雖然定向聚丙烯（OPP）在剛性、透明度、阻隔性和加工性上比PET略遜一籌，但是OPP比PET價(jià)格低，耐熱性好，所以OPP在食品和非食品包裝領(lǐng)域有著(zhù)巨大的應用前景。盡管它的產(chǎn)出率比PET低，但隨著(zhù)樹(shù)脂的改性以及增透劑和機械設備技術(shù)的不斷發(fā)展，OPP容器已可以取代玻璃、PET和PVC容器。


    目前，瓶裝水、果汁、熱灌裝食品、干粉和個(gè)人衛生用品的包裝市場(chǎng)已出現了OPP容器，它們是在一步法注拉吹（ISBM）和二步法加熱拉吹（SBM）成型機中模塑成型的，既透明又結實(shí)耐熱，價(jià)格也比傳統材料低。

    通常，瓶級PET的密度為1.35 g/cc，目前的售價(jià)是63美分/磅，而定向聚丙烯瓶使用的增透PP無(wú)規共聚物的密度大約是0.910 g/cc，售價(jià)為56美分/磅，從而使OPP瓶比PET瓶的成本降低了40%。伊利諾斯州Glenview市Kraft Foods公司的研發(fā)經(jīng)理Surendra Agarawal先生說(shuō)，與玻璃瓶相比，OPP瓶具有重量輕、不易碎、裝運方便等優(yōu)點(diǎn)，而它們的“實(shí)際透明度”與PET瓶相同，所以，他們希望利用OPP 瓶來(lái)降低生產(chǎn)成本。

    高速旋轉加熱的SBM成型機每小時(shí)可制造60000個(gè)PET瓶，相比之下，由于OPP瓶是用一步法ISBM設備生產(chǎn)的，效率比較低，使其被局限地使用在亞洲和南美地區的兒童營(yíng)養滋補品和藥品瓶上，而在美國沒(méi)有被推廣使用。
   克服OPP瓶的缺陷

    迄今為止，由于OPP瓶比PET瓶的加工速度慢，物理特性也比較差，使其未得到廣泛應用。但是，這些缺點(diǎn)正通過(guò)先進(jìn)的機械設備、優(yōu)化的瓶坯設計、改進(jìn)的PP樹(shù)脂原料和專(zhuān)為PP瓶開(kāi)發(fā)的助劑而得以克服。

    ExxonMobil公司的研究表明，高速機械的使用和OPP瓶坯的合理設計使得OPP可以與PET在產(chǎn)量、透明度、剛性、韌性和感官上相匹敵。如果使用諸如Sidel公司、SIG Corpoplast公司或者其他公司制造的高速、旋轉加熱SBM成型機，OPP瓶將具有極強的競爭性。

    PP的缺點(diǎn)是：

    1、PP比PET難以吸收和分散熱量，而且OPP瓶坯的瓶壁較厚（為了達到同樣的剛性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚）。因此，盡管PP在瓶坯注塑階段的加工溫度較低（230℃），但對OPP瓶的吹塑則需要在130℃下完成，不僅比PET瓶的能耗高，而且模塑和冷卻周期也更長(cháng)，致使OPP的產(chǎn)率比 PET低25%。

    2、對OPP拉吹模塑的加工溫度較窄，僅為5℃，而PET是15 ℃，從而增大了停車(chē)和產(chǎn)出廢品的機率。另外，對OPP的拉伸方式也不同。這是因為瓶坯的某些部位，如瓶底和瓶頸，可能比瓶身的取向少，更容易造成霧化。因此，為了使OPP的透明度接近PET，瓶坯和OPP瓶的設計人員必須優(yōu)化取向和拉伸比。

    3、OPP的剛性較低，意味著(zhù)OPP瓶比PET瓶的頂負荷和周強度低。為了達到同樣的剛性，OPP瓶需要比同等PET瓶的瓶壁厚。

    4、OPP瓶的氧氣和二氧化碳透過(guò)性是PET瓶的30倍左右，使其不可能成為盛裝碳酸飲料這類(lèi)需要阻隔CO2的阻隔性容器，除非鍍膜或者與阻隔性樹(shù)脂共注塑。

