¿De qué material están hechas las botellas de poliéster?
¿De qué material están hechas las botellas de poliéster?
Poliéster es el término general para el poliéster termoplástico saturado representado por el PET, incluidos PBT, PEN, PCT y sus * * * polímeros. Entre ellos, el PET es el producto de poliéster más desarrollado, más producido y más utilizado. En el campo del embalaje, el desarrollo del poliéster, especialmente el desarrollo de envases, ha recibido la mayor atención. Actualmente, más del 20% del PET se ha utilizado como material de embalaje y la tendencia aumenta año tras año. Los envases se han convertido en el segundo mayor usuario de PET, después de las fibras sintéticas.
¿Las botellas de poliéster son botellas de plástico?
1. La columna vertebral de la familia del poliéster para envases
(1) PET (tereftalato de polietileno)
Debido a que el PET pasa rápidamente el enfriamiento puede obtenerse fácilmente amorfo, altamente Productos de PET transparentes y fáciles de estirar Cuando se utiliza PET como material de embalaje, se pueden fabricar películas de embalaje estiradas biaxialmente, películas sopladas por estiramiento de alta resistencia y alta transparencia a partir de preformas amorfas. moldeado por soplado en recipientes huecos que no se estiran. La película de PET es transparente, resistente al aceite, fragante, higiénica, confiable y adecuada para un amplio rango de temperaturas (se puede usar para cocinar a alta temperatura y congelar envases). Sin embargo, el rendimiento del termosellado es deficiente y debe usarse junto con otras películas (capas de termosellado), y el precio es más alto que el de las películas plásticas comunes, lo que limita la aplicación de películas de PET en envases. Los envases huecos de PET, especialmente las botellas moldeadas por soplado y estiramiento, aprovechan al máximo el rendimiento del PET, tienen un buen efecto de exhibición del contenido y tienen un bajo costo. Por lo tanto, cuando se utiliza PET como material de embalaje, se trata básicamente de moldeo por estirado-soplado, y el más utilizado son las botellas pequeñas de menos de 2 litros.
Las botellas de PET se están desarrollando rápidamente compitiendo con otros materiales de embalaje (vidrio, hojalata, PE, PVC, etc.) debido a su rendimiento superior, bajo coste y adaptabilidad medioambiental. ), pero su resistencia al calor y sus propiedades de barrera a los gases son deficientes, lo que limita su aplicación en el llenado en caliente y los requisitos de estanqueidad al aire. En el proceso de mejora de sus prestaciones, los envases de poliéster han logrado nuevos desarrollos. El primero es mejorar la resistencia al calor. Las botellas de PET comunes no se pueden usar para envasar cosas que requieren llenado en caliente, como jugo, té, etc. En la actualidad, a través de la investigación se han desarrollado tres prácticas botellas de poliéster resistentes al calor: las botellas termofijadoras, que pueden cumplir con los requisitos de llenado a 85 °C; las botellas de aleación PET/PEN tienen una alta resistencia al calor y pueden usarse en inyección y estiramiento ordinarios. , Las botellas que cumplen con los requisitos de llenado en caliente por encima de 80°C se pueden producir en equipos de moldeo por soplado. Si se ajusta mediante calor, la temperatura de llenado en caliente puede alcanzar más de 90 ℃. y poliarilatos resistentes al calor, etc. para mejorar la resistencia al calor.
El segundo es mejorar la barrera a los gases. Aunque las propiedades de barrera a los gases del PET son mucho mayores que las de plásticos como el polietileno, el polipropileno y el poliestireno, todavía no puede cumplir con los requisitos de productos como la cerveza, los licores y los perfumes que requieren una preservación estricta de la frescura y el sabor. Hay tres formas principales de mejorar la barrera a los gases.
