История

В качестве сырья для производства ПЭТ бутылок используется полиэтилентерефталат (ПЭТ).
Впервые полиэтилентерефталат был получен в 1941 году специалистами " British Calico Printers" (Англия) в виде синтетического волокна. Авторские права на использование нового материала были приобретены компаниями " DuPont" и " ICI", в свою очередь продававшими лицензии на использование волокна из полиэтилентерефталата многим другим компаниям.
До середины 60-х ПЭТ использовали для создания текстильных волокон, после стали использовать для изготовления упаковочной пленки, а в начале 70-х годов в компании " DuPont" на свет появилась первая ПЭТ-бутылка (" DuPont" хотела получить пластиковую тару, которая смогла бы составить конкуренцию стеклу при изготовлении емкостей для розлива газированных и спокойных напитков).
На сегодняшний день изготовление пищевой тары является наиболее существенной областью применения ПЭТ гранулята. Пионерами в деле создания первых промышленных аппаратов по выдуву выступили компании " Sidel" (Франция) и " Krupp Corpoplast" (Германия).
2 СВОЙСТВА ПЭТ-ТАРЫ

Преимущества ПЭТ многочисленны. Обычная пол-литровая ПЭТ-бутылка весит около 28 г, в то время как стандартная бутылка того же объема, сделанная из стекла, может весить около 350 г. ПЭТ абсолютно прозрачен, бутылка, изгтовленная из этого материала, выглядит чистой, привлекательной, естественная прозрачность материала делает его идеальным для розлива газированной воды. Кроме того, ПЭТ можно окрасить, например, в зеленый или коричневый цвет, для того, чтобы внешний вид продукции максимально соответствовал запросам потребителей. Использование пластиковых бутылок помогает устранить такой неприятный эффект, как бой тары при транспортировке, свойственный стеклотаре, при этом ПЭТ, как и стекло, прекрасно (и полностью) перерабатывается. В целом, в настоящее время ПЭТ-упаковка с ее безграничным инновационным потенциалом и широкими возможностями в смысле дизайна рассматривается, скорее, не как конкурент стеклотаре, а как материал, способный открыть совершенно новые рынки и породить абсолютно новые потребительские приоритеты.

Существенными недостатками ПЭТ-тары является ее относительно низкие барьерные свойства. Она пропускает в бутылку ультрафиолетовые лучи и кислород, а наружу - углекислоту, что ухудшает качество и сокращает срок хранения пива. Это связано с тем, что высокомолекулярная структура полиэтилентерефталата не является препятствием для газов, имеющих небольшие размеры молекул относительно цепочек полимера. Максимальный срок хранения пива в ПЭТ называется разный, во многом он зависит от региона, в котором производится розлив.

Так, по немецким стандартам, пиво в ПЭТе становится негодным для употребления уже через две недели, по нашим - может храниться три-четыре месяца. Однако все эксперты сходятся в одном: максимальное повышение степени газо- и светонепроницаемости пластиковой бутылки, а соответственно, срока хранения пива, является насущной проблемой. Особенно активно работают над решением этой задачи компании " Sidel", " SIG Corpoplast" и " Sipa".

Основными, наиболее перспективными направлениями признаны (в хронологическом порядке): использование многослойной технологии, изготовление бутылок из альтернативных пластиков, внесение в ПЭТ специальных " барьерных" добавок и напыление " барьерных" слоев из другого материала. Кроме этого, ведутся работы по оптимизация формы бутылки для достижения наилучшего соотношения поверхности и объема.

Многослойная бутылка
Многослойная технология на сегодня является, пожалуй, наиболее распространенной и надежной, так как успела пройти апробацию временем. Произведенная по этой технологии бутылка напоминает слоеный пирог: между пленочными слоями полиэтилентерефталата находится слой (или слои) специального полимера, препятствующего проникновению газа и ультрафиолетовых лучей (пассивный барьер) или поглощающего кислород (активный барьер). Наружный и внутренний слои бутылки обычно изготавливают из чистого ПЭТа. В зависимости от количества внутренних " барьерных" прослоек общее количество пленочных слоев колеблется от трех до пяти. Наиболее существенным недостатком многослойной тары является более высокая (относительно обычной однослойной) цена - оборудование для производства многослойной ПЭТ-бутылки стоит, в среднем, вдвое дороже обычного. Многослойную ПЭТ-бутылку используют для розлива своих брэндов такие известные компании, как " Budweiser", " Carlsberg", " Grolsch", " Holsten", " Miller" и другие.

Еще одним недостатком является то, что применение многослойной технологии производства ПЭТ-бутылки ограничивает возможность ее вторичной переработки. В то же время трехслойная технология применяется в Германии, Швейцарии, Швеции, Австралии и Новой Зеландии для утилизации вторичного ПЭТа: он помещается между пленочными слоями нового полиэтилентерефталата. Барьерные свойства такой бутылки ничуть не улучшаются, но с экологической точки зрения такой ход может быть оправдан.

Пассивный барьер
Наиболее " популярной" на сегодняшний день является технически наиболее простая трехслойная ПЭТ-бутылка, в которой между двумя слоями полиэтилентерефталата расположен слой нейлона (чаще всего Nylon MXD6). Преимуществами нейлона являются неплохие барьерные свойства, высокая прозрачность, низкая стоимость. Еще лучшими барьерными свойствами обладают этиленвинилакоголь - ЭВОН (EVON) и этиленвинилацетат - ЭВА (EVA). Но у EVA есть заметный недостаток: от влажности он теряет свои защитные качества. Срок годности пива в многослойной ПЭТ-бутылке с использованием этих защитных слоев увеличивается от четырех до шести раз.

Активный барьер
В качестве сугубо активного барьера сегодня можно назвать сополиэфир-кислородопоглотитель " Amosorb". Большинство компаний предпочитают работать над созданием комбинированных вариантов барьерных слоев, не только поглощающих кислород, но и не пропускающих углекислый газ. Среди наиболее известных материалов - " Aegis", " Amazon", " Bind-Ox", " DarEVAL", " Oxbar", " SurShield". По словам специалистов, стоимость ПЭТ-бутылки с активным барьеров практически на порядок выше аналогичной однослойной тары.

Напыление барьерного слоя
Напыление слоя с повышенными барьерными свойствами является очень дорогостоящим процессом. Для его проведения необходимо добавочно закупать специальное оборудование, в том числе вакуумные машины стоимостью от 1 до 1, 5 миллиона Евро.

Но пока эти технологии ввиду их крайней дороговизны не получили широкого распространения. Напыление может быть как внутренним, так и наружным. Внутреннее напыление создается при помощи так называемой " плазменной технологии". По этой методе ПЭТ-бутылку наполняют специальной газовой смесью, после чего воздействуют на нее мощным микроволновым импульсом. В результате этого газовая смесь на ничтожный период времени переходит в состояние плазмы, после чего оседает тончайшим слоем на стенках бутылки. Наиболее известными являются углеродные смеси смеси " Actis", " DLC", а также смеси " Glaskin", " VPP". Кроме этого используется технология напыления на внутреннюю поверхность бутылки кварцевого стекла (технологии фирм " SIG Corpoplast" и " HiCoTec"). Для наружного напыления ПЭТ-бутылка помещается в специальную камеру с газовой смесью, которая осаждается на внешней поверхности тары. Для этого используются спреи " Bairocade", " SprayCoat", " Sealica".

Внесение барьерных добавок
В большинстве своем в качестве добавок используются те же барьерные материалы, которые применяются при изготовлении многослойной тары. Это является наиболее недорогим путем повышения барьерных свойств ПЭТ-бутылки. Чаще всего к полиэтилентерефталату добавляется " Amosorb" (в качестве кислородопоглотителя), нейлон и полиэтиленнафталат (ПЭН). Но тут возникает дилемма: чем большее количество добавок внесено в ПЭТ, тем выше барьерные свойства бутылки и тем дороже она стоит. К тому же большое количество добавок приводит к помутнению ПЭТа. Золотой серединой при использовании ПЭНа в качестве добавки является величина в 8-10%.

Альтернативные материалы
Основным альтернативным материалом для изготовления пластиковой пивной бутылки пока остается полиэтиленнафталат. ПЭН имеет высокие барьерные и термоустойчивые свойства (на порядок выше, чем у ПЭТа), что продлевает срок годности пива и позволяет пастеризовать его. В то же время цена на этот полимер все еще остается довольно высокой (относительно полиэтилентерефталата), что ограничивает его широкое применение. Исключением являются страны, в которых правительство стимулирует использование пивоварами многоразовой пластиковой тары.

В Европе около 40% от общего количества тары, используемой при розливе пива, занимает многоразовая ПЭН-бутылка. От одноразовой ее, прежде всего, отличает более тяжелый вес - около 100 граммов. Использоваться такая бутылка может до 40 раз. При каждом розливе на бутылку наносится специальная отметка, благодаря чему ведется учет " оборотов" тары. После нанесения последней отметки бутылка идет на общую утилизацию. В европейском регионе в многоразовую ПЭН-бутылку разливаются бренды " Carlsberg" и " Tuborg".
3 ПРОИЗВОДСТВО ПЭТ-БУТЫЛОК

Расширение использования ПЭТ-тары как ориентированной на инновации и обращенной в будущее продукции идет нога в ногу с разработкой и внедрением в производство оборудования для изготовления пластиковых бутылок и розлива в них. Оборудования, оснащенного такими функциями и возможностями, как полностью автоматизированные контроль и отбраковка, задание и изменение всех операционных параметров для каждой бутылки или ее содержимого, сенсорный контроль в режиме реального времени и техническая поддержка со стороны производителя оборудования, осуществляемая через Интернет.

Одно из основных преимуществ ПЭТ-тары - это та простота, с которой производитель напитков может смонтировать линию по изготовлению ПЭТ-тары прямо на своем предприятии, а такой путь существенно удешевляет тару и, соответственно, весьма привлекателен для производителей пива и напитков. С полностью автоматизированной линии по выпуску бутылок последние поступают непосредственно на линию розлива. Таким образом, не требуется дополнительных затрат и площадей для складирования и транспортировки, а производитель получает возможность самостоятельно определять параметры тары (стандартный объем обычно - от 0, 5 до 3 л) и разрабатывать ее дизайн. Поскольку ПЭТ-бутылки очень легки и не бьются, им не требуются ящики. Их вполне достаточно упаковать в полиэтиленовую пленку с картонным поддоном или даже без него. Этот фактор ведет к дальнейшей экономии на упаковочных материалах, очистке тары (ящиков), транспортировке и т.д. Размеры ПЭТ-бутылок постоянно увеличиваются. Бутылки, предназначенные для воды и растительного масла, в наши дни зачастую достигают емкости 10 или даже 20 л.

Преформы
ПЭТ-бутылки производятся с помощью процесса, известного как формовка внутренним надуванием (injection stretch blow moulding, ISBM). Процесс этот стал объектом многочисленных корректировок и улучшений и, таким образом, в настоящее время он прекрасно изучен, понятен и хорошо контролируем.

ISBM - это двуступенчатый процесс, включающий изготовление " матрицы", то есть преформы, с виду напоминающей тонкую стеклянную пробирку (фаза 1). Затем преформа размягчается путем нагревания и с помощью внутреннего наддува воздуха из нее изготовляется полноразмерная бутылка (фаза 2). Горлышку бутылки окончательный вид придается еще на стадии изготовления преформы. Собственно, в дальнейшем выдувается только тулово бутылки. Особенность всех ПЭТ-бутылок - кольцо на горлышке. Оно находится на горлышке преформы, располагаясь несколько ниже резьбы. Оно позволяет механически захватывать и перемещать преформу к месту окончательного выдува, а также облегчает транспортировку готовой бутылки.

Преформы изготавливаются с помощью многоячеечного оборудования, способного за один цикл выдува изготавливать до 144 преформ. Производство преформ - это, собственно, совершенно особая область, причем на качество преформы и ее способность превратиться в полноценную ПЭТ-бутылку влияют многочисленные специфические факторы. Однако число производителей, предлагающих стандартные преформы, готовые для производства из них стандартной бутылки, очень велико. На рынке представлены разновидности преформ с различным размером горлышка. Наибольшей популярностью у производителей напитков пользуются бутылки с размером горлышка 28 мм (имеется в виду внешний диаметр, включая резьбу - Ред.), впрочем, выпускаются и образцы с большим размером горлышка или с горлышком, предназначенным для укупорки кронен-пробкой. Вес материала преформы определяется в основном конечной емкостью готовой бутылки, которая будет изготовлена из данной преформы, а также толщиной стенок бутылки. Уже в течение нескольких лет производятся цветные преформы, в основном коричневые, зеленые и голубые. Производители красителей и добавок в наши дни предлагают весьма широкий спектр цветов, причем красители специально разработаны для ПЭТ.

Для изготовления ПЭТ-тары имеется два типа оборудования, а именно однофазное и двухфазное. В однофазном процессе преформа изготавливается из гранул полиэтилентерефталата в той же машине, в которой в дальнейшем из нее выдувается готовая бутылка. Собственно говоря, в таком случае обе фазы изготовления бутылки совмещаются в одном оборудовании, так что преформы зачастую поступают на конечный выдув еще теплыми.

В двухфазном процессе преформа изготавливается на одной машине и лишь затем транспортируется для выдува бутылки на другую, отвечающую за вторую ступень процесса, или помещается на склад, где и хранится, пока не будет востребована. Это иногда имеет смысл, поскольку преформа занимает места примерно в 12 раз меньше, чем готовая бутылка, а кроме того, необходимо учитывать, что одна и та же преформа может быть использована для производства разных бутылок. Поскольку вторая стадия двухфазного процесса значительно короче первой, то в таком варианте возможно добиться очень высокой производительности оборудования, выпускающего конечную продукцию, если только соответствующих преформ будет в достатке. Обычно одна машина производит 1200-1400 бутылок в час.
Производительность оборудования зависит от числа выдувных ячеек в той или иной машине, а также от времени рабочего цикла, которое в свою очередь определяется толщиной стенок преформы и временем ее остывания.

Производитель напитков, решивший остановиться на двухфазном процессе изготовления ПЭТ-бутылок, может и производить преформы самостоятельно, и покупать их на стороне. Второй вариант придает производителю большую гибкость на начальной стадии производства, а также избавляет его от необходимости контолировать качество сырья, следить за тем, достаточно ли оно сухое и, соответственно, пригодно ли для применения. Кроме того, в дальнейшем он может наладить и собственное производство преформ, если такая необходимость возникнет. Покупка преформ также позволяет варьировать их типы, вес и т.п. без дополнительных затрат времени и средств на замену недешевых ячеек для выдува. Производитель напитков может выбрать преформу для производства бутылки, наиболее подходящей для его продукции, будь то прозрачная ПЭТ-бутылка емкостью 2 л для минеральной воды, окрашенная в коричневый цвет преформа для пол-литровой пивной бутылки или более тяжелая - для оборотной бутылки для розлива газированных напитков. Смена продукции облегчается - фактор, который с учетом значительных объемов производства становится весьма существенных для многих производителей напитков.

Широкий выбор предлагаемых на рынке преформ решительно упрощает задачу выбора тары для небольших компаний - производителей напитков. Они с легкостью могут приобрести требующиеся им преформы из ПЭТ, ПЭН или композитного материала. Предлагаются также многослойные преформы с внутренним слоем из нейлона или другого высокопрочного материала, служащего для того, чтобы повысить потребительские свойства бутылки. Возможно даже включить в состав преформы слой вторичного полиэтилентерефталата, не входящий в непосредственный контакт с содержимым бутылки, что иногда делается для сокращения расходов на сырье. Конечные свойства той или иной преформы диктуются многообразными и многочисленными факторами, отражающими как процесс производства, так и дальнейшую судьбу заполненной бутылке на рынке. Эти факторы включают в себя не только размер и содержимое бутылки, но и способ розлива (горячий розлив и т.д.), тип укупорки горлышка соответствующего диаметра (который может быть куда больше стандартных 28 мм, например, у широкогорлых ПЭТ-бутылок - до 60 мм) и способ складирования, зависящий от условия функционирования конечной продукции на потребительском рынке той или иной страны, а также от структуры дистрибьюторской сети. Наладил ли производитель напитков выпуск собственных преформ, будь то однофазный или двухфазный способ, или приобретает их на стороне, следующим шагом для него станет изготовление, то есть выдув, ПЭТ-бутылки как таковой.

Выдув ПЭТ-бутылки
Внутренний дизайн и производительность оборудования значительно варьируют в зависимости от производителя, однако основные принципы его работы остаются неизменными. Выбор того или иного оборудования диктуется необходимым и объемами продукции, компоновкой оборудования на уже существующем предприятии и, разумеется, ценой.

Самый простой вариант - это загружаемые вручную машины, в которых нагреватель преформ и блок выдува фактически представляют собой отдельные части. Такого рода оборудование предназначено для производителей напитков с очень небольшими объемами выпуска продукции, поскольку довольно дешевы, но обладают достаточной производительностью, которая, как правило, составляет у машин такого типа 1000-1200 бутылок в час у агрегата с двумя ячейками для выдува 1-литровых бутылок. Особенности производства могут потребовать и оборудования, представляющего собой автоматизированную линию. В таком случае с одного ее конца формы автоматически загружаются в машину, а с другого - выходят готовые бутылки, которые опять-таки автоматически подаются непосредственно на линию розлива. Обычно в агрегатах с такой конфигурацией нагреватель преформ выполняется в форме скобы, вертикальной или горизонтальной, что делается в целях экономии пространства. Ротационные машины состоят из постоянно движущегося колеса, проводящего преформы через секцию нагрева, откуда они, после соответствующего уравнивания температуры, поступают на выдув. Здесь преформы загружаются в свободные ячейки, когда те проходят мимо транспортировщика, проходят стадию выдува, а бутылки переправляются дальше, когда карусель повернется на 360'. Теперь ячейка готова принять новую преформу.