Приложение на ПП в промишлените опаковки

ПП (полипропилен), като кристален термопластичен полимер, се е превърнал в основен материал в областта на индустриалните опаковки, наравно с HDPE, благодарение на изключително лекото си тегло, отличната температурна устойчивост, изключителната адаптивност при обработка и предимствата по отношение на разходите. Плътността му е само 0,90-0,91 g/см³, което го прави най-лекият вид сред масовите индустриални пластмаси за опаковки. Той има изключителна устойчивост на химическа корозия и умора при огъване и е маркиран като ддддхххНе. 5" за рециклиране. Широко е подходящ за съхранение на материали и логистични нужди в различни индустрии като химическата, електронната, автомобилната и строителната. С трансформацията на индустриалните опаковки към d"леки, многофункционални и зелениd", модифицираният ПП и технологиите за структурни иновации допълнително насърчиха неговия пробив във висок клас индустриални сценарии, превръщайки се в ключова подкрепа за намаляване на разходите и повишаване на ефективността в индустриалната логистика.

1. Основни характеристики на индустриалните опаковки, адаптирани към ПП: диференцирани предимства в производителността и изискванията

В сравнение с високата твърдост и устойчивост на корозия на HDPE, ПП има основните конкурентни предимства като леко тегло, енергоспестяващ, устойчив на температури, устойчивост на умора и гъвкава обработка, което прецизно отговаря на нуждите на индустриалните опаковки за намаляване на теглото и потреблението, адаптиране към сложна обработка и рециклиране. Характерните му предимства представляват незаменима стойност в множество сценарии.

1. Изключителен баланс между лекота и механика: основната движеща сила за намаляване на разходите и подобряване на ефективността

Делът на разходите за тегло ддддххх в индустриалната логистика е до 20% -30%, а леките характеристики на ПП директно се превръщат в ползи за предприятието:

Предимството на ниската плътност е значително: ПП има плътност с 4% -6% по-ниска от HDPE, повече от 25% по-ниска от ПВЦ, а теглото на опаковката със същия обем е с 5% -8% по-леко от HDPE продуктите. Вземайки за пример контейнер от 1000 литра, теглото на ПП материала е около 35 кг, а теглото на HDPE материала е около 38 кг. Единичен транспорт на 1000 литра може да намали товара с 3 тона и да намали разхода на гориво за транспорт с 10% -15%, особено подходящ за междурегионална логистика на дълги разстояния.

Адаптиране на твърдост и жилавост: ПП има якост на опън от 20-30 МПа, малко по-ниска от HDPE, но якост на огъване от 30-40 МПа. Той има отлична устойчивост на умора при огъване (може да издържи на повече от 100 000 цикъла на огъване без повреди), а кутиите и тавите, изработени от него, не се деформират лесно при често подреждане и обработка. Срокът на експлоатация може да достигне 3-5 години, което е наравно с HDPE.

Контролируема удароустойчивост: Чрез модификация чрез произволна съполимеризация (ПП-R) или добавяне на втвърдяващи агенти (като EPDM), ударната якост на ПП може да се увеличи от 2,5 кДж/m² до над 15 кДж/m², а ударните характеристики при ниски температури (-20 ℃) ​​са близки до тези на HDPE, което отговаря на нуждите на индустриалните опаковки в студени региони.

2. Устойчивост на температури и химическа стабилност: подходящ за специални промишлени среди

Индустриалните опаковки често са изправени пред ситуации като пълнене при висока температура и химическа корозия, а температурната устойчивост и химическата инертност на ПП представляват уникални предимства:

Изключителна температурна устойчивост: ПП има точка на топене от около 160-170 ℃ и може да издържи на температури от 100-120 ℃ при продължителна употреба. Може да издържи на високи температури до 130 ℃ за краткосрочен период, което значително надвишава HDPE (температура на продължителна употреба от 60 ℃). Това го прави подходящ за пълнене на високотемпературни материали (като разтвори на смоли и смазочни масла при 80-100 ℃) и може да издържи на дезинфекция с пара (100 ℃), което го прави подходящ за опаковане на промишлени суровини, като фармацевтични междинни продукти и хранителни добавки, изискващи стерилизация.

