เหตุใดเครื่องอัดรีดแผ่นเทอร์โมฟอร์ม PET จึงครองบรรจุภัณฑ์อาหาร

ฉันจำครั้งแรกที่แบรนด์อาหารรายใหญ่ถามฉันว่า PET จะมาแทนที่ PS สำหรับโปรแกรมภาชนะบรรจุอาหารสำเร็จรูปได้หรือไม่ มันคือปี 1997 และอุตสาหกรรมอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการตั้งคำถามเกี่ยวกับ PVC และ PS สำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหาร คำตอบนั้นไม่ได้ตรงไปตรงมา เนื่องจาก PET แปรรูปยากกว่า อุปกรณ์มีราคาแพงกว่า และห่วงโซ่อุปทานสำหรับเม็ดพลาสติก PET เกรดอาหารยังคงเติบโตเต็มที่ ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วจนถึงทุกวันนี้ และ เครื่องอัดรีดแผ่นเทอร์โมฟอร์ม PET ได้กลายเป็นแกนหลักของอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์อาหารระดับโลก การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้เกิดขึ้นชั่วข้ามคืน แต่เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงนี้น่าสนใจ มีเทคนิค และคุ้มค่าแก่การทำความเข้าใจสำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้องกับการเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์ เพื่อมุมมองที่กว้างขึ้น เทคโนโลยี เครื่องอัดรีดแผ่นพลาสติก ดูคำแนะนำขั้นสุดท้ายของเรา

ข้อได้เปรียบด้านความชัดเจนและสุนทรียภาพ

เดินเข้าไปในซูเปอร์มาร์เก็ตแห่งใดก็ได้ในโลกและชมแผนกผลิตผล อาหารสำเร็จรูป และเบเกอรี่ ภาชนะใสสำหรับใส่สลัดสด เนื้อหั่น และขนมอบ เกือบทั้งหมดเป็น PET มีเหตุผลสำหรับความโดดเด่นนี้ และมันเริ่มต้นจากคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ

แผ่น PET อสัณฐานที่ผลิตบนไลน์การอัดรีดที่ได้รับการสอบเทียบอย่างดี ให้การส่งผ่านแสงที่สูงกว่า 87% ซึ่งเทียบได้กับกระจกที่มีความคมชัดของภาพ แต่แตกต่างจากแก้วตรงที่ PET มีน้ำหนักเบา ป้องกันการแตกละเอียด และราคาไม่แพงเมื่อขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อน เมื่อแผ่นถูกอัดรีดด้วยการเคลือบม้วนปฏิทินที่มีความมันเงาสูงและป้อนเข้าไปในเครื่องเทอร์โมฟอร์ม ภาชนะที่ได้จะมีรูปลักษณ์ระดับพรีเมียมที่ PS ไม่สามารถเทียบเคียงได้

ฉันทำงานในสายการผลิตแผ่น PET สำหรับถาดขนมระดับไฮเอนด์ ซึ่งลูกค้าต้องการค่าความเงาที่สูงกว่า 140 GU (หน่วยความเงา) การบรรลุเป้าหมายดังกล่าวอย่างต่อเนื่องไม่เพียงแต่ต้องใช้วัสดุที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องควบคุมอุณหภูมิลูกกลิ้ง แรงกด และความเร็วของสายการผลิตบนเครื่องอัดรีดอย่างแม่นยำอีกด้วย ก เครื่องอัดรีดแผ่น PET ที่มีระบบควบคุมเกจอัตโนมัติและม้วนปฏิทินหมุนเวียนน้ำมันสร้างความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ควบคุมการแสดงชั้นวางกับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ

ความปลอดภัยด้านอาหารและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ

อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์อาหารมีความต้องการความปลอดภัยของวัสดุเพิ่มมากขึ้น และ PET ก็ได้รับสถานะเป็นวัสดุที่เลือกใช้ผ่านประสิทธิภาพที่ได้รับการพิสูจน์มานานหลายทศวรรษ PET เป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA สำหรับการสัมผัสอาหารโดยตรง (21 CFR 177.1630) เป็นไปตามกฎระเบียบของสหภาพยุโรป 10/2011 และได้รับการอนุมัติโดยหน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารระดับชาติแทบทุกแห่งทั่วโลก

ต่างจาก PVC ตรงที่ PET ไม่มีพลาสติไซเซอร์ที่สามารถซึมเข้าสู่อาหารได้ ต่างจาก PS ตรงที่ PET จะไม่ปล่อยสไตรีนโมโนเมอร์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นข้อกังวลที่ผลักดันให้มีการตรวจสอบกฎระเบียบเกี่ยวกับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหารของ PS ในตลาดหลายแห่ง สำหรับผู้แปรรูปบรรจุภัณฑ์อาหาร การใช้ PET ช่วยลดความเสี่ยงด้านกฎระเบียบทุกประเภท

