У той же час, досягнення в галузі використання багатошарових технологій і технологій нанесення покриттів знижують цінову перевагу скляних пляшок і металевих банок для пива, газованих безалкогольних напоїв (CSD), соків, чутливих до впливу кисню, а також харчових продуктів гарячої розфасовки.
Три роки тому у всіх були великі надії на пляшки для пива з бар'єрного РЕТ, але успіх виявився не таким легким, яким вона здавався спочатку. Насправді, менше 0,1% з 250 мільярдів ємностей для пива, які використовувалися по всьому світу протягом 2002 року, були з РЕТ. Найбільшим недоліком РЕТ виявилися не експлуатаційні характеристики, а економічні чинники.

Бар'єрні покриття, такі як BestPET від Krones, можна наносити з одношарового РЕТ зі швидкістю 20,000 пляшок на годину. Промислово вироблені покриття використовуються для упаковки пива, соків, чаю, содової і духів.

У відповідь компанії, що займаються видувним формуванням, направили всі свої зусилля на створення пляшок з бар'єрного РЕТ, які можна використовувати для застосувань з менш жорсткими вимогами: для упаковки соків, CSD, і продуктів гарячої розфасовки від маринованих овочів до дитячого харчування. Основний упор робиться на обсяги від 8 до 32 унцій, саме тут спостерігається бурхливий ріст (см. Таблицю 1).
Джерела всередині галузі прогнозують, що різноманітність напрямків цих технологій, що розвиваються - нові бар'єрні смоли і поглиначі кисню, більш дешеві поверхневі покриття і більш продуктивні системи формування преформ з багатошарового РЕТ - стане основою для подальшого розвитку цього невеликого, але багатообіцяючого ринку.

Горький пивний урок
Всього кілька років тому займаються видувним формуванням виробники були сповнені надій, що з пивом все піде так само, як і з дволітровими пляшками для содової, і що такі пляшки стануть золотим дном для компаній, що займаються видувним формуванням. На сьогоднішній день ці мрії не збулися.
Перехід при упаковці пива зі скла на РЕТ бентежать завдання, тут необхідний бар'єр проти виходу вуглекислого газу і бар'єр проти проникнення кисню при збереженні прозорості і міцності. Каменем спотикання є ціна за одиницю продукції, яка для пивних пляшок з бар'єрного РЕТ на 100% більше, ніж для пляшок зі скла. За цих пір перехід на PET багато в чому обмежувався дрібносерійне невеликими пивоварнями і спеціальними сферами застосування, такими як спортивні арени.
Великомасштабний перехід на пивні пляшки з бар'єрного РЕТ зажадає від пивоварів і формувальників великих інвестицій в умовах тиску фактора вартості. Так, наприклад, навряд чи для виробників пива буде здійсненним завданням плавний перехід до випуску пивних пляшок з РЕТ на тих же лініях, на яких зараз не тільки виробляються скляні пляшки, але здійснюється розфасовка, закупорювання та нанесення етикеток зі швидкістю 75,000 пляшок на годину.
Іншою перешкодою є те, що 80% світового виробництва пива розливається з використанням тунельної пастеризацией. При цьому пиво розливається в пляшки при температурах, які піддають його впливу термічного навантаження і тиску, які РЕТ зазвичай не витримує.

При упаковці газованої води і содової при обсязі до 0.5 літра переходять на пляшки з РЕТ з адаптованими для даного застосування властивостями бар'єру проти вуглекислого газу. (Фото: Amcor)

