Особенности производства и области применения

Для придания целостности грузу на паллете (поддоне) чаще всего используют различные пленки, в том числе специальную "тянущуюся" стретч-пленку (stretch film). Полимерные растягивающиеся пленки с умеренными избирательными адгезивными свойствами (способностью слоев пленки прилипать друг к другу при соединении и вместе с тем не прилипать к обертываемому содержимому) и с отчетливо выраженной способностью восстанавливать свою форму после растяжения делятся на две категории.

Первая – так называемые клинг-пленки, или оберточные стретч-пленки, – это очень тонкие, толщиной 5…11 мкм, растягивающиеся полимерные пленки, использующиеся преимущественно для индивидуальной упаковки продуктов питания в пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания и в домашних условиях. Вторая категория – более толстые, толщиной 13…30 мкм, полимерные пленки для промышленного применения в качестве индивидуальной упаковки непищевой продукции либо используемые в качестве групповой и транспортной упаковки, а также для сельскохозяйственного применения, которые можно назвать упаковочными стретч-пленками.

Как правило, под полимерной стретч-пленкой понимают именно стретч-пленку, изготовленную из полиэтилена (ПЭ, или PE), а под полимерной клинг-пленкой – преимущественно особо тонкую пищевую стретч-пленку, изготовленную из поливинилхлорида (ПВХ, или PVC). На самом деле в это понятие включается вся совокупность полимерных растягивающихся липких пленок, включая и собственно полиэтиленовую стретч-пленку, и клинг-пленку из поливинилхлорида, и растягивающиеся липкие упаковочные пленки из сополимеров этиленвинилацетатов (ЭВА) либо из полистирола (ПС, или PS). Стретч-пленки, изготовленные из ЭВА либо ПС, обладают очень интересными барьерными свойствами, позволяющими представлять их в качестве весьма перспективных упаковочных материалов, но пока они составляют лишь незначительную долю в общем объеме производства и потребления полимерных стретч-пленок, прежде всего в силу высокой стоимости их изготовления и соответственно низкой конкурентоспособности по сравнению с широко используемыми полимерными стретч-пленками из ПЭ или ПВХ.

Что касается клинг-пленки из ПВХ, то следует признать, что она обладает суммой определенных преимуществ по сравнению с особо тонкой полиэтиленовой стретч-пленкой: лучшей позитивной газопроницаемостью (упакованные свежие продукты питания могут как бы дышать, что увеличивает срок их хранения без ощутимых потерь потребительских качеств), более высокой оптической прозрачностью, глянцевой гладкостью лицевой стороны, механической прочностью, эффективным сопротивлением запотеванию, а также способна быстрей восстанавливать первоначальную форму.

Есть у нее и недостатки, основным из которых считается ее относительно высокая цена, что и позволяет полиэтиленовой стретч-пленке вполне успешно конкурировать с достойным "соперником", изготовленным из ПВХ. Вместе с тем в ситуации конкретного выбора между двумя этими разновидностями, невзирая на низкую стоимость ПЭ-пленки, окончательный выбор достаточно часто делают в пользу изделия из ПВХ. Например, если речь идет об упаковке особо привлекательных и недешевых продуктов питания, которые выставляются в престижных торговых залах с открытым доступом к товарам.

Полиэтиленовые стретч-пленки

Полиэтиленовая стретч-пленка представляет собой современный упаковочный материал, состоящий из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE) и ряда его сополимеров. Главной особенностью стретч-пленок является способность обратимо растягиваться с удлинением, доходящим до 280...330%, и прилипать друг к другу, но не к иным предметам. Основными поставщиками сырья для нее являются зарубежные транснациональные корпорации Dow Chemical (США) и Eххon Mobile Chemical (США), а также концерн SABIC (Саудовская Аравия). Эти компании имеют производства, расположенные в Западной Европе, откуда и осуществляются основные поставки сырья в Россию морским путем через порты Балтийского моря. На этом рынке работают и менее влиятельные поставщики сырья из Южной Кореи (Hyundai Petrochemical), Италии (Polimeri Europa), Бразилии и Ирана.