จากจุดยืนในกระบวนการผลิต การปฏิบัติตามข้อกำหนดการสัมผัสอาหารของ PET จำเป็นต้องให้ความเอาใจใส่อย่างระมัดระวังต่อการสร้างอะซีตัลดีไฮด์ (AA) ในระหว่างการอัดขึ้นรูป AA เป็นผลพลอยได้ตามธรรมชาติจากการย่อยสลายด้วยความร้อนของ PET และในระดับที่สูงขึ้น สามารถส่งผ่านรสชาติที่ผิดไปให้กับอาหารและเครื่องดื่มในบรรจุภัณฑ์ได้ เครื่องอัดรีดแผ่น PET ที่ออกแบบมาอย่างดีควบคุม AA ผ่านการออกแบบสกรูที่เหมาะสมที่สุด (ลดเวลาการตกค้าง) การจัดการอุณหภูมิที่แม่นยำ (หลีกเลี่ยงจุดร้อน) และการอบแห้งเรซินที่เหมาะสม (ป้องกันการไฮโดรไลซิสซึ่งเร่งการย่อยสลาย) ระดับ AA เป้าหมายสำหรับแผ่นสัมผัสอาหารโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 2-4 ppm ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่แยกผู้ผลิตสายการผลิต PET ที่มีประสบการณ์ออกจากซัพพลายเออร์อุปกรณ์ใช้งานทั่วไป

ประสิทธิภาพการขึ้นรูปด้วยความร้อน

ห่วงโซ่คุณค่าทั้งหมดสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารที่ขึ้นรูปด้วยความร้อนนั้นขึ้นอยู่กับว่าแผ่นจะขึ้นรูปในอุปกรณ์ปลายน้ำได้ดีแค่ไหน PET กลายเป็นวัสดุที่โดดเด่นส่วนหนึ่งเนื่องจากมีรูปแบบที่ดีเป็นพิเศษในกระบวนการเทอร์โมฟอร์มทั้งเชิงบวกและเชิงลบ

แผ่น PET อสัณฐานมีหน้าต่างอุณหภูมิการขึ้นรูประหว่างประมาณ 90°C ถึง 120°C ขึ้นอยู่กับเกรดเฉพาะและระดับ IV ในช่วงนี้ วัสดุจะแสดงคุณลักษณะการดึงลงที่ยอดเยี่ยม โดยจะยืดได้สม่ำเสมอโดยไม่ทำให้บางเกินไปในการใช้งานแบบดึงลึก และเก็บรายละเอียดที่ดีสำหรับภาชนะที่มีพื้นผิว โลโก้ที่มีลายนูน และการออกแบบแบบริบ

สำหรับการดำเนินการเทอร์โมฟอร์มด้วยความเร็วสูงที่ทำงาน 20-40 รอบต่อนาที ความสม่ำเสมอของแผ่นเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ความแปรผันของเกจแปลโดยตรงเป็นการแปรผันของการขึ้นรูป: ส่วนที่หนาไม่ก่อตัวอย่างสมบูรณ์ ส่วนที่บางจะแตก เครื่องอัดรีดแผ่นเทอร์โมฟอร์มที่ยึดเกจได้ภายใน ±3% ตลอดความกว้างของรางทั้งหมด ช่วยให้มั่นใจได้ว่าความหนาของผนังสม่ำเสมอในภาชนะที่ขึ้นรูป ซึ่งจำเป็นสำหรับทั้งความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการรับรู้ของลูกค้า

การรีไซเคิลและความยั่งยืน

ข้อโต้แย้งด้านความยั่งยืนสำหรับ PET ในบรรจุภัณฑ์อาหารมีอย่างล้นหลามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา PET เป็นพลาสติกรีไซเคิลอย่างกว้างขวางที่สุดในโลก โดยมีโครงสร้างพื้นฐานในการรวบรวม คัดแยก และรีไซเคิลในตลาดที่พัฒนาแล้วแทบทุกแห่ง ภาชนะที่ขึ้นรูปด้วยความร้อน PET สามารถรีไซเคิลกลับเป็นแผ่น เส้นใย หรือบรรจุภัณฑ์ใหม่ ซึ่งเป็นวงจรปิดที่ PS และ PVC ไม่สามารถเทียบเคียงได้

