Гид по закупкам термоусадочных плёнок

Зайдите в телеграм канал Поставщики упаковки https://t.me/packsuppliers и в закрепленном сообщении загрузите бота. 

 

Основные потребительские свойства термоусадочной плёнки
Термоусадочная плёнка представляет собой полимерный материал (упаковочное изделие), способный при нагревании до температуры, превышающей температуру размягчения полимера, сжиматься (усаживаться) в одном или в обоих направлениях (продольном или поперечном).
Достоинства термоусадочных плёнок:
• хорошая или превосходная прочность в интервале температур от -50°С до +50°С мин;
• легко свариваются;
• эластичны, не деформируют продукт;
• инертны по отношению к большинству упаковываемых товаров;
• прозрачны или закрашены;
• доступная стоимость;
• компактность;
• многослойные плёнки обладают некоторыми барьерными свойствами.

Недостатки термоусадочных плёнок:
• сложности при необходимости переупаковать грузы на складах дистрибуции;
• ограниченная производительность, особенно при ручном упаковывании;
• ограниченная механическая прочность;
• ограниченная сила фиксации;
• необходимость использования предварительной заготовки в отдельных случаях;
• возможность образования «раковин» в процессе усадки.

термоусадочные плёнки Возможная классификация 

Если вы читали материал про рецептуру и состав слоёв стрейч-плёнок, то вы уже достаточно хорошо разбираетесь в этом вопросе.
Для повышения фунциональности Термоусадочные плёнки могут быть многослойными плёнками, например слоистыми материалами или совместно экструдированными многослойными плёнками. Многослойные плёнки можно получать традиционными способами с использованием таких же типов экструдеров, что и в производстве однослойных плёнок, однако, с иным решением экструзионных головок. В процессе соэкструзии используются как минимум два (но часто большее число экструдеров), снабженных совместной головкой, в фильерах которой соединяются расплавы различных полимеров.
Формирование каждого слоя многослойной термоусадочной плёнки происходит отдельно и возможные дефекты каждого слоя распределяются и не накладываются, поэтому плёнка может быть на 15-20% прочнее, чем аналогичная по толщине однослойная. Таким образом, становится возможным уменьшить толщину многослойной «термоусадки» без ухудшения ее потребительских характеристик. Также, уменьшение толщины дает возможность снизить температуру в термотуннеле, что позволяет заказчику упаковки экономить электроэнергию и повысить производительность. Поэтому многослойные плёнки это не только экономия материала.
Кроме того, уменьшается база для расчёта экологического сбора.
Порядок чередования слоев, т.е. структура многослойного упаковочного материала, определяется его функциональным значением. Внешний слой осуществляет защиту от внешнего воздействия, а также служит основой для нанесения печати.

Многослойная термоусадочная плёнка включает первый слой сополимера с кислотой, сополимера этилена с α-олефином или их смесь, второй слой, содержащий сополимер этилена с 9-20% винилацетата. Плёнка может иметь третий слой из барьерного полимера, четвертый слой - сополимера этилена с 9-20% винилацетата и пятый слой. Внешние слои из полипропилена и нетканых материалов можно использовать для предотвращения сплавления с упаковываемыми в термоусадочную плёнку изделиями или их повреждения.

При производстве плёнок на многослойных экструдерах можно модифицировать слои различными добавками, красителями или особыми материалами. Это очень важно, когда требуется получить различные свойства на внешних сторонах плёнки. Например, хорошая свариваемость одной поверхности и глянец на другой; предотвратить плавление одной полиэтиленовой плёнки к другой в процессе термоусаживания -к упаковываемой продукции.

Слои (отличающиеся от слоя смеси гомополимера линейного этилена низкой плотности и сополимера) могут, например, включать ПЭНП; ЛПЭНП, полученный на катализаторе; ЛПЭНП, полученный на металлоценовом катализаторе, сополимеры этилена, полипропилен и нетканые материалы.
Этим поставщики объяснят более высокую цену или повышение стоимости за кг, но неопытные заказчики должны понимать, что специальные полимеры составляют не более 40% массы, а обычно не более 25%, или не более 10% от массы слоя смеси гомополимера и сополимера. Функциональные добавки не более 5%. Например, в однослойную плёнку специальные добавки (например, УФ-фильтр, УФ-стабилизатор, адгезивные или антиадгезивные ) вводят с избытком, а при производстве многослойной плёнки добавку можно вводить лишь в один внешний слой.

