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      2. 有關PET瓶全面知識解讀

        2018-05-14 人閱讀

        誰為未來埋單    


          2004年中國飲料市場規模達到2449萬t,尤其是茶、果汁、功能性飲料的高速增長繼續為熱灌裝PET瓶帶來機遇,若以60%的PET包裝采用率和1000ml的PET瓶標準測算,至少會有上百億只以上的PET瓶需求。    


          而啤酒,則是一個技術攻關和消費心理學的問題。除了保鮮、殺菌等問題,消費者能否接受塑料瓶裝的啤酒也是一個尚待驗證的問題。人們期望著在2005年能有3.5%的PET瓶裝啤酒。顯然,相對于2002年的0.1%而言,這是一個值得冒險的嘗試。    


          PET的吹瓶技術    


          “就業內有關人士中華包裝瓶網認為中國的包裝機械與pet瓶子生產,遠遠趕不上飲料的發展”。在吹瓶領域,中國目前發展的主要是兩步法,因為兩步法的效率相對比較高一些。從吹瓶來看,國外已經達到每小時50000多瓶,甚至70000多瓶,我國剛剛才25000瓶。    


          西得樂(Sidel)的亞太總裁張忠先生認為,全世界的一步法市場正在下降,二步法正在成長,主要原因有兩個:第一是,現在的瓶胚隨處可以買到,瓶胚的商業化非常普遍;一步法的成長當時是有一個因素,就是客戶在很多地方沒有方法找到合適的瓶胚,而現在由于瓶胚的大量生產,客戶可以很方便地獲得瓶胚而無需自己生產。第二是,二步法在成本和質量上都比一步法有優勢。在吹瓶市場中,包裝瓶的成本具有極其敏感的特性,兩個至關重要的因素決定了投資回報率:機器的生產能力和每個吹瓶工位的產量。西得樂推出的“雙模腔”概念(在同一模具上開出雙模腔),在同一工位上同時吹制2個瓶子,非常適合單人裝小型容器的規?;a。西得樂的SB020二代雙模腔設備產率可以達到60000瓶/h。    


          SIGCorpoplast公司的董事總經理OlafWeiland先生認為,“未來每一個生產廠商都會在自己的工廠里生產自己所需要的容器”。顯然從經濟效益講,運輸空瓶到灌裝廠會增加成本?,F在飲料行業的生產是從吹瓶、灌裝到包裝一條龍,提高整線效率。兩步法具有重量輕、操作簡單、生產靈活等特點,可以直接使用瓶胚而不必考慮PET原料等諸多問題,將精力集中在成品灌裝等環節。中國區總監陳俊添先生介紹了SIGCorpoplast的吹瓶機,其更換模具時間短,每個模腔每小時產量可以達到1630瓶,速度是很快的。    


          Krones公司的ContiformH40拉伸吹塑制模機,可以進行熱成形瓶子和標準瓶子的生產,500ml的瓶子的產量為44000瓶/h,適合于熱灌裝PET瓶吹瓶。    


          綠葉對根的情意    


          瓶蓋是一個經常被消費者忽視的細節,但對于廠商,這卻是個大問題。意大利捷飛特的李克平先生對瓶蓋和瓶蓋模具有著多年的研究,“生產塑料瓶蓋看上去很簡單,但是,塑料瓶蓋模具的制造蘊藏著很高的專業技術”。捷飛特公司以設計和制造多腔位、高精度、熱流道的注塑模具著稱。2000年捷飛特公司研制出64腔快速成型瓶蓋模具,并在Nestal快速注塑機上實現3s一個開合,創造了64腔等級的瓶蓋模具開合周期的世界紀錄。    


          “歐洲許多塑料瓶蓋生產廠家追求的是在確保瓶蓋物理功能的情況下,盡量減輕瓶蓋克重、提高生產率,以便降低成本增加市場份額?!苯蒿w特公司順應市場需求,開發出MIVA系列瓶蓋。以MIWAL3P為例,28mm,僅有1.5~1.6g,比傳統的PET瓶塑料瓶蓋輕1g,這種瓶蓋只要旋轉90°就可以打開,開啟扭矩低,老少適宜。目前,已有7套捷飛特公司提供的這種64腔瓶蓋模具在娃哈哈集團使用。捷飛特公司還發明了非旋轉雙料注塑模具的專利技術,用于一次性生產帶襯墊瓶蓋。這一發明大大節省了帶墊瓶蓋對生產設備的投資。帶墊瓶蓋的傳統生產是由注塑瓶蓋設備、注塑或滴塑襯墊設備以及組裝設備來實現,用捷飛特公司的雙料注塑模具,可在原有的注機上增加一個注塑單元即可輕而易舉的實現帶墊瓶蓋的生產。    


