OPP／PET塑料瓶综合比较分析(图)

　　

　　PET塑料瓶

　　定向聚丙烯（OPP）在刚性、透明度、阻隔性和加工性上比PET略逊一筹，但OPP比PET价格低，耐热性好，所以OPP在食品和非食品包装领域有着巨大的应用前景。尽管它的产出率比PET低，但随着树脂的改性以及增透剂和机械设备技术的不断发展，OPP容器已可以取代玻璃、PET和PVC容器。目前，瓶装水、果汁、热灌装食品、干粉和个人卫生用品的包装市场已出现了OPP容器，它们是在一步法注拉吹（ISBM）和二步法加热拉吹（SBM）成型机中模塑成型的，既透明又结实耐热，价格也比传统材料低。

　　通常，瓶级PET的密度为1.35g/cc，目前的售价是63美分/磅，而定向聚丙烯瓶使用的增透PP无规共聚物的密度大约是0.910g/cc，售价为56美分/磅，从而使OPP瓶比PET瓶的成本降低了40%。伊利诺斯州Glenview市KraftFoods公司的研发经理SurendraAgarawal先生说，与玻璃瓶相比，OPP瓶具有重量轻、不易碎、装运方便等优点，而它们的“实际透明度”与PET瓶相同，所以，他们希望利用OPP瓶来降低生产成本。高速旋转加热的SBM成型机每小时可制造60000个PET瓶，相比之下，由于OPP瓶是用一步法ISBM设备生产的，效率比较低，使其被局限地使用在亚洲和南美地区的儿童营养滋补品和药品瓶上，而在美国没有被推广使用。

　　克服OPP瓶的缺陷

　　迄今为止，由于OPP瓶比PET瓶的加工速度慢，物理特性也比较差，使其未得到广泛应用。但是，这些缺点正通过先进的机械设备、优化的瓶坯设计、改进的PP树脂原料和专为PP瓶开发的助剂而得以克服。ExxonMobil公司的研究表明，高速机械的使用和OPP瓶坯的合理设计使得OPP可以与PET在产量、透明度、刚性、韧性和感官上相匹敌。如果使用诸如Sidel公司、SIGCorpoplast公司或者其他公司制造的高速、旋转加热SBM成型机，OPP瓶将具有极强的竞争性。

　　PP的缺点

　　1、PP比PET难以吸收和分散热量，而且OPP瓶坯的瓶壁较厚（为了达到同样的刚性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚）。因此，尽管PP在瓶坯注塑阶段的加工温度较低（230℃），但对OPP瓶的吹塑则需要在130℃下完成，不仅比PET瓶的能耗高，而且模塑和冷却周期也更长，致使OPP的产率比PET低25%。2、对OPP拉吹模塑的加工温度较窄，仅为5℃，而PET是15℃，从而增大了停车和产出废品的机率。另外，对OPP的拉伸方式也不同。这是因为瓶坯的某些部位，如瓶底和瓶颈，可能比瓶身的取向少，更容易造成雾化。因此，为了使OPP的透明度接近PET，瓶坯和OPP瓶的设计人员必须优化取向和拉伸比。3、OPP的刚性较低，意味着OPP瓶比PET瓶的顶负荷和周强度低。为了达到同样的刚性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚。4、OPP瓶的氧气和二氧化碳透过性是PET瓶的30倍左右，使其不可能成为盛装碳酸饮料这类需要阻隔CO2的阻隔性容器，除非镀膜或者与阻隔性树脂共注塑。

　　目前，许多公司通过对PP的研究开发，改善了OPP瓶的某些不足之处。例如3988，可解决包括雾度（主要是瓶颈和瓶底）、瓶坯成型周期长（通过增强PP成核作用解决）以及吹拉时的加工稳定性差等问题。这种Millad3988增透剂已在美国以外的OPP瓶市场上被广泛用于维生素、水、茶、果汁、清洁剂和药品的包装上。ExxonMobil公司、Basell公司、Atofina公司和BPPetrochemicals公司也相继推出了增透PP牌号，他们使用具有低残留率的催化剂取代了可影响瓶子外观的过氧化物催化剂，使OPP瓶具有高透明度和高流动性，刚性和韧性也达到了很好的平衡，从而提高了OPP瓶在包装市场的竞争力。Basell公司针对拉吹OPP瓶市场开发出了茂金属PP（mPP）。18-MFR（熔体流动速率为18g/10min）的MetoceneX50182树脂已经在Sidel机器上试用，它可以将瓶身的雾度降低至1.5%，将光泽度提高至82%。Atofina公司也在生产OPP瓶用的mPP，这种树脂可用来与常规PP掺混，以提高透明度。