สำหรับตัวแปลงบรรจุภัณฑ์ที่ใช้วัสดุรีไซเคิล เครื่องอัดรีดแผ่น PET รีไซเคิลช่วยให้สามารถใช้ rPET ได้ที่ระดับตั้งแต่ 25% ถึง 100% โดยไม่ทำให้คุณสมบัติทางแสงหรือทางกลลดลง ความพร้อมใช้งานของ rPET เกรดอาหาร (ผลิตผ่านการรีไซเคิลเชิงกลด้วยกระบวนการแปรรูปที่สะอาดเป็นพิเศษหรือเส้นทางทางเคมี/การลดโพลีเมอร์) หมายความว่าความมุ่งมั่นด้านความยั่งยืนและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหารสามารถอยู่ร่วมกันได้

ฉันเคยเห็นลูกค้าเปลี่ยนจาก PET บริสุทธิ์ 100% ไปเป็นส่วนผสมบริสุทธิ์/rPET 70/30 โดยมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการเพียงเล็กน้อย ข้อกำหนดหลักคือการกรองที่ได้รับการปรับปรุง (เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนในวัสดุรีไซเคิล) ระยะเวลาในการทำให้แห้งนานขึ้น (rPET ดูดซับความชื้นได้ง่ายกว่าบริสุทธิ์) และการตรวจสอบ IV อย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าแผ่นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงเชิงกล

สมบัติทางกลของบรรจุภัณฑ์อาหาร

ภาชนะบรรจุอาหารต้องปกป้องสิ่งของที่อยู่ในนั้นด้วยการจัดการ การขนส่ง และการจัดแสดงในร้านค้าปลีก PET มอบการผสมผสานที่น่าประทับใจระหว่างคุณสมบัติด้านความแข็ง ทนต่อแรงกระแทก และกั้นก๊าซ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานบรรจุภัณฑ์อาหารโดยเฉพาะ

โมดูลัสแรงดึงของ PET ที่ 2,700-3,100 MPa ช่วยให้คอนเทนเนอร์ที่ขึ้นรูปมีความแข็งแกร่งที่จำเป็นในการซ้อนโดยไม่ยุบตัว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพในการกระจาย ความต้านทานแรงกระแทก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิแช่เย็น นั้นสูงกว่า PS อย่างมาก ซึ่งจะเปราะในสภาพแวดล้อมที่เย็น นี่คือสาเหตุที่ PET มีอิทธิพลเหนือผลิตภัณฑ์ผักผลไม้สดและอาหารสำเร็จรูป โดยจัดเก็บและแสดงภาชนะบรรจุที่อุณหภูมิ 0-5°C

นอกจากนี้ PET ยังกั้นออกซิเจนในระดับปานกลาง (ประมาณ 50-100 ซีซี/ตรม./24 ชม. ที่ 23°C สำหรับแผ่น 0.3 มม.) ซึ่งช่วยยืดอายุการเก็บของอาหารที่ไวต่อออกซิเจนเมื่อเทียบกับ PS สำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพของกั้นที่เพิ่มขึ้น เครื่องอัดรีดแผ่น PET หลายชั้นสามารถรวมชั้นกั้น EVOH หรือ PVDC ได้ จึงมีอัตราการส่งผ่านออกซิเจนต่ำกว่า 1 ซีซี/ตร.ม./24 ชม. ซึ่งเพียงพอสำหรับบรรจุภัณฑ์เนื้อสดและชีสโดยมีอายุการเก็บรักษานานหลายสัปดาห์

เศรษฐศาสตร์ต้นทุน: ทำไมตัวเลขถึงได้ผล

ราคาเม็ดพลาสติก PET มีการแข่งขันสูงขึ้นเมื่อเทียบกับ PS ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โดยได้รับแรงหนุนจากการขยายกำลังการผลิตทั่วโลกและความพร้อมที่เพิ่มขึ้นของ rPET ในราคาที่น่าพอใจ แม้ว่าโดยทั่วไปเม็ดพลาสติก PET จะยังมีราคาแพงกว่า GPPS ถึง 10-20% ต่อกิโลกรัม แต่เศรษฐศาสตร์โดยรวมกลับนิยมใช้ PET สำหรับการใช้งานบรรจุภัณฑ์อาหารส่วนใหญ่

