材料与容器。材料与容器。
包刚*上海市包装技术协会陈昌杰包装用聚酯容器,目前使用*广、*为重要的是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)双向拉伸吹塑瓶。PET瓶于十九世纪七十年代首先由杜邦公司研究成功,由于其性能优越,其问世后受到塑料界的高度重视,特别是PET双向拉伸吹塑瓶的成型工艺和设备不断趋于完善以及随着PET瓶树酯生产技术的不断提高、生产规模的不断扩大,成本大幅度下降,大大推动了PET瓶的开发应用。现在PET瓶已成为塑料容器中应用*为广泛的品种之一。据有关方面报道,我国目前已有年产近百亿只PET瓶的生产能力,年产PET双向拉伸吹塑瓶的量已达数十亿只之多,但在我国PET瓶的品种较为单一,基本上还局限于普通级双向拉伸吹塑瓶的范围之内。
PET容器的基本特征PET容器的基本特点可归纳为三个方面,即使用性能优良,生产成本低廉以及对环境保护的适应性强。
PET容器使用性能优良,集中表现在物理力学性能优、耐化学药品性好,卫生性能可靠等方面。
PET容器的透光率可高达90%以上,属高透明级塑料,对所包装的物品有良好的展示功能;PET瓶具有良好的力学性能,特别是PET双向拉伸吹塑瓶,由于双向拉伸过程中PET大分子的定向作用,其力学强度更大幅度提高。
阻隔性能与保香性能良好。PET瓶对氧、二氧化碳等非极性气体的阻隔性均相当不错,明显地优于PS、PE及PP等通用塑料,其对水蒸汽的的阻隔性亦明显地高于PS而略低于PE和PP的水平。
PET的耐寒性好,即使在一20*C的低温环境中亦表现出良好的韧性;普通PET双向拉伸瓶与PET非拉伸瓶的耐热性较差,仅60*C左右,但经特定加工的PET双向拉伸瓶可耐85*C以上的热灌装,结晶性PET片材热成型容器(CPET),甚至可耐200*C的高温,这样高的耐热性,在塑料容器中是少见的。
PET化学稳定性好,表现在有优良的耐油性、耐有机药品性和良好的耐酸性并有适度的耐碱性,故可用于多种物质的包装。
PET卫生性能的可靠性已为人们普遍认同,并经FDA认可,PET可用于直接与食品、医药品接触的包装容器。
目前PET树脂的价格已降到接近于万元/吨的**位,且由于PET的强度高(特别是经过双向拉伸加工的PET瓶),可以设计、制造成壁薄的容器,加上PET双向拉伸吹塑瓶可以采用价格低廉的二步法吹塑设备或者生产效率特高的一步法吹塑生产线(生产线年瓶产量达亿只以上)生产,成型加工成本亦相当低,因此PET双向拉伸瓶的价格,已能与PE、PP、PVC等通用塑料瓶相抗衡。
废弃PET瓶粉碎、清洗、干燥之后可直接塑化造粒而再生利用,用于生产PET纤维、农药瓶、打包带等,而且在运作上有较大的获利空间,甚至可将未经造粒的、净化后的PET废片直接用于纺丝等而加以利用;废弃PET瓶也可经化学反应降解回收单体而加以利用。此外废弃PET瓶还可通过燃烧而回收热能,它在燃烧时仅生成二氧化碳和水而不产生任何危害环境或者危害人体健康的有害物质,不致造成环境的负担。因此PET容器已被人们普通认为是环境适应性*佳的塑料品种之一。
PET容器的品种根据生产方法的不同PET容器可分为PET吹塑容器和PET热成型容器二个大类。在PET吹塑容器中,又有PET直接挤出吹塑容器和PET双向拉伸吹塑容器二种。而在热成型容器中,则有APET容器(非结晶型PET片材热成型容器)和CPET容器(结晶PET片材热成型容器)之分。
它是采用特种高粘度PET树脂,通过常规的挤卩。
出吹塑工艺而制得的,曾用于眼药瓶等小型容器。
由于生产PET直接吹塑容器,需要使用特定的高粘度PET树脂,原料成本较高,制得的容器无特别的优点(力学强度、阻隔性等还较PET双向拉伸吹塑容器差)随着PET双向拉伸瓶生产工艺及设备完善与进步,直接挤出PET瓶的生产已不多见。
