# R902 Модификатор пластмасс: противоприлипание и лёгкое вскрытие плёнки — другой путь без фторсодержащих добавок

Источник фактов: 锎锔-功能助剂1.10.pdf (номер страницы — физическая страница PDF). Все цитаты и данные в этой статье приведены дословно согласно оригиналу, без предположительных дополнений.

На линии производства плёнки есть три действия, которые на первый взгляд кажутся простыми, но после них возникают немалые сложности: намотка, укладка и обрезка кромок. При намотке два слоя плёнки прилегают друг к другу; когда с линии снимают стопку материала и укладывают её, слои в середине оказываются зажаты между верхними и нижними. Сложнее всего приходится с обрезкой кромок — как только проходит лезвие, даже небольшая сила межфазного взаимодействия между двумя слоями плёнки заставляет их слипаться; при разъединении это не разрыв, а растягивание.

Почему плёнка слипается? По руководству, слипание обусловлено сочетанием трёх причин:

«Предотвращение проблемы слипания пластиковых плёнок, вызванной вакуумным притяжением, межмолекулярными силами или тепловым движением.» (Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p73)

Именно эти три задачи решают антиадгезионные добавки. Один из путей — фторсодержащие добавки, а R902 идёт по пути соединений кремния.

Наименование продукта R902 — модификатор пластмасс, его основной компонент — соединение кремния. В руководстве после наименования продукта указано «(не содержит фтора)». Его роль состоит в предоставлении альтернативного пути без фтора: в рецептурах, где изначально фторсодержащие добавки использовались для предотвращения слипания плёнки и улучшения её скользящих свойств, перейти на вариант без фтора.

1Как возникает слипание и где действуют добавки

1

8График данных 8

Верхний слой плёнки · основная массаМежфазный слой · зона действия добавокНижний слой плёнки · основная массаСнижение межслойного трения и адгезииПоложение границы соприкосновения пленокСхематический поперечный разрез (без измеренных значений силы отслаивания и коэффициента трения)

• Верхний слой плёнки · основная масса
• Межфазный слой · зона действия добавок
• Нижний слой плёнки · основная масса

Когда пленки соприкасаются, это по сути означает межфазный контакт. Чтобы разделить их, необходимо либо ослабить взаимодействие между интерфейсами, либо создать на поверхности физический барьер.

В руководстве раздел «Снижение слипания» сформулирован следующим образом:

«Снижение слипания: на поверхности пленки формируется микроскопически неровная структура или смазочный слой, что снижает трение и адгезию между слоями.» (Источник: p73)

В случае с добавками их действие проявляется в трех аспектах:

Снижение слипания

на поверхности пленки формируется микроскопически неровная структура или смазочный слой, что снижает трение и адгезию между слоями;

Повышение технологичности переработки: улучшение текучести расплава полиолефиновых смол (например, PE, PP), снижение накопления материала на кромке фильеры;

Повышение качества пленки: снижение поверхностных дефектов (например, кристаллических точек, эффекта «акулья кожа»), повышение гладкости и прозрачности пленки.

Третий аспект часто недооценивают. Кристаллические точки и эффект «акулья кожа» являются дефектами внешнего вида: кристаллические точки — это светлые пятна на поверхности пленки, а эффект «акулья кожа» — текстура поверхности, возникающая в результате разрыва расплава. Пленки для упаковки пищевых и фармацевтических продуктов, а также пленки с покрытием имеют очень низкую терпимость к подобным дефектам: если в рулоне пленки имеются десятки кристаллических точек, весь рулон переводится в низшую категорию. Кроме того, при увеличении шероховатости поверхности ухудшаются показатели скольжения и легкости вскрытия, поэтому предотвращение слипания и обеспечение скольжения — это не два разных свойства.

2Два направления применения

В обзорной части руководства применение R902 описано в двух абзацах, причем способы применения различаются.

Направление 1: добавление в пленочные изделия с покрытием или сельскохозяйственные пленки. Оригинальный текст руководства:

«При внутреннем добавлении в пленочные изделия с покрытием или сельскохозяйственные пленки: можно повысить термостойкость пигмента на 4–5 градусов, снизить образование нагара на срезе фильеры, а также снизить склонность пигмента к миграции (эффективно при слабой миграции), повысить диспергируемость перламутровых и флуоресцентных пигментов, помочь гидрофобизатору повысить гидрофобные свойства.» (Источник: p73)

Самое практичное здесь — повышение термостойкости пигмента на 4–5 градусов. У перламутровых и флуоресцентных пигментов низкий предел термостойкости, и при повышении температуры переработки они меняют цвет; нагар на срезе фильеры, напротив, отнимает время работы оборудования при смене материала и очистке. Слабая миграция проявляется появлением на поверхности пленки туманных цветных точек, что особенно заметно на светлых пленках.

