Технологии

Лакированная целлофановая пленка используется для упаковки кондитерских изделий, табачной продукции, парфюмерной продукции, жирный мясо-молочных продуктов. Обычный целлофановую пленку используют для упаковки товаров народного потребления, а также технических продуктов. Преимущество целлофана перед упаковочными материалами других видов заключается в его прозрачности, дающей возможность осматривать товар в таре, не прикасаясь к нему руками. Целлофан применяют также для декоративных целей, изготовления детских игрушек и елочных украшений. Обрезки целлофана используются для изготовления соломки для упаковки яиц или для плетения корзин и пр.

Свойства целлофана

Показатели физико-механических свойств целлофана:
Прочность при растяжении, МН/м2 35-75
Относительное удлинение при разрыве, % 10-50
Стойкость к распространению надрыва, сН 2-20
Прочность при продавливании
по Мюллеру, МПа 5,5-6,5
Прочность при ударе, МН/м2 47
Число двойных изгибов до разрушения 2-6
Плотность, г/см3 1,50-1,52
Гигроскопичность, % 12,8-13,9
Температура, (С плавления (размягчения) - начала разложения 175-205
Диэлектрическая проницаемость (при относительной влажности воздуха 65%) в области частот 100 кгц 5,3

Стойкость целлофана к различным воздействиям:

Стойкость к действию
сильных кислот плохая
сильных щелочей плохая
жиров и масел умеренная
органических растворителей хорошая
Водостойкость
водопоглощение за 24 ч, % 45-115
при высокой влажности умеренная
Стойкость к солнечному свету хорошая
Теплостойкость, (С) 130
Морозостойкость, (С) -18
Горючесть горит

Сырье для производства целлофана

К основным видам сырья, применяемым в вискозном производстве, относятся целлюлоза, едкий натр, сероуглерод и серная кислота.

Формование пленки

Для производства целлофана применяется так называемая целлофановая машина , представляющая собой по существу сложный агрегат, состоящий из формовочной и отделочной частей, сушилки и приемного механизма, наматывающего готовую пленку в рулоны.

Формовочная и отделочная части целлофановой машины являются проходным аппаратом, состоящим из ряда барок, оборудованных системой направляющих роликов, по которым пленка проходит внутри барок, и передаточными и отжимными валами, передающими пленку из одной барки в другую и отжимающими жидкость во избежание переноса ее в другие барки. Вискозная пленка формуется однованным способом в ванне, содержащей серную кислоту и сульфат натрия. Иногда для улучшения качества целлофана в осадительную ванну добавляют третий компонент - сульфат аммония, который увеличивает набухание пленки, что облегчает крашение и процесс получения более толстого целлофана. Примерный состав осадительной ванны для формования пленки толщиной 15-20 мк из вискозы со зрелостью 5-6 по NH4Cl приведен ниже в таблице 2. Свежую кислоту добавляют только в первую барку. Состав ванны во второй и третьей барках определяется уносом кислоты пленкой из предыдущей барки.

Интенсивный подогрев жидкости паром в первой барке ведут только в начале процесса, так как выделяющегося при формовании тепла (вследствие экзотермической реакции нейтрализации NaOH) достаточно для поддержания нужной температуры ванны. Процесс формования пленки может быть ускорен путем повышения температуры или кислотности ванны, а также еще большим увеличением зрелости вискозы.

Отделка пленки

При отделке пленки применяются операции: промывка, десульфурация, отбелка и кисловка с промежуточными и окончательными промывками, а также пластификацию пленки.

Для упрощения технологического процесса из числа отделочных операций часто исключают процесс отбелки, иногда и кисловки.

Пластифицированная пленка более эластична и имеет повышенную прочность на изгиб. В первой группе барок пленка промывается водой с целью удаления кислоты и солей, а также для частичного вымывания из нее серы. Во второй группе барок производится десульфурация. По выходе из осадительной ванны свежесформованная пленка содержит до 1% серы. Часть серы смывается с пленки теплой промывной водой. Окончательно сера удаляется обработкой раствором NaOH. Обычно применяют разбавленные растворы едкого натра (3-4 г/л) при высокой температуре (95(С). После обработки пленка содержит около 0,07% серы.

В десульфурационной ванне пленка сильно набухает, прочность ее резко понижается, вследствие чего обрывы происходят большей частью именно на этой стадии процесса.

