Экструзия пленки - новые реалии рынка

05.03.2009

За последние три года производство пленки в России заметно возросло. Ежегодно прирост составляет порядка 10%. Причина увеличения объемов производства пленки состоит в росте спроса на упаковочную продукцию различного назначения: сумок, фасовочных пакетов, термоусадочной и стрейч пленки, в первую очередь, это инициировано пищевой промышленностью.

Однослойные пленки

Дешевое оборудование для упаковки для изготовления однослойной пленки пользуется постоянным спросом, в большей части это относится к экструдерам из юго–восточной Азии. Необходимо отметить, что такое оборудование покупалось в России на заре «упаковочного бума» в 90-х годах прошлого столетия. Следовательно, конкуренция на рынке фасовочных однослойных пленок с шириной полотна меньше 300 мм достаточно большая, и влиться в эту сферу рынка новичкам можно лишь, имея надежные каналы сбыта. Иначе, даже низкая себестоимость оборудования (25–28 тыс. $) не позволит получать постоянную прибыль длительное время. Также малые установки могут обслуживать достаточно низкую рыночную нишу, в которой основная конкуренция происходит за счет снижения цены, что ведет к увеличению производственных затрат и уменьшению собственной прибыли. Экструзионные установки для изготовления рукава большой ширины (до 1600 мм) могут работать на большей части рынка за счет предложения пленки для изготовления мусорных мешков, фасовочных пакетов большого объема, термоусадочной пленки, стрейч–пленки и пленок для мульчирования. Стоимость таких машин превышает 50 тыс. $, и здесь необходимо конкурировать с производителями многослойных пленок, которые на рынке являются более предпочтительными.

Сейчас производители пищевых продуктов отдают предпочтение пленкам, которые имеют барьерные свойства, исключающие проникновение в упаковку воздуха и утечку газовой среды из упаковки окружающей продукт. В этом случае однослойная пленка не сможет обеспечить необходимые требования. В конкурентной борьбе за улучшение физико–механических свойств производителям однослойных пленок приходится увеличивать ее толщину, используя дорогие добавки и основные материалы, что приводит к увеличению цены продукта и делает его менее конкурентной. Попытки снизить стоимость продукции приводят к ухудшению его качества. Дешевое оборудование по выдову однослойной пленки не предоставляют возможностей для технологического совершенствования процесса получения пленки. Уменьшение толщины пленки плохо отражается на ее физико–механических свойствах. В конечном итоге, заказчик будет вынужден отказаться от некачественной продукции.

Специальные добавки дают возможность получить однослойные пленки, удовлетворяющие всем необходимым требованиям с хорошими физико–механическими свойствами. Но в России большинство таких добавок не производится, их приходится покупать в юго–восточной Азии и Европе по высоким ценам, что не способствует повышению конкурентоспособности однослойных пленок. Здесь могут помочь применение специальных рецептур и технологические ухищрения, но практически их применить можно не на всем экструзионном оборудовании. Например, существует технология для производства разновидности однослойной фасовочной пленки с эффектом пергамента, такую пленку используют при изготовлении пакетов для дорогих бутиков и сетевых магазинов.

Одиночный экструдер обладает ограниченным диапазоном переработки материалов, поэтому рассчитывать на получение на нем широкого ассортиментного ряда продукции не приходится.

Широкий спектр получаемых полимерных пленок дает возможность усовершенствовать установки с двумя экструдерами, которые позволяют получать трехслойную пленку при применении специальной длительной головки. В данном случае используют функциональные свойства двух полимеров. Например, средний слой отвечает за прочностные свойства, а два других слоя упрощают сварку при изготовлении упаковок.

Каждый слой современной упаковки пищевых продуктов выполняет определенные функции:

• Внутренний слой отвечает за противоокислительные процессы и улучшает термосварку шва;
• Средний слой отвечает за прочностные характеристики упаковки;
• Внешний слой должен обладать глянцевой поверхностью и облегчать нанесение различной флексографической печати.

Все слои пленки имеют разные добавки, которые нельзя подмешивать к материалам трех слоев на установке с двумя экструдерами. В Европе сейчас именно по этой причине подобные машины практически не используются.