Однією з причин відмови від деяких програм в області упаковки пива було побоювання, що використання пластмасових пивних пляшок може порушити експлуатацію існуючої в даний час системи утилізації пляшок з РЕТ. Насправді ж формувальники стверджують, що, згідно з отриманими в ході досліджень даними, багатошарові пивні пляшки, навіть пофарбовані, можна утилізувати і відновлювати для повторного використання. Прихильники бар'єрних покриттів стверджують, що мала товщина цих покриттів і простота, з якою вони віддаляються в простих установках з відмивання пластівців з утилізованих пляшок, доводять, що вони не становлять загрози для процесу утилізації.
Зіткнувшись з усіма цими труднощами, більшість пивоварів США зайняли вичікувальну позицію. Проте, в обмежених кількостях використовуються і багатошарові пляшки з РЕТ і пляшки з покриттям, а формувальники зберігають упевненість в тому, що ринок упаковки пива ще знову відродиться як бажана мета, можливо, десь років через п'ять.
Тим часом нездійснені надії в області ринку упаковки пива були більш ніж компенсовані проникненням на ринок упаковки харчових продуктів, чутливих до проникнення кисню. Тут вся справа в невеликих розмірах, велика площа поверхні в порівнянні з обсягом вимагає відносно невеликого посилення кисневого бар'єру від 200% до 500% більше, ніж у стандартного PET.
Роберт Міллер з компанії Business Development Associates в Бетшеде, Меріленд, оцінює існуючий попит на пляшки з бар'єрного РЕТ в Північній Америці і Європі приблизно в 3,5 мільярда одиниць в рік. Проникнення найзначніше в області розфасовки соків і чаю, на неї припадає 52% сьогоднішнього споживання. Міллер очікує сильне зростання в найближчому майбутньому для даних застосувань, а також для енергетичних і ароматизованих алкогольних напоїв (FAB) і більш дрібних пляшок для газованих безалкогольних напоїв та газованої води.

Пляшки для пива з бар'єрного PET повільно, але вірно проникають в області спеціальних застосувань для упаковки особливих і дрібно розфасованих напоїв, таких як, наприклад, використовувані на спортивних аренах. (Фото: Owens-Illinois)

Іншим швидко розвиваються сектором є гаряча розфасовка продуктів з фруктів, джемів, соусів, заправок, маринованих овочів і сумішей для дитячого харчування.
Готується впровадження в область виробництва ароматизованого молока і кавових напоїв.

Безліч варіантів бар'єрного вибору
Одним з трьох основних способів створення бар'єрів проти вуглекислого газу і кисню у пляшок з РЕТ є утворення багатошарової структури, в якій структурні шари PET розташовані між ядерними шарами або шарами, що містять більш дорогі бар'єрні матеріали. При такому підході можна скористатися перевагами нових багатообіцяючих бар'єрних матеріалів, таких як нанокомпозити на основі нейлону, а також "пасивно-активні" бар'єрні системи. Останні є складами двостороннього дії з пасивного бар'єрного матеріалу і активного поглинача кисню, який перешкоджає проникненню кисню і також поглинає кисень з верхньої частини пляшки і вмісту.
При використанні технології нанесення поверхневого покриття, наносять надтонкий бар'єрний шар на одну поверхню пляшки з одношарового РЕТ. Устаткування для нанесення покриття відрегульовано так, щоб відповідати спеціальним бар'єрним потребам, пропускна здатність устаткування різко підвищується, а нові конструкції установок сприяють інтеграції в існуючі високошвидкісні лінії розфасовки.

Одноразові упаковки для соків і сокових напоїв є найбільший і швидко зростаючий сектор в області виробництва контейнерів з бар'єрного РЕТ. (Фото: Amcor)

"Ідеальним" шляхом до створення пляшки з бар'єрного РЕТ є утворення одношарової поліефірної структури. Для реалізації цього підходу буде потрібно змішування бар'єрної смоли або поглинача кисню (або і того, і іншого) з PET. Тут не потрібно обладнання для створення багатошарових структур або нанесення покриттів, і ніяк не буде порушена свобода вибору форми для пляшки. Проте, в інформованих джерела визнається, що до сих пір з'являлося не дуже багато практичних "одношарових рішень", в основному, через те, що відповідні матеріали дуже дорогі.
Приблизно 70% пляшок з бар'єрного РЕТ вироблено з використанням багатошарових структур, і ця технологія довела свою життєздатність завдяки десятирічному застосування при виробництві пляшок для кетчупа. "Пляшка для харчових продуктів з багатошарового РЕТ є оптимальним рішенням з точки зору бар'єрних робочих параметрів, функціональності і обсягів витрат", - стверджує Джон Кермет, віце-президент з маркетингу та продажу компанії Kortec Inc., компанії, що поставляє системи соінжекціі для формування багатошарових преформ . Компанія зараз передислокується на великі виробничі потужності для того, щоб відповідати швидко зростаючому глобальному попиту на багатошарові системи преформ для упаковки пиво, чаю, соку та інших харчових продуктів.

