Русский
Подробный анализ технологии применения диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки: комплексные решения Evonik на основе диоксида кремния для предотвращения слипания повышают качество и эффективность мировой индустрии пленок
Создано 11.03
Углубленный анализ технологии антиблокирующего диоксида кремния: полный спектр антиблокирующих решений Evonik на основе диоксида кремния обеспечивает качество и эффективность для мировой индустрии пленок
На основе технического руководства TI 1206: полный разбор механизмов действия, портфеля продуктов, областей применения в переработке и глобального соответствия требованиям для синтетических антиблокирующих добавок на основе диоксида кремния
На фоне глобального обновления индустрии полимерных плёнок в направлении высокой прозрачности, высокой эффективности и безопасности для пищевых продуктов, блокирование межслойных плёнок остаётся ключевой отраслевой проблемой, ограничивающей эффективность производства и качество готовой продукции. В качестве ключевой функциональной добавки для решения этой задачи диоксид кремния в роли антиблокирующего агента постепенно заменил традиционный тальк и органические амидные антиблокирующие агенты и стал стандартным сырьём для производства высококлассных плёнок благодаря высокой антиблокирующей эффективности, превосходной оптической совместимости и надёжным показателям безопасности.
Недавно компания Evonik, мировой лидер в области специальной химии, выпустила технический документ «Кремнезем как антиблокирующая добавка в пластиковых пленках» (TI 1206). Являясь единственным в мире производителем, обладающим мощностями для массового производства как осажденных, так и пирогенных антиблокирующих продуктов на основе кремнезема, Evonik систематически представляет принцип действия кремнеземных оперяющих агентов, стандарты оценки эффективности, полный спектр спецификаций продукции и сценарные решения для применения, предоставляя мировой индустрии производства пленок полный технический справочник и руководство по выбору продукции.
1. Проблемы блокировки пленок стимулируют модернизацию материалов, антиблокирующий диоксид кремния становится оптимальным решением для отрасли
Блокировка плёнки — это слипание двух соседних слоёв плёнки при намотке и хранении, вызванное сильными силами Ван-дер-Ваальса и электростатическим зарядом. Высокая температура и давление в процессе обработки и хранения дополнительно усиливают прочность блокировки. Эта проблема напрямую приводит к неровной намотке плёнки, снижению эффективности резки и повышению доли отходов в последующих процессах изготовления пакетов и печати; в серьёзных случаях это может привести к выбраковке целых рулонов плёнки, что делает её ключевой трудностью в контроле отходов на предприятиях по производству плёнки.
Среди традиционных решений природные минеральные открывающие агенты, такие как тальк и диатомовая земля, имеют недостатки, включая широкое распределение частиц по размеру, плохую прозрачность и абразивный износ оборудования. Органические амидные скользящие агенты несут риски миграции и осаждения, которые легко влияют на адгезию при печати на плёнке и характеристики термосваривания, а также создают опасности для безопасности в сценариях контакта с пищевыми продуктами и фармацевтическими препаратами.
Для сравнения, открывающий агент на основе диоксида кремния (синтетический кремниевый открывающий агент) обеспечивает антиблокирующий эффект посредством физического микроизоляционного механизма, ключевыми преимуществами которого являются высокая чистота, контролируемый размер частиц, низкое оптическое воздействие и отсутствие риска миграции, что делает его наиболее широко используемым антиблокирующим решением в сегменте высококачественных плёнок на сегодняшний день. Его основной принцип работы заключается в следующем: микрочастицы диоксида кремния равномерно диспергируются в полимерной матрице; после экструзии в плёнку частицы образуют на поверхности плёнки равномерные микровыступы, действуя как физические прокладки, что значительно снижает эффективную площадь контакта между слоями плёнки и устраняет силы Ван-дер-Ваальса и эффекты вакуумной адсорбции в самом их основании. В то же время это снижает коэффициент трения между слоями плёнки, обеспечивает плавность намотки, резки и последующей переработки и не оказывает существенного негативного влияния на прозрачность, глянец и механические свойства плёнки.
