机械-拉伸聚丙烯(opp)瓶的改性技术探讨

拉伸聚丙烯(opp)瓶将隆重登场，并在广泛的食品和非食品容器中取代玻璃、pet和pvc。 但是所预测的突破并未如期而至。固然，pp比pet本钱更低，也更加耐热，但同时它的硬度也较低、透明度和阻隔性能较差、较难堪于加工。特别加工速度低使opp在经济性上行不通。 现在，市场对opp瓶和罐的兴趣再1次提升，而对期待以久的突破的讨论又是层见叠出。由1步式注拉吹成型和两步式再热拉伸吹塑机器做出来的硬质opp容器再1次被宣称为1个良机，来转变对水、果汁、热填充食品、干粉和个人护理产品进行包装的本钱。 kraft食品研发主管surendra agarawal称：“我们期待着opp瓶在制造本钱上有1个逐级的改变。”与玻璃相比，opp瓶更轻、更难破碎、更容易用手捉住。 瓶级pet的密度达1.35 g/cc，现在售价为63￠/lb，而在拉伸瓶中利用的透明pp共聚物分别约为0.910 g/cc和56￠/lb。这使在体积相同的条件之下，opp瓶要比pet瓶便宜40%。agarawal也指出opp瓶比pet要轻遭遇非法强拆可以自卫吗，而“实际透明度”是和pet瓶相等的。 2002年北美地区使用的pet瓶约为570亿只。在高产量旋转式再热拉伸吹塑机可以每小时吹出6万只瓶子。与此比较，opp瓶目前被限制在婴儿营养品和药瓶这样狭窄的利用空间里，主要是在亚洲和南美地区。它们主要是在1步式注拉吹装置上制成的，这类方法没法在用量庞大的美国包装品市场有所作为。许多业界人士对pp瓶坯和opp瓶的产量能否比得上pet而表示出怀疑。 克服opp的缺点 直到现在，与pet相比在加工速度和物理性能上的劣势已阻碍了opp瓶的发展。但是，pp的支持者们认为，通过先进的设备、更佳的瓶坯和瓶具设计、为瓶子量身定制的pp树脂和添加剂，这些缺点正在被克服掉。 “我们的研究显示，利用高产量设备，和恰当设计的pp瓶坯和opp瓶，有可能在产量、透明度、硬度韧度性能和感官上与pet对抗。”艾克森美孚公司市场开辟员robert portnoy称。他认为当在高速旋转式再热拉伸吹塑机器上生产opp瓶时，如sidel, sig corpoplast和其它公司出品的机器，那么opp瓶就非常具有竞争力了。但是，那些竞争性设备的供应商指出，1步式注拉吹机器和纵列式再热拉伸吹塑机器也1样是可行的方法。 pp的问题是它与pet相比，对热量的吸收和消散有着更大的阻力，而opp瓶用到的瓶坯壁1般较厚。所以，除在瓶坯注射步骤时pp的加工温度较低（230℃）以外，周期也是较长的。opp瓶在130℃下被吹出，与pet相比，能耗较高，成型和冷却周期较长。结果是已达25%的处理速度要比pet慢。 pp拉伸吹塑的加工温度范围较窄，为5℃，而pet为15℃，增加了停机和不良品出现的机率。pp的拉伸也有不同，这是瓶坯和瓶具设计者将不能不去熟习的东西。为了使opp的透明度接近于pet，拉伸方向和拉伸率必须得到改进。瓶坯的某些部位，如底部和颈部，可能比瓶身遭到的拉伸较弱，使它们容易变昏暗。 pp较低的硬度也意味着opp瓶比pet有着较小的顶部负荷和环箍强度。这1点与不尽如人意的co2阻隔性能，已使opp瓶不能涉足碳酸饮料。为了获得1样的硬度，opp瓶需要比同类pet瓶有更大的壁厚。由于pp较低的密度对所增加的壁厚进行了弥补，opp瓶通常比同类pet瓶较轻。 opp瓶的氧气和co2渗透率约为pet的30倍，这使它们不能用作阻隔性容器，除非涂覆或共注塑上阻隔性树脂。 材料上的进步正在缩小opp瓶的性能缺点。1种因素是由milliken美利肯化学公司出品的高性能低残余量透明剂产品millad 3988。在美国之外，它被广泛利用于维它命、水、茶、果汁、清洁剂和药品所用到的opp瓶中。 “我们的透明剂解决了影响着opp瓶的1些重要问题，”美利肯市场开发经理raj batlaw说。这些问题有朦胧不清（主要在颈部和底部）、瓶坯周期时间加长、拉伸吹塑工艺可靠性差。 艾克森美孚、basell和 atofina推出了透明级pp，促进了opp在瓶具中的利用前景。