Табл ица I запитав на контейнери для харчових продуктів з РЕТ з високими бар'єрними властивостями

Обсяг в мільйонах одиницьaГотовий продукт
кетчуп
Сік і чай
вода
CSDb
FABc
пиво
Всього:Багатошарові

475-575
1000-1100
75
150-300
250-300
225-320
2275-2670 Поверхневе покриття
-
700-800
-
250-300
-
15-20
965-1120 Всього
475-575
1700-1900
75
500-600
250-300
240-340
3240-3790 a За Північній Америці і Европеза 2002 р b Газовані безалкогольні напої. c Ароматизовані алкогольні напої. І сточнік: Business Development Associates

Там, де необхідна висока продуктивність, в даний час перевага віддається контейнерів з багатошарового РЕТ, в НЕ контейнерів з покриттям. Kortec тільки що представила на ринок систему соінжекціі преформ на 72 гнізда, яка працює з тим же 300-тонним пресом, який раніше використовувався з 48 гніздами (див. Статтю на стор. 19). Без жодного збитку для тривалості циклу, в результаті виходить продуктивність на 50% вище за 25% додаткових капіталовкладень. Вихідним застосуванням є пляшка для газованих безалкогольних напоїв обсягом 16 унцій з подвійним з вуглекислого газу терміном зберігання в порівнянні з типовою пляшкою з одношарового PET.
Керміт також додає, що можна виробляти такі багатошарові контейнери, які зможуть витримувати пастеризацію. Технологія Kortec використовується для виробництва однієї витримує пастеризацію пивної пляшки з РЕТ, яка виготовляється в Китаї компанією Zhong Fu. Це стало можливим завдяки новим властивостям пляшки, технологіям обробки та модифікаціям матеріалу.
DevTech Labs, компанія займається технологіями виробництва пляшок з PET, розробляє гібридну систему, яка поєднуватиме соінжекцію і послідовні цикли формування для виробництва преформ з бар'єрного РЕТ з кількістю шарів від шести до дев'яти. Така структура підвищує точність створення шарів і здійснює орієнтацію шарів для оптимізації бар'єрних властивостей.
Компанія Owens-Illinois з Чикаго використовує пятислойную соінжекцію патентованих пасивно-активних бар'єрних матеріалів для виробництва упаковки харчових продуктів, від кетчупу до пива. Її бар'єрний матеріал SurShield включає найлон MXD6 і поглинач кисню в двох надтонких шарах, вставлених між зовнішніми шарами РЕТ і ядерним шаром, що включає до 35% утилізованого для повторного використання матеріалу. Повідомляється, що бар'єр проти вуглекислого газу збільшений на 40%.

Епоксидно-Аміновен зовнішнє бар'єрне покриття від компанії PPG Bairocade для пляшок з PET тепер може мати забарвлення або відтінок

Має головний офіс у Філадельфії компанія Constar International використовує тришарову структуру з бар'єрним шаром з нейлону MXD6 і поглинача кисню. Дана пасивно-активна бар'єрна система Oxbar призначена для виробництва упаковки соків, FAB, харчових продуктів гарячої розфасовки і пива. Constar проектує пляшки так, щоб вони витримували тунельну пастеризацію, використовуючи для цього більш витягнуте горлечко, яке розширюється для зняття тиску і основну конструкцію, яка зберігає форму і міцність.

Варіанти бар'єрних смол
Поява цілої низки нових бар'єрних матеріалів привело до створення численних контейнерів з багатошарового РЕT. На сьогоднішній день розташовані зверху шари виготовляються з нейлону MXD6 від компанії Mit subishi Gas Chemical (MGC) і етилен вінілового спирту (EVOH) від Eval Co. . з Америки (Evalca), обидва матеріали коштує приблизно $ 2.50 - $ 3.50 за фунт.

