автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Повышение адгезионной прочности многослойных плёнок ультразвуковой обработкой расплава полиэтилена

- изменение надмолекулярной структуры полиэтилена (ПЭ);

- изменение молекулярно-массового распределения (ММР) ПЭ;

- инициирование химического взаимодействия полиэтилена с кислородом и увеличение содержания полярных групп;

- Исследовать возможность повышения адгезионной прочности МПМ, путем использования полиэтилена, обработанного ультразвуком в расплаве при перегрануляции;

- Определить взаимосвязь между интенсивностью ультразвуковой обработки расплава полиэтилена и изменением его адгезионной способности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Показано, что ультразвуковая обработка расплава полиэтилена приводит к повышению адгезионной способности полиэтиленового слоя в многослойных плёнках и, соответственно, к повышению их адгезионной прочности.

- Установлено, что ультразвуковая обработка расплава полиэтилена приводит к увеличению содержания карбонильных и карбоксильных групп в объеме и на поверхности слоя полиэтилена.

- Установлено, что содержание функциональных групп, образующихся в результате ультразвуковой обработки расплава полиэтилена, на поверхности полиэтиленового слоя многослойной плёнки существенно выше, чем в его объёме.

- Показано, что образование кислородосодержащих групп на поверхности слоя полиэтилена является основным фактором усиления адгезионного взаимодействия между слоем ПЭ и другими слоями, составляющими многослойную плёнку.

- Показано, что образование функциональных кислородосодержащих групп на поверхности и в объёме слоя полиэтилена происходит за счёт кислорода, растворённого в гранулах полиэтилена до переработки.

- Установлено, что эффект повышения адгезионной способности ПЭ в результате ультразвуковой обработки расплава сохраняется в течение длительного времени (не менее полугода).

Практическая значимость работы заключается в разработке нового метода модификации расплава полиэтилена, позволяющего повысить адгезионную прочность МПМ на его основе. Предложено использовать гранулы полиэтилена, предварительно обработанного ультразвуком, для получения МПМ. Применение разработанных технологий позволит производителям МПМ повысить адгезионную прочность плёночных материалов, включающих слой полиэтилена, и при этом отказаться от использования дорогостоящих адгезивов и оборудования для их нанесения.

Апробация результатов работы: результаты работы представлены на Первом Международном конгрессе «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества», ноябрь 2011 г. Москва.

Волновое число, см

Гнс. 8. ИК- спектры поверхностей полиэтиленовых плёнок.

Таблица I

Отношение амплитуд пиков полос поглощения _ИК- спектров (МИП'ВО) поверхности полиэтиленового слоя.

Материал

Плёнка, полученная при экструзии расплава ПЭ при 270°С

Плёнка, полученная при экструзии расплава ПЭ при 270°С с УЗ обработкой

Рцяр/Рщо

0,070

0,120

РI щ/Ц 1460

0,031

0,050

Как следует из данных таблицы 1, в результате обработки расплава ПЭ ультразвуком происходит повышение содержания кислородосодержа-щих групп на поверхности ПЭ плёнки. Это должно привести к увеличению полярности поверхности слоя ПЭ, и, как следствие, повысить смачиваемость плёнки, а также и энергию взаимодействия при контакте с другими субстратами. Можно сделать вывод, что увеличение содержания окисленных групп в ПЭ является одной из причин роста сопротивления расслаиванию многослойных материалов, полученных методами соэкструзии и экс-трузионного ламинирования с УЗ обработкой расплава полиэтилена.

Увеличение содержания кислородосодержащих групп при обработке ультразвуком обнаружено не только на поверхности пленки, но и в её объёме. Однако оказалось, что относительное содержание функциональных групп в объеме исследованных образцов плёнок меньше, чем содержание этих групп в поверхностном слое. Результаты исследования многослойных плёнок с помощью электронной сканирующей микроскопии с рентгеновским микроанализом также подтвердило как общее повышение содер-■"'ацмя кислорода в слое ПЭ полученного с УЗ обработкой расплава, так и неравномерность его распределения в поперечном сечении слоя.

Методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ), исследовали ММР образцов ПЭНП марки 11503-070, не подвергнутого переработке,

11

уменьшает внутренние остаточные напряжения, что способствует росту адгезионной прочности многослойных плёнок.

Степень кристалличности ПЭ зависит от разветвлённое™ полимера, а также содержания в нем функциональных групп. Поэтому снижение степени кристалличности полиэтилена после УЗ обработки можно объяснить и образованием кислородосодержащих групп, также способствующих повышению адгезионной прочности многослойных плёнок.

Логично предположить, что повышение содержание кислорода, растворённого в гранулах ПЭ, приведёт при ультразвуковом воздействии к образованию еще большего количества функциональных групп на границе раздела фаз и еще более повысит адгезионную способность поверхности Г1Э слоя. Для проверки этого предположения насытили гранулы полиэтилена перед экструзией кислородом в специально изготовленном загрузочном бункере экструдера, изолированном от внешней среды. Насыщение проводили в два этапа: сначала из бункера откачивали воздух, создавая вакуум, затем в него подавали кислород. Давление в бункере доводили до величины чуть более 1 атм., чтобы исключить влияние внешней атмосферы. Гранулы выдерживали в бункере до насыщения кислородом. Время десорбции азота и сорбции кислорода было рассчитано с учётом диффузионных характеристик полиэтилена и максимальных размеров гранул.

Гранулы ПЭ, насыщенные кислородом, использовали для получения плёнок ПА/ПЭ, ПЭТ/Г1Э, ПП/ПЭ экструзионным ламинированием и ПП/ПЭ/ПА соэкструзией. Расплав ПЭ в обоих случаях обрабатывали ультразвуком. У полученных образцов были определены сопротивление расслаиванию и относительное содержание кислородосодержащих групп в ПЭ. Результаты представлены на рисунках 9 и ! О, а также в таблице 4.

Рис. 9. Сопротивление расслаиванию об- Рис. 10. Сопротивление расслаиванию

разцов МПМ, полученных экструзион- образцов МПМ, полученных соэкструзн-

ным ламннированием без УЗ обработки ей без УЗ обработки расплава ПЭ (а), с

расплава ПЭ (а), с УЗ обработкой распла- УЗ обработкой расплава ПЭ (б) и с УЗ

ва ПЭ (б) и с УЗ обработкой ПЭ, насы- обработкой ПЭ, насыщенного кислоро-

щенного кислородом (в). дом (в).

1Вт - МКНИмйЛЬНЬш ДОПУСТИМЫЙ урОБСНЬ ваав - желаемый уровень

Таблица 4,

Отношение амплитуд пиков полос поглощения ИК- спектров (МНПВО) поверхности полиэтиленового слоя

Материал 1Э164(/О|4<0 О|72о/О1460

Плёнка, полученная при экструзии расплава ПЭ при 270°С 0,070 0,031

Плбнка, полученная при экструзии расплава ПЭ при 270°С с УЗ обработкой 0,120 0,050

Плёнка, полученная при экструзии расплава ПЭ, насыщенного Оз, при 270"С с УЗ обработкой 0,180 0,098

Как видно го таблицы 4, интенсивность пиков кислородосодержащих групп на поверхности плёнок, полученных из гранул ПЭ, насыщенных кислородом, выше, чем во всех других исследованных образцах. Как и ожидалось, одновременно выросла и адгезионная прочность плёнок, полученных с использованием ПЭ, насыщенным кислородом и обработанным УЗ. Отсюда можно сделать вывод, что при сохранении всех прочих условий получения плёнок, причиной увеличения адгезионной способности полиэтиленового слоя в многослойных плёнках является образование большего количества функциональных кислородосодержащих групп, что справедливо как для метода соэкструзии, так и для экструзионного ламинирования.