В отечественной прессе несколько раз появлялись сообщения, что в относительно недалеком будущем свое производство LLDPE-сырья планирует развернуть отечественный химический концерн "Казаньнефтеоргсинтез". Такое событие могло бы стать важным условием успешного поступательного развития отечественных производителей стретч-пленки, прежде всего в аспекте успешной конкуренции на естественных для них экспортных рынках.

Полиэтиленовую стретч-пленку производят двумя способами. Первый способ, так называемой выдувной (или рукавной) экструзии, разработан еще в середине 1970-х годов, через несколько лет после создания линейного полиэтилена низкой плотности. Он требует меньшего размера стартовых инвестиций в производство, но уступает второй технологии по интегральной эффективности. Полиэтиленовая стретч-пленка, произведенная способом выдувной экструзии, может быть однослойной или двух-трехслойной (последняя получается методом коэкструзии). Этот материал ценится за высокую прочность и эластичность при растяжении с умеренной скоростью. Гарантированная способность его к предварительному растяжению, как правило, составляет до 100%. Вместе с тем у такой пленки высокий коэффициент элонгации, который определяется именно при растяжении пленки с умеренной скоростью, без рывков.

Продукция, получаемая способом выдувной экструзии, сегодня в основном имеет сельскохозяйственное назначение и используется для упаковки и обеспечения сохранности упаковываемых в нее крупных кип сена. Такие сенажные свертки часто можно встретить на полях Финляндии и соседних с нами стран Балтии. Сенажную полиэтиленовую стретч-пленку широко применяют в Швеции, Норвегии, Дании, в Соединенном Королевстве, в Германии и Польше и других государствах Европы.

В России пока делают лишь первые шаги на пути к ее массовому применению. Следует отметить, что некоторые зарубежные изготовители полиэтиленовых стретч-пленок, прежде всего мировой лидер по выпуску этой продукции компания Manuli Stretch, производят стретч-пленку сельскохозяйственного назначения способом плоскощелевой экструзии (такая пленка имеет специальное название "агрифлекс"), но это, скорее, исключение из общей практики. Подавляющая часть полиэтиленовой стретч-пленки сельскохозяйственного назначения производится по-прежнему по первой технологии. В Европе признанными лидерами в производстве такой пленки являются компании British Polythene Industries (BPI, Великобритания), Trioplast (Швеция) и Rani Plast (Финляндия).

Еще одной сферой применения стретч-пленок, изготавливаемых способом выдувной экструзии, является упаковка спрессованных в крупные брикеты твердых бытовых отходов перед их захоронением на полигонах. Эти брикеты также используют в качестве базового нижнего слоя при строительстве новых автотрасс или при их реконструкции. Такая упаковка гарантирует надежную изоляцию утилизированного содержимого от внешней среды в течение не менее двухсот лет. Но пока применение пленки в этом качестве еще не стало действительно массовой практикой по сравнению с масштабами ее использования в зарубежном агрокомплексе, поэтому ее можно с полным основанием позиционировать как продукцию сельскохозяйственного назначения. На сегодняшний день эффективная емкость российского рынка полиэтиленовой стретч-пленки сельскохозяйственного назначения оценивается различными источниками приблизительно 4 тыс. т в год.

По второй технологии продукция получается методом так называемой плоскощелевой экструзии на каст-линиях в виде полимерного полотна, сматываемого на цилиндрические втулки, либо способом выдувной экструзии в виде раздуваемого вдоль вертикальной оси полимерного пузыря, который сматывают в рукав и затем разрезают на полотно.

Особенности технологии плоскощелевой экструзии

Способ плоскощелевой экструзии впервые применили для производства трехслойной стретч-пленки, которая достаточно долгое время продержалась как основной производственный стандарт. Позднее, руководствуясь стремлением улучшить потребительские параметры продукции и одновременно сократить расход наиболее дорогостоящих компонентов, так называемой рецептуры, производители стали переходить на пяти- и даже семислойные стретч-пленки. Известно, что сейчас обсуждается идея освоения производства 21-слойной стретч-пленки, которая может привести к своего рода технологическому перевороту в отрасли, если замыслы создателей этой технологии оправдаются на практике. На данный момент основным производственным стандартом целесообразно считать пятислойную стретч-пленку.