(1) Composite multicapa, principalmente PET, añadiendo otros materiales con buena estanqueidad como PVDC, EVOH, MXD6, PEN, etc. para fabricar botellas de 3 o 5 capas;
(2) Utilizar métodos de tratamiento especiales, como recubrir el interior o exterior de las botellas de PET con una capa barrera de resina epoxi o realizar un tratamiento con plasma (tecnología ACTIS);
(3) Con otras barreras El moldeado de resina, utilizando PEN o PEN y PET * * * poli o * * * mezcla como materia prima, no solo mejora el rendimiento de la barrera de gas de la botella, sino que también mejora la resistencia al calor de la botella, lo que puede cumplir con los requisitos. de almacenamiento de cerveza durante 3-6 meses; también se puede lavar y desinfectar con álcali y reutilizar para reducir costos. Porque los dos primeros métodos tienen algunos problemas, como poca transparencia, dificultad de reciclaje, procesos complejos y requisitos de equipos especiales, y aunque se ha mejorado la estanqueidad al aire, la resistencia al calor es pobre y solo se puede adaptar a situaciones de llenado aséptico.
La mayor parte de la industria cervecera de mi país utiliza tecnología de pasteurización posterior al llenado. Por lo tanto, utilizar PEN o una mezcla de PEN y PET como materia prima y moldearlo a través del equipo y la tecnología de máquinas de soplado de botellas de PET existentes es la dirección de desarrollo de envases de plástico para cerveza adecuados para mi país. Las condiciones nacionales del país merecen la atención de los departamentos y empresas pertinentes.
En la actualidad, la capacidad de producción de PET (tereftalato de polietileno) sin fibra de mi país es de 649.000 t/a, por lo que el desarrollo de la aplicación del PET en otros campos se ha convertido en un punto caliente de la industria. En la actualidad, existen tres limitaciones en la aplicación de PET: ① mala resistencia a la fusión; ② velocidad de cristalización lenta; ③ mala estabilidad dimensional, que no puede satisfacer las necesidades del moldeo por inyección rápida industrial.
El tereftalato de polietileno de alta viscosidad (HVPET) es un polímero cristalino con alta viscosidad, excelente resistencia al calor, resistencia a la luz, resistencia a los ácidos, resistencia a bajas temperaturas y resistencia al aceite, resistencia al impacto y otras propiedades. Este producto tiene las características de buena cristalinidad, buena orientación, peso ligero, alta resistencia y buena estanqueidad. La superficie de sus productos es lisa, transparente, no tóxica e higiénica, y puede utilizarse directamente en envases de alimentos.
Para envasar sopa, salsa de espagueti, puré de manzana, mermelada, gelatina y otros alimentos, ya no se utilizan botellas de vidrio, sino materiales de tereftalato de polietileno (PET) para fabricar latas de envasado. Estos frascos de embalaje son seguros de usar y no se rompen. Para facilitar su uso, estos frascos de plástico también ofrecen asas moldeadas en los laterales. En una feria internacional del embalaje, varias empresas, entre ellas Rebecca Company de Schmalbach, mostraron varios biberones de PET transparente, que son mucho mejores que los de HDPE opaco.
(2) Naftalato de polietileno
En 1998, el naftalato de polietileno (PEN) era un nuevo tipo de material de embalaje "poliéster". Esto se debe a que la estructura molecular del PEN es similar a la del PET, pero se utiliza un anillo de naftaleno en lugar de un anillo de benceno, por lo que el PEN tiene mejores propiedades de barrera que el PET, especialmente propiedades de barrera a los gases, resistencia a los rayos UV y buena resistencia al calor (el calor resistencia del PEN amorfo ordinario (la temperatura de deformación alcanza los 100 ℃, mientras que el PET es de solo 70 ℃). Debido a la producción industrializada de PEN, entrará en el campo del embalaje en grandes cantidades en un futuro próximo, lo que seguramente desencadenará otra revolución del embalaje después del PET. Las empresas japonesas Aoki y Shell desarrollaron conjuntamente portalápices para alimentos para bebés. La resina utilizada es Hipertuf90000 producida por Shell Company y el equipo de producción es la máquina de moldeo por inyección, estirado y soplado 100LL220 de Aoki Company. Los frascos PEN pueden soportar las condiciones de esterilización requeridas para alimentos poco ácidos (116°C, 63 minutos) y tienen una vida útil de más de 16 meses, casi la misma que las botellas de vidrio. Calculado en base al uso de PEN/PET 10/90, el precio por kilogramo es de sólo US$2,00 (mientras que el precio de PEN es de US$11), lo que demuestra que tiene una clara ventaja de precio.
