Pomimo wybuchu pandemii COVID-19 producenci materiałów zdołali w ubiegłym roku przedstawić szereg innowacyjnych rozwiązań.

Artykuł ukazał się nr 3/2021 „Plastime Magazine”

Rynek wytłaczania folii definiowany jest obecnie przez kilka podstawowych trendów skupiających się w znacznej mierze wokół koncepcji zrównoważonego rozwoju i gospodarki o obiegu zamkniętym, które w minionej dekadzie stały się głównymi wyznacznikami działalności światowego przemysłu tworzyw sztucznych. Podstawowym konsumentem tego rodzaju materiałów foliowych jest branża opakowaniowa. Według najnowszego raportu firmy badawczej Research and Markets, wartość globalnego rynku folii opakowaniowej, szacowana obecnie na ponad 128 mld USD, powinna w roku 2027 sięgnąć niemal 178 mld USD, z tempem wzrostu na poziomie 4,7 proc. rocznie. Analiza uwzględnia sutki kryzysu wywołanego pandemią koronawirusa. Producenci opakowań starają się obecnie – wszędzie tam, gdzie to możliwe – zastępować struktury sztywne odpowiednikami o zwiększonej elastyczności, a więc foliami cieńszymi, które pozwalają zmniejszyć zużycie surowców. Jak pokazują wyniki badania zleconego przez organizację Flexible Packaging Europe (FPE), wyeliminowanie wszystkich nieelastycznych opakowań dla szybkozbywalnych towarów konsumpcyjnych (FMCG) – poza segmentem napojów – pozwoliłoby zmniejszyć ilość odpadów opakowaniowych na obszarze Unii Europejskiej o 21 mln ton rocznie. Doprowadziłoby to do 70-procentowej redukcji całkowitej ilości opakowań podstawowych FMCG w UE.

Poza oszczędnością surowców, drugim najistotniejszym czynnikiem jest przystosowanie zużytej folii do recyklingu. Pod tym względem na rynku coraz lepiej radzą sobie elastyczne struktury monomateriałowe, ponieważ produkcja folii przy wykorzystaniu tylko jednego surowca (również w aplikacjach wielowarstwowych) zdecydowanie przyspiesza finalną obróbkę odpadów. Według agencji Smithers, do roku 2025 rynek monomateriałowych folii opakowaniowych będzie wart 71 mld dol. Wzrost z obecnego poziomu 59 mld dol. będzie przebiegał w tempie 3.8 proc. rocznie, a zużycie materiałów przekroczy 26 mln ton. Kwestia usprawnienia recyklingu obejmuje coraz szersze obszary rynku foliowego, czego przykładem może być dynamiczny rozwój segmentu etykiet termokurczliwych. Jak podkreśla w najnowszym raporcie agencja Freedonia, produkty tej kategorii zdobywają popularność dzięki wysokiej odporności na zarysowania, zdolności ścisłego dopasowania się do różnych kształtów oraz podatności na zadrukowanie przy użyciu zróżnicowanych technik i farb. Dodatkowo popyt rośnie dzięki opracowaniu nowych rodzajów etykiet na bazie poliolefin, które są podatne na recykling w większym stopniu niż standardowe produkty na bazie PVC i PET.

