Технологии

Смолой подложки в концентратах всегда является LLDPE, но выбор может быть различным. Bayshore разработала свой концентрат BI 113 в конце девяностых годов с использованием смолы подложки с индексом расплав 1 - 2 вместо более типичного 10 - 20. Испытания, проведенные компанией Omya, показали, что использование положки, вязкость которой близка к вязкости основной смолы, используемой при изготовлении пакета (HDPE  с индексом расплава 0.7 или LLDPE с индексом расплава 0.9 - 1.5), повышает конечные свойства готового продукта. Майкл Роуссел, менеджер технической службы Omya, говорит, что подбор соответствия молекулярных масс подожки и смолы пленки позволяет использовать самый высокие концентрации наполнителя. Тем не менее, в Heritage Plastics используют смолы положки с более высоким индексом расплава для производства концентрата с 80% неорганического наполнителя.

Последние самые существенные достижения в области производства концентратов были достигнуты двумя крупнейшими поставщиками неорганических материалов, Omya и Imerys, которые разработали новые марки для пленок с менее широким распределением размеров частиц и специальными поверхностными покрытиями. Компания Omya также выбирает месторождения минералов с более яркой и синей окраской, чтобы использовать их в своих пленках.

В Северной Америке измельченный CaCO₃ для производства пленки изготавливают из мрамора; в других частях света его производят из мела, известняка или мрамора. Все три материала одинаковы по химическому составу, но мел и известняк геологически моложе, и их необходимо предварительно обрабатывать для удаления влаги перед тем, как превратить их в концентрат.

Для производства пакетных пленок размер частиц CaCO₃ должен быть 1 - 2 микрона с покрытием 1.0% - 1.2% стеариновой кислотой для того, чтобы сделать материал гидрофобным, чтобы минерал рассеивался и пропитывался в полиэтилене. Компания Hilex использует 1.3 - 1.4-микронное серединное значение размера частиц и 6-микронное верхнее значение. Heritage Bag использует 1-микронный серединный размер и 8-микронный верхний размер.

При производстве сельскохозяйственных пленок и брезентов, которые толще и тяжелее, может использоваться CaCO₃ с более чем 3-микронным серединным размером. Для более крупных частиц может не потребоваться обработки поверхности для того, чтобы облегчить пропитывание, что позволяет сократить расходы. С другой стороны, пленки, содержащие более крупные частицы CaCO₃, могут быть шершавыми. Одну из таких пленок не смогли использовать для целевого применения в качестве разделительной пленки для транспортировки полированных алюминиевых листов: пленка просто царапала листы. Использование CaCO₃ при производстве сельскохозяйственных пленок также ограничено, поскольку он вызывает термическую деградацию.

Маточные смеси для пленки содержат 70% - 80% CaCO₃ по массе. Компания Ingenia Polymers производит концентрат для изготовления пленки IP 1080 при 70% CaCO₃. А компания Ampacet увеличила количество наполнителя в своем концентрате  с 70% до 75% благодаря внедрению два года тому назад своей марки 101870. В марке от Bayshore BI-113 содержится 75% CaCO₃. В концентрате компании Heritage Plastics Minapol 80%, это самое большое значение в отрасли.

Наполнитель влияет на свойства

Количество карбоната кальция, затрачиваемого на производство того или иного пакета, зависит от применения, смолы, толщины, окраски и, более всего, от того, как пакеты реализуются: по толщине, по весу или поштучно. Повышение плотности наполненной пленки дает увеличение массы при той же толщине пленки и, следовательно, меньшее количество пакетов на данную единицу веса. Оба эти фактора ограничивают использование наполнителя.

CaCO₃ также оказывает отрицательное воздействие на блеск и прозрачность, поэтому его наличие  не слишком хорошо для блестящих высококлассных пакетов для покупок или для прозрачной упаковки. Из-за того, что наполнитель повышает непрозрачность, в натуральных пленках можно использовать меньшее количество наполнителя по сравнению с окрашенными. Соэкструзия может увеличивать глянцевость наполненной пленки.

Большее количество CaCO₃ можно добавлять к LLDPE по сравнению с HMW-HDPE, а также к толстым пленкам можно добавлять большее количество, чем к тонким. Heritage Bag использует содержание 14% - 20% CaCO₃ в пакетах из LLDPE и 8% - 15% CaCO₃ в пакетах из HMW-HDPE. В некоторые типы LLDPE можно вводить большее количество наполнителя, чем в другие, в зависимости от того, какие необходимы свойства пакета. Как сообщают в Heritage, некоторые сочетания основной смолы, степени раздува и концентрации неорганического наполнителя дают более высокую ударную прочность пленки при падении сверху заостренного груза без ущерба для предела текучести при растяжении.

На предел прочности при растяжении, который имеет решающее значение для пакетов для бакалейных товаров и мусора, оказывает воздействие концентрация CaCO₃, но степень воздействия зависит от самой концентрации и типа используемой смолы. Добавление 5% CaCO₃ повышает предел прочности при расширении бутенового LLDPE и в машинном направлении, и в поперечном направлении. Но, как говорят в Heritage, при 20% CaCO₃, предел прочности при растяжении бутенового LLDPE практически тот же, что и у чистой смолы. Наибольшее увеличение предела прочности при растяжении для октенового и гексенового LLDPE также имеет место при 5% CaCO₃, это увеличение очень небольшое при содержании наполнителя 20%. Следует отметить, что при таких концентрациях наполнителя, предел прочности при растяжении никогда не опускается ниже значений для чистой смолы LLDPE.

С другой стороны, такие свойства пленки из LLDPE как устойчивость к протыканию и истиранию, улучшаются при более высоких концентрациях CaCO₃ и уменьшаются при меньших концентрациях. Как показали испытания Heritage, при концентрации CaCO₃ 11% - 25%, ударопрочность при падении заостренного груза выше, чем у не наполненной смолы, и ее значения ниже значений для не наполненной смолы при уровнях наполнения до 10%.

Ударопрочность при падении груза может также повышаться очень значительно при более высоких концентрациях в зависимости от типа смолы. При 20% CaCO₃ ударопрочность при падении груза для 15-микронного бутенового сополимера LLDPE составляет 100 г, а это несколько выше, чем у не наполненной пленки при 75 г. Тем не менее, сополимер Hexene значительно повышает ударопрочность при падении груза при 20% CaCO₃: она повышается до почти 500 г со 150 г у не наполненной смолы. Октеновый LLDPE также получает ударопрочность при падении груза 500 г  при 20% CaCO₃, по сравнению с 200 г для не наполненной смолы.

С текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка полиэтиленовых пакетов можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок пакетов из соэкструзионных и ламинированных пленок в России».