Primjena i razvoj polipropilena za termoformiranje u oblasti pakovanja

1. Osnovni principi i karakteristike termoformiranja

Termoformiranje je posebna metoda obrade plastike za preradu termoplastičnih ploča u različite proizvode. Termoplastična ploča se zagrijava da omekša, a zatim se podvrgava tlaku (vakuum ili pozitivni pritisak) kako bi termoplastična ploča djelovala na površinu kalupa i dobila oblik sličan površini kalupa, a nakon hlađenja i oblikovanja, proizvod se obrezuje kako bi se dobio željeni oblik. Termoformiranje je brzo i ujednačeno, s kratkim ciklusom oblikovanja i niskim troškovima kalupa, pogodnim za automatizaciju i dugim vremenom proizvodnje, te se smatra najefikasnijom metodom obrade s najnižom jediničnom cijenom među metodama oblikovanja plastike. Posebno s kontinuiranim poboljšanjem procesa i opreme za termoformiranje i intervencijom računalne simulacije, termoformiranje je postalo glavna metoda obrade koja se takmiči s brizganjem i puhanjem. Posljednjih godina postignuti su novi napreci u opremi za termoformiranje. Jimin je predstavio opremu i procese termoformiranja izložene na K2013 u Njemačkoj, gdje su brzina, svestranost, tehnologija kontrole i smanjenje troškova postale ključne teme za novu opremu za termoformiranje u pakiranju i industriji.

Glavne vrste termoformiranja su: vakuumsko oblikovanje, oblikovanje pod pritiskom, oblikovanje uz pomoć klipa i njihove kombinacije. Na tržištu je sve više termoformiranih proizvoda, kao što su šolje, tanjiri, poslužavnici za hranu, igračke, kape i kacige, dijelovi kućanskih aparata, kao i automobilski dijelovi, arhitektonski dekorativni dijelovi, hemijska oprema itd. U poređenju sa brizganjem, termoformiranje ima prednosti visoke efikasnosti proizvodnje, niskih ulaganja u opremu i mogućnosti proizvodnje proizvoda sa velikim površinama. Glavne plastike koje se koriste u termoformiranju su polistiren (PS), polivinilhlorid (PVC), poliolefini kao što su PE, PP, poliakrilati (PMMA) i celuloza kao što je nitroceluloza (NC), celulozni acetat (CA) itd. Inženjerske plastike kao što suakrilonitril-butadien-stiren (ABS)Također se koriste. Stiren plastika (ABS), polikarbonat (PC), itd. Razvoj visokoučinkovitog PP-a kao što su visoka prozirnost, visoka čvrstoća topljenja i nisko savijanje promovirao je primjenu i razvoj PP-a u području termoformiranja.

2. Status domaćeg tržišta termoformirajuće ambalaže

Postoji više od 3,000 domaćih kompanija za termoformiranje ambalaže, od kojih više od 300 ima godišnju proizvodnju od preko 1,000 tona. Oko 70% fabrika sa godišnjim proizvodnim kapacitetom od hiljada tona su vlastite proizvodnje ploča i integratori termoformiranih proizvoda. PS (OPS) i polietilen tereftalat (PET) su glavne ploče koje se nabavljaju od vanjskih dobavljača, dok neke sposobne fabrike proizvode vlastite PP, PS i PVC ploče, a male fabrike svoje ploče nabavljaju od vanjskih dobavljača. Termoformirani proizvodi se uglavnom koriste u ambalaži za hranu, ambalaži za neprehrambene proizvode i rezanim pločama, a zahtjevi za sirovinama variraju od primjene do primjene.

