לאורך השנים הוכח שה-PET הוא חומר אופטימלי לשימוש בתעשיית האריזות, במיוחד כתחליף לבקבוקי זכוכית ופחיות אלומיניום עם יתרונות בולטים בתחום אריזות השתייה, המזון, מוצרי טיפוח וחומרי ניקיון. לאריזת המוצר תפקידים רבים כאשר אחד החשובים שבהם הוא שמירת והארכת חיי המוצר. ביישומי אריזת הבקבוקים, הארכת חיי המוצר מתבטאת בשמירה על הפחמן הדו-חמצני במשקאות מוגזים מלברוח, בחסימת כניסת חמצן למוצרים רגישים כמו מיצים ורטבים ובהגבלת החשיפה לאור במוצרי חלב, כולל האור הנראה, קרינת UV או IR. ה-PET מהווה פולימר טוב ליישומים אלו בזכות מגוון תכונות. הוא מאפשר חסמות טובה לגזים בהשוואה לפולימרים אחרים, אך עדיין, יכולותיו בתחום מוגבלות, במיוחד באריזות קטנות.
אריזה קטנה, אתגר גדול
מגמות השוק כיום משקפות את רצון הצרכנים באריזות קטנות. גם רצון היצרנים לבדל את מוצריהם על מדפי החנויות מביא לכך שאריזות קטנות הופכות לשכיחות יותר ויותר ולכן יש לספק להן הגנה מוגברת. האתגר, אם כך, הינו מציאת אריזה שתגן במידה משביעת רצון על המוצר הנארז. הגנה זו תופסת משנה חשיבות באריזות קטנות. במקרה זה נפח גדול יותר בא במגע אם דפנות האריזה ובכך חשוף יותר לחדירה או לבריחה של גז חמצן או אור.
שיטות סטנדרטיות לשיפור החסמות
קיימות מספר גישות להגדלת החסמות של אריזות PET וההחלטה על הטכנולוגיה הנבחרת לשימוש מוכתבת ע"י מספר גורמים: שיפור החסמות הנדרש, הצורך לשמור על גמישות הייצור, דרישות לוגיסטיות של שרשרת האספקה ועלות סופית לייצור האריזה.
השיטה הפשוטה ביותר להגדלת החסמות הינה ערבוב של PET עם מגוון תוספים המקנים חסמות בעת הייצור בשיטת ההזרקה הרגילה. התוספים המקנים חסמות יכולים להיות פסיביים (התנגדות לחדירת גזים) או אקטיביים (סופחי חמצן). שיטה זו לא מצריכה שינוי בציוד הקיים ומסיבה זו, פעמים רבות, היא זו המועדפת ע"י היצרנים.
שיטה נוספת להקניית החסמות היא ציפוי הדופן הפנימית של הבקבוקים בשכבת ציפוי דקה דמויית זכוכית. הציפוי מיושם בעת טיפול פלזמה לאחר ההזרקה והעיצוב בחום של הבקבוק. ציפוי תחמוצת הסיליקון הוא שקוף ובהיר ואילו ציפוי פחמן אמורפי מקנה גוון צהבהב לאריזה שקופה. יעילות ציפויים אלו מוגבלת היות ושלמותם יכולה להיפגע עקב זחילה של האריזה, פגיעה פיזית, דפורמציה ועוד. ציפויים אלו הם יחסית זולים, אך תהליך הפלזמה מהווה שלב נוסף בייצור. גם הבקרה על התהליך מסובכת יותר, היות והמדידות של עובי הציפוי מצריכות ציוד ייחודי.
חסמות רב שכבתית
חסמות רב שכבתית מהווה שיטה נוספת לשיטות שהוצגו למעלה. לעומתן היא מקנה לאריזה חופש עיצובי גדול יותר, היא פחות רגישה לדפורמציה פיזית ומאפשרת שילוב של חסמים אקטיביים ושל חסמים לאור. בהשוואה לחסמות בציפוי, בקרת התהליך פשוטה יותר היות וניתן למדוד את עובי השכבות ע"י בדיקות ויזואליות ממוחשבות.
