Инновационные аспекты производства вспененной полистирольной упаковки
Рынок вспененной полистирольной упаковки быстро растет и расширяется. В настоящий момент эластичность этого рынка находится в диапазоне от 30 до 80 млн шт условных изделий в месяц. Все более востребованными становятся новые виды вспененной упаковки. В рамках этой обзорной статьи мы кратко опишем основные стадии производства одноразовой вспененной упаковки и основные инновационные тенденции этого вида упаковки.
Впервые вспененную полистирольную упаковку стали производить в Украине на мощностях совместного украинско-американского предприятия Хантсман-Стирол в 1993 году (предприятие размещалось на территории Концерна Стирол, г. Горловка). После 2000 г. предприятие стало носить название Стирол Пак. В первые годы производства никто не знал и не воспринимал упаковку из вспененного полистирола. Однако формировался рынок, потребители привыкали к этому новому перспективному виду упаковки, и уже очень скоро компания Стирол Пак поставляла упаковку широкому кругу потребителей не только в Украине, но и в России, Казахстане, Молдове и других странах постсоветского пространства.
В Украине имеются несколько крупных производителей упаковки из вспененного полистирола: Новопак СВ (г. Ржищев), Ромстар (г. Одесса), Стирол Пак (г. Горловка). Есть также несколько мелких производителей, не оказывающих влияния на рынок в целом. Самый современный комплекс по производству вспененной полистирольной упаковки находится в г. Ржищев – Новопак СВ. Построенный несколько лет назад производственный комплекс производит основные виды упаковки, востребованные украинским рынком. Компания Новопак СВ является несомненным лидером по производству вспененной упаковки в Украине, обеспечивая более 70% рынка.
В качестве сырья для упаковки используется кристаллический полистирол общего назначения с показателем текучести расплава 1,5-2,5 г/10 мин (например, полистирол общего назначения марки 585 производства компании Нижнекамскнефтехим ). На рынке также имеется и отечественный кристаллический полистирол производства Концерна Стирол (г. Горловка). Используется также тальк гранулированный или в виде порошка в дозировке 1-2% (применяется как нуклеирующий зародышеобразовательный агент при вспенивании газом), бутан, изобутан, пропан-бутановая смесь в качестве вспенивающего агента 8-10%. Применяются также концентраты красителей, как правило, желтого или черного цвета.
Технология производства
Первая стадия производства – это производство вспененного полистирольного листа на участке экструзии. Могут применяться как двухшнековые одноцилиндровые экструдеры, так и тандемные экструзионные линии (состоящие из двух экструдеров). В первичном экструдере происходит плавление полистирола до состояния расплава, гомогенизиция смеси полистирола и талька. В конце первого экструдера происходит впрыск вспенивающего агента, во вторичном экструдере происходит охлаждение расплава, его распенивание, затем расплав проходит калибровочный зазор в экструзионной головке и в виде чулка попадает на мандрел (барабан, на котором происходит охлаждение чулка с его последующей порезкой).
Фото 1. Термоформовочная машина
Вторая стадия производства – сезонирование произведенных рулонов – выстаивание для удаления вспенивающего агента и замещение его воздухом. Сезонирование рулонов занимает от 3 до 7 дней в зависимости от окружающих условий.
Третья стадия производства – непосредственное термоформование конечных изделий на термоформовочной машине. На термоформовочной машине устанавливается соответствующая производственному графику форма. В зависимости от конструкции, термоформовочные машины бывают с разнесенной или совместной формовкой и вырубкой, с горизонтальными или вертикальными вырубными прессами. Обычно машины с вертикальными вырубными прессами работают с насыщенной производственной программой, предусматривающей большой ассортимент выпускаемых изделий. В этом случае время замены оснастки занимает не более двух часов. В случае массового продукта, выпускаемого в больших объемах, используются горизонтальные вырубные прессы, обеспечивающие высокие скорости. Однако в этом случае производственная программа должна обеспечить минимальное количество замен оснастки, так как замена горизонтального вырубного пресса занимает продолжительное время.
Готовая продукция упаковывается в полиэтиленовые мешки и перемещается в склад для последующей отгрузки потребителям. Перфорация после термоформовочных машин дробится на дробилке и подается на линию гранулирования для производства вторичной гранулы. Гранула повторно используется в процессе производства экструзионного листа. Таким образом, производство представляет собой полностью замкнутый безотходный контур.
