Polypropeenin käyttö ja kehitys lämpömuovaukseen pakkausalalla

1. Lämpömuovauksen perusperiaatteet ja ominaisuudet

Lämpömuovaus on erityinen muovinkäsittelymenetelmä, jolla termoplastisista levyistä valmistetaan erilaisia ​​tuotteita. Termoplastinen levy kuumennetaan pehmenemään ja paineistetaan sitten (tyhjiössä tai ylipaineessa), jotta se vaikuttaa muotin pintaan ja saavuttaa muotin pinnan kaltaisen muodon. Jäähdytyksen ja muotoilun jälkeen tuote viimeistellään haluttuun muotoon. Lämpömuovaus on nopeaa ja tasaista, lyhyen muovaussyklin ja alhaisten muottikustannusten ansiosta. Se soveltuu automatisointiin ja pitkään tuotantoaikaan. Sitä pidetään tehokkaimpana ja alhaisimpina yksikkökustannuksiltaan muovinmuovausmenetelmien prosessointimenetelmänä. Erityisesti lämpömuovausprosessien ja -laitteiden jatkuvan parantamisen sekä tietokonesimuloinnin käyttöönoton myötä lämpömuovauksesta on tullut tärkein kilpaileva prosessointimenetelmä ruiskuvalu- ja puhallusmuovauksen kanssa. Viime vuosina lämpömuovauslaitteissa on edistytty. Jimin esitteli Saksan K2013-messuilla esitellyt lämpömuovauslaitteet ja -prosessit, joissa nopeus, monipuolisuus, ohjaustekniikka ja kustannusten alentaminen ovat tulleet keskeisiksi teemoiksi uusille lämpömuovauslaitteille pakkaus- ja teollisuudessa.

Lämpömuovauksen päätyypit ovat: tyhjiömuovaus, painemuovaus, mäntäavusteinen muovaus ja niiden yhdistelmät. Markkinoilla on yhä enemmän lämpömuovattuja tuotteita, kuten kuppeja, lautasia, ruokatarjottimia, leluja, korkkeja ja kypäriä, kodinkoneiden osia sekä autojen osia, arkkitehtonisia koriste-osia, kemiallisia laitteita jne. Ruiskuvaluun verrattuna lämpömuovauksella on etuna korkea tuotantotehokkuus, alhaiset laiteinvestoinnit ja kyky valmistaa tuotteita, joilla on suuri pinta-ala. Lämpömuovauksessa käytetyt päämuovit ovat polystyreeni (PS), polyvinyylikloridi (PVC), polyolefiinit, kuten PE, PP, polyakrylaatit (PMMA) ja selluloosa, kuten nitroselluloosa (NC), selluloosa-asetaatti (CA) jne. Tekniset muovit, kutenakryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS)käytetään myös. Styreenimuovia (ABS), polykarbonaattia (PC) jne. Korkean suorituskyvyn omaavan PP:n, kuten suuren läpinäkyvyyden, korkean sulalujuuden ja vähäisen vääntymisen, kehitys on edistänyt PP:n käyttöä ja kehitystä lämpömuovauksen alalla.

2. Kotimaisten lämpömuovauspakkausten markkinatilanne

Kotimaisia ​​lämpömuovauspakkauksia valmistavia yrityksiä on yli 3 000, joista yli 300:n vuosituotanto on yli 1 000 tonnia. Noin 70 % tehtaista, joiden vuotuinen tuotantokapasiteetti on tuhansia tonneja, valmistaa itse levyjä ja integroi lämpömuovattuja tuotteita. PS (OPS) ja polyeteenitereftalaatti (PET) ovat tärkeimmät ulkoistetut levyt, kun taas jotkut pätevät tehtaat valmistavat omia PP-, PS- ja PVC-levyjä ja pienet tehtaat ulkoistavat levynsä. Lämpömuovattuja tuotteita käytetään pääasiassa elintarvikepakkauksissa, muilla kuin elintarvikepakkauksissa ja leikatuissa levyissä, ja raaka-ainevaatimukset vaihtelevat sovelluksesta toiseen.