Многослойные пленки

Самое оптимальное сочетание качества выпускаемой полимерной пленки и стоимости оборудования можно получить на трехслойных соэкструзионных машинах. Сейчас для переработчиков трехслойные пленки представляют более емкий набор преимущественных характеристик.

1. Сочетание трех тонких слоев позволяет получить те же свойства, что у однослойной пленки, а иногда и лучше, при этом толщина трехслойной пленки на 25–30% меньше однослойной. Тем самым уменьшается расход основных полимерных материалов. Например, получение трехслойной пленки из отечественного сырья ПЭНП толщиной 12–14мкм, этот результат недостижим на однослойной пленке.
2. Возможность использования вторично переработанного полимера, что часто применяют при изготовлении мусорных мешков, тем самым экономя полимерные материалы. Здесь средний слой пленки создан на 80% из вторичного полимера без изменения физико–механических качеств трехслойной пленки. Теперь доступно применение вторично переработанного полимера за счет многослойной технологии, этот метод применим при производстве пленки для мульчирования, мусорных мешков, для пленок фасовочного направления.
3. Специализированные добавки для создания у полимерной пленки специфических качеств (ультрафиолетовый стабилизатор, ультрафиолетовый фильтр, антиадгезивные или адгезивные свйства) добавляют в определенный слой, позволяя экономить дорогостоящие добавки. Например, клейкую добавку у однослойной стрейч–пленки добавляют с запасом для стабильного проявления этих свойств на поверхности пленки. У трехслойной пленки клейкую добавку вносят лишь в один внешний слой, гарантируя постоянную клеящую способность поверхности пленки.
4. Реализация барьерных свойств пленки за счет присутствия среднего слоя. Кроме того слои выполняют функцию ультрафиолетового фильтра и преобразовывают длину волны светового потока. В пленку для обеспечения этих качеств добавляют полимерные добавки – полисветаны.
5. Многослойная пленка сочетает свойства полимеров, которыми не обладает монополимерная структура. Это достигается за счет создания «сендвич» –структуры у многослойной пленки (чередование слоев). Так, чередование ПЭНП и ПЭВП дает возможность получить очень прочный материал. Получение пленки из тех материалов на однослойном экструдере в смесевом сочетании невозможно.
6. Трехслойная установка для выдува пленки позволяет заметно расширить номенклатуру пленок, что позволяет выйти на неосвоенные рынки.

Экструзионное оборудование для производства пленок

Известные производители экструзионного оборудования для выдува пленок, такие как Hosokawa Alpine, Windmller&Holscher, Reifenhдuser, поставляют оборудование для изготовления 5 и 7 – слойных пленок. Добавочные слои позволяют добиться развитой комбинации свойств: внесение полиамидного слоя улучшает барьерный эффект. Сейчас 5 и 7 – слойные выдувные установки не являются новинкой, но эти установки достаточно дорогостоящие. Так, стоимость установки для изготовления 5 – слойной пленки более 1 млн €, а комплекс с технологической и технической поддержкой будет стоить несколько миллионов ?. Также стоит учесть, что согласно технологическому регламенту необходимо применять определенные полимерные материалы от ведущих производителей. В этом случае применение отечественного сырья полностью исключается.

7 слоев – это не рубеж для многослойных соэксртузионных линий. Так, канадская компания Alpha Marathon поставляет оборудование изготовления пленки в 10 слоев при 5 экструдерах. Полученные пленки обладают высокими барьерными свойствами и прочностными характеристиками, но полная стоимость этой установки не позволяет рассчитывать на быструю окупаемость проекта. С 2001 г. канадская компания Brampton Engineering поставляет экструзионные установки для 10 – слойных пленок.

Комбинация слоев на практике позволяет добиться интересных сочетаний свойств материалов:

1. Для сохранения барьерных свойств пленки и повышения сопротивляемости излому можно между двумя слоями полиамида заключить слой EVON.
2. Для уменьшения возможности пропускания водяного пара и улучшения барьерных свойств полиамид разделяют связующим слоем, т.к. «сухой» полиамид характеризуется хорошими барьерными качествами по отношению к кислороду.
3. Часто крайние слои пленки разделяют на два отдельных слоя, чтобы в одном из слоев использовать дешевый исходный полимерный материал.
4. Иногда формируют слой из иономера необходимой толщины, для обеспечения требуемого качества сварных швов, а сверху этого слоя наноситься толстый слой дешевого ПЭНП.
5. Для формирования сверхтолстых слоев используют многослойный пакет, сделанный из того же полимера, тем самым улучшая прочностные характеристики.