    目前，許多公司通過(guò)對PP的研究開(kāi)發(fā)，改善了OPP瓶的某些不足之處。例如Milliken Chemical公司開(kāi)發(fā)出了具有高性能、低殘留率的增透劑Millad 3988，可解決包括霧度（主要是瓶頸和瓶底）、瓶坯成型周期長(cháng)（通過(guò)增強PP成核作用解決）以及吹拉時(shí)的加工穩定性差等問(wèn)題。這種Millad 3988增透劑已在美國以外的OPP瓶市場(chǎng)上被廣泛用于維生素、水、茶、果汁、清潔劑和藥品的包裝上。ExxonMobil公司、Basell公司、Atofina公司和BP Petrochemicals公司也相繼推出了增透PP牌號，他們使用具有低殘留率的催化劑取代了可影響瓶子外觀(guān)的過(guò)氧化物催化劑，使OPP瓶具有高透明度和高流動(dòng)性，剛性和韌性也達到了很好的平衡，從而提高了OPP瓶在包裝市場(chǎng)的競爭力。Basell公司針對拉吹OPP瓶市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出了茂金屬PP (mPP)。18-MFR（熔體流動(dòng)速率為18g/10min）的 Metocene X50182樹(shù)脂已經(jīng)在Sidel機器上試用，它可以將瓶身的霧度降低至1.5%，將光澤度提高至82%。Atofina公司也在生產(chǎn)OPP瓶用的 mPP，這種樹(shù)脂可用來(lái)與常規PP摻混，以提高透明度。
　　
    OPP瓶的優(yōu)點(diǎn)

    加拿大的Container Corp. (CCC)公司是北美生產(chǎn)OPP瓶的為數不多的幾家公司之一。該公司的首席執行官Norman Gottlieb先生說(shuō)，綜合成本和環(huán)保優(yōu)勢促使CCC公司幾年前就進(jìn)入了OPP瓶市場(chǎng)。他將CCC公司的EnviroClear瓶描述為“單一聚合物” 包裝產(chǎn)品，OPP瓶體，PP瓶蓋和PP套筒標簽全部使用可回收的PP材料。Gottlieb還說(shuō)，標準的PP瓶蓋可以有效地掩蓋OPP瓶頸的霧化缺陷。另外，CCC公司還研究了OPP瓶的水汽阻隔性、可加工性和可熱灌裝性。他們用一種通用瓶坯吹塑250cc、500cc和600cc的OPP飲料瓶，用于干粉包裝（需要低溫沉積物這樣的水汽阻隔層）和熱灌裝食品（價(jià)格比耐熱級PET瓶低35%左右）。

    OPP瓶具有優(yōu)異的耐熱性，在熱灌裝時(shí)可耐205℃的溫度，而非耐熱級的PET瓶在熱灌裝時(shí)只可承受160℃～170℃的溫度。此外，PET瓶還需要使用真空盤(pán)來(lái)預防熱灌裝溫度超過(guò)180℃時(shí)的塌陷，當瓶壁增厚時(shí)，生產(chǎn)速度減慢，造成生產(chǎn)成本增加20%。

    單層OPP瓶可以在多種熱灌裝食品市場(chǎng)上使用，尤其適合于熱灌裝溫度較高時(shí)（180℃～205℃）的情況，從而為果汁、果醬、果膠、腌制品、醬汁和番茄醬等食品的阻隔性和非阻隔性包裝開(kāi)辟了市場(chǎng)。

    OPP瓶?jì)r(jià)格便宜。PET瓶和OPP瓶都需要增加氣體阻隔層，盡管PET瓶和OPP瓶所使用的阻隔材料的成本基本相同，但是OPP瓶本身的價(jià)格優(yōu)勢使其在氣體阻隔性塑料瓶市場(chǎng)上更加引人注目。
    三種生產(chǎn)方法

    為了解決OPP產(chǎn)量低的問(wèn)題，Bekum America公司和CCC公司改造了他們的PET成型機，用于制造OPP瓶。他們認為，在PET瓶系列設備中，八腔及八腔以下的線(xiàn)性加熱SBM系統是生產(chǎn)中等容量OPP瓶的最經(jīng)濟有效的設備。

    CCC公司為OPP瓶設計了一系列線(xiàn)性加熱SBM專(zhuān)利設備。該公司的EnviroClear（也可以生產(chǎn)PET）成型機由中國的合作公司制造，有兩腔到八腔多種類(lèi)型。其中，四腔成型機每腔每小時(shí)生產(chǎn)900個(gè)瓶子，該公司的下一代設備的生產(chǎn)速度有望提高到1100瓶/小時(shí)。目前，CCC公司能提供最多達32 個(gè)腔的瓶坯和SBM設備（中國制造），價(jià)格比本土制造的設備低40%到80%。另外，該公司還有制造敞口瓶的機器。

    CCC公司認為，優(yōu)化瓶坯設計非常關(guān)鍵。該公司設計的瓶坯比PET的拉伸性高50%，透明度大大提高。

    CCC公司生產(chǎn)的OPP瓶系列產(chǎn)品主要包括色拉調味品、腌制品和干粉等的敞口瓶，以及洗發(fā)香波、漱口水和藥品的可擠壓容器。為提高頂負荷和周強度，CCC公司在灌裝后向OPP瓶的瓶口空間部分注入氮氣。

　　Bekum America公司對其加熱SBM成型機（如雙腔RBU-225）進(jìn)行改良設計后，使其可以在PET瓶和PP瓶之間切換。幾年前，Bekum America公司專(zhuān)門(mén)為PP設計了第一臺全電動(dòng)加熱SBM機器，這臺六腔SB-6型機器的額定生產(chǎn)能力是7200瓶/小時(shí)，只比同等腔數的PET機器慢 15%。

    PTI公司提出了另一種制造方法。該公司認為，充分體現OPP瓶的價(jià)格優(yōu)勢的最好方法是，在高速、旋轉加熱的SBM機上，以每小時(shí)每腔1000瓶的恒定速率生產(chǎn)。以這樣的速度，PTI公司在計算機上模擬了在Sidel機器上生產(chǎn)24g OPP瓶的過(guò)程，并估測出這種OPP瓶的單位成本比PET瓶低10美分。如果按照OPP瓶以前的生產(chǎn)速率（每小時(shí)每腔600瓶），其單位成本就會(huì )超過(guò) PET瓶。

    嚴格的工藝控制可以提高OPP瓶的產(chǎn)量。在生產(chǎn)中，如果在OPP的溫度范圍內吹氣不足，會(huì )造成拉伸不夠，導致瓶坯的透明度低；加工溫度過(guò)高，會(huì )使瓶體、瓶頸和瓶底呈現霧化，或造成材料在瓶壁內分布不均、瓶子發(fā)粘，從而干擾下游操作。過(guò)去，PTI公司通過(guò)實(shí)驗室研究以及虛擬模型機（Virtual Prototyping）軟件來(lái)預測通過(guò)加入助劑提高PET瓶坯吸熱速度的效果，他們還制作了空氣冷卻和水冷卻的模型，用以加速PET瓶的加工�，F在，他們將這些技術(shù)成功地用于OPP瓶的生產(chǎn)，從而使目標生產(chǎn)率（大于每小時(shí)每腔1000瓶）變得可行。PTI公司使用的是Colormatrix公司開(kāi)發(fā)的母粒型快速加熱助劑。據Colormatrix公司介紹，提高PET瓶坯加熱速度的助劑也同樣適用于OPP瓶坯。

    ExxonMobil公司在旋轉加熱拉吹成型機上進(jìn)行了OPP瓶生產(chǎn)的計算機模擬。該公司使用了改進(jìn)后的Sidel機、特殊的瓶坯設計和專(zhuān)門(mén)研制的PP樹(shù)脂PP9505E1。這種30-MFR的材料在1mm厚時(shí)的霧度為6%，彈性模量為166000psi，所制成的OPP瓶的霧度小于2%。

　　ExxonMobil公司制作了相同外形和重量的750cc的PET瓶和OPP瓶，并用計算機模擬OPP瓶坯在48腔膜具內的模塑過(guò)程，然后對兩者進(jìn)行比較。對比結果表明：OPP瓶坯比PET瓶坯寬而長(cháng)，復合拉伸比低，軸向和徑向的拉伸平衡性?xún)?yōu)良；OPP瓶坯壁厚較薄，可以提高加熱和冷卻速率；OPP瓶坯在自由墜落方式下比PET瓶的下落速度快，而使用機械手取放兩種瓶坯的周期基本相等�？梢�(jiàn)，OPP瓶的成型周期比PET瓶的短，在Sidel試驗機上，可以以最大能力吹塑OPP瓶；OPP瓶的感官特性與PET瓶相同；OPP瓶的頂負荷強度比同重的PET瓶略低，但能完全滿(mǎn)足多個(gè)應用領(lǐng)域的要求；OPP瓶的墜落沖擊強度比PET瓶的低，但對于單層冷藏用的OPP瓶來(lái)說(shuō)，其強度是足夠的。

    Sipa公司稱(chēng)，他們的“一步半法”集成ISBM成型機是生產(chǎn)OPP瓶的有效方法。這種設備先注塑瓶坯，然后通過(guò)機器人和線(xiàn)性輸送帶把瓶坯送到吹塑工序。 Sipa公司為OPP瓶設計的FX20/80E型號的機器，其生產(chǎn)能力為30,000瓶/小時(shí)，它采用了一種特殊螺桿和一個(gè)經(jīng)過(guò)重新設計的加熱烘箱。采用 FX20/80E生產(chǎn)的OPP瓶具有優(yōu)良的透明度和均勻分布的瓶壁厚度。Sipa公司稱(chēng)，FX20/80E可以完成OPP瓶坯的方便裝卸和快速加熱，生產(chǎn)的OPP瓶可用于裝水、牛奶或其他熱灌裝用途。

    Nissei ASB公司專(zhuān)為OPP瓶設計的一步法ISBM系統——ASB-650EX3主要用于需要水汽阻隔或者必須能承受蒸壓釜溫度（如醫療包裝）的領(lǐng)域。該系統包括一個(gè)特殊螺桿、一個(gè)用來(lái)處理瓶坯的預處理站以及控制各模腔吹氣動(dòng)作的獨立閥門(mén)和計時(shí)器。
    OPP阻隔瓶的到來(lái)

    位于芝加哥的PPPI公司（Pechiney Plastics Packaging Inc.，現為Alcan公司的子公司）經(jīng)過(guò)對Sidel旋轉加熱SBM成型機改進(jìn)后，可以生產(chǎn)三層PP/EVOH/PP定向阻隔瓶。PPPI公司對PP 表層進(jìn)行改性，使PP可以不必通過(guò)粘接層而牢固地附著(zhù)在EVOH阻隔層上。他們的Gamma Clear透明瓶有16盎司和26盎司兩種，26盎司的瓶子是寬口瓶（63mm），耐溫205℃，價(jià)格比玻璃和PET低。

    PPPI公司的目標是用OPP阻隔瓶替代要求保存時(shí)間長(cháng)、氧氣阻隔性好和熱灌裝溫度高的應用領(lǐng)域中的玻璃瓶。在8億瓶/年的26盎司容器市場(chǎng)上，OPP瓶比玻璃瓶?jì)r(jià)格低。該公司預測，到2005年，OPP瓶將實(shí)現工業(yè)化。在PET瓶的設計中，使用真空盤(pán)和夾抓設計，最多只能在180℃的溫度下熱灌裝。但是 OPP瓶不需要這些特殊設計就可以承受更高的熱灌裝溫度（195℃），從而增大了貼標空間，提高了銷(xiāo)售優(yōu)勢。因此，PPPI公司認為，他們的 PP/EVOH瓶在醬汁、蘋(píng)果汁和其他熱灌裝包裝市場(chǎng)上具有很大的潛力。

    Kortec公司正在評估多層OPP容器的潛力。該公司認為，多層OPP容器只是補充了而不是替代了阻隔性PET容器，他們預測說(shuō)，耐熱OPP容器將進(jìn)入需熱罐裝食品的包裝領(lǐng)域，與玻璃容器和金屬罐并存。另外，OPP阻隔瓶利用它的透明特性可取代不銹鋼罐。

    制造OPP阻隔性容器的另一條路徑是采用現有的PET瓶鍍膜技術(shù)（等離子體、火焰或者電暈處理技術(shù)）。PPG Industries公司宣稱(chēng)，其環(huán)氧樹(shù)脂-胺膜Bairocade可以改善OPP瓶的氧氣阻隔性，成本與鍍膜PET相近。因此，Bairocade有望實(shí)現在OPP瓶上的工業(yè)化使用，通過(guò)改變鍍膜的配方和厚度，可以達到甚至超過(guò)與阻隔PET容器相同的氧氣阻隔性。

　　CCC公司開(kāi)發(fā)了一種為OPP瓶添加氧氣阻隔性的浸入鍍膜的專(zhuān)利技術(shù)。浸入鍍膜工藝簡(jiǎn)便靈活，非常適合小容量、非圓球體和特殊形狀的OPP瓶。目前，CCC公司已經(jīng)推出了一套每年處理3600～5600個(gè)OPP瓶的鍍膜裝置。