การประยุกต์ใช้และการพัฒนาโพลีโพรพีลีนในบรรจุภัณฑ์แบบแผ่นและขึ้นรูปด้วยความร้อน

การขึ้นรูปด้วยความร้อนเป็นวิธีการแปรรูปพลาสติกที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ด้วยการพัฒนาคุณภาพชีวิตและรูปแบบการใช้ชีวิตของผู้คน ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยความร้อนจึงปรากฏให้เห็นมากขึ้นในทุกแง่มุมของชีวิตผู้คน แผ่นโพลีโพรพีลีน (PP) โพลีโพรพีลีนมีคุณสมบัติเด่นคือ ความหนาแน่นต่ำ ปลอดสารพิษ แปรรูปง่าย ทนต่อการบิดงอ และทนต่ออุณหภูมิได้ดี จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวิธีการแปรรูป เช่น การขึ้นรูปด้วยความร้อน และใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อาหาร รถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และอื่นๆ ในขณะเดียวกัน โพลีโพรพีลีนยังสามารถปรับแต่งเพิ่มเติมได้ในด้านความแข็ง ความโปร่งใส ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ และด้านอื่นๆ ตามความต้องการด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกันของลูกค้า

หลักการพื้นฐานและลักษณะเฉพาะของการขึ้นรูปด้วยความร้อน

การขึ้นรูปด้วยความร้อน (Thermoforming) เป็นวิธีการแปรรูปพลาสติกแบบพิเศษที่ใช้ในการเปลี่ยนแผ่นเทอร์โมพลาสติกให้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ หลังจากที่แผ่นเทอร์โมพลาสติกถูกให้ความร้อนจนอ่อนตัวลงแล้ว จะใช้แรงดัน (สุญญากาศหรือแรงดันบวก) บังคับให้แผ่นเทอร์โมพลาสติกแนบกับพื้นผิวของแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปทรงที่คล้ายกับรูปทรงที่ต้องการ หลังจากที่เย็นตัวและแข็งตัวแล้ว จะทำการตัดแต่งเพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการ การขึ้นรูปด้วยความร้อนนั้นรวดเร็วและสม่ำเสมอ รอบการขึ้นรูปสั้น ต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำ และเหมาะสำหรับการผลิตแบบอัตโนมัติและการผลิตระยะยาว ถือเป็นวิธีการแปรรูปที่มีต้นทุนต่ำที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในบรรดาวิธีการขึ้นรูปพลาสติกต่างๆ การขึ้นรูปด้วยความร้อนได้พัฒนาอย่างรวดเร็วตั้งแต่เริ่มแรก โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและอุปกรณ์การขึ้นรูปด้วยความร้อนและการนำวิธีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์มาใช้ ทำให้การขึ้นรูปด้วยความร้อนกลายเป็นวิธีการแปรรูปหลักที่แข่งขันกับการฉีดขึ้นรูปและการเป่าขึ้นรูป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์การแปรรูปด้วยการขึ้นรูปด้วยความร้อนได้มีการพัฒนาไปอีกขั้น

ประเภทหลักของการขึ้นรูปด้วยความร้อน ได้แก่ การขึ้นรูปด้วยสุญญากาศ การขึ้นรูปด้วยแรงดัน การขึ้นรูปโดยใช้ลูกสูบ และการผสมผสานของวิธีการเหล่านี้ ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยความร้อนวางจำหน่ายในตลาดมากขึ้นเรื่อยๆ เช่น ถ้วย จานรอง ถาดอาหาร ของเล่น หมวกกันน็อค รวมถึงชิ้นส่วนยานยนต์ ของตกแต่งทางสถาปัตยกรรม อุปกรณ์เคมี ฯลฯ เมื่อเทียบกับการฉีดขึ้นรูป การขึ้นรูปด้วยความร้อนมีข้อดีคือ ประสิทธิภาพการผลิตสูง การลงทุนด้านอุปกรณ์ต่ำ และสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ได้ การวิจัยและพัฒนาวัสดุโพลีโพรพีลีนประสิทธิภาพสูง เช่น ความโปร่งใสสูง ความแข็งแรงในการหลอมสูง และการบิดเบี้ยวต่ำ ได้ส่งเสริมการประยุกต์ใช้และการพัฒนาแผ่นโพลีโพรพีลีนในด้านการขึ้นรูปด้วยความร้อน

