Skärning av flexibla förpackningar som innehåller kalciumkarbonat

Denna artikel handlar om skärning av vit plastfilm. Att skära film med kalciumkarbonat som tillsats är ett tuff utmaning. Kalciumkarbonatet förändrar skäregenskaperna jämfört med jungfrulig fossil film. För industriell skärning av filmer som innehåller kalciumkarbonat, t.ex. krita, kalksten eller marmor, krävs speciella knivar.

Om användning av kalciumkarbonat i plastmaterial

Kalciumkarbonat tillsätts i plastmaterial av två skäl: för att minska mängden plast och för att ändra dess egenskaper. De mekaniska egenskaperna hos plasten blir  mycket annorlunda när kalciumkarbonat tillsätts. Under extruderingen får kalciumkarbonatet plasten att skumma och släpper in mer luft. Dessutom får slutprodukten förbättrad slaghållfasthet.

Vad är kalciumkarbonat?

Kalciumkarbonat är en kemisk substans med den kemiska formeln CaCO3. Det är ett av de vanligaste mineralerna på jorden. Det finns i skalen på marina organismer som ostron, musslor och koraller. Kalciumkarbonat är ett ämne som är vanligt förekommande i tre naturliga former: krita, kalksten och marmor, som bildats av gamla marina avlagringar. Krita är en mjuk sten som bildas när sedimentära bergarter av kalciumkarbonat inte packas tillräckligt och förblir i ett löst tillstånd. När allt detta har sedimenterat blir det kalksten. Marmor, å andra sidan, är den hårdaste typen av kalciumkarbonat. Det liknar hur kalksten genomgår stora förändringar under påverkan av intensivt tryck och hög temperatur.

Andra synonymer för kalciumkarbonat är CaCO3, kalciumkarbonat masterbatch, mineral modifier, PCC, GCC, utfällt kalciumkarbonat, mald kalciumkarbonat, pulveriserad kalciumkarbonat, kalcit, krossad marmor, mald kalksten, kalk, aragonit, krita etc.

Vad används kalciumkarbonat för?

Kalciumkarbonat är ett fast ämne med kristallin struktur. Det är ett vitt, luktfritt pulver som används brett inom olika branscher och i vardagen. På grund av sina egenskaper har det ett omfattande användningsområde. Kalciumkarbonat är en viktig ingrediens som används i cement, betong och murbruk för att stärka och stabilisera strukturer. Det används också som fyllmedel i färger, ytbeläggningar, plast och gummi för att förbättra deras egenskaper. 

Inom pappersindustrin används det som beläggning och fyllmedel för att förbättra ljusstyrka, opacitet och tryckbarhet. Kalciumkarbonater ökar ljusstyrkan och förbättrar utseendet på papper som ett ekonomiskt substitut för träfibrer vid papperstillverkning. 

Masterbatch med CaCO3-fyllmedel för tillverkning av plastfilm

CaCO3 eller kalciumkarbonat fyllmedel är en kombination av kalciumkarbonatpulver, plastharts och andra specifika tillsatser. Plastföretag kan tillsätta pigment till fyllmedelskombinationen för att uppnå de förväntade färgresultaten utan att behöva oroa sig för att färgerna suddas ut. Kalciumkarbonat har få reaktioner med andra kemikalier, vilket gör det till ett inert ämne. Därför kan CaCO3 blandas med de flesta plasthartser utan att deras egenskaper påverkas negativt.

3 typer av kalciumkarbonat: krita, kalksten och marmor

Vi lärde oss mer om kalciumkarbonat som en viktig tillsats för producenter av flexibla filmer under en diskussion med Omyas Magnus Lindsjö på mässan Plastteknik i Malmö 2023.

 Krita, kalksten och marmor är de tre industriella formerna av kalciumkarbonat. "Krita är en marin avlagring som bildats utan tryck. Den grävs upp ur marken. Kalksten bildas under tryck och måste brytas. Marmor är förmodligen den mest kända kalciumkarbonaten och används till fina italienska statyer som Michelangelos David. Den skapas under högt tryck och skärs i kuber. Därefter mals eller krossas den till pulver för industriell användning." 