เหตุผลมีสามเท่า ประการแรก สามารถลดระดับบรรจุภัณฑ์ PET ได้ โดยจะมีความแข็งเท่ากันที่เกจที่บางกว่า PS ซึ่งช่วยลดการใช้วัสดุต่อหน่วย ภาชนะบรรจุ PET ขนาด 0.35 มม. มักจะตรงกับประสิทธิภาพของบรรจุภัณฑ์ PS ขนาด 0.45 มม. ประการที่สอง การยอมรับเนื้อหารีไซเคิลที่สูงขึ้นของ PET ช่วยให้ผู้แปรรูปสามารถรวม rPET ที่มีต้นทุนต่ำกว่าได้ ประการที่สาม ค่าพรีเมียมของตลาดที่แบรนด์และผู้ค้าปลีกวางไว้บนบรรจุภัณฑ์ PET (ขับเคลื่อนโดยความพึงพอใจด้านความยั่งยืนของผู้บริโภค) หมายความว่าผู้แปรรูปสามารถควบคุมอัตรากำไรจากผลิตภัณฑ์ PET ได้ดีขึ้น

จากมุมมองของการลงทุนด้านอุปกรณ์ ต้นทุนเงินทุนที่สูงขึ้นของเครื่องอัดรีดแผ่นบรรจุภัณฑ์อาหารสำหรับ PET จะได้รับการกู้คืนผ่านเศรษฐศาสตร์การดำเนินงานเหล่านี้ ลูกค้าส่วนใหญ่ของฉันจะเห็นการคืนทุนภายใน 12-18 เดือนเมื่อเปลี่ยนจากการผลิต PS เป็น PET

ความกว้างของแอปพลิเคชัน

บรรจุภัณฑ์อาหารที่ผลิตจากแผ่นเทอร์โมฟอร์มมิ่ง PET มีความโดดเด่น ต่อไปนี้เป็นหมวดหมู่การสมัครหลักๆ ที่ฉันพบตลอดอาชีพการงาน:

• ภาชนะบรรจุผักผลไม้สด : หอยและถาดสำหรับผลเบอร์รี่ องุ่น มะเขือเทศ และสลัด

• อาหารสำเร็จรูปและอาหารปรุงสำเร็จ : ภาชนะปิดฝาสำหรับเนื้อสไลซ์ อาหารปรุงสำเร็จ และจานในงานปาร์ตี้

• เบเกอรี่ : ถาดคุกกี้ โดมเค้ก และภาชนะใส่ขนม

• ผลิตภัณฑ์นม : ถ้วยโยเกิร์ต ถ้วยพุดดิ้ง และบรรจุภัณฑ์ชีส

• ถ้วยเครื่องดื่ม : ถ้วยน้ำดื่มแบบใสสำหรับเครื่องดื่มเย็นและสมูทตี้

• ภาชนะบรรจุอาหารแบบใช้แล้วทิ้ง : ภาชนะสำหรับนำกลับบ้าน กล่องเบนโตะ และถาดแบ่งอาหาร

แต่ละการใช้งานมีข้อกำหนดแผ่นงานที่แตกต่างกันเล็กน้อย ได้แก่ ความหนา ระดับความชัดเจน ความแข็ง และความลึกของการขึ้นรูป แต่เป็นข้อกำหนดพื้นฐาน แพลตฟอร์ม เครื่องอัดรีดแผ่น PVC แข็ง ยังคงเหมือนเดิม โดยมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการที่จัดการผ่านฟังก์ชันสูตรของระบบควบคุม

อนาคต: สถานะของ PET กำลังแข็งแกร่งขึ้น

หากมีสิ่งใด ความโดดเด่นของ PET ในด้านเทอร์โมฟอร์มสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แรงกดดันด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับ PS แบบใช้ครั้งเดียวกำลังทวีความรุนแรงมากขึ้นในสหภาพยุโรป บางส่วนของอเมริกาเหนือ และตลาดเอเชียแปซิฟิกหลายแห่ง ความต้องการของผู้บริโภคสำหรับบรรจุภัณฑ์รีไซเคิลมีการเติบโต และห่วงโซ่อุปทาน rPET กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีกำลังการผลิตรีไซเคิลสารเคมีใหม่ทางออนไลน์ ซึ่งจะผลิต PET รีไซเคิลเกรดอาหารในระดับอุตสาหกรรม

สำหรับผู้แปรรูปบรรจุภัณฑ์ที่ยังไม่ได้ลงทุนในความสามารถในการผลิตแผ่นเทอร์โมฟอร์มมิง PET สัญญาณของตลาดมีความชัดเจน ส่วนสายการอัดรีดแผ่นภาชนะบรรจุอาหารแบบใช้แล้วทิ้งมีการเติบโตที่ 5-7% ต่อปีในตลาดส่วนใหญ่ และการเติบโตส่วนใหญ่นั้นมาจาก PET หน้าต่างสำหรับการสร้างตำแหน่งทางการแข่งขันในพื้นที่นี้เปิดอยู่ในขณะนี้ แต่จะไม่เปิดอยู่ตลอดไป