PET双向拉伸吹塑容器,是PET容器中的主要品种,在PET容器中占有较大的比例,例如在美国PET双和拉伸吹塑瓶占整个PET容器量的90%以上,在我国亦有类似的情况。PET双向拉伸吹塑瓶的生产过程,通常是先用注附成型的方法制得试管状的PET型还,然后通过冷却、加热(或者调温处理)使其达到适于吹塑成型的温度,用拉伸棒使之纵向拉伸并用压缩空气吹塑制得*终产品,根据型坯制造与拉伸吹塑装置配置之不同,PET拉伸吹塑又有一步法(制造型坯与吹塑二装置配置在同一设备中,从PET粒料至产品在同一设备中完成)和二步法(型坯成型和拉伸吹塑分别在二台设备中进行)之分。不管采用哪种成型方法,目前生产应用的PET双向拉伸吹塑瓶均以1.5升容量以下的小瓶为主,*大的PET双向拉伸吹塑瓶的容积也不过5加仑(20升)左右。采用双向拉伸吹塑的方法,既可吹制小口瓶亦可吹制广口瓶,以适应不同物品包装的需要,目前生产应用*多的是小口PET双向拉伸瓶。
APET容器由非结晶性PET(APET)片材经热成型加工而制得,因而只能制盒、杯、盘之类的敞口容器。APET具有和PVC片材极其相似的成型性能,可以将PVC片材成型所用的真空成型设备、模具以至成型工艺,原封不动地用于APET片材的成型,而且APET容器具有PVC容器同样的高透明、高光泽等优点,又具有PVC容器所没有的、良好的环境适应性,因此APET容器被认为是PVC片材热成型容器的一种*理想的替代产品。
CPET容器由结晶PET(CPET)片材经热成型而制得。CPET片材的热型性较差,不能采用真空成型的方法成型,而采用空压或压力成型的方法成型。由于CPET片材结晶度高,因此不具备透明性,但高结晶度同赋予了其很好的耐热性,可在200°C的高温下使用。
从应用上看PET吹塑瓶主要用于液体包装,其中包括饮料包装(含碳酸的饮料可乐、果汁、矿泉水、纯水、茶汁等)、食用油、调味品(酱油、沙司等)、化妆品、洗涤剂、农药等,也用于医药品、糖果等商品的包装;APET容器则主要用于替代PVC透明片制得的热成型容器,用于日用杂品等包装;CPET容器主要用于微波炉用容器,发挥其耐高温的特性。
新的品种正在开发高阻隔性PET瓶和聚酯瓶的新秀PEN瓶。PET因其高强度及良好的阻隔性而广泛应用于可乐等含碳酸饮料的包装,但作为啤酒之类的商品包装,普通PET瓶的阻隔性(特别是对氧的阻隔性)则尚感不足;玻璃啤酒瓶的质量大(笨重)以及易爆炸伤人等缺点在使用中所暴露出的问题,引起了人们极大关注,以啤酒包装为主要目标的高阻隔性PET瓶的开发研究已成为世界的一个热点,经过长期的、大量的研究工作,已取得实质性开展,在十九世纪九十年代末,以塑料瓶包装的啤酒已开始上市供应,但整个工作尚处于起步阶段,不过相信随着塑料啤酒瓶技术经济指标的进一步改善,或许在不久的将来,将完善啤酒塑料化进程并推动高阻隔塑料瓶在医药品及食品更为广泛的应用。
PEN是典型的聚酯类高分子化合物,其分子结构与PET极为相似,可以看成是PET中的苯环为萘环所替代的产物。由于萘环较之苯环有更大的刚硬性。因此PEN较之PET具有更高的耐热性与力学强度,更佳的气体阻隔性,更美好的化学稳定性以及耐众多物质的更低的吸收性。
PEN瓶是聚脂瓶升级换代中的一个**诱惑力的新品种,对此我们应当予以高度的重视,但也必须看到,PEN价格昂贵的缺点十分突出,这是其推广应用中的一大问题,由于PEN树脂价格是PET树脂中价格的4倍左右,仅仅依靠成型加工技术的提高,大幅度降低PEN瓶的成本是十分困难的,目前PEN瓶只能局限于一些对包装容器性能要求高、经济上承受能力强的商品的包装,其大规模的工业化生产应用,尚有待于PEN树脂生产企业与PEN瓶的成型加工企业的共同努力。
(完)