1 - Интернешнл Пластик Гайд

Перспективы развития гибкой упаковки
в обычном и наноизмерении.
«Рынки полиолефинов и перспективы их развития»
21 сентября 2011 года, отель «Националь»
ООО «Интернешнл Пластик Гайд»
Замыслов Э.В.,
Технический директор
Содержание
√ Нанотехнология и гибкая упаковка. Общие данные.
√ Уровень развития нанотехнологии в России и за рубежом.
√ Что дает нанотехнология гибкой упаковке. Российские и
зарубежные примеры.
√ Гибкая упаковка: развитие в обычном и наноизмерении.
√ Пример применения наночастиц в пленке для получения
барьерных свойств. Исследования наших партнеров –
компании «Nanobiomatters» (Испания).
√ Выводы.
√ «Интернешнл Пластик Гайд» является поставщиком и
производителем широкого спектра функциональных добавок для
переработки пластмасс.
√ Наша компания следит за мировыми разработками
в области переработки пластиков и своевременно
предоставляет их на российском рынке, чтобы наши
клиенты и партнеры производили конкурентоспособный
продукт.
Так же мы сотрудничаем с рядом зарубежных
компаний, занимающихся научными исследованиями и
можем заказывать для наших клиентов исследования в их
лабораториях, а так же предоставлять подробные
материалы собственных исследований компании.
Нанотехнология и гибкая упаковка.
Общие данные.
Мировые тенденции развития
производства гибкой упаковки.
Экономия
(энергии, материалов)
Функциональность
Меньше мусора
Экологичность
Нанотехнология, нанонаука — оперирует с объектами, размер которых составляет
до 100 нанометров. Удельная поверхность таких частиц во много раз превышает их
объем и дает отличительные свойства. Нанотехнология используется в коллоидных
системах, микроэлектронике, физике, химии, молекулярной биологии.
В структуре переработки полимеров в России
производство гибкой упаковки составляет:
.
.
16,9%
( источник – «Альянс- Аналитика»).
√ Соединные Штаты – занимают лидирующее положение в
нанотехнологиях .
Действуют более 400 центров.
√ На 2 месте - Европа – 175
центров и организаций.
√ На 3 - Япония – 100
организаций.
Ежегодный прирост объема инвестиций 18-25 % .
√ Россия.
Головная организация - Роснано.
Задействованы порядка 7 компаний
(данные прессы). Большая часть из них
специализируются на микроэлектронике.
Есть проекты, связанные с применением
нанотехнологии в гибкой упаковке.
1. «УралПластик». Роснано» выделяет
компании 576 млн. руб. на производство
гибкой упаковки.
2. «Данафлекс». Будет наносить нано
размерные частицы оксида алюминия на
поверхность пленки взамен ламинирования
фольгой.
Это позволит снизить затраты, толщину упаковки и повысить функциональность.
В США – большой проект, связанный с разработкой гибкой упаковки с
использование нанотехнологий для американской армии
В настоящее время солдатами используется 4-слойная упаковка с одним
алюминиевым слоем, остальные – ПЭ, ПА, полиэфир.
Ее хотят заменить на нанокомпозитный материал, который будет легче,
функционален, с высокими барьерными свойствами к кислороду и влаге. Упаковка
должна сохранять продукт в течении 3 лет при обычной температуре и 6 месяцев при
100 градусах С. Так же она будет биоразлагаема.
Производитель - компания Nanocomp Technologies.
√ В каком направлении будет развиваться производство такого
большого сегмента в России?
√ Какие новые подходы могут быть применены для получения
гибкой упаковки с новыми заданными свойствами?
√ Будет ли развитие в наноизмерении?
Производство гибкой упаковки в традиционном
измерении.
√ Однослойная и многослойная упаковка.
√ Многослойная упаковка обладает
барьерными свойствами.
Пути применения нанотехнологий в гибкой
упаковке.
1. Добавление наноразмерных частиц в объем полимера.
2. Поверхностное модифицирование.
3. Сочетание двух вариантов.
Какие новые свойства (преимущества) могут
дать наночастицы гибкой упаковке:
√ Барьерные свойства по отношению к кислороду воздуха, воде, влаге, др.
√ Высокие механические свойства
√ Термостабильность
√ Химическую стабильность
√ Перерабатываемость
√ Размерную стабильность
√ Стойкость к нагреванию
√ Новые оптические свойства
√ Новые печатные свойства
√ Электропроводимость
Какие наноматериалы можно применять:
√ Самозатухаемость
√ Биоразлагаемость
√ нанонаполнители
√ наноглины
√ наноуглерод и его модификации (в виде трубок,
графитов, графенов, волокон)
√ нанооксиды
√ олигомеры
Пример применения наночастиц в пленке для
получения барьерных свойств.
Наши партнеры, компания «Nanobiomatters» (Испания), разработала
материал на основе наноглины, поверхность которого покрывается
активным веществом.
Clay Platelet –слой наноглины
(20-50 нм)
Surface modifierмодификатор поверхности,
например, активное железо
Polymer chain –полимерная
цепочка
Отслоившаяся частица
глины на рисунке справа в
полимерной матрице ( в
объеме полимера)
Индивидуальные частицы глины никогда не существуют свободно в порошке и, по существу,
не относятся напрямую к нанотехнологии.
Поглощение кислорода материалом EVOH в присутствии влаги с
частицами наноглины и без нее.
Скорость проникновения кислорода.
