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PET瓶注拉吹技術的發展與趨勢

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2016-01-19 15:09:04   評論:0 點擊:
近年來,PET注拉吹技術的發展體現在提高產量、拓寬適應范圍、改善容器性能和減小瓶子壁厚等方面。例如,目前,PET瓶(容積0.5L)拉伸吹塑的產量已高達60000-65000個/小時。為了適應再加熱拉伸吹塑設備產量的提高,瓶胚注塑機制造廠家一直在想法增加瓶胚模具的模腔數目。單層PET瓶胚的注塑模具的模腔數,在4年前就已達到了144腔,目前,已有廠家推出了擁有144模腔的共注塑系統。
另外,拉伸吹塑機制造廠家近年還在不斷地改進拉伸吹塑的過程控制和制品品質檢測技術。采用智能檢測和閉環反饋技術,可使拉伸吹塑機實現自動調整;在拉伸吹塑機械上安裝攝像機,并與照明及其他系統配合,可在生產過程中實時檢測瓶胚和瓶子的頸部、底部、密封、表面及肉眼可見的缺陷,分歧格的容器可被自動排除,還可在線檢測PET瓶胚的光學性能;采用非接觸的紅外線技術,可在線快速(6s)檢測瓶子的壁厚分布。
拉伸吹塑PET瓶的主要發展方向是提高其阻滲性能和耐熱性能。這里著重先介紹一下PET瓶的阻滲技術。
大約5年前,人們對阻滲性PET啤酒瓶抱有很高的期看,以為啤酒不久就可采用PET瓶灌裝,但在實施過程中,人們卻發現這比他們期望的要困難得多。實際上,在2002年,全世界所使用的2500億個啤酒瓶中,僅有不到0.1%是PET瓶。因此,吹塑廠家就把主要氣力轉向開發果汁、碳酸飲料和熱灌裝等產品用的阻滲性PET瓶,瓶子的容積則集中在200-1000mL。這些產品對包裝的要求顯然要比啤酒低得多。
通過提高PET瓶的阻O2和CO2的滲透性能,可延長貨架期,保持飲料的香味和營養價值。目前提高PET瓶阻滲性能的技術可分為以下幾種:
1.共注射拉伸吹塑
采用該技術成型的瓶胚具有多層結構,即PET作為結構層,在內外PET結構層間設置阻滲性層。目前,約有70%的阻滲性PET瓶采用這種多層結構。
可作為阻滲性層的樹脂主要是MXD6尼龍和EVOH,它們的價格大約是$5.5/kg和$7.7/kg。MXD6尼龍是透明的高阻滲性樹脂,可承受熱灌裝的溫度;EVOH的阻CO2的滲透性能要比MXD6尼龍高,同時它還具有極好的香味保存性。此外,還可采用納米復合塑料作為多層瓶的阻滲性層。
最近,還出現了一種更新的方法,那就是先使MXD6尼龍與一種鈷基氧捕捉劑(oxygen scavenger)共混,然后把此共混物作為拉伸吹塑多層PET瓶的芯層材料。用具有該種多層結構的PET瓶裝果汁,再輔以PP阻滲性密封蓋,可使果汁的貨架期長達1年。該包裝的貨架期之所以這么長,是由于鈷基氧捕捉劑既可堵住外面O2進瓶內的通道,又可平衡已在瓶內的O2。
2.表面涂覆技術
該方法是指在單層PET瓶的內或外表面涂覆一層極薄(有些厚度比人的頭發絲的直徑還小)的阻滲層。該技術固然可采用較低成本的單層PET瓶,但涂覆設備的造價一般較高。可用于涂覆的材料有多種,包括無機材料和有機材料。
(1)碳。法國Sidel公司的Actis冷等離子體技術起初是為啤酒瓶而研發的,在瓶子的內表面涂覆一層薄的碳層,就可使其對O2和CO2的阻滲性能分別提高30倍和7倍。該公司為了降低成本,最近還開發了一種新的Actis Lite涂覆技術,以用于要求較低(假如汁、碳酸飲料和熱灌裝產品)的PET瓶。
此外,日本有4家公司合作開發了一種低溫等離子體技術,可把一種被稱為“似金剛石的碳”材料涂覆在PET瓶表面,涂覆前不需預處理,涂層厚度為0.02-0.04mm,可使瓶子對氣體的阻滲性能提高30倍。
(2)氧化硅(SiOx)。采用特殊的等離子體技術,在PET瓶內表面沉積一層透明似玻璃的二氧化硅(SiO2)薄層(厚度為0.01-0.1mm)。該法的成本只比未處理的PET瓶高20%,卻可使瓶子的阻CO2和O2滲透的性能分別提高25倍和17倍。SiO2涂層具有高的彈性(抗龜裂性),可保證瓶子在灌裝過程中發生膨脹和收縮時仍能保持完好的阻滲性能。同時由于涂層位于瓶子內表面,確保了涂層在灌裝和運輸過程中不會被磨損。
此外,在PET瓶的拉伸吹塑和灌裝工序之間,通過物理真空鍍膜的方法,也可把SiO2涂覆在瓶子外表面。該法的優點是產量大,可達20000個/小時。為防止涂層被磨損,可在SiO2層上涂保護層。
(3)環氧氨基樹脂。把液態的環氧氨基樹脂噴涂在PET瓶的外表面,然后置于烘箱內進行交聯固化,所形成的厚1-6mm的交聯層不但光澤性好,而且對CO2和O2有很好的阻滲性能,使貨架期可延長2.5-3倍。此外,瓶子還可進行巴氏消毒處理或用于果汁的熱灌裝。由于涂層樹脂潤滑性好,使用這種技術連續涂覆時,產量可達45000個/h。
(4)燃燒化學蒸氣沉積法(Combustion Chemical Vapor Deposition)。這是一種較新的技術,采用有機或無機阻滲性材料,首先把低蒸汽壓力的涂覆溶液噴成霧狀,然后通過火焰使之干燥并同時固化。該涂層不會影響瓶子的透明性。與其他涂覆方法比,此技術不需真空箱,操作較簡單,成本較低,并具有環境友好性。
3.共混法
將PET與高阻滲性樹脂(如EVOH),或與氧捕捉劑,或與這兩者進行共混,然后再用此共混材料注塑出單層瓶胚,以用于拉伸吹塑。這種方法既不需要多層共注塑工藝,也不需涂覆設備,而且瓶子設計的自由度較大,但合適的阻滲性樹脂價格很高。
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