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　　OPP瓶的优点

　　加拿大的ContainerCorp.（CCC）公司是北美生产OPP瓶的为数不多的几家公司之一。该公司的首席执行官NormanGottlieb先生说，综合成本和环保优势促使CCC公司几年前就进入了OPP瓶市场。他将CCC公司的EnviroClear瓶描述为“单一聚合物”包装产品，OPP瓶体，PP瓶盖和PP套筒标签全部使用可回收的PP材料。Gottlieb还说，标准的PP瓶盖可以有效地掩盖OPP瓶颈的雾化缺陷。另外，CCC公司还研究了OPP瓶的水汽阻隔性、可加工性和可热灌装性。他们用一种通用瓶坯吹塑250cc、500cc和600cc的OPP饮料瓶，用于干粉包装（需要低温沉积物这样的水汽阻隔层）和热灌装食品（价格比耐热级PET瓶低35%左右）。

　　OPP瓶具有优异的耐热性，在热灌装时可耐205℃的温度，而非耐热级的PET瓶在热灌装时只可承受160℃～170℃的温度。此外，PET瓶还需要使用真空盘来预防热灌装温度超过180℃时的塌陷，当瓶壁增厚时，生产速度减慢，造成生产成本增加20%。单层OPP瓶可以在多种热灌装食品市场上使用，尤其适合于热灌装温度较高时（180℃～205℃）的情况，从而为果汁、果酱、果胶、腌制品、酱汁和番茄酱等食品的阻隔性和非阻隔性包装开辟了市场。OPP瓶价格便宜。PET瓶和OPP瓶都需要增加气体阻隔层，尽管PET瓶和OPP瓶所使用的阻隔材料的成本基本相同，但是OPP瓶本身的价格优势使其在气体阻隔性塑料瓶市场上更加引人注目。

　　三种生产方法

　　为了解决OPP产量低的问题，BekumAmerica公司和CCC公司改造了他们的PET成型机，用于制造OPP瓶。他们认为，在PET瓶系列设备中，八腔及八腔以下的线性加热SBM系统是生产中等容量OPP瓶的最经济有效的设备。CCC公司为OPP瓶设计了一系列线性加热SBM专利设备。该公司的EnviroClear（也可以生产PET）成型机由中国的合作公司制造，有两腔到八腔多种类型。其中，四腔成型机每腔每小时生产900个瓶子，该公司的下一代设备的生产速度有望提高到1100瓶/小时。目前，CCC公司能提供最多达32个腔的瓶坯和SBM设备（中国制造），价格比本土制造的设备低40%到80%。另外，该公司还有制造敞口瓶的机器。CCC公司认为，优化瓶坯设计非常关键。该公司设计的瓶坯比PET的拉伸性高50%，透明度大大提高。CCC公司生产的OPP瓶系列产品主要包括色拉调味品、腌制品和干粉等的敞口瓶，以及洗发香波、漱口水和药品的可挤压容器。为提高顶负荷和周强度，CCC公司在灌装后向OPP瓶的瓶口空间部分注入氮气。

　　BekumAmerica公司对其加热SBM成型机（如双腔RBU-225）进行改良设计后，使其可以在PET瓶和PP瓶之间切换。几年前，BekumAmerica公司专门为PP设计了第一台全电动加热SBM机器，这台六腔SB-6型机器的额定生产能力是7200瓶/小时，只比同等腔数的PET机器慢15%。PTI公司提出了另一种制造方法。该公司认为，充分体现OPP瓶的价格优势的最好方法是，在高速、旋转加热的SBM机上，以每小时每腔1000瓶的恒定速率生产。以这样的速度，PTI公司在计算机上模拟了在Sidel机器上生产24gOPP瓶的过程，并估测出这种OPP瓶的单位成本比PET瓶低10美分。如果按照OPP瓶以前的生产速率（每小时每腔600瓶），其单位成本就会超过PET瓶。

　　严格的工艺控制可以提高OPP瓶的产量。在生产中，如果在OPP的温度范围内吹气不足，会造成拉伸不够，导致瓶坯的透明度低；加工温度过高，会使瓶体、瓶颈和瓶底呈现雾化，或造成材料在瓶壁内分布不均、瓶子发粘，从而干扰下游操作。过去，PTI公司通过实验室研究以及虚拟模型机（VirtualPrototyping）软件来预测通过加入助剂提高PET瓶坯吸热速度的效果，他们还制作了空气冷却和水冷却的模型，用以加速PET瓶的加工。现在，他们将这些技术成功地用于OPP瓶的生产，从而使目标生产率（大于每小时每腔1000瓶）变得可行。PTI公司使用的是Colormatrix公司开发的母粒型快速加热助剂。据Colormatrix公司介绍，提高PET瓶坯加热速度的助剂也同样适用于OPP瓶坯。