Термоусадочные плёнки на основе ПВД могут также включать слой совместно экструдированного полипропилена для снижения влияния оплавления ВВД на изделия, обернутые термоусадочной плёнкой, в процессе термообработки для усадки плёнки. Т.е. внешние слои из полипропилена и нетканых материалов можно использовать для предотвращения сплавления с упаковываемыми в термоусадочную плёнку изделиями или их повреждения.
Смешение полимеров усложняет вторичную переработку плёнок, что является минусом.

Производство многослойной плёнки требует специального оборудования, в большинстве случаев экструдера для производства, например, трехслойной термоусадочной плёнки. При этом можно использовать для изготовления всех трех слоев как однородное сырье, так и для изготовления центрального слоя вторичное сырье. Это будет наиболее экономичный вариант трехслойной структуры. Такая структура практически не теряет прочности, по сравнению с однослойной плёнкой, изготовленной из смеси вторичного и первичного сырья, и позволяет производителю снижать себестоимость продукции, а заказчику получить более экономичную версию термоусадочной плёнки, но и особенных достоинств в ней не будет. Более функциональные характеристики получаются, когда для формирования центрального слоя производитель использует специальные полимеры и присадки, и получается повышенная жесткость и прочность.
Рецептура внутреннего слоя требует использования ЛПЭВД. По мере развития предложения от отечественных производителей полимеров себестоимость производства 3х слойной плёнки снижается, делая ее более конкурентной по сравнению с однослойной плёнкой.

Здесь может быть ссылка на ваши возможности

Плёнка многослойная - дополните материал

Заказчики могут запрашивать перфорацию на плёнке, полагая, что она решит проблемы, например с конденсированием или даст продукту возможность «дышать». Такие плёнки используются для упаковки товаров, выделяющих влагу (овощи, фрукты).
Например, вы можете услышать, что перфорированная стрейч-пленка — лучшее решение для упаковки продукции, которая нуждается в хорошем потоке воздуха. Она обеспечивает доступ воздуха к продукции, позволяя ей быстро охлаждаться и высыхать, держать постоянную внутреннюю температуру, избегая перегревания продукции. Предназначена для продукции, которая имеет плохое испарение, внутреннюю сырость, подвержена перегреванию.

При этом, наиболее простой, является задача по нанесению линии перфорации для лёгкого вскрытия.

Конденсирование продукции в термоусадочной или стретч-плёнке при перепаде температур тоже довольно распространённая проблема. Пытаясь решить её с помощью перфорирования плёнки, задайте следующие вопросы, чтобы не потратить время зря и не ухудшить текущий вариант упаковки:
- какие факторы в настоящее время затрудняют испарение влаги или доступ воздуха к продукту?
- что реально может повлиять на скорость испарения влаги?
- насколько перфорирование плёнки ослабит прочностные характеристики групповой единицы и штабеля групповых единиц?

Вы достаточно быстро поймёте, что совсем не просто обеспечить свободный доступ воздуха к продукту, и особенно, его движение внутри упаковочной единицы.
Наивно думать, что, например, перфорирование термоусадочной плёнки улучшит циркуляцию воздуха в упаковке, так как поддон с такой упаковкой обычно плотно заворачивается в стретч плёнку.
Перфорированная стретч-плёнка в свою очередь, не обладает отверстиями достаточного размера, и т.к. слой будет наложен на слой, это приведёт к закупориванию большей части отверстий.
Чтобы минимизировать ухудшение прочностных свойств, необходимо стараться сократить площадь перфорирования по полотну упаковки, делать её по центру, с хорошим отступом от края плёнки. Но всё это затруднит доступ воздуха.
Плёнка обычно плотно облегает продукт, и не факт, что выборочная позонная перфорация при оборачивании не окажется на стенке продукта, вместо нужного пространства-окна, а сплошная полная перфорация значительно ослабит прочностные характеристики упаковки.
Влага быстрее испаряется из верхней части поддона, а сплошная перфорация даёт возможность каплям просачиваться вниз, что может приводить к намоканию гофропрокладок.
Плотная частая перфорация может привести к проплаву или прожигу в туннеле в процессе усадки или к раздиру стретч-плёнки на углах поддона.
Значит ли это, что лучше отказаться от перфорирования или проводить его вручную?

Опишите свои примеры здесь

Одной из важнейших характеристик, определяющих эксплуатационные свойства полимерной плёнки при использовании, является толщина, от которой зависят многие другие эксплуатационные свойства плёнки. В процессе производства фактическая толщина плёнки всегда получается с отклонениями от целевого значения, эту технологическую особенность принято называть разнотолщинностью. Таким образом РАЗНОТОЛЩИННОСТЬ является «производной характеристикой» от толщины и применяемой технологии производства, и не менее важна как с точки зрения качества, так и с точки зрения фактической стоимости на единицу упаковки.
Разнотолщинность плёнки может оказывать заметное влияние на стабильность работы и производительность упаковочного оборудования.

