За последние 3-5 лет ассортимент полимерных пленок значительно расширился, но, тем не менее, основную долю рынка занимает полиэтиленовая пленка. По экспертным данным производство полиэтиленовых пленок потребляет около 635 тыс. т полиэтилена (ПЭ). По прежнему лидирует потребление полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), хотя доля потребления линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) выросла к 2006 г по сравнению, например, с 2001 г. до 20-25%.
В Российской Федерации значительно увеличился спрос на пленочные марки полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), который успешно вытесняет ПЭНП при производстве пакетов. Существующих мощностей для производства полиэтилена высокой плотности недостаточно, поэтому импорт год от года растет. Так, в 2006 г. почти одна треть от объема потребления составлял импорт полиэтилена высокой плотности.
В связи с отсутствием производства ЛПЭНП пленочных марок импорт последнего к 2006 г. составил более 60 тыс. т/г. Помимо стретч-пленок, где потребляется 80% импортируемого ЛПЭНП, этот материал потребляется в многослойных пленках в качестве модификатора слоев из ПЭНП.
По экспертным данным в 2006 г. в Российской Федерации потребление полимерных пленок составило около 757 тыс. т, из них порядка 36% было закуплено по импорту. Наибольший рост потребления – до 15% в год наблюдается в области гибкой упаковки. Применение полимерных пленок для производства гибкой упаковки составило в 2006 г. около 507 тыс. т. Основным потребителем гибкой упаковки является отрасль промышленности, производящая продукты питания. Так, например, в молочной промышленности около 56% продукции упаковывается в полимерные пленки, в мясной промышленности – 35%, в хлебо-булочной – 18%.
В 2004-2005 г. в Российской Федерации потребление замороженных продуктов в полимерной упаковке увеличилось в 2 раза. Растет производство продуктов в барьерной полимерной упаковке с инертным газом и увеличивается потребление индивидуальных реторт-пакетов для разогрева практически готовой пищи. Растет производство стоячих пакетов, так называемых doy-pack. При необходимости придать упаковке барьерные свойства по газонепроницаемости используют соэкструзионные пленки и ламинированные материалы, при изготовлении которых на специальном оборудовании с помощью клеев соединяют два или несколько различных пленочных материалов.
Большой вклад в производство гибких упаковочных материалов, в том числе ламинатов, внесло создание на территории Российской Федерации пяти новых заводов по производству биаксиально-ориентированной полипропиленовой (БОПП) пленки, которая является базовой упаковочной пленкой для производства многих многослойных материалов. Вообще, в целом по экструдату, мощность этих пяти заводов составляют около 160 тыс. т. Более того, в 2007 г. планируется производство биаксиально-ориентированной полиэтилентерефталатной пленки, мощность около 17,5 тыс. т. Эта пленка целиком и полностью предназначается для производства упаковочных материалов пищевого назначения. Третья по значению для упаковочной промышленности биаксиально-ориентированная полиамидная пленка не производится в Российской Федерации и импортируется из стран дальнего зарубежья, в том числе из Китайской Народной Республики.
Увеличивающееся год от года в Российской Федерации потребление упаковочного материала связано также с ростом розничной торговли. Так уровень продаж мясных полуфабрикатов увеличился в 3,8 раза, колбасных изделий – в 2 раза, сыров – в 1,7 раза, макаронных и кондитерских изделий – в 1,5 раза. В Центральном и Северо-западном регионах, в сети супермаркетов, 90% всех товаров продается только в упакованном виде. В настоящее время темпы роста продаж через супермаркеты в регионах также увеличиваются на 5-20% в год. Это приводит к возрастанию количества упакованных товаров и росту спроса на упаковочные материалы.
Существующие мощности по производству как соэкструзионной, так и ламинированной пленки значительно отстают от потребности развивающихся отраслей промышленности. В 2006 г. было выработано около 25-30 тыс. т полиолефиновых пленок под ламинирование. Однако, если учесть, что в России будет выпускаться около 17 тыс. т биаксиально-ориентированной ПЭТ пленки, которая на 90% используется в виде ламинатов с полиолефинами и 30%, учитывая мировую практику, БОПП-пленки также будет ламинироваться, то только для ламинации с имеющимися биаксиально-ориентированными пленками потребуется около 140 тыс. т пленки, считая среднюю толщину 40 микрон. Но сейчас для ламинации в основном применяются трехслойные полиолефиновые пленки. В таблице 1 обобщены основные структуры трехслойных полиолефиновых пленок. Здесь большой ассортимент для различных отраслей промышленности – молочной продукции, замороженной продукции, цемента, синтетических моющих средств (СМС), хлеба и хлебобулочных изделий, торфяных смесей, укрытия теплиц, мульчирования почвы, для укрытия кормов в траншее, для ламинирования и так далее. Но в основном используются виды сырья: ПЭНП, ЛПЭНП, ПЭВП, сополимер полипропилена (ПП) с этиленом, металоценовые полимеры сейчас стали применяться; и различные добавки, такие как: красители черные и белые, антистатики, скользящие добавки, антиблокирующие добавки, УФ-стабилизаторы и так далее.