Направление 2: добавление в пластмассы, такие как PP, PE, ABS, PS, PA и т. д. Оригинальный текст руководства:

«При внутреннем добавлении в изделия, такие как PP, PE, ABS, PS, PA и т. д.: можно повысить жесткость изделия, не изменяя ударную вязкость (обычно используется как агент повышения жесткости и ударной вязкости). В сочетании с эрукамидом может использоваться как агент скольжения, облегчающий вскрытие пленок из PE, PP, PA, EVA, POE и т. д.» (Источник: p73)

Скольжение при вскрытии — это другая функция: края реза пленки в процессе производства легко слипаются, образуя «монолит»; для разделения требуется нож, а при неудачном разделении весь рулон уходит в брак. После добавления агента скольжения края реза плавно расходятся, поэтому покупателям следующего звена проще нарезать и удобнее использовать полученный рулон.

Если рассмотреть оба направления вместе, роль R902 становится ясной: он подстраивается под рецептуру, за счет воздействия на границе раздела решает задачи, связанные с поверхностью, и не изменяет свойств основной массы — в руководстве для направления с пластмассами это сформулировано как «повышение жесткости изделия без изменения ударной вязкости», а для направления с пленками — как структура поверхности и смазочный слой.

3Технические показатели

2

Технические по…

Параметр	Показатель
Наименование продукта	Модификатор пластмасс R902 (безфторный продукт)
Основные компоненты	Соединение кремния
Внешний вид	Белый порошок
Удельная площадь поверхности порошка	140±25 ㎡/g (в руководстве исходный текст набран как «140 +25㎡/g», понимается как значение ±)
Насыпная плотность (приблизительное значение)	около 980 g/l
Влажность	при 105℃ в течение 2 часов ＜0.8 wt%
Значение pH	в 4% дисперсии 6.2-6.7
Содержание SiO₂	wt% ＞34 в пересчёте на прокалённый материал (в руководстве исходный текст записан как «содержание Sio»)
Потеря при прокаливании	материал после сушки при 105℃ в течение 2 часов, прокалённый при 1000℃ в течение 2 часов ＜66 wt%
Содержание добавки	0.5%—5% от конечного изделия из пластмассы
Упаковка	25 кг/мешок, двухслойный пакет из PE
Условия хранения	в прохладном сухом месте, защищать от влаги

(Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p73)

Указанный диапазон количества добавки составляет от 0.5% до 5%, его размах очень велик. Малые дозировки предназначены для таких задач переработки, как улучшение текучести расплава и снижение нагара на выходе из фильеры; большие дозировки связаны с антиприлипанием и лёгкостью скольжения плёнки. Выбор края диапазона зависит от того, есть ли в рецептуре другие компоненты для обработки поверхности.

Белый порошок и насыпная плотность около 980 g/l непосредственно влияют на подачу и дозирование: объём невелик, поэтому при выборе дозирующего шнека и бункера необходимо исходить из этой плотности, нельзя без разбора использовать обычные эмпирические значения для порошков.

4Области применения

В руководстве указаны следующие области применения:

Упаковочные пленки

BOPP, CPP, LDPE и другие пленки для упаковки пищевых продуктов и лекарственных препаратов;

Промышленные пленки

сельскохозяйственные пленки, защитные пленки и т. д.;

Другие пластиковые изделия: трубы, волокна, листовой материал и т. д.;

Особенно подходят для производства пленок с требованиями к высокой прозрачности и высокой гладкости.

Требования к прозрачности и гладкости указывают на один и тот же технологический парадокс: чем тоньше пленка, тем сильнее она склонна к слипанию, а для разделения при слипании нужны добавки; при этом методы поверхностной модификации, допустимые для высокопрозрачных систем, изначально ограничены — создание шероховатости за счет добавления наполнителей непосредственно влияет на светопропускание. Именно поэтому в руководстве направление действия R902 определено как «микрорельеф или смазочный слой», а не как подход с использованием наполнителей.

5Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Какова связь между R902 и фторсодержащими добавками?

