Жесткие упаковки из пластмассы создают структурный барьер для ударного воздействия и прочих агрессивных механических воздействий, а пеноматериалы являются эффективными амортизирующими компонентами, обеспечивающими экономичную защиту от вибрации и ударного воздействия средней тяжести. Иногда структурные и амортизирующие свойства соединяются с помощью создания уникального по своим рабочим параметрам пеноматериала, такого как полипропилен.
К числу основных функций упаковки относятся:
- сохранение физической целостности содержимого, защита его от механического повреждения, поломок и порчи;
- защита содержимого от химического и/или бактериологического загрязнения из окружающей среды;
- защита окружающей среды от содержимого: от протечек загрязняющих веществ, отравляющих и токсичных веществ, а также от агрессивных продуктов.
Жесткая упаковка и пеноматериалы представляют собой два эффективных способа удовлетворения этих требований:
- жесткая упаковка создает структурный барьер против ударного воздействия и иных сильных механических воздействий;
- пеноматериалы представляют собой эффективные амортизирующие материалы, обеспечивающие экономичную защиту от вибрации и ударных воздействий средней тяжести.
Подобно другим технологиям, эти типы упаковки также могут быть носителями информации и образа брэнда благодаря универсальности своих свойств: возможности окрашивания, нанесения печати, декорирования, эстетического воздействия, с диапазоном от прозрачных до непрозрачных, с возможностью имитации металла или дерева для информирования предполагаемого покупателя или пользователя или для того, чтобы привлечь заказчиков.
Мотивация здесь самая различная:
- техническая: жесткие пластмассы позволяют получать исключительный баланс массы, эксплуатационных характеристик, простоты обработки, эстетических достоинств и затрат. Пеноматериалы - это прямая дорога к экономическому демпингу;
- экономическая: пластмассы и пеноматериалы являются экономическим откликом на необходимость массовости производства, а также низкую производительность, присущую сектору специальной упаковки;
- эстетическая: пластмасса дает значительно большую свободу дизайна, чем картон, стекло, дерево, металл и прочие традиционные материалы;
- экологическая: уменьшение массы, и наличие хороших защитных свойств по сравнению с бумагой и картоном, делают пластмассы материалами, не причиняющими вреда окружающей среде.
Сам термин покрывает широкий диапазон применений от блистерной упаковки до мегабункеров, как можно видеть из далеко не полного списка, приведенного ниже:
- блистерные упаковки;
- грейферы;
- банки, ведра, контейнеры и бидоны;
- ампулы и шприцы;
- крышки и колпачки;
- тубы;
- тонкостенные контейнеры;
- поддоны;
- коробки и ящики;
- решетчатые ящики;
- баки;
- футляры для закрепления ценностей;
- чемоданы.
Конечные применения делают вышеприведенные типы еще более вариативными:
- поддоны, ведра и катушки для транспортировочной упаковки;
- защита от электростатического разряда для упаковки электронных устройств;
- упаковка жидкостей;
- упаковка фармацевтических и медицинских продуктов, а также предметов личной гигиены;
- упаковка средств отображения;
- гибридная упаковка, такая как ящики с вкладышами в форме мешка, поддающиеся выдавливанию и мягкие тубы, упаковочные комплектующие;
- высоко устойчивая упаковка;
- изотермическая упаковка;
- пенопластовая жесткая упаковка. Межполимерная конкуренция
Разнообразие возможных применений приводит к жесткой конкурентной борьбе между полимерами.
Товарные пластмассы:
- полиэтилен: в основном, потребляется в насыпном виде и, в меньше степени, во вспененной форме;
- полистирол: используется в насыпном виде и во вспененной форме;
- полипропилен: 10% потребляется в виде жесткой упаковки. Некоторая часть также используется во вспененной форме;
- поливинилхлорид используется для производства блистеров благодаря своей высокой прозрачности.
Пеноматериалы:
- полистирол;
- полиуретан;
- полиэтилен;
- полипропилен.
Конструкционные пластмассы:
- АБС;
- полиэтилентерефталат широко используется при производстве бутылок;
- аилы благодаря их высокой прозрачности и яркости;
- поликарбонат благодаря высокой прозрачности, которая сочетается с высокой ударопрочностью;
- полиуретаны, полученные реактивным литьевым формованием (РЛФ) сотовые продукты с относительно «высокой» плотностью, сочетающие механические эксплуатационные параметры, амортизирующие свойства и небольшую массу;
- композиты: стеклонаполненный премикс для прессования, полуфабрикат для слоистых пластиков или продукты с ручным нанесением, которые способны удовлетворять потребности как массового, так и мелкосерийного производства;
- полиацеталь (хранение газа для зажигалок). Покрытия и сплавы:
- PVDC за очень низкую скорость проникновение водяного пара;
- CTFE за самую низкую скорость проникновения водяного пара. Многослойные гибриды с традиционными материалами:
- с бумагой;
- с картоном;
- с алюминием. Несколько лет тому назад потребность пластмассовой промышленности США в жесткой упаковке оценивалась примерно так (см. рисунок 1).  Рис. 1. Удельный вес жесткой упаковки в обороте рынка производства пластмасс. На рисунке 2 показан удельный вес в обороте рынка наиболее часто употребляемой пластмассы ПЭВП. 