Таблица 1. Некоторые структуры трехслойных полиолефиновых пленок различного назначения.

Среди большого разнообразия используемых в упаковке пленок с барьерными свойствами принято выделять пленки, которые обладают низкой по сравнению с другими материалами газопроницаемостью - по кислороду, углекислому газу и азоту. А также являются хорошим барьером для влаги, запахов, ароматов и микроорганизмов. К высокобарьерным материалам относятся материалы с проницаемостью по кислороду меньше чем 5 см3, а по паропроницаемости – 5 г/м2 за 24 часа. Это нормы АСТМ. В качесве полимера для барьерных слоев как у ламинатов, так и в соэкструдатах в основном используется ПВДХ, ПЭТ, полиамид 6, сополимер полиамида и полиамида 66. Но в последние годы все большее распространение получает EVON или так называемый полиэтиленвиниловый спирт, обладающий уникальными барьерными свойствами. В таблице 2 приведены суммарные данные по газо-, паро- и ароматопроницаемости пленок толщиной около 20 микрон, изготовленные из разных полимеров и по различным технологиям.

Таблица 2. Барьерные свойства упаковочных пленок, изготовленных из разных полимеров.

Здесь видно, что газопроницаемость многих полимеров отличается на порядок. Но, кроме природы полимеров, на барьерные характеристики оказывает влияние: степень ориентации полимера, температура окружающей среды, влажность, а также толщина пленки; особенно это проявляется для таких полимеров, как полиэтиленвиниловый спирт, полиамид 6 и его сополимеры. Из таблицы 2 видно, что если мы сравним паро- и газопроницаемость полиамида 6 ориентированного и неориентированного и ПЭТ ориентированную и неориентированную, то все показатели различаются почти в 2 раза. Поэтому это свойство – ориентированность полимера – тоже очень много значит для производства упаковочных материалов с барьерными свойствами.
Общемировые тенденции применения высокобарьерных пленок на примере США и Евросоюза заключаются в следующем:
- увеличивается доля мелкофасованных продуктов;
- наблюдается переход с жесткой ПЭТ-тары на гибкую;
- увеличиваются доли применения термоусадочных барьерных пленок;
- рост до 50% доли применения высокобарьерных пленок с EVON и полиамидом - при упаковке свежей пищи в модифицированной газовой среде;
- замещается структура с металлизированной ПЭТ-пленкой на прозрачные EVON/полиамид пленки для крышек, поддончиков, упаковок типа пакет-коробки;
- замещаются пленки и покрытия из ПВДХ на полиамид и EVON;
- рост потребления упаковок, которые можно открыть и закрыть без ухудшения свойств упаковки.
Принципиально новых технологий производства барьерных пленок и полимерных структур за последние 5 лет не появилось. Однако многие зарубежные и российские научно-исследовательские группы предлагают ряд новых решений по модификации традиционно применяемых барьерных полимеров. Так, фирма DSM предлагает использование в многослойных барьерных пленках полиамид 6 марки Akulon, который по сравнению со стандартным полиамидом 6 сообщает пленкам способность термоформования в тонком слое, лучшую перерабатываемость методом соэкструзии благодаря близости реакционных свойств с полиэтиленом. Может перерабатываться всеми способами изготовления пленок, то есть плоскощелевым, раздувным и биаксиально-ориентированными способами.
Фирма Kuraray Europe - мировой лидер по производству EVON полимеров выпускает EVON полимеров около 70 тыс. т/г. Эта компания разработала новые композиции, где в полимерной матрице диспергируются неорганические нити, величина которых менее 5 нанометров. При нанесении тонкого слоя (не больше 1 микрона) такой композиции на ориентированную пленку уменьшается газопроницаемость, не меняются свойства при обработке паром, горячей водой в реторт-пакетах, пленки имеют прозрачность, как у полиэтилентерефталата (ПЭТ), воспринимают печать без дополнительного активирования.
NanoCorporation (США) проводит широкие исследования по модификации полиамида 6 нанокомпозитами, как в процессе полимеризации, так и смешением в расплаве, причем в первом случае достаточно ввести 2, а во втором 8% нанокомпозитов для получения пленок с повышенной прозрачностью, в этих пленках на 60% уменьшается газо-, водо-, паропроницаемость, повышается жесткость и термостойкость. К настоящему времени выпуск этого полимера достиг около 12 тыс. т/г.
В немецком институте разработана новая технология изготовления ультрабарьерных пленок, с помощью которой на поверхности ориентированных пленок создается слой из кельвированновго полимера и неорганического покрытия. При этом проницаемость кислорода уменьшается в 2 раза даже по сравнению с EVON.