Koncepcja zrównoważonego rozwoju znajduje odzwierciedlenie w najnowszych projektach i przedsięwzięciach firm obecnych na szeroko rozumianym rynku produktów foliowych. Podczas gdy wiele rozwiązań bazuje nadal na niezbyt przydatnych do obróbki poużytkowej konstrukcjach wielomateriałowych, wymogi dotyczące obiegu zamkniętego spełniają m.in. jednomateriałowe opakowania na bazie polietylenu. Grupa RKW z Niemiec i włoska firma Saes Coated Films opracowały wspólnie wysokobarierową folię PE, której celem jest uzyskanie wydajności i możliwości recyklingu na wysokim poziomie. Pierwsi klienci wyprodukowali z tego materiału nadające się do recyklingu woreczki, również wyposażone w zamek błyskawiczny, co świadczy o wydajności produkcji i niezawodności folii. Folia bazowa to MDO-PE firmy RKW, która według producenta łączy w sobie doskonałą przetwarzalność i odporność na wysoką temperaturę z wykorzystaniem najwyższej jakości recyklatów. Materiał może zastąpić sztywne folie, np. z poliestru czy poliamidu, zwykle laminowane polietylenem w opakowaniach wielomateriałowych. Dzięki temu możliwe staje się projektowanie opakowań z samego PE. Aby zapewnić skuteczność bariery zgodną z oczekiwaniami rynku, Saes stosuje technologię Coathink, łączącą metodę osadzania wodnego z metalizacją, co znacznie ogranicza przenikanie tlenu i pary wodnej. Zgodnie z zaleceniami głównych międzynarodowych wytycznych dotyczących recyklingu, materiał barierowy stanowi nie więcej niż 2 proc. masy opakowania.

Projekt z udziałem koncernu SABIC pozwolił wprowadzić na rynek zrównoważone rozwiązanie do pakowania mrożonek, które łączy w sobie nowy gatunek polietylenu z innowacyjną technologią produkcji folii. W porównaniu z konwencjonalnymi zastosowaniami folii PE do rozdmuchu, nowe podejście oferuje znacznie wyższą przepustowość, a także potencjał redukcji grubości, zaznacza saudyjski koncern. Aplikacja bazuje na strukturze monomateriałowej folii TF-BOPE, dwuosiowo orientowanej w procesie tenter frame, który powszechnie stosuje się do produkcji folii BOPP. W ostatnich latach dwuosiowo orientowany polietylen stał się głównym konkurentem folii BOPP i BOPET, oferując zwiększone przystosowanie do recyklingu. W przypadku najnowszej folii, grubość zaledwie 20 µm – praktycznie niespotykana w tym segmencie rynku – zapewnia potencjalną redukcję materiału opakowaniowego o około 35-50 proc. w porównaniu z dotychczas stosowaną rozdmuchiwaną folią PE. Innowacyjne rozwiązanie, nadające się w 100 proc. do recyklingu, jest wynikiem bliskiej współpracy SABIC z dostawcami folii Ticinoplast (Włochy) i Plastchim-T (Bułgaria), a także producentem maszyn pakujących Syntegon Technology. Folia TF-BOPE, wykonana z dostarczonego przez SABIC polietylenu LLDPE BX202, zapewnia określony kierunek rozrywania, a niska wytrzymałość na rozdzieranie umożliwia łatwe, jednokierunkowe otwieranie opakowania. W porównaniu z rozwiązaniami konwencjonalnymi, materiał znacznie poprawia widoczność pakowanych produktów dzięki większej przepuszczalności światła i niższemu zamgleniu, a jednocześnie wysoki połysk zapewnia pierwszorzędną estetykę – przekonuje SABIC.

Przykładem najnowszych rozwiązań na rynku krajowym może być inwestycja Zakładu Produkcji Folii Efekt Plus. W ubiegłym roku spółka poinformowała o planowanym montażu i uruchomieniu kolejnej linii technologicznej na terenie Parku Naukowo -Technologicznego „Rzeszów-Dworzysko”. Celem ma być wdrożenie nowego produktu: pierwszej na świecie folii pre-stretch wytwarzanej bezpośrednio na linii produkcyjnej. W konwencjonalnym podejściu tego rodzaju folie produkowane są na przewijarkach, poprzez rozciąganie do uzyskania oczekiwanych parametrów. Nowy produkt, dostępny pod nazwą Eco Performance Pre-Stretch, pozwoli o około 30 proc. zredukować zużycie folii podczas owijania towaru. Jednocześnie będzie w 100 proc. przystosowany do recyklingu.
Folia produkowana będzie w dwóch wariantach – standardowym oraz zakładkami na brzegach. Dzięki uruchomieniu kolejnej linii produkcyjnej ogólne moce wytwórcze spółki osiągną poziom 150 tys. ton folii rocznie. Do końca ubiegłego roku Efekt Plus planował zainwestować w produkcję ok. 80 mln złotych. Dotychczas spółka wprowadziła na rynek opakowaniowy takie marki folii jak M50, Seven, High Slip, Efekt Strech Plus, AgroWrap oraz E7.

