Экструзия пленки: новые рыночные реалии

21.12.2011

Согласно статистическим данным, в России в течение последних трех лет наблюдается значительный рост производства пленки. Ежегодно производство увеличивалось на более чем 10%. Причиной увеличения производства материала является увеличение спроса на упаковочную продукцию различного назначения: пакетов для фасовки, сумок, термоусадочной пленки, стрейч пленки и т.д.

Однослойные пленки

Спрос на недорогие машины для производства 1-ослойной пленки стабильный из-за невысокой стоимости упаковочного оборудования, особенно это относится к экструдерам, произведенным в юго-восточной Азии. Закупка данного оборудования производилась в самом начале «упаковочного бума» в стране в 90-х гг. 20 века. Именно из-за этого конкуренция в сегменте 1-ослойных пленок для фасовки, ширина полотна которых составляет менее 300 мм, достаточно острая, и войти в этот сегмент новичкам можно только при наличии очень надежных каналов сбыта. Без соблюдения данного условия даже невысокая цена оборудования (25-28 тысяч долларов США и ниже) не даст возможности получать устойчивую прибыль длительное время. Помимо этого, данные небольшие установки обслуживают только узкую нишу рынка, где можно конкурировать за счет предложения более низкой стоимости, которую можно достичь только за счет снижения своей прибыли, а не снижения затрат на производство. Экструзионные установки, которые производят рукав большой ширины (до 1600 мм) дают возможность работать на расширенном сегменте рынка, т.к. предлагается пленка для производства пакетов для фасовки большего объема, мешков для мусора, пленок для мульчирования, стрейч и термоусадочной пленок. Но и с этими машинами не все просто. Их цена составляет более 50 тысяч долларов США, а конкурентами уже становятся производители многослойных пленок, которые по целому ряду причин (речь о них пойдет далее) – более предпочтительны.

Сейчас большинство производителей продуктов питания предпочитают пленки, которые имеют хорошие барьерные характеристики для исключения попадания в упаковку воздуха или же утечки среды газа из упаковки. 1-ослойные пленки в данном случае не могут обеспечить данные необходимые свойства.

Для того чтобы улучшить физико-механические свойства 1-ослойных пленок производителям приходится увеличивать их толщину, использовать более дорогие основные материалы и добавки, что превращает продукцию в менее конкурентную в ценовом отношении. Попытки сделать продукцию более дешевой чаще всего отражаются на ее качествах. Дешевые линии по выдуву 1-ослойной пленки не дают возможности совершенствовать технологический процесс. Уменьшение толщины однослойной пленки, к примеру, с 7 до 5 мкм, к которому обычно прибегают для экономии сырья, плохо влияет на физико-механические характеристики пленки.

Применение специальных добавок дает возможность получать 1-ослойные пленки с удовлетворяющими целевым требованиям физико-механическими свойствами. Но большая часть добавок в нашей стране не производится, и их необходимо покупать в юго-восточной Азии или в Европе по высокое цене, что также уменьшает конкурентоспособность 1-ослойных пленок. Конечно, выход из ситуации может быть найден в использовании различных технологических ухищрений и применении специальных рецептур, однако использовать их можно не на всех экструзионных установках. К примеру, имеется специальная рецептура и технология применения, которая позволяет выпускать разновидность 1-ослойной пленки для фасовки с эффектом пергамента, она применяется для производства пакетов для дорогих бутиков и сетей магазинов.

Кроме того, как правило, одиночный экструдер обладает ограниченным диапазоном переработки материалов и не позволяет выпускать широкий ассортиментный ряд продукции.

Диапазон можно расширить, используя установку с 2 экструдерами, которые позволяют при применении делительной головки производить 3-хслойную пленку. В данном случае можно применять функциональные характеристики уже 2-х полимеров. К примеру, 1 слой (обычно средний) обеспечивает прочностные характеристики, 2 других облегчают сварку при производстве упаковок.

В настоящее время в пищевой упаковке каждый слой выполняет определенные функции: внутренний слой обеспечивает улучшенную термосварку шва и отвечает за противоокислительные процессы, средний слой обеспечивает прочностные свойства, а наружный слой облегчает нанесение печати, обладая глянцевой поверхностью. Именно поэтому во все 3 слоя подмешиваются определенные добавки, которые невозможно подмешать к материалу всех 3 слоев на выдувной линии с 2 экструдерами. Поэтому, например, в Европе данные машины практически не применяются.