2. От механизма к количественной оценке: построение стандартизированной системы оценки антиблокирующих характеристик
Научные испытания эксплуатационных характеристик являются основной базой для проверки эффективности антиблокирующей добавки. В настоящее время в отрасли обычно используются два метода оценки для количественного определения антиблокирующих свойств диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки с разных сторон, образуя полноценную систему оценки промышленного уровня.
2.1 Испытание коэффициента трения (COF): основной отраслевой метод оценки
Испытание коэффициента трения (COF) является стандартным методом оценки антиблокирующих свойств в мировой плёночной промышленности, отличается простотой выполнения и хорошей воспроизводимостью и позволяет точно различать различия в характеристиках между различными антиблокирующими агентами.
Во время испытания два образца пленки прижимаются друг к другу под заданной нагрузкой, затем один образец с постоянной скоростью перемещается в горизонтальном направлении, и регистрируется сопротивление трению при скольжении. Отношение сопротивления трению к прижимающей нагрузке представляет собой коэффициент трения. Этот показатель напрямую отражает гладкость намотки при производстве пленки и технологичность при последующей переработке — коэффициент трения покоя соответствует сопротивлению началу движения, а коэффициент динамического трения соответствует сопротивлению непрерывному скольжению; чем ниже значение, тем лучше антиблокирующие и скользящие свойства.
2.2 Испытание блокирующей силы: моделирование реальных условий хранения
Тест на блокирующую силу ближе к фактическому состоянию хранения плёнок: образцы сначала подвергаются предварительной подготовке путём сжатия вместе в течение заданного времени при определённой температуре и давлении, затем измеряется максимальное усилие, необходимое для разделения двух слоёв плёнки, посредством вертикального растяжения. Этот метод позволяет наглядно моделировать долгосрочные риски блокирования в условиях высокотемпературного хранения, однако из-за сложной процедуры testing и слабой воспроизводимости результатов он обычно используется как дополнительный метод проверки к тесту коэффициента трения.
3. Полный ассортимент продукции: четыре серии, охватывающие весь спектр сценариев применения плёнок
Evonik — единственный в мире производитель, предлагающий как осажденные, так и пирогенные кремнеземные антиблокирующие добавки, с четырьмя продуктовыми линейками: SIPERNAT®, SPHERILEX®, AEROSIL® и AERODISP®, охватывающими все сценарии применения от обычных упаковочных пленок до высококачественных оптических пленок, и предоставляющий точно подобранные решения на основе диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки для пленок различных подложек и толщин.
3.1 SPHERILEX® Сферический осажденный кремнезем: оптимальный баланс высокой прозрачности и высокой антиблокирующей эффективности
Серия SPHERILEX® представляет собой инновационный процесс осаждения компании Evonik, отличающийся почти идеальной сферической морфологией частиц и чрезвычайно узким распределением частиц по размеру, а также высокой насыпной плотностью и низким маслопоглощением. Это эталонный продукт диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки в секторе высококачественных прозрачных пленок.
Серия включает два основных класса:
- SPHERILEX® 30 AB
- SPHERILEX® 60 AB
Благодаря низкой удельной поверхности и низкому маслопоглощению структура серии SPHERILEX® обладает крайне слабой адсорбцией по отношению к амидным скользящим добавкам. При совместном использовании она обеспечивает эффективное выделение скользящих добавок и достигает синергетического эффекта «антиблокировка + скольжение». Фактические данные испытаний показывают, что в 25 мкм PE-плёнке, полученной раздувом, с добавлением скользящей добавки продукты SPHERILEX® обеспечивают значительно лучший баланс между мутностью и коэффициентом трения, чем традиционные конкуренты на основе осаждённого диоксида кремния и силикагеля.
