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    雖然定向聚丙烯（OPP）在剛性、透明度、阻隔性和加工性上比PET略遜一籌，但是OPP比PET價(jià)格低，耐熱性好，所以O(shè)PP在食品和非食品包裝領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。盡管它的產(chǎn)出率比PET低，但隨著樹脂的改性以及增透劑和機(jī)械設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，OPP容器已可以取代玻璃、PET和PVC容器。 

 

　　目前，瓶裝水、果汁、熱灌裝食品、干粉和個(gè)人衛(wèi)生用品的包裝市場(chǎng)已出現(xiàn)了OPP容器，它們是在一步法注拉吹（ISBM）和二步法加熱拉吹（SBM）成型機(jī)中模塑成型的，既透明又結(jié)實(shí)耐熱，價(jià)格也比傳統(tǒng)材料低。 

 

　　通常，瓶級(jí)PET的密度為1.35g/cc，目前的售價(jià)是63美分/磅，而定向聚丙烯瓶使用的增透PP無規(guī)共聚物的密度大約是0.910g/cc，售價(jià)為56美分/磅，從而使OPP瓶比PET瓶的成本降低了40%。伊利諾斯州Glenview市Kraft Foods公司的研發(fā)經(jīng)理Surendra Agarawal先生說，與玻璃瓶相比，OPP瓶具有重量輕、不易碎、裝運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)，而它們的“實(shí)際透明度”與PET瓶相同，所以，他們希望利用OPP瓶來降低生產(chǎn)成本。 

 

　　高速旋轉(zhuǎn)加熱的SBM成型機(jī)每小時(shí)可制造60000個(gè)PET瓶，相比之下，由于OPP瓶是用一步法ISBM設(shè)備生產(chǎn)的，效率比較低，使其被局限地使用在亞洲和南美地區(qū)的兒童營(yíng)養(yǎng)滋補(bǔ)品和藥品瓶上，而在美國(guó)沒有被推廣使用。 

 

　　克服OPP瓶的缺陷 

 

　　迄今為止，由于OPP瓶比PET瓶的加工速度慢，物理特性也比較差，使其未得到廣泛應(yīng)用。但是，這些缺點(diǎn)正通過先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備、優(yōu)化的瓶坯設(shè)計(jì)、改進(jìn)的PP樹脂原料和專為PP瓶開發(fā)的助劑而得以克服。 

 

　　ExxonMobil公司的研究表明，高速機(jī)械的使用和OPP瓶坯的合理設(shè)計(jì)使得OPP可以與PET在產(chǎn)量、透明度、剛性、韌性和感官上相匹敵。如果使用諸如Sidel公司、SIG  

 

　　Corpoplast公司或者其他公司制造的高速、旋轉(zhuǎn)加熱SBM成型機(jī)，OPP瓶將具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性。 

 

　　PP的缺點(diǎn)是： 

 

　　1、PP比PET難以吸收和分散熱量，而且OPP瓶坯的瓶壁較厚（為了達(dá)到同樣的剛性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚）。因此，盡管PP在瓶坯注塑階段的加工溫度較低（230℃），但對(duì)OPP瓶的吹塑則需要在130℃下完成，不僅比PET瓶的能耗高，而且模塑和冷卻周期也更長(zhǎng)，致使OPP的產(chǎn)率比PET低25%。 

 

　　2、對(duì)OPP拉吹模塑的加工溫度較窄，僅為5℃，而PET是15℃，從而增大了停車和產(chǎn)出廢品的機(jī)率。另外，對(duì)OPP的拉伸方式也不同。這是因?yàn)槠颗鞯哪承┎课�，如瓶底和瓶頸，可能比瓶身的取向少，更容易造成霧化。因此，為了使OPP的透明度接近PET，瓶坯和OPP瓶的設(shè)計(jì)人員必須優(yōu)化取向和拉伸比。 

 

　　3、OPP的剛性較低，意味著OPP瓶比PET瓶的頂負(fù)荷和周強(qiáng)度低。為了達(dá)到同樣的剛性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚。 

 

　　4、OPP瓶的氧氣和二氧化碳透過性是PET瓶的30倍左右，使其不可能成為盛裝碳酸飲料這類需要阻隔CO2的阻隔性容器，除非鍍膜或者與阻隔性樹脂共注塑。 

 

