается этот процесс-всего одна-две статьи в TAPPI или SPI ANTEC, а также пара статьей, опубликованных в Европе, все датированные восьмидесятыми годами. Используемое в настоящее время для реализации этой технологии оборудование является полностью патентованным, и собирается обработчиками на своих предприятиях. Поставщики оборудования создали несколько промышленных линий, или части линий, но всегда в соответствии со спецификациями конкретных заказчиков и в соответствии с соглашениями о конфиденциальности. Исключение составляют линии для производства многослойных экструзионно-раздувных пленок, предназначенные для сочетаний слоев полиолефинов и модифицированного полистирола. Последние являются, по сути, традиционными системами, поскольку полиолефиновые слои, как правило, служат подложками для стирольных слоев.

Экструзионно-раздувные пленки из полистирола приобретают высокую степень ориентации, даже более высокую, чем степень ориентации литых пленок из OPS. При некоторых применениях это может быть преимуществом, но для производителей горячего формования это может быть недостатком из-за большой усадки.

Как отмечает Кен Черри, коммерческий директор по эластомерам компании Atofina Petrochemicals (ранее Fina Oil & Chemical), ударопрочность экструзионно-раздувной пленки из полистирола обычно колеблется от «слабой» до «не совсем слабой». Тем не менее, практически вся экструзионно-раздувная пленка из полистирола модифицируется до определенной степени с помощью либо HIPS, либо каучукового сополимера стирол-бутадиена (SBC), такого как K-смола от Chevron/Phillips или Finaclear компании Atofina. При добавлении от 5 до 30% SBC экструзионно-раздувная пленка из полистирола переходит в категорию жесткости «не такая уж слабая». Добавление HIPS менее эффективно.

Твердомер может давать для полистирольной экструзионно-раздувной пленки значения от твердый до эластомерный в зависимости от количества и типов введенного SBC. SBC, используемые для модификации экструзионно-раздувной пленки, обычно высокостирольного типа, с соотношением примерно 75% стирола/25% бутадиена. Они не предназначены специально для пленки.

Интерес повышается

Нет никакого ажиотажа со стороны новичков, стремящихся работать с полистирольной экструзионно-раздувной пленкой. Но интерес к ней, безусловно, растет. Некоторые производители оборудования говорят, что за прошедшие год-два, их впервые начали просить провести испытания использования полистирола для производства экструзионно-раздувной пленки. Некоторые обработчики литой пленки подумывают о том, чтобы заняться полистирольной экструзионно-раздувной пленкой, особенно, компании, которые приобрели экспертный потенциал в этой области благодаря слияниям.

Так, например, Plastic Suppliers из Коламбуса, Огайо, которая производит литую и растянутую ориентированную полистирольную пленку, реализовывала полистирольную экструзионно-раздувную пленку от компании Dow на протяжении многих лет. Сейчас в Plastic Suppliers подумывают о собственном производстве полистирольной экструзионно-раздувной пленки. Будет использоваться технология от Sidaplax NV, бельгийской компании, занимающейся обработкой полистирольной пленки, которую Plastic Suppliers купила в середине восьмидесятых. Sidaplax преимущественно производит литую пленку, но также изготавливает и полистирольную экструзионно-раздувную пленку для этикеток, которые используют внутри упаковок с мясными продуктами. Plastic Suppliers рассматривает вопрос об использовании этой технологии на новом предприятии в Коламбусе.

Тем временем материнская компания Avpex компания Kama Corp. в Хэзлтоне, Пенсильвания, рассматривает перенос технологии Avpex для полистирольной экструзионно-раздувной пленки, которую она получила в США, на свое новое предприятие в Великобритании. Kama производит литую пленку в Европе, хотя и занимается реализацией полистирольной экструзионно-раздувной пленки от Avpex за рубежом.

Модифицированный полистирол завоевывает ниши рынка в области производства однослойных и многослойных экструзионно-раздувных пленок. Самым масштабным использованием, которое возникло за последние семь-восемь лет, является производство воздухопроницаемых пленок для упаковки свежих пищевых продуктов. Известно, что эти пленки используются в качестве упаковки с модифицированной атмосферой или MAP. Полистирол это то, что нужно, поскольку его помятый вид наводит потребителя на мысль о свежести продукта. Количество применений MAP почти удваивалось каждый год на протяжении последних пяти лет, рассказывает Билл Райт, президент Barrier Films Corp., крупнейшего мирового производителя MAP пленки со штаб квартирой в Спарксе, Невада.

