Εφαρμογή και Ανάπτυξη Πολυπροπυλενίου για Θερμοδιαμόρφωση στον Τομέα της Συσκευασίας

1. Βασικές αρχές και χαρακτηριστικά της θερμοδιαμόρφωσης

Η θερμοδιαμόρφωση είναι μια ειδική μέθοδος επεξεργασίας πλαστικού για την επεξεργασία θερμοπλαστικών φύλλων σε διάφορα προϊόντα. Το θερμοπλαστικό φύλλο θερμαίνεται για να μαλακώσει και στη συνέχεια συμπιέζεται (κενό ή θετική πίεση) για να δράσει το θερμοπλαστικό φύλλο στην επιφάνεια του καλουπιού για να αποκτήσει ένα σχήμα παρόμοιο με αυτό της επιφάνειας του καλουπιού, και μετά την ψύξη και τη διαμόρφωση, το προϊόν κόβεται για να αποκτήσει το επιθυμητό σχήμα. Η θερμοδιαμόρφωση είναι γρήγορη και ομοιόμορφη, με σύντομο χρόνο κύκλου χύτευσης και χαμηλό κόστος καλουπιού, κατάλληλη για αυτοματοποίηση και μεγάλο χρόνο παραγωγής, και θεωρείται η πιο αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας με το χαμηλότερο κόστος μονάδας μεταξύ των μεθόδων χύτευσης πλαστικού. Ειδικά με τη συνεχή βελτίωση της διαδικασίας και του εξοπλισμού θερμοδιαμόρφωσης και την παρέμβαση της προσομοίωσης σε υπολογιστή, η θερμοδιαμόρφωση έχει γίνει η κύρια μέθοδος επεξεργασίας που ανταγωνίζεται τη χύτευση με έγχυση και εμφύσηση. Τα τελευταία χρόνια, έχουν σημειωθεί νέες εξελίξεις στον εξοπλισμό επεξεργασίας θερμοδιαμόρφωσης. Η Jimin παρουσίασε τον εξοπλισμό και τις διαδικασίες θερμοδιαμόρφωσης που εκτέθηκαν στην K2013 στη Γερμανία, όπου η ταχύτητα, η ευελιξία, η τεχνολογία ελέγχου και η μείωση του κόστους έχουν γίνει βασικά θέματα για νέο εξοπλισμό θερμοδιαμόρφωσης στη συσκευασία και τη βιομηχανία.

Οι κύριοι τύποι θερμοδιαμόρφωσης είναι: η διαμόρφωση υπό κενό, η διαμόρφωση υπό πίεση, η διαμόρφωση με υποβοήθηση εμβόλου και συνδυασμοί αυτών. Υπάρχουν όλο και περισσότερα θερμοδιαμορφωμένα προϊόντα στην αγορά, όπως ποτήρια, πιάτα, δίσκοι φαγητού, παιχνίδια, καπέλα και κράνη, ανταλλακτικά οικιακών συσκευών καθώς και ανταλλακτικά αυτοκινήτων, αρχιτεκτονικά διακοσμητικά μέρη, χημικός εξοπλισμός κ.λπ. Σε σύγκριση με τη χύτευση με έγχυση, η θερμοδιαμόρφωση έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής παραγωγικής απόδοσης, της χαμηλής επένδυσης σε εξοπλισμό και της δυνατότητας κατασκευής προϊόντων με μεγάλες επιφάνειες. Τα κύρια πλαστικά που χρησιμοποιούνται στη θερμοδιαμόρφωση είναι το πολυστυρένιο (PS), το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), οι πολυολεφίνες όπως PE, PP, τα πολυακρυλικά (PMMA) και η κυτταρίνη όπως η νιτροκυτταρίνη (NC), η οξική κυτταρίνη (CA) κ.λπ. Τα μηχανικά πλαστικά όπωςακρυλονιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρένιο (ABS)Χρησιμοποιούνται επίσης. Πλαστικό στυρενίου (ABS), πολυανθρακικό (PC) κ.λπ. Η ανάπτυξη πολυπροπυλενίου υψηλής απόδοσης, όπως η υψηλή διαφάνεια, η υψηλή αντοχή σε τήξη και η χαμηλή στρέβλωση, έχει προωθήσει την εφαρμογή και την ανάπτυξη του πολυπροπυλενίου στον τομέα της θερμοδιαμόρφωσης.