Как правило, стретч-пленка, произведенная способом плоскощелевой экструзии (его называют еще каст-способом), состоит из пяти слоев (A-B-C-D-E), расположенных в порядке перемещения от втулки в центре роля смотанной пленки к наружной цилиндрической поверхности рулона. Каждый слой выполняет свои специфические функции:

• слой A включает в себя добавки, обеспечивающие адгезивные (клеящие) свойства пленки;
• слои B и D заполняются наиболее эластичными (растягивающимися) сополимерами линейного полиэтилена низкой плотности, которые придают пленке специфическую способность к элонгации и сохранению исходной формы;
• слой C состоит из наиболее прочных и механически стабильных сополимеров полиэтилена низкой плотности и выполняет роль своего рода силового каркаса изделия;
• слой E за счет специальных добавок обеспечивает антиадгезивные (препятствующие склеиванию) и антистатические свойства пленки и вместе с тем способность прилипания к наружной поверхности слоя А.

С технологической точки зрения каст-линии различаются размером (шириной полотна изготавливаемой пленки), скоростью работы (зависит прежде всего от производительности самих экструдеров и от скорости сматывания продукции в рулон), числом слоев пленки (3, 5, 7 и более, вплоть до 21 слоя), энергопотреблением и, разумеется, производительностью, измеряемой в тоннах готовой продукции за 1 ч работы. Основными технологическими параметрами каст-линий являются ширина полотна пленки, а также их общая паспортная и реальная производительность, которые зависят в том числе от толщины пленки (в зависимости от назначения она, как правило, варьирует от 11 до 23 мкм). Все каст-линии имеют фиксированную ширину изготавливаемого полотна, и их ширина составляет от 1,5 до 4 м.

Линии с шириной изготавливаемого полотна свыше 3 м до сих пор считаются экспериментальными и вызывают определенные сложности в работе и обслуживании. Современная каст-линия – это фактически целое предприятие средних размеров, потребляющее до 2 МВт электроэнергии в час и способное произвести продукции, если мы говорим о наиболее мощных линиях, на сумму около 40 млн. USD в год.

Возвращаясь к вопросу о свойствах полиэтиленовой стретч-пленки, изготавливаемой этим способом, надо отметить, что ее предельная фактическая способность к элонгации может доходить до 600 и даже до 800%. Этот параметр следует отличать от так называемой гарантированной способности пленки к предварительному растяжению, которая должна быть обеспечена обязательно, а потому определяется с некоторым "запасом прочности" и применяется только к поставленным в формат серийного производства спецификациям. Кроме того, гарантированная способность пленки к предварительному растяжению предполагает и ее возможность противостоять мощному начальному рывку, который имитирует реальные условия работы пленки в высокоскоростных паллетообмотчиках. Это очень серьезное испытание для стретч-пленки, используемой при машинной намотке, требующее от изготовителей предельно тщательной разработки ее технологических "рецептур".

Помимо способности к обратимому растяжению и избирательной адгезии полиэтиленовая стретч-пленка отличается от обычных пленок повышенной стойкостью к проколу и раздиру. Немаловажное значение имеют ее оптическая прозрачность, дающая возможность визуального контроля упакованного предмета, барьерные свойства, обеспечивающие защиту содержимого от механических повреждений, загрязнения, намокания и попыток проникновения к нему извне.

Огромное значение имеет способность стретч-пленки как упаковочного материала фиксировать положение и форму содержимого, благодаря которой она нашла широчайшее применение в технологии обмотки паллет с грузом. Надежная стабилизация и плотная компоновка груза являются решающими факторами обеспечения его сохранности при перевозках на большие расстояния, особенно по трассам с низким качеством дорожного покрытия и при необходимости делать несколько перевалок на пути к адресату. К положительным качествам полиэтиленовой стретч-пленки относится и то, что она сохраняет упаковочные свойства в очень широком диапазоне температур.