Широка химическа толерантност: ПП има добра устойчивост на киселини (солна киселина, сярна киселина с концентрация ≤ 30%), основи (концентрация на натриев хидроксид ≤ 40%) и повечето органични разтворители (етанол, ацетон, минерално масло). Въпреки че устойчивостта му на силни окисляващи киселини (концентрирана азотна киселина) е по-слаба от HDPE, той има по-добри бариерни свойства срещу маслени материали. Скоростта на проникване на бензин е само 1/3 от HDPE, което го прави подходящ за опаковане на маслени материали като смазочни материали и покрития.

Ниска адсорбция и лесно почистване: ПП има ниско повърхностно напрежение (около 30mN/m) и не е лесно да адсорбира вискозни материали (като лепила и смоли). След опаковане и рециклиране, остатъците могат да бъдат отстранени чрез просто измиване с вода, а процентът на рециклиране е с 10%-15% по-висок от HDPE.

3. Гъвкавост на обработката и функционално разширение: адаптирани към различни форми на опаковки

Индустриалните опаковки имат сложни изисквания за форма и функция, а характеристиките на обработка на ПП могат да постигнат персонализирано производство.

Цялостна адаптивност на процеса: ПП може да се произвежда чрез почти всички техники за обработка на пластмаси, като шприцване, формоване с раздув, екструдиране, термоформоване, тъкане и др., а цикълът на формоване е с 10% -20% по-кратък от HDPE (цикълът на шприцване е около 20-30 секунди). Шприцването може да произвежда палети и кутии за опаковане; формоването с раздув може да произвежда бутилки и варели; екструдирането може да се използва за производство на тънки филми и плоски нишки; термоформоването може да обработва вакуумно формовани опаковки, покривайки цялата форма на индустриални опаковки.

Потенциалът за модификация е огромен: ПП може да бъде функционално подобрен чрез пълнене, смесване, армиране и други методи на модификация, като например добавяне на стъклени влакна за получаване на подсилен ПП (с якост на опън, увеличена до над 50MPa), добавяне на въглероден черен за получаване на Ултравиолетово устойчив ПП, добавяне на антистатични агенти за получаване на проводим ПП и адаптиране към специалните нужди на висок клас индустриални сцени.

Отлични композитни характеристики: ПП може да се комбинира с материали като Специалист по икономически въпроси, EVOH, алуминиево фолио и др., образувайки композитни структури като дддхххПП/ПЕддххх и дддхххПП/EVOH/Пфффффффф, които притежават както здравина, така и бариерни свойства и по-силна функционална адаптивност от единичната HDPE опаковка.

4. Предимства по отношение на разходите и околната среда: подкрепа на широкомащабни приложения

Индустриалните опаковки изискват голямо количество и са чувствителни към разходите. Икономическите и екологичните ползи от ПП отговарят на дългосрочните нужди за развитие на предприятията.

По-ниска цена по цялата верига: Цената на суровината за ПП е с 5% -10% по-ниска от тази на HDPE, а консумацията на енергия за обработка е с повече от 30% по-ниска от тази на ПЕТ; Освен това, намаляването на транспортните разходи, дължащо се на олекотяването, води до разходи за целия жизнен цикъл, които са с 8% -12% по-ниски от тези на HDPE опаковките и над 80% по-ниски от тези на опаковките от неръждаема стомана.

Зряло рециклиране и оползотворяване: Системата за рециклиране на ПП е завършена и рециклираният ПП (rPP) може да се произведе чрез физическа регенерация след рециклиране, със степен на запазване на механичните свойства над 85%. Може да се използва за производство на продукти като палети, външни опаковъчни кутии и др., които не влизат в директен контакт с корозивни суровини. Стойността на рециклиране е с около 20% по-висока от тази на HDPE.

2. Основният сценарий на приложение на ПП в промишлени опаковки: персонализирана защита на всички категории промишлени материали

Приложението на ПП в промишлените опаковки представлява около 35%, на второ място след HDPE. Според формата на опаковката и характеристиките на материала, той може да бъде разделен на четири подкатегории: контейнер, тъкане и фолио, палет и оборот, и специална функция. Всяка категория приложение постига прецизна защита въз основа на характеристиките на промишлените материали.

