圖1 SynErgy 2C非常適合于制造彩色或多組分瓶坯
PET行業(yè)已采用了各種各樣的阻隔技術(shù)。然而，其中的一項(xiàng)技術(shù)——PET瓶坯的多重注塑尚未取得成功。在與合作伙伴的共同努力下，現(xiàn)在Netstal-Maschinen AG已使這種能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)瓶坯的技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
在PET行業(yè)中，阻隔技術(shù)日益受到人們的重視。為了使PET包裝具有令人滿意的阻隔效果，目前已有3種經(jīng)驗(yàn)證的阻隔解決方案為人們所采用。其中，多層法（也被稱作“復(fù)合注塑”）是先注入PET基材，然后再通過(guò)熱模芯注入阻隔材料，以形成中間阻隔層。這種方法對(duì)操作工的技能要求較高，同時(shí)還要求實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。另一種阻隔解決方案是，直接在PET原料中混入阻隔材料。其優(yōu)點(diǎn)是，該混合好的材料可以采用標(biāo)準(zhǔn)的瓶坯生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行加工，而無(wú)需采取任何其他的工藝措施，操作工也無(wú)需掌握任何其他知識(shí)。但其缺點(diǎn)是，混入的阻隔材料易使PET變得不透明。第三種方法被稱為“涂覆法”，即在吹制成型的空心體或瓶坯的內(nèi)側(cè)或外側(cè)進(jìn)行等離子涂覆，該工藝過(guò)程通常比較復(fù)雜。
除此之外，還有其他一些有關(guān)PET瓶坯阻隔的技術(shù)解決方案，如多重注塑，其特點(diǎn)是：從內(nèi)層注塑開(kāi)始，然后在平行加工期間進(jìn)行多層注塑。但不幸的是，近年來(lái)，該技術(shù)已被人們忽略。
在業(yè)界，用于制造瓶坯的多重注塑工藝通常被認(rèn)為是既困難又復(fù)雜，其原因是：首先，要求瓶坯的每一層都必須非常薄。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，模芯可能會(huì)在壓力差的作用下偏離中心，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)壁厚的均勻分配。此外，當(dāng)?shù)谝粋�(gè)成型周期完成后，瓶坯體必須被轉(zhuǎn)入到另一個(gè)模腔中進(jìn)行下一層的注塑。但是到目前為止，這一過(guò)程仍是通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的，由此而易導(dǎo)致各層之間的脫層。
圖2 瓶坯橫截面：內(nèi)側(cè)的灰色層和基座上的白色支撐標(biāo)記均可見(jiàn)
為了解決這些問(wèn)題，Netstal-Maschinen AG與西班牙模具制造商Molmasa，以及西班牙的原料制造商N(yùn)ovapet密切合作，通過(guò)集約化的工作，成功地使多重注塑工藝變得經(jīng)濟(jì)、可靠且可再生。
現(xiàn)在，經(jīng)創(chuàng)新改造后的模具和機(jī)器，在第一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)即能夠生產(chǎn)出壁厚僅1.2 mm的瓶坯。由于原料技術(shù)的進(jìn)步，還避免了分層脫層的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)需要改變模腔時(shí)，數(shù)排模芯可以平行移動(dòng)，從而取代了原來(lái)復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。總之，這些技術(shù)進(jìn)步為各種阻隔方案的實(shí)施及其他技術(shù)的應(yīng)用鋪平了道路。未來(lái)，甚至可以使用拉伸聚乙烯(OPP)與阻隔材料的混合物。此外，為了獲得不同的色彩效應(yīng)，還可以將其他材料粘附到第一層上。
PRElactia 瓶坯
在K 2007展會(huì)中，一種被稱作“PRElactia”的瓶坯(通過(guò)碳鈦添加劑吸收光線的瓶坯)首次與世人見(jiàn)面，這是采用多重注塑工藝生產(chǎn)的可阻隔光線的乳制品瓶坯。