Представленные результаты исследований позволяют сделать вывод, что ультразвуковая обработка расплава полиэтилена при производстве МПМ позволяет значительно повысить их межслоевую адгезионную прочность. Для обработки расплава необходимо оснащение экструзионной установки узлом, аналогичным использованному в настоящей работе. Однако такое техническое решение может быть затруднено в связи с необходимостью серьезной модификации производственного оборудования, поэтому возможность поставки гранул полиэтилен, уже обладающего необходимым набором свойств, которые ему придаёт ультразвуковая обработка, позволила бы использовать ее преимущества на уже действующем оборудовании, без изменения его конструкции.

Поэтому была предпринята попытка предварительной обработки ПЭ ультразвуком. Из расплава полиэтилена, обработанного ультразвуком при мощности генератора 1,5 кВт, получали стренгу круглого сечения, которую после охлаждения гранулировали. Полиэтилен перерабатывали при температуре 250°С. Часть материала использовали для получения двух и трёхслойных плёнок методами соэкструзии и экструзионного ламинирования сразу же после получения, остальные гранулы перерабатывали в МПМ через 3 и б месяцев хранения. Образцы плёнок получали методами соэкструзии и экструзионного ламинирования. У полученных образцов определяли сопротивление расслаиванию.

Сопротивление расслаиванию образцов плёнок, полученных с использованием предварительно обработанных гранул, было на 10-12% меньше, чем у образцов плёнок, полученных при непосредственной обработке расплава полиэтилена ультразвуком во время соэкструзии и экструзионного ламинирования.

\

\

7. Проведена апробация предложенной технологии повышения адгезионной прочности МПМ Hä пилотной экструзионно-ламинаторной установке, на основании чего составлен технологический регламент опытного производства плёнки ПА/ПЭ с ультразвуковой обработкой расплава полк-этилена.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Уткин А.О. Повышение адгезионной прочности многослойных полимерных материалов / А.О. Уткин // Пищевая промышленность - 2010. -№12 -С.78-79.

2. Уткин А.О. Как усилить притяжение / В.В. Ананьев, O.A. Банникова, А.О. Уткин'// Packaging - 2010. - №(4/5)27 - С.27-30.

3. Уткин А.О. Влияние ультразвуковой обработки расплава полиэтилена на его адгезионные свойства /А.О. Уткин, В.В. Ананьев // Пищевая промышленность - 2011. -№8 - С.50-51.

4. Уткин А.О. Повышение качества комбинированных полимерных материалов и дизайн упаковки / В.В. Ананьев, Ю.А. Филинская, И.А. Кирш, O.A. Банникова, А.О. Уткин // Пищевая промышленность - 2011. -№12 -С.90-91.

5. Уткин А.О. Влияние ультразвука на адгезионные свойства полиэтиленовой плёнки, использованной для упаковки / В.В. Ананьев, А.О. Уткин // Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела - 2012. -№2 - С.3-8.

6. Уткин А.О. Модификация расплава полиэтилена с целью повышения адгезионных характеристик многослойных плёнок / В.В. Ананьев, А.О. Уткин, O.A. Банникова // Пластические массы - 2012. - №3 - С.53-54.

7. Уткин А.О. Повышение качества многослойных упаковочных материалов ультразвуковой обработкой. / В.В. Ананьев, А.О. Уткин, O.A. Банникова // Материалы 9-ой международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения», М., МГУПП. - 2011. - С. 17/]р(>.

Ответственный за выпуск l\lr!(tY^1^^ Уткин А.О.

Отпечатано в типографии ООО "Франтера" Подписано к печати 15.02.2013г. Формат 60x84/1 б. Бумага "Офсетная №1" 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100. Заказ 567.

