+7 (495) 787 55 99
Главная » Новости и статьи » Виды, свойства и выбор антиблокирующих добавок для полимерных пленок

Новости и статьи

Виды, свойства и выбор антиблокирующих добавок для полимерных пленок

Причины блок-эффекта

Общей причиной пленочного блок-эффекта считается адгезионное взаимодействие между слоями полимерных пленок. Наиболее распространено мнение о том, что адгезионный слой на поверхности пленки образуют низкомолекулярные фракции в пленочном полимере, мигрирующие на его поверхность. В числе причин второго порядка, обусловливающих склонность к сли
панию пленок, можно назвать следующие:

• природа и строение полимера. Известно, что некоторые пленочные полимеры, например металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), ЛПЭНП очень низкой плотности, а также сополимеры этилена (ЭМА, ЭВА, …), имеют более выраженную склонность к слипанию по сравнению с традиционными ПЭНП или ЛПЭНП, произведенными с использованием катализаторов Циглера – Натта;

• применение большого количества мигрирующих добавок, особенно слип-добавок, антистатиков и антифогов;

• поверхностная обработка пленок, приводящая к увеличению их поверхностной энергии (например, двусторонняя обработка пленки коронным разрядом);

• шероховатость поверхности, жесткость и толщина пленок


Наличие антиблока в составе пленочного полимера позволяет повысить шероховатость поверхности пленки, в том числе ориентированной, и предотвратить тем самым соскальзывание ее слоев при намотке, способствуя более высокому качеству рулона 
(например, очень тонкие гладкие гибкие пленки имеют повышенную склонность к слипанию);

• технологические параметры производства пленок, особенно скорость их охлаждения, которая уменьшается с увеличением толщины пленки.

Электростатические свойства пленок также могут привести к блок-эффекту, если в составе пленочного полимера не использовалась антистатическая добавка, обладающая достаточной эффективностью.

Блок-эффект вызывает определенные затруднения при обращении с пленками и конечными изделиями, изготовленными из них. В промышленных условиях он может, например, усложнить разделение стретч-худпленки или палетной термоусадочной пленки в процессе упаковывания товаров. Применение антиблокирующих добавок при производстве полиолефиновых и других пленок позволяет во многом устранить эти проблемы, обеспечив, например, легкую и бесшумную размотку рулона, простоту отделения одного слоя пленки от другого, легкость открытия упаковки, отсутствие трудностей при последующей переработке. При этом следует подчеркнуть, что современные высокоэффективные антиблоки оказывают минимальное влияние на оптические свойства пленок и не взаимодействуют с прочими компонентами ее рецептуры, в том числе со скользящими добавками, антистатиками и др. Но это возможно только при правильном выборе антиблока с учетом всех привходящих факторов (природа пленки, ее толщина, назначение и т.д.), о чем будет несколько более подробно сказано далее в данной статье. 

Механизм действия антиблокирующих добавок 

При добавлении в рецептуру однослойных пленок или наружных слоев многослойных соэкструзионных пленок концентрированного антиблока частицы антиблок-агента создают на поверхности пленок искусственные неровности, которые существенно уменьшают фактическую площадь контакта между слоями и способствуют свободной циркуляции воздуха в межслоевом пространстве (рис. 1 и 2). Это уменьшает адгезию и, соответственно, сокращает усилие, требуемое для разделения пленок. Эффективность антиблокирования определяют два основных фактора – удельное количество частиц антиблок-агента на поверхности пленки и их размер.