Evalca пропонує марку Eval F, яка може похвалитися вищими бар'єрними властивостями проти вуглекислого газу, ніж MXD6, а також і хорошою прозорістю, і прекрасної здатністю зберігати присмак. Більш новий продукт, Eval ABP, поєднує матрицю з EVOH з її хорошими властивостями бар'єру проти вуглекислого газу з поглиначем кисню для захисту харчових продуктів, чутливих до впливу кисню, і збереження свіжого смаку пива.
MXD6 являє собою прозору смолу з прекрасними бар'єрними властивостями, здатну витримувати гарячу розфасовку. Сем Сузукі, американський комерційний директор MGC, каже, що MXD6 використовується в Японії для виготовлення одноразових одношарових упаковок для зеленого чаю. MGC планує побудувати новий виробничий об'єкт в США до 2004 з продуктивністю 22 мільйонів фунтів на рік MXD6.

Таблиця II - M 9 нанокомпозит в пляшках з багатошарового РЕТ

Температура плавлення, C
Розтягування,%
Димчастий,% Найлон М XD6
237
3.3
1-2 Найлон М XD6
237
3.3
1-2
Робочі параметри пляшок, в тижнях
O 2 термін зберігання, сік
CO 2 термін зберігання, пиво
CO 2 термін зберігання, CSDb
7
14
32
28
21
48 a M 9 наногліна / MXD 6 бар'єр складають 5% по масі від багатошарової структури. b Газований безалкогольний напій Джерело: Nanocor

За рахунок партнерства з MGC, Nanocor володіє правами компаундирования в розплаві свіх власних добавок з наногліни з нейлону MXD6 для використання при створенні пляшок і плівок з бар'єрного РЕТ. Деякі подробиці про це нанокомпозит "M9" були дані в доповіді, представленій минулого місяця на конференцію Nova Pack Americas 2003 року в Орландо, Флорида, спонсором якої була Schotland Business Research of Skillman, Нью Джерсі. "Дані показують, що M9 може похвалитися вищими бар'єрними властивостями проти вуглекислого газу і кисню, ніж стандартний MXD6, відповідно, на 50% і 75%," - говорить Пітер Маул, президент Nanocor (див. Таблицю 2). Матеріал також зберігає високу прозорість і стійкість до деламінаціі, рівні параметрам стандартного MXD6. Термін зберігання, вказаний для пива в США (110 днів) і в Європі (180 днів), може досягатися за рахунок тришарової (PET / M9 / PET) структури, що використовує більш тонкий бар'єрний шар в порівнянні з простим MXD6. Маул також говорить, що M9 коштує більше, ніж MXD6, але виробник все одно отримає велику економію. M9 буде пропонуватися компанією MGC на ринку у вигляді гранул, готових до вживання.

Honeywell розширила сферу застосування свого сімейства Aegis нанокомпозитів на основі нейлону 6 для того, щоб охоплювати весь спектр застосувань, що використовують пляшки і плівки для харчових продуктів з високими бар'єрними властивостями. Джон В. Джонс, фахівець з розвитку ринку, говорить, що Honeywell планує зберегти контроль над технологією, незважаючи на що планується перехід найлоновая бізнесу Honeywell компанії BASF.

http://www.newchemistry.ru/images/img/letters4/860.jpg

Продукти Aegis являють собою вироблені в реакторі або ж компаундированием з розплаву суміші нейлону 6 і низьких концентрацій (2%) пластинок наногліни, які функціонують як затримують бар'єри по відношенню до вуглекислого газу і кисню. Едвард Соккі, що відповідає в Aegis за технологію, додає, що у компанії Honeywell є патентований поглинач кисню, який підвищує бар'єр проти вуглекислого газу до параметрів, властивих склу. Він каже, що в ньому міститься "полідинові освіту", діспергіроване в нейлону 6, яка не завдає шкоди матричних властивостями. (Назв. Картинки: Робочі параметри нанокомпозиту з нейлону 6 в пляшці з РЕТ для газованої содової).
За наявними даними, Aegis OX, нанокомпозитний марка, яка містить поглинач кисню, дає достатні бар'єрні властивості проти вуглекислого газу і кисню для захисту пива. Aegis OX використовується при виготовленні тришарових пляшок об'ємом 12 унцій для пива преміум класу компанією Anchor Brewing з Сан-Франциско.