2. Κατάσταση της εγχώριας αγοράς θερμοδιαμόρφωσης συσκευασιών

Υπάρχουν περισσότερες από 3,000 εγχώριες εταιρείες θερμοδιαμόρφωσης συσκευασιών, εκ των οποίων περισσότερες από 300 έχουν ετήσια παραγωγή άνω των 1,000 τόνων. Περίπου το 70% των εργοστασίων με ετήσια παραγωγική δυναμικότητα χιλιάδων τόνων είναι αυτοπαραγόμενα φύλλα και ολοκληρωτές θερμοδιαμορφωμένων προϊόντων. Τα PS (OPS) και το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) είναι τα κύρια φύλλα που ανατίθενται σε εξωτερικούς συνεργάτες, ενώ ορισμένα ικανά εργοστάσια παράγουν τα δικά τους φύλλα PP, PS και PVC και μικρά εργοστάσια αναθέτουν σε εξωτερικούς συνεργάτες τα φύλλα τους. Τα θερμοδιαμορφωμένα προϊόντα χρησιμοποιούνται κυρίως σε συσκευασίες τροφίμων, μη εδώδιμων συσκευασιών και κομμένων φύλλων, και οι απαιτήσεις για πρώτες ύλες ποικίλλουν από εφαρμογή σε εφαρμογή.

3. Ανάπτυξη πολυπροπυλενίου (PP) για θερμοδιαμόρφωση

Οι εγχώριες εφαρμογές θερμοδιαμόρφωσης PP ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1990 και αναπτύσσονται ραγδαία τα τελευταία χρόνια, με ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου 10%. Σήμερα, υπάρχουν πολλοί μεγάλοι και διάσημοι κατασκευαστές θερμοδιαμόρφωσης πλαστικών συσκευασιών στην Κίνα, όπως η Japan Central Chemical, οι οποίοι έχουν κατασκευάσει εργοστάσια στην Κίνα και τα έχουν θέσει σε παραγωγή, και τα προϊόντα τους επικεντρώνονται κυρίως σε προϊόντα θερμοδιαμόρφωσης πλαστικών συσκευασιών μεσαίας και υψηλής ποιότητας. Προς το παρόν, υπάρχει έλλειψη ειδικών υλικών PP ειδικά για τη διαδικασία θερμοδιαμόρφωσης στην Κίνα. Οι εγχώριοι κατασκευαστές προϊόντων θερμοδιαμόρφωσης αγοράζουν γενικά T30S και άλλες ρητίνες γενικής χρήσης τροποποιημένες για χρήση, αλλά τα προϊόντα που λαμβάνονται μέσω μετατροποποίησης και βιομηχανικής παραγωγής προϊόντων, υπάρχει ανομοιόμορφος έλεγχος προσθέτων, οι ιδιότητες εφελκυσμού δεν πληρούν τις απαιτήσεις, ανομοιόμορφο πάχος τοιχώματος δοχείου στη θερμοδιαμόρφωση, επικάλυψη εξώθησης, καμπύλωση άκρων και άλλα προβλήματα, είναι δύσκολο να ικανοποιηθούν οι υψηλές απαιτήσεις ποιότητας και οι υψηλές απαιτήσεις των απαιτήσεων εφαρμογής, αλλά είναι επίσης δύσκολο να ικανοποιηθεί η ζήτηση υψηλής ποιότητας και υψηλών απαιτήσεων, και επίσης περιορίζει την αποδοτικότητα παραγωγής των επιχειρήσεων κατάντη επεξεργασίας.