1. Контейнерна опаковка: основен носител за маслени и ниско до средно корозивни материали

ПП контейнерите, с предимствата си на температурна устойчивост и устойчивост на масло, са се превърнали в основна опаковка за маслени и ниско до средно корозивни промишлени суровини, представлявайки повече от 40% от ПП промишлените опаковки:

Малки контейнери (1-25 л): произведени чрез шприцване или раздувно формоване, използвани главно за маслени материали като смазочни материали, режещи течности, покрития, лепила и др. Шприцовите ПП бутилки с вместимост 1-5 л имат добро уплътнение на отвора на бутилката и са снабдени с пресоващи или винтови капачки за прецизно измерване и употреба; Кофата с вместимост 10-25 л, изработена от раздувно формован ПП, е проектирана с подсилени ребра, а дръжката може да издържи натоварване до 30 кг. Тя може да издържи на пълнене с висока температура от 80 ℃ и няма да се деформира поради високата температура на материала. Например, 20-литровите варели за автомобилни смазочни масла на Черупка и Джиашидуо са изработени от ПП материал, който има силна устойчивост на масло и не се задържа лесно при изливане.

Средно голям контейнер (25-200 литра): използващ предимно технология за формоване чрез раздуване, подходящ за материали със средни партиди, като смолни частици, пластмасови добавки, хранителни добавки и др. 25-литровата квадратна кофа от полипропилен (ПП) е с квадратна структура + назъбени отвори, с коефициент на използване на пространството за съхранение с 20% по-висок от този на кръглите HDPE кофи; 100-200-литровият ПП контейнер е оборудван с Специалист по икономически въпроси вътрешна облицовка, постигайки двойна защита: външната част на ПП цевта е против удар + Специалист по икономически въпроси вътрешната облицовка е против протичане, подходяща за опаковъчни материали, които са леко корозивни за ПП (като слабо киселинни разтвори на смоли).

Големи резервоари за съхранение (над 500 литра): произведени чрез технология на ротационно формоване, с капацитет 10-30 м³, използвани за съхранение на високотемпературни материали под 80 ℃ (като разтопен восък и термопластична смола). Теглото на големия резервоар за съхранение от ПП е само 90% от това на резервоара за съхранение от HDPE със същия капацитет, а вътрешната стена е гладка и не се мащабира лесно, което го прави подходящ за съхранение на материали, които изискват редовно почистване; Някои резервоари за съхранение са добавени с Ултравиолетово устойчиви модификатори, които могат да имат експлоатационен живот на открито над 8 години и се използват за съхранение на строителни лепила и покрития на открито.

2. Тъкане и фолио за опаковане: защитни бариери за твърди и насипни материали

ПП тъканите торби и фолиа доминират в опаковките за твърди насипни материали поради високата си здравина и лекото си тегло, представлявайки 35% от ПП индустриалните опаковки.

ПП тъкана торба: изплетена от ПП плоска тел, тя е универсална опаковка за промишлени насипни материали, представляваща повече от 70% от световния пазар на тъкани торби. Обикновените ПП тъкани торби могат да издържат тегло от 25-50 кг и се използват за опаковане на пластмасови частици, торове, фуражи, цимент и др.; Подсилените ПП тъкани торби (с добавена полиестерна прежда) могат да издържат до 100 кг и се използват за опаковане на тежки материали като пясък, камък и лепило за плочки за строителството. ПП тъканите торби са с 5%-10% по-леки от HDPE тъканите торби и имат по-добра печатаемост, което позволява ясен печат на спецификациите на материала, предупрежденията за влага и слънцезащита и друга информация. Например, 50-килограмовият опаковъчен продукт на Раковина Цимент използва структура от ПП тъкана торба + Специалист по икономически въпроси вътрешно фолио, като външният слой от ПП е устойчив на разкъсване, а вътрешният слой от Специалист по икономически въпроси е влагоустойчив. Цената е с 8% по-ниска от тази на HDPE тъканите торби.