Уровень воздухопроницаемости, который необходим для упаковки пищевых продуктов, определяет количество модификатора SBC, поскольку у него более высокая газопроницаемость по сравнению с чистым полистиролом. Для фруктов, которые созревают в упаковке, могут потребоваться 20-30% SBC для того, чтобы обеспечить более свободное проникновение кислорода внутрь и углекислого газа наружу. Продукт, который дышит меньше, может потребовать 5-10% SBC просто для повышения ударопрочности.

Barrier Films осуществляет экструзию более чем 1 миллиона фунтов в год полистирола, модифицированного SBC, в два слоя семислойной пленки МAP, которая называется Aluphane. PS/SBC составляет почти 30% пленки по массе. Впервые представленная на рынок в 1992 г., эта пленка "очень жесткая и очень эффективная для конкуренции с ориентированным полипропиленом", - рассказывает Райт. Barrier Films использует K-смолу марки DK-11 и другие SBC. Краситель добавляется только в средний олефиновый слой с барьерными слоями EVA с обеих сторон для изолирования окраски и предотвращения ее проникновения за пределы пленки в маслянистые пищевые продукты.

Почти дюжина обработчиков производит экструзионно-раздувную пленку MAP, в которую входит полистирол, модифицированный SBC. В их число входят компании Amko Plastics Inc. из Цинциннати и ранее Cyprus Bags в Рочестере, Нью-Йорк, в настоящее время подразделение Cryovac/Sealed Air.

Хотя большинство пленок MAP, содержащих полистирол, производится соэкструзией, работающая на рынке четыре года компания EPL Flexible Packaging, Освего, Иллинойс (ранее Crystal Specialties), производит экструзионно-раздувную однослойную пленку из PS/SBC для изготовления упаковки для свежих пищевых продуктов. У нее есть также еще одно преимущество: отрезная кромка подвергается утилизации в отличие от отходов от производства многослойных пленок МAP.

Для полистирольных экструзионно-раздувных пленок находятся и другие применения при производстве упаковки для пищевых продуктов. Permapack AG из Роршах, Швейцария, например, разработала двух- и трехслойные полистирольные пленки для упаковки свежего мяса три года тому назад. Permapack производит жесткие пленки для горячего формования на поддоны для мяса. Одна из них состоит из EVA (3 микрона) и полистирола высоко модифицированного SBC (10 микрон). Более толстая (16-микронная) пленка Permapack, которую формуют на поддоны для целых цыплят и мяса на косточке, имеет 3-микронные слои EVA по обеим сторонам основного слоя из SBC/PS.

Замена целлофана

Прочие рынки для полистирольной экструзионно-раздувной пленки те же, что и для литой полистирольной пленки: герметизирующие покрытия для окон, обертки для твердой карамели, этикетки и прочие использования вместо целлофана, где способность полистирола сохранять складку, иметь мятый вид и во всем остальном походить на бумагу являются преимуществом. Так, например, очень тонкая полистирольная пленка (4 мил) ламинируется на бумагу для поздравительных открыток и может преобразовываться на стандартном оборудовании для работы с бумагой. Обертки для карамели демонстрируют наибольший рост по сравнению со всеми остальными применениями.

В число прочих специальных рынков замещения целлофана входят прозрачные тонированные обертки для корзин с продуктами и цветами, а также блестящие пленки, пригодные для нанесения печати, для ламинирования на горячеформованный лист для демонстрации товаров в магазинах. К числу более недавних европейских применений относятся: прозрачные страницы для альбомов для марок, рукавные защитные оболочки для документов, и листы для упаковки мяса и рыбы.

Компания Dow была, возможно, первой компанией-обработчиком, которая начала использовать полистирольную экструзионно-раздувную пленку, чтобы заменить целлофан в 1960 г., с использованием слегка модифицированного оборудования для производства однослойной пленки с "верхним" рукавом. Dow не слишком распространялась о своем производстве пленки Trycite в Хеброне, Огайо.

