Clariant wprowadza PPA bez PFAS do wytłaczania folii PE

Clariant zaprezentował AddWorks PPA 101 FG, bezfluorowy środek wspomagający przetwórstwo polimerów do zastosowań w wytłaczaniu poliolefin, oparty na zastrzeżonej technologii materiałów organicznych firmy. Produkt jest przeznaczony do folii polietylenowych rozdmuchiwanych i wylewanych, gdzie rozwiązuje problem pękania stopu, określanego potocznie jako efekt skóry rekina, oraz pomaga zapobiegać narostowi na głowicy. Środki wspomagające przetwórstwo polimerów oparte na fluoropolimerach były stosowane przez dekady do kontroli tych problemów produkcyjnych, jednak zaostrzające się globalne regulacje dotyczące PFAS oraz selektywne zakazy w niektórych regionach i zastosowaniach sprzyjają stopniowemu wycofywaniu konwencjonalnej technologii fluoropolimerowej. AddWorks PPA 101 FG nadaje się m.in. do folii opakowaniowych, rolniczych oraz budowlanych na bazie LLDPE. Według Clariant, w odróżnieniu od PPA opartych na fluoropolimerach, produkt nie zawiera PFAS, silikonu ani substancji nieorganicznych, nie jest klasyfikowany jako niebezpieczny, nie wymaga oznakowania i posiada dopuszczenia do kontaktu z żywnością zgodnie z przepisami FDA, EFSA, Mercosur, China GB oraz regulacjami japońskimi.

Kontekst regulacyjny dla środków przetwórczych bez PFAS

Środki wspomagające przetwórstwo polimerów oparte na fluoropolimerach od dawna są skutecznymi narzędziami w wytłaczaniu folii PE. Problem polega na tym, że zawierają substancje per- i polifluoroalkilowe, PFAS, określane jako bardzo trwałe w środowisku i szkodliwe dla ludzi, zwierząt oraz roślin. Organy regulacyjne w UE, USA i Azji stopniowo ograniczają stosowanie PFAS w sektorach chemicznych, a dodatki do polimerów mieszczą się w zakresie tych działań.

Przetwórcy folii PE dostarczający wyroby na rynki opakowaniowe muszą uwzględniać zarówno ograniczenia dotyczące PFAS w dodatkach, jak i wymagania w zakresie recyklingu wynikające z unijnego rozporządzenia w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych, PPWR. Wymagania te tworzą dodatkowe bodźce do eliminacji PFAS z formulacji folii opakowaniowych.

Charakterystyka produktu i mechanizm działania w procesie

AddWorks PPA 101 FG jest w 100% aktywną formulacją drobnoziarnistą o przybliżonej gęstości nasypowej 500–600 g/l. Obniża pozorne naprężenie ścinające przy ściance głowicy wytłaczarki, co zwiększa krytyczną szybkość ścinania i umożliwia wyższą wydajność bez pękania stopu. Usuwanie efektu skóry rekina zwykle rozpoczyna się po 20–40 minutach od uruchomienia linii, w zależności od współczynnika rozcieńczenia, LDR, rodzaju żywicy, konfiguracji folii oraz parametrów procesu i urządzeń.

Przy LDR wynoszącym 0,2% skuteczność jest określana jako zbliżona do konwencjonalnych PPA opartych na fluoropolimerach w badaniach krytycznej szybkości ścinania. Produkt jest stabilny termicznie, z ubytkiem masy poniżej 0,5% w temperaturze poniżej 280°C i poniżej 0,9% w temperaturze poniżej 320°C. Może być wprowadzany przez żywicę bazową, jako koncentrat lub przez nośnik masterbatch.

AddWorks PPA 101 FG zwykle działa w LLDPE otrzymywanym z użyciem katalizatorów Zieglera-Natty, a także w trudniejszych w przetwórstwie metallocenowych żywicach LLDPE, również w pełnych formulacjach foliowych, bez efektów antagonistycznych z typowymi dodatkami stosowanymi w foliach.

Zastosowanie w wytłaczaniu folii i rur

W wytłaczaniu poliolefin produkt ma eliminować efekt skóry rekina poprzez kontrolę pękania stopu przy standardowych wydajnościach produkcyjnych oraz ograniczać narost na głowicy, przy czym działanie można regulować za pomocą LDR i warunków procesu. Clariant wskazuje również na poprawę gładkości i jakości powierzchni folii, z korzystniejszym zamgleniem w porównaniu z czystym LLDPE, co wspiera dalsze przetwarzanie folii.

Firma podaje, że AddWorks PPA 101 FG nie ma negatywnego wpływu na właściwości optyczne folii, współczynnik tarcia, CoF, poziom napięcia powierzchniowego wyrażany w dynach ani właściwości rozciągające. Produkt opisano także jako niewpływający na typowe operacje obróbki następczej, w tym koronowanie, drukowanie, laminowanie i zgrzewanie. Brak silikonu i substancji polisiloksanowych ma znaczenie dla przetwórców folii stosujących koronowanie lub laminowanie klejowe, którzy wskazywali ryzyko zanieczyszczenia jako powód unikania silikonowych alternatyw bez PFAS.