专用的拉伸吹塑级产品提供出高透明度和活动性，和突出的硬度与韧度平衡。 basell为拉伸吹塑市场提供1种茂金属pp。metocene x50182已在sidel设备上进行了测试。它将瓶侧壁的模糊度降落到1.5%，而将光亮度提高到82%。 opp瓶的优点 真正在北美制造opp瓶的几家公司之1是加拿大的ccc公司，其ceo norman gottlieb称价格和环境上的优点促进了ccc在几年前进行opp瓶市场。他称所造enviroclear瓶结合了opp瓶身、pp瓶盖，是1个完全可回收的全pp系统。gottlieb还称标准的pp瓶盖有效地遮住了opp瓶颈的昏暗外观。 gottlieb称：“我们也看到了opp瓶在隔潮性、可挤榨性和可热填充性等方面的机会。” 虽然单层pet瓶的氧气和co2阻隔性1般，但它们要远远胜于单层opp瓶。这把单层opp限制到了那些货架寿命极短的利用中，多数瓶子容积在500 cc以下，不需要很多的气体阻隔性。 第2个机会源于opp出众的耐热性，能承受95℃下的热填充房子遇强拆怎么办。pet瓶只能在70⑺5℃下进行填充。它们也需要真空通道，避免在80℃以上填充时的破坏。多数pet热填充利用需要加热装置，这增加了20%的本钱。 单层opp瓶不需要加热装置，在许多热填充食品市场是可行的，特别是在较高热填充温度范围(80⑼5℃)进行填充时。这为果汁、果酱、果冻、泡菜、沙拉和蕃茄酱的阻隔性和非阻隔性包装打开了希望。 第3个机会是在pet和opp瓶都需要更大的气体阻隔性的市场中。只要阻隔性材料的本钱对每种容器差不多是相同的，阻隔性opp瓶就将是取代玻璃的更好方法，由于它们具有本钱优势。 3种生产方法 针对opp生产能力之前存在的局限性，bekum 和ccc两家公司已对pet设备进行了改进。他们认为模腔达8个的纵列式线性再加热拉伸吹塑系统对中等范围的opp生产利用是具有经济而高效的。 gottlieb说：“我们不经意就为opp瓶具提供生产设备，”他指出，由于从商业渠道缺少适合的机器和模具，ccc最初于67年前生产opp瓶的努力而被搁浅。所以，ccc为opp设计出1种合适的纵列式再加热拉伸吹塑生产线。其enviroclear装置（也能加工pet）是由中国的合作伙伴所建造，具有2⑻个模腔。机器每小时每穴能生产900只瓶，但下1代机器有望升级到1100只。ccc提供中国制造的瓶坯和模腔达32个的拉伸吹塑模具，而价格比加拿大本地产模具要低上40%⑻0%。 ccc称改进的瓶坯设计是很重要的。其自制的瓶坯被设计得比pet要高出50%的拉伸率，以提高透明度。 bekum美国公司将其再加热拉伸吹塑装置（如双穴rbu⑵25）设计得能在pet和pp瓶生产之间转换。几年前bekum专门为pp设计出了首款全电动再加热拉伸吹塑机sb⑹。这类6穴机的生产能力为每小时7200只瓶，比具有1样数量模腔的pet机器恰好慢上了15%。 pti公司的scott steele宣扬1种不同的生产方法，他称获得opp瓶本钱利益的最好方法是在旋转再加热拉伸吹塑机上，以1000只瓶/腔/小时的稳定速度来生产。pti在sidel机器上以这类速度，以计算机模拟生产24g的opp瓶，估计平均单价要比pet瓶低了10￠。 提高opp瓶产量需要对工艺的严格控制。如果在略低于opp温度范围之下吹瓶，它们不能很好地拉伸，导致透明度不佳或瓶坯爆裂。在温度范围之上吹opp瓶会引发瓶身、瓶颈和瓶底昏暗，和瓶壁中材料散布不良，可能会破坏后续的操作。1000只瓶/腔/小时的速度在经济上是必要的。为到达这个速度，pti利用了实验室研究和其可视原型制作软件。pti还对目前在利用的空气和水冷却方法进行了改进，加速pet瓶加工进程。pti发现这些技术成功转化到opp瓶生产当中，实现了目标速度。 sipa公司称其“1.5步法”集成式注拉吹塑机是opp瓶生产的第3种有效选择。这类款式的机器结合了瓶坯注射和吹瓶步骤，虽然是机械性分开的，但通过集成式机械手和线性传送 器而被联结在1起。其中1款专门针对opp的fx20/80e速度到达了30000只瓶/小时。它利用了特殊的螺杆和重新设计的再加热炉。