ПП контейнерна торба (тонна торба): използваща структура от ддддхххПП основен плат + ПП слинг", с товароносимост от 500-2000 кг, тя е основната контейнерна опаковка за насипни материали като минерален прах, пластмасови резени и химически междинни продукти. Якостта на слип на ПП тонните торби може да достигне 8000N, което е с 20% по-високо от HDPE тонните торби, а собственото тегло е само 3-5 кг, което е със 70% по-леко от платнените контейнерни торби със същата товароносимост, което значително намалява разходите за товарене, разтоварване и транспорт. Част от ПП тонните торби са с добавени антистатични агенти, намалявайки повърхностното съпротивление до 10⁶ -10⁹ Ω. Те се използват за опаковане на прахообразни суровини за електроника (като силициев прах за полупроводници), за да се предотвратят прахови експлозии, причинени от статично електричество.

ПП фолио и композитно фолио: екструдираното ПП фолио се разделя на Цена на акция (CPP) (лят полипропилен) и БОПП (биаксиално ориентиран полипропилен). Цена на акция (CPP) фолиото има дебелина от 0,05-0,2 мм, добра гъвкавост и се използва за влагоустойчиво опаковане на механични компоненти; След биаксиално разтягане, здравината на БОПП фолиото се увеличава три пъти и се комбинира с Специалист по икономически въпроси, за да образува БОПП/ПЕддххх композитно фолио, което се използва за опаковане на прецизни електронни компоненти. Бариерните свойства са 2-3 пъти по-високи от тези на еднослойното Специалист по икономически въпроси фолио. Освен това, композитното фолио дддхххПП/алуминиево фолио/ПЕддххх се използва за опаковане на промишлени суровини, които изискват висока устойчивост на светлина и кислород (като фоточувствителни катализатори). Слоят от алуминиево фолио блокира ултравиолетовите лъчи, докато външният слой от ПП осигурява здравина и е подходящ за дългосрочно съхранение.

3. Палети и опаковки за оборот: мобилна платформа за индустриална логистика

ПП палетите и кутиите за опаковане, с предимствата си на леко тегло и устойчивост на умора, са се превърнали в основна сила в оборота на индустриалната логистика, представлявайки 20% от ПП индустриалните опаковки:

ПП пластмасова тава: произведена чрез процес на шприцоване, разделена на решетъчен тип, плоски тип и полеви тип, подходяща за различно оборудване и материали за обработка. ПП тавата с решетка има добра дишаща способност и се използва за опаковане на влажни материали (като мокра химическа филтърна утайка); Плоска ПП тава с гладка повърхност, използвана за поставяне на електронни компоненти и аксесоари за прецизни инструменти; Т-образната ПП палета може да издържи до 1000 кг и е подходяща за четиристранни мотокари. ПП палетите са с 10%-15% по-леки от HDPE палетите и имат по-добра устойчивост на огъване. Те не се чупят лесно при честа работа на монтажни линии и имат експлоатационен живот от 3-5 години, което е 2-3 пъти по-дълго от дървените палети. Например, транспортирането на щамповани части в заводите за автомобилни части използва ПП Т-образни палети, които могат да се използват повторно повече от 200 пъти и имат обща цена с 40% по-ниска от дървените палети.

ПП кутия за обръщане: шприцвана, разделена на покрити, непокрити и преградени видове, използвана за вътрешен обмен на суровини и съхранение на компоненти във фабрики. Въпреки че устойчивостта на удар на ПП кутиите за обръщане е малко по-ниска от HDPE, те са с 10% по-леки и имат по-добри характеристики на подреждане (могат да се подреждат на 6-8 слоя), което ги прави подходящи за интензивно съхранение в монтажни линии в цехове; Кутията за обръщане с прегради може да се персонализира с размери на преградите, а различни размери винтове, гайки и други малки компоненти могат да се съхраняват в различни зони, за да се избегне смесване. Някои ПП кутии за обръщане са сгъваеми, което намалява обема до една трета от първоначалния обем, когато са празни, спестявайки повече от 60% от пространството за съхранение, и е подходяща за индустрии като електронна търговия и експресна доставка, които изискват често рециклиране на празни кутии.