На сегодняшний день у компании Dow имеется несколько линий для производства однослойной и многослойной экструзионно-раздувной пленки из полистирола. Более старые линии очень маленькие, последние линии крупные. Самая большая производит плоский плёночный рукав до 160 дюймов с коэффициентом раздува 6:1. Dow производит несколько марок полистирола общего назначения специально для своего производства пленок. Большая часть этих пленок модифицирована HIPS.

В восьмидесятых Dow построила второе предприятие по производству полистирольной экструзионно-раздувной пленки в Друзенгейме, Франция, а Sidaplax начала производить полистирольную пленку экструзией с раздувом в Генте-Брюгге, Бельгия. Europlast Srl в Бари, Италия, начала производить полистирольную экструзионно-раздувную пленку для покрытий окон и этикеток в 1995 г. Все ее четыре линии созданы на собственном предприятии.

Полистирольную экструзионно-раздувную пленку при низком уровне вспенивания производит Owens-Illinois на своем предприятии в Бардсвилле, Кентукки. Эта пленка производится с горизонтальным рукавом и используется для производства этикеток для безалкогольных напитков. Вспенивание позволяет сохранять бутылки охлажденными.

Проблемы с обработкой

Большинство поставщиков оборудования имеют небольшой опыт работы с полистирольной экструзионно-раздувной пленкой. Addex Inc. из Хингхема, Массачусетс, поставила целую линию для полистирольной экструзионно-раздувной пленки, но она была создана в соответствии с собственными спецификациями заказчика. Компания Windmoeller & Hoelscher GmbH из Германии (с офисом в США в Линкольне, Род Айленд) в первый раз за последние год-полтора провела испытания для заказчика. В компании удивились, когда обнаружили, что полистирол обрабатывают на не модифицированном оборудовании для производства экструзионно-раздувной пленки. Battenfeld Gloucester также на протяжении прошедшего года получала запросы относительно полистирольной экструзионно-раздувной пленки, но еще не создавала оборудования и не проводила испытаний.

"Все, что связано с полистирольной экструзионно-раздувной пленкой, происходит сложнее", - отмечает президент компании, производящей оборудование, которая поставила головки экструдера и кольцевые зазоры для подачи воздуха для изготовления полистирольной экструзионно-раздувной пленки в соответствии с секретными соглашениями, но никогда не создавала полной полистирольной линии. Компании, которые занимаются смолой и ее обработкой, пытавшиеся производить полистирольную экструзионно-раздувную пленку, предупреждают, что ее необходимо производить значительно медленнее и осторожнее, чем полиолефиновые пленки. "Каждый, кто занимается экструзией пленки, хочет, чтобы она протекала как можно быстрее", - говорит Черри из компании Atofina. "Но, когда мы имеем дело с полистирольной экструзионно-раздувной пленкой, важную роль играет тепловая стабильность. Ее нельзя перегревать, или у Вас получится флаттер рукава и неравномерная толщина".

По сообщениям информированных источников, температурное технологическое окно очень небольшое. Также полистирольный рукав медленнее охлаждается по сравнению с полиолефиновым, поэтому рукава имеют всего 10-12 футов в высоту с довольно высоким стержнем. Коэффициент раздува составляет 6:1 как в машинном направлении, так и в противоположном направлении при общей степени растяжения 36:1.

Полистирол экструдируют с сеточными уплотнениями и фильтрами, как полиэтиленовую пленку, но сетки для полистирола тоньше, поскольку угроза воздействия геля сильнее. При производстве полиэтиленовой пленки гели могут давать неприятный внешний вид, а при производстве полистирольной пленки они могут погубить рукав.

На полистирольной пленке также легко появляются царапины, и у нее легко отламываются уголки. Поэтому, по словам обработчиков, все этапы погрузки/разгрузки и наматывания требуют крайней осторожности. Вальцы должны быть со свободным движением и каучуковым покрытием, как вальцы для клейкой пленки. В большинстве случаев обработчики подрезают края плоского пленочного рукава на месте сгиба.