В РФ все еще действует ГОСТ 10354-82, согласно которому допустимая степень отклонения от целевой толщины плёнки составляет 20 %, а допуск на толщину – соответственно ± 20 %. Такой допуск заказчики упаковки могут и должны считать «пережитком прошлого», ведь с момента появления ГОСТа, оборудование и технологии продвинулись далеко вперёд, появились принципиально новые виды плёнок и стабильное полимерное сырьё.
Получается, например, что покупая относительно тонкую стретч плёнку вместо 17 мкм вы вполне допустимо можете получить 20мкм?? То есть, получить 3 лишних микрона в толщине или потратить в деньгах на упаковку поддона на 17% больше.. Или в обратную сторону – получить плёнку тоньше ожидаемой и разрывы на выходе? При этом отклонение между мин и макс получается Х?

Ещё больше этот допуск в ГОСТ выглядит странным, если мы применим такой допуск к относительно толстой плёнке. Например, для термоусадочной плёнки с целевой толщиной 100 мкм ее минимальное значение в допуске составит 80, а максимальное – 120 мкм. То есть, тонкую плёнку производить гораздо сложнее, но при этом позволительное отклонение у неё всего 3 микрона, а относительно легко выдуваемая толстая плёнка может гулять аж на 20 мкм в обе стороны, что даёт до 40 мкм между мин и макс на полотне..

Требования потребителей и переработчиков к стабильности толщины полимерных плёнок стали гораздо жестче условий, определенных государственным стандартом. Современное оборудование, например, для плоскощелевой экструзии, позволяет выдерживать толщину в пределах +-1мкм, а для выдувных линий немецкого производства разнотолщинность укладывается в +-5%.
Обратите на это внимание при подписании договора и технической спецификации.

Читать материал целиком и комментировать

Если вы уже прочитали тему «Разнотолщинность плёнки», то вероятно, этот вопрос уже возник в вашем сознании. Предлагаем обсудить, когда какие единицы применять.
Во многих случаях заказчики плёнки приобретают её как материал-полуфабрикат для последующего использования при упаковке готовой продукции. Возможно, из-за положений старых ГОСТов, возможно, из-за простоты проверки, контракт на поставку в «кг» исторически все еще остается общепринятым стандартом на российском рынке.
Площадь плёнки (в м2), содержащейся в рулоне, сложно измерить. В то же время взвесить рулон легко.

Учётная ед кг. облегчает расчёты по всей цепочке поставок:
-позволяет поставщику легко вести экономические расчеты, поскольку, именно в килограммах приобретается полимерное сырье, добавки и измеряются отходы;
- упрощает логистические расчёты;
- позволяет покупателю легко проверить количество (вес) при входном контроле на складе;
- облегчает расчёт экологического сбора.
В принципе, на этом плюсы учётных единиц измерения (КГ) заканчиваются и именно поэтому, в некоторых «передовых» странах и компаниях плёнку «на вес» вообще не контрактуют.

Минусы учётных ед. КГ
• Начнём с банального – это момент, когда вы можете купить втулки (их вес) по цене плёнки, если вес нетто не прописан в контракте или не проверяется.
• После тестов вы вывели стандартную нетто норму расхода плёнки в «кг» на единицу упаковки. Но следующая партия оказалась толще или тоньше, и пошло несоответствие факта нормам расхода. При учёте в метрах такого не происходит.
• При учёте в кг. производственники предпочтут «перезаложиться» в нормах расхода и долгие годы предприятие будет иметь «плановый перерасход». Ведь технологам и операторам с обеих сторон проще придерживаться верхнего предела толщины плёнки. Для производственников на стороне заказчика требуется отсутствие обрывов и остановок оборудования.

Большие допуски по разнотолщинности и продажа в кг. предоставляет возможность поставщику продолжать использовать более простую технологию и неквалифицированный персонал, что снижает себестоимость для него. Чтобы избежать претензий покупателя по поводу низкой толщины плёнки, полотно изготавливается с так называемым «технологическим» запасом толщины, который зависит от ряда факторов и определяется практикой. Но работая с такими поставщиками вы вынуждены переплачивать за лишнюю толщину метра.

