Биаксиально-ориентированный полипропилен

Биаксиально-ориентированный полипропилен (БОПП, англ. Biaxially Oriented Polypropylene, BOPP) — это полимерный материал, получаемый из изотактического полипропилена методом двухосной (биаксиальной) ориентации, при которой полимерная плёнка подвергается растяжению в продольном и поперечном направлениях. Благодаря этому процессу материал приобретает повышенную механическую прочность, прозрачность, барьерные свойства и термостойкость, что делает его одним из наиболее распространённых упаковочных материалов в мире.

История

Разработка технологии биаксиальной ориентации полипропилена началась в 1960-х годах в Японии и Европе. Первые промышленные образцы БОПП-плёнки были получены в 1970-х годах компанией Toyobo (Япония) и Mobay Chemical (США). В СССР исследования в этой области велись с середины 1970-х годов в НИИ полимерных материалов (Москва), а первое отечественное производство было запущено в 1985 году на заводе «Полимер» в городе Ангарске. К началу 1990-х годов БОПП-плёнки вытеснили целлофан и алюминиевую фольгу в ряде упаковочных сегментов благодаря более низкой стоимости и лучшим эксплуатационным характеристикам.

Технология производства

Производство БОПП-плёнки включает несколько этапов:

Экструзия. Гранулы полипропилена расплавляются в экструдере при температуре 200–250 °C и выдавливаются через плоскощелевую головку в виде толстой плёнки (толщиной 0,5–1,5 мм), которая быстро охлаждается на валках.
Продольная ориентация. Плёнка нагревается до 120–140 °C и растягивается в 4–6 раз в направлении движения (машинном направлении, MD) с помощью системы валков с разной скоростью вращения.
Поперечная ориентация. Плёнка поступает в сушильную камеру (tenter frame), где нагревается до 150–170 °C и растягивается в 6–10 раз в перпендикулярном направлении (поперечном направлении, TD) с помощью цепных зажимов.
Термофиксация. После растяжения плёнка подвергается термообработке при 160–180 °C для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров.
Охлаждение и намотка. Плёнка охлаждается, обрезается по краям и наматывается в рулоны.

Виды ориентации

Различают два основных метода биаксиальной ориентации:

Последовательная ориентация (sequential stretching) — растяжение сначала в продольном, затем в поперечном направлении. Наиболее распространённый промышленный метод.
Одновременная ориентация (simultaneous stretching) — растяжение в обоих направлениях одновременно. Используется для получения плёнок с особо равномерными свойствами, но требует более сложного оборудования.

Свойства

БОПП-плёнка обладает рядом характерных физико-механических и барьерных свойств:

Свойство	Значение	Примечание
Плотность	0,90–0,91 г/см³	Ниже, чем у ПЭТ (1,38 г/см³)
Предел прочности при растяжении	120–250 МПа	Вдоль направления ориентации выше
Относительное удлинение при разрыве	50–150 %	Зависит от степени ориентации
Модуль упругости	2000–3500 МПа	Высокая жёсткость
Температура плавления	160–170 °C	Ниже, чем у ПЭТ (260 °C)
Температура эксплуатации	от −40 до +120 °C	Кратковременно до 140 °C
Коэффициент трения	0,2–0,4	Может регулироваться добавками
Паропроницаемость (водяной пар)	3–8 г/(м²·24 ч) при 38 °C	Высокая барьерность
Газопроницаемость (кислород)	500–1500 см³/(м²·24 ч·атм)	Умеренная
Прозрачность	90–95 %	Высокая светопропускаемость
Глянец	80–95 %	Зависит от шероховатости поверхности

Преимущества

Высокая механическая прочность при малой толщине (10–40 мкм).
Хорошая оптическая прозрачность и глянец.
Устойчивость к маслам, жирам и органическим растворителям.
Низкая гигроскопичность (влагопоглощение менее 0,01 %).
Возможность металлизации и нанесения покрытий.
Полная пригодность для вторичной переработки (код 5 — PP).

Недостатки

Низкая стойкость к ультрафиолетовому излучению (требует добавок УФ-стабилизаторов).
Ограниченная термостойкость по сравнению с ПЭТ и полиамидом.
Склонность к накоплению статического электричества.
Сложность склеивания и печати без предварительной обработки (коронарной или плазменной).

