文/Plastics Technology LILLI MANOLIS SHERMAN

行業(yè)專家們表示，由HDPE 制成的瓶蓋將會(huì)激增，并將融入PCR和PIR。未來的設(shè)計(jì)還會(huì)將瓶蓋與瓶子捆綁在一起。

融入PCR和PIR 成分的HDPE 將在瓶蓋生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位

按照Nova Chemicals公司瓶蓋市場(chǎng)經(jīng)理Brant Wunderlich的觀點(diǎn)，預(yù)計(jì)融入了消費(fèi)后回收料（PCR）和工業(yè)回收料（PIR）的高密度聚乙烯（HDPE），將在未來的食品飲料包裝及非食品包裝用蓋的生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。對(duì)此，Wunderlich展望了2030年的瓶蓋樣子。

雖然他承認(rèn)，目前，PP瓶蓋的數(shù)量是HDPE瓶蓋的兩倍，但他認(rèn)為，這種趨勢(shì)已經(jīng)在發(fā)生變化，因?yàn)镠DPE更具吸引力。他說：“聚乙烯（PE）的循環(huán)利用率要比聚丙烯（PP）高得多，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)的目標(biāo)是循環(huán)利用以及減少材料用量。PP瓶蓋通常帶有低密度聚乙烯（LDPE）制成的內(nèi)襯，而采用HDPE可以制成全PE的瓶蓋，這使它能夠更好地與PET飲料瓶搭配，目 前，PET飲料瓶的回收率要比PP/LDPE瓶蓋高得多?！?/p>

為保證瓶蓋能留在瓶子上并與它一起進(jìn)入循環(huán)回收流程而不會(huì)變成垃圾，也許防盜瓶蓋將在未來的瓶蓋中扮演重要角色。歐盟法規(guī)已對(duì)此提出要求并將于2024年生 效。Wunderlich表示，對(duì)PCR的接受和采納可能會(huì)改變行業(yè)的優(yōu)先事項(xiàng)。

在整個(gè)食品飲料包裝供應(yīng)鏈中出現(xiàn)的創(chuàng)新提高了包裝的效率、安全性和可持續(xù)性，瓶蓋對(duì)此發(fā)揮了重要作用。Wunderlich預(yù)計(jì)，基于法規(guī)、品牌所有者和消費(fèi)者的要求，更加注重可持續(xù)性的持續(xù)創(chuàng)新，會(huì)推動(dòng)市場(chǎng)對(duì)新的解決方案的需求?！凹訌?qiáng)整個(gè)供應(yīng)鏈的合作，是確保我們實(shí)現(xiàn)新的可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)同時(shí)又不影響我們賴以生存的塑料瓶蓋所帶來的好處的關(guān)鍵?！?Wunderlich說道。

推動(dòng)瓶蓋和瓶蓋樹脂向新的方向發(fā)展的關(guān)鍵因素是輕量化、融入PCR和PIR以及回收利用。

輕量化

輕量化有助于減少產(chǎn)品整個(gè)生命周期的碳足跡，因?yàn)闇p少了需要生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸?shù)脑牧?。Wunderlich 介紹了輕量化的兩大進(jìn)步：首先，大約在10年前，許多類型的飲料瓶，在瓶頸部分都發(fā)生了變化，瓶頸的螺紋段被縮短了，這極大地減少了瓶蓋的材料用量，令瓶蓋質(zhì)量減輕了20%～30%；第二個(gè)選項(xiàng)意味著一個(gè)懸而未決的機(jī)會(huì)，通過對(duì)碳酸軟飲料瓶的頸部作更多的設(shè)計(jì)改進(jìn)，能進(jìn)一步減輕大約20%的瓶蓋質(zhì)量。

輕量化、融入PCR/PIR以及回收利用是推動(dòng)瓶蓋和瓶蓋樹脂向新的方向發(fā)展的關(guān)鍵因素

與此同時(shí)，除飲用水以外的飲料瓶用瓶蓋，可以采用高性能的PE實(shí)現(xiàn)更高程度的輕量化，該材料提供了下一代瓶蓋所需的更高的機(jī)械性能，這些特性來源于對(duì)樹脂設(shè)計(jì)的改進(jìn)，如雙峰分子量的分布和對(duì)辛烯共聚單體的應(yīng)用，這提供了優(yōu)于傳統(tǒng)PE樹脂的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這些先進(jìn)的樹脂，也可以通過改進(jìn)成型和模具技術(shù)而被用于以前僅限于兩部分解決方案的瓶蓋。