ПП опаковки за омекотяване: ЕНП (експандиран полипропилен) омекотяващите блокове и подложки са изработени чрез разпенване, с плътност само 0,03-0,05 g/см³, което е по-екологично и има по-силна устойчивост на удар от ЕПС (експандиран полистирен). ЕНП буферните блокове се използват за опаковане на прецизни машини, като шпиндели на машинни инструменти и компоненти на двигатели, и могат да абсорбират над 90% от силата на удара по време на транспортиране; ЕНП буферните подложки се полагат върху палети, за да се предотврати повреда на крехки материали (като керамични изолатори и стъклени изделия) при сблъсъци. ЕНП материалите могат да бъдат 100% рециклирани и използвани повторно, в съответствие с изискванията на екологичната политика.

4. Специални функционални опаковки: персонализирани решения за висок клас индустриални сценарии

За специалните нужди на висок клас индустриални области, модифицираните ПП опаковки постигат прецизно функционално съответствие, представлявайки 5% от ПП индустриалните опаковки, но с висока добавена стойност:

Антистатична ПП опаковка: Добавяне на въглероден черен или антистатични агенти за намаляване на повърхностното съпротивление до 10⁴ -10⁸Ω, използва се за опаковане на чипове, печатни платки и полупроводникови устройства в електронната индустрия. Антистатичните ПП тави и кутии за опаковане могат ефективно да освободят статичното електричество и да предотвратят електростатичното разрушаване на електронни компоненти; Опаковъчната торба, изработена от антистатично ПП фолио, може да предотврати адсорбирането на прах от статично електричество и да гарантира чистотата на електронните компоненти. Например, във веригите за доставка на електронни компоненти на Хуауей и Xiaomi, антистатичните ПП кутии за опаковане се използват за транспортиране, със степен на статично увреждане по-малка от 0,01%.

Високотемпературна ПП опаковка: Чрез хомополимеризация или добавяне на армировка от стъклени влакна, температурната устойчивост се подобрява до 130-150 ℃, използва се за опаковане на високотемпературни материали (като горещо лепило и разтопена смола при 120 ℃). Високотемпературните ПП варели могат директно да обработват материали, пълнени при високи температури, без да се чака охлаждането на материалите, подобрявайки производствената ефективност; Високотемпературната ПП конвейерна лента се използва за опаковане на хранителни добавки и фармацевтични междинни продукти след високотемпературно сушене и може да издържи на температури на материала от 120 ℃ без деформация.

Антибактериални ПП опаковки: добавяне на антибактериални агенти като сребърни йони и цинков оксид, с антибактериална степен ≥ 99%, използвани за междинни опаковки във фармацевтичната и химическата промишленост, както и за опаковки на суровини в хранително-вкусовата промишленост. Антибактериалните ПП кутии за обръщане и резервоари за съхранение могат да потиснат растежа на Ешерихия коли и Стафилокок златен, намалявайки риска от микробно замърсяване; Опаковъчните торбички, изработени от антибактериално ПП фолио, могат да удължат срока на годност на мухлясали материали, като лепила на основата на нишесте и биоразградими смоли.

3. Предизвикателства и тенденции в развитието на ПП в приложенията за индустриални опаковки

Въпреки значителните предимства на ПП, той все още е изправен пред предизвикателства във висок клас приложения и недостатъци в производителността. В бъдеще той ще се насочи към посоката на високопроизводителни, зелени и интелигентни технологии, за да затвърди допълнително пазарните си позиции.

1. Съществуващи предизвикателства: недостатъци в производителността и конкурентен натиск

Недостатъчна производителност при ниски температури: Обикновеният ПП е склонен към крехкост под -10 ℃, а якостта на удар пада под 1kJ/m², което затруднява адаптирането му към външни опаковки в северните студени райони. Необходима е закаляване, за да се подобрят характеристиките, но това ще увеличи разходите с 10% -20%.