          薩克米SACMI的壓制瓶蓋是另外一種技術,它與傳統的注塑瓶蓋不同,是第一個將壓塑制蓋設備推向市場的機械制造商。薩克米旋轉式液壓機使得模具簡單化,因此壓縮成型所需要的投資成本遠少于注射成形的成本。由于薩克米同時完全自行設計和制造塑膠蓋模具,使其具有較大的整體優勢。根據薩克米的介紹,這種壓制瓶蓋非常適合圓形瓶蓋的生產。薩克米在7月份ProPak展出了600個/min打蓋機,但他們最快的產品達到了1200個/min,目前已經有7臺這種產品售出。    


           注塑和壓制瓶蓋代表了兩種不同的工藝,前者可以買各種模具,進行靈活的式樣設計,可以設計相對復雜的蓋子,但模具成本較高;而壓制瓶蓋則相對成本較低。    


          百利蓋Bericap是專業提供瓶蓋的德國家族企業,下屬18家企業,2003年銷售額達到3.1億歐元。在中國的昆山公司成立于1998年,在中國主要提供30/25和PCO28瓶嘴的瓶蓋,38mm、48mm和五加侖的TamperEvident瓶蓋。以及功能性瓶蓋(如瓶裝水的防盜蓋)。其為中國的“非碳酸水飲料”行業生產了大約9億只30mm瓶蓋。目前推出的“百利蓋服務包”是與用戶一起研究的新的包裝形式,已經遠遠超出了標準瓶蓋的設計。如在38mm熱灌裝領域,SK38/16DoubleSeal熱灌裝瓶蓋成為大型設備進行高效灌裝的理想解決方案。    


          臺灣欣全屬于康師傅集團下屬的公司,也是食品飲料包裝用瓶蓋、瓶胚的專家,其創新的KingCan瓶蓋可以為各種可重復灌裝或不可回收日用包裝如玻璃瓶、塑料瓶、紙盒和金屬容器提供瓶蓋,也可以提供多種帶墊片或無墊片的瓶蓋;顏色可以多種多樣,提供單色到4色的頂部印刷或浮雕,以利于品牌宣傳;同時為PET瓶口提供專利的內塞式密封蓋的設計與制造。    


          挑戰無處不在的空氣    


          PET瓶具有透明性好、化學性質穩定、阻隔性能較好、質輕價廉和可回收利用等優點,但有3種PET瓶包裝需要阻隔性:一是對O2敏感的果汁和乳制品以及小瓶的碳酸飲料;二是含CO2的產品;三是既對O2敏感又含CO2的產品,如啤酒。作為啤酒瓶,PET瓶的阻隔性受到了嚴峻的考驗,啤酒包裝是所有飲料中要求最高的。這就是2002年全球2500億個啤酒容器中只有不足0.1%使用PET瓶的原因。    


          首先是耐壓強度,能夠阻止高壓下CO2的滲出和外界O2的滲入;其次是耐熱強度,要能耐得住巴氏滅菌的高溫;第三是耐沖擊度。提高PET瓶的阻隔性功能成為各大公司的主攻方向,這涉及到原料、設備、加工工藝以及PET的改性等。    


          目前,阻隔技術主要體現在幾個方面:第一是表面涂層法,如西得樂公司的Actis技術,采用無定形碳涂層,比普通PET瓶的隔氧效果提高30倍,成本僅是玻璃瓶的78%、金屬罐的65%,在回收利用上具有明顯的優勢。其Actis20型等離子涂層機,每小時可以處理10000個0.6L的PET瓶。西得樂在2001年曾在中國大舉推廣了Actis涂層技術,但當時中國甚至全世界的PET瓶在啤酒市場的普及顯然被高估了。但今天已經不同了,20世紀70年代后期出生的年輕人幾乎是含著、抱著、提著PET瓶長大的,認可度已經大為提高;而Actis涂層的PET瓶在非常挑剔的德國啤酒市場已經獲得了客戶和消費品的高度接受率。西得樂集團執行副總裁PaulHolderith先生認為,在中國推廣的機會已經來臨,但西得樂將會尋找合作伙伴一起來推廣,中國的飲料行業有許多勇于創新的先鋒企業,因此雙贏的空間非常大。SIGCorpoplast公司的Plasmax涂層設備經理ArneAndersen先生告訴記者,Plasmax涂層設備采用“等離子激發化學制品氣化、沉降”(PIVCD)技術生產PET灌裝瓶身。這種等離子技術采用兩種氣體混合,點燃氣體產生化學反應在PET瓶內壁涂成一層SiO2。這種涂層完全透明,不會改變原來PET瓶的顏色;涂層可以用化學劑清洗,完全回收;由于涂層是無機物,不會與產品發生反應,因而保證了安全性。根據Andersen的數據,涂層PET瓶比未涂層的成本大約每1000個瓶子增加100元左右;但如果選擇涂層,就可以減薄PET瓶壁的厚度,減輕瓶重,從而降低制瓶成本。Plasmax12D涂層瓶子及系統,各種尺寸(0.4~1L)的PET瓶的涂層速度為10000瓶/h。    