Aegis CSD і HFX є марками, які оптимізовані для газованих напоїв і харчових продуктів гарячої розфасовки, відповідно. Aegis CSD істотно підвищує бар'єр проти вуглекислого газу в порівнянні з немодифікованим PET, роблячи його придатним для виробництва більш дрібних пляшок для газованих безалкогольних напоїв. При утриманні 3.5% від маси пляшки, Aegis CSD продовжує термін зберігання півлітрових пляшок з 9 до 14 тижнів (див. Графік). Згідно з останніми даними, термін зберігання подовжується до 16 тижнів. Aegis HFX є пасивно-активну систему, яка збільшує опір впливу кисню у харчових продуктів. Соккі каже, що обидва матеріали демонструють істотні досягнення в області підвищення стійкості до деламінаціі.

Межі термостойкости РЕТ Критичні для Здійснення гарячої Розфасовка або пастерізації. Постачальник поліефіру Kosa вірішує Цю проблему с помощью сополимера РЕТ Polyclear 2201 и сополимера PET / PEN Рolyclear 2202. У обох термостійкість вищє, чем у простого РЕТ. Повідомляється, що марка 2201 витримує до 1980 F (920 C), що набагато перевершує звичайний діапазон гарячої розфасовки. Про Polyclear 2202 повідомляється, що він витримує до 2030 F (950 C), цього достатньо для деяких пляшок, які піддаються пастеризації.

PEN, близький родич PET, зазвичай дає п'ятикратне підвищення бар'єрних властивостей, як проти вуглекислого газу, так і проти кисню, в порівнянні з одношаровим РЕТ, а також більш високу термостійкість і хорошу прозорість. PEN має температуру переходу в склоподібний стан 1220 C, набагато перевершує цей параметр для PET, тому суміші PEN дозволяють здійснювати пастеризацію одношарових пляшок. Висока вартість сумішей PEN і PEN / PET в даний час перешкоджає повномасштабного переходу на одноразові контейнери. Але джерела в компанії BP Amoco з Непервілля, Іллінойс, яка виробляє основний мономер для PEN, повідомляють, що пляшки з одношарового PEN починають пробивати собі дорогу в область виробництва багаторазових пляшок для пива і води повторного заповнення в Європі і Бразилії.

Підйом в області виробництва покриттів
Кілька наявних технологій нанесення бар'єрного покриття розрізняються за типом матеріалу для покриття, місця розміщення покриття (внутрішнє або зовнішнє покриття), а також за методом нанесення. Системи нанесення покриттів використовуються для виготовлення пляшок з одношарового РЕТ; це покращує їх економічні показники. Проте, обладнання дорого і вимагає інтеграції в комплексні, високошвидкісні лінії, які здійснюють розфасовку, закупорювання та нанесення етикеток. Більшість постачальників обладнання для нанесення покриттів також є і постачальниками установок для формування з роздуванням і витяжкою, а також установок для розфасовки.

Одношаровий PEN рентабельний для виробництва пляшок для пива і води, які придатні для повторного використання або утилізації. (Фото: BP Amoco)

Холодноплазменная технологія компанії Sidel , Спочатку призначена для упаковки пива, дозволяє наносити тонке вуглецеве покриття на внутрішню поверхню пляшки, що підвищує бар'єр проти вуглекислого газу в сім разів, а проти кисню в тридцять разів. Сучасна швидкість виробництва становить 10,000 пляшок на годину, але скоро буде представлений варіант, у якого пропускна здатність в два рази вище. Новий варіант, Actis Lite, призначений для застосувань з менш жорсткими вимогами, наприклад, для упаковки соків, газованих безалкогольних напоїв і продуктів гарячої розфасовки.

Sidel вже продала по всьому світу близько 20 установок для нанесення покриттів Actis і Actis Lite, включаючи дві в США. У число споживачів входять австрійська Alpha-Werke (упаковка пива і соків), французька Kronenbourg (пиво), і японська Hokkai Can (зелений чай). Компанія Plastipak Packaging з Плімута, Мічиган, використовує систему Sidel для нанесення покриття на пляшки з PET, які використовуються для пакування напоїв та інших нехарчових продуктів (наприклад, лікарських препаратів).

