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  OPP热灌装塑料瓶竞争优势突显

发布日期:2012-3-15 22:50:06 点击:
文章标签: 塑料瓶
   

每隔几年,业界就会报出一些关于OPP(取向PP)瓶将取代PET及玻璃瓶而广泛用于食品或非食品包装领域的这种令人兴奋的预言。今天,OPP瓶由于其高耐热性、重量轻、透明度好以及成本优势,俨然已成为一个强有力的竞争者。目前它的焦点主要集中在热罐装应用上,特别是多层结构或者涂层阻隔瓶。高产、优化的瓶坯设计以及改进了的PP树脂和透明剂给OPP瓶带来竞争优势,使其可取代玻璃热灌装阻隔容器而应用于果汁、果酱、沙拉、泡菜以及西红柿酱等的包装。


热罐装饮料

    以前在PET热定型瓶中必须使用真空棱条来消除在热灌装饮料冷却至室温时瓶子产生的扭曲现象。而新式无棱条瓶不仅能够消除“标签起皱”现象,还可为饮料品牌商提供更多的设计选择来满足其对于美观的需求

    与此同时,PET热定型技术也不再保持一成不变。新的“无棱条”瓶设计降低了重量,提高了设计自由度。新式模具和设备也将产量提升到了空前的水平。

    热灌装包装增幅减缓,但是一些新的领域,如茶饮料和功能水饮料正在成为新的热点

    这些进步随着热罐装包装市场的少许降温而获得,据了解,当前热罐装果汁市场持平,而运动饮料市场呈中度增长。新的热点是茶饮料和强化水市场。

    阻隔瓶出现

    OPP最大的限制是其气体阻隔性能不好。由于OPP瓶的氧气和二氧化碳的阻隔性能仅是PET的1/30,所以限制了它在一些容器中的应用。要想获得应用就必须采用涂层技术或者与阻隔性树脂共注射。“如果阻隔层的成本效率能够确定下来,那么OPP将肯定能广泛用于热罐装领域。另外,实际上PET所能耐受的温度的上限仅为85℃。”Milliken化学产品开发经理ShawnSheppard说。Milliken公司主要生产用于PP和PET的添加剂。

    为此,目前的OPP瓶的进展主要集中在多层结构的研发上也就不足为奇了。Ball公司是这一领域的领导公司,它于2006年从AlcanPackaging公司获得了创新性的多层OPP技术,采用这种技术生产的Gamma-Clear透明广口OPP瓶能够在93℃下热罐装,用于盛装对氧敏感的食品。

    3层(PP/EVOH/PP)OPP阻隔瓶采用经过改良的SBO再加热拉吹成型设备进行生产,该设备来自Sidel。瓶坯共注射设备来自Kortec和HuskyInjectionMoldingSystems公司。在这些瓶子中,最关键的成分是马来酸酐添加剂。这种增容剂消除了PP的分层,这是先前PP多层结构最大的障碍。Ball已经推出了Gamma-ClearOPP瓶作为玻璃瓶的替代品在北美市场用于一种汤和一种西红柿酱的包装。这种769ml口径为63mm的瓶子重52g。Ball公司产品开发部门副总裁MikeVaughn表示,瓶坯的设计是瓶子获得最佳透明性的关键因素。Ball也在开发其他种类的瓶子,并提高其生产速率。

    在K2007上,作为共注射系统交钥匙供应商的Kortec公司宣布获得了Ball公司的授权,使其可在北美之外开发和销售Gamma-Clear技术。由此,Kortec将成为Gamma-Clear多层OPP系统的设备、材料和技术集成供应商。而Husky则有望成为共注射设备的供应商。

    Ball公司的Gamma-ClearOPP广口瓶能够热灌装易氧化食品。成套共注射瓶坯系统供应商Kortec公司最近获得授权可在北美以外的市场销售Ball的技术

    Kortec正在开发高产率的Gamma-Clear系统。该系统使用48腔模具专门生产769ml的瓶子。这种广口瓶口径从63~85mm不等,用于包装西红柿酱。该系统也可用144腔模具生产口径为28~40mm的细口瓶。

    Ball也开发了GammaPP曲颈瓶,能够耐受反复杀菌的温度达到121℃。这种6层的挤出吹塑成型瓶子在两层粘胶层之间拥有EVOH阻隔层,其专利的密封表面据说能够在高温下保持均一和光滑的特点,且使阻隔层不会扭曲。该产品的第一种商业应用是237ml的营养饮料瓶。

    OPP瓶的新动力

    尽管OPP瓶重新引起了人们的注意,但热定型PET仍然占据着塑料热罐装市场统治地位。多层PET包装容器使用了MSD6尼龙阻隔层和去氧剂,可用于热罐装茶饮料和天然果汁的包装。PET具有玻璃一样的透明度,比OPP具有更好的阻隔性能。新技术已经消除了可防止PET瓶热灌装时发生塌缩的真空棱条,其热罐装温度超过82℃。然而,PET在耐热性和生产成本上不及OPP的劣势,使其面临着与OPP的竞争。