3.2 Продукты на основе осаждённого диоксида кремния SIPERNAT®: градуированная адаптация для сценариев плёнок полной толщины
Серия SIPERNAT® — это линейка продуктов диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки Evonik с самым длительным применением и наиболее подтверждённой рыночной репутацией, охватывающая разнообразные потребности от плёнок высокой прозрачности до средне-толстых промышленных плёнок, с зрелой базой применения и высокой экономической эффективностью.
- SIPERNAT® 44 MS
- SIPERNAT® 310
- SIPERNAT® 500 LS
Evonik предоставляет чёткие рекомендации по выбору продукции для различных полимерных систем и типов плёнок: для высокопрозрачных ПЭ-плёнок приоритет отдаётся SPHERILEX® 30 AB и SIPERNAT® 44 MS; стандартные ПЭ-плёнки совместимы с SPHERILEX® 60 AB и SIPERNAT® 310; для двуосно ориентированных плёнок, таких как BOPP и BOPET, рекомендуется SPHERILEX® 30 AB; плёнки PET и PA совместимы со всей серией SPHERILEX®; для каландрированных ПВХ-плёнок можно использовать SPHERILEX® 60 AB и SIPERNAT® 310/500 LS.
3.3 AEROSIL® пирогенный диоксид кремния и дисперсии AERODISP®: предел производительности для ультрапремиальных сценариев
Для сценариев с экстремальными требованиями к прозрачности и чистоте, таких как оптические плёнки, плёнки электронного класса и ультратонкие двуосно ориентированные плёнки, Evonik предлагает серию продуктов на основе пирогенного диоксида кремния AEROSIL® в качестве антиблокирующей добавки.
Частицы пирогенного диоксида кремния могут достигать субмикронного масштаба; при равномерном распределении их влияние на прозрачность плёнки минимизируется, и они отличаются чрезвычайно высокой химической чистотой. Репрезентативные продукты AEROSIL® OX 50 и AEROSIL® TT 600 широко используются в ультратонких наружных слоях плёнок BOPET и BOPA толщиной всего несколько микрон, обеспечивая антиблокирующий эффект практически без влияния на светопропускание плёнки, что делает их предпочтительным сырьём для оптических плёнок и плёнок для высококлассной электронной упаковки.
Для процессов поликонденсации ПЭТ с добавлением и требований к антиблокирующим покрытиям Evonik также выпускает серию дисперсий диоксида кремния AERODISP® (например, AERODISP® G 1220 и VP Disp. G 6020 X), в которых пирогенный диоксид кремния предварительно диспергирован в носителе на основе этиленгликоля. Клиенты могут напрямую добавлять их в систему полимеризации или готовить растворы для нанесения покрытий, избегая технологических трудностей, связанных с диспергированием порошка, и обеспечивая предельную однородность дисперсии.
4. Синергия рецептуры и диспергирование при переработке: ключевые факторы, раскрывающие оптимальные характеристики антиблокирующего агента
Практический эффект применения диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки зависит не только от собственных физических параметров продукта, но и от логики синергии в рецептуре и технологии диспергирования при переработке — что также является основной причиной неудовлетворительных показателей на многих плёночных предприятиях.
4.1 Синергетическое сочетание с другими добавками для плёнок
В практических рецептурах плёнок антиблокирующие добавки обычно используются в сочетании со скользящими добавками, технологическими стабилизаторами, УФ-абсорберами и другими добавками. Среди них амидные скользящие добавки должны мигрировать на поверхность плёнки, чтобы действовать. Если антиблокирующая добавка имеет слишком высокую удельную поверхность и маслоёмкость, она адсорбирует большое количество скользящей добавки, что приводит к снижению эффекта скольжения и увеличению стоимости рецептуры.
Серия SPHERILEX® и SIPERNAT® 44 MS от Evonik имеют структурный дизайн с низкой удельной поверхностью и низким маслопоглощением, а также крайне низкой адсорбцией скользящих добавок. Они позволяют достичь синергетической эффективности «антиблокировка + скольжение», обеспечивают более низкий коэффициент трения при той же дозировке скользящей добавки и избегают проблем с печатью и термосваркой, вызванных чрезмерным выделением скользящей добавки.