PPG Industries продає покриття, які наносилися на мільярди пляшок для соків, пива і газованих безалкогольних напоїв по всьому світу. Рідкий епоксидно-аміновий матеріал компанії PPG Bairocade напилюється на зовнішню поверхню пляшок з PET, які потім піддаються поверхневому отверждению. Утворюється зшите покриття товщиною від 1 до 6 мікрон блискуче, має прекрасні бар'єрні властивості проти вуглекислого газу і кисню, а також витримує пастеризацію. Змащуюча здатність покриття полегшує обробку, доводячи швидкість до 45,000 пляшок на годину при безперервній експлуатації. Покриття можна видаляти очисниками на водяній основі, які зазвичай використовують для очищення пластівців з утилізованих пляшок з РЕТ. Новою можливістю є фарбування прозорого покриття, наприклад, в бурштиновий колір для пива.
Одним з ліценціатів Bairocade є Graham Packaging з Йорка, Пенсільванія, яка використовує покриття на пляшках для соку з ємністю 12-20 унцій. У Саудівській Аравії PepsiCo використовує Bairocade для нанесення покриттів на одноразові пляшки для газованих безалкогольних напоїв.

Sipa розробляла спільно з PPG обладнання для видувного формування для використання з Bairocade. В даний час Sipa розробляє свою власну технологію нанесення покриттів для нанесення на цілий ряд пляшок з РЕТ. Представник компанії натякнув, що подальші подробиці будуть оприлюднені на виставці NPE в червні.
Tetra Pak пропонує для ліцензійного використання систему плазмового нанесення покриття з двоокису кремнію для обробки внутрішньої поверхні пляшок. Джефф Келлар, віце-президент по упаковці з пластмаси, каже, що покриття Glaskin дає параметри бар'єру проти вуглекислого газу і кисню, рівні параметрам скла. Далі, еластичність покриття забезпечує цілісність бар'єру (стійкість до утворення тріщин) незважаючи на розширення або скорочення пляшки під час розфасовки. Келлар очікує, що Tetra Pak в цьому році досягне комерційного успіху з Glaskin в США в області виробництва упаковки для соків і продуктів гарячої розфасовки.
Технологія BestPET компанії Krones заснована на нанесенні бар'єру з окису кремнію на зовнішню поверхню пляшки. Повідомляється, що при цьому зберігається хороша прозорість, при невеликому збільшенні бар'єру проти вуглекислого газу і кисню. Швидкість нанесення доходить до 20,000 пляшок на годину. Технологія була розроблена спільно з Coca-Cola Corp. для використання на пляшках для CSD. Новий варіант BestPET Plus був запущений для виробництва одноразової упаковки соків, CSD, пива і контейнерів гарячої розфасовки. Він захищає зовнішнє скляне покриття поверхневим шаром.
На конференції Nova-Pack Americas, компанія Micro-Coating Technologies представила потенційно низкозатратную технологію нанесення покриттів, яка називається хімічне осадження в паровій фазі з горінням (CCVD). "Наша відкрита система з використанням полум'я виробляє осадження тонкого покриття-будь-якого з декількох видів органічних або неорганічних покриттів-на консервні банки, пластикові пляшки або плівки", - говорить Джон Едвардс, віце-президент з маркетингу та продажу. Він стверджує, що технологія CCVD простіша в експлуатації, менш затратна в розрахунку на одну пляшку і більш безпечна для навколишнього середовища, ніж інші системи нанесення покриттів. Повідомляється, що CCVD підвищує бар'єрні властивості проти вуглекислого газу і кисню, не завдаючи шкоди прозорості.
Реалізація технології CCVD починається з нанесення покриття з низьким тиском насичених парів, яке атомизируется в туман і висушується і одночасно отверждается використовують відкритий вогонь. Для здійснення технології не потрібна вакуумна камера, і, за наявними даними, вона легко сумісна зі звичайними лініями по виробництву пляшок.

SIG Corpoplast розробила у співпраці ротаційну установку для нанесення покриттів Plasmax 12D, щоб наносити покриття від Schott HiCotec з Майнца, Німеччина. Вона використовує холодну плазму для осадження оксиду кремнію всередині пляшки. Повідомляється, що вартість обробки нижче, ніж при використанні інших підходів до створення бар'єрів.

Роберт Ліверсач , Виконавчий редактор
Джерело: Plastics Technology

Детальніше з ситуацією на російському ринку ПЕТФ преформ можна познайомитися в звіті Академії кон'юнктури Промислових Ринків « Ринок ПЕТФ преформ в Росії ».