    OPP瓶是通过使用再加热拉吹成型机来制造的,它能够耐受达96℃的热罐装温度。未经热定型的PET瓶只能在54~66℃的温度下热灌装,若把瓶坯加热到结晶温度以下进行热定型处理,可增强PET瓶子的热稳定性和阻隔性能。而OPP瓶则不需此步骤而直接用于热罐装。

    OPP的未来与成本的联系更加紧密。从历史上看,PP比PET每磅便宜10~15美分,尤其是PP的密度要低40%。不过现在两种材料的价格差距已经变窄,但是PP仍然具有密度上的优势。观察家认为,如果PET和PP两者的价格波动加大,则有利于PP超越PET的市场需求量,从而消化掉PP近年来的产量增加。

    工业专家指出,消费者需求正从碳酸饮料过渡到“健康”的热罐装饮料,如果汁、茶和功能水。“随着市场对更新鲜、加工少的及更天然的饮料需求的不断增长,OPP将比PET和玻璃更具吸引力,因为OPP瓶更轻,更易热罐装。”Kraft食品公司高级技术顾问SurendraAgarawal解释说。

    

    透明度和价格竞争力的改善及耐热性能的提高正使OPP用于热灌装阻隔瓶的前景一片光明。同时,热灌装PET瓶也正以高产率和“无棱条”设计而提升其在热灌装领域的地位。  

    涂层显示优势

    涂层是另一种改善OPP瓶阻隔性能的方法。加拿大的Container公司与南非科学发明研究机构合作开发了浸渍/浇涂/喷射涂层工艺,使瓶子的氧阻隔能力与未经处理的PET相比提高了45倍。这种符合FDA要求的涂层可以循环使用,它被使用在瓶子外面,在一些应用中也需要夹层。该公司总裁NormanGottlieb介绍说。Container公司已开发了每小时可处理1000个瓶子的设备,并正在开发最高可达到15000个/小时的设备。另外公司在此基础上所开发的几个项目也在进行中。Container强调,使用它的这种涂层工艺可获得阻隔性能是热定型PET瓶子45倍的OPP瓶。

    Container公司宣称它是北美唯一一家双步骤再加热OPP阻隔和非阻隔瓶的制造商,其涂层技术已经开始在用于果汁和西红柿的500ml热罐装容器中试用。这些瓶子是由一个中国的合作伙伴和其他的成型商使用Container公司的EnviroClear拉吹成型机生产的。与热定型PET瓶相比,它们的透明度很高,重量减轻了30%,而且成本也低很多。

    同时,陶氏塑料正在研究等离子阻隔涂层的使用,如使用来自德国SIGPlasmax公司的等离子二氧化硅涂层。陶氏的Inspire产品线中已有两个适合拉吹成型的PP试验品级。该树脂具有高韧性和透明性。初始试验表明等离子处理可使500ml的热灌装瓶子的氧气透过率(OTR)从0.8ml/pkg/day降低到0.02ml/pkg/day。按照陶氏技术应用经理TerryGlass的说法,他们使用传统的二氧化硅等离子涂层技术将5nm厚的涂层涂于瓶子的内表面。陶氏相信,与使用EVOH的多层结构相比,这种阻隔层具有更好的回收价值以及更少的口味和气味丢失。

    用于热罐装的OPP瓶也得益于添加剂技术的进步。在K2007上,Milliken化学推出的MilladNX8000是其第四代山梨醇乙缩醛透明剂。据说该产品与以前的产品Millad3988i相比其雾度可减少50%。Millad3988i被认为是工业标准。NX8000解决了瓶颈和瓶底雾度大的问题,并提高了加工的稳定性,降低了成型周期。
    新型PP透明级树脂的开发推动了OPP热罐装瓶的发展。Basell推出了透明无规共聚物ProfaxRP448S。这种聚合物的MFR为40,基于新的催化技术生产,不含有过氧基。另外加上优化的阻隔涂层处理,该树脂允许在较低的熔体温度下进行快速的瓶坯成型。Basell的新业务发展经理DavidMcKeeman介绍说。据了解,这种树脂正在被Container用来生产阻隔热罐装OPP瓶,同时也正在被拉丁美洲的果汁饮料瓶商进行单步骤和双步骤拉吹工艺方面的全面评估。

    在欧洲,Basell推出用于拉吹成型的StretchenePP树脂,包括热罐装的应用牌号。该树脂比以前的PP具有更好的刚性、韧性、透明性和更高的产率。特别是StretcheneRP1685有着109℃的HDT,以及非常高的负荷强度。

    美国道达尔计划在6个月内将一种15MFR的透明无规共聚物商业化。该聚合物用于拉吹生产热罐装瓶,具有比其他无规共聚物更好的加工性、抗冲击性和更高的产率。在500ml瓶子的瓶坯生产中,23g重的瓶坯的产量高达每腔1500个/小时。道达尔目前正与几个供应商进行瓶子阻隔涂层方面的合作。