通常，為了使PET容器能夠反射紫外光線，必須添加白色和TiO2，添加的濃度一般為12%左右。作為一種耐磨性高的添加劑，TiO2可以使容器少受磨損。但是，由于TiO2較為昂貴，為了減少其用量，一般可以添加灰色或黑色。然而，灰色或黑色的牛奶瓶在乳制品市場(chǎng)中并不暢銷。為了解決這些問(wèn)題，多重注塑是一種理想的方案。
多重注塑工藝
在PRElactia瓶坯的多重注塑生產(chǎn)中，采用了一臺(tái)帶有2個(gè)注射裝置的SynErgy 2C2400-2150/900注塑機(jī)，原料則來(lái)自Novapet公司，這是該公司專為制造PRElactia瓶坯而生產(chǎn)的原料，被稱為“Dairy2 complex”。該材料為即用型材料，在聚合過(guò)程中僅添加了7.2%的TiO2。對(duì)于瓶坯的各薄層而言，它提供了非常理想的流動(dòng)性，并避免了分層脫層問(wèn)題。此外，該瓶坯還采用了專為其研制的碳灰色液體顏色作為其內(nèi)層，外層仍采用白色。憑借這種碳灰色液體顏色，經(jīng)拉伸吹塑后，瓶?jī)?nèi)即形成金屬灰色表面，這是充分吸收光線的關(guān)鍵因素。
Molmasa專為該多重注塑工藝設(shè)計(jì)制造了一種高效模具，它不會(huì)隨著上述的模芯旋轉(zhuǎn)一起運(yùn)動(dòng)。模芯傳送根據(jù)移位原則進(jìn)行，這意味著整個(gè)模芯板會(huì)沿著一排模腔上下移動(dòng)。這樣，模芯首先進(jìn)入第一層注塑用的模腔中，然后在第二個(gè)生產(chǎn)周期中進(jìn)入相鄰的模腔中開(kāi)始第二層的注塑。當(dāng)?shù)谝粋�(gè)部件完成后，模具打開(kāi)，模芯平行移動(dòng)到相鄰的較大模腔排處。
通常，在第一個(gè)生產(chǎn)周期中制造出的瓶坯體是沒(méi)有瓶頸的，其壁厚為1.2mm，基座區(qū)域擁有3個(gè)小孔。實(shí)際上，這些都是模芯支撐的結(jié)果，可防止填充模腔時(shí)模芯出現(xiàn)移動(dòng)，從而確保了第一層壁厚的均勻性，目前這一解決方案已獲得了專利。此外，當(dāng)為第二個(gè)生產(chǎn)周期傳送數(shù)排模芯時(shí)，剛剛被再次釋放的模芯將進(jìn)入第一層注塑用的模腔中。在第二生產(chǎn)階段，仍然呈灰色的瓶坯體將被涂上一層2mm厚的亮白色，并生成瓶頸和螺紋，同時(shí)基座上的3個(gè)孔也被填充。
尖端的閥門技術(shù)則是該多重注塑工藝的另一大創(chuàng)新點(diǎn)。憑借該技術(shù)，能夠交替地給只在第二個(gè)生產(chǎn)周期中插入的最外面的兩排模芯充注熔融物。隨著模具的最后打開(kāi)，瓶坯被頂出，其內(nèi)外兩層厚度均勻且完整。
完美的乳制品包裝瓶
為了檢驗(yàn)這一創(chuàng)新的瓶坯理念所帶來(lái)的實(shí)際效果，Netstal-Maschinen AG首先請(qǐng)法國(guó)PDG Plastiques公司來(lái)試用PRElactia瓶坯。PDG Plastiques公司擁有多臺(tái)吹塑機(jī)，并且非常熟悉乳制品包裝的生產(chǎn)流程。該公司快速地將PRElactia瓶坯吹制成瓶子，然后對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。6個(gè)月后，按照嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)1000個(gè)裝有UHT奶的瓶子進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明，其阻隔性能優(yōu)于單層瓶子，沒(méi)有一個(gè)瓶子使牛奶染有異味。基于此，2007年秋天，PDG Plastiques成功地將其首臺(tái)Netstal的瓶坯注塑系統(tǒng)投入到PRElactia瓶坯的制造中。
當(dāng)手持一個(gè)由PRElactia瓶坯吹塑而成的瓶子時(shí)，盡管其內(nèi)層為灰色，但瓶子仍立顯純白色。與采用多層法的瓶子相比，灰色的內(nèi)層一般看不出來(lái)。如果將瓶子切開(kāi)，則可以看出材料的匹配情況，并且這種匹配還避免了分層脫層的可能。光線測(cè)量結(jié)果表明，瓶子吸收的光線可高達(dá)99.99%，并可反射波長(zhǎng)700nm的光線。
顯然，多重注塑是Netstal-Maschinen AG及其合作伙伴為乳制品的PET包裝開(kāi)發(fā)出的一種完美的解決方案。
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