Приложение на HDPE в промишлени опаковки

HDPE (полиетилен с висока плътност), като клон от семейството полиетилени с висока кристалност (70% -85%) и висока плътност (0.941-0.965g/см³), се е превърнал в един от предпочитаните материали в областта на индустриалните опаковки, благодарение на отличната си механична якост, устойчивост на химическа корозия, устойчивост на стареене в условия на околната среда и гъвкавост при обработка. Неговите характеристики отговарят на основните изисквания за индустриални опаковки за устойчивост на натоварване и налягане, предотвратяване на течове и антикорозия, рециклиране и повторна употреба, както и контролируеми разходи. Той се използва широко в складовите и логистични звена в множество индустрии, като химически суровини, строителни материали, механични компоненти, електронни компоненти и др. С трансформацията на индустриалната логистика към интензификация и екологичност, HDPE допълнително затвърди основната си позиция в индустриалните опаковки чрез модификация, модернизация и структурни иновации.

1. Основната характеристика на адаптираната към HDPE индустриална опаковка: прецизно съчетаване на производителността и сцената

Индустриалните опаковки трябва да се справят със сложни предизвикателства, като корозивност на суровините, неравности и сблъсъци при транспортиране, налягане при складиране и екстремни условия на околната среда. Физическите и химичните свойства на HDPE осигуряват прецизно насочени решения, а предимствата му далеч надхвърлят обикновените пластмасови, метални и дървени опаковъчни материали.

1. Отлична механична якост: гаранция за основата за носеща способност и защита

Основното изискване за индустриалните опаковки е да предпазват съдържанието от повреди и да поддържат структурна стабилност. Механичните свойства на HDPE могат да отговорят на изискванията за якост в множество сценарии.

Висока устойчивост на удар и якост на опън: HDPE има якост на опън до 20-30 МПа, якост на удар с прорез (23 ℃) от 20-50 кДж/m² и якост на удар при ниска температура (-40 ℃) от 10-20 кДж/m², което значително надвишава LDPE (полиетилен с ниска плътност) и ПП (полипропилен). Когато опаковъчният контейнер или палетът бъдат ударени или изпуснати по време на транспортиране (без повреда от падане от височина 1,5 м), той може ефективно да буферира силата на удара и да предотврати изтичане или повреда на съдържанието; Когато е подреден и съхраняван, може да издържи на тегло от 5-8 слоя (един слой може да носи повече от 500 кг), подходящ за съхранение на големи промишлени суровини.

Баланс между твърдост и здравина: HDPE съчетава твърдост и здравина, не е нито крехък като П.С. (полистирен), нито лесно се деформира като меко ПВЦ. Например, 20-литров HDPE химикал може да издържи на окачване на дръжката с тегло от 30 кг, без да се счупи, когато е напълнен с течност; HDPE палетите не претърпяват трайна деформация, дори когато краищата са компресирани по време на повдигане с мотокар, което гарантира тяхната многократна употреба.

Силна износоустойчивост: HDPE има твърдост по Брег D от 60-70, а повърхностната му износоустойчивост е по-добра от тази на ПП и дървените материали. Кутиите и палетите, изработени от HDPE, не се надраскват или повреждат лесно при честа обработка и триене, а експлоатационният им живот може да достигне 3-5 години (дървените палети са само 1-2 години), което намалява разходите за повторни покупки.

2. Отлична химическа стабилност: подходяща за корозивни промишлени суровини

Повече от 30% от промишлените суровини имат киселинност, алкалност, масленост или корозивност, а химическата инертност на HDPE може да постигне безопасна опаковка:

Устойчивост на киселинна и алкална корозия: HDPE има отлична устойчивост на киселинни и алкални разтвори с концентрации под 50%, като сярна киселина, солна киселина, азотна киселина, и концентрации под 30%, като натриев хидроксид и калиев хидроксид, без разтваряне, подуване или разграждане. Например, 25-литров HDPE варел, съдържащ солна киселина, след съхранение при стайна температура в продължение на 12 месеца, не показва течове или деформации на тялото на варела и загуба на тегло е по-малка от 0,5%.