          采用真空等離子增強化學氣象沉積法的技術得到了來自日本公司的強有力支持。這種鉆石型碳處理工藝DLC,主要是由日本日精愛思比ASB、日本麒麟啤酒、三菱商事等公司合作開發的。這種鍍膜的DLC膜的PET瓶對O2阻隔性能比普通PET瓶提高了20多倍,對CO2提高了7倍。透明度非常高,涂層柔軟,不易龜裂,耐酸堿度強。目前正在開發相應的生產設備,并向中國市場推進。    


          而阻隔性硅膠涂層則由可口可樂公司與德國克朗斯KRONES等公司合作開發了“提高阻隔性的硅處理PET瓶”,其工藝費用比采用PEN瓶或多層涂層瓶更為經濟。但這種涂層可能使得PET瓶外層充滿針狀小孔;瑞士利樂TetraPak公司也開發了在PET瓶內等離子涂覆SiO2技術,在瓶內壁形成厚度為0.1~0.2mm的玻璃狀阻隔涂層,用這種瓶子罐裝啤酒,貨架期可延長到4~12個月。每小時可以處理18000個0.2~2L的啤酒瓶。    


          其他涂層技術如意大利的西帕SIPA公司采用美國PPG公司的環氧-胺阻隔涂料,生產了環氧-胺外涂層的PET瓶,形成光亮的耐劃傷阻隔層;利樂采用陶氏DOW化學公司的熱塑性環樹脂,用兩層的瓶來調整阻隔層的厚度;美國杜邦DuPont公司也在開發兩段涂覆技術,對O2和CO2的阻隔性可以提高到30倍以上。    


          除了噴涂阻隔層技術外,混合材料改性法配以多層共擠成型技術,市場發展也很快。在PET瓶中加入其他物質,如PEN、LCP、MAX6等,形成新的塑料包裝材料。這種方法有材料共混改性、共聚改性、多層復合改性以及納米級PET塑料(NPET)等。敢于創新的珠海中富工業集團是國內PET瓶產量領先的公司,是最早獲得可樂認可的PET瓶生產廠家。他們采用多層的復合改性,采用Kortec公司提供的多層共注工藝制成的PET瓶,可以經受67℃高溫,啤酒保質期可以達到6個月;加拿大的HUSKY公司提供的用于生產阻隔性瓶子多層瓶胚的方法,氣體的阻隔層是通過共擠出吹塑和最終型胚分開的方法制成。    


          克朗斯的BestPET等阻隔型涂層可以以2萬瓶/h的能力處理單層結構的PET瓶,在啤酒、果汁、茶飲料、汽水和香水容器上獲得工業化的應用。    


          灌裝比拼    


          2001年的市場革命以統一“鮮橙多”的熱灌裝PET瓶果汁飲料拉開了帷幕;而匯源為了奪回在果汁飲料市場的領導地位,引進PET無菌冷灌裝線,年加工能力超過100萬t,一舉扭轉頹勢,其中“他+她”借助于出色的市場營銷,4個月的銷售量就殺入前列。    


           PET瓶無菌冷灌裝技術,可以通過降低PET瓶的克重而降低成本,但無菌PET設備的投資成本非常高,一條線的成本在1000多萬歐元左右,而且對于廠房的環境衛生要求很高。國內灌裝加工機械大約200家,具有整機、成套生產能力的不足30家。灌裝國內最高才只有36000瓶/h,而國外已經達到70000多瓶/h。國內基本上以熱灌裝線為主,只有樂惠等有限廠家才能提供冷灌裝線技術。當PET粒子的價格平緩時,加上耐熱PET瓶的模具設計及設備技術的提升,可以進一步降低克重時,無菌灌裝空瓶成本的優勢就逐步消失。西得樂公司的梅軍先生告訴記者,真正的考驗是來自含奶的茶飲料(如奶茶、咖啡奶等),這些生產線必須采用無菌PET瓶灌裝線。    


          成熟的啤酒市場日益下滑,走出低谷關鍵是要提倡產品質量以及突破性的包裝手段。SIG-Simonazzi開發全新的啤酒殺菌工藝實現了長期保存PET瓶裝啤酒的穩定質量,即增強型的壓力冷殺菌EPT,就是在高速狀態下(根據壓力梯度)對已經灌裝好的塑料瓶裝啤酒采用高壓水處理和半絕熱的快速熱處理相結合的方式進行殺菌。這種EPT工藝的特點是對已經灌裝好的啤酒產品,直接應用于產品和包裝材料(瓶子和蓋子)上,從而杜絕了灌裝過程中的二次污染。    