Повышение качества плёнки сопряжено с дополнительными контролями и затратами. Чем качественнее оборудование и сырье, чем выше уровень производственных стандартов и технологической дисциплины, тем меньше необходимый «технологический запас» толщины.

Опытные заказчики с большим потреблением предпочитают проводить сравнение расхода и цен в метрах квадратных или погонных. Например, для стрейч плёнки может применяться коэффициент удельной (поверхностной) плотности плёнки или, иначе, масса единицы ее площади [г/м2], который для этого материала довольно стандартен.
Или обратный показатель (Yield,англ. - выход, польза)- площадь плёнки, приходящуюся на единицу массы плёнки [м2/г].
Отлично, если в производственном процессе переработки заказчик проводит контрольные измерения метража или установлен жесткий контроль толщины.

Возможности снижения поверхностной плотности плёнки путем замены на другой, более легкий полимер ограничены для стандартных плёнок либо из-за его несоответствия эксплутационным требованиям, либо из-за более высокой стоимости. Остается толщина плёнки, номинальное значение которой зачастую задается с учетом минимальной допустимой толщины.

Так как крупные заказчики реагируют уже даже не на проценты, а на доли процентов изменения цены, то очевидно, что при одинаковой цене за килограмм покупатель предпочтет плёнку с более высоким значением «yield» и меньшей разнотолщинностью, то есть большим выходом метров. Добиться большего «Yield» этого можно только снижением плотности материала плёнки и (или) уменьшением ее толщины.
Практически - гарантированные меньшие допуски на разнотолщинность приносят экономический эффект от уменьшения средней толщины плёнки, т.е. ГАРАНТИРОВАННО потребляется меньше в кг. Все знают, что снижение толщины всего лишь на несколько микрометров может быть весьма заметным и, тем более существенным, чем тоньше плёнка.
Закупая плёнку в метрах, вы исключаете риск перерасхода/перетраты на единицу упаковываемой продукции. Но убедитесь в том, что вы можете контролировать количество поставленных погонных метров в рулоне.

^{_{комментировать}}

Проверка качества термоусадочной плёнки

Чтобы упаковка выпускаемой готовой продукции соответствовала требованиям и ожиданиям, термоусадочная плёнка по площади всего полотна должна иметь однородность свойств, т.е. одни и те же показатели степени и напряжения усадки, плотности и толщины, а также стабильность намотки. Если эти показатели будут «плавать», качество упаковки не может быть гарантировано.

В этой теме мы собрали для вас информацию о методиках тестирования термоусадочной плёнки, применяемых для проверки её функциональных и потребительских свойств.

В FMCG компаниях, которые постоянно улучшают свою эффективность, одна из задач заказчика упаковки состоит в том, чтобы сократить время, затрачиваемое на входной контроль и при этом избежать любых несоответствий, ведущих к браку или снижению эффективности работы линий, путём обеспечения гарантированного качества поставок (Quality Assurance). Естественно, решить такую задачу можно только путём выбора поставщика с развитой системой менеджмента качества, который использует как средства автоматического контроля, так и проводит тестирование плёнок на соответствие заявленным параметрам.

Вы думаете много поставщиков осуществляет входной контроль качества полимерного сырья, проверяя соответствие новой партии цвету, размеру гранул, наличию скользящих добавок, отсутствию посторонних включений и запыленности, влажности? Почти никто не использует (Плотномер) для проверки сыпучести или насыпной плотности, не актуально.

Современные экструдеры, это маленькие производственные комплексы, которые помогают гарантировать качество выпускаемой плёнки, обладая следующими дополнительными возможностями:
• автоматическая загрузка, смешивание и подготовка компонентов с точностью до одной десятой доли процента;
• автоматический контроль и регулирование толщины плёнки;
• автоматическое регулирование ширины плёнки и точности её подачи на намотчик;
• контактная, реверсивная и центральная намотка с регулированием натяжения;
• реверсивная вытяжка, обеспечивающая совместно с универсальным намоточным устройством идеальную намотку;
• антистатическая обработка плёнки.

Процесс производства и фасовки определяется государственным стандартом 10354-82 и всё действующим специальным стандартом http://avantpack.ru/25951-83.pdf для термоусадочной плёнки 25951-83. В нём достаточно компактно описаны базовые требования и тесты, поэтому любому заказчику упаковки не составит труда изучить его при начале работы по этой категории.