Кроме того, введение в состав метилщавелевого или ланолинового спиртов позволяет создать антибактериальную упаковку. Эффект стерилизации пищевых продуктов, упакованных в антибактериальную пленку заключается в том, что введенные добавки мигрируют на поверхность пленки и убивают 8 типов вредных бактерий. На этом же эффекте основаны выводы российских ученых, в 1999 г. получивших несколько патентов на антимикробные пленки, применение которых способствует увеличению сроков хранения сыров, мясных продуктов, рыбы, сухих продуктов, фруктов и овощей.
При производстве пленок, особенно многослойных, большое внимание требуется обратить на свойства сырья. И при выборе сырья следует обратить внимание на стабильность свойств. Разброс индекса расплава и плотности внутри партии сырья не должны превышать ±5%, а лучше ±2-3%. От этого зависит стабильность свойств и разнотолщинность пленки.
Основные концепции комплектации соэкструзионных линий западноевропейских и североамериканских компаний в целом совпадают. Однако следует отметить значительные успехи по разработке многослойных соэкструзионных головок нового поколения при изготовлении плоских многослойных пленок, в том числе для ламинации.
При изготовлении многослойных барьерных пленок, в которых барьерные свойства обеспечиваются полиамидом и EVON, установка в линии специальных мультиканальных кассет позволяет получать многослойные пленки, в которых может быть до 32-х тонких слоев. Пример таких структур приведен на схемах:
PE₁/Adg/PA/EVON/PA/Adg/PE₂ – стандартная семислойная структура;
PE₁/Adg/12 слоев (PA/EVON/PA) /Adg/PE₂ – структура, полученная с использованием мультиканальной кассеты.
Здесь из 7-ми слойной пленки получена 16-и слойная структура, причем газопроницаемость при этом возрастает в 1,5-2 раза. Эти разработки находятся на стадии опытно-промышленного опробования. Конкретный заказчик может создать свою конфигурацию линии в зависимости от требований конкретного потребителя.

Тенденции развития гибкой упаковки с перспективой до 2010 года
Рынок 3-х слойных соэкструзионных полиолефиновых пленок. В последнее время очень резко возрастает потребление замороженных продуктов. Это ягоды, фрукты, картофель. В 2006-2007 г. увеличится потребление до 30%. Как ни странно, здесь наблюдается очень большой дефицит замороженного картофеля, которым снабжается только Центральный регион, и он не попадает в остальные регионы нашей страны. Поэтому предполагается, что потребности в пленке для заморозки могут вырасти за ближайшие 3-5 лет до 14-15 тыс. т/г. Упаковка молочных продуктов, таких как: молоко, кефиро, сметана и творог тоже растет, хотя не так быстро, как бы хотелось. Рост объемов молочной продукции составил в 2005 г. – 4%, в 2006 г. – 5,5%. Но среднедушевое потребление в Российской Федерации – 72 кг/г., в Западной Европе – 100-110 кг/г. По статистическим данным производство упаковки для молочных продуктов увеличилось с 8,6 до 10,2 млн. т. Упаковка молока и кефира составляет 74% от общего потребления. Из них доля крупных городов составляет около 30%. Причем молочные заводы крупных городов фасуют продукцию в основном в дорогостоящую упаковку, такие как Тетра пак, жесткую упаковку. Ну а все региональные производители потребляют трехслойную пленку. Рост потребления молочных продуктов до среднеевропейского обеспечит использование гибкой упаковки до 60 тыс. т/г.
Упаковка синтетических моющих средств. Здесь внутренний спрос на 80% обеспечивается за счет собственных ресурсов, 40% упаковывается в картон и 60% в пленку. Но за рубежом применяются стоячие пакеты в основном из ламинированных пленок. В Российской Федерации пока применяются только трехслойные соэкструзионные полиэтиленовые пленки с печатью, в которые в настоящее время фасуется до 60% по объему выпускаемых СМС, чистящих порошков и других сыпучих смесей для бытовой химии. Для этого сейчас используют до 4-4,5 тыс. т полиэтиленовой пленки. Но если мы вступим в ВТО, то основная часть СМС должна будет расфасовываться в водостойкую упаковку, что обеспечит рост потребления полимерной пленки до 15 тыс. т/г.
Суммарная потребность всех отраслей промышленности, которые дают наиболее активное потребление трехслойных и многослойных полиолефиновых пленок указаны в таблице 3, с перспективой до 2010 года. Конечно сумма получается астрономическая. Если сравнивать с имеющимся сей час уровнем, то это увеличение почти в 2 раза.