W rozdmuchiwanej folii LLDPE do opakowań efekt skóry rekina i narost na głowicy są częstymi przyczynami problemów z jakością folii oraz spowolnienia produkcji lub przestojów. AddWorks PPA 101 FG ma rozwiązywać te problemy przy zachowaniu jakości optycznej folii i właściwości mechanicznych wymaganych dla folii opakowaniowych konsumenckich i przemysłowych. Inne zastosowania folii rozdmuchiwanych obejmują rolnicze folie PE, takie jak folie ściółkujące, folie do kiszonek i pokrycia szklarniowe, oraz folie budowlane, w tym bariery paroszczelne i folie ochronne wymagające stabilnej przetwarzalności oraz integralności folii.

W produkcji folii wylewanej LLDPE kontrola narostu na głowicy ma istotne znaczenie dla zarządzania trwałością głowicy, wydłużania odstępów między czyszczeniami i unikania nadmiernych postojów czyszczących. Clariant informuje, że AddWorks PPA 101 FG został zwalidowany i wdrożony w produkcji folii wylewanej na podstawie poprawy odstępów między obsługą głowicy, przy zachowaniu jakości optycznej folii. Produkt jest opisywany jako stabilny termicznie na liniach do folii wylewanej pracujących przy temperaturach stopu do 280°C lub wyższych, bez powodowania osadów na walcu chłodzącym. W zastosowaniach przemysłowej folii stretch nie wykazuje według informacji negatywnego wpływu na zachowanie folii podczas rozciągania.

Poza folią wstępne prace typu proof-of-concept w wytłaczaniu rur HDPE przynoszą zachęcające wyniki. Efektywne przetwórstwo i gładkie powierzchnie wewnętrzne rur opisano jako kluczowe wymagania użytkowe, a pierwsze próby w kilku regionach wskazują, że AddWorks PPA 101 FG może odpowiadać na oba wymagania.

„Presja regulacyjna jest czynnikiem napędzającym, ale produkt musi zapewnić wymaganą skuteczność. AddWorks PPA 101 FG radzi sobie z wyzwaniami związanymi z pękaniem stopu i narostem na głowicy bez ingerencji we właściwości i zachowanie folii, dając producentom folii możliwość eliminacji PFAS” - mówi Diederik Goyvaerts, Market Manager, Clariant Additives.

Pytania i odpowiedzi z ekspertem, Diederikiem Goyvaertsem

Czym różnią się AddWorks PPA 101 FG i AddWorks PPA 122 G?

AddWorks PPA 101 FG jest w 100% aktywnym produktem drobnoziarnistym stosowanym na rynkach EMEA, obu Ameryk i SEAP. AddWorks PPA 122 G to gotowy do użycia masterbatch na bazie PE, wykorzystujący tę samą zastrzeżoną technologię, skierowany głównie do Wielkich Chin i SEAP. Oba produkty są wolne od PFAS i nie zawierają silikonu, polisiloksanu ani substancji nieorganicznych.

Czy AddWorks PPA 101 FG może być stosowany jako składnik w produkcji masterbatchy?

Tak. Jego drobnoziarnista forma została opracowana z myślą o elastycznym wprowadzaniu, w tym jako składnik aktywny w bezfluorowych formulacjach masterbatchy PPA, które producenci masterbatchy opracowują dla swoich klientów przetwarzających folie. Alternatywnie może być wprowadzany bezpośrednio do żywicy bazowej u producentów żywic. W takich przypadkach jest oferowany na rynku jako żywica gotowa do użycia.

Dlaczego podkreśla się brak silikonu i polisiloksanu?

Alternatywne technologie bezfluorowych środków wspomagających przetwórstwo mogą opierać się na chemii polisiloksanowej i/lub silikonowej. Branża producentów folii zwykle stara się unikać tych rozwiązań ze względu na obawy o zanieczyszczenie linii produkcyjnych oraz możliwe zakłócenia w dalszej obróbce folii, w tym drukowaniu, laminowaniu i zgrzewaniu.

Czy AddWorks PPA 101 FG jest zamiennikiem typu drop-in dla PPA opartych na fluoropolimerach?

AddWorks PPA 101 FG wykorzystuje inną chemię niż PPA oparte na fluoropolimerach i będzie wymagał pewnego przyzwyczajenia oraz niewielkich korekt sposobu stosowania w procesie wytłaczania folii. Typowe dozowanie jest wyższe, w zakresie 0,1–0,3%, natomiast czas usuwania efektu skóry rekina powinien być w dużej mierze podobny do referencyjnych PPA fluoropolimerowych. Całkowity koszt użytkowania ma być na tym samym poziomie.

Czy AddWorks PPA 101 FG nadaje się do opakowań do żywności?

Tak. AddWorks PPA 101 FG nie jest klasyfikowany jako niebezpieczny, nie wymaga oznakowania i posiada szerokie dopuszczenia do kontaktu z żywnością w pięciu głównych jurysdykcjach:

• UE: ujęty w załączniku I do rozporządzenia (UE) 10/2011, EFSA.
• USA: dopuszczony do poliolefin zgodnie z 21 CFR 177.1520, FDA.
• Mercosur: dopuszczony do wszystkich tworzyw sztucznych.
• Chiny: ujęty w GB 9685-2016 dla poliolefin.
• Japonia: MHLW Positive List, wydana w listopadzie 2023 r.

W celu uzyskania dodatkowych informacji o dopuszczeniach do kontaktu z żywnością Clariant zaleca kontakt z lokalnym przedstawicielem firmy.