          廣州樂惠公司的遲宗波先生認為,可以充分借鑒國外冷灌裝的優點,開發適合中國國情的無菌冷灌裝線。如消毒機采用克朗斯Krones模式,我國空氣質量較差,在瓶子的吹塑、輸送過程中容易產生二次污染,克朗斯模式可以有效對瓶子內外壁進行消毒殺菌;沖瓶機應采用KHS公司的三通道模式,使得調節方便,若消毒劑殺菌不徹底可以在沖瓶機中再加一道消毒劑殺菌;在灌裝閥的結構選擇PROCOMAC模式,因為國內目前在橡膠密封材料差距較大,克朗斯和KHS公司的電磁膜片閥對于膜片密封件要求很高,而Procomac選用成熟無菌罐裝的無菌閥組,結構簡單,而且采用非插入式、非密封灌裝以減少運動部件,有效地降低了運行和維護費用;潔凈室采用Procomac公司的設計,通過隔離服對設備操作,操作環境要求低。樂惠的無菌冷灌裝線在北京匯源已經運行,可適合350~2500ml的PET瓶裝高酸、低酸及中性的果蔬汁、茶及各種飲料,保持了飲料的口感,保鮮度好,減少包裝材料成本達1/2~1/3。由于瓶子無需承受高溫,可以自由設計瓶型而無需擔心瓶子受熱變形(而這對于市場營銷上的考慮非常重要)。    


          但冷或熱灌裝線并不是決定市場的關鍵因素,如隸屬頂新集團的味全果汁,盡管采用熱灌裝工藝,但其采用冷鏈進行儲存、運輸等,其口感依然很好,在華東市場銷售一直不錯。因此,內容物其實是贏得消費者最為關鍵的因素。    


          貼標技術    


          在灌裝線中,貼標機的技術含量比較高,國內市場仍然處于國外品牌壟斷的地位,目前國內只有廣東平杭機械廠能夠跟得上市場的發展。從市場的角度而言,SIGAlfa阿爾法公司中國區經理梁彤先生認為,貼標機一方面要在運行速度和灌裝機的速度持平的前提下靈活適應客戶的需求,另一方面就是降低成本的要求。從技術而言,在國內處于領先位置的克朗斯貼標技術部Robert先生認為貼標機方向就是組件式貼標機,同一臺機器滿足幾種不同的貼標方式。其中國部經理馮建欣女士提到了克朗斯去年新推出的直接套管SleevematicDS和SleevematicDSInline內嵌直接套管兩種貼標機,可以無需真空裝置,減少清潔工作。    


          薩克米貼標機Opera性能十分卓越,其滾動貼標機可以連續有效地以60000瓶/h工作,可以為空瓶和實瓶貼標簽,甚至可以為不足13g的輕瓶子進行貼標;同時他們也適合最新的標簽材料(18mm的OPP或PET),在使用上與其他材料上沒有差異。以前的貼標機的最大問題是在于裝瓶流水線的效率問題,用戶往往會安排2或3臺貼標機并行工作,特別是在滾動貼標過程中,往往有兩三臺機器。當線性布置的機器在同一條流水線上工作,這顯然是浪費資金。而滾動貼標機在效率上和速度上都有著較好的保證,同時適合收縮標簽。目前,薩克米正在攻克在非直壁的瓶身上貼標以及不干膠標簽實現高速化技術。    


          回收技術    


          PET瓶回收處理方法中,除了物理方法之外,化學回收日益受到重視,其中澳大利亞的Petrecyclepty公司的penew專利技術正在應用中,該裝置可以處理100kt的PET瓶。該工藝是將處理著色或有涂層的PET瓶廢棄物,其過程是將PET瓶經乙二醇蒸汽蒸1h,使之脆化,然后將其磨碎至1mm大小的顆粒,除去雜質,醇解為低聚體,包括部分對苯二甲酸單體;再經特殊過濾工序除去顏料添加劑或涂層雜物,最后產品在現有裝置與新鮮單體混合、酯化即可制得無色的PET瓶。    


          期待輝煌    


          近幾年塑料包裝市場迅速增長,產量平均年遞增11%以上,PET瓶功不可沒。正如SIG飲料機械公司總裁陳志俊先生認為,盡管PET包裝成本問題仍未解決,但由于形狀豐富,改進工藝可以增加保鮮期,易運輸、保存和回收,在中國前途。

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