Rosnącą popularnością cieszą się produkty na bazie biologicznej. Brytyjska Innovia wprowadziła na rynek nową rodzinę wysoce funkcjonalnych, nadających się do całkowitego recyklingu folii BOPP do pakowania i etykietowania. Wykonane z surowców pozaspożywczych (m.in. odpadów przemysłu papierniczego) materiały o nazwie handlowej Encore dorównują właściwościami standardowej dwuosiowo orientowanej folii polipropylenowej. Prezentują wysoki poziom przejrzystości i połysku, znaczną sztywność, doskonałą barierę dla pary wodnej oraz podatność na zadrukowanie. Produkt został już oceniony pozytywnie przez niezależną niemiecką firmę Interseroh, zajmującą się recyklingiem i doradztwem w zakresie ochrony środowiska. Seria Encore posiada międzynarodowy certyfikat zrównoważonego rozwoju i emisji dwutlenku węgla (ISCC PLUS), wykorzystujący zasadę bilansu masy. Nadaje się do użytku we wszystkich segmentach rynku, w których obecnie stosuje się folie BOPP. Seria Encore obejmuje m.in. niskotemperaturowe folie zgrzewalne do pakowania oraz gatunek do produkcji etykiet samoprzylepnych. Jednym z przykładów jest Encore C45cn, pierwsza neutralna pod względem emisji CO2 folia BOPP do etykietowania. Produkowany w technologii rozdmuchu materiał o grubości 45 µm stanowi alternatywę dla standardowych folii 50 µm, pozwalając na 10-procentową oszczędność surowca. Następnym krokiem firmy, zaplanowanym na przyszły rok, ma być wdrożenie produktów zawierających przetworzone odpady pokonsumenckie.

W ofercie Covestro pojawiła się folia poliwęglanowa, w której ponad 50 proc. zawartości węgla pochodzi z biomasy. Makrofol EC to pierwsza częściowo biologiczna folia w portfolio produktów firmy. W porównaniu ze standardową folią wytwarzaną z surowców petrochemicznych, część dotychczas stosowanych produktów została zastąpiona materiałem pochodzenia roślinnego. W rezultacie ślad CO2 folii zostaje znacznie zmniejszony. Pod względem jakości, Makrofol EC dorównuje standardowym foliom poliwęglanowym z serii Makrofol. Charakteryzuje się również zwiększoną odpornością chemiczną oraz na warunki atmosferyczne i na ścieranie. Folia nadaje się do dalszej obróbki w standardowych procesach, takich jak laminowanie, powlekanie, termoformowanie lub formowanie wysokociśnieniowe. Może być stosowana w przemyśle elektrycznym, branży motoryzacyjnej i do produkcji dóbr konsumenckich, co jest typowe dla konwencjonalnych folii PC.

Jednym z ważniejszych obszarów rynku foliowego staje się produkcja realizowana w oparciu o materiały z recyklingu. Poliflexx reNate firmy Polifilm z Niemiec to pierwsza w jej portfolio maszynowa folia stretch na bazie polietylenu z 30-proc. zawartością materiałów pochodzących z recyklingu poużytkowego (PCR) dostępna jest w grubościach 20 i 23 µm, przy maksymalnym rozciągnięciu wstępnym (system pre-stretch) do 200 proc. na wszystkich popularnych typach nawijarek. Według firmy, udało się opracować produkt, który pomimo zawartości recyklatu spełnia wysokie wymagania w zakresie rozciągliwości i odporności na przebicie. Polifilm podkreśla, że w materiałach pochodzących z recyklingu sekwencje polimerów są krótsze niż w surowcu pierwotnym, co może osłabiać funkcjonalność folii. W przypadku Poliflexx reNATE udało się opracować zbilansowaną formułę z idealną proporcją składników mieszanki, pozwalającą na dodanie wysokiej zawartości PCR bez wpływu na jakość. Folia Poliflexx reNate, w wersji standardowej o szerokości 500 mm, spełnia funkcję owijania palet dla zabezpieczania ładunku i jest w 100 proc. podatna na recykling.