El rápido desarrollo de nuevos materiales para la fabricación de bolígrafos se beneficia de la producción industrial de NDC, la materia prima para la fabricación de bolígrafos. Esto se atribuirá a la estadounidense Amoco Company y a la japonesa Mitsubishi Corporation, así como a la empresa. Empresas que desarrollan y producen bolígrafos. Además, debido a las ventajas de PEN, también tiene amplias perspectivas en el envasado de bebidas, cerveza y cosméticos.
(3)PBS (succinato de polibutileno)
En la actualidad, el mundo está prestando cada vez más atención a los materiales poliméricos biodegradables y económicos. La síntesis de poliéster alifático se ha convertido en uno de los puntos calientes de la investigación en el país y en el extranjero debido a su biodegradabilidad y economía. Sus métodos de síntesis incluyen la fermentación biológica y la síntesis química. El primero se utiliza principalmente para sintetizar ésteres de hidroxiácidos grasos (PHA) y el costo del polímero sintetizado por el primero es alto. Este último sintetiza principalmente poliéster lineal, utilizando métodos de apertura de anillo y condensación, que pueden usarse para el diseño molecular de productos y tienen costos más bajos. Debido a sus bajos puntos de fusión, los poliésteres alifáticos no se pueden utilizar solos como plásticos, a excepción del poli(oxalato) y el poli(succinato de butileno). Es difícil lograr un peso molecular relativo alto con polioxalato y tiene una estabilidad deficiente, lo que dificulta la aplicación práctica. Sin embargo, se prefiere el succinato de polibutileno debido a su buena estabilidad térmica y su alta masa molecular relativa del producto.
El succinato de polibutileno es un poliéster lineal sintetizado con éxito por el Instituto de Investigación de Polímeros del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Tsinghua. El proceso de síntesis incluye esterificación y post-policondensación.
La post-policondensación se puede realizar en una extrusora al vacío, o a alto vacío y alta temperatura, en presencia de extensores de cadena. La resina sintetizada mediante este método se puede extruir directamente en productos y la eficiencia de producción se puede mejorar aún más. Actualmente, el instituto ha realizado los siguientes trabajos: controlar las condiciones de reacción adecuadas, sintetizar o encontrar nuevos catalizadores para hacer que el producto tenga un mayor peso molecular relativo, estudiar la polimerización catalítica y su mecanismo de biodegradación; Se sintetizaron diversos extensores de cadena y se exploraron extensores de cadena que reaccionaban rápidamente con los grupos hidroxilo terminales del prepoliéster para que la reacción pudiera completarse en la extrusora. Se polimerizan diferentes monómeros con ácido succínico y ésteres de butilenglicol, y el poliéster lineal está diseñado molecularmente para ajustar sus propiedades mecánicas y biodegradabilidad para cumplir con los requisitos de aplicación en diferentes campos. Se estudió la relación entre la estructura y propiedades del poliéster lineal y su degradabilidad microbiana en diferentes condiciones. En la actualidad, Japón solo ha producido pequeños lotes de productos de succinato de polibutileno y el peso molecular relativo de los productos desarrollados por la Universidad de Tsinghua ha alcanzado el nivel de los productos japoneses. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones sobre el desarrollo de mecanismos y aplicaciones, y se planean pruebas piloto y ampliación de la producción.
