改变塑料工业的50大创新: No. 9-拉伸吹塑成型(Stretch-Blow Molding)

有一段时间没有看到Kimmy的翻译了,今天终于盼到了最新的翻译。

编者注:在No.5-双螺杆挤出一期中,编者提到“中国的双螺杆挤出机厂家最好与原材料供应商合作,方有可能推陈出新,形成自己独特的技术”,而本期PET在拉伸吹塑成型中的应用再次佐证了这一观点:杜邦、Milacron和百事三方的合作,使得杜邦将PET成功引入饮料瓶这个巨大的市场,而Milacron则长期主宰了PET拉伸吹塑成型的设备市场!

拉伸吹塑工艺

双向拉伸使塑料瓶更透明、强度更高、重量更轻、对水分和气体的阻隔性更佳。如果没有这些性能的增强,塑料不可能在取代玻璃上取得如此大的进展。

拉伸吹塑始于聚丙烯。早期的聚丙烯取向系统开始于管材挤出(或共挤出获得阻隔性能)。Phillips 60年代后期开发的Orbet 工艺通过分切管材,箍缩封闭一端,然后拉伸吹塑。该方法与Hercules 和 Bekum的工艺是相互竞争的,它们采用连续挤出的管材进行吹塑成型。

1975年,Phillips将Orbet技术授权给了马塞诸塞州Dalton的Beloit公司,其生产Bi-Axomat拉伸吹塑设备。1967年,在Bekum机器上生产的Dawn的洗洁精瓶子,是最早的日用产品应用之一。1974年,Hercules用其自己的工艺,在印第安纳州Terre Haute的一家工厂开始生产聚丙烯瓶子。他原本计划将产能扩大到75~100百万瓶/年。然而,生产OPP瓶子的技术中,没有一个能够实现期望的市场规模。业内观察人士此后多次欢呼取向聚丙烯瓶的复苏,但说春天已至尚为时过早。

重大突破
20世纪70年代早期,杜邦的Nathaniel Wyeth做出了一个巨大的发现,从而奠定了取向PET瓶的发展之路。1973年5月15日,Wyeth的工艺取得了专利:首先成型PET型坯,然后进行二次加热、拉伸和吹塑成型瓶子,即今天的拉伸吹塑成型。现在该工艺和生产PET瓶已经成为同义词。2004年在美国,有近180亿个瓶子是由拉伸吹塑成型的,大部分用于碳酸饮料和水。

在Wyeth的发明进行期间,塑料瓶将进入碳酸饮料这个巨大市场的预期不断增长,Monsanto正与可口可乐合作开发注拉吹(injection stretch-blown)苯乙烯-丙烯腈瓶。1975年,Monsanto的三家工厂开始生产32-oz的Lopac瓶。然而,1977年,由于FDA裁定苯乙烯-丙烯晴不安全,导致巨大的市场留给了杜邦的PET瓶。

虽然Wyeth的发明采用的是模压成型的瓶坯,但时至今日,PET瓶坯则由一步法或两步法(二次加热)注射成型所得。杜邦和Cincinnati Milacron、Pepsi共同合作实现了PET的商业化。Milacron于1976年推出了最早的两步法(二次加热型)拉伸吹塑设备——RHB5。俄亥俄州Dayton的Broadway Mold公司的Bill Geiser于1973年开发了第一套PET型坯模具。

始于1977年64-oz Pepsi-Cola瓶的Pepsi 时代,图中第一个瓶子配有单独注射成型的PE底座

这些研发工作于1977年到达巅峰——第一个PET饮料瓶的推出:64-oz的Peps-Cola瓶(带有单独注射成型的PE底座,后来,由于底座增加了额外的成本并且需要分离回收,瓶子发展为一体式的)。第一个瓶子是由Amoco在印第安纳州的Seymour注塑成型的。最早的非饮料PET瓶是1979年Amoco为Scope 生产的46-oz漱口水瓶。

Milacron对于生产 PET瓶的设备市场的主宰一直贯穿到20世纪80年代。一步法设备于1976年开始在美国出现:日本Nissei卖给芝加哥的International Beverage公司三台ASB机器用来生产64-oz和1-liter的Pepsi瓶子。

自此,无数的公司开始涌入该设备市场(其中一些只是临时性的)——美国的Johnson Controls(现在是Uniloy Milacron的一部分),Van Dorn和Jomar;加拿大的Husky 和W.Amsler;法国的Sidel ;德国的Bekum,Corpoplast 和Krones;意大利的Automa, Magic和Sipa;日本的Aoki;瑞士的Mag-Plastic和西班牙的Urola。

PET的下一个重大突破,有可能出现于用于啤酒、果汁、茶、酒和液体食物的阻隔瓶。

在上世纪70年代后期和80年代早期,取向PVC瓶在欧洲大受欢迎,直到PET瓶将其取代。1986年,Bekum的2型坯4模腔BM04机器能每小时生产超过3000个OPVC瓶子。

上世纪70年代中期,PET瓶的变革酝酿的同时,PVC的注拉吹和挤拉吹工艺也正在欧洲不断发展——用于水和菜油的包装。主要的参与者有Bekum, Battenfeld Fischer和Kautex。Automa和Nissei也进入了PVC拉伸吹塑设备领域。PVC瓶的生产率于1986年提升到大于3000瓶/小时,但是取向PVC主要局限于欧洲发展,没有在美国发展。最终,PVC在PET的高歌猛进下在这个领域被排挤出去了。

(来源:Plastics Technology)

本文译者-Kimmy,微信订阅号:聚合物加工成型。

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聚合物加工成型

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