Wspólny projekt firm DSM, SABIC, Cepsa, Fibrant i Viscofan zaowocował opracowaniem
wielobarierowej folii do pakowania produktów mięsnych, wytwarzanej na drodze zaawansowanego recyklingu pokonsumenckich tworzyw sztucznych. Produkowany przez Viscofan materiał składa się z kilku warstw certyfikowanych polimerów, takich jak poliamid Akulon CRC-MB z oferty DSM oraz dostarczony przez SABIC polietylen z gamy zrównoważonych rozwiązań TRUCIRCLE. SABIC korzysta z zaawansowanej technologii recyklingu brytyjskiej firmy Plastic Energy – odpady są przekształcane w olej pirolityczny, który następnie trafia do łańcucha produkcyjnego, podobnie jak standardowy surowiec na bazie paliw kopalnych. Współpraca kilku wymienionych podmiotów dotyczy przede wszystkim produkcji poliamidu Akulon: z podstawowego surowca, dostarczonego przez SABIC benzenu, Cepsa wytwarza fenol, który następnie służy firmie Fibrant do produkcji kaprolaktamu EcoLactam, a ten – koncernowi DSM bezpośrednio do otrzymania certyfikowanego PA.

W ubiegłym roku swoją aktywność zaznaczyli również producenci dodatków do produkcji folii. Jednym z czołowych przedstawicieli tego segmentu jest amerykański Ampacet. Opracowany przez firmę kompatybilizator ReVive stanowi mieszankę dodatków funkcjonalnych, która umożliwia włączenie z powrotem do strumienia recyklingu poliolefin większej niż dotychczas ilości poprzemysłowej i pokonsumenckiej folii barierowej. Produkt jest częścią portfolio innowacyjnych koncentratów R3 Sustainable Solutions, wspomagających rozwój globalnej gospodarki o obiegu zamkniętym. Niezależne testy wykazały, że nowy kompatybilizator poprawia właściwości optyczne: dodanie 5 proc. do mieszanki PE/PA zmniejsza zamglenie z 55 do 18 proc. i zwiększa połysk z 18 do 43 jednostek. Jak podkreśla Ampacet, ReVive pomaga zminimalizować wpływ opakowań z folii barierowej na środowisko, umożliwiając producentom dóbr szybkozbywalnych (FMCG) wykorzystywanie w swoich opakowaniach większej ilości materiałów pochodzących z recyklingu. ReVive daje producentom folii możliwość spełnienia wymogów testowych Stowarzyszenia Recyklerów Tworzyw Sztucznych (APR), które z kolei umożliwiają przedstawicielom branży FMCG ubieganie się o oznaczenia How2Recycle organizacji Sustainable Plastics Coalition.

Inną ubiegłoroczną nowością w ofercie Ampacet jest Pearl 368, organiczny koncentrat do kawitowanych folii BOPP, przeznaczonych do produkcji wysokojakościowych etykiet i nieprzezroczystych białych opakowań. Kawitacja jest metodą kontrolowanego zmniejszania gęstości wytłaczanej folii poprzez wytwarzanie mikro wgłębień w jej strukturze. Proces wykorzystuje mineralne lub organiczne środki kawitujące. Stosuje się go min. dla otrzymania folii o białym zabarwieniu i obniżonej przezroczystości. Biała folia BOPP jest stosowana powszechnie w przemyśle spożywczym i aplikacjach pozaspożywczych do pakowania i etykietowania. Według producenta, Pearl 368 pozwala osiągnąć bardzo niską gęstość folii i wysoką wydajność, przy jednoczesnym zapewnieniu doskonałej estetyki (zabarwienie na biało) oraz całkowitej nieprzezroczystości folii. Nowy koncentrat zapewnia stałą wydajność kawitacji na całej szerokości wstęgi. Pozwala również na zmniejszenie zużycia organicznych środków kawitujących nawet o 25 proc. przy zachowaniu gęstości folii na poziomie uzyskiwanym przez standardowe masterbacze tego rodzaju. Obok zapewnienia doskonałej bieli i połysku oraz niższej gęstości folii, Pearl 368 poprawia jej właściwości mechaniczne, optymalizując wydajność finalnych produktów, przekonuje Ampacet.