Таблица 3. Суммарная максимальная потребность в 3-х слойных соэкструзионных полиолефиновых пленках для некоторых быстроразвивающихся видов товарной продукции, тыс. т/год при 100%-ной упаковке.

Рынок барьерных пленок. В основном барьерные пленки применяются для упаковки жиросодержащих пищевых продуктов. И здесь для сохранности и качества продуктов применяются барьерные пленки, которые обеспечивают упаковывание продуктов в вакуумной или модифицированной газом среде. Для этих упаковок в основном применяют ламинированные пленки, покрытые печатью. Печать по биаксиально-ориентированным ПЭТ и ПП пленкам. В качестве термосвариваемого слоя в основном применяется трехслойные экструзионные полиолефиновые пленки, которые составляют 70% от такого ламината.
Производство мяса за последние годы растет высокими темпами – более 12% в год, это больше, чем для продукции мясопереработки. И объем фасовки в полимерную упаковку сейчас составляет 20% от общего объема продаж, хотя потребность значительно выше. В принципе сейчас наметился рост потребления охлажденного мяса, которое предпочтительно хранится и перевозится в упаковке с газовой средой. До 60% охлажденного мяса в рестораны, супермаркеты, кафе и так далее перевозится в пакетах с газовой средой. В этом случае объем потребления высокобарьерных ламинированных пленок сложных структур может возрасти до 50-60% и составить до 145 тыс. т/г.
Большими темпами растет производство полуфабрикатов. Самые большие темпы роста в Центральном регионе – 36%, в Северо-западном – 23%, высокие темпы в Приволжском и Сибирском регионах – 10-12%. По сравнению с 2003 г. к 2007 г. производство полуфабрикатов увеличилось почти в 2 раза и составило около 920 тыс. т/г. В данной ситуации если в специальной газовой среде будет упаковываться хотя бы 30% от всех выпускаемых полуфабрикатов, то потребуется 8 тыс. т. высокобарьерной пленки.
Колбасные изделия занимают четвертую позицию в списке продовольственных продуктов, уступая только молочным продуктам, овощам, фруктам и хлебо-булочным изделиям. И при темпах роста около 5-7% в год объем производства составил в 2006 г. около 2 млн. т. В данной отрасли почти на 98% присутствует продукция отечественного производства из которых 57% приходится на колбасные изделия, 22% - на сосисочные изделия. В связи с возросшей конкуренцией, развитием розничных сетей, а также с ростом числа кафе и ресторанов возникла необходимость промежуточной упаковки колбасных изделий по 5-6 кг в пакеты из высокобарьерной пленки для временного хранения на складе потребителей. Поэтому потребление барьерной пленки для этих целей в 2007 г. предполагается на уровне 5-6 тыс. т, а к 2010 г. может возрасти до 23 тыс. т.
Сыры почти не упаковывают ни в газовой среде, ни под вакуумом, а упаковывают в стретч-пленку. Но свойства сыра завернутого в стретч-пленку сохраняются 1 сутки, в вакуумной упаковке – 20 суток, в инертной среде – 120 суток. В Великобритании в настоящее время фасуется 90% сыров, во Франции – до 80%, а в Российской Федерации – не превышает 5%. С ростом конкуренции повышается спрос на качество сыра, поэтому при благоприятных условиях, при тех объемах роста производства сыра, которые намечены по статистическим данным, спрос на барьерную пленку может составить 12-14 т/г.
Самым крупным потребителем барьерной пленки является производство майонезов, соков, кетчупов, соусов и так далее. Наиболее распространенная упаковка – это 150-260 грамм (майонезы и соусы) на которую в 2006 г. потребовалось около 17-20 тыс. т пленки. И этот рынок растет год от года, особенно по майонезу, но он почти пришел к насыщению. Что касается упаковки соусов, то предполагается дальнейший рост порядка 10%.
Упаковка рыбы. В России объем потребляемой рыбы растет, и в настоящее время около 40% мороженной рыбы упаковывается в полимерную пленку, из них 8% упаковывается в полиолефиновую пленку. Оптовые поставки упакованной в полиэтиленовые пакеты рыбы осуществляется по 10 килограмм, в розничной торговле – по 1 килограмму. Таким образом, для упаковки рыбы к 2010 г. потребуется около 70 тыс. т/г. полиолефиновой пленки. Растет выпуск полуфабрикатов из рыбы, но здесь уже нужно использовать барьерную пленку, которой потребуется около 5 тыс. т/г. Общее потребление барьерной пленки для упаковки рыбопродуктов составит к 2007 г. около 40 тыс. т/г., это при 60% упаковки рыбопродуктов в пленку.

