未來的瓶蓋：更多地使用HDPE和PCR

文/Plastics Technology LILLI MANOLIS SHERMAN

行業專家們表示，由HDPE 制成的瓶蓋將會激增，并將融入PCR和PIR。未來的設計還會將瓶蓋與瓶子捆綁在一起。

融入PCR和PIR 成分的HDPE 將在瓶蓋生產中占據主導地位

按照Nova Chemicals公司瓶蓋市場經理Brant Wunderlich的觀點，預計融入了消費后回收料（PCR）和工業回收料（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中占據主導地位。對此，Wunderlich展望了2030年的瓶蓋樣子。

雖然他承認，目前，PP瓶蓋的數量是HDPE瓶蓋的兩倍，但他認為，這種趨勢已經在發生變化，因為HDPE更具吸引力。他說：“聚乙烯（PE）的循環利用率要比聚丙烯（PP）高得多，所以，我們設計的目標是循環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。”

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

在整個食品飲料包裝供應鏈中出現的創新提高了包裝的效率、安全性和可持續性，瓶蓋對此發揮了重要作用。Wunderlich預計，基于法規、品牌所有者和消費者的要求，更加注重可持續性的持續創新，會推動市場對新的解決方案的需求。“加強整個供應鏈的合作，是確保我們實現新的可持續性發展目標同時又不影響我們賴以生存的塑料瓶蓋所帶來的好處的關鍵。” Wunderlich說道。

推動瓶蓋和瓶蓋樹脂向新的方向發展的關鍵因素是輕量化、融入PCR和PIR以及回收利用。

輕量化

輕量化有助于減少產品整個生命周期的碳足跡，因為減少了需要生產、加工和運輸的原材料。Wunderlich 介紹了輕量化的兩大進步：首先，大約在10年前，許多類型的飲料瓶，在瓶頸部分都發生了變化，瓶頸的螺紋段被縮短了，這極大地減少了瓶蓋的材料用量，令瓶蓋質量減輕了20%～30%；第二個選項意味著一個懸而未決的機會，通過對碳酸軟飲料瓶的頸部作更多的設計改進，能進一步減輕大約20%的瓶蓋質量。

輕量化、融入PCR/PIR以及回收利用是推動瓶蓋和瓶蓋樹脂向新的方向發展的關鍵因素

與此同時，除飲用水以外的飲料瓶用瓶蓋，可以采用高性能的PE實現更高程度的輕量化，該材料提供了下一代瓶蓋所需的更高的機械性能，這些特性來源于對樹脂設計的改進，如雙峰分子量的分布和對辛烯共聚單體的應用，這提供了優于傳統PE樹脂的獨特優勢。這些先進的樹脂，也可以通過改進成型和模具技術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。“展望未來，這些因素將在確定極限可行性方面發揮更大的作用，因為企業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，對原生樹脂的設計必須考慮到與PCR的融合。為保證關鍵的物理性能，原生樹脂本身的配制過程必須經歷多次機械循環的熱過程，這會降低某些物質的性能并引入揮發物。尖端的添加劑配方確保了可循環使用的樹脂展現出特殊的氣味和顏色，同時加工性就像原生樹脂一樣。

比如，Nova Chemicals公司現在提供的Surpass系列可循環使用的樹脂，已經證明了可以將更多的回收成分與原生樹脂一起使用，從而增加了市場對回收料的需求，并有助于行業實現可持續性目標。“雖然可以將高百分含量的回收料用在任何包裝中，但在瓶蓋應用中，意味著需要一種強韌的樹脂，它能夠平衡現有的更多用途的消費后材料的缺點。理想的原生樹脂具有優異的加工性、抗應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用的嚴酷環境。”

在PIR應用上，Wunderlich表示，通常是將PIR直接放回最初加工它的同一設備的生產流程之中，但是，如果由于最終材料性能不合格而被拒用，或者不能在同一設備上被重復使用，它可能會被送到回收商那里，或者在公開市場上出售，進入更合適的應用領域。

可回收性

傳統上，大多數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，向完全可循環利用的單一材料的PE瓶蓋轉變已經開始了。隨著消費者意識的增強以及回收基礎設施的改善，回收利用的重要性正日益凸顯。因此，作為品牌的首要任務，為回收利用而進行的設計正在興起。

Wonderlich表示，caps-on方法是保證瓶蓋留在瓶子上一同進入回收系統的最好方法。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或系統有助于保證每種材料流的清潔度。

雖然成本和生產效率仍然是重要因素，但新的回收法規將成就現代瓶蓋，增強對回收阻隔樹脂的使用興趣。

Wunderlich表示，對于小型HDPE瓶來說，完全由PE制成的瓶蓋帶來的好處是顯而易見的，因為整個容器是單一材料的，可以在同一料流中進行回收。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，會對這些瓶子的回收帶來問題，因為PP和PE都浮在水面上，不易通過密度的不同而被區分開，導致PE回收料流中含有大量的PP成分。

回收PET 飲料瓶面臨的挑戰則不同，因為許多飲料瓶蓋，特別是用于碳酸軟飲料的瓶蓋都由PP外殼和PE內襯構成，瓶子和瓶蓋材料將在漂浮/下沉過程中被分離開，因為PET會下沉。但仍會留下一個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，也可以從PE中分選出PP，但仍處于早期階段。”