Fremstilling af PET-kasser

Valg mellem jomfrueligt og genbrugt PET til anvendelse i PET-kasser

Når producenter overvejer brug af PET-råmateriale til kasseapplikationer, skal de tage hensyn til ydeevne, bæredygtighed og overholdelse af regler og forskrifter. For fødevareapplikationer er jomfrueligt PET den eneste mulighed, da det har en konstant molekylær struktur og opfylder kravene fra FDA og EU uden yderligere certificeringer. Jomfrueligt PET har fremragende gennemsigtighed og en høj trækstyrke på over 55 MPa, hvilket er grunden til, at det anvendes til high-end-emballage til fødevarer i detailhandlen.

Brugen af genbrugt PET, kendt som rPET, reducerer kulstofemissionerne med ca. 30–50 %. Der er dog stadig udfordringer. rPET skal filtreres for at fjerne uønskede forureninger. Efter behandling kan resterende rPET opstå som partikler, der gør det endelige produkt sløret eller kompromitterer materialets holdbarhed. For eksempel kan rPET være op til 20 % mindre holdbart og mindre modstandsdygtigt over for stød. rPET fremmer en cirkulær økonomi, men fødevareemballagevirksomheder står over for udfordringer. Ved emballering af fødevarer i rPET-emballagematerialer skal virksomhederne opnå certificeringer for fødevaresikkerhed, herunder ISO 22000-standarderne og EU’s forordning nr. 10/2011. De testkrav, der er knyttet til disse forordninger, sikrer, at forureninger fra rPET ikke udvaskes til fødevaren, herunder antimon og acetaldehyd.

Disse egenskaber – smeltestrømningsindeks, krystallinitet og termisk stabilitet – samt deres gensidige afhængighed.

Disse egenskaber påvirker den termoplastiske formning af PET, hvilket igen kan påvirke outputtet, den dimensionelle nøjagtighed og mængden af PET, der kan genbruges.

Hvad angår afvigelser, vil for høj krystallinitet i pladerne føre til spændingsrevner i beskæringstrinnet. Utilstrækkelig termisk stabilitet vil føre til polymerdegradation ved de almindelige termoformningstemperaturer. Det er også vigtigt at sikre overholdelse af ASTM D5927-standard for alle harpiksspecifikationer før ekstrudering.

Pladeekstrudering: PET-plader til kasser fremstillet efter strenge standarder

PET-pladeekstrudering omdanner harpiksen til plader, der er dimensionelt stabile og velegnede til hurtig termoformning. Da PET også er meget hygroskopisk, er det afgørende, at pellets tørres ved en temperatur på 160–180 °C i 4–6 timer inden brug, da de er udsat for en type hydrolytisk nedbrydning, som er en af de primære årsager til et fald i IV (intrinsisk viskositet) og en efterfølgende stigning i sprødhed.

I ekstruderen kontrolleres temperaturen i cylinderen omhyggeligt, så den forbliver mellem 280–300 °C for at holde smeltens viskositet inden for det optimale område og forhindre termisk nedbrydning. Andre vigtige faktorer omfatter:

- ensartethed af smeltestrømmen inden for ±0,05 mm af måltykkelsen over hele pladens bredde
- skrukonfiguration, der optimerer graden af skærsbelastning med henblik på molekylvægtsreduktion og maksimerer homogeniseringen af smelten
- kontrol af krystalliniteten; optimal kombination af den amorfe fase til forarbejdning og den krystalline fase til strukturel stabilitet

Efter at smelten forlader den flade dyse, behandles den i en polerestak med tre zoner for at glatte smeltens overflade, inden den når kølingszonen med præcis temperaturregulering. Kølerullerne i kølingszonen, som er indstillet til mellem 10 og 30 °C, hjælper med at regulere afkølingshastigheden, hvilket er afgørende for bestemmelsen af det endelige produkts krystallinske struktur. Hurtig afkøling resulterer i et blødt endeprodukt på grund af den nedsatte krystallisationshastighed. Langsom afkøling er ligeledes skadelig, da den fremmer ukontrolleret vækst af små krystaller, hvilket fører til uigennemsigtighed og dårlig formfasthed. De sidste bearbejdningstrin omfatter realtidskontrol af tykkelsen, kantbeskæring og opvinding under kontrolleret spænding. Under tykkelseskontrollen overvåger sensorer kontinuerligt pladens tykkelse og justerer automatisk dyseleppernes position for at holde variationen i pladetykkelsen inden for 5 %.

Dette trin er afgørende, da forkert justeret opvindingsspænding kan give anledning til mikroskopiske revner og forvrængningsproblemer i de færdige produkter.

Termoformning af PET-plader til funktionelle PET-kasser
At omdanne amorfe PET-plader til faste, brugbare kasser kræver omhyggeligt termisk og mekanisk arbejde på grund af PETs begrænsede forarbejdningsområde og dens tendens til at krympe, når den udsættes for spænding.

Støttestiftassisteret mod kun vakuumformning: Afvejning af vægtykkelsesens enhedlighed og cykeltid ved produktion af PET-kasser
Ved støttestempel-understøttet termoformning strækkes materialet med et forformet stykke, inden vakuum påføres. Dette hjælper med at opnå en ensartet tykkelse i de dybere områder af clamshell-beholdere eller de indbyggede bakke-designs. Forskellen er ret betydelig, hvad angår vægtykkelsen: støttestempel-understøttet ± 0,1 mm, kun vakuum ± 0,5 mm. Dette resulterer i færre svage punkter og bedre samlet styrke i produktet. Ulempen ved denne metode er, at støttestempel-understøttede processer er langsommere, med cykeltider på 10–15 cyklusser pr. minut på grund af de ekstra bevægelige mekanismer. For nogle anvendelser, hvor materialestyrken er meget afgørende, er dette dog et stærkt argument for at overveje denne metode.

Ved udelukkende vakuumbaseret termoformning udelades støttestempel-trinnet, hvilket muliggør hurtigere gennemløb (15–20 cyklusser/min).

Parameter – Plug-assist-formning – Kun-vakuumformning af vægge med ensartethed – Høj (±0,1 mm variation) – Mådelig (±0,5 mm variation) Cykelhastighed – Langsom (10–15 cykler/min) – Hurtig (15–20 cykler/min) Anvendelighed – Dybtrukne PET-bakker (f.eks. skaldysebakker) – Overfladiske bakker eller låg Højhastigheds-inline form-fill-seal-integration: Reel ydelse på 240 bpm for detailhandels-PET-bakker Inline form-fill-seal-systemer kombinerer i dag flere trin i én glat proces. De opvarmer plader, former dem, fylder produkter indeni og skaber derefter de tætte forseglinger, som alt har brug for. Der er ingen flowpakning eller manuel montering og dermed heller ingen risiko for forurening ved manuel kontakt. Systemerne er også udstyret med en ny generation af servostyrede formværksteder, autonom zonestyring af temperatur samt AI-baserede visionssystemer til kvalitetskontrol, hvilket har øget kapaciteten for standardiserede detailhandels-PET-emballager – såsom 12-oz-bærbeholdere – til 240 bakker pr. minut. Kunder har rapporteret en reduktion i arbejdskraftomkostninger på 30 % efter overgang til dette system. Den samlede udstyrsydelse (OEE) er ligeledes forbedret med gennemsnitligt 22 %. Overholdelse af FDA’s regler og bestemmelser for direkte kontakt med fødevarer har ikke udgjort et problem med dette system.

Det er derfor, at producenter af friske frugter, bagvare og skønhedsprodukter bruger dette som deres primære løsning til emballage med høj kapacitet.

Afslutning, dekoration og kvalitetskontrol af PET-bakker klar til markedsføring

Fremstilling, UV-belægning og funktionelle belægninger (f.eks. anti-dugg) til forbedring af PET-bakkens egenskaber.

Stansning eller lasertrimning defineres som fjernelse af eventuelt overskydende materiale (flash), således at kanten bliver præcist defineret – hvilket er afgørende for automatisk stable, robotbaseret udtagning eller fuldstændig nahtløs integration af emballagen i de efterfølgende emballagelinjer. UV-hærdende inkjet-teknologi giver høj opløsning og slidstærke grafikker, der påføres direkte på overfladen af PET, hvilket sikrer mærkeidentifikation "på overfladen" og eliminerer behovet for sekundær emballage og etiketter.

Funktionelle belægninger (f.eks. hydrofile antitågebelægninger) giver en fremragende brugeroplevelse i kølede eller fugtige miljøer, idet de eliminerer kondensdannelse, som gør produkter svære at se. Belagte PET-kasser har uafhængigt vist sig at give en forbedring på 30 % af fugtpermeabiliteten sammenlignet med ubelagte PET-kasser, hvilket øger holdbarheden og markedsføringsmulighederne for følsomme produkter over for forbrugerne.

Lækagetests, dimensionelle kontrolmålinger og FDA/ISO-certificeringer

Hver PET-kasse gennemgår flertrins kvalitetssikringsmetoder. Heliumbaseret lækagedetektering gør det muligt at identificere lækager mindre end 0,5 µm. Trykfaldstest sikrer tætheden af forseglingen under tryk, der simulerer forholdene under distribution. Laserscanning af kritiske parametre udføres med en nøjagtighed på ±0,2 mm for at fastslå lågpassform, hængselklaring og bundens planhed, hvilket sikrer kompatibilitet med højhastighedsfyldnings- og -forseglingsmaskiner.

Før overholdelseskravene gennemgås, skal vi udføre FDA-krævede tests for udtrækkbare stoffer og migration (i henhold til 21 CFR §177.1630), tests for tungmetaller (Pb, Cd, As, Hg) samt stille dokumentation for sporbarehed og proceskontrol til rådighed i overensstemmelse med ISO 22000. Certificerede produktionsfaciliteter skal have en afvisningstærskel på 99,8 % for at sikre, at produkterne er fejlfrie inden udbringning til detailhandlen, så de opfylder kundekravene.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er fordelene ved at vælge ny PET frem for genbrugt PET? Ny PET har bedre gennemsigtighed, trækstyrke og overholdelse af reglerne. På grund af disse egenskaber er ny PET en bedre løsning til detailhandelsindpakning, der skal virke visuelt højkvalitet.

Hvad er fordelene ved at bruge genbrugt PET? Genbrugt (eller rPET) har 30–50 % lavere indbygget kulstofaftryk. rPET har dog problemer som øget slørhed og lavere slagstyrke, men det er alligevel vigtigt for den cirkulære økonomi.

Hvad er betydningen af smeltestrømningsindekset (MFI) ved termoformning af PET? Et MFI på 0,8–1,2 dg/min kræves. Denne interval er nødvendig for at opnå en passende balance mellem evnen til at udfylde formen og muligheden for at kontrollere dannelse af overskudsmateriale (flashing) tilstrækkeligt. Termoformede produkter uden for dette interval vil have fejl.

Hvad gør funktionelle belægninger for PET-kasser? Ved hjælp af funktionelle belægninger såsom anti-dugg-lag kan PET-kasser anvendes i flere situationer, da der dannes mindre kondens, der ellers ville danne sig og forringe synligheden til indholdet.

På hvilke måder øger inline-form-fill-seal-processen effektiviteten? Inline-form-fill-seal-processen øger effektiviteten ved at kombinere trin og reducere antallet af gange, hvor produktet håndteres manuelt, dvs. mindre udsættelse for forurening og større samlet proceseffektivitet. Denne proces opfylder FDA-vejledningerne.