WWW.FRANTERA.COM

Московский государственный университет пищевых производств

На правах рукописи

УТКИН АНДРЕЙ ОЛЕГОВИЧ |

4

СО

ПОВЫШЕНИЕ АДГЕЗИОННОМ ПРОЧНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЁНОК УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКОЙ РАСПЛАВА

ПОЛИЭТИЛЕНА

Специальность 05.17.06 Технология и переработка полимеров и композитов

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

СО

о

00 со

ю ^

сч

^ ^ Научный руководитель

00 к.т.н., профессор !

Ананьев Владимир Владимирович I

і

! !

I

I

Москва - 2013 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8

1.1 Многослойные полимерные плёнки 8

1.2 Способы получения многослойных плёнок 11

1.2.1 Экструзионное ламинирование 11

1.2.2 Соэкструзия 13

1.2.3 Клеевое ламинирование 16

1.2.3.1 Мокрое ламинирование 16

1.2.3.2 Сухое ламинирование 17

1.2.3.3 Ламинирование с помощью клеёв без растворителей 19

1.3 Адгезионная прочность 20 1.3.1 Основные теории адгезии полимеров 21

1.3.1.1 Механическая теория 21

1.3.1.2 Диффузионная теория 22

1.3.1.3 Электрическая теория 24

1.3.1.4 Адсорбционная теория 25

1.3.1.5 Работа адгезии и смачиваемость 27

1.3.1.6 Методы повышения адгезионной прочности многослойных плёнок 29

1.4 Воздействие ультразвука на полимеры 31

1.4.1 Ультразвук 31 1.4.1.1 Источники ультразвуковых колебаний 3 5

1.4.2 Прохождение ультразвуковых волн через растворы полимеров 36

1.4.3 Прохождение ультразвуковых волн через расплавы полимеров 38

1.4.4 Прочие явления, возникающие при обработке расплавов полимеров ультразвуком 41

1.5 Заключение по литературному обзору 44 ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 45

2.1 Объекты исследования 49

2.2 Схема проведения работы 50

2.3 Устройство для обработки расплава ультразвуком 51

2.4 Методы исследования 52 2.4.1 Определение сопротивления расслаиванию 53

2.4.2 Определение показателя текучести расплава 55

2.4.3 Определение реологических характеристик расплава при обработке ультразвуком 55

2.4.4 Определение краевого угла смачивания и расчёт термодинамической работы адгезии 56

2.4.5 Электронная микроскопия 58

2.4.6 Гель-проникающая хроматография 59

2.4.7 Дифференциальная сканирующая калориметрия 60

2.4.8 Инфракрасная спектроскопия 61

2.4.9 Определение санитарно-гигиенических характеристик 62 ГЛАВА 3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 65

3.1 Определение краевого угла смачивания поверхности полиэтиленовой плёнки и расчёт термодинамической работы адгезии 65

3.2 Определение сопротивления расслаиванию 67

3.3 Исследования влияния ультразвуковой обработки на реологические свойства расплавов 69

3.4 Просвечивающая электронная микроскопия 72

3.5 Исследование полиэтилена методом ИК- спектроскопии 74

3.6 Сканирующая электронная микроскопия 77

3.7 Определение молекулярно-массового распределения 79

3.8 Исследование изменения структуры полиэтилена под влиянием ультразвука методом дифференциальной сканирующей калориметрии 81

3.9 Насыщение гранул полиэтилена кислородом 83

3.10 Исследование санитарно-гигиенических характеристик 89

3.11 Предварительная обработка полиэтилена ультразвуком 89

3.12 Перспективы применения и экономическая эффективность использования 92

ВЫВОДЫ 98

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И 100 ТЕРМИНОВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 101

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1 Акт об использовании, модифицированного ультразвуком, 112

полиэтилена

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время упаковка является неотъемлемой частью практически любых товаров, в особенности, пищевых продуктов. Основными функциями упаковки являются не только предохранение продуктов от загрязнения, механических повреждений, но и продление срока годности, сохранности вкусовых и питательных качеств.