ขอบเขตการใช้งานของแผ่น PP ขึ้นรูปด้วยความร้อน

บรรจุภัณฑ์อาหาร

ผลิตภัณฑ์พลาสติกโพลีโพรพีลีนขึ้นรูปด้วยความร้อนสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร ได้แก่ ถาดหลากหลายชนิด เช่น กล่องปิดผนึกสำหรับผักตุ๋น ถาดใส่เนื้อสัตว์ ถาดใส่เต้าหู้ กล่องอาหารกลางวันแบบใช้แล้วทิ้ง เป็นต้น ถาดเหล่านี้บางส่วนมีสีขาวขุ่น สีดำ สีแดง ฯลฯ และบางส่วนเป็นแบบโปร่งใส ในขณะเดียวกัน ฝาปิดถ้วยและฝาปิดถาดที่ใช้กับผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยความร้อนข้างต้นก็ผลิตจากพลาสติกโพลีโพรพีลีนโปร่งใสในปริมาณมากเช่นกัน

บรรจุภัณฑ์ที่ไม่ใช่อาหาร

โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ยาแบบแผง, บรรจุภัณฑ์เครื่องมือ (เครื่องเขียน อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์), ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด

ผ้าปูที่นอนและกล่องพับ

แผ่น PP ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกล่องพับสำหรับเครื่องเขียน เครื่องสำอาง และของเล่น บรรจุภัณฑ์หน้าต่าง และแถบแขวนสำหรับซูเปอร์มาร์เก็ต ส่วน PP แบบโปร่งใสจะใช้ในปริมาณเล็กน้อยในกล่องพับระดับพรีเมียม

แผ่น PP สำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารขึ้นรูปด้วยความร้อน

● ถ้วย

ถ้วยขึ้นรูปด้วยความร้อนส่วนใหญ่เป็นถ้วยใช้แล้วทิ้ง เช่น ถ้วยชานม ถ้วยเครื่องดื่มเย็น ถ้วยอาหารจานด่วน เป็นต้น ส่วนใหญ่ใช้ในร้านอาหารฟาสต์ฟู้ด ร้านชานม โรงงานผลิตเยลลี่ เป็นต้น วัตถุดิบหลักคือแผ่นพลาสติก PP ใส และสำหรับเครื่องดื่มเย็นบางชนิดทำจาก PET

● กล่องอาหารกลางวันที่ทนทาน

กล่องอาหารกลางวันทั่วไปบรรจุอาหารอุณหภูมิต่ำเท่านั้น แต่ผู้บริโภคยังต้องการเก็บโจ๊กและซุปที่ร้อน หรือฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้ต้องมีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงมากขึ้น พลาสติก PET และ PS ไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง ในขณะที่โพลีโพรพีลีนมีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดี ราคาถูก และหาได้ง่าย จึงกลายเป็นวัตถุดิบที่นิยมใช้

● ปก

ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่ ฝาชาม ฝากล่องอาหาร ฝาแก้ว ฯลฯ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในร้านอาหารฟาสต์ฟู้ด ร้านชานม ร้านเค้ก ฯลฯ ฝาส่วนใหญ่เป็นแบบใส และฝา PP มักใช้สำหรับเครื่องดื่มร้อน

● แผ่นรองอาหาร

แผ่นฟิล์มสำหรับห่ออาหารส่วนใหญ่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ของบิสกิต มันฝรั่งทอด ถั่วลิสง และขนมขบเคี้ยวอื่นๆ โดยจะมีชั้นบรรจุภัณฑ์อยู่ด้านนอก ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในโรงงานผลิตอาหารจานด่วน ปัจจุบันแผ่นฟิล์มสำหรับห่ออาหารส่วนใหญ่เป็นแบบใส แต่ก็มีแบบสีขาวขุ่นด้วย เพื่อให้บรรจุภัณฑ์อาหารคงรูปและไม่แตกหักง่าย บริษัทแปรรูปขนมขบเคี้ยวจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงหันมาใช้แผ่นฟิล์มสำหรับห่ออาหาร