　　ExxonMobil公司在旋转加热拉吹成型机上进行了OPP瓶生产的计算机模拟。该公司使用了改进后的Sidel机、特殊的瓶坯设计和专门研制的PP树脂PP9505E1。这种30-MFR的材料在1mm厚时的雾度为6%，弹性模量为166000psi，所制成的OPP瓶的雾度小于2%。ExxonMobil公司制作了相同外形和重量的750cc的PET瓶和OPP瓶，并用计算机模拟OPP瓶坯在48腔膜具内的模塑过程，然后对两者进行比较。对比结果表明：OPP瓶坯比PET瓶坯宽而长，复合拉伸比低，轴向和径向的拉伸平衡性优良；OPP瓶坯壁厚较薄，可以提高加热和冷却速率；OPP瓶坯在自由坠落方式下比PET瓶的下落速度快，而使用机械手取放两种瓶坯的周期基本相等。可见，OPP瓶的成型周期比PET瓶的短，在Sidel试验机上，可以以最大能力吹塑OPP瓶；OPP瓶的感官特性与PET瓶相同；OPP瓶的顶负荷强度比同重的PET瓶略低，但能完全满足多个应用领域的要求；OPP瓶的坠落冲击强度比PET瓶的低，但对于单层冷藏用的OPP瓶来说，其强度是足够的。

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　　Sipa公司称，他们的“一步半法”集成ISBM成型机是生产OPP瓶的有效方法。这种设备先注塑瓶坯，然后通过机器人和线性输送带把瓶坯送到吹塑工序。Sipa公司为OPP瓶设计的FX20/80E型号的机器，其生产能力为30,000瓶/小时，它采用了一种特殊螺杆和一个经过重新设计的加热烘箱。采用FX20/80E生产的OPP瓶具有优良的透明度和均匀分布的瓶壁厚度。Sipa公司称，FX20/80E可以完成OPP瓶坯的方便装卸和快速加热，生产的OPP瓶可用于装水、牛奶或其他热灌装用途。

　　NisseiASB公司专为OPP瓶设计的一步法ISBM系统——ASB-650EX3主要用于需要水汽阻隔或者必须能承受蒸压釜温度（如医疗包装）的领域。该系统包括一个特殊螺杆、一个用来处理瓶坯的预处理站以及控制各模腔吹气动作的独立阀门和计时器。

　　OPP阻隔瓶的到来

　　位于芝加哥的PPPI公司（PechineyPlasticsPackagingInc.，现为Alcan公司的子公司）经过对Sidel旋转加热SBM成型机改进后，可以生产三层PP/EVOH/PP定向阻隔瓶。PPPI公司对PP表层进行改性，使PP可以不必通过粘接层而牢固地附着在EVOH阻隔层上。他们的GammaClear透明瓶有16盎司和26盎司两种，26盎司的瓶子是宽口瓶（63mm），耐温205℃，价格比玻璃和PET低。

　　PPPI公司的目标是用OPP阻隔瓶替代要求保存时间长、氧气阻隔性好和热灌装温度高的应用领域中的玻璃瓶。在8亿瓶/年的26盎司容器市场上，OPP瓶比玻璃瓶价格低。该公司预测，到2005年，OPP瓶将实现工业化。在PET瓶的设计中，使用真空盘和夹抓设计，最多只能在180℃的温度下热灌装。但是OPP瓶不需要这些特殊设计就可以承受更高的热灌装温度（195℃），从而增大了贴标空间，提高了销售优势。因此，PPPI公司认为，他们的PP/EVOH瓶在酱汁、苹果汁和其他热灌装包装市场上具有很大的潜力。

　　Kortec公司正在评估多层OPP容器的潜力。该公司认为，多层OPP容器只是补充了而不是替代了阻隔性PET容器，他们预测说，耐热OPP容器将进入需热罐装食品的包装领域，与玻璃容器和金属罐并存。另外，OPP阻隔瓶利用它的透明特性可取代不锈钢罐。制造OPP阻隔性容器的另一条路径是采用现有的PET瓶镀膜技术（等离子体、火焰或者电晕处理技术）。PPGIndustries公司宣称，其环氧树脂-胺膜Bairocade可以改善OPP瓶的氧气阻隔性，成本与镀膜PET相近。因此，Bairocade有望实现在OPP瓶上的工业化使用，通过改变镀膜的配方和厚度，可以达到甚至超过与阻隔PET容器相同的氧气阻隔性。

　　CCC公司开发了一种为OPP瓶添加氧气阻隔性的浸入镀膜的专利技术。浸入镀膜工艺简便灵活，非常适合小容量、非圆球体和特殊形状的OPP瓶。目前，CCC公司已经推出了一套每年处理3600～5600个OPP瓶的镀膜装置。