На сегодняшний день, наиболее оптимальным выбором из широкого ряда предлагаемых экструзионных линий, является трехслойная установка в современном конструктивном исполнении. Например, усовершенствованная термоизоляция создаваемых слоев пленки в спиральной системе головки позволяет подбирать определенный температурный режим для отдельного полимерного материала, улучшенная система пузырькового охлаждения.

Немаловажную роль играет и стоимость линий. Цена экструзионных установок для изготовления качественной трехслойной пленки от европейских ведущих производителей колеблется в районе одного миллиона евро, эта стоимость является вполне приемлемой для реального промышленного проекта. Хорошую репутацию имеет отечественное оборудование и стоимость его в три раза меньше, на нем можно перерабатывать отечественное сырье, значительно повышая рентабельность производства. Оборудование из ЮВА стоят еще дешевле, но их надо умело выбирать. Следует отметить, что 5-ти слойные и более соэкструзионные установки сейчас активно заменяются ламинаторами. В этом случае также не обошлось без влияния ценового фактора: комплекс из бессовельного ламинатора и трехслойного соэкструдера стоит меньше, чем 5-ти слойная соэкструзионная установка, но по функциональным возможностям этот комплекс гораздо привлекательнее.

Таким образом, переход на трехслойную пленку не является сверхзадачей – это вполне осуществимые проекты и подъемные инвестиции, для этого необходимо обсудить с поставщиком конфигурацию оборудования и все обстоятельно рассчитать.

Перспективные сферы применения многослойной пленки

Совсем недавно разные виды упаковочной продукции производились из многослойной пленки, изготавливаемой за границей, включая Восточную Европу, Турцию и Китай. Но с 1999 г. со стороны отечественного производителя стала наблюдаться тенденция по импортозамещению. Рассмотрим перспективные для отечественного рынка направления использования полимерных пленок.

Фасовочная пленка

Вытеснить полностью импортную фасовочную пленку с российского рынка не удается, несмотря на ее активное производство в нашей стране. В основном сказывается конструктивное несовершенство, физический и моральный износ применяемого оборудования, недостаточное качество российских материалов, что сохраняет стабильный спрос на более качественную импортную продукцию. Поэтому в этом сегменте рынка могут появиться новые производители, которые в своем арсенале имеют современное оборудование и способные изготавливать качественную продукцию по разумной цене. Причем это относиться и к пакетам–сумкам, и к фасовочным пакетам, где в технологическом процессе кроме экструзионных установок используют флексопечатные и пакетосварочные машины для упаковки, от совершенства которых также зависит качество продукта.

Если говорить о структуре пленок, то основную часть составляют однослойные пленки, изготовленные из ПЭВП. Но в последнее время наблюдается рост производства многослойных пленок с применением ПЭНП, ПЭВП, ЭВА и ПП. Сочетание различных комбинаций удовлетворяют необходимым требованиям упаковки, предъявляемых к разным видам продуктов: макаронных изделий, фруктов и овощей, сыпучих продуктов, хлебобулочных изделий и т.д. Так, комбинация ПЭНП–ЭВА–ПП пригодна для упаковки сыпучих продуктов, которые имеют удлиненные компоненты или острые кромки, когда к упаковке предъявляются высокие эластичные свойства, стойкость к раздиру и разрыву.

Для упаковки конфет лучше всего подходит пленка с «твист–эффектом», в данном случае скручивание фантиков сохраняется длительное время. Но здесь тоже не обошлось без применения многослойной пленки, однослойные пленки с «твист–эффектом» на практике гораздо дороже трехслойных. Для упаковки кисломолочных продуктов чаще всего используют многослойные пленки, сочетающие в себе следующие свойства: стойкость к ультрафиолетовому излучению, барьерный эффект, масло– и жиростойкость. Для упаковки фаршей и свежего мяса также необходимо сочетание различных свойств пленки. Также высокие требования предъявляют к упаковочным материалам производители кондитерских изделий, чипсов, вяленых закусок. Поэтому сейчас специализация фасовочной пленки создает новые целевые ниши, которые все чаще занимают поставщики многослойной пленки.

