Начало производства многослойных барьерных пленок ведет свое начало с 70—x годов XX столетия. Венки Часдрантан, директор лаборатории компании Equuistar Chemicals утверждает, что его научный центр начал разработки и внедрение многослойных полимерных пленок в 1972 году. Марк Фут, коммерческий директор компании Packing Partners LTD считает начало отсчета применения соэкструдированных пленок как минимум как минимум на 20 лет раньше. В начале 50—х годов его предприятие приступило к ламинированию пленок высокого давления с фольгой. «Как только первая тонна ламинированной пленки ушла в утилизацию после ее применения, мы объявили о внедрении процесса соэкструзии полиэтиленовых пленок».

Мировая химическая наука была поставлена перед четкой и конкретной практической задачей — дать сельскому хозяйству прочную, долговечную, адаптированную к конкретным климатическим условиям парниковую пленку и обеспечить пищевую промышленность упаковкой, способной сохранить продукт как можно дольше, воспрепятствовав разрушающему доступу кислорода и ультрафиолета. Работа закипела в крупнейших химических лабораториях крупных компаний на трех континентах. Германия и Франция объединили свои усилия под сводом компании Dupont. Японцы вели разработки в компании Mitsubishi Chemicals. Но наибольших достижений удалось достичь ряду северо-американских университетов и в компаниях на территории США. American National Can и Cryovac быстро вышли в лидеры нового рынка упаковочных материалов.

Антонио Двиделли — старейший сотрудник лаборатории American National Can делится своими воспоминаниями: «Бесспорно, основной двигающий фактор развития этого направления — требования и надоедания пищевиков. Люди хотели покупать свежее и сочное. Им надоели жестяные консервы и замороженные полуфабрикаты. Но не стоит забывать, что за всем всегда стоит доллар. Мы стали делать пленку дешевле однослойной. Этот парадоксальный факт надолго определил развитие целой отрасли. Мощнейший экономический стимул выгоды двигал вперед наши разработки». Первые достижения технологии были предельно просты, но дали неожиданный, потрясающий эффект. Компания W&H впервые смоделировала опытный экструдер, установленный в European Science Center. Трехслойная головка обеспечила равномерное распределение слоев ПВД. Далее, в слои стали добавлять ПП и ПНД. Первые покупатели таких экструдеров стали использовать вторично переработанный гранулят. В компаниях—производителях оборудования об этом даже не было заявлено. К концу 76—го года в Европе и США было продано более 250 трехслойных экструдеров. Японские и американские ученые начали внедрять различные добавки и сополимеры, позволившие комбинировать различные свойства слоев полиэтилена, сваривать не свариваемые материалы, вводить добавки, препятствующие загрязнению головок эктрудеров, повышать прочность и оптические показатели пленок, подготавливать их к процессу ламинирования.

Если немцы, японцы и американцы полноправно поделили рынок многослойной выдувной экструзии, то итальянцы и бразильцы безраздельно властвовали на рынке оборудования для ламинирования. Сочетание фольги и ПЭ, бумаги и ПЭ методом сольвентной ламинации быстро нашли применение в пищевой и химической промышленности.

Рынок развивался крайне интенсивно, несмотря на нестабильность цен на нефть на мировом рынке, высокие цен на сырье и не очень удачный опыт запуска заводов по производству линейного полиэтилена. Очередной научный прорыв отметился в период с 1992 года по 1996. «В начале 90—х основными материалами были ПВД, ПНД и ПП, материалами барьерных слоев — нейлон и ПВД. Позднее стали применяться ПА и EVOH.Разработка принадлежала французской компании EVAL. Это очень характерно, что новинка появилась не в Японии или Германии, а именно во Франции. Это свидетельствует о том, что сегодня отрасль активно развивается во всех странах» — говорит Двиделли. «Двадцать лет назад мы и представить себе не могли, пленка сможет насчитывать до 15 барьерных слоев».

Барьерная пленка сегодня служит на благо потребителя прежде всего в пищевой промышленности. Гаррет Джи—главный эксперт по Восточной Европе консалтинговой компании Kline&Co. утверждает: «рынок многослойных пленок наиболее интенсивно развивается в Европе и Японии, быстрее и масштабнее чем в США или странах третьего мира. Во многих странах, таких как ЮАР этот процесс затруднен нехваткой сырья, большими таможенными пошлинами на пленку, ввозимую из—за рубежа. Подъем, который наблюдается в Восточной Европе, и, особенно, в России, связывается прежде всего в большей разборчивостью потребителей продуктов питания. Потребитель в Северной Америке менее разборчив». Нам подавай «быстрое, горячее и свежее, но прямо сейчас». Парадоксально, но именное Северная Америка считается вестником соэкструзионного прогресса. Технология зародилась в недрах американских корпораций, перекочевала в Европу и Японию, но как снежный ком вернулась к нам» — отмечает эксперт. Джи утверждает, что новейшие технологии переработки барьерных и многослойных пленок значительно увеличит их экономическую привлекательность в будущем.

Производство многослойных пленок — перспективное направление совершенствования пленочной технологии. Использование в одном изделии, получаемом соэкструзией, различных по свойствам пластмасс позволяет существенно обогатить ассортимент пленок и, естесственно, расширить область их применения.