Ограничени бариерни свойства: ПП има по-ниски бариерни свойства срещу кислород и водни пари в сравнение с HDPE и ПЕТ. Когато се използва самостоятелно за материали с високи бариерни изисквания (като лесно окисляеми химични катализатори), са необходими композитни материали като EVOH и алуминиево фолио, което увеличава сложността на процеса и разходите.

Интензивна конкуренция на пазара на висок клас: В области като антистатични свойства и устойчивост на високи температури, ПП се сблъсква с конкуренция от инженерни пластмаси (като Пенсилвания и компютър). Въпреки че цената е по-ниска, границата на производителност е малко по-ниска и е необходимо да се подобри конкурентоспособността му чрез технологични подобрения.

2. Тенденция на развитие: Технологичното усъвършенстване води до повишаване на стойността

Ускорени изследвания и разработки на високоефективен модифициран ПП: Чрез технологии като нанокомпозити и смесване на модификации, ние разработихме ппддххх, устойчив на ултраниски температури (-40 ℃ ударна якост ≥ 5kJ/m²), ппддххх с висока бариера (кислородпропускливост ≤ 1 см³/(m² · 24h)) и ппддххх с ултрависока якост (якост на опън ≥ 60MPa), за да се адаптираме към по-широк спектър от индустриални сценарии. Например, модифицираният с наномонтморилонит ПП, разработен от Китайската академия на науките, има 5-кратно увеличение на бариерните свойства и може да замени композитните опаковки за сценарии с високо бариерно търсене.

Висококачествено приложение на регенериран ПП: С модернизирането на технологията за рециклиране (като сортиране чрез близка инфрачервена спектроскопия и пречистване чрез химическа деполимеризация), чистотата на регенерирания ПП е увеличена до над 99,9%, което може да се използва за опаковки, които са в директен контакт с хранителни добавки и фармацевтични междинни продукти. Европейският съюз одобри използването на рециклиран ПП за опаковане на хранителни промишлени суровини, а Китай също насърчава рециклирането в затворен цикъл на бутилки в кутии и торбички в палети. Очаква се процентът на използване на рециклиран ПП в промишлени опаковки да достигне 30% до 2025 г.

Иновации в интелигентните ПП опаковки: Интегриране на интелигентни компоненти като RFID (радиочестотна идентификация) чипове и температурни сензори в ПП опаковките за постигане на пълна проследимост и наблюдение на състоянието на материалите. Например, интелигентните ПП тави могат да проследяват местоположението на материала и теглото при подреждане в реално време; Интелигентната ПП кофа е оборудвана с температурен сензор, който може да следи процеса на охлаждане на високотемпературни материали, осигурявайки безопасност при съхранение.

Мащабното приложение на биобазиран ПП: Биобазираният ПП, произведен от биомаса като царевица и захарна тръстика, има въглероден отпечатък с 40% -60% по-нисък от традиционния ПП и неговите характеристики са почти същите като на традиционния ПП. Той е пилотно изпробван в областта на опаковките. Например, биобазираните ПП палети на БАСФ се използват за транспортиране на автомобилни части и постепенно ще заменят традиционния ПП в бъдеще с намаляването на разходите.

4. Резюме: ПП - основната сила на иновациите в олекотяването на индустриалните опаковки

От малки ПП кофи за смазочно масло до антистатични ПП кутии за електронни компоненти, от ПП торби за насипни материали до ЕНП опаковки за прецизни компоненти, ПП е дълбоко интегриран в цялата верига за индустриално опаковане с основните си предимства като леко тегло, устойчивост на температури и гъвкава обработка. Неговите леки характеристики директно намаляват логистичните разходи, устойчивостта на температури е подходяща за пълнене със специални материали, потенциалът за модификация отговаря на високите изисквания на сцената, а предимствата по отношение на разходите поддържат мащабни приложения. В бъдеще, с интегрирането на технологии за модификация, технологии за рециклиране и интелигентни технологии, ПП ще играе по-важна роля във високия клас и екологичен процес на индустриално опаковане, превръщайки се в ключов материал за намаляване на разходите, подобряване на ефективността и екологична трансформация в индустриалната логистика.