После десульфурации и последующей промывки пленка хотя и прозрачна, но еще обладает серовато-желтоватым оттенком. Чтобы сделать пленку совершенно бесцветной, ее иногда отбеливают раствором гипохлорита натрия, содержащим около 2-3 г/л активного хлора. Процесс отбелки ведут при температуре 20-25(С. Далее пленка поступает на промывку водой и на кисловку раствором серной кислоты (2,5 г/л) для разложения оставшегося в пленке гипохлорита. При отсутствии отбелки кисловка служит для дополнительного удаления с пленки следов железа, которое придает ей слабо-желтоватую окраску. Иногда исключают также и кислову.

В качестве пластификатора наиболее широко применяется глицерин. Для пластификации целлофана могут быть использованы также двухатомные и многоатомные спирты (например, маннит, сорбит).

Обычно целлофан, употребляемый для упаковки, содержит 12-16% глицерина. Для некоторых специальных целей, когда требуется повышенная эластичность, выпускается целлофан с увеличенным количеством глицерина (до 30%). При этом применяют пластификационную ванну, содержащую повышенное количество глицерина. Данные, характеризующие зависимость физико-механических свойств целлофана от содержания в нем глицерина и воды.

Сушка и намотка пленки в рулоны

По выходе из барки, в которой производится пластификация глицерином, целлофан поступает в сушильную часть машины, состоящую из двух рядов сушильных барабанов (верхних и нижних), обогреваемых изнутри горячей водой. Пленка, поступающая в сушильную часть машины, содержит около 350% влаги (от веса сухой целлюлозы), а высушенная - 6-13%. В процессе формования, отделки и сушки вискозная пленка подвергается усадке - укорачивается. Величина усадки зависит от состава и зрелости вискозы, условий формования (состава и температуры осадительной ванны), толщины пленки и ряда других факторов.

При мокрых обработках (осадительные ванны, промывка, десульфурация, отбелка и кисловка) пленка усаживается на 34,7%, а во время сушки - на 9,9%. Это необходимо учитывать при технологических расчетах. По выходе из сушилки пленка наматывается на бумажную гильзу, надетую на деревянную палку или на деревянную бобину длиной 1,2-1,3 м. Вес рулона составляет 200-300 кг. При толщине целлофана 35 г/м2 и ширине 1,25 м длина пленки в таком рулоне достигает примерно 4600-7000 погонных метров.

Модификация целлофановой пленки

Одним из самых существенных недостатков целлофана является его большая водопроницаемость и высокая гигроскопичность. При погружении в воду целлофан через 24 ч поглощает равный себе объем воды, теряет прозрачность и механическую прочность (на 65-70%). Во влажной атмосфере целлофан деформируется, что портит внешний вид упаковки. В результате модификации получают пленки, которые обладают пониженной паро- и влагопроницаемостью, хорошо перерабатываются в изделия методом тепловой сварки, не слипаются при хранении в рулонах. Применяют следующие методы модифицирования целлофановой пленки: дублирование с пленкой из полиэтилена или других полимеров, лакирование, обработка так называемым антиблоком (водной суспензией меламино-формальдегидной смолы).

Дублирование

Дублирование проводят на машине-ламинаторе, которая снабжена экструзионной головкой и обычно размещается в одну линию с целлофановой машиной. В ламинаторе на пленку при помощи экструзионной головки наносят расплав полиэтилена. Затем дублированная пленка проходит зону охлаждения (25-30(С) и в пластическом состоянии поступает на прижимные валки (давление около 1,6 МПа), в результате чего увеличивается сцепление между пленкой и полиэтиленом. Толщина полиэтиленового покрытия зависит от соотношения скоростей перемещения целлофана и истечения расплава полиэтилена.

Лакирование

Для увеличения влагостойкости целлофан с одной или с обеих сторон покрывают лаковыми пленками толщиной от 2 до 4 мк. Для лакировки используются разбавленные растворы лаков, обладающих хорошей адгезией (сцеплением) к вискозной пленке (например, растворы колоксилина, различных поливиниловых соединений и др.). Лакированный целлофан становится гидрофобным (влагопроницаемость 1-1,5 г/м2(ч вместо 300-1000 г/м2(ч у обычного целлофана) и может склеиваться при 130 (С без применения клея.