Классификация

БОПП-плёнки классифицируются по нескольким признакам:

По функциональному назначению

Прозрачные (clear BOPP) — базовый тип, используется для упаковки пищевых продуктов, текстиля, канцелярии.
Металлизированные (metallized BOPP) — с напылённым слоем алюминия (толщина 30–50 нм) для повышения барьерности к свету и газам.
Матовая (matte BOPP) — с шероховатой поверхностью для улучшения тактильных ощущений и печати.
Белая (white BOPP) — с добавлением диоксида титана для непрозрачности.
Термоусадочная (shrink BOPP) — с повышенной усадкой (до 50–70 %) при нагреве.
Антистатическая (anti-static BOPP) — с добавками, снижающими поверхностное сопротивление (до 10⁹–10¹¹ Ом).
Барьерная (barrier BOPP) — с многослойной структурой (BOPP/EVOH/BOPP) для защиты от кислорода.

По типу поверхности

Односторонняя обработка (one-side treated, OST) — одна сторона подвергнута коронному разряду для улучшения адгезии.
Двусторонняя обработка (two-side treated, TST) — обе стороны обработаны для печати и ламинирования.

Применение

Основные области использования БОПП-плёнок:

Упаковка пищевых продуктов

Упаковка хлебобулочных изделий, кондитерских изделий, сухих завтраков.
Обёртка для шоколада, конфет, печенья.
Упаковка макаронных изделий, круп, чая, кофе.
Внешняя оболочка для пачек сигарет (совместно с алюминиевой фольгой).
Этикетки для бутылок (в том числе термоусадочные).

Промышленная упаковка

Упаковка текстиля, одежды, постельного белья.
Обёртка для канцелярских товаров, книг, журналов.
Внешняя упаковка для бытовой химии, косметики.
Плёнка для ламинирования картонных коробок.

Специальные применения

Электроизоляционные материалы (конденсаторы, кабели).
Основа для клейких лент (скотч).
Подложка для фотографий и печатных материалов.
Упаковка медицинских изделий (стерилизуемая).

Экологические аспекты

БОПП-плёнки подлежат вторичной переработке (код 5 — полипропилен). В России уровень переработки полипропиленовых отходов составляет около 15–20 % (по данным на 2023 год). Основные проблемы:

Загрязнение пищевыми остатками, затрудняющее сортировку.
Необходимость отделения от других материалов (например, от алюминия в металлизированных плёнках).
Низкая биоразлагаемость (время разложения в природе — 20–30 лет).

Ведутся разработки биоразлагаемых добавок и компостируемых версий БОПП, однако промышленного распространения они пока не получили.

Рынок и производители

Мировой рынок БОПП-плёнок в 2023 году оценивался в 25–30 млрд долларов США, с ежегодным ростом 4–6 %. Крупнейшие производители:

Китай — Sinopec, Zhejiang Yilong, Guangdong Decro (около 40 % мирового производства).
Индия — Uflex, Cosmo Films, Jindal Poly Films.
Европа — Treofan (Германия), Taghleef Industries (ОАЭ/Италия), Innovia Films (Великобритания).
Россия — «Биаксплен» (Нижний Новгород), «Полимер» (Ангарск), «Группа ПОЛИПЛАСТИК» (Москва). Суммарная мощность российских заводов — около 150 тыс. тонн в год (2023).

Интересные факты

Толщина стандартной БОПП-плёнки (20 мкм) в 10 раз тоньше человеческого волоса, но выдерживает нагрузку до 5 кг на 1 см².
Первая в мире металлизированная БОПП-плёнка была выпущена в 1979 году компанией Toyobo.
БОПП-плёнка используется в производстве конденсаторов для электромобилей благодаря высокой электрической прочности (до 200 кВ/мм).
В России ежегодно потребляется около 200 тыс. тонн БОПП-плёнок, из которых 60 % идёт на упаковку пищевых продуктов.

Источники

ГОСТ 26996-86 «Полипропилен. Технические условия».
«Полимерные плёнки: свойства, производство, применение» / под ред. В. И. Кленина. — М.: Химия, 2005.
«Handbook of Polypropylene» / ed. by J. Karger-Kocsis. — Springer, 1999.
Отчёт «Рынок БОПП-плёнок в России 2023» (Аналитический центр при Правительстве РФ).
Данные компании «Биаксплен» (официальный сайт, 2023).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →