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聚合酶链反应:在一家领先的PET瓶制造商是如何做到的

许多食品和饮料公司在包装中使用或考虑使用回收材料。除了提高品牌价值,使用消费后回收(聚合酶链式反应)塑料还有许多环境效益。回收减少了送往垃圾填埋场的塑料数量,使用聚合酶链反应有助于支持回收基础设施。使用回收的PET意味着制造新的、原始的树脂所需的石油更少。与原始PET相比,回收PET生产所需的能源更少,碳足迹也更低。

用回收的PET制作瓶子有几个挑战,而且随着聚合酶链反应的使用,这些挑战也会增加。一般来说,除了存储、处理和混合PCR所需的额外设备外,不需要对机械或模具进行修改。然而,使用PCR通常会带来微妙的挑战和工艺考虑。通常情况下,聚合酶链反应树脂的质量将对您在生产中面临的挑战产生最大的影响。

为什么PCR具有挑战性

对于PET瓶加工者来说,几乎所有PCR的来源都是碳酸软饮料、水和其他饮料瓶。在北美,大多数饮料瓶的收集方法有两种。一些州有存款或赎回制度,以鼓励消费者回收他们的瓶子。这些回收系统通常能回收质量最好的PET,因为瓶子与其他类型的塑料、纸、玻璃和其他潜在污染物是分开的。大多数在储蓄或兑换系统之外收集的瓶子都来自路边的回收项目。PET瓶,有时还有其他由PET制成的容器,经常与其他类型的塑料、金属和玻璃容器混合在一起,这些容器会污染PET。

用于碳酸软饮料的PET树脂与通常用于等渗饮料和大多数水瓶的树脂等级不同。最重要的区别是不同树脂的特性粘度(IV)。树脂的IV随聚合物链长度的增加而增加,这对PET瓶的强度和拉伸特性有影响。碳酸软饮料和水瓶的比例会对回收PET中的IV产生影响。

除了IV,使用PCR时两个最关键的质量变量是颜色和污染。回收的PET往往比原始的PET颜色更深更黄。一些颜色来自于再加热,但大多数来自于PET中的污染物。影响聚合酶链反应颜色的一些污染物是氧气清除剂、再热增强剂或原容器中使用的其他添加剂。污染物也可以是微小的外来物质,如其他塑料、玻璃、沙子或金属。这些小颗粒被束缚在塑料中,在食品容器中不会造成危害,但有时在树脂颗粒或容器中会被视为黑色颗粒。回收PET中的污染颜色和数量取决于回收瓶子的来源——沉淀物或路边——以及用于分类、清洗和研磨瓶子的技术。

处理多聚酶链式反应

对于PET容器,PCR使用的数量从低于10%到100%不等。在比例低于25%的情况下,使用PCR与100%原生PCR通常只有轻微的差异。在较高的比例下,PCR的使用具有更大的影响。

与运行100%的原始PET相比,使用PCR需要一些额外的基础设施。首先,你得找个地方放PCR。少量的可以在盖洛德盒子或超级袋子中处理。大量的聚合酶链反应通常需要一个单独的树脂筒仓来储存聚合酶链反应,可以用散装卡车或火车车厢运送。混合设备,如重量搅拌机,需要将PCR与原始树脂按所需的比例混合。也可以购买与原始树脂预混合的聚合酶链反应,但这将你的选择限制在一个比例。如果聚合酶链反应的污染水平无法接受,预混合也会增加你的风险。

当使用PCR而不是100%原始PET时,最明显的区别可能是颜色。当尝试用聚合酶链反应(PCR)制造透明瓶子时,你会注意到它们会比用原始PET制成的瓶子颜色更暗,通常更黄。由于PCR的来源不同,很难在批次之间保持一致的颜色。一些食品和饮料公司通过添加着色剂克服了这些问题。轻微的蓝色有助于掩盖黄色,创造出更统一的颜色。绿色、琥珀色或其他颜色也能有效地掩盖聚合酶链反应百分比高的影响,但它们也意味着瓶子不能再次回收成透明的瓶子。如果您自己将PCR与原始树脂混合,您可以调整PCR的比例,以在最终容器中保持可接受的颜色。

除了黑色规格外,聚合酶链反应中较大的污染物颗粒也会在注射成型的预制件中造成问题。这些污染物通常是由于洗涤或熔融过滤过程中的某些故障造成的,比如吹出的滤网,不是日常正常操作的一部分。另外,在生产PCR预制体时,注塑工艺差别不大。

带有PCR的吹塑瓶通常需要一套不同的工艺参数,与典型的原始PET不同。因为PCR颜色较深,它更容易从吹塑炉灯吸收热量,所以灯廓往往需要调整。在吹瓶时,PCR中的污染小颗粒也会造成针孔和泄漏。由于瓶壁在成型过程中被拉伸,污染颗粒会导致瓶壁出现孔洞。缺陷的数量将取决于PCR树脂中的污染量以及预成型瓶和最终瓶的设计和壁厚。

年轻的基础设施

对于包装材料,如铝、玻璃和纸,今天的经济和制造过程往往支持使用后消费回收材料。随着PET等塑料的出现,对聚合酶链反应(PCR)的需求正在增加,但回收和预处理消费后塑料的基础设施还不完善。

使用PCR来制作新的瓶子,首先要为你的应用寻找合适的PCR。在转化工厂,可能需要一些基础设施来储存、处理和混合聚合酶链反应树脂。通常不需要对注塑和吹塑设备进行修改,但可能需要开发或至少微调工艺。使用较大比例的PCR可能需要着色剂或持续管理供应或混合比例,以实现一致的产量。

关于作者

大卫·克拉克(David Clark)是密歇根州曼彻斯特市Amcor PET包装公司的可持续发展总监。他于1994年加入Amcor,管理Amcor吹塑和回收设施,并监督PET瓶厂的建设。可以通过电话(734)302-2801或david.clark@amcorpet.com联系他。

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