塑料瓶的“瘦身”之路怎么走:最新的轻量化工艺技术,值得关注

材料技术观察 2021-11-15

轻量化塑料包装塑料瓶

1966 字丨阅读本文需 6 分钟

随着各国对生态环境保护进一步的认知和关注,一次性塑料包装的减量使用以及再生利用成为全球共同面临的课题。中国作为世界最大的塑料制品国,每年消耗塑料原料超过1亿吨,其中,塑料包装消费量惊人,占塑料消费比例约25%,每年催生巨量塑料垃圾。

为此,2020年,我国出台“史上最严”限塑令,提出到2022年,一次性塑料制品消费量明显减少,替代产品得到推广,塑料废弃物资源化能源化利用比例大幅提升;到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,多元共治体系基本形成,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低,塑料污染得到有效控制。2021年,“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,要加强塑料污染全链条防治;加强废旧物品回收设施规划建设,完善城市废旧物品回收分拣体系;推行生产企业“逆向回收”等模式,建立健全线上线下融合、流向可控的资源回收体系。

饮料是人们的日常消费品,PET包装的饮料是典型的一次性塑料包装产品。全球对PET瓶的高量需求,导致产生了数量庞大的废旧PET瓶,其回收利用也受到了较高的关注。如何通过工艺或原料创新实现减塑,成为饮料行业迫切应对的课题。

轻量化瓶技术成熟但消费者存疑

轻量化和再生塑料(rPET)的使用是实现减塑的两个有效途径,而轻量化瓶需要从包装技术和装备技术两个方面来突破,才能确保实现工业化。西得乐大中华区包装和模具运营总监谢华表示,“轻量化瓶是降低塑料使用非常有效的一种方式,大概在过去10年间,中国曾经引领了整个亚太区饮料瓶轻量化的潮流。”

西得乐大中华区产品技术经理王伟介绍,以500毫升瓶装水PET瓶为例,1990年使用瓶子的克重约为19克,经过技术创新,2019年西得乐在美国推出了6.5克重的500毫升PET瓶,瓶子克重降低了66%。同时,生产能耗从6.3瓦时/瓶降低到2.3瓦时/瓶,效率从1000瓶/模/小时提升到2700瓶/模/小时。

从生产成本来看,轻量化瓶也极具优势。据了解,饮料瓶的生产成本中,PET原材料可以占到70%,包装的克重对饮料瓶成本有非常直接的影响。

然而,随着我国经济的发展,消费者对产品的品质提出了更高的要求,对克重较轻、手感偏软的轻量化瓶接受度逐渐降低。“轻量化瓶是啥?”在采访中,多位消费者向记者表示不懂轻量化瓶的概念,甚至错误的将使用轻量化瓶的产品视为假冒伪劣产品。

中华环保联合会绿色循环普惠专委会秘书长蒋南青表示,轻量化瓶的出现让消费者产生“商家在偷工减料”的误解。

确实,在消费升级的过程中,部分消费者对于轻量化瓶的接受度不高,甚至有些人会认为瓶子品质有瑕疵。西得乐提出“适量克重”的概念,指的是在包装上能够带来比较好消费体验的同时,降低非必要区域原材料的损耗。从技术开发的角度对整个包装进行精细化管理,在每一个环节都尽量减少塑料的使用量,这样就既能让消费者接受,又可减少不必要的浪费。目前市场上,包括行业前三名的头部企业都在使用“适量克重”瓶。

如今,在循环经济大浪潮下,除了使用回收的原材料外,瓶胚的轻量化对于想要降本增效、实现可持续性发展的企业来说是非常重要的方面。

我们盘点下,今年有哪些最新的轻量化工艺技术值得关注!

直接采用热清洗的薄片生产7.6克瓶

意大利塑料容器成型设备的制造商西帕(SIPA)今年研发出一款只有7.6克重的瓶子——DUO Ministackable,由100%再生塑料制成。西帕称其为“世界上最小、最轻的可堆码瓶子”。

该瓶采用了100% rPET瓶坯吹塑而成,由Sipa Xtreme Renew平台制造,该平台直接使用热清洗过的薄片生产瓶坯,是该公司具有创新性的技术。

西帕称,这项技术的最大亮点就是使瓶坯超轻。同时,由于独特的设计,瓶子具有可堆码性,节省了空间。该包装还获得了RecyClass A级证书。

通过模具设计实现PET瓶轻量化

今年6月,西得乐将旗下的两家PET模具子公司——COMEP和PET Engineering合并后,新成立了一家模具制造公司Competek。新公司旨在将现有的两种PET瓶拉伸吹塑模具生产技术相结合,在成型过程中减轻重量,节省能耗。

其中一项为西得乐的Starlite 瓶底设计技术,应用于非碳酸饮料和碳酸饮料瓶,有助于减轻瓶重,并提高码垛稳定性。据称,0.5升的瓶子重量可减少1克,1.5升的瓶子重量可减少2克。Competek称这项技术适用于任何品牌的拉伸吹瓶机。

除此之外,该公司在模具加强筋位置增设额外通风孔来改善气体排放,从而降低了吹塑压力,大大节省了能耗。

这两种技术在市场上已得到广泛应用,适用于最大容积为2.5升的碳酸饮料瓶、5升非碳酸饮料瓶和所有尺寸的PET瓶。据称,每制造1000 个瓶子可能节省1到2欧元,每1000个瓶子减少2.4 至 4.8 公斤的二氧化碳。这种组合解决方案同时适用于100% rPET瓶。

灵活处理挤出型坯壁厚度

美国格雷汉姆包装公司(Graham Packaging)开发出一种技术AccuStrength,可以在型坯中有选择地加固某些区域。

通过在型坯的特定位置增加垂直带,在型坯被挤出时有选择地使容器壁厚变厚和变薄,以优化材料分布,实现满足结构要求(如最高载荷强度和跌落测试)的最轻的整体重量。

AccuStrength技术生产的容器比传统“径向”型坯控制系统制造的瓶轻11%。该技术可以应用于30mL到2.2L的容器。该公司指出,容器越大,就能实现越多的效益,轻量化达到15%是有可能的,适用于制造带把手的家庭护理包装和汽车用品包装。

容器包装轻量可以降低材料和运输成本,同时确保在集装箱运输和商店货架上不易损坏或变形。

据悉,Accustrengs技术多年前开始研发,在2020年获得专利。

文章来源: CPRJ塑料橡胶,中国食品报大健康产业

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