Новые области применения пленок
Гибкая полимерная пленка используется для упаковки продуктов питания быстрого приготовления. Емкость этого рынка оценивается в 650 млн. долл./г., темпы роста – 5% в год. Кроме этого, потребление многослойных экструзионных пленок существует в области промышленной упаковки: 2 тыс. т с ростом 15% в год для фасовки круп и макаронных изделий; 5 тыс. т для фасовки сахара.
Пленки сельскохозяйственного назначения применяют для укрытия силоса, траншей, а также для теплиц используемых дачниками и садоводами. Это всего 3500 т/г. В настоящее время практически отсутствует потребность в пленках для промышленного тепличного хозяйства, так как пленочные кровли не позволяют создать требуемый микроклимат в связи с резкими сезонными колебаниями температуры, поэтому пленки заменены на поликарбонатный лист и стекло.
Появились новые области применения барьерных пленок - это термоусадочная барьерная пленка для упаковки тушек птицы. Появилось новое НПО Слава, которое выпускает 5-7-ми слойные барьерные Термоусадочные пленки для упаковки тушек птицы.
Потребление кофе растет на 8% в год. Потребление натурального кофе только в 2006 г. увеличилось до 38% в год. И это заметно, вместо жестяных и стеклянных банок, появилось очень много вакуумных упаковок для кофе.
В медицинской промышленности за рубежом 2/3 лекарственных средств фасуется в полимерные пленки. Причем стоимость упаковки достигает 15% от стоимости медицинского продукта. В Российской Федерации стоимость упаковки для медицинских изделий не превышает 3%. Потребность в барьерных пленках находится в пределах 4500 т/г. Поскольку применение новых видов упаковки требует больших затрат на сертификацию как материала, так и производство, действующие в стране предприятия по производству медицинских препаратов и принадлежностей для упаковки пользуются сертифицированными еще в СССР неоптимальными по комплексу свойств материалами. Но этот рынок имеет большие перспективы.
Также пленки, в том числе и барьерные, применяют в электронной и легкой промышленности, для упаковки готовых блюд мелкой расфасовки. Перспективы применения всех видов пленок очень велики. По экспертным данным в 2006 г. реальное потребление барьерной пленки составило около 25 тыс. т. а к 2010 г. с учетом среднего роста потребления упаковки 15% составит около 48 тыс. т. Это говорит о том, что в ближайшие годы выгодно покупать оборудование для производства барьерных пленок, в том числе соэкструзионных. По нашим данным будет наблюдаться резкое увеличение производства как ламинатов, так и соэкструзионных барьерных пленок.

Выступление Э. И. Донцовой, ОАО МИПП НПО «Пластик», на 2-й международной конференции «Полимерные материалы XXI века», проходившей в рамках 14-й международной выставки «Химия-2007».