Иономерные пленки представляет собой упаковочный полимер, изготовленный из сополимера этиленовой кислоты, в котором кислотная группа частично нейтрализована ионами цинка или натрия. Кислота в полимере дает полярность и снижает степень кристалличности. Ионная связь между полимерными цепями дает уникальную прочность расплава, вязкость и прозрачность…

Что такое иономерные пленки?

Слово «иономеры» было придумано, чтобы описать новое семейство полимеров, содержащих как ковалентную, так и ионную связи. Ковалентные связи при этом соединяют отдельные атомы в полимерной цепочке, а ионные связи существуют между цепочками. Ионные связи сильнее, чем обычные силы притяжения между полимерными цепочками, и изменяют многие свойства полимеров.

Иономеры были получены фирмой Du Pont. Их продают под торговым названием Сурлин А. Продают также материалы серии сурлин D, но только в виде дисперсий для покрытий и клеев-праймеров, а не для пленок.

Сурлин® представляет собой упаковочный полимер, изготовленный из сополимера этиленовой кислоты, в котором кислотная группа частично нейтрализована ионами цинка или натрия. Кислота в полимере дает полярность и снижает степень кристалличности. Ионная связь между полимерными цепями дает уникальную прочность расплава, вязкость и прозрачность.

Комбинация свойств смол Сурлин® уникальна среди полимеров и делает их пригодными для применения в виде упаковки. Смолы могут использоваться как обычная пленка, получаемая экструзией или совместной экструзией, как пленка, полученная методом полива, может применяться оборудование для нанесения покрытий экструзионным методом, предназначенное для обработки полиэтиленовых смол.

Сурлин А основан на этилене и, следовательно, похож на ПЭ по многим свойствам. Однако за счет сополимеризации вдоль полимерной цепочки размещены карбоксильные группы, что обеспечивает анионную составляющую в ионных поперечных связях. Катионная составляющая обеспечивается ионами металлов. Чаще используют такие металлы, как натрий, калий, магний и цинк. Типичный иономер обычно содержит 2,8% натрия.

Ионные связи между цепями сильнее, жестче и упрочняют полимер, не влияя, тем не менее, на свойства расплава при температурах переработки. Они отличаются от поперечных сшивок, так как ионная связь не так прочна, как обычные ко-валентные сшивки. Последние образуют постоянную трехмерную сетку, предотвращающую возможность течения расплава. Повышение температуры ослабляет ионные связи, и переработка иономеров возможна любыми традиционными для термопластов методами. Остаточные ионные связи при этом достаточно сильны, чтобы заметно повысить прочность расплава. Способность к вытяжке иономеров поэтому чрезвычайно высока, и их можно использовать для экструзионных покрытий и в упаковках типа «вторая кожа». Ионные силы ощутимо воздействуют на морфологию кристаллитов. ПЭНП является полукристаллическим полимером, и высокой его прозрачности можно достичь только быстрым охлаждением пленки с последующим подавлением роста сферолитов. Ионные силы в иономерах эффективно устраняют даже следы видимых сферолитов, что обеспечивает прекрасную прозрачность без снижения ударной прочности, как происходит при производстве высокопрозрачных ПЭНП пленок.

Другим отличием от прочих прозрачных полимеров, обусловленным ионной связью, является то, что иономеры совершенно не изменяются под воздействием любых органических растворителей при комнатной температуре, не происходит растрескивания поверхности, и они полностью не растворяются ни в одном обычном растворителе даже при высоких температурах.

Свойства иономерных пленок

Иономеры — гибкие пластичные материалы с хорошей прозрачностью. Пластичность иономеров особенно заметна при низких температурах, где иономеры превосходят обычный ПЭНП. При одинаковых условиях испытаний, когда стальной шарик спускали по наклонной плоскости на охлажденный образец, промышленный иономер выдерживал удар при температурах до -99 °С, а ПЭ разрушался при -68 °С. Прочность расплава определяет: степень вытяжки, достигаемую при заданном времени для данной толщины пленки; стойкость к проколу в технологическом процессе;  плотность  прилегания  продукта  к  подложке в поверхностной упаковке.

Иономеры почти в 10 раз пластичнее ПЭНП в расплавленном состоянии при любой скорости растяжения. Это означает, что острые предметы могут быть упакованы в иономерную пленку при высокой скорости и без проколов. Кроме того, проколы и раздир не появятся в тех случаях, когда будут использованы высокие степени вытяжки при формовании.

За счет дополнительных полярных групп в молекуле мономеры поглощают больше ИК-излучения, чем молекулы ПЭ, и иономерная пленка нагревается быстрее при ИК-нагреве. Этот фактор и высокая прочность расплава позволяют проводить быстрый нагрев и обеспечивают стойкость к провисанию на рамах машин для поверхностной упаковки.