Устойчивост на масло и стабилност на разтворители: HDPE има изключително ниска пропускливост за обичайните промишлени разтворители като минерално масло, растително масло, етанол, ацетон и др. Когато бензин, дизел и други горива се съхраняват в HDPE контейнери, пропускливостта е ≤ 0,1 g/(m² · 24h), много по-ниска от 1,5 g/(m² · 24h) на LDPE, което може ефективно да предотврати изпаряването на разтворителя или замърсяването от течове.

Устойчивост на химическа адсорбция: HDPE има ниска повърхностна порьозност, което затруднява адсорбирането на химични вещества от суровините. При опаковане, рециклиране и почистване остатъците се отстраняват лесно, което улеснява повторната употреба или спазването на разпоредбите. Особено подходящ е за опаковъчни материали като покрития и мастила, които са склонни към адсорбция.

3. Силна устойчивост на стареене в околната среда: подходящ за сложни условия на съхранение и транспорт

Индустриалната логистика често включва складиране на открито, транспорт на дълги разстояния, екстремни температури и влажност. Устойчивостта на атмосферни влияния на HDPE осигурява стабилност на опаковката:

Устойчивост на високи и ниски температури: HDPE може да се използва в температурен диапазон от -40 ℃ до 60 ℃ и може да издържи на високи температури до 80 ℃ за краткосрочен период. При съхранение на открито през северните зимни (-30 ℃) опаковката няма да се крехне или напука; при южните летни (50 ℃) транспортни средства тя няма да се омекне или деформира и е подходяща за национална междурегионална логистика.

Устойчивост на Ултравиолетово лъчи: Чрез добавяне на модификатори, като въглероден черен и Ултравиолетово абсорбатори, устойчивостта на Ултравиолетово лъчи на HDPE може да се подобри 5-10 пъти. След 12 месеца излагане на открито, степента на запазване на якостта на опън е все още ≥ 80%, което го прави подходящ за опаковане на суровини, като строителни покрития и химикали за външна употреба, които изискват дългосрочно съхранение на открито.

Водоустойчивост и устойчивост на влага: Степента на абсорбция на вода от HDPE е само 0,01% -0,02%, почти не абсорбира вода. Опаковъчните контейнери или фолиа, изработени от HDPE, могат ефективно да блокират водните пари, предотвратявайки повреди от влага, образуване на бучки или късо съединение върху абсорбиращи влага материали като цимент, гипсов прах, електронни компоненти и др.

4. Предимства по отношение на обработката и разходите: подкрепа за мащабни промишлени приложения

Търсенето на индустриални опаковки е високо, а спецификациите са разнообразни. Гъвкавостта на обработка и ценовите предимства на HDPE отговарят на нуждите на мащабното производство.

Богат процес на формоване: HDPE може да се използва в различни форми на опаковъчни продукти чрез процеси като формоване под налягане, шприцване, екструдиране и ротационно формоване. Процесът на формоване под налягане произвежда пластмасови варели и кутии с обем от 1 до 200 литра; производство на палети и кутии за обръщане с помощта на технология за шприцване; процес на екструдиране за производство на филми, тръби и тъкани торби; технологията на ролково формоване се използва за производство на големи резервоари за съхранение (над 500 литра), покриващи почти всички форми на индустриални опаковки.

Разходите и потреблението на енергия са контролируеми: цената на суровината на HDPE е с 30% по-ниска от ПЕТ и с 80% по-ниска от неръждаемата стомана, а консумацията на енергия за обработка е ниска (температура на формоване 130-135 ℃, по-ниска от 160-170 ℃ на ПП); В същото време теглото на HDPE опаковките е само 1/5 от металните опаковки и 1/3 от дървените опаковки със същия капацитет, което може да намали потреблението на енергия за транспорт с 20%-30% и значително да контролира общите разходи на предприятията.

Силна рециклируемост: HDPE принадлежи към категорията рециклируеми пластмаси (етикет за рециклиране дддххх № 2"). След рециклиране, той може да бъде физически регенериран в рециклиран HDPE (rHDPE), който се използва за опаковки или палети, които не влизат в директен контакт с корозивни суровини. Процентът на рециклиране може да достигне над 85%, в съответствие с политическата ориентация на дддххх за намаляване на въглеродните емисии и отпадъците в промишлената област.

2. Основен сценарий на приложение на HDPE в промишлени опаковки: защитна система за всички категории промишлени материали

Приложението на HDPE в промишлените опаковки представлява над 40%. Според формата на опаковката и характеристиките на съдържанието, тя може да бъде разделена на три подкатегории: контейнер, фолио и тъкане, и палет и опаковка. Всяко приложение е оптимизирано за нуждите от съхранение и транспортиране на промишлени материали.

1. Контейнерна опаковка: основен носител на течни и прахообразни промишлени суровини

Контейнерните опаковки са най-често срещаната форма на приложение на HDPE в промишлените опаковки, представлявайки над 50%. Според капацитета и процеса, те могат да бъдат разделени на малки варели, средни контейнери и големи резервоари за съхранение, подходящи за различни обеми промишлени суровини:

Малка кофа (1-25 л): произведена чрез технология за формоване чрез раздуване, използва се главно за малки и средни партиди течни суровини като покрития, мастила, лепила, почистващи препарати, пестициди и др. Основните предимства на този тип контейнери са: първо, добро уплътняване, използвайки винтова капачка и силиконов уплътнителен пръстен, със степен на изтичане по-малка от 0,01%, което може да предотврати изпаряването или изтичането на летливи суровини; второ, лесна е за работа, с противоплъзгащи шарки и дръжки на тялото на варела. Теглото на един варел (включително съдържанието му) е контролирано в рамките на 25 кг, което го прави удобен за ръчна работа; трето, етикетирането е ясно и тялото на варела може да бъде директно отпечатано с информация като имена на суровини, спецификации и етикети за опасни материали, в съответствие със стандартите за индустриална безопасност. Например, 10-литрови кофи за боядисване на интериорни стени от марки бои като Нипон Боя и Дулукс са изработени от HDPE материал, който е устойчив на корозия с разтворители и има силна устойчивост на течове.

Средно голям контейнер (25-200 литра): изработен чрез кухо формоване с раздувна леене или ротационно формоване, подходящ за средни и големи партиди материали като химически суровини, смазочни материали, хранителни добавки и др. 200-литровият HDPE варел е типичен представител, с дебелина на варела 3-5 мм, оборудван с поцинковани стоманени обръчи и фланцови капаци, способен да издържи вътрешно налягане от 0,1 МПа, подходящ за съхранение на течни химически суровини; Някои големи варели са оборудвани с херметични вътрешни облицовки, които са двойно запечатани с капак на варела + вътрешна облицовка, за да се подобри допълнително нивото на херметичност. Те се използват за опаковане на силно токсични или високоценни суровини. Освен това, 50-литровите квадратни HDPE варели са се превърнали в основна опаковка за строителни лепила, латексови бои и други суровини, благодарение на способността им да пестят място за съхранение (подреждане до 8 слоя).

Големи резервоари за съхранение (над 500 литра): произведени чрез технология на ротационно формоване, с капацитет до 10-50 м³, използвани за съхранение на фабрични суровини или пречистване на отпадъчни води. Предимствата на големите резервоари за съхранение от HDPE са: първо, те имат силна устойчивост на корозия и могат да съхраняват силно корозивни разтвори като сярна киселина, азотна киселина и натриев хидроксид, без да е необходимо допълнително антикорозионно покритие; второ, имат добра устойчивост на удар и могат да издържат на външни сблъсъци или вътрешни течни удари, без да се счупят; трето, лесни са за инсталиране, тежат само 1/10 от същия капацитет на резервоар за съхранение от неръждаема стомана, и могат да се сглобяват или повдигат като цяло на място. Например, малките химически заводи обикновено използват 10 м³ HDPE резервоари за съхранение на солна киселина, с експлоатационен живот над 10 години и цена само една трета от резервоарите за съхранение от неръждаема стомана.

2. Фолийни и тъкани опаковки: защитни бариери за твърди и насипни материали

HDPE се изработва в тънки филми или тъкани чрез екструдираща технология, които се използват за влагоустойчиви, прахоустойчиви и контейнерни опаковки на твърди материали, включително главно тънки филми, тъкани торби и композитни опаковки:

Опаковки от HDPE фолио: разделени на еднослойно фолио и композитно фолио. Еднослойното фолио (дебелина 0,05-0,2 мм) се използва за влагоустойчиво опаковане на механични и електронни компоненти, като чрез термично запечатване образува запечатана торба, която блокира водните пари и праха; композитното фолио (смесено фолио от HDPE/ЛЛДПЕН) има дебелина 0,1-0,3 мм и якост на разкъсване до 50 N/мм. Използва се за опаковане на насипни прахообразни материали като цимент и гипсов прах и се превръща в долна фолио за използване с външна тъкана торба. Неговата устойчивост на влага е по-добра от тази на традиционните еднослойни тъкани торби. Например, 50-килограмовият продукт на Раковина Цимент използва вътрешна мембрана от HDPE + тъкана торба от ПП, което може ефективно да предотврати абсорбирането на влага и слепването на цимента.

HDPE тъкани торби: изтъкани от плоска HDPE тел, с висока якост и износоустойчивост, те са основната опаковка за промишлени насипни материали (представляващи повече от 60% от пазара на тъкани торби). Според изискванията за товароносимост, те могат да бъдат разделени на обикновени тъкани торби (товароносимост 25-50 кг) и контейнерни торби (товароносимост 500-2000 кг): обикновените тъкани торби се използват за опаковане на пластмасови частици, торове, фуражи и др., а тялото на торбата може да бъде отпечатано с влагоустойчиви, слънцезащитни и други предупредителни знаци; Контейнерните торби (известни също като тонни торби) имат структура от плат ддддххх + саманта, с якост на саманта до 5000N. Когато се използват заедно с мотокари или кранове, те са подходящи за обработка на насипни материали като минерален прах и пластмасови парчета в пристанища и докове.

Композитна тъкана опаковка: HDPE тъканта се комбинира с филм и алуминиево фолио, за да се образуват структури като ддддххх тъкан/Специалист по икономически въпроси фолиоd" и ддддххх тъкан/алуминиево фолио/Специалист по икономически въпроси фолиоd", които притежават както здравина, така и бариерни свойства. Композитната торба ддддххх тъкан/Специалист по икономически въпроси фолиоd" се използва за лесно опаковане на хигроскопични прахове, като например прахове за покрития и багрила, с влагоустойчивост 3-5 пъти по-висока от обикновените тъкани торби; Композитната торба ддддххх тъкан/алуминиево фолио/Специалист по икономически въпроси фолиоd" се използва за опаковане на суровини, които изискват висока устойчивост на светлина и кислород (като някои химически катализатори). Слоят от алуминиево фолио може да блокира повече от 99% от ултравиолетовите лъчи и кислорода, удължавайки срока на годност на суровините.

3. Палети и опаковки за оборот: поддържащото ядро ​​на логистичния транспорт

HDPE палетите и кутиите за обръщане са мобилните платформи на индустриалната логистика, представляващи 30% от пазара на индустриални палети. Те заместват традиционните дървени палети с издръжливост и възможност за многократна употреба.

HDPE пластмасови палети: произведени чрез шприцване или формоване чрез раздуване, разделени на двустранни, едностранни, решетъчни и плоски, подходящи за различни материали и товаро-разтоварно оборудване. Двустранните палети могат да издържат до 1500 кг и са подходящи за двупосочни мотокари и многослойно подреждане; Решетковите тави имат добра дишаща способност и се използват за опаковане на мокри материали (като мокри химически междинни продукти); Плоските тави имат гладка повърхност и са подходящи за поставяне на електронни компоненти, прецизни части и други лесно надраскващи се продукти. Основните предимства на HDPE палетите са дълъг експлоатационен живот (3-5 години, докато дървените палети имат само 1 година), лесно почистване (могат да се мият или дезинфекцират с пара) и висока рециклируемост, особено подходящи за индустрии с високи хигиенни изисквания като хранително-вкусовата промишленост и фармацевтиката. Например, суровините за сироп на Кока Кола се транспортират с помощта на HDPE мрежести палети, които могат да се използват повторно повече от 200 пъти.

HDPE кутия за оборот: шприцвана, разделена на покрити, непокрити и преградени видове, използвана за вътрешен оборот на суровини и съхранение на компоненти във фабрики. Кутиите за оборот е силно устойчива на удар и не се чупят при падане от височина 1,2 м, което ги прави подходящи за честа работа в производствени линии; Някои кутии за оборот са оборудвани с ключалки или конструкции за подреждане, за да се предотврати падането на капака или преобръщането на кутията по време на транспортиране; Кутията за оборот с преграда може да съхранява различни спецификации на компоненти (като винтове и гайки) в различни зони, за да се избегне смесване. Например, фабриките за автомобилни части обикновено използват HDPE кутии за оборот с прегради за съхранение на щамповани части. Преградите могат да бъдат персонализирани според размера на частите, за да се предпазят от повреди при сблъсък.

Логистични спомагателни опаковки: HDPE се използва и за направата на омекотяващи материали, противоплъзгащи подложки, ленти и др. за логистиката. HDPE буферните блокове се изработват чрез разпенване, с плътност от 0,1-0,3 g/см³ и се използват за опаковане на прецизни машини (като компоненти на машинни инструменти) за омекотяване на ударните сили; Повърхността на HDPE противоплъзгащата подложка има противоплъзгащи шарки, които могат да предотвратят плъзгането на стоките, когато са поставени върху палети; Якостта на опън на HDPE лентите може да достигне 15 МПа, замествайки традиционните стоманени ленти. Те са леки и не ръждясват лесно и се използват за пакетиране и фиксиране на контейнеризирани стоки.

3、 Модификация, обновяване и иновативно приложение на HDPE в промишлени опаковки

С нарастващото търсене на функционалност, олекотяване и екологизиране на опаковките в индустриалната логистика, HDPE непрекъснато разширява границите на приложение чрез технологии за модификация и структурни иновации и разработва характерни продукти, подходящи за висок клас индустриални сценарии.

1. Модифициран HDPE: отговаря на специални индустриални нужди

Чрез добавяне на функционални пълнители или модификации при смесване, HDPE може да постигне специални свойства и да се адаптира към индустриални сценарии с високо търсене:

Подсилен и закален HDPE: Добавянето на стъклени влакна (съдържание 10% -30%) за получаване на подсилен HDPE, якостта на опън се увеличава до 40-50 МПа, а якостта на огъване се увеличава до 60 МПа. Използва се за направата на големи палети или резервоари за съхранение с високи изисквания за товароносимост, като например тежкотоварни HDPE палети с товароносимост 2000 кг; добавянето на EPDM (етилен пропилен диенов мономер каучук) за получаване на закален HDPE, якостта на удар при ниска температура (-40 ℃) се увеличава до над 30 кДж/m² и се използва за външни опаковки в студени северни райони, като например транспортни варели за химически суровини през зимата.

Антибактериален HDPE: Кутията или тавата за опаковане, изработена чрез добавяне на антибактериални агенти като сребърни йони и цинков оксид, може да инхибира растежа на микроорганизми като Ешерихия коли и Стафилокок златен. Използва се за опаковане на суровини с високи хигиенни изисквания, като хранителни добавки и фармацевтични междинни продукти, намалявайки риска от микробно замърсяване. Например, кутиите за опаковане на суровини във фармацевтичните фабрики са изработени от антибактериален HDPE, което може да намали честотата на почистване и дезинфекция и да подобри ефективността на производството.

Антистатичен HDPE: Добавяне на въглероден черен, антистатични агенти и др. за намаляване на повърхностното съпротивление на HDPE до 10⁶ -10⁹ Ω, използва се за опаковане на електронни компоненти (като чипове, печатни платки), за да се предотврати повреда на компонентите, причинена от натрупване на статично електричество. Антистатичните HDPE тави могат ефективно да освобождават статичното електричество и да предпазват прецизните електронни компоненти в логистичния процес на електронните фабрики.

2. Структурни иновации: подобряване на производителността и ефективността на опаковките

Чрез оптимизиране на дизайна на опаковъчната структура, HDPE опаковките могат да постигнат подобрена защита, удобна употреба и оптимизирано пространство:

Многослоен коекструдиран контейнер: използвайки процеса на многослойна коекструдия дддххх HDPE/EVOH/HDPEddhhh, като междинен бариерен слой се използва EVOH (етилен винил алкохолен съполимер), а степента на кислородна бариера е 10-20 пъти по-висока от тази на еднослойния HDPE. Използва се за опаковане на химически суровини, чувствителни към кислород (като някои полимерни мономери), което удължава срока на годност при съхранение. Например, срокът на годност на акрилните мономери, опаковани в 25-литрови многослойни коекструдирани HDPE варели, е удължен от 6 месеца на 12 месеца.

Сгъваема кутия за обръщане: Сгъваемите кутии от HDPE могат да се сгънат до една трета от първоначалния си обем, когато са празни, което значително спестява място за съхранение и транспорт (намалявайки разходите за транспортиране на празни кутии с 60%), подходящи за индустрии като електронна търговия и експресна доставка, които изискват често рециклиране на празни кутии. Пантната част на сгъваемата кутия е изработена от подсилен HDPE, с експлоатационен живот над 500 сгъвания и отлична устойчивост на умора.

Интегрирана система за опаковане: HDPE контейнерите, тарелките и омекотяващите материали образуват интегрирана опаковка, като например комбинацията от d"200L HDPE варели + HDPE тарелки + HDPE фиксиращи лентиd". Корпусът на варела и тавата са фиксирани с отвори за карти, за да се предотврати преобръщането на тялото на варела по време на транспортиране; Фиксираната лента може да се използва повторно, замествайки лентите за еднократна употреба и намалявайки генерирането на отпадъци от опаковки.

3. Зелено приложение: отговор на търсенето на политики за двойни въглеродни емисии

Съгласно насърчаването на политиката за въглероден пик и въглеродна неутралност, HDPE опаковките се развиват в посока на рециклиране, биобазиране и биоразградимост:

Индустриално приложение на рециклиран HDPE (rHDPE): Чрез процеса на сортиране, почистване, топене и филтриране дддххх, рециклираните HDPE опаковки могат да бъдат превърнати в rHDPE, който се използва за производство на тарелки, кутии за обръщане и външни опаковъчни барабани за корозивни суровини, които не са в директен контакт. Например, след пречистване, рециклираните HDPE барабани с покритие могат да бъдат превърнати в индустриални кутии за обръщане, с механични свойства, достигащи над 80% от тези на естествения HDPE, и намаление на разходите с 30%. В момента процентът на използване на rHDPE в индустриалните опаковки в Европа е достигнал 40% и постепенно се насърчава в Китай.

Изследване и приложение на биобазиран HDPE: Биобазираният HDPE, произведен от биомаса като захарна тръстика и царевица, има въглероден отпечатък с 40% -60% по-нисък от традиционния HDPE и неговите характеристики са почти същите като на традиционния HDPE. Може да се използва за направата на промишлени тъкани торби, тави и др. Например, биобазираният HDPE, произведен от Браскем в Бразилия, се използва в промишлени бъчви за опаковане на суровини за Кока Кола, постигайки заместване на изкопаеми горива.

Проучване на биоразградим HDPE: Добавянето на ПБАТ (полибутилен адипат терефталат), нишесте и други разградими компоненти към HDPE, получената опаковка може да се разгради в продължение на 6-12 месеца при условия на промишлено компостиране и се използва за еднократна употреба в промишлени опаковки (като например омекотяващи опаковки за малки компоненти) за намаляване на замърсяването с пластмаса.