融入PCR/PIR

加工商們將PIR成功地融入到成型部件之中已有多年，而融入PCR 將更加向前邁進(jìn)一步。Wunderlich表示，為了將PCR 有效地融入到食品接觸和非食品接觸的瓶蓋中，需要考慮的因素很多?！罢雇磥恚@些因素將在確定極限可行性方面發(fā)揮更大的作用，因?yàn)槠髽I(yè)都希望將盡可能多的回收材料用于瓶蓋之中。” Wunderlich說道。

Wunderlich表示，對(duì)原生樹脂的設(shè)計(jì)必須考慮到與PCR的融合。為保證關(guān)鍵的物理性能，原生樹脂本身的配制過程必須經(jīng)歷多次機(jī)械循環(huán)的熱過程，這會(huì)降低某些物質(zhì)的性能并引入揮發(fā)物。尖端的添加劑配方確保了可循環(huán)使用的樹脂展現(xiàn)出特殊的氣味和顏色，同時(shí)加工性就像原生樹脂一樣。

比如，Nova Chemicals公司現(xiàn)在提供的Surpass系列可循環(huán)使用的樹脂，已經(jīng)證明了可以將更多的回收成分與原生樹脂一起使用，從而增加了市場(chǎng)對(duì)回收料的需求，并有助于行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)?！半m然可以將高百分含量的回收料用在任何包裝中，但在瓶蓋應(yīng)用中，意味著需要一種強(qiáng)韌的樹脂，它能夠平衡現(xiàn)有的更多用途的消費(fèi)后材料的缺點(diǎn)。理想的原生樹脂具有優(yōu)異的加工性、抗應(yīng)力開裂性和抗變形韌性，能夠承受碳酸軟飲料或熱灌裝飲料等瓶蓋應(yīng)用的嚴(yán)酷環(huán)境。”

在PIR應(yīng)用上，Wunderlich表示，通常是將PIR直接放回最初加工它的同一設(shè)備的生產(chǎn)流程之中，但是，如果由于最終材料性能不合格而被拒用，或者不能在同一設(shè)備上被重復(fù)使用，它可能會(huì)被送到回收商那里，或者在公開市場(chǎng)上出售，進(jìn)入更合適的應(yīng)用領(lǐng)域。

可回收性

傳統(tǒng)上，大多數(shù)瓶蓋是由兩種或兩種以上的不同材料制成，以滿足防盜性或密封性要求。然而，向完全可循環(huán)利用的單一材料的PE瓶蓋轉(zhuǎn)變已經(jīng)開始了。隨著消費(fèi)者意識(shí)的增強(qiáng)以及回收基礎(chǔ)設(shè)施的改善，回收利用的重要性正日益凸顯。因此，作為品牌的首要任務(wù)，為回收利用而進(jìn)行的設(shè)計(jì)正在興起。

Wonderlich表示，caps-on方法是保證瓶蓋留在瓶子上一同進(jìn)入回收系統(tǒng)的最好方法。飲料瓶通常采用的是PET，而單一材料的瓶蓋通常采用的是PE。在分類過程中，將瓶子和瓶蓋分開的技術(shù)或系統(tǒng)有助于保證每種材料流的清潔度。

雖然成本和生產(chǎn)效率仍然是重要因素，但新的回收法規(guī)將成就現(xiàn)代瓶蓋，增強(qiáng)對(duì)回收阻隔樹脂的使用興趣。

Wunderlich表示，對(duì)于小型HDPE瓶來說，完全由PE制成的瓶蓋帶來的好處是顯而易見的，因?yàn)檎麄€(gè)容器是單一材料的，可以在同一料流中進(jìn)行回收。在目前典型的漂浮/下沉式聚合物分離過程中加入常用的PP瓶蓋，會(huì)對(duì)這些瓶子的回收帶來問題，因?yàn)镻P和PE都浮在水面上，不易通過密度的不同而被區(qū)分開，導(dǎo)致PE回收料流中含有大量的PP成分。

回收PET 飲料瓶面臨的挑戰(zhàn)則不同，因?yàn)樵S多飲料瓶蓋，特別是用于碳酸軟飲料的瓶蓋都由PP外殼和PE內(nèi)襯構(gòu)成，瓶子和瓶蓋材料將在漂浮/下沉過程中被分離開，因?yàn)镻ET會(huì)下沉。但仍會(huì)留下一個(gè)由兩種材料制成的部件，這兩種組分不能被分離開。因此，在這種情況下，完全由PE制成的瓶蓋也提供了最佳的回收性。

Wunderlich表示：“近紅外（NIR）技術(shù)可以分辨出輕微的污染物，無論是PP還是PE，但還不常用，而且，如果兩者的比例接近50/50就不起作用了。靜電分選是另一種新興技術(shù)，也可以從PE中分選出PP，但仍處于早期階段?！?/p>