О новых разработках для пивных бутылок будет –на конференции Schotland Nova-Pack Americas  в Орландо, Флорида. В ее докладах - о двух новых технологиях нанесения плазменного покрытия на бутылки из РЕТ и о технологии формования поверх для преформ…

Триста миллиардов пивных бутылок в год по всему миру – это очень соблазнительная цель для индустрии пластмасс. Поэтому неудивительно, что 13 из 24 работ, представленных на недавнюю конференцию Nova-Pack Europe, которую проводила в Германии компания Schotland Business Research, Скиллманн, Нью-Джерси, были посвящены этой проблеме. К числу наиболее выделявшихся работ относятся: первое опубликованное сопоставление производственных затрат для многослойных и имеющих барьерное покрытие пивных бутылок из PET, усовершенствование нанокомпозитных барьерных материалов, а также отчет о бутылках из РЕТ с “супер отверждением при нагревании”.

Множество новых разработок для пивных бутылок будет представлено на конференции Schotland Nova-Pack Americas  в Орландо, Флорида, которая состоится в конце месяца. На ней будут представлены доклады о двух новых технологиях нанесения плазменного покрытия на бутылки из РЕТ и о технологии формования поверх для преформ. 
  

Новые барьеры и покрытия
Производители пива обычно говорят, что им нужна бутылка, которая способна обеспечить срок хранения более 120 дней с менее чем 15% потерей углекислого газа и проникновением не более чем 1 промилле кислорода. Для получения таких эксплуатационных характеристик рассматриваются структуры из РЕТ с внутренними или внешними покрытиями в три или пять слоев.

На предстоящей конференции Nova-Pack будет рассказано о методе нанесения “стеклянного” барьерного покрытия и технологии “ижекционного наложения”, обе технологии разработаны Tetra Pak Plastic Packaging Div. из Женевы, Швейцария, имеющей офис в США в Шаумбурге, Иллинойс. Сообщается, что бутылки, изготовленные с использованием обеих технологии, могут быть полностью утилизированы для повторного применения, хотя полномасштабные испытания еще только проводятся. В первом квартале этого года начнется запуск технологий в промышленное производство.

При использовании первой технологии, которая называется Glaskin, наносится покрытие на внутреннюю поверхность бутылки из РЕТ с образованием очень тонкого и прозрачного слоя двуокиси кремния за счет технологии вакуумного осаждения. Сообщается, что “стеклянное” покрытие может наноситься со скоростью от 6000 до 18,000 бутылок в час. Такие бутылки предназначены для расфасовки пива, сока и газированных безалкогольных напитков. По имеющимся данным, такое покрытие продлевает срок годности бутылки из РЕТ на 4 – 12 месяцев. Также сообщается, что кремниевый барьер обеспечивает отличное сохранение вкуса.

Sealica является патентованной технологией Tetra Pak для формования многослойных преформ из PET с использованием абсолютно новой термопластической эпоксидной барьерной смолы, которая называется Blox от Dow Plastics, Мидланд, Мичиган. Специальное оборудование используется для литьевого формования преформ из РЕТ и последующего формования поверх материала Blox. Такая технология с наложением позволяет изменять толщину барьера в зависимости от потребности.

Другая новая технология, при использовании которой наносят оксид кремния на внешнюю поверхность бутылки из PET, была разработана базирующейся в Атланте Coca Cola Co. совместно с Университетом Эссена из Германии. Здесь используется технология вакуумного нанесения покрытия от Leybold Systems, а также система погрузки/разгрузки бутылок от Krones, обе в Германии. (Leybold Technologies базируется в Энфилде, Коннектикут, а Krones Inc.  во Франклине, Висконсин).

Технология с РЕТ с усовершенствованным барьером и кремниевой обработкой Barrier Enhanced Silica Treated PET (BESTPET) обеспечивает, по имеющимся данным, срок годности для пива в шесть месяцев. Оборудование для нанесения покрытия может быть установлено между системами выдувания и заполнения, оно способно наносить покрытия на пол-литровые бутылки со скоростью до 20,000 в час. Также сообщается, что покрытие  может подвергаться стопроцентной утилизации. Экспериментальная модель со скоростью 3000 бутылок в час установлена в Leybold в Германии. Первая промышленная установка будет эксплуатироваться в этом году на предприятии бутылочной расфасовки компании Coca-Cola. Leybold и Krones предлагают данную технологию и другим компаниям.
 

Новинки в области нанокомпозитов
Новая барьерная концепция для бутылок из РЕТ предусматривает диспергирование наноразмерных глиняных частиц в матрице смолы. Сообщается, что помимо повышения барьерных свойств наноглины придают большую прочность, жесткость, размерную стабильность и термостойкость структуре однослойного РЕТ, рассказывает Крис Матейабас, менеджер проекта компании Eastman Chemical Co., Кингспорт, Теннесси.

Когда пластинки нанометрической толщины с аспектными соотношениями выше 200:1, расщепляются и укладываются стопками как листы в полимерную матрицу, они создают “извилистую тропу” для молекул газа, что снижает проницаемость для кислорода до примерно 2.66 куб. см.-мил/100-кв. д.-в день-атм с примерно 11.33 для не наполненного PET. Для получения такого эффекта достаточно только 10% наноглины.