Чем больше этих частиц распределено в объеме пленки и чем больше их размер, тем более выраженной является микрошероховатость поверхности. При этом важно, чтобы частицы антиблок-агента были равномерно диспергированы в пленке с точки зрения сохранения однородности ее свойств. Антиблоки с небольшими размерами частиц более предпочтительны для использования в тонких пленках (условно – толщиной 30 мкм и менее), тогда как грубые частицы используются для толстых пленок (толщиной более 30 мкм). Указанный механизм действия антиблоков подтверждают результаты исследования корреляции между шероховатостью поверхности пленок и усилием их разделения (см. рис. 2)

Следует отметить, что антиблок особенно важен для операции намотки пленки. За счет того, что частицы антиблок-агента создают микронеровности на поверхности пленки, при наматывании ее последующий слой не соскальзывает с предыдущего. В результате слои пленки в рулоне становятся значительно более ровными, а качество намотки гораздо легче поддается контролю (см. фото у заголовка статьи)

Виды антиблоков и определение антиблокирующей силы 

В настоящее время на рынке доступно множество антиблокирующих добавок в виде концентратов, активными агентами в которых могут быть неорганические и органические компоненты (см. фото). Наиболее распространенными из них являются:

• силикаты;

• натуральный диоксид кремния;

• синтетический диоксид кремния;

• тальк;

• карбонат кальция (мел).

Полимером-носителем в концентратах антиблокирующих добавок обычно бывает пленочный полимер или близкий к нему по своей химической природе. Объективная оценка эффективности действия антиблока – вещь непростая. Дело в том, что условия производства, намотки и хранения пленок, в результате которых они слипаются (блокируются) бывают самыми различными, и их крайне затруднительно проконтролировать и воспроизвести. Поэтому пленки сначала деблокируют, а затем блокируют снова, но уже при известных условиях термомеханического воздействия на них.

Наиболее распространенным является стандарт испытаний слипшихся пленок, согласно которому усилие их разделения, характеризующее антиблокирующую силу, измеряется методом параллельных пластин по стандарту ASTM D 3354. Таким образом, первый этап тестирования заключается в наложении друг на друга двух пленок габаритами 7,6×15 см, которые выдерживают в течение 24 ч при температуре 50 оС под нагрузкой 5,78 кгс. Затем, на втором этапе, с помощью специального прибора измеряется максимальное усилие (в граммах или Ньютонах) полного разделения двух пленок (рис. 3).

Разумеется, не исключаются и другие условия предварительного блокирования пленок (температура, нагрузка и длительность выдержки), если это требуется потребителю. Иногда образцы пленок смачивают водой или другими жидкостями, пытаясь в лаборатории максимально приблизить тест к реальным условиям эксплуатации пленочной продукции. 

Свойства и применение антиблокирующих добавок

Свойства и области применения антиблоков будут представлены далее на примере широкого ассортимента этих продуктов компании Ampacet, накопившей многолетний опыт их разработки и использования [2]. Несмотря на негативное влияние одного из распространенных антиблоков – натурального кристаллического диоксида кремния (SiO2) – на здоровье и безопасность человека при вдыхании, он по-прежнему широко используется при производстве пленок. Намереваясь защитить здоровье и благополучие своих клиентов, всех потребителей конечной продукции, а также своих сотрудников, компания Ampacet приняла решение полностью отказаться от использования натурального кристаллического SiO2 (кремнезема). Из данных, приведенных на рис. 4, видно, что в ассортименте Ampacet имеются антиблоки, которые не только не уступают по антиблокирующему эффекту натуральному SiO2, но и превосходят его.

Технические характеристики и состав некоторых антиблоков для ПЭпленок представлены в табл. 1. В зависимости от химической природы, размера частиц и других специфических факторов и свойств антиблок может оказывать определенное влияние на оптические и скользящие свойства пленок. В табл. 2 представлены некоторые показатели свойств ПЭ-пленок при использовании в их рецептуре разнообразных антиблоков компании Ampacet в присутствии такой распространенной скользящей добавки, как эрукамид.

Как видно из табл. 2, разные антиблоки по-разному влияют на оптические и скользящие свойства пленок, характеризуемые коэффициентом трения. Поэтому переработчику следует выбирать, что называется, «золотую середину», опираясь на назначение производимой им пленки и требования к ней. Если приоритетным является антиблокирующий эффект, то следует, очевидно, выбрать антиблок марки 102667, «соглашаясь» со значительным изменением блеска и мутности пленки.

