Aplikasi dan Pengembangan Polypropylene untuk Thermoforming di Bidang Kemasan

1. Prinsip dasar dan karakteristik thermoforming

Thermoforming adalah metode pemrosesan plastik khusus untuk memproses lembaran termoplastik menjadi berbagai produk. Lembaran termoplastik dipanaskan hingga lunak lalu diberi tekanan (vakum atau tekanan positif) agar lembaran termoplastik bekerja pada permukaan cetakan untuk memperoleh bentuk yang mirip dengan permukaan cetakan, dan setelah didinginkan dan dibentuk, produk dipangkas untuk memperoleh bentuk yang diinginkan. Thermoforming cepat dan seragam, dengan waktu siklus pencetakan yang pendek dan biaya cetakan yang rendah, cocok untuk otomatisasi dan waktu produksi yang lama, serta dianggap sebagai metode pemrosesan yang paling efisien dengan biaya unit terendah di antara metode pencetakan plastik. Terutama dengan peningkatan berkelanjutan dari proses dan peralatan thermoforming serta intervensi simulasi komputer, thermoforming telah menjadi metode pemrosesan utama yang bersaing dengan injection dan blow molding. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan baru telah dibuat dalam peralatan pemrosesan thermoforming. Jimin telah memperkenalkan peralatan dan proses thermoforming yang dipamerkan di K2013 di Jerman, di mana kecepatan, keserbagunaan, teknologi kontrol, dan pengurangan biaya telah menjadi tema utama untuk peralatan baru untuk thermoforming dalam pengemasan dan industri.

Jenis-jenis utama thermoforming adalah: vacuum forming, pressure forming, plunger-assisted forming dan kombinasinya. Semakin banyak produk thermoformed di pasaran, seperti cangkir, piring, nampan makanan, mainan, topi dan helm, suku cadang peralatan rumah tangga serta suku cadang otomotif, suku cadang dekoratif arsitektur, peralatan kimia, dll. Dibandingkan dengan injection molding, thermoforming memiliki keunggulan efisiensi produksi yang tinggi, investasi peralatan yang rendah dan kemampuan untuk memproduksi produk dengan luas permukaan yang besar. Plastik utama yang digunakan dalam thermoforming adalah polistirena (PS), polivinil klorida (PVC), poliolefin seperti PE, PP, poliakrilat (PMMA) dan selulosa seperti nitrocellulose (NC), selulosa asetat (CA), dll. Plastik rekayasa sepertiakrilonitril-butadiena-stirena (ABS)Plastik stirena (ABS), polikarbonat (PC), dll. Pengembangan PP berkinerja tinggi seperti transparansi tinggi, kekuatan leleh tinggi, dan kelengkungan rendah telah mendorong penerapan dan pengembangan PP di bidang thermoforming.

2. Status Pasar Kemasan Thermoforming Domestik

Ada lebih dari 3,000 perusahaan pengemasan thermoforming domestik, yang lebih dari 300 di antaranya memiliki hasil produksi tahunan lebih dari 1,000 ton. Sekitar 70% pabrik dengan kapasitas produksi tahunan ribuan ton adalah lembaran yang diproduksi sendiri dan integrator produk thermoformed. PS (OPS) dan polietilena tereftalat (PET) adalah lembaran utama yang dialihdayakan, sementara beberapa pabrik yang mampu memproduksi lembaran PP, PS, dan PVC mereka sendiri dan pabrik-pabrik kecil mengalihdayakan lembaran mereka. Produk thermoformed terutama digunakan dalam pengemasan makanan, pengemasan non-makanan, dan lembaran potong, dan persyaratan untuk bahan baku bervariasi dari satu aplikasi ke aplikasi lainnya.