W dobie pandemii Covid-19 oczywisty staje się wzrost popularności wszelkiego rodzaju produktów biobójczych. Nie inaczej jest w przypadku folii oferujących szeroko rozumianą ochronę przeciw zagrożeniom mikrobiologicznym. Jednym z przykładów może być opracowany przez firmę Tosaf dodatek antywirusowy/antybakteryjny do włóknin i folii poliolefinowych, który znajduje zastosowanie w produkcji jednorazowych masek, odzieży ochronnej i podobnych produktów medycznych. Noszenie maseczek, mimo że zalecane jako jedno z podstawowych zabezpieczeń przeciw zakażeniu koronawirusem, nie jest w stanie zapewnić pełnej ochrony zdrowia. Zablokowane cząsteczki wirusa, które nie przenikają przez barierę maski, mogą pozostać na jej powierzchni i zarazić np. osoby mające kontakt z odpadami medycznymi w procesie utylizacji, wyjaśnia Tosaf. Firma zaleca stosowanie swojego dodatku podczas produkcji zewnętrznej warstwy maski w celu uzyskania najbardziej opłacalnego i wydajnego wyniku. Spowoduje to nie tylko zniszczenie cząsteczek wirusa, które wylądują na zewnętrznej powierzchni maski, ale również – jeśli jej użytkownik jest już nosicielem – likwidację patogenów, które docierają do zewnętrznej warstwy od wewnątrz. Oznacza to zwiększoną ochronę innych osób, które mogą wejść w kontakt z odpadem lub znajdować się w pobliżu kogoś zarażonego.

Nowego koronawirusa zwalcza udostępniona na rynku brazylijskim przezroczysta, rozciągliwa folia PVC do pakowania mięsa, owoców, wędlin i innej żywności oraz do ochrony powierzchni. Materiał, sprzedawany przez producenta tworzyw sztucznych Alpes, zawiera nanocząsteczki srebra i krzemionki, w technologii opracowanej i licencjonowanej przez firmę Nanox. Jak pokazały testy, folia jest zdolna do usunięcia 79,9 proc. cząstek SARS-CoV-2 w ciągu trzech minut i aż 99,99 proc. maksymalnie w 15 minut. Została przetestowana pod kątem normy ISO 21702: 2019, regulującej pomiar aktywności przeciwwirusowej m.in. na plastikowych powierzchniach, przy wykazaniu tej zdolności w czasie do czterech godzin. Folia stretch jest trzecim z kolei produktem polimerowym z zawartością nanocząsteczek srebra i krzemionki, wytwarzanym na bazie technologii oferowanej przez Nanox dla ochrony przed COVID-19. Wdrożone w ostatnich latach przez firmę ulepszenia procesu produkcji nanocząsteczek srebra umożliwiły dostawcom folii poprawę dyspersji dodatku. W rezultacie zawartość srebra może zostać znacznie ograniczona przy jednoczesnym zwiększeniu skuteczności biobójczej i zachowaniu przejrzystości. Ta ostatnia cecha jest istotna ze względu na wymóg wysokiej przezroczystości folii spożywczej PVC, która w przypadku zbyt wysokiego stężenia nanocząsteczek srebra może przybierać zabarwienie żółte lub szare. Nowa technologia pozwala uniknąć tego problemu, przekonuje Nanox.

