机械-纳米技术与PET聚酯瓶包装(下)

　[摘要] 本文探讨了纳米聚酯PET瓶的研究现状、成型工艺及其利用，重点研究了PET啤酒瓶包装的技术问题与市场前景。[关键词] 纳米聚酯瓶 成型工艺 PET啤酒瓶 最新成果 （1）PET聚酯瓶的市场竞争力玻璃瓶具有阻气性好、寄存寿命长、透明度好、易回收等优点，但存在生产中能耗大、笨重和易爆炸伤人等问题。近来，以啤酒包装为主目标的高阻隔性PET瓶的开发研究已成为业界的1个热门，经太长时间的、大量的研究工作，已取得实质性进展。啤酒对光和氧极端敏感，而货架寿命通常要到达120日，要求啤酒瓶的氧渗透性在120日中不大于1×10⑹g，CO2的损失不超过5%。该要求是纯PET瓶阻透性的2~5倍；另外，1些啤酒厂对啤酒采取巴氏消毒法，要求耐峰值温度到达298℃，而纯PET瓶的强度，耐热性，气体阻隔性均达不到啤酒瓶的要求，因此，人们竞相研究开发各种阻透，增强的新材料及新工艺行政强拆是什么原因。目前，用聚酯瓶取代玻璃瓶和金属罐装啤酒的技术已成熟，商品化进程已起步。据《Modern Plastics》杂志预测，未来3~10年，全球将有1%~5%的啤酒改用PET瓶包装。据预测，仅啤酒瓶1项每年世界将增加90万吨PET的市场要求，到2005年全球塑料啤酒瓶市场的年需求量将到达300亿支。我国是1个啤酒生产和销售大国，国内有非常广阔的啤酒聚酯瓶包装市场。 经过改性后的各种PET啤酒瓶具有出色的阻隔屏蔽2氧化碳、氧、水，和芳香性能，且具有高抗冲击性能、高强度、耐热性、高抗压强度、高透明度、高超美学艺术性、高纯度、高洁净度、良好机械加工性、良好成型性、良好尺寸稳定性、抗化学性、抗吸潮性及轻质性等优点，而且本钱低廉。例如，由澳大利亚开发的表面喷涂环氨胺的冰啤酒PET瓶，在非冷藏条件下的货架寿命为100~120天。PET（90%）/EVOH（10%）啤酒瓶的货架寿命为25~40星期（与瓶容积有关）；由德国支持开发的表面涂布2氧化硅PET啤酒瓶，货架寿命大大超过6个月，该瓶透明光泽度好，可100%回收再利用；由法国Sidel公司开发的高氢化非结晶碳涂布的PET啤酒瓶（涂布技术来自美国），阻氧性提高30倍拆迁不合理怎么举报，阻2氧化碳性提高7倍，货架寿命达1年，引发世界啤酒业界的震惊。该瓶已由FDA批准使用，可100%回收再利用。PET容器已被人们普遍认为是环境适应性最好的塑料品种之1。遭到法国、英国、美国、意大利等国家的重视。1项新的包装技术能否进入市场，主要取决于它的先进性能和价格。上述的各种高新技术已为PET瓶装啤酒推向市场准备了条件。（2）纳米阻隔技术现状美国Eastman Chemical公司采取纳米复合材料阻隔技术，将高分子纳米复合材料利用于PET树脂，使其成为全部高分子的1部分，这些纳米粒子能够阻塞分子间隙，使气体难以分散渗透，从而提高了PET树脂瓶的阻隔性。由于加入的纳米材料数量非常少，这类材料可以在现有的各种制瓶机上直接利用，不需要更新设备。产品保持PET瓶无色透明的外观。另外，Dupont公司提供两种能够提高聚酯瓶阻隔性的新技术，第1种是使聚合物改性，能使原来PET的阻隔性提高2~3倍；第2种是使用“透明铝化合物”表面涂覆技术，能使原来PET的阻隔性提高30~40倍。使用这类涂层不存在回收方面的问题。这两种新技术已接近商品化。据瑞士Tetra Pak公司报告，已有两项涂覆阻隔层的技术获得了专利，1项叫做“Glaskin”，另外1项叫做“Sealica”。