Трехслойные пленки

Самое оптимальное сочетание цены оборудования и качества производимой на нем пленки можно получить, используя трехслойные соэкструзионные установки. Уже сами 3-хслойные пленки обладают рядом неоспоримых преимуществ.

1. Комбинация из 3 тонких слоев дает возможность получить те же свойства (а иногда и лучшие), чем у 1-ослойной пленки. Следует также учитывать, что общая толщина 3-хслойной пленки может быть на 25-30% меньше по сравнению толщиной 1-ослойной пленки, что обеспечивает экономию основного полимерного сырья.
2. При производстве трехслойной пленки можно использовать вторично переработанное сырье, что успешно применяется в производстве мешков для мусора. Это позволяет еще больше экономить на полимерных материалах. При этом средний слой может на 80% состоять из вторичного полимерного материала, совершенно не ухудшая физико-механические свойства 3-хслойной пленки. Применение вторично переработанного полимера за счет многослойной технологии сейчас допустимо и при производстве пленки и для мешков для мусора, и для пленки для мульчирования, и для фасовочной пленки.
3. Специальные добавки, придающие пленке специфические свойства (к примеру, УФ - фильтр, антиадгезивные свойства, УФ - стабилизатор, адгезивные свойства) можно добавлять только в 1 или 2 слоя, что дает возможность экономить на дорогостоящих добавках. Например, у 1-ослойной стрейч-пленки клейкую добавку следует добавлять с определенным запасом, чтобы добиться стабильного проявления ее свойств на поверхности. У 3-хслойной пленки добавку можно прибавлять в 1 внешний слой, гарантируя стабильную клеящую способность 1 из поверхностей пленки.
4. За счет наличия в трехслойной пленке среднего слоя возможна реализация барьерные характеристик пленки, а также других специальных свойств. Помимо барьерных функций слои могут выполнять функцию УФ - фильтра, преобразовывать длину световой волны. Для этого в слой добавляют специальные полимеры – полисветаны.
5. В пленке, состоящей из нескольких слоев, можно сочетать свойства полимерных материалов, которые не может иметь ни одна монополимерная структура. Так называемая «сэндвич» - структура многослойной пленки, когда имеется чередование разных слоев, к примеру, из ПЭНП и ПЭВП, позволяет получать очень прочный материал. Получение пленки с подобными характеристиками из ПЭНП и ПЭВП в смесевом сочетании на 1-ослойном экструдере невозможно.
6. И наконец, 3-хслойная установка по выдуву пленки дает возможность расширить ассортиментный ряд выпускаемой продукции для выхода на новые рынки сбыта.

Пяти, семислойные пленки

На российский рынок поставляется также оборудование для выдува пяти- и семислойных пленок. Данные дополнительные слои дают возможность получать еще более развитые комбинации свойств: к примеру, добавить полиамидный слой, дающий барьерный эффект. 5-ислойные и 7-ислойные установки уже не новинка на отечественном рынке, но они входят в особый ценовой сегмент и по стоимости оборудования, и по стоимости перерабатываемого сырья. Цена самой простой комплектации установки для производства пятислойной пленки составляет более миллиона евро, а цена комплексного решения, включая техническую и технологическую поддержку, - несколько миллионов евро. Помимо этого, поставщики оборудования обычно имеют технологический регламент, согласно которому применять следует только определенные полимерные материалы от определенных производителей, что, конечно же, скажется на цене продукции. Российское сырье не применяется.

Но семь слоев еще далеко не предел для многослойных соэкструзионных установок. Существуют экструзионные головки, предназначенные для выдува пленки в десять слоев при пяти экструдерах. Получаемые пленки обладают высокими барьерными свойствами и имеют уникальные прочностные характеристики. Но цена такой установки вряд ли даст возможность рассчитывать на скорую окупаемость.

На практике комбинации различных слоев дают возможность добиваться очень интересных сочетаний материалов и их характеристик:

1. Для того чтобы улучшить сопротивляемость пленки излому можно разместить тонкий слой EVOH между 2 полиамидными слоями.
2. Для того чтобы улучшить барьерные свойства и уменьшить пропускания паров воды можно разделить полиамид связующим слоем.
3. Можно также разделить наружные слои на 2 отдельных слоя и в 1 из них применять более дешевый полимер.
4. Можно разместить слой из иономера определенной толщины для обеспечения требуемого качества сварных швов, а поверх применять более толстый слой из недорогого ПНП.
5. Для формирования очень толстых слоев можно применять многослойный пакет из аналогичного полимера для улучшения прочностных свойств.

Однако самым оптимальным вариантом являются трехслойные установки соэкструзионных линий в более продвинутом конструктивном исполнении: к примеру, с улучшенной термоизоляцией слоев в системе головки или с усовершенствованной системой пузырькового охлаждения.

Безусловно, большую роль играет стоимость оборудования. Цена экструзионных установок для выпуска 3-хслойной пленки высокого качества производителей из Европы составляет примерно 1 миллион евро, что, в принципе, приемлемо для проекта промышленного масштаба. Российское оборудование хорошо зарекомендовало себя на рынке, его стоимость в 3 раза меньше, помимо этого, имеется возможность для переработки российского сырья, что, без сомнений, значительно повышает рентабельность производства. Стоимость установок из ЮВА еще ниже, однако, выбирать их нужно с особой тщательностью. Следует отметить, что пяти и семислойные соэкструзионные установки сейчас вытесняются ламинаторами, что опять же обусловлено ценовым фактором: стоимость комплекса, который состоит из 3-хслойного соэкструдера и бессольвентного ламинатора, меньше стоимости 5-ислойной соэкструзионной установки, а по функциональным возможностям комплекс более привлекателен.

Перспективные области использования многослойных пленок

Совсем недавно разные виды продукции для упаковки производились из многослойной пленки, изготавливаемой за границей, включая Турцию, Китай и Восточную Европу. Но с 1999 года наблюдается тенденция по замещению импортной пленки на отечественную. Перспективными для отечественного рынка направлениями использования полимерных многослойных пленок для продукции, которая реально выпускается на российских предприятиях, являются следующие виды:

1. Фасовочная пленка

Хотя производство отечественной фасовочной пленки активно растет, полностью заменить импортную продукцию пока не удается. Это обусловлено и определенным конструктивным несовершенством, и физическим и моральным износом используемого оборудования, и недостаточным качеством отечественных материалов. Данный сегмент перспективен для новых производителей, которые имеют в своем арсенале усовершенствованное оборудование и способны предоставлять продукцию высокого качества по оптимальной цене. Причем это относится не только к обычным фасовочным пакетам, но и пакетам-сумкам, при производстве которых помимо экструзионных машин используются и другое оборудование (пакетосварочные машины, флексопечатные установки и другие). Что касается структуры пленок, то в этом сегменте основную долю занимают 1-ослойные пленки из ПВП. Но наблюдается и устойчивый рост доли многослойных пленок с применением ПНП, ПВП, ПП, ЭВА. В разных комбинациях эти пленки отлично удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к упаковке различных видов продуктов: сыпучих продуктов, хлебобулочных изделий, фруктов и овощей, макаронных изделий и других. К примеру, комбинация ПЭНП-ЭВА-ПП идеально подходит для упаковки сыпучих продуктов, которые имеют острые кромки и удлиненные компоненты, когда упаковке необходимы высокие эластичные характеристики, стойкость к раздиру и разрыву.

При упаковке конфет используется пленка с «твист-эффектом» (когда после скручивания кончики фантика сохраняют скрученное состояние очень долго). Но и здесь в основном применяется многослойная пленка, т.к. на практике оказалось, что 1-ослойные пленки с «твист-эффектом» стоят дороже, чем 3-хслойные пленки. Для упаковки кисломолочных продуктов также активно используются многослойные пленки, обладающие такими свойствами как масло- и жиростойкость, барьерный эффект, стойкость к ультрафиолетовому излучению. Сочетание разнообразных свойств в 1 пленке необходимо и для упаковки для фаршей и свежего мяса. Жесткие требования к упаковке предъявляются и производителями кондитерских изделий, чипсов, закусок к пиву. Именно поэтому специализация пленки для фасовки уже сейчас образовывает новые целевые ниши, которые могут заполнить лишь поставщики многослойных пленок.

2. Пленка для замораживания продуктов питания

Данный вид пленки можно выделить в отдельную группу, которая охватывает упаковку с обширным ассортиментом. В настоящее время данные пленки стали активнее применяться в рыбной промышленности в качестве защитной упаковки при замораживании, а также хранении в гофрокартонной упаковке для предотвращения смерзание рыбных продуктов и гофрокартона. Помимо этого, послойное прокладывание рыбной продукции в морозильных камерах сейнеров дает возможность избежать образования больших блоков, затрудняющих упаковку и сортировку. Для этих целей не подходят традиционные 1-ослойные полиэтиленовые пленки различной плотности, т.к. при низких температурах (– 40 ° С), пленка растрескивается. Комбинация слоев из полиолефинов в многослойной пленке дает возможность решить данную проблему. Именно поэтому 3-хслойная пленка для замораживания больших масс продуктов в настоящее время очень востребована на российском рынке.