Готовый лак содержит 10% твердого вещества 90% растворителей, например смеси этилацетата, бутилацетата и толуола в соотношении 6:1:3. Регенерируется примерно 90% смеси, которая вновь используется для приготовления лака. Пленкообразующее вещество лака может состоять, например, из следующих компонентов (в %):
Нитрат целлюлозы (нитроцеллюлозы) 50,0
Смола 10,5
Пластификатор 38,0
Парафин 1,5

Обработка (антиблоком)

Обработку целлофана (антиблоком( проводят на стадии пластификации. В результате взаимодействия феноло-формальдегидной смолы с гидроксильными группами целлюлозы снижается гигроскопичность пленки. Производство вискозной оболочки

Колбасные изделия зачастую выпускаются в вискозных оболочках, представляющих собой склееный целлофан или, что более удобно, сформованную трубку.

Основное отличие производства вискозной оболочки заключается в конструкции фильеры и формовочной машины. Для производства вискозной оболочки применяют фильеру, состоящую из двух колец из нержавеющей стали с зазором между ними, равным 0,8 мм. Через зазор продавливается вискоза, которая в осадительной ванне превращается в трубку (кишку) диаметром 40-50 мм. Футорка с фильерой погружается в осадительную ванну на глубину 40 см. Она имеет ряд отверстий для подвода ванны и воздуха внутрь формующейся трубки и отводы для отсоса реакционных газов. Воздух подается для того, чтобы ванна внутри формующейся трубки поддерживалась на одинаковом уровне с наружной ванной.

Сформованная трубка отводится вертикально вверх на ролики, расположенные на 2,5 м выше уровня ванны. По пути она орошается ванной для лучшего разложения ксантогената. Далее трубка проходит ряд ванн, где она подвергается тщательной промывке водой, десульфурации раствором NaOH, промывке водой и обработке глицериновой или хлористо-магниевой ванной.

Сушка трубок производится на каландрах. Затем они разрезаются на отрезки длиной 10 м (метровый товар) и упаковываются в пачки.

Линия производства целлофана

Назначение и устройство

Формировщик целлофана - агрегат для создания целлофана. Используется для формования плёнки. Формователь плёнки состоит из системы подачи суспензии, распылителя, 18 барок (ванн), а также фиксированных и подвижных передаточных валов.

Сушильная камера состоит из каркаса, 90 сушильных барабанов, 84 калориферов, системы подачи влаги, системы откачки воздуха из барабанов, теплостойкой оболочки, обрезателя и намоточного механизма.

Схема линии (щёлкните для увеличения):

Технология

На конце оборудования находится приёмный механизм, наматывающий целлофан. Длина оборудования - 85 метров. В машине вискоза превращается в волокнистую плёнку, проходит сквозь 266 специальных валов (роликов, валков), подвергаясь обработке и промывке.

Важный момент формования плёнки - придание её необходимой толщены в самом начале. Это выполняют дозаторный насос и распылитель, они подстраиваются под скорость оборудования, что гарантирует толщину плёнки.

Когда вискоза попадает в барку с серной кислотой, вискоза преобразуется в плёнку. В это время происходит промывка плёнки водой близкой к температуре кипения. Далее плёнка обрабатывается отбеливателем и другими химическими веществами, удаляя ненужные. Затем убирается сероуглерод. Плёнка обильно промывается, и таким образом непрерывно идёт формирование волокнистой плёнки.

На данном этапе плёнка ломкая и недостаточно эластичная, поэтому далее она проходит обработку химикатами типа глицерина. После обработки для придания требуемой прочности и эластичности плёнка подвергается обработке смягчителями. На этом этапе плёнка содержит более трети воды и для её снятия плёнка поступает в сушилку, состоящую из 90 сушильных барабанов.

Содержание воды в плёнке - важный показатель, поэтому после сушки плёнка подаётся в часть управления влагосодержанием, что гарантирует то что плёнка на выходе перед намоткой имеет определённый процент воды (обычно 7～8%). После этого плёнка наматывается на бобины и поступает на склад.

Устройство оборудования надёжно, удобно обслуживать, приятный внешний вид, рациональное расположение.

Параметры

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка упаковочных пленок можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок упаковочных пленок  в России».

www.polymery.ru