Возможности полистирольной упаковки
Технологии не стоят на месте и развиваются в ответ на быстроменяющиеся условия современного производства. До недавнего времени в процессе производства вспененной упаковки использовался фреон 22. Однако в соответствии с директивами Киотского протокола, в Европе и в Украине отказываются от этого газа как вспенивающего агента. Соответственно, ежегодно уменьшаются квоты на ввоз озоноразрушающих фреонов. Поэтому сейчас повсеместно в качестве вспенивающего агента для производства вспененной упаковки используются газы бутан, изобутан и пропан- бутановая смесь. Так как эти газы взрывоопасны, организация производства должна предусматривать мероприятия, позволяющие безопасно эксплуатировать производственные мощности.
В самих видах упаковки также происходят существенные изменения. Продукт, находящийся во вспененной упаковке, должен долго храниться и иметь товарный вид. За последние 3 года была освоена технология производства упаковки со влагопоглощающими свойствами – так называемая технология «вампир». Суть ее заключается в том, что упаковка имеет перфоророванную поверхность, через которую вглубь упаковки попадает жидкость, стекающая с продукта (например, из курицы). Сам материал внутри лотка имеет влагопоглощающий агент, добавляемый на стадии экструзии листа. Так, лоток массой 6 гр может впитать жидкость до 60 гр!
Эти влаговпитывающие лотки нашли применение при упаковке кур, мяса – везде, где есть ток жидкости с продукта. Ранее необходимо было укладывать специальную влаговпитывающую салфетку, имеющую очень ограниченный ресурс по впитыванию жидкости. Теперь этот вопрос успешно решен. Компания VFK Head Corp (Южная Корея) успешно поставляет на рынок решения по производству абсорбционной упаковки. В 2010 г. компания модернизировала производство в России (компания Солид,), что позволило обеспечить вспененной одноразовой упаковкой весь уральский регион.
Имеется также и разновидность абсорбционной технологии, при которой влагопоглощающий вкладыш размещается между двух вспененных полистирольных слоев. Итальянская компания Union успешно освоила обе технологии производства абсорбционной упаковки.
Ручная и автоматическая упаковка
Вспененная упаковка производится для двух видов упаковки продуктов – ручной и автоматической. Ручная упаковка подразумевает ручное оборачивание вспененной упаковки с продуктом в стрейтч-пленку. Автоматическей метод упаковки подразумевает использование автоматических упаковочных машин. Качество вспененной упаковки для ручной и автоматической упаковки разнится. Так, для стабильной работы автоматической машины необходима упаковка с повышенной жесткостью стенок – во избежание сминания упаковки и, как следствие, остановки машины. Жесткость упаковки можно регулировать на стадии экструдирования листа путем изменения дозировки вспенивающего агента, талька. Однако для получения хороших прочностных свойств используют нанесение на вспененную подложку коэкструзионного слоя ударопрочного полистирола толщиной 80-120 мкм. Во время производства экструзионного листа дополнительный экструдер наносит верхний коэкструзионный слой. Использование этого слоя позволяет получить при более легком весе упаковки более жесткие стенки изделия. Таким образом, уменьшается себестоимость изделия и получается более жесткая упаковка пригодная для использования в автоматических упаковочных машинах. При этом материал прекрасно перерабатывается вторично.
Фото 2. Вспененная упаковка
Ситуация на рынке
До недавнего времени возможности технологии вспененного листа позволяли получить только продукцию типа подложки. Развитие технологии позволило получить одноразовый стакан из вспененного листа. При его производстве также используется коэкструзионный слой. Новый вид вспененного стакана является конкурентным с полипропиленовым стаканом и обладает прекрасными теплоизолирующими данными. По этой технологии могут также производиться контейнеры для продуктов быстрого приготовления (типа «Мивина»).
На сегодняшний день производство вспененной полистирольной упаковки представляет собой высокодоходный бизнес. Однако вход на этот рынок сопряжен с большими инвестициями – не менее 1,5 млн долл в оборудование, а также затратами на создание безопасных условий труда на производстве (бутан является взрывоопасным газом ). Однако инженерные мероприятия позволяют создать абсолютно безопасное производство.
Созданию и развитию предприятий по производству вспененной упаковки в Украине благоприятствуют условия рынка. Быстрорастущие сети супермаркетов, развитие сектора переработки сельхозпродуктов, мясо-птицеперерабатывающей отрасли, новых рыночных ниш для инновационных продуктов таких как влаговпитывающая упаковка способствуют развитию рынка вспенивающей полистирольной упаковки.
Алексей Охрименко, технический директор представительства Kaeler Holding AG в Украине