Наличие всего 1-3% по массе в найлоновом среднем слое бутылки на 29-г из PET/найлона/PET снижает проникновение кислрода до всего лишь 2 микролитров в день с 30 микролитров для структуры из одного PET. Степень дымчатости составляет примерно 3-15%, это приемлемо для бутылок с янтарной окраской, но, возможно, не для прозрачных, считает Матейабас. Компания Eastman разрабатывает технологию с поставщиком глины Nanocor Inc.,  Арлингтон Хайтс, Мэриленд.

РЕТ с суперотверждением при нагревании
Сообщается, что новая технология отверждения при нагревании делает РЕТ, пригодной для применения со “сверхгорячей расфасовкой”, при которой бутылка подвергается нагреванию, по крайней мере, до 203⁰ F на протяжении 5 минут. Krupp Corpoplast из Германии (офис в США в Бранчбурге, Нью-Джерси), сообщает, что ее новая технология MonoTherm повышает кристалличность РЕТ до 39-42%, повышая, таким образом, теплостойкость до почти 248⁰ F при снижении остаточного напряжения. Получающаяся в результате бутылка может выдерживать сверх горячую расфасовку фруктового сока, чая или кофе. Бутылки MonoTherm могут также выдерживать пастеризацию пива без использования формованных внутрь панелей и ребер для усиления жесткости.

Обычное формование с раздувом и вытяжкой, как правило, повышает кристалличность РЕТ на 20% и теплостойкость до примерно 185⁰ F. Этого достаточно для пастеризации, за исключением пастеризации пива из-за его газирования, если только бутылка не снабжена панелями и ребрами.

MonoTherm повышает степень кристалличности далее за счет использования трех контуров жидкости в форме для контроля температур основания бутылки, корпуса и горлышка на уровнях примерно 176⁰, 284⁰-320⁰, и 68⁰ F, соответственно. Высокое выдувное давление прижимает бутылку к раскаленной форме. Другими модификациями технологии являются более медленное выдувание, более низкое относительное удлинение, и более длительное время удержания в форме со внутренним охлаждением бутылки.

Corpoplast сообщает об усадке менее чем на 0.5% для пол-литровой бутылки для горячей расфасовки MonoTherm при 203⁰ F и 3 фунтах на кв. дюйм внутреннего давления. Скорость производства составляет 900 бутылок в час на пресс-форму.
 

Сравнение затрат для барьерных бутылок
Каков наименее затратный способ изготовления пол-литровой бутылки из барьерного РЕТ? Summit International LLC, Смирна, Джорджия, которая специализируется на разработке преформ и контейнеров, а также исследованиях рынка, сопоставила производственные затраты для пяти различных барьерных технологий по сравнению со стандартной бутылкой из однослойного РЕТ. Summit рассмотрела трехслойные, пятислойные контейнеры, а также контейнеры с внутренним и внешним покрытием, все они изготовлены формованием с раздувом и вытяжкой с предварительным нагреванием. Компания обнаружила, что нанесение внешнего покрытия наименее затратно, в то время как нанесение внутреннего покрытия оказалось самым дорогостоящим.

Компания сравнила пятислойную структуру с материалом, содержащим поглотитель кислорода, трехслойную бутылку с барьерным материалом по цене $2.50 за фунт, и еще одну трехслойную структуру с барьерным материалом по цене $6 за фунт. Также сравнивались бутылка с внутренним покрытием, которое было нанесено с помощью новой плазменной технологии от Sidel Actis (см. PT, Июнь, 1999, стр. 22), и бутылка с наружным покрытием.

Капиталовложения (установки для изготовления преформ и бутылок, коммунальное обслуживание, оборудование для дальнейшей технологической цепочки, контроль качества, запчасти, а также установка) на производство 20,000 бутылок в час составили $10.8 миллионов для пятислойной бутылки, $9.9 миллионов для трехслойных структур, $9.2 миллионов для нанесения внутреннего покрытия, $7.5 для нанесения наружного покрытия, и $6.8 миллионов при отсутствии барьера.

Прямые производственные затраты на 1000 бутылок (материалы, энергия, трудозатраты, материально-техническое обслуживание, а также отходы) составляют до $66.57 для трех слоев с дорогим барьером, $59.35 для пятислойных структур, $55.34 для нанесения внешнего покрытия, $54.63 для трехслойных структур с низкозатратным барьером, $46.90 для нанесения внутреннего покрытия, и $44.63 без всякого барьера.
 

Новое барьерное покрытие для бутылок для соков
Новое барьерное покрытие для бутылок для фруктовых соков из РЕТ используется для производства первых коммерческих применений. Эпоксидно-аминовое покрытие Bairocade было первоначально разработано компанией PPG Industries Inc.,  Питтсбург, для бутылок для газированных безалкогольных напитков и пива. Более новое покрытие используется Graham Packaging Co. LLC, Йорк, Пенсильвания, для производства двух одноразовых бутылок для сока. Northland Cranberries, Висконсин Рэпидз, Висконсин, использует размер на 16 уницй, а Old Orchard Brands из Спарты, Мичиган, использует бутылку на 20 унций.

Сообщается, что покрытие Bairocade продлевает срок хранения на 300%. Покрытие наносится на поверхность бутылки с помощью электростатического напыления, а затем отверждается в инфракрасной печи, при этом образуется блестящее поверхностное покрытие, которое устойчиво к истиранию и снижает дымчатость. Как сообщают в PPG бутылки, имеющие покрытие, можно утилизировать для повторного применения.