Τα ειδικά υλικά θερμοδιαμόρφωσης στο εξωτερικό είναι ως επί το πλείστον ομοπολυμερή, τα διαφανή τυχαία συμπολυμερή είναι λιγότερα και ορισμένες ποιότητες έχουν μεγάλους κύκλους εισαγωγής, επομένως οι εγχώριοι κατασκευαστές θερμοδιαμόρφωσης σπάνια χρησιμοποιούν εισαγόμενα υλικά. Η υπάρχουσα παραγωγή φύλλων από κατασκευαστές προϊόντων θερμοδιαμόρφωσης είναι κυρίως φύλλα πλάτους 600 mm. Με την πρόοδο της τεχνολογίας των μηχανών χύτευσης, το πλάτος του φύλλου αυξάνεται, το μεγαλύτερο μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 1000 mm, επομένως η ικανότητα αντιτήξης του φύλλου να θέτει υψηλότερες απαιτήσεις. Η λύση στη βιομηχανία προϊόντων κατάντη είναι η προσθήκη ενός ορισμένου ποσοστού πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (PE-HD) στο συνηθισμένο PP για τη βελτίωση της αντοχής του φύλλου στην τήξη, αλλά αυτή η μέθοδος θα φέρει ανομοιόμορφη ανάμειξη και περιορισμένη διαφάνεια των προϊόντων. Η εγχώρια βιομηχανία θερμοδιαμόρφωσης έχει μια ολοένα και πιο επείγουσα ζήτηση για πρώτες ύλες PP με υψηλή απόδοση και εξαιρετικά υψηλή διαφάνεια.
Πριν από το 2012, η ​​έρευνα και ανάπτυξη υλικών θερμοδιαμόρφωσης υψηλής διαφάνειας στην Κίνα υστερούσε σχετικά. Εκείνη την εποχή, η κατάσταση Έρευνας και Ανάπτυξης των εγχώριων ειδικών υλικών θερμοδιαμόρφωσης παρατίθεται στον Πίνακα 2.

Κανένα από αυτά τα ειδικά υλικά δεν έχει υποστεί περαιτέρω επεξεργασία για την υψηλότερη αντοχή σε τήξη και την ευρύτερη κατανομή μοριακού βάρους που απαιτείται για την επεξεργασία θερμοδιαμόρφωσης, και ορισμένα δεν έχουν παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα.

Τα τελευταία χρόνια, η Tianjin Petrochemical συνέχισε να αναπτύσσει ειδικά υλικά στον τομέα της θερμοδιαμόρφωσης PP και πέτυχε σημαντικά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη, προσθέτοντας χρώμα σε αυτόν τον εξειδικευμένο τομέα της θερμοδιαμόρφωσης.

Ο Πίνακας 4 δείχνει τα ειδικά υλικά PP για θερμοδιαμόρφωση που έχουν αναπτυχθεί από διάφορα πετροχημικά εργοστάσια τα τελευταία χρόνια, τα οποία αναπτύσσονται από την Shanghai Ru Xia New Material και κάθε πετροχημικό εργοστάσιο για διαφορετικές απαιτήσεις σε διαφορετικά τμήματα θερμοδιαμόρφωσης. Οι κατασκευαστές προϊόντων θερμοδιαμόρφωσης κατάντη είναι ευρέως κατανεμημένοι, η συγκέντρωση της βιομηχανίας είναι χαμηλή, υπάρχουν λίγες επιχειρήσεις πάνω από την κλίμακα και η ζήτηση για προϊόντα κατάντη είναι διαφοροποιημένη, και τα πετροχημικά εργοστάσια έχουν τα δικά τους σχέδια για τον προγραμματισμό της παραγωγής, επομένως εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες δυσκολίες στον καλό συντονισμό με την ανάντη και την κατάντη παραγωγή, αλλά η κατεύθυνση ανάπτυξης της βιομηχανίας θερμοδιαμόρφωσης είναι αφενός η παραγωγή διαφοροποιημένων προϊόντων κατάντη και αφετέρου η χρήση ειδικών υλικών για την παραγωγή, προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα των προϊόντων και να βελτιωθεί η σταθερότητα της ποιότητας των προϊόντων. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή ειδικών υλικών για θερμοδιαμόρφωση εξακολουθεί να είναι πολλά υποσχόμενη.