Рис. 2. Удельный вес в обороте рынка ПЭВП, используемого для производства жесткой упаковки. В том, что касается ПЭТФ, на производство бутылок уходит примерно 60% всего производимого продукта, и, по некоторым оценкам, 2% идет на производство поддонов.
Примерно 40% полистирола используется для производства упаковочных материалов, в основном, экструдированных пленок и листов, которые применяются при горячем формовании, но также производятся и пеноматериалы. В таблице 1 даны некоторые применения, включая и строительные для пенопластовых блоков. Таблица 1. Различные применения полистирола при производстве упаковочных материалов. Тип | Процесс/продукт | % от общего потребления ПС | | Блочный полимер ПС | Экструзия для производства упаковочных материалов | 20 | | Литье под давлением для производства упаковочных материалов | 9 | | Вспенивающийся ПС | Форма | 3 | | Блоки | 6 | | Прочие | 5 |
Жесткая упаковка составляет примерно 10 % от общего производства полипропилена. Пеноматериалы также используются за счет сочетания амортизирующих свойств и механических эксплуатационных характеристик.
Жесткая упаковка составляет примерно 5 % от общего производства поликарбоната.
Для полиуретана потребление для производства упаковочных материалов составляет примерно 4 % от общего объема производства, включая пеноматериалы и материалы, полученные реактивным литьевым формованием. В таблице 2 даны некоторые данные, относящиеся ко всем рынкам. Эластичные и жесткие пеноматериалы, и материалы, полученные реактивным литьевым формованием, часто используются для производства постельных принадлежностей, в транспортной и строительной промышленности, а также для производства изоляционных материалов. Таблица 2. Различные применения полиуретана. Тип | Свойства | % от общего потребления полиуретана | | Пена | Эластичная | 42 | | Жесткая | 26 | | Материалы, полученные реактивным литьевым формованием | | 9 | | Прочие применения | | 23 | | Общее количество полиуретана | | 100 |
Удовлетворение основных и второстепенных функциональных потребностей производства упаковочных материалов
Правильный выбор подходящей пластмассы позволяет использовать сочетания одного и того же материала для выполнения нескольких функций. В Таблице 3 даны некоторые примеры используемых при производстве упаковочных материалов свойств пластмасс: механических свойств и прозрачности, а также второстепенных свойств. Таблица 3. Примеры механических и прочих свойств пластмасс, используемых для производства упаковочных материалов. Тип | Механические свойства | Прозрачность | Прочие свойства | | Товарные пластмассы | | Полиэтилен | Неплохие | Прозрачный | Низкие затраты, хорошая устойчивость к воздействию химических веществ, низкое влагопоглощение | | Полистирол | Хорошие, но непрочные | Высокая прозрачность | Низкие затраты, простота обработки, совместимость с пищевыми продуктами | | Полипропилен | Хорошие | Прозрачный | Высокое отношение механических свойств и затрат, хорошая устойчивость к воздействию химических веществ, низкое влагопоглощение | | Жесткий поливинилхлорид | Хорошие, но непрочные | Высокая прозрачность | Низкие затраты, экологические проблемы | | Конструкционные пластмассы | | АБС | Хорошие | Оптические свойства | Хорошая стойкость к ударному воздействию, хорошие эстетические свойства | | Полиэтилентерефталат | Хорошие | Высокая прозрачность | Пригоден к выдувному формованию, термическая стабильность сочетается с микроволновой прозрачностью | | Акрилы | Хорошие | Высокая прозрачность | Хорошие эстетические свойства | | Поликарбонат | Очень хорошие | Высокая прозрачность | Высокая стойкость к ударным нагрузкам, хорошие эстетические свойства | | Полиуретаны, полученные реактивным литьевым формованием | Хорошие | | Пригодны к использованию как амортизирующие и изолирующие материалы и для мелкосерийного производства | | Композиты | Отличные | | Пригодны и для серийного и мелкосерийного производства | | Полиацеталь | Хорошие | Прозрачный | Газонепроницаемость | | Пеноматериалы | | Полистирол | Плохие | | Очень малая масса, амортизирующие и изолирующие свойства | | Полиуретан | Плохие | | Очень малая масса, амортизирующие и изолирующие свойства | | Полиэтилен | Неплохие | | Очень малая масса, амортизирующие и изолирующие свойства | | Полипропилен | Хорошие | | Очень малая масса, амортизирующие и изолирующие свойства |
На рисунках 3, 4 и 5 даны основные механические свойства товарных и конструкционных пластмасс, произведенных реактивым литьевым прессованием и композитов (листовой формовочный материал).  Рис. 3. Прочность на разрыв для различных пластмасс, используемых для производства упаковочных материалов. 
Рис. 4. Модуль упругости при растяжении для различных пластмасс, используемых для производства упаковочных материалов.  Рис. 5. Ударное воздействие на различные полимерные материалы с надрезом, используемые для производства упаковочных материалов. Пластмассы, используемые для производства упаковки, очень часто многофункциональны; они способны обеспечивать хорошие эстетические свойства, прозрачность, непроницаемость, а также изолирующие свойства… Их непревзойденные балансы свойств в сочетании со специальными методами проектирования и обработки, параметрами влагопроницаемости, низкой плотностью и низкими окончательными затратами часто позволяют вырабатывать экономичные решения, которые оправдывают их ведущие позиции среди упаковочных материалов по сравнению с картоном, деревом, стеклом и металлами. Майкл Байрон,
http://www.omnexus.com |