Многообразие продукции, нуждающейся в упаковке, определяет широту требований, предъявляемых к упаковочным материалам, как с точки зрения свойств, определяющих сохранность товаров, так и с точки зрения эксплуатационных характеристик.

В настоящее время наиболее широкое применение в мировой практике упаковки получили полимерные плёнки. Однако, в большинстве случаев, один полимер не может обеспечить все предъявляемые к плёнке требования, поэтому всё большее применение находят многослойные плёнки, которые обладают совокупностью свойств каждого отдельного компонента, входящего в их состав [3,4]. Рынок полимерных, в том числе многослойных, плёнок развивается. Так, по оценке НИИТЭХИМ за период с 2001 по 2011 г.г. производство полимерных плёнок в России выросло с 230 до 460 тыс. тонн в год, причём доля многослойных плёнок выросла с 9 до 16% от общего объёма.

Высокие требования, предъявляемые к свойствам упаковочных плёнок, определяются не только продуктами, для упаковки которых они предназначены, но и постоянно развивающимися упаковочными технологиями, повышением производительности упаковочного оборудования.

Технологические приёмы получения многослойных плёнок многообразны. Применение каждого из них обусловлено необходимостью производства плёнок с определёнными технико-экономическими показателями. Основными методами получения многослойных плёнок остаются соэкструзия (плоскощелевая и с раздувом) и ламинирование (в том числе экструзионное). Вне зависимости от

метода производства, одним из основных показателей качества многослойных плёнок является адгезионная прочность между её слоями [3,5,6].

В большинстве случаев, необходимое адгезионное взаимодействие достигается за счёт применения дополнительных адгезионных слоев (клеёв), сополимеров (при соэкструзии) в которых каждый из составляющих мономеров даёт вклад в адгезию с одним из прилегающих слоёв. Некоторые многослойные плёнки производятся с адгезионными компонентами, включенными в состав функциональных слоёв, а в случае ламинирования дополнительно применяют предварительную обработку поверхности плёнок коронным разрядом, пламенем, продуктами горения газов [3]. Все эти методы связаны с расходами на приобретение дополнительных, часто дорогостоящих, материалов, а также с усложнением техники работы на оборудовании, что в конечном итоге влечёт за собой повышение стоимости упаковочного материала [7].

В качестве основных полимерных материалов при производстве многослойных плёнок, чаще всего используют полиолефины, прежде всего различные марки полиэтилена, вследствие их низкой стоимости и достаточно высокой прочности [8].

В связи с этим, весьма актуальным направлением исследования является поиск методов и технологических приёмов, которые позволяют получать многослойные плёнки на основе полиэтилена, без использования дорогостоящих адгезивов и, тем самым, сократить затраты при производстве.

Поэтому особый интерес вызывает возможность регулирования адгезионных свойств полиэтилена, физической модификацией расплава полиэтилена акустическими колебаниями, а именно, ультразвуком.

Таким образом, целью работы определена разработка метода повышения адгезионной прочности многослойных полимерных плёнок путём обработки расплава полиэтилена ультразвуком в процессе экструзионного ламинирования и соэкструзии.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- Установить возможность повышения адгезионной способности полиэтилена с помощью ультразвуковой (УЗ) обработки его расплава при производстве многослойных плёнок;

- Исследовать изменения, происходящие в полиэтиленовом слое в результате воздействия ультразвуковой обработки расплава, которые определяют адгезионное взаимодействие в многослойной пленочной системе:

- изменение эффективной вязкости расплава;

- изменение надмолекулярной структуры полиэтилена (ПЭ);

- изменение молекулярно-массового распределения (ММР) ПЭ;

- инициирование химического взаимодействия полиэтилена с кислородом и увеличение содержания полярных групп;

- Исследовать возможность повышения адгезионной прочности МПМ, путем использования полиэтилена, обработанного ультразвуком в расплаве при перегрануляции;

- Определить взаимосвязь между интенсивностью ультразвуковой обработки расплава полиэтилена и изменением его адгезионной способности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Показано, что ультразвуковая обработка расплава полиэтилена приводит к повышению адгезионной способности полиэтиленового слоя в многослойных плёнках и, соответственно, к повышению их адгезионной прочности.