Совокупность потребительских достоинств полиэтиленовой стретч-пленки сделала ее любимым упаковочным материалом в пищевой промышленности. Почти во всех известных нам странах и, разумеется, в России основная часть используемой стретч-пленки применяется для индивидуальной, групповой и транспортной упаковки продуктов питания, для транспортной упаковки напитков, перемещаемых упаковочных материалов и упаковочных средств, поставляемых производителям продуктов питания и напитков, сырья и материалов. Отличительная особенность ее использования в нашей стране состоит в том, что именно здесь доля стретч-пленки, используемой для упаковки продуктов питания и напитков, особенно высока по сравнению с большинством индустриально развитых стран, тогда как та ее часть, которая используется предприятиями по выпуску строительных материалов и конструкций, полиграфической, фармацевтической, парфюмерно-косметической и санитарно-гигиенической продукции, мебели, бытовой химии и средств по уходу за домом, напротив, значительно меньше.

Такое положение дел объяснимо: в современной России именно комплекс предприятий, обеспечивающих потребности внутреннего рынка в продуктах питания и напитках, стал своего рода движителем промышленного развития.

Разновидности

Стретч-пленка традиционно подразделяется на две разновидности:

• стретч-пленка для ручной намотки (ручной стретч), применяемая для упаковки любой продукции, в том числе пищевой, в качестве индивидуальной упаковки, транспортной упаковки для обмотки любых паллет с грузом на относительно небольших предприятиях, не располагающих автоматическими паллетообмотчиками;
• стретч-пленка для машинной намотки (машинный стретч), применяемая как транспортная упаковка для обмотки паллет автоматическими паллетообмотчиками.

Ручной стретч поставляется в относительно небольших рулонах массой от 2 до 2,5 кг брутто (т. е. включая массу втулки) в зависимости от утвержденной заказчиком спецификации; отклонение массы рулона от зафиксированной в спецификации при этом не должно превышать 50...70 г брутто. Выходной контроль за соответствием длины намотки пленки стандарту со стороны клиента осуществляют, измеряя массу выбранных случайным образом роликов с ручным стретчем. Как правило, ручной стретч имеет толщину 17 мкм (наиболее распространенный сегодня стандарт), 20 либо 15 мкм (наименее распространенный стандарт), его гарантированная способность к предварительному растяжению не превышает 75...100%, хотя у некоторых его спецификаций этот параметр достигает 140%. Ширина роликов ручного стретча составляет 500 или 450 мм (последний стандарт применяется главным образом при поставке роликов с пленкой толщиной 17 мкм, в этой нише он является основным). В составе ручного стретча вдвое выше удельная доля полимеров бутена, поэтому реальные возможности по объемам его выпуска зависят в том числе и от конъюнктуры рынка этого сырья.

Машинный стретч имеет три основные спецификации: standart, power и superpower, различающиеся прежде всего по параметру гарантированной способности к предварительному растяжению, а также толщиной пленки. Поставляется он в рулонах массой около 17 кг брутто и шириной 500 мм, приемлемые для каждого заказчика предельные значения отклонения массы рулона от зафиксированной в спецификации определяются договором поставки.

Машинный стретч спецификации standart имеет толщину 23 мкм (доминирующий стандарт) либо 20 мкм и гарантированную способность к предварительному растяжению до 190%, стретч спецификации power – толщину 23 мкм и гарантированное растяжение до 240%, стретч спецификации superpower – толщину 17 мкм (наиболее распространенный стандарт), 20 либо 23 мкм (наименее распространенный стандарт) и гарантированное растяжение до 280%. Чем больше гарантированная величина предварительного растяжения стретч-пленки, выше ее прочность и лучше способность к восстановлению формы, тем более плотно обматывается паллета и тем меньше квадратных метров стретч-пленки требуется для успешного проведения этой операции. Как правило, с увеличением первого параметра стретч-пленка становится дороже, но вместе с тем и больше экономия на издержках в ходе обмотки паллет. По этой причине решение о том, какая именно пленка в конечном счете является более выгодной, следует принимать на основе точных знаний базовых параметров стретч-пленки и требований к ее применению при условии использования специально разработанных методик расчетов интегральной эффективности той или иной ее разновидности.