Иономеры очень пластичны и гибки, а по прочности на разрыв превосходят как ПЭНП, так и ПЭВП. Они износостойки и по этому показателю сравнимы с такими материалами, как найлон, поликарбонат и полиацеталь. Испытания на истирание по Табору показали, что сурлин А потерял 3,9 мг за 1000 циклов, тогда как поликарбонат - 6-7,1 мг за 1000 циклов.

Иономеры хорошо воспринимают наполнитель, в них можно вводить дешевые наполнители в высокой концентрации без существенного ухудшения физических свойств.

Иономерные пленки обладают большей устойчивостью к действию масел и жиров, чем ПЭНП при комнатной температуре, но различия в поведении заметно снижаются при повышенных температурах. Химически они стойки к слабым и сильным щелочам, менее стойки к кислотам. Остальные химические свойства схожи со свойствами ПЭНП, но иономеры стойки к воздействию кетонов, сложных эфиров и спиртов, а в углеводородных растворителях немного набухают. Стойкость к растрескиванию под воздействием напряжений также высока (выше, чем у ПЭНП с одинаковым ПТР).

При использовании пленки на открытом воздухе необходимо добавлять газовый технический углерод в качестве антиоксиданта, как и для ПЭНП.

Газопроницаемость иономерной пленки близка к проницаемости пленки ПЭНП, но паропроницаемость и влагопоглощение у нее выше. Полярная природа иономерной пленки означает, что печатать на ней проще, но предварительная обработка все же необходима.Электрические свойства аналогичны ПЭНП, но полярная природа иономеров сказывается на электрическом сопротивлении (1017 Ом-см против 1017-1019 Ом-см у ПЭНП), но оно все же выше, чем у ударопрочного ПС или ПК.

Электрическая прочность выше, чем у ПЭНП, их диэлектрические постоянные одинаковы.

Как уже упоминалось, пленка очень прозрачна. В печати сообщали о мутности 1% для пленки 30 мкм.  

Преимущества упаковочного материала

Комбинация уникальных свойств Сурлин® делает ее выбор оптимальным по соотношению цена-качество для широкого спектра возможных областей применения, включая:

1. Упаковку для мяса, морепродуктов, птицы и сыров — такие свойства Сурлин®, как уникальная технология сваривания при нагревании, прочность шва при повышенной температуре, устойчивость к воздействию посторонних веществ позволяют существенно снизить количество нарушенных упаковок, как при сходе с конвейера, так и при хранении.

2. Упаковочные материалы для закусок — сваривание при низкой температуре и уникальный клейкий шов Сурлин® позволяет увеличить скорость работы оборудования на 300%.

3. Упаковка, формирующая плёнку на изделии/облегающая упаковка— прозрачность, эластичность и вязкость Сурлин® делает материал незаменимым для упаковки демонстрационных образцов при розничной торговле.

4. Упаковка одноразовых изделий медицинского назначения — уникальные герметичные свойства, вязкость, прочность на истирание гарантируют надежность и целостность упаковки Сурлин®

5. Упаковка жидкостей — устойчивость упаковки  Сурлин® к воздействию посторонних веществ и масел позволяет существенно снизить вероятность протекания.   

Преимущества, основанные на свойствах Сурлин® 

Липокость материала в горячем состоянии, высочайшая прочность клейкого шваболее высокая скорость работы конвейерных линий упаковки - снижена вероятность нарушения герметичности и целостности упаковки  

Эксплуатационные характеристики — возможно запечатывание как при низкой температуре, так и в широком диапазоне температур - быстрое запечатывание и более короткое время пребывания полимера в перерабатывающей машине - более высокая скорость работы конвейерных линий упаковки - допустимый диапазон температур, соответствующий реальному оборудованию  

Пластичность - отличная пластичность/глубокая вытяжка для равномерно распределенной пленки, стойкой к образованию точечных проколов- снижение нарушений целостности упаковки ввиду трещин/точечных проколов на тонких участках пленки  

Прозрачность - совершенно прозрачная пленка- придает упаковке глянцевый, "высококачественный" вид  

Устойчивость к воздействию посторонних веществ - высокая эффективность для упаковки в условиях присутствия всех типов посторонних веществ- меньше повреждений при работе упаковочных машин - снижается количество нарушенных упаковок при хранении на складе  

Стойкость к действию жиров и масел - прекрасный барьер для жирных и масляных продуктов- меньше повреждений при работе упаковочных машин - снижается количество нарушенных упаковок при хранении на складе  

Подробнее с анализом рынка конкретных видов пленок – оценкой спроса, географией размещения производство, анализом конкурентной среды. Возможностями замещения импортных поставок, - можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок полимерных пленок в России»

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков