Иновативни аспекти на производството на опаковки от пенополистирол
Списание "Полимери-пари", август 2011 г
Пазарът на опаковки от пенополистирол бързо расте и се разширява. В момента еластичността на този пазар е в диапазона от 30 до 80 милиона броя условни продукти на месец. Новите видове опаковки от дунапрен стават все по-популярни. В тази обзорна статия ще опишем накратко основните етапи в производството на дунапренени опаковки за еднократна употреба и основните иновативни тенденции в този вид опаковки.
Опаковките от пенополистирол са произведени за първи път в Украйна в съоръженията на украинско-американското съвместно предприятие Huntsman-Stirol през 1993 г. (предприятието се намира на територията на концерна Stirol, Горловка). След 2000 г. компанията започва да носи името Stirol Pak. В ранните години на производство никой не познаваше и не възприемаше опаковките от експандиран полистирол. Въпреки това пазарът се оформяше, потребителите свикваха с този нов обещаващ вид опаковки и много скоро Stirol Pack доставя опаковки на широк кръг потребители не само в Украйна, но и в България, Казахстан, Молдова и други постсъветски страни.
В Украйна има няколко големи производители на опаковки от експандиран полистирол: Novopak SV (Rzhishchev), Romstar (Odessa), Stirol Pack (Gorlovka). Има и няколко малки производители, които не оказват влияние върху пазара като цяло. Най-модерният комплекс за производство на опаковки от пенополистирол се намира в Ржищев - Новопак СВ. Производственият комплекс, построен преди няколко години, произвежда основните видове опаковки, които се търсят на украинския пазар. Novopak SV е безспорен лидер в производството на опаковки от пяна в Украйна, осигурявайки повече от 70% от пазара.
Като суровина заопаковки се използва кристален полистирол с общо предназначение с дебит на стопилката 1,5-2,5 g / 10 min (например полистирол с общо предназначение клас 585, произведен от Nizhnekamskneftekhim). На пазара има и домашен кристален полистирол, произведен от концерна Stirol (Gorlovka). Използва се също гранулиран или прахообразен талк в дозировка 1-2% (използва се като нуклеиращ агент при газово разпенване), бутан, изобутан, смес от пропан-бутан като разпенващ агент 8-10%. Използват се и багрилни концентрати, обикновено жълти или черни.
Първият етап от производството е производството на лист от експандиран полистирол на мястото на екструдиране. Могат да се използват както двушнекови едноцевни екструдери, така и тандемни екструдерни линии (състоящи се от два екструдера). В първичния екструдер полистиролът се разтопява до състояние на стопилка и сместа от полистирол и талк се хомогенизира. В края на първия екструдер се инжектира разпенващият агент, стопилката се охлажда и разпенва във вторичния екструдер, след което стопилката преминава през калибровъчната междина в екструзионната глава и под формата на чорап влиза в дорника (барабан, върху който чорапът се охлажда с последващото му рязане).
Снимка 1. Термоформовъчна машина Вторият етап от производството е сезонизацията на произведените ролки - изправяне за отстраняване на пенообразувателя и замяната му с въздух. Овкусяването на кифличките отнема от 3 до 7 дни в зависимост от условията на околната среда.
Третият етап от производството е директното термоформоване на крайните продукти на термоформовъчна машина. На машината за термоформоване подходящо производствографична форма. В зависимост от дизайна, термоформовъчните машини се предлагат с формоване и щанцоване на разстояние или с фуги, с хоризонтални или вертикални преси за щанцоване. Обикновено вертикалните щанцови преси работят с богата производствена програма, която включва широка гама от продукти. В този случай времето за смяна на инструмента отнема не повече от два часа. При масов продукт, произведен в големи обеми, се използват хоризонтални щанцови преси, осигуряващи високи скорости. В този случай обаче производствената програма трябва да осигури минимален брой смени на инструмента, тъй като подмяната на хоризонтална щанцова преса отнема много време.
Готовите продукти се опаковат в найлонови торби и се преместват в склад за последващо изпращане до потребителите. Перфорациите след термоформовъчни машини се раздробяват в трошачка и се подават към линия за гранулиране за получаване на вторични гранули. Пелетите се използват повторно в процеса на производство на екструдирани листове. Така производството е напълно затворена безотпадна верига.
Възможности за опаковане от полистирол
Технологиите не стоят неподвижни и се развиват в отговор на бързо променящите се условия на съвременното производство. Доскоро в производството на дунапренови опаковки се използваше фреон 22. Но в съответствие с директивите на Протокола от Киото този газ е изоставен като разпенващ агент в Европа и Украйна. Съответно квотите за внос на озоноразрушаващи фреони се намаляват ежегодно. Ето защо бутанът, изобутанът и сместа от пропан-бутан сега се използват широко като разпенващ агент за производството на разпенени опаковки. Тъй като тези газове са експлозивни,организацията на производството трябва да предвижда мерки, които позволяват безопасната работа на производствените съоръжения.
Съществени промени настъпват и в самите видове опаковки. Продуктът в дунапренова опаковка трябва да се съхранява дълго време и да има търговски вид. През последните 3 години е усвоена технология за производство на опаковки с влагопоглъщащи свойства - така наречената „вампирска“ технология. Същността му се състои в това, че опаковката има перфорирана повърхност, през която течността, която се стича от продукта (например от пиле), навлиза дълбоко в опаковката. Самият материал вътре в тавата има сушител, добавен по време на етапа на екструдиране на листа. Така че тава с тегло 6 грама може да абсорбира течност до 60 грама!
Тези влагопоглъщащи тави са намерили приложение при опаковането на пилета, месо - навсякъде, където има изтичане на течност от продукта. Преди това беше необходимо да се постави специална салфетка, абсорбираща влагата, която има много ограничен ресурс за абсорбиране на течност. Сега този проблем е успешно разрешен. VFK Head Corp (Южна Корея) успешно доставя на пазара решения за абсорбционни опаковки. През 2010 г. компанията модернизира производството в България (компания Solid), което направи възможно снабдяването на целия регион Урал с дунапренови опаковки за еднократна употреба. Съществува и вариант на абсорбираща технология, при която между два слоя пенополистирол се поставя влагоабсорбираща облицовка. Италианската компания Union успешно усвои и двете технологии за производство на абсорбиращи опаковки.
Ръчно и автоматично опаковане
Опаковките от дунапрен се произвеждат за два вида опаковане на продуктите - ръчно и автоматично. Ръчното опаковане включва ръчно опаковане на разпенената опаковка с продукта в стреч фолио. АвтоматиченМетодът на опаковане включва използването на автоматични опаковъчни машини. Качеството на дунапреновите опаковки за ръчно и автоматично опаковане варира. Така че за стабилната работа на автоматична машина е необходима опаковка с повишена твърдост на стената - за да се избегне нагъване на опаковката и в резултат на това спиране на машината. Твърдостта на опаковката може да се регулира на етапа на екструдиране на листа чрез промяна на дозировката на разпенващия агент, талк. Въпреки това, за да се получат добри якостни свойства, върху разпенената основа се използва коекструзионен слой от удароустойчив полистирол с дебелина 80-120 микрона. По време на производството на екструзионния лист допълнителен екструдер нанася горния коекструзионен слой. Използването на този слой позволява да се получат по-твърди стени на продукта с по-леко тегло на опаковката. По този начин се намалява себестойността на продукта и се получава по-твърда опаковка, подходяща за използване в автоматични опаковъчни машини. В същото време материалът е идеално рециклиран.
Снимка 2. Опаковка от дунапрен
Ситуация на пазара
Доскоро възможностите на технологията за листове от пяна позволяваха получаването само на продукти от тип субстрат. Развитието на технологиите направи възможно получаването на чаша за еднократна употреба от лист пяна. При производството му се използва и коекструзионен слой. Новият вид дунапренова чаша е конкурентна на полипропиленова чаша и има отлични топлоизолационни свойства. Тази технология може да се използва и за производство на контейнери за разтворими продукти (като "Mivina").
Днес производството на опаковки от пенополистирол е изключително печеливш бизнес. Навлизането на този пазар обаче е свързано с големи инвестиции - поне 1,5 милионадолара оборудване, както и разходите за създаване на безопасни условия на труд на работното място (бутанът е експлозивен газ). Инженерните мерки обаче позволяват създаването на абсолютно безопасно производство.
Създаването и развитието на предприятия за производство на разпенени опаковки в Украйна се благоприятства от пазарните условия. Бързо развиващите се вериги супермаркети, развитието на сектора за преработка на селскостопански продукти, месопреработвателната промишленост и птицепреработвателната промишленост, новите пазарни ниши за иновативни продукти като абсорбиращи влагата опаковки стимулират развитието на пазара на опаковки от пенополистирол.
Олексий Охрименко, технически директор на представителството на Kaeler Holding AG в Украйна