　　目前，許多公司通過對(duì)PP的研究開發(fā)，改善了OPP瓶的某些不足之處。例如3988，可解決包括霧度（主要是瓶頸和瓶底）、瓶坯成型周期長(zhǎng)（通過增強(qiáng)PP成核作用解決）以及吹拉時(shí)的加工穩(wěn)定性差等問題。這種Millad3988增透劑已在美國(guó)以外的OPP瓶市場(chǎng)上被廣泛用于維生素、水、茶、果汁、清潔劑和藥品的包裝上。ExxonMobil公司、Basell公司、Atofina公司和BP Petrochemicals公司也相繼推出了增透PP牌號(hào)，他們使用具有低殘留率的催化劑取代了可影響瓶子外觀的過氧化物催化劑，使OPP瓶具有高透明度和高流動(dòng)性，剛性和韌性也達(dá)到了很好的平衡，從而提高了OPP瓶在包裝市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。Basell公司針對(duì)拉吹OPP瓶市場(chǎng)開發(fā)出了茂金屬PP(mPP)。18-MFR（熔體流動(dòng)速率為18g/10min）的Metocene X50182樹脂已經(jīng)在Sidel機(jī)器上試用，它可以將瓶身的霧度降低至1.5%，將光澤度提高至82%。Atofina公司也在生產(chǎn)OPP瓶用的mPP，這種樹脂可用來與常規(guī)PP摻混，以提高透明度。 

 

　　OPP瓶的優(yōu)點(diǎn) 

 

　　加拿大的Container Corp. (CCC)公司是北美生產(chǎn)OPP瓶的為數(shù)不多的幾家公司之一。該公司的首席執(zhí)行官Norman  

 

　　Gottlieb先生說，綜合成本和環(huán)保優(yōu)勢(shì)促使CCC公司幾年前就進(jìn)入了OPP瓶市場(chǎng)。他將CCC公司的EnviroClear瓶描述為“單一聚合物”包裝產(chǎn)品，OPP瓶體，PP瓶蓋和PP套筒標(biāo)簽全部使用可回收的PP材料。Gottlieb還說，標(biāo)準(zhǔn)的PP瓶蓋可以有效地掩蓋OPP瓶頸的霧化缺陷。另外，CCC公司還研究了OPP瓶的水汽阻隔性、可加工性和可熱灌裝性。他們用一種通用瓶坯吹塑250cc、500cc和600cc的OPP飲料瓶，用于干粉包裝（需要低溫沉積物這樣的水汽阻隔層）和熱灌裝食品（價(jià)格比耐熱級(jí)PET瓶低35%左右）。 

 

　　OPP瓶具有優(yōu)異的耐熱性，在熱灌裝時(shí)可耐205℃的溫度，而非耐熱級(jí)的PET瓶在熱灌裝時(shí)只可承受160℃～170℃的溫度。此外，PET瓶還需要使用真空盤來預(yù)防熱灌裝溫度超過180℃時(shí)的塌陷，當(dāng)瓶壁增厚時(shí)，生產(chǎn)速度減慢，造成生產(chǎn)成本增加20%。 

 

　　單層OPP瓶可以在多種熱灌裝食品市場(chǎng)上使用，尤其適合于熱灌裝溫度較高時(shí)（180℃～205℃）的情況，從而為果汁、果醬、果膠、腌制品、醬汁和番茄醬等食品的阻隔性和非阻隔性包裝開辟了市場(chǎng)。 

 

　　OPP瓶?jī)r(jià)格便宜。PET瓶和OPP瓶都需要增加氣體阻隔層，盡管PET瓶和OPP瓶所使用的阻隔材料的成本基本相同，但是OPP瓶本身的價(jià)格優(yōu)勢(shì)使其在氣體阻隔性塑料瓶市場(chǎng)上更加引人注目。 

 

　　三種生產(chǎn)方法 

 

　　為了解決OPP產(chǎn)量低的問題，Bekum America公司和CCC公司改造了他們的PET成型機(jī)，用于制造OPP瓶。他們認(rèn)為，在PET瓶系列設(shè)備中，八腔及八腔以下的線性加熱SBM系統(tǒng)是生產(chǎn)中等容量OPP瓶的最經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)備。 

 

　　CCC公司為OPP瓶設(shè)計(jì)了一系列線性加熱SBM專利設(shè)備。該公司的EnviroClear（也可以生產(chǎn)PET）成型機(jī)由中國(guó)的合作公司制造，有兩腔到八腔多種類型。其中，四腔成型機(jī)每腔每小時(shí)生產(chǎn)900個(gè)瓶子，該公司的下一代設(shè)備的生產(chǎn)速度有望提高到1100瓶/小時(shí)。目前，CCC公司能提供最多達(dá)32個(gè)腔的瓶坯和SBM設(shè)備（中國(guó)制造），價(jià)格比本土制造的設(shè)備低40%到80%。另外，該公司還有制造敞口瓶的機(jī)器。 

 

　　CCC公司認(rèn)為，優(yōu)化瓶坯設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。該公司設(shè)計(jì)的瓶坯比PET的拉伸性高50%，透明度大大提高。 

 

　　CCC公司生產(chǎn)的OPP瓶系列產(chǎn)品主要包括色拉調(diào)味品、腌制品和干粉等的敞口瓶，以及洗發(fā)香波、漱口水和藥品的可擠壓容器。為提高頂負(fù)荷和周強(qiáng)度，CCC公司在灌裝后向OPP瓶的瓶口空間部分注入氮?dú)狻?nbsp;

 

　　Bekum America公司對(duì)其加熱SBM成型機(jī)（如雙腔RBU-225）進(jìn)行改良設(shè)計(jì)后，使其可以在PET瓶和PP瓶之間切換。幾年前，Bekum America公司專門為PP設(shè)計(jì)了第一臺(tái)全電動(dòng)加熱SBM機(jī)器，這臺(tái)六腔SB-6型機(jī)器的額定生產(chǎn)能力是7200瓶/小時(shí)，只比同等腔數(shù)的PET機(jī)器慢15%。 

 

　　PTI公司提出了另一種制造方法。該公司認(rèn)為，充分體現(xiàn)OPP瓶的價(jià)格優(yōu)勢(shì)的最好方法是，在高速、旋轉(zhuǎn)加熱的SBM機(jī)上，以每小時(shí)每腔1000瓶的恒定速率生產(chǎn)。以這樣的速度，PTI公司在計(jì)算機(jī)上模擬了在Sidel機(jī)器上生產(chǎn)24g OPP瓶的過程，并估測(cè)出這種OPP瓶的單位成本比PET瓶低10美分。如果按照OPP瓶以前的生產(chǎn)速率（每小時(shí)每腔600瓶），其單位成本就會(huì)超過PET瓶。 

 

　　嚴(yán)格的工藝控制可以提高OPP瓶的產(chǎn)量。在生產(chǎn)中，如果在OPP的溫度范圍內(nèi)吹氣不足，會(huì)造成拉伸不夠，導(dǎo)致瓶坯的透明度低；加工溫度過高，會(huì)使瓶體、瓶頸和瓶底呈現(xiàn)霧化，或造成材料在瓶壁內(nèi)分布不均、瓶子發(fā)粘，從而干擾下游操作。過去，PTI公司通過實(shí)驗(yàn)室研究以及虛擬模型機(jī)（Virtual Prototyping）軟件來預(yù)測(cè)通過加入助劑提高PET瓶坯吸熱速度的效果，他們還制作了空氣冷卻和水冷卻的模型，用以加速PET瓶的加工�，F(xiàn)在，他們將這些技術(shù)成功地用于OPP瓶的生產(chǎn)，從而使目標(biāo)生產(chǎn)率（大于每小時(shí)每腔1000瓶）變得可行。PTI公司使用的是Colormatrix公司開發(fā)的母粒型快速加熱助劑。據(jù)Colormatrix公司介紹，提高PET瓶坯加熱速度的助劑也同樣適用于OPP瓶坯。 

 

　　ExxonMobil公司在旋轉(zhuǎn)加熱拉吹成型機(jī)上進(jìn)行了OPP瓶生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)模擬。該公司使用了改進(jìn)后的Sidel機(jī)、特殊的瓶坯設(shè)計(jì)和專門研制的PP樹脂PP9505E1。這種30-MFR的材料在1mm厚時(shí)的霧度為6%，彈性模量為166000psi，所制成的OPP瓶的霧度小于2%。 

 

　　ExxonMobil公司制作了相同外形和重量的750cc的PET瓶和OPP瓶，并用計(jì)算機(jī)模擬OPP瓶坯在48腔膜具內(nèi)的模塑過程，然后對(duì)兩者進(jìn)行比較。對(duì)比結(jié)果表明：OPP瓶坯比PET瓶坯寬而長(zhǎng)，復(fù)合拉伸比低，軸向和徑向的拉伸平衡性優(yōu)良；OPP瓶坯壁厚較薄，可以提高加熱和冷卻速率；OPP瓶坯在自由墜落方式下比PET瓶的下落速度快，而使用機(jī)械手取放兩種瓶坯的周期基本相等�？梢�，OPP瓶的成型周期比PET瓶的短，在Sidel試驗(yàn)機(jī)上，可以以最大能力吹塑OPP瓶；OPP瓶的感官特性與PET瓶相同；OPP瓶的頂負(fù)荷強(qiáng)度比同重的PET瓶略低，但能完全滿足多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的要求；OPP瓶的墜落沖擊強(qiáng)度比PET瓶的低，但對(duì)于單層冷藏用的OPP瓶來說，其強(qiáng)度是足夠的。 