3. PP:n kehittäminen lämpömuovausta varten

Kotimaiset PP-lämpömuovaussovellukset alkoivat 1990-luvulla ja ovat kehittyneet nopeasti viime vuosina, ja niiden vuotuinen kasvuvauhti on ollut noin 10 %. Nykyään Kiinassa on monia suuria ja tunnettuja lämpömuovautuvien muovipakkausten valmistajia, kuten Japan Central Chemical, jotka ovat rakentaneet tehtaita Kiinaan ja ottaneet ne tuotantoon. Heidän tuotteensa keskittyvät pääasiassa keskikokoisiin ja korkealaatuisiin muovisiin lämpömuovautuviin pakkaustuotteisiin. Tällä hetkellä Kiinassa on pulaa erityisistä PP-materiaaleista, jotka on erityisesti tarkoitettu lämpömuovausprosessiin. Kotimaiset lämpömuovaustuotteiden valmistajat ostavat yleensä T30S-hartsia ja muita yleiskäyttöisiä hartseja, joita on muunnettu käytettäväksi, mutta jälkimuokkauksen ja teollisen mittakaavan tuotannon kautta saaduissa tuotteissa on epätasainen lisäaineiden hallinta, vetolujuus ei täytä vaatimuksia, säiliön seinämän paksuus on epätasainen lämpömuovauksessa, ekstruusiopinnoituksen kalanterointireunan käpristymistä ja muita ongelmia. On vaikea täyttää sovellusvaatimusten korkeita laatu- ja korkeita vaatimuksia, mutta myös korkean laadun ja korkeiden vaatimusten täyttäminen on vaikeaa, ja se rajoittaa myös jatkojalostusyritysten tuotantotehokkuutta.

Ulkomailla valmistetut lämpömuovattavat erikoismateriaalit ovat enimmäkseen homopolymeerejä, läpinäkyviä satunnaiskopolymeerejä on vähemmän, ja joillakin laatuluokilla on pitkät tuontisyklit, joten kotimaiset lämpömuovausvalmistajat käyttävät harvoin tuontimateriaaleja. Lämpömuovaustuotteiden valmistajien nykyinen levytuotanto on pääasiassa 600 mm leveitä levyjä. Muovauskoneiden teknologian kehittyessä levyn leveys kasvaa ja levein voi olla yli 1000 mm, joten levyn sulamisenestokyvylle asetetaan korkeammat vaatimukset. Ratkaisuna jatkojalostustuotteissa on lisätä tietty prosenttiosuus suurtiheyksistä polyeteeniä (PE-HD) tavalliseen PP:hen levyn sulan taipumiskestävyyden parantamiseksi, mutta tämä menetelmä johtaa epätasaiseen sekoittumiseen ja tuotteiden rajoitettuun läpinäkyvyyteen. Kotimaisella lämpömuovausteollisuudella on yhä kiireellisempi kysyntä PP-raaka-aineille, joilla on korkea suorituskyky ja erittäin korkea läpinäkyvyys.
Ennen vuotta 2012 Kiinassa läpinäkyvien lämpömuovattavien materiaalien tutkimus ja kehitys oli suhteellisen jäljessä. Tuolloin kotimaisten lämpömuovattavien erikoismateriaalien tutkimus- ja kehitystilanne on esitetty taulukossa 2.

Yhtäkään näistä erikoismateriaaleista ei ole jatkojalostettu lämpömuovausprosessissa vaadittavan korkeamman sulalujuuden ja laajemman molekyylipainojakauman saavuttamiseksi, eikä joitakin ole tuotettu laajamittaisesti.

Viime vuosina Tianjin Petrochemical on jatkanut erikoismateriaalien kehittämistä PP-lämpömuovauksen alalla ja saavuttanut merkittäviä taloudellisia ja sosiaalisia hyötyjä, mikä on lisännyt väriä tälle lämpömuovauksen erikoisalueelle.

Taulukossa 4 on esitetty useiden petrokemian tehtaiden viime vuosina kehittämät erityiset PP-materiaalit lämpömuovaukseen. Shanghai Ru Xia New Material ja kukin petrokemian tehdas ovat kehittäneet näitä materiaaleja erilaisiin lämpömuovaussegmenttien tarpeisiin. Syvämuovaustuotteiden valmistajat ovat laajalle levinneitä, teollisuuden keskittyminen on vähäistä, mittakaavan yläpuolella olevia yrityksiä on vähän ja syövälle tarkoitettujen tuotteiden kysyntä on monipuolista. Petrokemian tehtailla on omat tuotannon aikataulutussuunnitelmansa, joten ylä- ja alavirran toimintojen koordinoinnissa on edelleen vaikeuksia. Syvämuovausteollisuuden kehityssuunta on kuitenkin toisaalta valmistaa eriytettyjä loppupään tuotteita ja toisaalta käyttää tuotannossa erikoismateriaaleja tuotteiden laadun parantamiseksi ja tuotteiden laadun vakauden parantamiseksi. Erikoismateriaalien kehittäminen ja käyttö lämpömuovauksessa on edelleen lupaavaa.