С момента разработки этого стандарта методики тестирования не сильно изменились, но, безусловно, в связи с улучшением технологии и ростом требований маркетинга, выросло количество возможных показателей для контроля, да и измерительное оборудование стало точнее. Поэтому крупные заказчики не ограничиваются требованиями стандарта 25951-83 или ТУ поставщика, а прописывают в технической спецификации альтернативные требования испытаний по ASTM, ISO или другим релевантным стандартам.
___
Например, заказчики могут проверить такой показатель, как Толщина (мм), который можно измерять по ГОСТ, а можно по ASTM D6988.
Здесь надо акцентировать внимание на том, что не стоит руководствоваться только ГОСТ 10354-82 где допуск на толщину ± 20 %, а стоит прописывать более жёсткие требования.
Кроме того, для заказчиков важна не только Толщина плёнки, но и Разнотолщинность или полный профиль толщины плёнки (2-Сигма/%). Средняя толщина не может быть полноценным показателем, более показательно отношение минимальной и максимальной толщины, стандартное отклонение и расчетные допуски, выраженные как "2-Сигма" (удвоенное среднеквадратичное отклонение). Вы знаете разницу между продольной и поперечной разнотолщинностью? На скорость и качество процессов сварки плёнки несколько сильнее влияет поперечная разнотолщинность плёночного полотна.

Степень фактической усадки зависит от температуры и времени, в течение испытания. Результаты отображаются в % относительно температуры. Термическая усадка может определяться в соответствии с ГОСТ 25951 по изменению линейных размеров образцов при нагревании в воздушной среде при температуре (180±5) °С в течение 30 секунд, или альтернативно в соответствии со стандартом ASTM D2732 с использованием специальных приборов для определения естественной термоусадки.
Метод жидкостной иммерсии или метод погружения почти не применяется. Некоторые поставщики используют термошкаф . В любом случае мы рекомендуем сравнить и гармонизировать методику тестирования между поставщиком и заказчиком.

Сила холодной усадки
- большая сила холодной усадки обеспечивает улучшенное удержание товара;
Сила горячей усадки
Расчет усадки в направление обработки (продольном), %
Расчет усадки в поперечном направление, %
Из исследуемой плёнки вырезаются образцы как в продольном, так и в поперечном направлении. Образцы фиксируются в зажимах для растяжения таким образом, чтобы расстояние между зажимами составляло 100 мм и фактическое усилие равнялось нулю. Затем создаётся среда 250°С в закрытой камере в течение 1 минуты, и в это время измеряется усилие. Максимальное зарегистрированное усилие представляет собой силу горячей усадки. Затем возвращается комнатная ambient среда, а усилие растяжения продолжают отслеживать. Максимальное усилие вновь регистрируют, и этот второй максимум представляет силу холодной усадки.
Расчет силы холодной и горячей усадки (НО и ПН) S=F/A;
где S - напряжение усадки, фунт/мм2 (p/mm2)
F - сила усадки, фунт (р)
A=t×b (мм2);
b=15 мм;
t=средняя толщина, полученная из трех измерений на одном и том же образце (мм).
____
Прочностные показатели возможно определить физико-механическими тестами на разрушающее напряжение (разрывная прочность) и относительное удлинение при разрыве (%) (ГОСТ 14236-81). Для выявления этих показателей в большинстве случаев используется автоматическая разрывная машина. https://youtu.be/Yj3m2ny3u24

Коэффициент сопротивления разрыву или предел прочности при растяжении альтернативно измеряется по ASTM D882-02.
Ранее применялся ASTM D1922-06a

Модуль упругости при растяжении (модуль Юнга), МПа характеризует сопротивление материала растяжению при упругой деформации, или свойство объекта деформироваться вдоль оси при воздействии силы вдоль этой оси; определяется как отношение напряжения к удлинению. Часто модуль Юнга называют просто модулем упругости.

Прочность или сопротивление раздиру стандартно определяют путем испытания на раздир по Элмендорфу (Н) используя метод ISO 6383.
Усилие, требуемое для распространения раздира образца плёнки, измеряют с использованием маятникового устройства. Маятник колеблется под воздействием силы тяжести по дуге, разрывая образец с предварительно сделанным надрезом. Образец фиксируют с одной стороны маятником и с другой стороны стационарным зажимом. Прочность на раздир определяется силой, необходимой для разрыва образца.

Прочность на прокол
Метод определяется ASTM D 5748. Показатели при прокалывании (прочность, энергия разрушения, расстояние проникновения) определяют сопротивлением плёнки проникновению зонда (19 мм диаметром) при заданной скорости (250 мм/мин), альтернативно прочность на прокол (определяют прокалыванием шариком (энергия/Дж) при +23°С, -20°С и -40°C

^{Проверка качества термоусадочной плёнки - далее}