Полимерные пленки — наиболее распространенный материал для упаковывания: в них упакованы многие продукты питания, канцелярские товары, одежда; из пленок сделаны пакеты и мешки. Рынок полимерных пленок является основным сектором потребления полимерной упаковки, он составляет около 25 % от всего объема выпускаемых полимеров.
Можно выделить следующие причины, способствующие широкому использованию полимерных пленок в качестве упаковочных материалов:
– технические: пленки обладают исключительным соотношением внешний вид/вес, располагая к тому же возможностями по герметизации, защите от проникновения газов, влаги и химических смесей; пленки позволяют наносить на товары печать и информирующие потребителя надписи; они выглядят эстетично и легки по весу;
– экономические: пленки могут производиться в массовом порядке по низким ценам, и особенно хороши для производства упаковки небольшими партиями;
– эстетические: пленки могут придать товару внешнюю привлекательность и предложить широкие возможности по дизайну — для нанесения рисунков и надписей;
– экологические: снижение веса упаковки, высокие защитные свойства полимеров (по сравнению с бумажной упаковкой и картоном) делают пленки более благоприятными для окружающей среды [6].
Из полимерных пленок можно получать различные виды продукции, начиная от однослойных пленок из полиэтилена, и до многослойных высокотехнологичных материалов из различных полимеров, включая металл и бумагу, а также термоусадочную и стретч-пленку (stretch).
Термоусадочная пленка — полимерная пленка, способная сокращаться под воздействием температуры, превышающей температуру размягчения полимера.
Стретч-пленка (stretch) — материал, обладающий способностью обратимо растягиваться с удлинением 200 -300 %, а также способностью прилипать к самому себе, не прилипая к обертываемому содержимому (умеренные избирательные адгезионные свойства) [4].
Сравнивая эксплуатационные характеристики полимеров, используемых для изготовления пленок, можно выделить несколько общих свойств, позволяющих считать полимерные пленки незаменимым материалом для упаковочного производства. С точки зрения экологической безопасности они помогают снизить объемы затрат, уменьшить вес упаковочных материалов. К сожалению, в настоящее время отходы полимеров трудно перерабатываются [3], из-за чего пленки в глазах потребителя кажутся менее привлекательными.
В последнее время наблюдается растущий интерес к полимерам с различными добавками, которые позволяют улучшить свойства упаковочных материалов.
Термоусадочные пленки используются для упаковки хлебобулочных изделий, кондитерских изделий, почтовых отправлений, как транспортная, групповая упаковка, упаковка журнальной продукции, косметики и парфюмерии, электротоваров, промышленных товаров, как этикетки, крышки, колпачки — все это упаковка, которая приводит к загрязнению окружающей среды в виде отходов продукции одноразового пользования. Учитывая особенности производства термоусадочной пленки, связанные с нарушением структуры полимеров, можно предположить, что вторичная переработка такой упаковки не позволит получить материал с хорошими физико-механическими характеристиками, а значит необходимо придать такой упаковке свойство «быстро исчезнуть». В последнее время разработаны добавки, которые позволяют решить эту проблему путем создания оксибиоразлагаемых пластиков.
Оксибиоразлагаемые пластики представляют собой полимеры, модифицированные специальными добавками — ускорителями процесса окисления полимера под действием УФ и кислорода воздуха до соединений, которые в дальнейшем потребляются микроорганизмами с образованием углекислого газа, воды и биомассы.
Оксибиоразлагающие добавки представляют собой соединения, содержащие ионы металлов в форме карбоксилатов, которые действуют в полимерах как ускорители фото- и термического окисления и отличаются высокой эффективностью при низких концентрациях (1–3 %), а также способностью разлагаться как под действием УФ-света, так и микроорганизмов.
Наиболее распространенной в настоящее время является добавка d2w, которая производится английской компанией Symphony (Великобритания) и применяется в производстве изделий из полиэтилена и полипропилена, основных материалов для изготовления упаковки. Она успешно используется в 60 странах мира, среди которых Канада, Великобритания, США, Франция, Италия, Бразилия, Индия и др.
Крупнейшими потребителями добавки являются предприятия-производители пленок и пакетов, поставляющие свою продукцию розничным сетям, сетям отелей, ресторанам. Упаковкой, содержащей добавку d2w, пользуются такие крупные компании, как Wal-Mart, Tesco, KFC, PizzaHut, Marriott, Nescafe, ZARA, WWF и многие-многие другие.
Наличие добавки никак не меняет свойства базового полимера и, соответственно, готового изделия. Упаковка, изготовленная с применением добавки, будет такой же прочной, хорошо окрашиваемой, при необходимости прозрачной и т. д. Преимущество нового продукта в том, что полимерные материалы с добавкой d2w исчезнут в любых условиях. При этом продукты разложения — углекислый газ, вода, гумус — абсолютно безопасны для человека и окружающей среды.