- Установлено, что ультразвуковая обработка расплава полиэтилена приводит к увеличению содержания карбонильных и карбоксильных групп в объеме и на поверхности слоя полиэтилена.

- Установлено, что содержание функциональных групп, образующихся в результате ультразвуковой обработки расплава полиэтилена, на поверхности полиэтиленового слоя многослойной плёнки существенно выше, чем в его объёме.

- Показано, что образование кислородосодержащих групп на поверхности слоя полиэтилена является основным фактором усиления адгезионного взаимодействия между слоем ПЭ и другими слоями, составляющими многослойную плёнку.

- Показано, что образование функциональных кислородосодержащих групп на поверхности и в объёме слоя полиэтилена происходит за счёт кислорода, растворённого в гранулах полиэтилена до переработки.

- Установлено, что эффект повышения адгезионной способности ПЭ в результате ультразвуковой обработки расплава сохраняется в течение длительного времени (не менее полугода).

Практическая значимость работы заключается в разработке нового метода модификации расплава полиэтилена, позволяющего повысить адгезионную прочность МПМ на его основе. Предложено использовать гранулы полиэтилена, предварительно обработанного ультразвуком, для получения МПМ. Применение разработанных технологий позволит производителям МПМ повысить адгезионную прочность плёночных материалов, включающих слой ПЭ, и при этом отказаться от использования дорогостоящих адгезивов и оборудования для их нанесения.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Многослойные полимерные плёнки

Плёнки занимают значительное место в общей структуре производства полимерных материалов, и темпы их роста во всё мире превосходят средние темпы развития производства изделий других видов [8]. Основной сферой применения полимерных плёнок является гибкая упаковка. Главные функции упаковки состоят в следующем: защита упакованного продукта от различного рода загрязнений, защита от механических повреждений, обеспечение целостности продукта, в случае с пищевыми продуктами, сохранение вкусовых и питательных качеств, продление срока годности, защита от проникновения жира, влаго-, паро- и газонепроницаемость, а также узнаваемость товара и передача основной информации о продукте [1,3].

Задача повышения качества полимерных упаковочных плёнок усложняется в связи с появлением новых требований к защите изделий, скорости процесса упаковывания, герметизации, возможности печати, обработке и хранению. Один полимер не может обеспечить все эти требования, поэтому необходимо использование многослойных плёнок, которые благодаря набору свойств материалов каждого слоя соответствуют требуемым свойствам. Слои, составляющие плёнку, могут состоять не из разных, а из одного и того же полимера, но в разных формах [3].

Производство и применение полимерных многослойных плёнок активно, и со всё большей интенсивностью, развивается, начиная с 60-х годов XX столетия, прежде всего, для гибкой упаковки самых различных изделий, в том числе в больших объёмах для упаковки пищевых продуктов. Это композиты, в которых два или более слоёв полимерных плёнок образуют единый материал. При таком способе комбинирования, в материале чрезвычайно эффективно сочетаются положительные свойства материалов каждого слоя. Например, высокая прочность одного из слоёв обеспечивает общую прочность МПМ, в то время, как другой, из

более дорого полимера, обеспечивает стойкость к действию агрессивных сред или барьерность по отношению к газам, маслам, ультрафиолету и т.д.

Многослойные полимерные плёнки подразделяют, в общем случае, на барьерные и небарьерные. Барьерные пленки призваны обеспечить высокую степень защиты упакованным продуктам от воздействия окружающей среды, прежде всего, кислорода или сохранению внутри упаковки особой (модифицированной) газовой атмосферы. Они используются главным образом для упаковки таких продуктов, как мясо, рыба, сыры и пр. Барьер кислороду и другим газам в таких многослойных плёнках создают слои из полиамида, полиэтилентерефталата, поливинилиденхлорида, этиленвинилового спирта [8]. В области создания и применения барьерных пленок существуют тенденции по использованию сложных многослойных структур с точно спроектированными сочетаниями прочности и газопроницаемости, а также избирательно проницаемых структур, которые пропускают только определенные газы (селективная проницаемость). При оценке свойств небарьерных плёнок этим показателям не придаётся значения [11].

