Aplicación y desarrollo de polipropileno para termoformado en el sector del embalaje

1. Principios básicos y características del termoformado

El termoformado es un método especial de procesamiento de plásticos para procesar láminas termoplásticas en diversos productos. La lámina termoplástica se calienta para ablandarse y luego se presuriza (vacío o presión positiva) para hacer que la lámina termoplástica actúe sobre la superficie del molde para obtener una forma similar a la de la superficie del molde, y después de enfriarse y moldearse, el producto se recorta para obtener la forma deseada. El termoformado es rápido y uniforme, con un tiempo de ciclo de moldeo corto y un bajo costo de molde, adecuado para la automatización y un largo tiempo de producción, y se considera el método de procesamiento más eficiente con el menor costo unitario entre los métodos de moldeo de plástico. Especialmente con la mejora continua del proceso y el equipo de termoformado y la intervención de la simulación por computadora, el termoformado se ha convertido en el principal método de procesamiento que compite con el moldeo por inyección y soplado. En los últimos años, se han realizado nuevos avances en el equipo de procesamiento de termoformado. Jimin ha presentado el equipo y los procesos de termoformado exhibidos en K2013 en Alemania, donde la velocidad, la versatilidad, la tecnología de control y la reducción de costos se han convertido en temas clave para los nuevos equipos para el termoformado en el embalaje y la industria.

Los principales tipos de termoformado son: el termoformado al vacío, el termoformado a presión, el termoformado asistido por émbolo y combinaciones de ellos. Cada vez hay más productos termoformados en el mercado, como tazas, platos, bandejas de comida, juguetes, gorras y cascos, piezas de electrodomésticos así como piezas de automoción, piezas decorativas arquitectónicas, equipos químicos, etc. En comparación con el moldeo por inyección, el termoformado tiene las ventajas de una alta eficiencia de producción, una baja inversión en equipos y la capacidad de fabricar productos con grandes áreas de superficie. Los principales plásticos utilizados en el termoformado son el poliestireno (PS), el cloruro de polivinilo (PVC), las poliolefinas como el PE, el PP, los poliacrilatos (PMMA) y la celulosa como la nitrocelulosa (NC), el acetato de celulosa (CA), etc. Los plásticos de ingeniería como elacrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)También se utilizan plásticos de estireno (ABS), policarbonato (PC), etc. El desarrollo de PP de alto rendimiento, como alta transparencia, alta resistencia al derretimiento y baja deformación, ha promovido la aplicación y el desarrollo de PP en el campo del termoformado.

2. Estado del mercado nacional de envases termoformados

Existen más de 3,000 empresas nacionales de embalaje termoformado, de las cuales más de 300 tienen una producción anual de más de 1,000 toneladas. Alrededor del 70% de las fábricas con una capacidad de producción anual de miles de toneladas son láminas de producción propia e integradoras de productos termoformados. El PS (OPS) y el tereftalato de polietileno (PET) son las principales láminas subcontratadas, mientras que algunas fábricas capaces producen sus propias láminas de PP, PS y PVC y las pequeñas fábricas subcontratan sus láminas. Los productos termoformados se utilizan principalmente en envases alimentarios, envases no alimentarios y láminas cortadas, y los requisitos de materias primas varían de una aplicación a otra.

3. Desarrollo de PP para termoformado

Las aplicaciones domésticas de termoformado de PP comenzaron en la década de 1990 y se han desarrollado rápidamente en los últimos años, con una tasa de crecimiento anual de alrededor del 10%. Ahora hay muchos fabricantes de envases de plástico termoformado grandes y famosos en China, como Japan Central Chemical, que han construido plantas en China y las han puesto en producción, y sus productos se centran principalmente en productos de envases de plástico termoformado de gama media y alta. En la actualidad, existe una falta de materiales de PP especiales específicamente para el proceso de termoformado en China. Los fabricantes de productos de termoformado nacionales generalmente compran T30S y otras resinas de uso general modificadas para su uso, pero los productos obtenidos a través de la posmodificación y la producción a escala industrial de productos, hay un control de aditivos desigual, las propiedades de tracción no cumplen con los requisitos, el espesor de pared del contenedor desigual en el termoformado, el borde del calandrado del recubrimiento por extrusión se curva y otros problemas, es difícil cumplir con la alta calidad y los altos requisitos de los requisitos de la aplicación, pero también es difícil cumplir con la demanda de alta calidad y altos requisitos, y también restringe la eficiencia de producción de las empresas de procesamiento posteriores.

Los materiales especiales de termoformado en el extranjero son en su mayoría homopolímeros, los copolímeros aleatorios transparentes son menos y algunos grados tienen ciclos de importación largos, por lo que los fabricantes nacionales de termoformado de bajada rara vez utilizan materiales importados. La producción de láminas existente de los fabricantes de productos de termoformado es principalmente de láminas de 600 mm de ancho, con el progreso de la tecnología de la máquina de moldeo, el ancho de la lámina está aumentando, el más ancho puede ser más de 1000 mm, por lo que la capacidad anti-fusión de la lámina plantea mayores requisitos. La solución en la industria de productos de bajada es agregar un cierto porcentaje de polietileno de alta densidad (PE-HD) al PP ordinario para mejorar la resistencia al pandeo de la lámina, pero este método traerá una mezcla desigual y una transparencia limitada de los productos. La industria nacional de termoformado tiene una demanda cada vez más urgente de materias primas de PP con alto rendimiento y transparencia ultra alta.
Antes de 2012, la investigación y el desarrollo de materiales termoformados de alta transparencia en China estaban relativamente rezagados. En ese momento, la situación de la investigación y el desarrollo de materiales especiales termoformados nacionales se enumera en la Tabla 2.

Ninguno de estos materiales especiales ha sido trabajado más a fondo para lograr la mayor resistencia de fusión y la distribución más amplia del peso molecular requeridas para el procesamiento de termoformado, y algunos no se han producido a gran escala.

En los últimos años, Tianjin Petrochemical ha seguido desarrollando materiales especiales en el campo del termoformado de PP y ha logrado importantes beneficios económicos y sociales, agregando color a esta área de nicho del termoformado.

La Tabla 4 muestra los materiales especiales de PP para termoformado desarrollados por varias plantas petroquímicas en los últimos años, que son desarrollados por Shanghai Ru Xia New Material y cada planta petroquímica para diferentes demandas en diferentes segmentos de termoformado. Los fabricantes de productos de termoformado downstream están ampliamente distribuidos, la concentración de la industria es baja, hay pocas empresas por encima de la escala y la demanda de productos downstream está diversificada, y las plantas petroquímicas tienen sus propios planes para programar la producción, por lo que todavía hay algunas dificultades para coordinar bien con upstream y downstream, pero la dirección de desarrollo de la industria del termoformado es hacer productos downstream diferenciados por un lado, y utilizar materiales especiales para la producción por otro lado, con el fin de mejorar la calidad del producto y mejorar la estabilidad de la calidad del producto. El desarrollo y la aplicación de materiales especiales para termoformado siguen siendo prometedores.