Water activity (humidity) – водная деятельность (влажность)
Поглотители кислорода
O2Block® прототипы
Условия: 25 ºC; влажность100% влажность
70
Depleted O2 (ml) /g clay
60
50
O2Block®OS-b M-series
40
O2Block®OS-c M-series
O2Block®OS-i MC-series
30
O2Block®OS-i M-series
20
O2Block®OS-i C-series
10
0
0
10
20
30
40
t (d)
50
60
70
Поглотители кислорода
Поглощение кислорода (ml)/g clay (25ºC,
100% влажность)
O2Block®
24ч
60 дней
OS-i M-series
17.85
28.70
OS-i MN-series
20.65
24.15
OS-i MC-series
19.10
59.50
OS-i C-series
25.20
26.25
OS-b M-series
2.90
20.40
OS-c M-series
3.50
5.10
Поглотители кислорода
Влияние влажности на поглощение кислорода
ПЭВД+15% O2Block®OS-i M-series; 25ºC
Depleted oxygen (ml) / g composite
1.6
1.4
1.2
100% RH
1
50% RH
0.8
23% RH
0.6
0.4
0.2
0
0
10
20
30
40
t (d)
50
60
70
Поглотители кислорода
Влияние температуры ПЭНД +15%
O2Block®OS-i M-series
1.600
Depleted oxygen (ml) / g composite
1.400
1.200
1.000
100% RH; 25ºC
0.800
50% RH; 25 ºC
0.600
100% RH; 5ºC
0.400
50% RH: 5 ºC
0.200
0.000
0
10
20
30
t (d)
40
50
60
70
Поглотители кислорода
ПЭНД композиция + 15% O2Block®
(Условия: 25 ºC, 100% влажность)
Depleted oxygen (ml) / g composite
10
HDPE +15%O2Block®OS-b M-series
1
HDPE +15%O2Block®OS-i M-series
0.1
0.01
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
t (d)
Поглотители кислорода
PET (Условия: 25 ºC, 100% влажность)
1.400
Depleted O2 (ml)/g composite
1.200
1.000
0.800
PET +15%O2Block®OS-i C-series
0.600
PET +15%O2Block®OS-c M-series
0.400
PET+15%O2Block®OS-b M-series
0.200
0.000
0.00
10.00
20.00
30.00
t (d)
40.00
50.00
60.00
70.00
Поглотители кислорода
Технические полимеры (условия: 25ºC;
100% влажность)
3
% O2 depleted /g composite
2.5
Versify + 15%OsBlock®OS-b MN-series
2
Petrothene+15%O2Block®OS-i MC series
1.5
Affinity +15%O2Block®OS-i M-series
1
PA66+15% O2Block®OS-i C-series
0.5
0
0
10
20
30
40
t (d)
50
60
70
Поглотители кислорода
Совместимость с глинами и смолами
(Условия: 25ºC; 100% влажность)
Depleted oxygen (ml) / g composite
2
1.8
1.6
1.4
1.2
Affinity+15% O2Block®OS-i M-series
1
Affinity+15% O2Block®OS-i MC-Series
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.00
10.00
20.00
30.00
t (d)
40.00
50.00
60.00
70.00
Совместимость полимеров
O2Block®
Полиолефины
ПЭТ
Полиамид
O2Block®OS-i M-series
да
да
да
Эластомер
Пластом
O2Block®OS-i C-series
да
да
да
EVA-ПЭВД
O2Block®OS-i MC-series
да
*
*
Пластом
O2Block®OS-b M-series
да
да
*
Эластомер
O2Block®OS-b MC-series
да
да
*
*
O2Block®OS-c M-series
да
да
*
*
другие
Данные частицы не только поглощают кислород, но и
предотвращают окисление. Последствия окислительных
процессов в продуктах показаны далее.
Эффект липидного окисления:
√ Изменения органолептических свойств,
√ Разрушение витаминов и липидов,
√ Риск для здровья
Молекулы кислорода проникают через полимерный слой внутрь упаковки и вступают в
реакцию с наночастицами. Образуется оксид железа. Таким образом, большая часть
кислорода химически связана и не контактирует непосредственно с продуктом.
Другим примером могут быть пленки с антимикробными свойствами.
В этом случае, поверхность частиц наноглины покрыта ионами
серебра.
Выводы:
√ Ожидается , что в 2011 году мировое потребление нанокомпозиционных пластиков в
производстве гибкой упаковки и в упаковке ( напитков) составит порядка 50000 тонн.
Это в 20 раз больше, чем в 2009 году.
√ Применение наноматериалов – это прежде всего не самоцель, а лишь инструмент повышения
конкурентноспособности.
√ Мы хотели бы развивать два направления . Первое – традиционное, где на сегодня есть
потребление и создан спрос. Второе – инновационное, в котором мы предполагаем развивать
спрос сами.
√ Прогресс есть. Нам тоже надо изучать мировой опыт , брать самое эффективное ,
производить самим и развивать производство гибкой упаковки в различных измерениях,
макро и нано.
√ Как уже было отмечено, «Интернешнл Пластик Гайд»
сотрудничает с рядом зарубежных компаний, занимающихся научными
исследованиями («Нанобиоматериалы», Испания) и другими
компаниями в Испании, Канаде, Индии, имеющими собственный научноисследовательский центр. Мы можем заказывать для наших партнеров
исследования в их лабораториях, а так же предоставлять подробные
материалы исследований самих компаний.