3. Razvoj PP-a za termoformiranje

Primjena termoformiranja PP-a u domaćim zemljama započela je 1990-ih i posljednjih godina se brzo razvija, s godišnjom stopom rasta od oko 10%. Sada u Kini postoji mnogo velikih i poznatih proizvođača termoformirajuće plastične ambalaže, kao što je Japan Central Chemical, koji su izgradili pogone u Kini i pustili ih u proizvodnju, a njihovi proizvodi su uglavnom usmjereni na proizvode za termoformiranje plastike srednje i visoke klase. Trenutno u Kini nedostaje specijalnih PP materijala posebno za proces termoformiranja. Domaći proizvođači proizvoda za termoformiranje uglavnom kupuju T30S i druge modificirane smole opće namjene za upotrebu, ali proizvodi dobiveni naknadnom modifikacijom i proizvodnjom u industrijskim razmjerima imaju neravnomjernu kontrolu aditiva, zatezna svojstva ne zadovoljavaju zahtjeve, neravnomjernu debljinu stijenki spremnika prilikom termoformiranja, probleme s ekstruzijskim premazom, kalandriranjem ivica i druge probleme. Teško je zadovoljiti visoku kvalitetu i visoke zahtjeve primjene, ali je također teško zadovoljiti potražnju za visokom kvalitetom i visokim zahtjevima, a također ograničava efikasnost proizvodnje u nizvodnim prerađivačkim poduzećima.

Inostrani specijalni materijali za termoformiranje su uglavnom homopolimeri, prozirni slučajni kopolimeri su rjeđi, a neke vrste imaju duge cikluse uvoza, tako da domaći proizvođači termoformiranja rijetko koriste uvozne materijale. Postojeća proizvodnja ploča proizvođača termoformirajućih proizvoda uglavnom je ploča širine 600 mm, a s napretkom tehnologije mašina za oblikovanje, širina ploče se povećava, a najšira može biti veća od 1000 mm, tako da se postavljaju veći zahtjevi za otpornost ploče na topljenje. Rješenje u industriji proizvoda za termoformiranje je dodavanje određenog postotka polietilena visoke gustoće (PE-HD) običnom PP-u kako bi se poboljšala otpornost ploče na progib pri topljenju, ali ova metoda će dovesti do neravnomjernog miješanja i ograničene transparentnosti proizvoda. Domaća industrija termoformiranja ima sve veću hitnu potražnju za PP sirovinama visokih performansi i ultra visoke transparentnosti.
Prije 2012. godine, istraživanje i razvoj visoko transparentnih termoformirajućih materijala u Kini bili su relativno u zaostatku. U to vrijeme, situacija istraživanja i razvoja domaćih specijalnih termoformirajućih materijala navedena je u Tabeli 2.

Nijedan od ovih specijalnih materijala nije dalje obrađen radi postizanja veće čvrstoće taline i šire raspodjele molekularne težine potrebne za termoformiranje, a neki nisu ni proizvedeni u velikim razmjerima.

Posljednjih godina, Tianjin Petrochemical je nastavio razvijati specijalne materijale u oblasti termoformiranja PP-a i postigao značajne ekonomske i društvene koristi, dodajući boju ovoj nišnoj oblasti termoformiranja.

Tabela 4 prikazuje specijalne PP materijale za termoformiranje koje je posljednjih godina razvilo nekoliko petrohemijskih postrojenja, a koje su razvili Shanghai Ru Xia New Material i svako petrohemijsko postrojenje za različite zahtjeve u različitim segmentima termoformiranja. Proizvođači proizvoda za termoformiranje nizvodno su široko rasprostranjeni, koncentracija industrije je niska, postoji malo preduzeća iznad obima, a potražnja za proizvodima nizvodno je raznolika, a petrohemijska postrojenja imaju vlastite planove za planiranje proizvodnje, tako da još uvijek postoje određene poteškoće u dobroj koordinaciji uzvodno i nizvodno, ali smjer razvoja industrije termoformiranja je s jedne strane proizvodnja diferenciranih proizvoda nizvodno, a s druge strane korištenje specijalnih materijala za proizvodnju, kako bi se poboljšao kvalitet proizvoda i poboljšala stabilnost kvaliteta proizvoda. Razvoj i primjena specijalnih materijala za termoformiranje su i dalje obećavajući.