根据Freedonia Group Inc.的预测,全球对饮料杯、容器和盖子的需求每年增长5%,到2014年将达到234亿美元。于此同时,制造商则在竭力寻求提高加工效率和产品质量的方法。许多制造商发现,将埃克森美孚化工提供的威达美™丙烯基弹性体与聚丙烯(PP)共混,可以实现更好的抗冲击性、透明性和刚度平衡,同时还可以提高加工效率。
饮料杯和容器制造商面临众多挑战。特别在将均聚聚丙烯(hPP)用于热成型应用时,由于其柔韧性以及低温抗冲击性能较差,一些问题尤其突出,包括产品精细度不足、成型不完整或者生产时出现开裂,以及产品在处理和运输期间易于损坏等。
另外一个问题是,当使用乙烯基抗冲击改性剂时,会使产品透明度明显下降。
宏华机械塑胶有限公司(以下简称“宏华”)是中国的一家机械制造商,生产用于食品和饮料容器加工的挤出、热成型和模具系列等设备。宏华通过考虑和评估加工所用材料的性能,努力帮助制造商解决材料和加工的挑战。
材料挑战
制造商通常使用的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、均聚聚丙烯(hPP)或无规共聚聚丙烯(RCP)。
PET具有良好的透明度,但在耐热性方面表现不佳。因此,PET容器不能用于热饮或在微波炉中使用,否则会变形。另外PET中也难以实现色母的均匀分散,无法长期使用、重新装填或重复使用。
PS可以制成透明或五颜六色的产品,而且易于加工,但耐热性差,抗冲击性和抗撕裂性不足,在低温下这些缺点更为明显。
hPP虽然具备良好的耐热性,并且通过了广泛的食品接触认证,但由于其柔韧性较差,可能引起产品精细度不足、成型不完整或者生产时出现开裂等问题,从而导致相比其它材料而言较高的报废率。同时,它在运输期间的抗冲击性能差,低温下易碎。
相比hPP,RCP成本较高,虽然能带来良好的透明度和柔韧性,但其低温下的抗冲击性仍然不足。
为了提高柔韧性,宏华最初建议使用“三合一”聚合物配方。采用含有15%的低密度聚乙烯(LDPE)、15%的高密度聚乙烯(HDPE)和70%的聚丙烯的配方。虽然能改善加工过程中的柔韧性,但会降低产品的透明度。通过加入成核剂或透明剂作为第四种成分,可以改善透明度,但又会带来加工期间的异味问题。
威达美™带来的新机遇
宏华转而向埃克森美孚化工寻求帮助,探索使用威达美™丙烯基弹性体提升柔韧性的解决方案。两家公司共同开发了两套解决方案:
5%到10%的威达美™3020丙烯基弹性体与聚丙烯直接干混的方案,可以很好地实现抗冲击性、透明性和刚度平衡。经过实践证明,这个配方可以有效减少杯子在生产和运输期间的破损。而另外一套方案则是使用威达美™6102丙烯基弹性体与聚丙烯共混,可在更低添加量下,即在较低的成本下实现抗冲击性能的提升,同时杯子的透明度得以保持,且不会产生模切问题。
更高的加工效率
威达美™可以方便地与hPP和RCP共混。它与聚丙烯的相容性极佳,另外还结合了改善柔韧性和弹性的优点,使得材料的加工成型更为容易,这对于又深又长的杯子等复杂形状的成型来说非常重要。相比原来的hPP或RCP牌号,混料加工商现在有了更多的选择来满足最适于应用的柔韧性需求。
威达美™丙烯基弹性体具有较低的熔融温度,从而降低了加工温度,其较高的流动速率会提升加工速度。这可以减少能源消耗并提高加工效率。其柔韧性有助于提高拉伸比,减少流痕,从而实现更好的产品质量和更低的废品率。由于这种弹性体的收缩率比聚丙烯低,使得生产工艺更易于控制,模切更准确,从而改善杯子与盖子的相配程度,有助于降低废品率。
更好的产品
威达美™是一种具有成本效益的弹性体,可以提高整体产品质量,实现具有吸引力的包装,带来更多客户关注。它有助于保持透明度、帮助色母均匀分散并减少或消除应力发白,保证了部件的颜色和质量。这对于杯子或片材、托盘、铰链和型材等其它容器非常重要。
抗冲击强度的改善带来了减薄机会,能够减少材料使用并降低成本。存储和处理期间的破损可以降到最低,并且杯子在堆叠时不易破损,这也为运输带来了方便。得益于较低的玻璃化转变温度(-28°C,-18.4°F),威达美™丙烯基弹性体可有效提高聚丙烯在低温下的抗冲击强度。
较低的热起封温度和卓越的热封性能可以节省能源和降低成本。
对于具有较高防滑要求的应用,例如片材、手柄和杯子,可以使用该弹性体来提高摩擦系数。通过提高附着摩擦力使得产品在使用过程中不容易发生滑移。
威达美™符合美国和欧盟的食品接触条例,为热成型杯子和其它食品包装应用带来了新的商机。
浙江宏华机械塑胶有限公司王志强经理说:“与埃克森美孚化工的合作帮助我们更好地满足了客户在加工效率和产品质量方面的需求。由于威达美™在热成型杯子中表现出卓越的性能,我们建议客户将其用于其它应用,例如食品盒、托盘和其它塑料容器。客户能够在改善产品质量的同时提高加工效率,从而在不断发展的市场中实现自身的竞争优势。”