2. Principales áreas de envasado para aplicaciones de poliéster
(1) Envases de bebidas
En el envasado de bebidas, la aplicación de mayor éxito de las botellas de poliéster son los refrescos carbonatados ( CSD), como Coca-Cola, Sprite, etc. Las botellas de refrescos carbonatados ya representan 1/3 del total de botellas de PET. Las botellas de PET tienen una apariencia hermosa, un diseño flexible, alta resistencia, buen rendimiento de sellado contra el dióxido de carbono y son higiénicas y confiables. Son envases de envasado ideales para refrescos carbonatados y se utilizan ampliamente en la industria de refrescos carbonatados. Según estadísticas de la Asociación de la Industria de Bebidas de China en 1998, las botellas de PET representaban el 57,4% de los envases de refrescos carbonatados de mi país, seguidas por las latas y las botellas de vidrio, que representaban el 31% y el 7% respectivamente.
(2) Envases de aceite comestible
Las botellas de PET tienen buena resistencia al aceite, transparencia, no son tóxicas, insípidas, no son fáciles de romper, tienen buena barrera contra el oxígeno y protección UV. Tiene buena propiedades y puede proteger el aceite comestible de la oxidación y el deterioro durante mucho tiempo. Se ha aplicado con éxito en el extranjero y la demanda interna en este ámbito también ha aumentado en los últimos años.
(3) Envases de productos condimentos
La salsa de soja y otros condimentos líquidos son un enorme mercado potencial para las botellas de poliéster. Las botellas de PET tienen buena retención de fragancia, son livianas y no se rompen fácilmente, lo que son condiciones favorables para su aplicación en este campo. Ya en 1995, la aplicación japonesa en este campo superó las 30.000 toneladas, lo que representa el 13% del consumo total de botellas de PET. En China, estos productos todavía se envasan principalmente en botellas de vidrio, y la aplicación de botellas de poliéster aún está en sus inicios.
(4) Envases de cerveza
China es un importante productor de cerveza. En 2000, su producción de cerveza superó las 214.000 toneladas, ocupando el segundo lugar en el mundo. Con el rápido crecimiento de la industria de las bebidas, las perspectivas de desarrollo de la industria de las botellas de embalaje de poliéster son muy brillantes. Las botellas de PET tienen las características de peso ligero, precio bajo, alta seguridad de uso, buena protección ambiental y ahorro de energía, y el consumo de energía de producción se puede reducir en aproximadamente un 50%. Con el rápido crecimiento del mercado de refrescos, el consumo anual de botellas de PET ha aumentado a 65.438 08 en los últimos cinco años, ocupando el primer lugar en envases de plástico para alimentos. En particular, las botellas de PET de llenado en caliente para llenar bebidas se han convertido en la variedad de botellas de PET de más rápido crecimiento, con una tasa de crecimiento anual de más del 50%. Con la aparición de las botellas de cerveza de poliéster PET, se ofrece un amplio espacio de desarrollo. En la actualidad, algunas cervecerías de Estados Unidos, Gran Bretaña, Japón y otros países han adoptado envases de botellas de poliéster. Si la producción de cerveza de mi país supera los 20 millones de toneladas en el año 2000, se consumirán entre 25.000 y 30.000 millones de botellas de cerveza (incluido el reciclaje). Incluso si se reemplaza parcialmente, sus perspectivas de mercado son inconmensurables.
(5) Envases de pesticidas, medicamentos y productos químicos de uso diario
Las botellas de poliéster se pueden utilizar para algunos envases de pesticidas, y ya se encuentran disponibles botellas de pesticidas PET de bajo costo hechas de poliéster. en China. Las botellas de PET son seguras, higiénicas y tienen buenas funciones de visualización y a prueba de humedad y oxígeno, lo que las hace utilizadas en el campo del envasado farmacéutico. Los productos químicos de uso diario, como cosméticos y detergentes, también son grandes mercados para las botellas de poliéster. Los frascos de PBT y PEN tienen buena resistencia química, retención de fragancia, alta transparencia, protección UV y flexibilidad de peinado, características esperadas de los cosméticos y otros productos químicos de uso diario. Por tanto, las botellas de poliéster se utilizan ampliamente en el envasado de productos químicos de uso diario. En particular, las nuevas botellas de resina PEN con barrera de gas y protección ultravioleta ocuparán un lugar en el envasado de perfumes y cosméticos.