Пленка, предназначенная для замораживания продуктов

Этот вид пленки выделяют в отдельную целевую группу, которая охватывает упаковку, имеющую большую ширину полотна. Такие пленки чаще применяются в рыбной отрасли в качестве защитной упаковки при хранении в гофрокартоной коробке и замораживании, чтобы исключить смерзание гофрокартона и рыбопродуктов. Традиционные однослойные пленки из ПЭ разной плотности в данном случае не подойдут, т.к. пленка начнет трескаться при достижении критичных низких температур (-40°С). Сочетание слоев из полиолефинов дает возможность устранить эту проблему. Вследствие этого в России сейчас очень востребована трехслойная пленка для замораживания продуктов.

Стрейч пленка

К этой группе относятся несколько целевых групп пленок: паллетная пленка стрейч, стрейч пленка для упаковывания пищевых продуктов, сенажная пленка.

Возрастающие объемы применения паллетной стрейч–пленки диктуют новые требования в отношении уменьшения материалозатрат, при увеличении анизотропных свойств, которые способствуют более эффективному и экономному применению пленки. Следовательно, в этой сфере однослойный стрейч будет неминуемо вытеснен трехслойным. Наиболее перспективным сочетанием является комбинация наружных слоев из толстого линейного ПЭНП и тонкого слоя из ЭВА. Данная комбинация позволяет получить пленку с высокой вязкотекучестью, с большим сопротивление раздира и с хорошими свойствами прилипания витков обмотки. В мировом сельском хозяйстве хорошо себя зарекомендовала сенажная пленка для обертывания запасов скошенного сена. Кроме типичных свойств стрейч–пленки (вязкотекучесть, сопротивление раздирам и проколам, прилипание) сенажная пленка должна иметь высокие барьерные свойства к кислороду воздуха. Сейчас сенажная пленка закупается за рубежом по высоким ценам, хотя эту пленку можно производить на отечественном оборудовании в России.

Парниковые пленки

Парниковые пленки традиционно делали со стабилизирующими добавками ПЭВП для защиты от солнечных лучей, но потом появились многослойные пленки, сочетающие в себе несколько свойств: эластичность, прочность, регулирование спектра дневного света, антистатику, защиту от запотевания, барьерную способность. Этими свойствами обладает трехслойная пленка меньшей толщины, чем традиционная однослойная. Как видно и здесь происходит вытеснение однослойных пленок трехслойными.

Конечно, современное производство полимерных пленок не исчерпывается вышеперечисленными направлениями. Специфичные пленки часто применяют для упаковки непищевых продуктов: строительных материалов, фурнитуры, пиломатериалов, фармацевтики, бытовой химии и т.д. Но в специфике этих пленок уже нельзя выделить отличительные свойства, предъявляемые к упаковке. Важно другое. Очевидно, что качественные упаковочные материалы найдут себе применение, т.к. обладают хорошими защитными функциями упаковки, позволяют увеличить срок хранения упакованной продукции, обеспечивают сохранность продукта при необходимых температурах. Несмотря на временное влияние ценового фактора, на рынке уверенно и постепенно наблюдается внедрение новых технологий, которые решительно вытесняют старое оборудование.

Ранее отмечалось, что качественная трехслойная пленка дает возможность экономить на сырье, что в свою очередь сказывается на ее стоимости. А если полимерные многослойные пленки изготавливать из отечественного полимерного сырья, не теряя при этом качества, то это всегда стабильный и хороший бизнес. Следует отметить, что трехслойную пленку можно производить на отечественном оборудовании, которое в несколько раз дешевле импортного. К числу таких российских предприятий можно отнести «Арсенал Индустрии», которое уже не раз принимало участие в Дюссельдорфе на крупной международной выставке «К–2004», представляя собственные разработки в сфере производства трехслойной пленки.

Одним словом, сейчас в России есть технологии, материалы и оборудование для упаковки, которые позволяют производить продукцию отличного качества по доступным ценам. А рынок всегда готов ждать хороших предложений по соотношению цены и качества.