4.2 Ключевые технические аспекты диспергирования при переработке
Равномерность дисперсии частиц диоксида кремния является ключевым фактором, определяющим конечное качество плёнки: недостаточная дисперсия может приводить к дефектам плёнки, таким как пятна и «рыбьи глаза», а также может засорять производственные фильтры, увеличивая затраты на обслуживание оборудования и долю отходов.
Техническое руководство Evonik четко указывает, что для раскрывающего агента на основе диоксида кремния требуется равномерное диспергирование с помощью высокосдвигового технологического оборудования, и рекомендуются двухшнековые экструдеры, смесители Бенбери и другие высокосдвиговые смесительные системы. Кроме того, физические свойства самого продукта также напрямую влияют на эффект диспергирования: частицы с низкой или умеренной удельной поверхностью и маслопоглощением легче смачиваются полимерным расплавом, что снижает сложность диспергирования; продукты с высокой насыпной плотностью более подходят для производства высококонцентрированных мастербатчей, что повышает эффективность производства и снижает пылевое загрязнение.
Разработанная на основе вышеуказанной логики, серия SPHERILEX® и SIPERNAT® 44 MS обладают превосходными дисперсионными характеристиками и высокой способностью к наполнению мастербатча, помогая клиентам упростить производственные процессы и снизить совокупные затраты.
5. Полный охват мировых систем соответствия, адаптация к требованиям доступа на рынки нескольких регионов
Безопасность контакта с пищевыми продуктами является основным порогом доступа для упаковочных плёнок, а также одним из ключевых конкурентных преимуществ продуктов диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки. Все антиблокирующие продукты диоксида кремния Evonik прошли сертификацию на соответствие требованиям к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, на основных мировых рынках, что отвечает потребностям клиентов в глобальном присутствии:
- Европа, Ближний Восток и Африка
- Америка
- Азиатско-Тихоокеанский регион
Кроме того, весь ассортимент продукции оснащён полными документами по безопасности продукции (PSI), которые предоставляют клиентам полный комплект подтверждающих документов о соответствии и помогают клиентам быстро пройти проверку для выхода на рынок.
Заключение
С непрерывным обновлением мировых секторов упаковки пищевых продуктов, фармацевтической упаковки, оптических электронных пленок и других отраслей рыночные требования к эксплуатационным характеристикам диоксида кремния в качестве антиблокирующей добавки постоянно развиваются в направлении высокой прозрачности, высокой чистоты, высокой эффективности и низких потерь. Обладая десятилетиями накопленного технического опыта и полноспектральным продуктовым портфелем, Evonik не только поставляет отрасли зрелые и надежные стандартизированные продукты, но и предоставляет клиентам индивидуальные решения по составам и технологическим процессам, опираясь на свою глобальную команду технических специалистов по применению.
Выпуск технического руководства TI 1206 дополнительно совершенствует технико-теоретическую систему и стандарты выбора применения кремнеземных открывающих агентов, а также будет способствовать стандартизированному обновлению технологии антиблокировки в мировой пленочной промышленности. В перспективе, с развитием таких новых направлений, как биоразлагаемые пленки и функциональные пленки, Evonik продолжит итерацию технологии диоксида кремния для открывающих агентов, чтобы предоставлять более эффективные, безопасные и устойчивые материальные решения для мировой промышленности переработки пластмасс.
Новости и информация, публикуемые Zhonglian Chemical, предоставляются исключительно в информационных целях и предназначены только для справки и общения между специалистами отрасли. Компания не гарантирует точность и полноту такой информации. Вам не следует использовать эту информацию в качестве замены собственного независимого суждения; следовательно, вы несете риски, возникающие в результате любого использования информации, и Zhonglian Chemical не несет ответственности. В случае какого-либо нарушения прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления.
Контакт
Оставьте свою информацию, и мы свяжемся с вами.
Телефон
WeChat
WhatsApp