    走向“无棱条”

    在热定型PET瓶的生产中,大多数瓶子制造商,如AmcorPET包装公司、Graham包装公司、Ball及Constar国际公司都开发了不同种类的无棱条技术。以前,传统方法设计的热罐装PET瓶需要设计真空棱条以防止热罐装饮料冷却至室温时瓶子发生扭曲。而无棱条瓶不仅消除了“标签起皱”现象,而且能够为饮料品牌商提供更多审美和设计方面的选择。

    Amcor公司正在设法使其Powerflex无棱条技术与棱条的设计相结合并取得了成功,公司饮料瓶定制市场副总裁LenZabinko介绍说。这种结合的目的是为了控制材料的分布,同时为了获得瓶子的精细外形与真空棱条结合起来的设计(采用特殊的控制系统)。目前,Amcor的这些专利设计已被授权给几个饮料品牌商。

    Amcor最近还推出了第一个非饮料用Powerflex瓶。Claude调味品公司新推出的8种调味品和腌泡汁就使用了473ml的长颈Powerflex瓶来进行包装。另外,Amcor还为国内品牌Welch定制了一种414ml的Powerflex瓶。

    Amcor公司的Powerflex无棱条PET热灌装技术首次应用到国内品牌上,即Amcor为Welch公司定制的一种414ml果汁饮料瓶。该无棱条瓶消除了“标签起皱”现象,而且还提供了更加美观的设计

    同时,Graham包装公司据说将在今年推出第二代ActiveTransversePanel(ATP)无棱条瓶。公司全球市场部副总裁MarkLeiden表示,这种瓶子更轻、更柔软、适应性更好。这种瓶子最大的特点是底部向内,而不是像以前那样底部向外,从而省去了灌装线中便于瓶子传输所必需的杯托。

    Graham宣称,其对能够在不改变设计和不损失性能的前提下减轻PET热罐装瓶重量的拉吹技术的开发,也取得了重要进展。目前这种“超轻”工艺的专利正处于审批之中,因此细节几乎没有公开,据说该工艺通过使用特殊的模具和瓶坯设计及精密的物料分布,能够使237ml~4L的瓶子重量减少7%~12%。

    另一种无棱条设计方法被称为垂直补偿技术,由Constar公司开发。通过在296ml的瓶子上设计一个水平的环,可允许瓶子收缩2.3mm,以适应冷却时所产生的真空。这种瓶子具有质轻且优良的负荷强度。Constar利用此技术还计划推出200~355ml的热罐装瓶,并且其中一种237ml的热罐装果汁瓶将最新面世。

    第一款铝制热定型PET瓶模具是由Sidel和Graham联合开发的。该模具的1/3使用的是不锈钢。新式F300模具提高了产量,减少了生产转换时间。模具材料选用一种新式的含有银的铝合金,比标准铝材料具有更好的耐热性,可经受180℃的高温。

    拉吹设备供应商改进了热罐装瓶的产率,使其几乎达到冷罐装PET瓶的水平。例如,Sidel推出的热罐装生产线UniversalSBO旋转再加热系统,产率达到每腔1800个/小时,比以前的机型提高了20%。该设备的关键特征是大瓶颈瓶坯进料系统、热模具和加热炉。Sidel产品和市场部经理DominiqueMartin表示,该机器与以前的机型相比可使瓶子成本降低30%。

    SIPA北美公司为热罐装提供的SFR旋转再加热生产线的产率为每腔1500个/小时。该生产线采用电加热模具,加热炉与吹塑轮靠得很紧密。SIPA还推出了热定型线性再加热吹瓶生产线,6腔的SFL系统的产量为8000个/小时。

    SIGCorpoplast报告说,其生产轻量的热罐装PET瓶的两步骤再加热拉伸设备使用独一无二的全机械装置而不是汽缸来进行拉伸。该系统采用双导轨凸轮减少壁厚变化和控制收缩,因此该机能够以更快的速度生产更薄壁厚的制品。例如,一个客户使用该设备将0.5L的热罐装PET瓶从36g减轻到29g。

    设备制造商也在寻求更加节能的PET热罐装瓶生产技术。Krones推出的AirWizardH空气循环系统,据说能够节省空气损耗52%~60%。该系统可把排出的空气转换成低压气流而重新进入压缩机或被工厂用于其他方面。Sidel也推出这种空气循环使用系统,据说比以前的热定型设备节能25%。

    为提高热定型设备的产量,NisseiASB公司最新推出不用冷却模具的线性再加热机型。据报道,这种HSB双吹塑设备所生产的瓶子的热灌装性要比用热定型机得到的瓶子更好,能够在96℃下进行热罐装。在生产瓶颈38mm的果汁或茶饮料瓶时,其10腔系统的产率可达到7000个/h。

    HSB双吹塑设备出自NisseiASB公司。该机拥有一个改进型线性再加热单元,由于不用冷却模具,大大提高了热定型PET瓶的产量。
 



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