Альтернативная замена. В руководстве после наименования продукта указано «(продукт без фтора)». Для рецептур, в которых фторсодержащие добавки ранее использовались для антиблокировки и скольжения пленок, R902 предоставляет решение без фтора. При переносе рецептуры дозировку фторсодержащей добавки, состояние ее дисперсии и миграционные свойства необходимо отрегулировать заново; нельзя просто перенести исходные пропорции.

Вопрос: Является ли сам по себе R902 добавкой, улучшающей вскрываемость и скольжение?

Сам по себе R902 не является добавкой, улучшающей вскрываемость и скольжение. В руководстве сказано: при внутреннем добавлении в изделия из PP, PE, ABS, PS, PA и других материалов он может повышать жесткость и ударную вязкость; в сочетании с эруамидом его можно использовать как добавку, улучшающую вскрываемость и скольжение пленок из PE, PP, PA, EVA, POE и других материалов. Для вскрываемости и скольжения в рецептуре их необходимо применять в паре.

Вопрос: Не приведет ли добавление непосредственно в пластическую массу к хрупкости изделия?

В руководстве сказано: «не изменяет ударную вязкость, повышает жесткость изделия (обычно применяется как добавка, повышающая жесткость и ударную вязкость)». Сочетание неизменной ударной вязкости и повышенной жесткости звучит контринтуитивно, но именно на это направлена категория добавок, повышающих жесткость и ударную вязкость: материал сохраняет ударную стойкость, а его модуль повышается. Дозировку необходимо рассматривать вместе с общим балансом свойств рецептуры; конкретный верхний предел заказчик определяет по результатам пилотных испытаний собственной рецептуры.

Вопрос: Как определяется диапазон 0.5%–5%?

Все зависит от того, на каком конце диапазона находится цель. Для технологических задач переработки (снижение нагара на кромке фильеры, улучшение текучести) применяется нижняя граница дозировки; для показателей антиблокировки и скольжения пленки — верхняя. После определения направления необходимо провести пилотные испытания с градацией дозировки.

Вопрос: Невелик ли эффект от повышения теплостойкости на 4–5 градусов?

Повышение на эти 4–5 градусов увеличивает верхний предел теплостойкости пигмента. Критические точки изменения цвета жемчужных и флуоресцентных пигментов и без того очень близки; в рецептурах с пигментами запас в несколько градусов часто определяет, можно ли выйти на высокоскоростную производственную линию; фактически достижимая скорость зависит от собственных данных клиента по теплостойкости пигментов и используемой им цветовой системы.

Вопрос: Это то же самое, что и другая статья на этом сайте о внешней смазке с использованием R902?

Нет, это не одно и то же. В статье «Нагар на кромке фильеры — самая незаметная статья расходов на линии экструзионного нанесения» речь идет о модификаторе внешнего смазывания, который на линии экструзионного получения и нанесения пленки используется для контроля нагара на кромке фильеры и очистки фильеры при остановке; в настоящей статье рассматривается альтернативное решение без фтора, ориентированное на показатели антиблокировки, скольжения, вскрываемости и прозрачности пленки. На производственной линии в одном и том же бункере могут одновременно использоваться подходы, лежащие в основе обоих решений, но их роль в рецептуре различна.

6Изложение фактов и их обоснование

Данные настоящей статьи взяты из единственного источника 锎锔-功能助剂1.10.pdf; номера страниц указаны по ходу текста, что позволяет проверить каждое положение отдельно. Для ключевых оригинальных высказываний из материалов по продукту в основном тексте указаны источники; перефразирование не производилось. В исходной верстке руководства в таких символах, как «140 +25㎡/g», «содержание Sio» и «Wt•%», имеются дефекты набора; в настоящей статье в соответствии с их обычным значением они приведены как удельная площадь поверхности 140±25 ㎡/g, содержание SiO₂ и wt%.

Один момент следует разъяснить: в руководстве R902 включен в общую серию; настоящая статья не рассматривает вопрос о том, снят ли он с производства и находится ли в настоящее время в продаже, а также не дает ни определения на уровне рецептуры, ни вывода о сертификации в отношении заявления об отсутствии фтора — это формулировка позиционирования продукта, а не нормативный вывод; при использовании в случаях, требующих соблюдения нормативных требований, следует руководствоваться отчетом об испытаниях, приложенным к партии. Что не было сделано: измеренные данные о силе отслаивания, коэффициенте трения, мутности и т. п. для пленки не вымышлялись — их необходимо измерять на собственных марках пленки и по собственным технологиям клиента.