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดจึงเลือกใช้ PET มากกว่า PS สำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร PET ให้ความใสของแสงที่เหนือกว่า ทนต่อแรงกระแทกได้ดีกว่า (โดยเฉพาะที่อุณหภูมิเย็น) ไม่ต้องกังวลเรื่องการเคลื่อนตัวของพลาสติไซเซอร์ ไม่มีปัญหาการปล่อยสไตรีน และความสามารถในการรีไซเคิลได้ดีกว่ามาก แม้ว่า PS จะมีราคาถูกกว่าต่อกิโลกรัม แต่ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของ PET และการรับรองด้านความยั่งยืน ทำให้ PET กลายเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับบรรจุภัณฑ์เทอร์โมฟอร์มที่สัมผัสกับอาหารส่วนใหญ่

แผ่นเทอร์โมฟอร์มมิ่ง PET โดยทั่วไปมีช่วงความหนาเท่าใด โดยทั่วไปแผ่นเทอร์โมฟอร์มสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารจะมีความหนาตั้งแต่ 0.15 มม. ถึง 1.2 มม. ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ถ้วยดื่มใช้ 0.15-0.35 มม. ผลิตฝาพับ 0.25-0.45 มม. ภาชนะใส่อาหาร 0.35-0.60 มม. และถาดอุตสาหกรรม 0.60-1.2 มม. ความหนาของแผ่นส่งผลโดยตรงต่อความลึกของการขึ้นรูป ความแข็งของภาชนะ และราคาวัสดุต่อหน่วย

แผ่นเทอร์โมฟอร์มมิ่ง PET สามารถทำจากวัสดุรีไซเคิล 100% ได้หรือไม่ ได้ แม้ว่าจะต้องมีการเตรียมวัสดุและการควบคุมกระบวนการอย่างระมัดระวังก็ตาม rPET เกรดอาหารจากการรีไซเคิลทางเคมี (ดีโพลีเมอไรเซชันและรีโพลีเมอร์ไรเซชัน) สามารถใช้งานได้ 100% ด้วยความมั่นใจ rPET ที่รีไซเคิลด้วยกลไกในระดับสูงต้องการการกรองที่ดียิ่งขึ้น การอบแห้งแบบขยายเวลา และการตรวจสอบ IV เพื่อรักษาคุณภาพของแผ่นงาน สายการผลิตเชิงพาณิชย์หลายแห่งประสบความสำเร็จในการใช้ rPET 50-100%

แผ่น PET ใช้ได้กับบรรจุภัณฑ์อาหารทั้งร้อนและเย็นหรือไม่? แผ่น PET ใช้งานได้ดีเยี่ยมกับบรรจุภัณฑ์อาหารเย็นและอุณหภูมิห้อง สำหรับการใช้งานแบบเติมความร้อนที่สูงกว่า 70°C PET ที่ไม่มีรูปร่างอาจบิดเบี้ยว โดยทั่วไปการใช้งานเหล่านี้จะใช้ PET ที่ให้ความร้อน (PET ตกผลึกที่มีความคงตัวของมิติสูงกว่า) หรือแผ่น CPET (PET ตกผลึก) ที่ผลิตในสายการผลิตพิเศษพร้อมเตาอบอบอ่อน PET อสัณฐานมาตรฐานเหมาะสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารแช่เย็นและบรรจุอาหารโดยรอบ

แผ่นเทอร์โมฟอร์มขึ้นรูป PET และ rPET แตกต่างกันอย่างไร rPET (PET รีไซเคิล) มีคุณสมบัติทางความร้อนและรีโอโลยีแตกต่างกันเล็กน้อยเมื่อเทียบกับ PET บริสุทธิ์ เนื่องจากมีแผลเป็นจากโซ่จากการแปรรูปครั้งก่อน โดยทั่วไประดับ IV จะลดลง ศักยภาพของอะซีตัลดีไฮด์จะสูงกว่า และความเสี่ยงในการปนเปื้อนจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานบรรจุภัณฑ์อาหารโดยส่วนใหญ่ขึ้นรูปด้วยความร้อน แผ่น rPET ที่ได้รับการประมวลผลอย่างเหมาะสมจะมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับแผ่น PET บริสุทธิ์ สิ่งสำคัญคือการมีการกำหนดค่าเครื่องอัดรีดแผ่น PET ที่เหมาะสม พร้อมด้วยการอบแห้ง การกรอง และการควบคุมกระบวนการที่เพียงพอ