השיטה מתבססת על מבחנה (Preform) רב שכבתית הנוצרת בהזרקה עוקבת או בתהליך הזרקה משולב (Co-injection). בשתי השיטות, המבחנה מכילה את החסם הכלוא בין שכבה חיצונית ופנימית של PET. לאחר מכן, ניתן לעצב ולמלא את הבקבוק ללא הפרעה ע"י שימוש בציוד הקיים במפעל, ללא צורך בשינוי או תוספת.
הטכנולוגיה הרב-שכבתית של Husky
בשנת 2015, Husky התחילה להפיץ את המערכת הייחודית ופורצת הדרך להזרקה משולבת רב שכבתית. כיום המערכת נותנת פתרון ביישומים רבים כגון משקאות קלים מוגזים, מים מינרליים, מיצים, רטבים, מוצרי חלב, משקאות בירה, קפסולות קפה ועוד. המערכת מבוססת על קו המוצרים האמין של החברה, HyPET HPP (תמונה 1).
תמונה 1: מערכת רבת שכבות המשלבת את מערכת hyPET HPP5 של חברת Husky. מערכת הכוללת תעלות חמות מהפכניות המאפשרת מיקום מדויק ומבוקר למינון חומרי החסמות.
למערכת יתרונות רבים המקנים לה עדיפות יחסית לשיטות האחרות. ראשית הייצור בטכנולוגיה זו מהיר במיוחד. היות וגם חומרי החסמות וגם חומר הגלם מוזרמים לתבנית בו זמנית, מערכת ההזרקה המשולבת מקטינה את זמני המחזור לעומת הטכנולוגיות הקונבנציונליות ותומכת בהזרקה של מבחנות דקות דופן.
יתרון נוסף הוא הגמישות הייצורית שמערכת זו מספקת. ההיתך הרב שכבתי נוצר בדיזה של התעלות החמות ולא בתבנית עצמה. הגמישות הייצורית מתבטאת גם בכך שאותה המערכת מותאמת לייצור מוצר חד שכבתי או רב שכבתי ללא החלפת כלים מיותרת או שינויים במכונה. כך ניתן לייצר מוצר חד או רב שכבתי בהתאם לדרישה הקיימת בשוק, לעונת הייצור או לקהל היעד בלחיצת כפתור.
טכנולוגיית החסמות במערכת הרב שכבתית, הן כאשר מדובר על חסמות אקטיבית והן במקרה של חסמות פסיבית, מאפשרת חסכון בחומרי גלם יקרים בהשוואה לחסמות במערכת חד שכבתית. בדיקות מעבדה הראו כי ניתן להשיג שיפור של 50% פחות חומר חסם בהזרקה רב שכבתית, מאשר הזרקת תערובת המכילה חו"ג בתול ותוספים. הסיבה לכך טמונה בעובדה כי אפקטיביות חומרי החסמות עולה כאשר הם נמצאים בריכוז בשכבה אחת, יחסית לפיזור אחיד בריכוז נמוך בכל עובי המוצר (תמונה 2). תוספים אלו, למרות שמהווים רק 5%-12% מסך חומרי המוצר הסופי, בעלי השפעה גדולה על מחירו מכיוון שעלותם גבוהה בהרבה מהעלות של ה-PET עצמו. יתרון נוסף להפרדת חומר תוספי החסמות עד לשלב ההזרקה היא שחומרים אלו מצריכים לרוב טמפ' עיבוד שונות עקב רגישות החומר החסם לטמפרטורות גבוהות. באופן זה, כאשר הם מבודדים בשכבה נפרדת, ניתן לתת להם את התנאים האופטימליים ללא תלות בחומרי הייצור הנוספים. הדבר מתאפשר בזכות תכנון חכם וייחודי של התעלות החמות ודיזות ההזרקה של Husky.