　　Sipa公司稱，他們的“一步半法”集成ISBM成型機(jī)是生產(chǎn)OPP瓶的有效方法。這種設(shè)備先注塑瓶坯，然后通過機(jī)器人和線性輸送帶把瓶坯送到吹塑工序。Sipa公司為OPP瓶設(shè)計(jì)的FX20/80E型號(hào)的機(jī)器，其生產(chǎn)能力為30,000瓶/小時(shí)，它采用了一種特殊螺桿和一個(gè)經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的加熱烘箱。采用FX20/80E生產(chǎn)的OPP瓶具有優(yōu)良的透明度和均勻分布的瓶壁厚度。Sipa公司稱，F(xiàn)X20/80E可以完成OPP瓶坯的方便裝卸和快速加熱，生產(chǎn)的OPP瓶可用于裝水、牛奶或其他熱灌裝用途。 

 

　　Nissei ASB公司專為OPP瓶設(shè)計(jì)的一步法ISBM系統(tǒng)——ASB-650EX3主要用于需要水汽阻隔或者必須能承受蒸壓釜溫度（如醫(yī)療包裝）的領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括一個(gè)特殊螺桿、一個(gè)用來處理瓶坯的預(yù)處理站以及控制各模腔吹氣動(dòng)作的獨(dú)立閥門和計(jì)時(shí)器。

 

　　OPP阻隔瓶的到來

 

　　位于芝加哥的PPPI公司（Pechiney Plastics Packaging Inc.，現(xiàn)為Alcan公司的子公司）經(jīng)過對(duì)Sidel旋轉(zhuǎn)加熱SBM成型機(jī)改進(jìn)后，可以生產(chǎn)三層PP/EVOH/PP定向阻隔瓶。PPPI公司對(duì)PP表層進(jìn)行改性，使PP可以不必通過粘接層而牢固地附著在EVOH阻隔層上。他們的Gamma　Clear透明瓶有16盎司和26盎司兩種，26盎司的瓶子是寬口瓶（63mm），耐溫205℃，價(jià)格比玻璃和PET低。

 

　　PPPI公司的目標(biāo)是用OPP阻隔瓶替代要求保存時(shí)間長(zhǎng)、氧氣阻隔性好和熱灌裝溫度高的應(yīng)用領(lǐng)域中的玻璃瓶。在8億瓶/年的26盎司容器市場(chǎng)上，OPP瓶比玻璃瓶?jī)r(jià)格低。該公司預(yù)測(cè)，到2005年，OPP瓶將實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在PET瓶的設(shè)計(jì)中，使用真空盤和夾抓設(shè)計(jì)，最多只能在180℃的溫度下熱灌裝。但是OPP瓶不需要這些特殊設(shè)計(jì)就可以承受更高的熱灌裝溫度（195℃），從而增大了貼標(biāo)空間，提高了銷售優(yōu)勢(shì)。因此，PPPI公司認(rèn)為，他們的PP/EVOH瓶在醬汁、蘋果汁和其他熱灌裝包裝市場(chǎng)上具有很大的潛力。 

 

　　Kortec公司正在評(píng)估多層OPP容器的潛力。該公司認(rèn)為，多層OPP容器只是補(bǔ)充了而不是替代了阻隔性PET容器，他們預(yù)測(cè)說，耐熱OPP容器將進(jìn)入需熱罐裝食品的包裝領(lǐng)域，與玻璃容器和金屬罐并存。另外，OPP阻隔瓶利用它的透明特性可取代不銹鋼罐。 

 

　　制造OPP阻隔性容器的另一條路徑是采用現(xiàn)有的PET瓶鍍膜技術(shù)（等離子體、火焰或者電暈處理技術(shù)）。PPG Industries公司宣稱，其環(huán)氧樹脂-胺膜Bairocade可以改善OPP瓶的氧氣阻隔性，成本與鍍膜PET相近。因此，Bairocade有望實(shí)現(xiàn)在OPP瓶上的工業(yè)化使用，通過改變鍍膜的配方和厚度，可以達(dá)到甚至超過與阻隔PET容器相同的氧氣阻隔性。 

 

　　CCC公司開發(fā)了一種為OPP瓶添加氧氣阻隔性的浸入鍍膜的專利技術(shù)。浸入鍍膜工藝簡(jiǎn)便靈活，非常適合小容量、非圓球體和特殊形狀的OPP瓶。目前，CCC公司已經(jīng)推出了一套每年處理3600～5600個(gè)OPP瓶的鍍膜裝置。