3. Pengembangan PP untuk thermoforming

Aplikasi thermoforming PP domestik dimulai pada tahun 1990-an dan telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dengan tingkat pertumbuhan tahunan sekitar 10%. Sekarang ada banyak produsen kemasan plastik thermoforming besar dan terkenal di Cina, seperti Japan Central Chemical, yang telah membangun pabrik di Cina dan mulai memproduksi, dan produk mereka terutama difokuskan pada produk kemasan thermoforming plastik menengah dan atas. Saat ini, ada kekurangan bahan PP khusus khusus untuk proses thermoforming di Cina. Produsen produk thermoforming domestik umumnya membeli T30S dan resin serbaguna lainnya yang dimodifikasi untuk digunakan, tetapi produk yang diperoleh melalui pasca-modifikasi dan produksi skala industri produk, ada kontrol aditif yang tidak merata, sifat tarik tidak memenuhi persyaratan, ketebalan dinding wadah yang tidak merata dalam thermoforming, tepi kalender pelapisan ekstrusi dan masalah lainnya, sulit untuk memenuhi kualitas tinggi dan persyaratan tinggi dari persyaratan aplikasi, tetapi juga sulit untuk memenuhi permintaan kualitas tinggi dan persyaratan tinggi, dan juga membatasi efisiensi produksi perusahaan pemrosesan hilir.

Bahan khusus thermoforming luar negeri sebagian besar adalah homopolimer, kopolimer acak transparan lebih sedikit, dan beberapa kelas memiliki siklus impor yang panjang, sehingga produsen thermoforming hilir dalam negeri jarang menggunakan bahan impor. Produksi lembaran yang ada dari produsen produk thermoforming terutama lembaran selebar 600 mm, dengan kemajuan teknologi mesin cetak, lebar lembaran meningkat, yang terlebar bisa lebih dari 1000 mm, sehingga kemampuan anti-leleh lembaran untuk mengajukan persyaratan yang lebih tinggi. Solusi dalam industri produk hilir adalah menambahkan persentase tertentu dari polietilena berdensitas tinggi (PE-HD) ke PP biasa untuk meningkatkan ketahanan kendur leleh lembaran, tetapi metode ini akan menghasilkan pencampuran yang tidak merata dan transparansi produk yang terbatas. Industri thermoforming dalam negeri memiliki permintaan yang semakin mendesak untuk bahan baku PP dengan kinerja tinggi dan transparansi yang sangat tinggi.
Sebelum tahun 2012, penelitian dan pengembangan material thermoforming dengan transparansi tinggi di Tiongkok relatif tertinggal. Saat itu, situasi penelitian dan pengembangan material khusus thermoforming domestik tercantum dalam Tabel 2.

Tak satu pun bahan khusus ini yang telah dikerjakan lebih lanjut untuk kekuatan leleh yang lebih tinggi dan distribusi berat molekul yang lebih luas yang diperlukan untuk proses thermoforming, dan beberapa belum diproduksi dalam skala besar.

Dalam beberapa tahun terakhir, Tianjin Petrochemical terus mengembangkan material khusus di bidang thermoforming PP, dan meraih manfaat ekonomi dan sosial yang signifikan, menambah warna pada area khusus thermoforming ini.

Tabel 4 menunjukkan bahan PP khusus untuk thermoforming yang dikembangkan oleh beberapa pabrik petrokimia dalam beberapa tahun terakhir, yang dikembangkan oleh Shanghai Ru Xia New Material dan setiap pabrik petrokimia untuk permintaan yang berbeda di segmen thermoforming yang berbeda. Produsen produk thermoforming hilir tersebar luas, konsentrasi industri rendah, ada beberapa perusahaan di atas skala, dan permintaan untuk produk hilir terdiversifikasi, dan pabrik petrokimia memiliki rencana mereka sendiri untuk menjadwalkan produksi, sehingga masih ada beberapa kesulitan untuk berkoordinasi dengan baik dengan hulu dan hilir, tetapi arah pengembangan industri thermoforming adalah untuk membuat produk hilir yang berbeda di satu sisi, dan menggunakan bahan khusus untuk produksi di sisi lain, untuk meningkatkan kualitas produk dan meningkatkan stabilitas kualitas produk. Pengembangan dan penerapan bahan khusus untuk thermoforming masih menjanjikan.