Dalszy rozwój rynku wytłaczania folii byłby niemożliwy bez innowacji maszynowych. Firma Reifenhauser przystosowała swoją technologię EVO Fusion – zwykle wykorzystywaną w jednostkach wytwarzających włókniny i płyty – do produkcji folii rozdmuchiwanej z odpadów foliowych. Rozwiązanie pozwala przetwarzać zużytą folię barierową bezpośrednio, a więc z pominięciem etapu granulacji. Dwuślimakową wytłaczarkę wyposażono w jednostkę odgazowującą, która usuwa zanieczyszczenia aby zmniejszyć ryzyko formowania się żelu. Dzięki tej technologii przetwórcy folii mogą poddawać recyklingowi konwencjonalną folię barierową, np. o strukturze PE/PA z zawartością do 30 proc. poliamidu, umożliwiając ponowne wykorzystanie odpadów poużytkowych lub produkcyjnych do wytwarzania opakowań przemysłowych, worków, folii budowlanej lub rolniczej. EVO Fusion umożliwia bezpośrednie wytłaczanie i nie wymaga wstępnej obróbki. Inny dostawca maszyn, włoski Union, przetestował w ubiegłym roku nową linię koekstruzyjną do produkcji arkuszy PET. Przeznaczona na rynek europejski instalacja składa się ze sprawdzonej, dwuślimakowej wytłaczarki ZP 112/52 D z czterema odpowietrznikami oraz jednoślimakowej TR 90/44 D. Jest w stanie wyprodukować wielowarstwowe arkusze typu A-B-A do termoformowania, m.in. dla rynku opakowań spożywczych. Linia przeznaczona jest do obróbki 100-procentowego recyklatu PET w postaci płatków butelkowych, bez kompromisów w zakresie uzyskiwanej jakości arkuszy, co skutkuje podobną przezroczystością i jasnością w porównaniu do produktów wytwarzanych z materiału pierwotnego. Wydajność linii wynosi 1700 kg/h, przy szerokości użytkowej 1600 mm i regulacji grubości arkusza od 130 do 1800 µ.

Najnowsze wytłaczarki firmy Processing Technologies International (PTI) obejmują zmiany konstrukcyjne zwiększające ich produktywność i elastyczność względem poprzednich modeli, przekonuje producent. Seria szybkich maszyn SUPER-G HighSPEED SGHS3500-36D z silnikiem o mocy 600 KM przystosowana jest do obróbki żywic takich jak PP i PET, czy polistyren HIPS. Firma przeprojektowała i zwiększyła średnicę ślimaka – w porównaniu z poprzednimi modelami – z 3 do 3,5 cala. Unikalny układ dozowania umożliwia wysokie wskaźniki odzysku przemiału (do 70 proc.) przy jednoczesnym utrzymaniu stałego poziomu wydajności w całym procesie produkcyjnym. Nowa wytłaczarka ma maksymalną wydajność 1,6 t/h, co oznacza wzrost przepustowości o 33-38 proc. w porównaniu z poprzednią szybkobieżną konstrukcją PTI. Opatentowana technologia M-ATEX pozwala na nieograniczoną rozszerzalność cieplną wielu elementów, w tym cylindra i głowicy, co ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia wibracji i naprężeń termicznych podczas realizacji złożonych projektów współwytłaczania. Ponadto dwustopniowa technologia SUPER-G Lobe Screw zapewnia wyjątkowo efektywne mieszanie, wysoką jakość stopu i sprawną kontrolę temperatury. Razem cechy te pomagają zachować stałą grubość wytłaczanego arkusza folii oraz osiągnąć wysoką przejrzystość podczas obróbki polimerów krystalicznych i półkrystalicznych. W zakresie wydajności energetycznej i bezpieczeństwa operatora, seria SUPER-G wykorzystuje osłonę cylindra CoolTOUCH dla zminimalizowania emisji ciepła na powierzchnię maszyny, ponadto ma ułatwiony dostęp do ślimaka w celu jego demontażu.

Plastime Magazine

Artykuł ukazał się w nr 2/2021 „Plastime Magazine”. Wszystkie wydania „Plastime Magazine” otrzymasz w prenumeracie: https://plastime.pl/prenumerata (już od 150 zł/rok!). Pełna wersja cyfrowa aktualnego wydania jest też dostępna w naszym bezpłatnym Polimerowym Przeglądzie Prasy – aby uzyskać dostęp, zapisz się: https://plastime.pl/biuletyn