 Использующиеся сегодня добавки к маточным смесям с понижением трения для LDPE, LLDPE, и других полиолефиновых пленок предоставляет в наше распоряжение более широкий диапазон эксплуатационных характеристик по сравнению с материалами прошлого. К этим продуктам относятся и традиционные амидные средства снижения трения (а использование этих марок является сейчас преобладающим), и более новые специальные марки без миграции, которые могут удовлетворять таким требованиям как способность хорошо эксплуатироваться при повышенной температуре, повышать надежность и удерживать нужное значение коэффициента трения (COF) до и после ламинации. Компании, занимающиеся обработкой, должны быть в курсе имеющихся последних альтернатив, параметры которых превосходят предельные параметры ранее использовавшихся добавок, снижающих трение.
Добавки, снижающие трение, обладают более высокой клейкостью по сравнению с природными смолами так, что они способны легко перемещаться через узлы оборудования для переработки и упаковки. Пленки из LDPE и LLDPE обычно классифицируются как пленки с низким скольжением, со средним и с высоким скольжением в зависимости от их коэффициента трения. Уровень коэффициента трения обычно соответствует содержанию добавки, препятствующей скольжению (см. Таблицу 1). Таблица 1—Степень снижения трения относительно коэффициента трения (COF) | | | COF | Добавка ппм | | Низкое скольжение | 0.50-0.80 | 200-400 | | Среднее скольжение | 0.20-0.40 | 500-600 | | Высокое скольжение | 0.05-0.20 | 700-1000 |
Маточные смеси, снижающие трение, имеются в рецептурах, которые позволяют иметь различные скорости диффузии, температуры конечных применений, основные смолы и разные типы красителей. Традиционные добавки для снижения трений имеют с основе амиды ненасыщенных жирных кислот, чаще всего олеамиды и эрукамиды. Эти первичные амиды быстро мигрируют через олефиновые пленки после экструзии, и размещаются на поверхности пленки для снижения коэффициента трения.
Другие добавки для снижения трения на основе вторичных амидов обладают почти вдвое большей молекулярной массой по сравнению с первичными амидами, поэтому они мигрируют в полиолефинах медленнее. Традиционные первичные и вторичные амиды предлагаются на рынке на подложках из LDPE, LLDPE, и mLLDPE.
Более новые маточные смеси со снижением трения включают не мигрирующие добавки, снижающие трение, с очень большими молекулами и специализированными рецептурами, пригодными для ламинации. Специальные марки могут создаваться из смесей первичных добавок, снижающих трение, или первичных и вторичных амидных добавок, снижающих трение, а также целого ряда подложек из смол, таких как PP, EMA, и EVA. Стандартные мигрирующие добавки, снижающие трение
Производители пленок больше полагаются на амидные добавки, поскольку они позволяют снижать коэффициент трения при разумных затратах. Первичные и вторичные амидные добавки позволяют обработчикам выбирать коэффициенты трения от 0.1 до 0.4. ТАБЛИЦА 2—Изменение COF со временем | | COF при 1000 ппм добавки | COF 500 ппм добавки | | Время | Эрукамид | Олеамид | Эрукамид | Олеамид | | 2 мин. | 0.33 | 0.3 | 0.43 | 0.38 | | 7 мин. | 0.28 | 0.26 | 0.37 | 0.32 | | 20 мин. | 0.24 | 0.23 | 0.31 | 0.27 | | 45 мин. | 0.2 | 0.2 | 0.26 | 0.24 | | 90 мин. | 0.18 | 0.19 | 0.23 | 0.23 | | 1 day | 0.15 | 0.17 | 0.2 | 0.23 |
Концентрация мигрирующих добавок в маточной смеси обычно от 5% до 10%. Концентрация мигрирующих добавок обычно находится в диапазоне от 200 до 2000 ппм в готовых пленках. Для более тонких пленок обычно нужны более высокие концентрации добавки для получения нужного коэффициента трения. Эрукамид более широко используется, поскольку его получают из неживотных источников, и он обычно несколько более термостоек, чем олеамид.
Пленке необходимо некоторое время для кондиционирования после экструзии, так чтобы установилось равновесие между количеством добавки на поверхности пленки и количеством добавки внутри пленки. Поскольку большая часть снижения коэффициента трения происходит в первый день (Таблица 2), COF в пленках из LDPE и LLDPE обычно измеряют через 24 часа после экструзии.