При производстве многослойных плёнок, в каждом конкретном случае, руководствуются конечными требованиями к готовой продукции, условиями её применения, а также приемлемым диапазоном конечной стоимости. Так, в качестве основных требований и критериев выбора выступают повышенная барьерность, комплекс механических свойств, прозрачность, термостойкость, способность к свариванию, восприимчивость к печати и пр.[8]. Такое свойство, как, например, термосвариваемость многослойной пленки обеспечиваются наличием внешнего слоя, способного привариваться к одному или нескольким другим полимерным материалам (плёнкам, пластиковым контейнерам и т.д.). Оно может обеспечиваться внешним слоем плёнки из полимера, родственного к полимеру поверхности к которой предполагается припайка, или нанесением специального термоактивируемого лака (адгезива), способного обеспечить термосваривание между широким спектром полимеров, в том числе и разнородных [9]. В любом случае, такое свойство предполагает наличие

специального, дополнительного слоя. В последнее время появилась возможность создания безопасной многослойной плёночной упаковки с антимикробной активностью для пищевых продуктов, подавляющей развитие внутри неё анаэробных и аэробных микроорганизмов, а также некоторых видов плесени. В промышленных масштабах производится широкий ассортимент многослойных пленок и комбинированных пленочных материалов, в которых полимерные слои сочетаются с бумагой, картоном, металлом или тканью. Количество слоев в таких пленках может составлять от двух до десяти и даже больше. При этом ряд слоев в такой системе может повторяться [1,11].

Создание и расчет свойств таких материалов представляет довольно сложную задачу и требует в каждом конкретном случае особого подхода, поскольку приходится принимать во внимание множество переменных величин (свойства материалов каждого слоя и их структура, возможность их совместной переработки, необходимая толщина отдельных слоёв, природа материалов, толщина отдельных слоев, приемлемая стоимость и т.д.). В первом приближении можно считать, что свойства пленок определяются либо по правилу смесей, либо, при большом различии свойств, определяются свойствами того компонента (слоя), который имеет экстремальный уровень свойств. Точный расчет композиции требует учета явлений, происходящих на границе раздела слоёв, которые вносят очень существенный вклад, особенно для деформационных и прочностных показателей пленок.

При использовании в качестве упаковочных материалов, для нормальной работы упаковочного оборудования, такие пленки также должны обладать дополнительными необходимыми свойствами: жёсткостью, определёнными скользящими свойствами для лёгкого прохождения через движущиеся части аппаратов, хорошей линейностью, плоскостностью, равнотолщинностью, хорошо наматываться, важно, чтобы плёнка не скручивалась, не морщинилась, ложилась плоско и ровно. Для этого изготавливают плёнку с симметричным строением слоёв полимеров, например, ПЭНП-ПА-ПЭНП. Двухслойные плёнки с

несимметричным строением типа ПЭНП-ПЭВП склонны к сворачиванию вследствие различия физико-механических свойств, составляющих их полимеров. Для экономии, при создании многослойных плёнок, в качестве основного компонента (несущего слоя) используют полиолефины, например, полиэтилен, вследствие их сравнительно низкой стоимости и достаточно высокой прочности, слои, несущие функциональную нагрузку (например, барьерность), выполняют намного более тонкими. Обобщая вышеизложенное, преимущества многослойных плёнок по сравнению с однослойными состоят в следующем: использование для упаковки самых разнообразных по специфике продуктов, благодаря возможности

Г'

комбинирования в одном материале свойств многих отдельных полимерных материалов; снижение себестоимости продукции вследствие возможнос