Krita används vanligen som tillsats vid tillverkning av plastfilm, kalksten är vit och används vanligen vid tillverkning av papper. Marmor har en finare struktur som mäts i mikro- eller nanometer. Omya utvinner inte bara kalciumkarbonat. Man använder också tillsatser och ytbeläggningar för att förbättra materialet. Detta ger kalciumkarbonatet en annan uppsättning egenskaper och renhet.

Även om kalciumkarbonat normalt inte skärs som ett fysiskt föremål kan det malas eller fräsas till olika partikelstorlekar eller användas som pulver i en mängd olika tillämpningar. Vid malning av kalciumkarbonat bryts större partiklar ner till mindre, vilket ökar dess yta och förbättrar dess reaktivitet.

Exempel på pappers- och filmmaterial som innehåller kalciumkarbonat

På grund av sina egenskaper som opacitet, jämnhet och ljushet används kalciumkarbonat ofta som tillsats i papper och plast. Kalciumkarbonat används ofta i tidskrifter och kataloger eftersom det förbättrar papperets tryckbarhet och jämnhet. Det används också i papper för tryckning av tidningar. I förpackningspapper används kalciumkarbonat för att ge styvhet och styrka. 

Kalciumkarbonat används också vid tillverkning av syntetiska filmer som PP och PE. Blöjor, handskar och påsar är exempel på plastfilmsprodukter som innehåller kalciumkarbonat. Det finns också i livsmedelsförpackningar och krympfilmer. 

Kalciumkarbonat i plastfilm

Varför tillsätter man modifierare av kalciumkarbonat i plastfilm? Kalciumkarbonat tillsätts i plast av två skäl: för att minska mängden ny plast och för att förbättra de mekaniska egenskaperna.

Varför är kalciumkarbonat bra för miljön när det tillsätts i plastfilm?

Sura ämnen neutraliseras av kalciumkarbonat. Det används för att minska surhetsgraden i vattenrenings- och marksaneringsprocesser. Det används också inom industrin för att kontrollera och minska utsläppen av sura gaser som svaveldioxid. Plasttillverkare kan blanda kalciumkarbonat med de flesta plasthartser för att anpassa det till sina färdiga produkter, eftersom detta ämne har en stor inertitet.

Naturligt förekommande och allmänt tillgängliga mineraler är bl.a. krita, kalksten och marmor. Kalciumkarbonat som tillsats minskar mängden petroleumbaserade polymerer. Detta minskar det totala koldioxidavtrycket i samband med produktion av plastfilm. Så ur ett miljöperspektiv är det positivt att minska mängden plast eftersom det minskar mängden CO2-utsläpp.

Lite matematik: Kalciumkarbonat släpper ut 54 kg CO2 för 1000 kg kalciumkarbonat. Produktionen av ny PE genererar 3000 kg CO2 för 1000 kg PE. Om du använder mindre ny film minskar dina totala CO2-utsläpp.

Hur förbättrar kalciumkarbonat de mekaniska egenskaperna hos plastfilm?

Tillsats av kalciumkarbonat som additiv i plastfilm har flera syften och ger flera fördelar. Som tillsats i plastföreningar bidrar kalciumkarbonat till att minska ytenergin och ger opacitet och ytglans, vilket förbättrar ytfinishen.

När kalciumkarbonat tillsätts förändras plastmaterialets mekaniska egenskaper avsevärt. Under extruderingsprocessen får kalciumkarbonatet plastmaterialet att skumma och tillför mer luft till plastmaterialet. Dessutom får slutprodukten förbättrad slaghållfasthet och elasticitetsmodul.

Hur används krita, kalksten och marmor inom industrin? Varför använder man krita, kalksten eller marmor som tillsatser vid tillverkning av plastfilm?

Användningen av krita som tillsats vid tillverkning av plastfilm diskuteras nedan:

• Fyllmedel. Krita används ofta som fyllmedel och töjningsmedel vid tillverkning av plastfilm. För att öka volymen och minska den totala kostnaden för filmen tillsätts den till plastformuleringen. Kritpartiklar förbättrar filmens mekaniska egenskaper och minskar mängden polymer som behövs genom att fylla mellanrummen mellan polymermolekylerna.
• Opacitet och vithet. Kritor har utmärkta opacitets- och vithetsegenskaper som gör dem till en önskvärd tillsats vid tillverkning av plastfilm. Genom att tillsätta krita i plastformuleringen kan den resulterande filmen göras mer ogenomskinlig, vilket förhindrar att ljus lätt passerar genom filmen. Denna egenskap är särskilt användbar i tillämpningar där ljusgenomsläppligheten måste minimeras. Exempel är förpackningsmaterial för ljuskänsliga produkter.
• Förbättrade barriäregenskaper: Barriäregenskaperna kan förbättras genom att tillsätta krita till plastfilmer. Kritpartiklarna skapar en krokig väg för gaser och fukt, vilket gör det svårare för dem att passera genom filmen. Detta bidrar till att bevara färskheten och hållbarheten hos förpackade produkter genom att minska inträngningen av syre och fukt.
• Styvhet. Krita kan användas för att förbättra slaghållfastheten och styvheten hos plastfilmer. Det förbättrar filmens motståndskraft mot rivning och punktering genom att stärka polymermatrisen. Detta är särskilt viktigt i tillämpningar där filmen måste klara påfrestningar från hantering, transport och miljö.
• Kostnadseffektivitet. Jämfört med vissa andra tillsatser som används vid tillverkning av plastfilm är krita relativt billigt. Det finns tillgängligt i stora kvantiteter och den låga kostnaden gör det till ett attraktivt val för tillverkare som vill minska produktionskostnaderna utan att kompromissa med filmens kvalitet och prestanda.
• Kalciumkarbonat har också låg oljeabsorption, god dispersion, låg nötning och förbättrad korrosionsbeständighet. För plastindustrin är det därför ett utmärkt och användbart material.

Det är värt att notera att mängden krita som tillsätts i plastfilmer kan variera beroende på specifika applikationskrav. För att uppnå de önskade egenskaperna och balansera faktorer som opacitet, mekanisk styrka, barriärprestanda och kostnadseffektivitet optimerar tillverkarna noggrant formuleringen.

Industrirakblad för skärning av vit plastfilm och papper med kalciumkarbonathalt

Skärning av film är en extrem viktig process vid filmproduktion. Fint skuren plastfilm kan rullas jämt och undviker veck. En dålig skärning har dock många negativa effekter - dammpartiklar kan fastna på filmen och förhindra att den används i tryck. Dessutom kan en dålig kniv behöva bytas oftare, vilket tar tid och skapar en säkerhetsrisk.

Under de senaste 20 åren har Sollex varit en ledande leverantör av specialblad som är optimerade för skärning av plastfilm och papper som innehåller kalciumkarbonat. För tillsatser som krita, kalksten och marmor har vi utvecklat en specifik produktlinje med topprestanda.

Utvecklingen har skett i samarbete med ledande filmtillverkare. Detta har verifierat Sollex K-bladens prestanda på material som innehåller kalciumkarbonat i produktionsmiljön för plastfilm. Sollex K-blad minskar mängden dammpartiklar. De står också emot det extra slitaget som kalciumkarbonat skapar på bladet under skärprocessen.

För PP med tillsatser som kalciumkarbonat (denna film är mycket lik gummi) rekommenderar vi Sollex V-kvalitet. Vi har också kunder som använder Sollex K- och Z-klingor som framgångsrikt skär PP. Om du behöver något mellan V och K har vi kunder som är mycket nöjda med Sollex X-blad.

Vi rekommenderar starkt följande produkter för skärning av film som innehåller kalciumkarbonat:

• 5K
• 4-60-030-K
• 2-030-K
• 2-020-K
• 2-013-K
• 642K

Om Sollex knivar och rakblad

Våra maskinknivar och rakblad av industriell typ tillverkas av högkvalitativt rostfritt stål med olika beläggningar på eggen eller sidan av bladen. Enstaka blad tillverkar vi i hårdmetall eller keramik. Om du inte hittar det blad du söker kan Sollex tillverka industriknivar och rakblad enligt din ritning eller dina behov. Kontakta oss gärna på +4635-15 75-00 eller på info@sollex.se om du har några frågor angående våra industrirakblad.

Om författaren Johan Falk är expert på knivar och blad och VD för Sollex. Du kan kontakta honom direkt på: 0046 708 744 786 eller johan@sollex.se

____

Källor:

• Interview with Omya’s Magnus Lindsjö at Plastteknik, 2023-05-10
• Wikipedia
• Tidningen Plastteknik
• Polymervärlden
• polyfill.com.vn
• plasper.com

Om maskinknivar Materialkunskap & Skärteknik