Эффективность добавки d2w, ее безопасность, допуск к контакту с пищевыми продуктами, экологичность подтверждены сертификатами ведущих лабораторий и испытательных центров мира (например, RAPRA) [5].
В нашей стране данной добавке уделяют особое внимание такие компании-производители изделий из пластмасс как «ЕвроБат» (Санкт-Петербург), «Симплекс».
Рецептура добавки, на основе которой ООО «ЕвроБат» выпускает упаковку, разработана так, что срок годности пакета составляет 18 месяцев, впоследствии при утилизации начинается процесс разложения, который длится около 1,5 лет. Чтобы не ускорить разложение во время эксплуатации необходимо соблюдать одно простое условие — не держать долго под действием прямого солнечного света.
На начальном этапе экологичные пакеты не отличаются по внешнему виду и прочностным характеристикам от обычных пакетов. Никаких технологических сложностей в процессе производства изделий с добавкой нет [2].
Учитывая результаты исследований можно предположить, что введение добавки d2w в термоусадочную пленку позволит решить проблему утилизации отходов термоусадочной упаковки.
Для производства термоусадочной пленки из ПЭНП с оксибиоразлагаемой добавкой d2w можноиспользовать рукавные плёночные экструзионные линии, предназначеные для производства плёнок методом рукавной экструзии с раздувом по схеме «снизу-вверх» в виде рукава, полотна для последующего изготовления различной пленочной продукции, упаковки и т. д. Экструдеры для переработки полиэтилена комплектуются многокомпонентными системами подачи сырья, системами внешнего и внутреннего охлаждения рукава. В зависимости от задач, конфигурация линии может включать вращение головки или тянущего устройства. Наличие системы утилизации кромки позволяет отбирать кромку, гранулировать, и возвращать в цикл производства плёнки [1].
Полиэтиленовую термоусадочную пленку изготавливают методом экструзии с последующим пневматическим растяжением согласно ГОСТ 25951–83. В качестве исходного сырья используют полиэтиленвысокого давления (ПЭВД) 15313–003 ГОСТ 16337–77 высшего сорта и специальную добавку d2w, которая обеспечивает разложение стандартного ПЭ на безопасные компоненты через «запрограммированный» рецептурой добавки срок. Такая добавка представляет собой мастербатч-гранулят на полимерной основе, которая добавляется в соотношении 1–3 % по массе к 97–99 % основного материала. Гранулированный полимерный материал с добавкой из технологической емкости пневозагрузчиком доставляется в бункер, где происходит его окончательная подготовка (подсушка, предварительный нагрев) к переработке. Поступив в экструдер, полимер пластицируется, гомогенизируется и под давлением нагнетается в формующую головку, откуда выдавливается в виде рукавной заготовки, сечение которой определяется геометрией кольцевой щели головки. Внутрь заготовки через дорн головки при давлении (2–4 кПа) подается воздух, под действием которого происходит раздув экструдата в поперечном направлении с образованием пленочного пузыря. Для придания раздуваемому пузырю формоустойчивости его интенсивно охлаждают обдуванием холодным воздухом через дюзы наружного охлаждающего устройства. Для стабилизации формы рукава и ускорения его охлаждения также служит кольцевой бандаж.
Достоинство термоусадочной упаковки заключается в относительной простоте самого процесса упаковывания, ее прочности, эстетичности при относительно небольшой стоимости. Кроме того, можно отметить доступную сырьевую базу, простоту и экологичность утилизации использованной пленки и отходов ее производства. Таким образом, термоусадочная пленка является прекрасным упаковочным материалом, технология производства которого имеет свои особенности.
Таким образом, одним из наиболее эффективных способов решения проблемы утилизации отходов упаковки из термоусадочной плёнки является производство оксибиоразлагаемых полимеров, способных разрушаться в природе с образованием безвредных веществ.
Литература:
- АЛЕКО. Российский производитель оборудования для переработки полимеров. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://polimerexpert.ru/ekstruderyi-dlya-proizvodstva-pe-plenki-mini
- Биоразлагаемые полимерные упаковочные материалы / [Электронный ресурс] –Режим доступа: http://www.agronews.ru
- Ершова О. В., Муллина Э. Р., Чупрова Л. В., Мишурина О. А., Бодьян Л. А. Изучение влияния состава неорганического наполнителя на физико-химические свойства полимерного композиционного материала // Фундаментальные исследования. 2014. № 12–3. С. 487–491.
- Лебедева Т. М. Экструзия полимерных пленок и листов [Текст] — Спб.: ЦОП «Профессия»2009. — 216с.
- Пластиковая упаковка не должна жить вечно: о добавках для самопроизвольного разрушения полимеров / [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.article.unipack.ru
- Спецвыпуск «Все о пленках» / Отраслевой сервер Unipack.Ru