Знайте свои преобразователи

Поскольку стирольные преобразователи так важны для получения нужных свойств полистирольной пленки, всякий, кто подумывает о работе в этой области, должен познакомится с имеющимся ассортиментом. В то время как HIPS оказывает ограниченное действие в деле совершенствования свойств полистирольной пленки, некоторые новые марки могут предложить значительно большую поддержку. Так, например, Styron A-Tech (усовершенствованная технология) HIPS от компании Dow, который был внедрен в производство два года тому назад, пошагово повышает свойства глянцевости и ударопрочности за счет сочетания двух различных бутадиеновых каучуков для получения бимодальности.

Неожиданная нехватка SBC возникла после имевшего место в марте прошлого года взрыва на установке на 300 миллионов фунтов в год на предприятии по производству К-смолы компании Chevron/ Phillips в Пасадене, Техас. Chevron/Phillips продолжает поставлять K-смолу из Кореи, и обещает запустить свою техасскую установку в первом квартале будущего года.

Тем временем, нехватка K-смолы оказало положительное воздействие на создание другими производителями новых продуктов и новых мощностей. Kraton Polymers представила эквивалентную марку SBC (D 1401P), свой первый продукт Kraton, предназначенные для производства упаковки. Calsak Corp. представила на рынок альтернативы K-смоле от Denka из Японии. Одной из них, предназначенной специально для экструзии, является Clearen 730L.

Atofina планирует в будущем году удвоить производство своей Finaclear SBC в Антверпене, Бельгия, до 90 миллионов фунтов в год. А компания BASF расширит глобальное производство своего Styrolux SBC до 150 миллионов фунтов в год за счет увеличения производственных мощностей в Германии и новых установок в Мексике и Бельгии. Новое производство также займется производством новой марки, Styrolux BX 6230, которую BASF в настоящее время испытывает в США. Сообщается, что у нее улучшенные свойства, которые позволяют использовать меньше преобразователя для получения тех же свойств.

Экспериментальный этилен-стирольный интерполимер (ESI) "Index" компании Dow представляет собой новую альтернативу как для SBC, так и для HIPS с точки зрения совершенствования ударопрочности полистирола. Он придает полистиролу ударопрочность, которая, по имеющимся данным, превосходит ударопрочность полипропилена. Несколько раньше в этом году компания Dow Fabricated Products представила на рынок первую экструзионо-раздувную пленку с использованием до 50% ESI в GPPS. Эта раздувная пленка толщиной в 1.5 мил наносится горячей ламинацией на 1-дюймовые изоляционные плиты из пенополистирола. Пленка достаточно прочная для того, чтобы по пенопласту могли ходить строительные рабочие. Пленка также устойчива к повреждениям, когда из плиты удаляют гвозди и скобы. "Вы бы никогда не поверили, что это полистирол", - говорит Билл Лафоллетт, менеджер по разработке продукции, занимающийся пленкой, которая заменит полипропиленовую пленку на всех изоляционных плитах Styrofoam Duramate компании Dow. Она жестче, чем полипропиленовая, для нее не нужно связывающее вещество, и ее использование облегчает утилизацию отходов плит.

Наиболее бурно развивающимся рынком для полистирольной экструзионно-раздувной пленки является производство пленок MAP для упаковки свежих пищевых продуктов, а компания Barrier Films является крупнейшим из примерно дюжины основных производителей такой пленки в США.

Соэкструзия с полиолефинами несколько компенсирует трудности экструзии полистирольных экструзионно-раздувных пленок. В этой области технолог Barrier Films рассматривает семислойную упаковочную пленку из полиолефинов и модифицированный SBC полистирол.

Мало кто из обработчиков может знать об этом, но Dow Plastics производила экструзионно-раздувную пленку Trycite из OPS на почти стандартном оборудовании еще с шестидесятых годов.

Первым применением ESI от Dow для модификации полистрирольной пленки с толщиной 1,5 мил было защитное покрытие для изоляционных плит Styrofoam. По имеющимся данным, пленка жестче, чем пленка из полипропилена.

Йен Х. Шут, старший редактор

Источник: Plastics Technology

Подробнее с анализом рынка конкретных видов пленок - оценкой спроса, географией размещения производство, анализом конкурентной среды. Возможностями замещения импортных поставок, - можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок полимерных пленок в России»

Источник: «NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности

www.newchemistry.ru