前者能用1步吹瓶机成型，后者则适用于2步吹塑成型机。这两种专利技术都能利用现有的包装机，所以在本钱方面具有很大的竞争力。Glaskin系统采取热隔内涂覆的技术，在PET瓶内壁涂覆1层10~20纳米的透明氧化硅（SiOx）其技术是向吹塑瓶内注入1种气态化合物，然后加热，把SiOx融结在内壁上。测试表明，这类有内涂层的聚酯瓶装啤酒的包装有效期可达4~12个月，外形可以任意设计，容积为200ml~2L，涂覆速率可以到达18000只/小时。该项技术容许在吹瓶车间建立灌装线，使涂覆聚酯瓶直接供给灌装设备。用Glaskin内涂覆技术制造的PET瓶可以完全回收，阻隔性涂层可以承受1定应力，不怕挤压塌陷等损伤而引发的涂层脱落。瑞典领先的酿酒商Supendrups成为第1个用户，2000年1季度已推出0.5Lglaskin瓶包装的啤酒产品。Sealica技术是先用注塑机制成1个预制品，只使用60%~70%的PET树脂，因此厚度较薄。稍冷后，模具1边绕心轴旋转，1边注入1层热塑阻隔性材料，充填量约为模腔剩余体积的30%~40%，再将另外1半模具闭合，用PET树脂注满模腔。Sealica技术不需要特殊的设备，对通常的PET树脂注塑机略加改进，即可利用，注塑成型周期与之前完全相同。 Tetra Pak公司使用的阻隔性材料是与Dow Chemical公司联合研制的，它含有间苯2酚的衍生物，即间苯2酚2环氧甘油醚（RDGE），它是制造高阻隔性复合材料的原材料，RDGE与单乙醇胺反应得到具有极高阻隔性的化合物。通过控制阻隔层的厚度可以调理阻隔性能，以满足不同利用的要求。日本Kirin啤酒公司和Samco国际实验室利用化学气相淀积（CVD）技术在PET瓶内壁沉积了1层类似金刚石的薄膜（DLG）作为阻隔层，1999年已在世界范围内申请并获得了专利权。这项技术是在PET瓶内和瓶子与模具之间产生真空，然后充入甲烷或乙炔气体，并施加射频或微波电磁场使气体放电，产生等离子体，从而生成碳和氢离子，在内表面沉积1层厚度为20~40纳米的DLG薄膜。经过沉积涂覆的PET瓶，其阻隔性能比末涂覆的高10倍。这个涂层耐酸碱，抗破裂，带有浅棕色，具有高的透明性。SIPA公司采取Hoechst Trevira公司提供的PN⑴00PEN均聚物制成啤酒瓶，厚度唯1玻璃的1半，具有良好的耐紫外线性能，啤酒的口味和香味与玻璃瓶没有明显的差别。MXD6尼龙的阻透性比PET高19⑵0倍，其加工温度与PET类似，Mitsubishi气体化学美国公司提出30%的MXD6与PET共混，但产品的雾度较高，正在开发PET和LCP/MXD6共混物的多层瓶。表1 国外聚酯啤酒瓶利用实例 啤酒公司销售时间瓶的结构吸氧剂利用瓶容量瓶生产厂商Bass(英国)1997年PET/EVOH/PET无500mlANCKarlsberg(法国)1998年PET/NXD6/PET无500mlS-LAnheuser-Busch(美国)1998年PEN单层瓶无470mlCCSMiller(美国)1998年PET/MXD6+吸氧剂/PET/MXD6+吸氧剂/PET有470ml600ml1000mlCPTHeineken(法国)1998年PET/MXD6+吸氧剂/PET/MXD6+吸氧剂/PET有500mlCPTAnheuser-Busch(美国)1999年PET/共聚酯+吸氧剂/PET有470mlTwinpakCarlsberg(英国)1999年PET/MXD6/PET无500mlS-L