Если же желательно сохранить эти оптические свойства, то предпочтительней становится, например, марка 101820 со сравнительно невысоким, но в то же время антиблокирующим эффектом. В ряде случаев для обеспечения скользящего эффекта можно использовать комбинированные добавки, в рецептуру которых, кроме полимераносителя и антиблок-агента, входит и скользящая добавка, например, эрукамид или олеамид (табл. 3). Если вдаваться в подробности взаимодействия антиблоков с другими добавками, то это тема отдельной статьи. Здесь же следует заметить, что все антиблокирующие добавки влияют, например, на оптические свойства пленок, хотя и разной степени. Производитель пленки должен знать об этом, как и о возможном влиянии антиблоков на другие добавки, имеющиеся в рецептуре пленочного полимера, а расширенную информацию он может получить от специалистов в этом вопросе.

В конечном счете выбор оптимального антиблока для конкретной пленки определяется не только его антиблокирующим эффектом и стоимостью, но также областью применения конечной пленочной продукции, структурой пленки, природой пленочного полимера и требуемыми характеристиками (оптическими свойствами, коэффициентом трения и др.). Основываясь на многолетнем опыте в области антиблокирующих добавок для полиолефиновых пленок, компания Ampacet разработала рекомендации по выбору «правильного» антиблока, которые представлены в табл. 4 и 5 и которые помогут производителям пленок предварительно определиться с возможным антиблоком.

Линейка антиблокирующих добавок Ampacet включает широкий ассортимент продуктов общего и специального назначения, отвечающих требованиям самых разнообразных областей применения. Из них всегда можно подобрать антиблок для тех случаев, когда, например, требуются:

• высокая прозрачность пленки;

• низкое взаимодействие с прочими компонентами пленочной рецептуры;

• хорошая, высокая и очень высокая антиблокирующая способность;

• возможность применения для широкого ряда полимеров, в том числе для имеющих особо высокую склонность к слипанию. Необходимо, однако, обращать внимание на то, что при неправильном выборе антиблока он может оказать негативное воздействие на качество пленки. Поэтому следует учитывать такие свойства антиблока, как, например:

• дисперсность антиблокагента (слишком крупные частицы антиблок-агента или их агломераты могут вызвать появление на пленке вкраплений или белых точек);

• чувствительность к влаге (изза повышенной влагоемкости антиблока на пленке могут появиться серебристые точки);

• сопротивление истиранию (невысокая стойкость антиблока к истиранию может привести к образованию пыли в процессе изготовления пленки);

• стойкость к царапинам;

• термостойкость (вследствие термоокислительной деструкции антиблока может появиться запах при производстве пленки, который в некоторых случаях останется и у полимерной пленки);

• поглощение антиблока (если для пленки большой толщины использовать очень тонкодисперсный антиблок-агент, то он может быть поглощен в объеме полимера и у поверхности пленки не будет создана достаточная шероховатость). В зависимости от формы частиц агентов некоторые антиблоки могут также обладать скользящим эффектом. В особой степени это проявляется в БОПП-пленках вследствие их повышенной жесткости. Форма частиц таких антиблок-агентов позволяет БОПП-пленкам скользить по поверхности друг друга с низким трением. При использовании подобных антиблокирующих добавок исчезает необходимость дополнительного введения скользящих веществ в рецептуру БОПП-пленки. Следует добавить, что антиблоки Ampacet в соответствии с нормативами ЕС и США могут применяться при производстве изделий, контактирующих с пищевыми продуктами. В заключение необходимо подчеркнуть, что приведенная в данной статье информация вовсе не исчерпывает всех задач, связанных с применением антиблоков, и путей их решений. Практика показывает, что самый короткий и одновременно экономичный путь достижения цели – обратиться к профессионалам в этом вопросе, которыми являются специалисты Ampacet.

 
Схема проезда