Многослойные пленки, полученные методом выдувной экструзии, относятся к типу композиционных пластиковых материалов и используются преимущественно в упаковочной индустрии. Многослойные пленки подразделяются на три вида - двухслойные, простые трехслойные и многослойные пленки с барьерными слоями. На сегодняшний день сфера применения таких пленок самая обширная: от упаковки снэков и чипсов, до многослойной особо прочной парниковой пленки.

Технологическая схема производства рукавной пленки представлена на рис 1.1. Гранулированный полимерные материал из технологической емкости пневмозагрузчиком 1, доставляется в бункер 2, где происходит его окончательная подготовка (подсушка, предварительный нагрев) к переработке. Поступив в экструдер 3, полимер пластицируется, гомогенизируется и под давлением нагнентается в формующую головку 4, откуда выдавливается в виде рукавной заготовки, сечение которой определяется геометрией кольцевой щели головки.

Внутрь заготовки через дорн головки при давлении 20—50 мм.вод.ст (2—4кПа) подается воздух, под действием которого происходит раздув экстудата в поперечном направлении с образованием пленочного пузыря. Для придания раздуваемому пузырю формоустойчивости его интенсивно охлаждают обдуванием холодного воздуха через дюзы наружного охлаждающего устройства 5. Для стабилизации формы рукава и ускорения его охлаждения также служит кольцевой бандаж. Складывающие щеки 8 преобразуют цилиндрический рукав 7. Движение полотна и, соответственно, отвод рукава от головки осуществляется тянущим устройством 9 с плавной регулировкой частоты вращения валков, один из которых или оба гуммируют. Скорость отвода рукава определяет степень продольной вытяжки пленки, а степень раздува — поперечную вытяжку. Ширительно—центрующие валки 11 расправляют складке на полотне 10 перед его разрезанием 12 и намоткой в рулоны 13.

Таким образом, основными стадиями технологического процесса является пластификация полимера, формование рукавной заготовки, раздув заготовки и образование пузыря, его охлаждение и складывание в полотно.

По причине низкой платежеспособности населения очень распространенной упаковкой для молока и других молочных продуктов остается полиэтиленовая пленка. Она значительно дешевле других видов упаковки молочной продукции. Молоко в полиэтиленовых пакетов стоит на 30—50% дешевле, чем в упаковках «Тетра-пак». Перед производителями молока стоит одна глобальная задача — сделать срок хранения его как можно более длительным и упаковать продукт в прочную упаковку.

Для упаковки молочных продуктов применяют трехслойные соэкструзионные пленки с наличием в структуре материала черного слоя. Толщина таких пленок — 70—90 мкм. Каждый из слоев имеет свое назначение и содержит специальные добавки. Черный слой создает барьер на пути проникновения света и значительно продлевает сроки хранения молочной продукции. В зависимости от выбранной технологии этот слой может быть внутренним или прилегающим к молоку.

Белый внешний слой предназначен для яркой, полноцветной печати при использовании самых современных полиграфических технологий. В этот же слой вводится специальная добавка, которая повышает «скользкость» пленки, что важно для работы на современном упаковочном оборудовании.

Если внутренний слой черный, то слой, контактирующий с молоком — прозрачный, выполняется из чистого, химически нейтрального полиэтилена. В ряде случаев этот слой подкрашивают в серый цвет, что придает упаковки более эстетичный вид, исключая внешний контраст между белым наружным и черным барьерным слоями.Если в упаковке из однослойной пленки пастеризованное молоко хранится 36 ч., то в упаковке из черно—белой пленки 72 ч. и даже 120 часов. Компания Самаралакто, крупнейший в самарском регионе производитель молока, входящий в состав российского холдинга «Планета Менеджмент», заявляет, что используемая на предприятии финская трехслойная пленка Финпак увеличивает срок хранения пастерилизованного молока до 10 дней, а кефира — до 20 дней. (Дело, конечно, не только в упаковочном материале, но и в технологии температурной обработки молока, которая применяется на «Самаралакто»).Пленки для упаковки замороженных продуктов используются, прежде всего для упаковки замороженных овощей. В целом, эти пленки аналогичны молочным. Кроме того, в них обычно вводятся добавки, обеспечивающие прочность пленки при низких температурах.

Срок службы пленки из чистого полиэтилена — не более одного—двух сезонов. Если же при производстве пленки были допущены даже незначительные нарушения технологии, то этот срок может быть еще меньше. С целью продления срока службы пленок и придания им специальных свойств в их состав вводят различные добавки:

— светостабилизаторы (УФ—стабилизаторы) — для защиты парниковых пленок от разрушения, вызываемого ультрафиолетовым излучением;

— антифоги — для предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности парниковых пленок;

— абсорберы инфракрасного излучения — предотвращают остывание воздуха внутри парника, усиливая тем самым парниковый эффект (позволяет поддерживать температуру в теплице на 3-5°С выше, чем при обычной пленке);

— полисветановые добавки — для перевода ультрафиолета в видимую часть спектра (полисветановый эффект);

— антистатики — для предотвращения образования на пленке статического электричества, притягивающего пыль к поверхности пленки и уменьшающего ее прозрачность для солнечного света;

— добавки, предотвращающие потемнение пленки под действием УФ-излучения;

— добавки, препятствующие деятельности вредных насекомых внутри парника.