תמונה 2: השוואה של איבוד פחמן דו-חמצני בחסם חד שכבתי לעומת חסם רב שכבתי. שמאל: חד שכבתי, מרכז: תערובת חו"ג ותוספי חסימה חד שכבתית, ימין: טכנולוגיית Husky לחסמות רב שכבתית
יישום מעניין נוסף למערכת זו הוא חסמות לאור, תכונה החשובה במיוחד במוצרי חלב המכילים רכיבים כגון חלבונים, ויטמינים וליפידים הרגישים לאור. התהליך מתבצע ע"י הזרקת מבחנה אשר באמצעה יש שכבת PET שחורה החוסמת את האור הנראה והעל-סגול בכמעט 99.99%. שכבה זו נמצאת בין שתי שכבות לבנות והיא מאפשרת לצמצם משמעותית את כמות ה- TiO2אשר משמש בד"כ לאיטום המבחנה. בנוסף לצמצום כמות ה- TiO2 שיטה זו מאפשרת עיבוד ומתיחה טובים יותר של המבחנה.
גם בחסמות המושגת בבסיס הבקבוק יש יתרון לטכנולוגיה הרב שכבתית. מערכת התעלות החמות של HUSKY מאפשרת ליצור מוצר עם חסמות מלאה או חלקית בכיפת המבחנה (תמונה 3). עבור מוצרים הרגישים לאור ולחימצון, ניתן ליצור שכבת חסמות מלאה המאפשרת הגנה רציפה לאורך כל שטח הפנים של האריזה, גם בתחתית הבקבוק הסופי. חסמות חלקית גם היא אפשרית תוך שליטה קלה וחדה על הגבולות שאליהם מגיעה שכבת החסמות באריזה הסופית.
תמונה 3: מיקום שכבות החסמות. צד ימין, שכבת חסמות בכיפת המבחנה – מאפשרת חסמות רציפה. צד שמאל: השכבה החוסמת ממוקמת במקום האופטימלי, רחוק מפני השטח החיצוניים וקרוב יותר לליבת האריזה.
מיליוני מחזורי ייצור לא טועים
תמונה 4: הטכנולוגיה הרב שכבתית של Husky מתאימה למגוון יישומים, משקאות מוגזים, מים מינרליים, מיצים, רטבים, מוצרי חלב, בירה, קפסולות לקפה ומוצרי טיפוח אישיים.
מאז 2015 הותקנו למעלה מ-40 מערכות שכאלו אצל לקוחות ברחבי העולם. היישומים רבים: משקאות מוגזים, מים מינרליים, מיצים, רטבים, מוצרי חלב, בירה, קפסולות לקפה ומוצרי טיפוח אישיים (תמונה 4). עבור כל הלקוחות התקבל אורך חיים רצוי תוך הורדת עלויות הייצור ושיפור טכנולוגי. לקוחות המשתמשים במערכת מדווחים כי מיליוני מחזורי ייצור בוצעו בה לשביעות רצונם. המערכת יציבה ואינה מצריכה תחזוקה מיוחדת. התחזוקה השוטפת נוחה, הודות לעיצוב פיית הזרקה הניתנת להסרה וניקוי על המכונה. כמו כן מעבר למערכת החדשה הראה עליה בדיוק וההדירות של שכבת החסם, ניתן לשלוט עליה בקלות וזמן המחזור התקצר ביותר מ-40%.
Husky מספקת תמיכה מלאה ללקוחות בעת ההתקנה כחלק ממערך השירות שהיא מספקת באמצעות מהנדסי השירות המקומיים. שיטת ההזרקה הרב שכבתית הייחודית של Husky פורצת גבולות ופותחת אפשרויות רבות לעיצוב אריזות, כניסה לשווקים חדשים בתחום האריזה הרב שכבתית ולהארכת חיי המדף.
לפרטים נוספים: מנהל Husky ישראל, משה אלגוב: [email protected], 054-551-1218
