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PET瓶注拉吹技术的发展与趋势

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2016-01-19 15:09:04   评论:0 点击:
近年来,PET注拉吹技术的发展体现在提高产量、拓宽适应范围、改善容器性能和减小瓶子壁厚等方面。例如,目前,PET瓶(容积0.5L)拉伸吹塑的产量已高达60000-65000个/小时。为了适应再加热拉伸吹塑设备产量的提高,瓶胚注塑机制造厂家一直在想法增加瓶胚模具的模腔数目。单层PET瓶胚的注塑模具的模腔数,在4年前就已达到了144腔,目前,已有厂家推出了拥有144模腔的共注塑系统。
另外,拉伸吹塑机制造厂家近年还在不断地改进拉伸吹塑的过程控制和制品品质检测技术。采用智能检测和闭环反馈技术,可使拉伸吹塑机实现自动调整;在拉伸吹塑机械上安装摄像机,并与照明及其他系统配合,可在生产过程中实时检测瓶胚和瓶子的颈部、底部、密封、表面及肉眼可见的缺陷,分歧格的容器可被自动排除,还可在线检测PET瓶胚的光学性能;采用非接触的红外线技术,可在线快速(6s)检测瓶子的壁厚分布。
拉伸吹塑PET瓶的主要发展方向是提高其阻渗性能和耐热性能。这里着重先介绍一下PET瓶的阻渗技术。
大约5年前,人们对阻渗性PET啤酒瓶抱有很高的期看,以为啤酒不久就可采用PET瓶灌装,但在实施过程中,人们却发现这比他们期望的要困难得多。实际上,在2002年,全世界所使用的2500亿个啤酒瓶中,仅有不到0.1%是PET瓶。因此,吹塑厂家就把主要气力转向开发果汁、碳酸饮料和热灌装等产品用的阻渗性PET瓶,瓶子的容积则集中在200-1000mL。这些产品对包装的要求显然要比啤酒低得多。
通过提高PET瓶的阻O2和CO2的渗透性能,可延长货架期,保持饮料的香味和营养价值。目前提高PET瓶阻渗性能的技术可分为以下几种:
1.共注射拉伸吹塑
采用该技术成型的瓶胚具有多层结构,即PET作为结构层,在内外PET结构层间设置阻渗性层。目前,约有70%的阻渗性PET瓶采用这种多层结构。
可作为阻渗性层的树脂主要是MXD6尼龙和EVOH,它们的价格大约是$5.5/kg和$7.7/kg。MXD6尼龙是透明的高阻渗性树脂,可承受热灌装的温度;EVOH的阻CO2的渗透性能要比MXD6尼龙高,同时它还具有极好的香味保存性。此外,还可采用纳米复合塑料作为多层瓶的阻渗性层。
最近,还出现了一种更新的方法,那就是先使MXD6尼龙与一种钴基氧捕捉剂(oxygen scavenger)共混,然后把此共混物作为拉伸吹塑多层PET瓶的芯层材料。用具有该种多层结构的PET瓶装果汁,再辅以PP阻渗性密封盖,可使果汁的货架期长达1年。该包装的货架期之所以这么长,是由于钴基氧捕捉剂既可堵住外面O2进瓶内的通道,又可平衡已在瓶内的O2。
2.表面涂覆技术
该方法是指在单层PET瓶的内或外表面涂覆一层极薄(有些厚度比人的头发丝的直径还小)的阻渗层。该技术固然可采用较低成本的单层PET瓶,但涂覆设备的造价一般较高。可用于涂覆的材料有多种,包括无机材料和有机材料。
(1)碳。法国Sidel公司的Actis冷等离子体技术起初是为啤酒瓶而研发的,在瓶子的内表面涂覆一层薄的碳层,就可使其对O2和CO2的阻渗性能分别提高30倍和7倍。该公司为了降低成本,最近还开发了一种新的Actis Lite涂覆技术,以用于要求较低(假如汁、碳酸饮料和热灌装产品)的PET瓶。
此外,日本有4家公司合作开发了一种低温等离子体技术,可把一种被称为“似金刚石的碳”材料涂覆在PET瓶表面,涂覆前不需预处理,涂层厚度为0.02-0.04mm,可使瓶子对气体的阻渗性能提高30倍。
(2)氧化硅(SiOx)。采用特殊的等离子体技术,在PET瓶内表面沉积一层透明似玻璃的二氧化硅(SiO2)薄层(厚度为0.01-0.1mm)。该法的成本只比未处理的PET瓶高20%,却可使瓶子的阻CO2和O2渗透的性能分别提高25倍和17倍。SiO2涂层具有高的弹性(抗龟裂性),可保证瓶子在灌装过程中发生膨胀和收缩时仍能保持完好的阻渗性能。同时由于涂层位于瓶子内表面,确保了涂层在灌装和运输过程中不会被磨损。
此外,在PET瓶的拉伸吹塑和灌装工序之间,通过物理真空镀膜的方法,也可把SiO2涂覆在瓶子外表面。该法的优点是产量大,可达20000个/小时。为防止涂层被磨损,可在SiO2层上涂保护层。
(3)环氧氨基树脂。把液态的环氧氨基树脂喷涂在PET瓶的外表面,然后置于烘箱内进行交联固化,所形成的厚1-6mm的交联层不但光泽性好,而且对CO2和O2有很好的阻渗性能,使货架期可延长2.5-3倍。此外,瓶子还可进行巴氏消毒处理或用于果汁的热灌装。由于涂层树脂润滑性好,使用这种技术连续涂覆时,产量可达45000个/h。
(4)燃烧化学蒸气沉积法(Combustion Chemical Vapor Deposition)。这是一种较新的技术,采用有机或无机阻渗性材料,首先把低蒸汽压力的涂覆溶液喷成雾状,然后通过火焰使之干燥并同时固化。该涂层不会影响瓶子的透明性。与其他涂覆方法比,此技术不需真空箱,操作较简单,成本较低,并具有环境友好性。
3.共混法
将PET与高阻渗性树脂(如EVOH),或与氧捕捉剂,或与这两者进行共混,然后再用此共混材料注塑出单层瓶胚,以用于拉伸吹塑。这种方法既不需要多层共注塑工艺,也不需涂覆设备,而且瓶子设计的自由度较大,但合适的阻渗性树脂价格很高。
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