3. Стрейч-пленка

В данную группу входят пленки нескольких целевых групп: стрейч пленка (от 7 до 10 мкм) для упаковки продуктов питания, паллетная стрейч-пленка (до 25 мкм) и сенажная пленка (25 мкм).

Если говорить о стрейч-пленке для упаковки продуктов питания, то в этом сегменте 1-ослойные пленки из линейного ПНП или смеси ПНП и линейного ПНП имеют сильные позиции. Однако высокая степень анизотропии в 3-хслойных пленках и их меньшая толщина ведут к вытеснению с рынка 1-ослойной стрейч-пленки. Появление новых технологий упаковки также приводят к увеличению потребления стрейч-пленки: например, лотки, обернутые в стрейч, вытесняют лотки, обернутые в термоусадочную пленку. Помимо этого, существующие технологии упаковки уже дают возможность образовывать герметичный шов при укупорке в стрейч-пленку контейнера с продуктом. Многослойный стрейч также предусматривает возможность упаковки продукта в модифицированной газовой среде.

Что касается паллетной стрейч-пленки, в ближайшем будущем из-за имеющихся требований к понижению материалозатрат и повышению анизотропных свойств, 3-хслойные стрейч-пленки вытеснят 1-ослойные. Самой перспективной, скорее всего, станет комбинация тонких наружных слоев из ЭВА и толстого слоя из линейного ПНП, которая обеспечивает большее сопротивление к раздиру, высокую вязкотекучесть и прекрасные свойства прилипания витков.

Сенажная пленка, предназначенная для обертывания запасов сена, хорошо зарекомендовала себя в сельском хозяйстве во всем мире. Кроме традиционных свойств стрейч пленки (сопротивление раздирам и проколам, прилипание, вязкотекучесть) сенажная пленка еще должна иметь хорошие барьерные свойства к кислороду.

В настоящее время сенажная пленка закупается за границей по очень высоким ценам, но ее можно выпускать и в России. Сейчас в стране только налаживается собственное производство сенажной пленки.

4. Парниковые пленки

Парниковые пленки, как правило, изготавливали 1-ослойными с использованием стабилизирующих добавок для защиты ПВП от лучей солнце. Так было до появления на рынке многослойных пленок, в которых сочетаются несколько свойств: эластичность, прочность, защита от запотевания, регулирование спектра света, антистатика, барьерная способность. Данные свойства совмещаются в 3-хслойной пленке меньшей толщины, чем обычная 1-ослойная пленка. Поэтому и в этом сегменте наблюдается вытеснение однослойных пленок многослойными.

Безусловно, мы перечислили не все направления использования полимерных многослойных пленок. Пленки применяются и для упаковки разнообразных непищевых продуктов: фармацевтики, бытовой химии, пиломатериалов, строительных материалов, фурнитуры и других изделий.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что упаковочные материалы более высокого качества всегда найдут себе применение, т.к. обладают лучшими защитными функциями упаковки, дают возможность максимально продлевать срок хранения продукции, обеспечивать надежное хранение изделия при определенных температурах. Несмотря на гегемонию фактора цены, на любой рынок постепенно приходят прогрессивные технологии, которые со временем вытеснят старые. Производители товаров пробуют, определяют экономический эффект и выбирают.

Помимо этого, очень часто качественная 3-хслойная пленка дает возможность экономии на сырье, что придает ей привлекательности и с ценовой точки зрения. А если учесть, что полимерные пленки изготавливаются из отечественного сырья и не уступают при этом в качестве, то производство их может стать хорошим и стабильным бизнесом. Важен и тот факт, что 3-хслойную пленку можно изготавливать и на отечественном оборудовании, которое в разы дешевле заграничного и хорошо зарекомендовало себя на рынке.

Таким образом, имеются оборудование для упаковки, материалы и технологии, которые уже сейчас дают возможность производить пленку отличного качества по оптимальной цене. А рынок всегда ждет хороших предложений, особенно привлекательных по соотношению цены и качества.