Коэффициент трения и скорость миграции обычно регулируются в соответствии с параметрами, заданными коечным потребителем. Более быстрая диффузия добавок важна для формования в процессе производстве и создания мешков и иной продукции. Более медленная диффузия добавок нужна для всего катаного материала так, чтобы COF не снижался слишком быстро и не вызывал трудностей с наматыванием и телескопированием вальцов. Факторы миграции
На скорость миграции и конечное значение коэффициента трения влияют многие переменные. Диффузия в полимере происходит быстрее при наличии более мелких молекул добавок и более высоких концентраций. Также большое значение имеет природа полимера. Молекулы добавки проникают, в основном, через аморфные участки полиолефина, поэтому миграция происходит медленнее в кристаллических смолах, таких как HDPE и PP, чем в LDPE или LLDPE.
Для высокоаморфных и клейких полимеров, таких как марки mLLDPE низкой плотности (<0.92 г/куб. см.), нужны более высокие концентрации добавки, снижающей трение. Полярные полимеры, такие как EVA или EMA, могут взаимодействовать с функциональными группами добавки, и замедлять ее миграцию.
Миграция добавок через полиолефины происходит медленнее в намотанном рулоне, чем в не намотанном. Чем выше натяжение при намотке, тем ниже скорости диффузии. 
Рис. 1—Не перемещающиеся добавки дают небольшое изменение COF на протяжении 62 дней, исключая одну переменную процесса. (Маточная смесь Ampacet 101501 в двухслойной литой пленке толщиной 2 мила из LDPE.)
Также антистатики и предотвращающие запотевание вещества могут составить конкуренцию в борьбе за участки поверхности и во время диффузии. У этих добавок более крупные молекулы, чем у первичных амидных добавок, снижающих трение, поэтому они перемещаются медленнее. Некоторые антиадгезивные вещества могут поглощать молекулы добавок и неблагоприятно влиять на диффузию.
Обработка далее по технологической цепочке может также влиять на COF. Например, обработка коронным разрядом до нанесения печати выжигает с поверхности слой добавок и делает поверхность полярной. В результате, большее количество добавки перемещается к той стороне, которая обработана коронным разрядом.
Первичные амидные добавки имеют ограничения по теплостойкости. Хотя они хорошо функционируют в экструзионно-раздувной пленке при обработке при 4000 F, они обычно испаряются при более высоких температурах. Они не пригодны для использования при производстве литых пленок, которые обычно изготавливаются при температурах 5000 F - 5500 F, или при нанесении экструзионных покрытий, что обычно осуществляется при 6000 F. Это также относится к пленкам, которые должны пропускаться через горячие компоненты установок.
У вторичных амидных добавок эксплуатационные характеристики теплостойкости выше, и они могут использоваться при более высоких температурах. Они мигрируют медленнее, чем первичные амидные добавки, и поэтому позволяют лучше управлять коэффициентом трения. Также менее вероятно, что они будут препятствовать нанесению печати и термосварке. Вторичные амиды иногда выбирают, когда решающее значение имеет уравновешивание свойств добавок и антиадгезии.
Немигрирующие добавки
Представленные в конце девяностых немигрирующие добавки имеют молекулярную массу больше в 30 - 50 раз, чем первичные и вторичные амиды. Их крупный размер не позволяет им проходить через полимер, поэтому снижение коэффициента трения обеспечивается молекулами добавки, снижающей трение, которая остается на поверхности по окончании экструзии.
В результате, им не нужно время на кондиционирование, и их смазывающая способность остается относительно стабильной по мере того, как пленка проходит через этапы ламинации, переработки, нанесения печати, транспортировки и прочие этапы. Коэффициенты трения, которые они дают, также обычно более однородные по площади пленки, чем при использовании первичных амидных добавок.
Немигрирующие добавки обычно дают коэффициенты трения от 0.20 до 0.40 в зависимости от степени использования (Таблица 3). Стабильность коэффициента трения на протяжении от 15 до 62 дней после литья из LDPE с немигрирующими добавками показана на Рис. 1. ТАБЛИЦА 3—Изменения COF при немигрирующих добавках | | Добавка % | COF | | 5 | 0.39 | | 7.5 | 0.34 | | 10 | 0.31 | | 15 | 0.27 | | 20 | 0.26 |
В отличие от мигрирующих добавок, эти типы нужны только во внешних слоях многослойных пленок. Это делает немигрирующие добавки более рентабельными при использовании в многослойных пленках, даже, несмотря на то, что для этих внешних слоев нужны более высокие концентрации (1% - 2%). Немигрирующие добавки снижают потребность повышения дозировки добавки для создания запаса в пленке, позволяющего осуществлять достаточную миграцию на поверхность. Также, стабильный коэффициент трения при наличии немигрирующих добавок позволяет исключить одну из переменных процесса, что позволяет уменьшить количество отходов во время переработки.
Немигрирующие добавки стабильны при высокой температуре, и они не могут оказывать отрицательного влияния на термосварку полиэтиленовой пленки, если она производится при соответствующей температуре. Их также можно использовать при производстве литых пленок, и они будут выдерживать повышенные температуры горячей расфасовки, камер для термоусадки и прочих операций. У пленок, изготовленных с немигрирующими добавками, снижающими трение, хорошая прочность герметизации. Например, прочность герметизации двухслойной литой пленки на 2 мила из LDPE с немигрирующими добавками только в герметизирующем слое была 2423 фунтов на кв. дюйм с добавлением 10% маточной смеси добавки и 2491 на кв. дюйм с добавлением 20% маточной смеси добавки.
Немигрирующие маточные смеси добавок реализуются с 10% и 20% добавками для экструзионно-раздувных пленок из LLDPE, литых пленок из LDPE и экструзионных покрытий, а также полипропиленовых литых пленок. Такие добавки могут перемешаться через поверхности пленки в плотно намотанных рулонах, и они снижают прозрачность пленки меньше, чем первичные и вторичные амиды.
Новые добавки для ламинации
Коэффициент трения полиэтилена, содержащего снижающую трение добавку из эрукамида, повышается, когда пленки приклеиваются ламинацией к другим пленкам. Считается, что это происходит из-за того, что эрукамид притягивается к связывающим веществам или к полярным подложкам, таким как подложка из PET или найлона, используемых при ламинации связывающего вещества.
Добавка, которая оттягивается с поверхности полиэтиленового герметизирующего вещества, может вызывать повышение коэффициента трения до 1.0 или более, что затрудняет перемещение пленки через вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат и прочее оборудование для переработки. Снижение коэффициента трения более заметно в ламинированных пленках, которые дают усадку в течение некоторого времени до переработки или нанесения печати.
Недавно представленный на рынок вид добавки, снижающей трение, позволяет избежать проблем за счет того, что она остается в полиэтиленовом слое. Тридцатидневные испытания показали, что одна из таких добавок (Ampacet 102794) удерживает коэффициент трения в стабильном состоянии до и после ламинации (Рис. 2). Эту добавку сравнили с пленками с традиционным эрукамидом и с немигрирующей добавкой на 2 мила с трехслойной соэкструдированной структурой, которая обычно используется при производстве гибкой упаковки для пищевых продуктов, с герметизирующим слоем из mLLDPE и двумя слоями из октен-LLDPE. Пленки были ламинированы на пленку из PET с полиуретановым связывающим веществом на основе растворителя. 
Рис. 2—Испытания с новым видом добавок, снижающих трение (Ampacet 102794), продемонстрировали стабильность коэффициента трения до и после ламинации в отличие от стандартного 1% эрукамида (Ampacet 100497) и немигрирующей добавки (Ampacet 101501). Трехслойные соэкструдированные пленки на 2 мила с герметизирующим слоем из mLLDPE и двумя слоями из октен-LLDPE были ламинированы на PET со связывающим веществом PUR на основе растворителя.
Коэффициент трения образцов, содержащих новую добавку, имел устойчивое значение 0.2 до и после ламинации. Коэффициент трения в пленках со стандартным эрукамидом повысился более чем в пять раз до значения от 0.68 до 0.85 после ламинации, в то время как коэффициент трения в пленках с немигрирующими добавками повысился не очень значительно, от примерно 0.35 до примерно 0.5.
Опыт показывает, что новая рецептура добавки будет вести себя аналогичным образом и в других структурах пленки, таких как соэкструдированные пленки из LLDPE с герметизирующим слоем из EVA. Ampacet 102794 представляет собой рентабельное вещество, поскольку его можно использовать при 2% соотношении разрежения. Кроме того, нет необходимости применять повышенную дозировку для того, чтобы компенсировать потерю из-за ламинации снижающей трение добавки.
Н. Саваргаонкар и Б. МакКинли, Ampacet Corp.
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» |
