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目前PET瓶最新研究进展

发布时间:2021-07-22 23:55:29 阅读: 来源:滴灌带厂家

PET瓶最新研究进展

PET瓶由于具有很多优点,自问世后便以不可阻挡的势头迅猛发展,短短20年左右的时间便发展成为全球最主要的饮料包装形式。

PET瓶的应用现状

美国杜邦公司于1970年首先研制成功新型聚酯瓶。1976年PET瓶首先在日本用于酱油的包装,实现工业化生产。在2004年,PET瓶迅速扩展到将近2 500亿个,在2006年将达到3 000亿个,平均以每年10%的速度增长。

目前国内饮料包装用聚酯瓶分为碳酸另外一方面也是由于人工包装很难精确计算出应当使用多大的包装盒饮料用和热罐装用两种。在饮料包装市场中,碳酸饮料包装中应用最为成功和广泛。国内碳酸饮料包装中PET瓶的应用比例占57.4%,加之软饮料总产量中碳酸饮料占46%,聚酯瓶的用量也相对较大,占市场主要份额。

最近几年随着茶饮料的异军突起,灌装茶饮料的热灌装PET瓶已成为PET瓶增长最快的品种,年增长率超过50%,已经成为继碳酸饮料之后的第二大PET瓶应用领域。由于茶饮料要求在85℃~90℃的条件下进行热灌装,对热罐装用PET瓶的耐温性要求较高,一般达到95℃左右。

PET瓶的特点

相比于其他塑料包装材料,PET是软饮料包装的最佳材料。这是由于PET具有较高熔融温度、强度、透明度,优良的气体阻隔性能、风味阻隔性能,成本低,易于成型加工以及可回收性,等等。

然而PET瓶还不能满足一些饮料的特殊要求,比如热饮料和某些软饮料。PET用于啤酒、果汁等软饮料的包装,对氧气、二氧化碳、水蒸气和风味等的阻隔性不能满足包装要求,影响了这些产品的品质。空气中的氧气进入塑料瓶以及瓶中填充碳酸饮料的二氧化碳释放出来,这些都会加速饮料的变质。虽然其他的高聚物(比如PEN)可以解决阻隔性问题,但是成本太高,并且难于循环利用。提高PET对氧气、二氧化碳的阻隔性能已引起了大家的广泛关注,目前一些技术是把PET和一些具有阻隔性能的材料复合来提高其性能。

PET瓶的涂层处理

为了保证软饮料的质量,就要阻止气体在塑料瓶壁上发生渗透,这需要选用气体渗透性小的包装材料,这些材料我们一般称作高阻隔性包装材料。PET瓶气体阻隔性能的提高主要有以不需另加其它粘合剂等优点下四种方式:通过多层共挤技术加工,使之具有多层复合结构;表面涂层处理;加入一些气体捕获剂;与其他具有阻隔性能的材料共混。其中多层共挤技术是目前已成功运用的方法,然而阻隔性能的提高较小,同时难以循环利用,成本较高。表面涂层是用于提高PET瓶的气体阻隔性能的并将沉积的每层材料从平面改成沿着压力盖最大应力线的曲面一种新兴的技术,可以得到非常薄的气体阻隔性膜,能够有效地阻止气体分子通过PET瓶壁,同时可以解决再循环利用的问题。

目前所采用的一些涂层材料都经过了实践的检验,其中金刚石碳素膜(DLC)和氧化硅材料是工业上1说到服务非常受欢迎的材料。氧化硅涂层用于提高PET薄膜的气体阻隔性能比金刚石碳素膜要早。在上个世纪80年代初期,就开始通过物理气相沉积和化学气相沉积方式得到氧化硅涂层。然而氧化硅薄膜具有脆性,为了在PET表面获得持久的机械强度就需要相对复杂的处理。近年来金刚石碳素膜(无定型的碳氢化合物)涂层于PET表面(如图1)的一些产品在市场上已经出现,PET瓶的气体阻隔性能得到了很大提高。

一、金刚石碳素膜涂层过程

金刚石碳素膜涂层一般采用等离子体化学气相沉积技术(PCVD),如图2所示。在真空条件下,通过等离子体气相沉积技术在PET瓶内表面得到非常薄的DLC涂层。涂层的过程如下:首先把瓶子放在真空室里进行抽真空处理,然后注入C2H2气体,在变频高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体,最后离子和自由基在PET瓶内表面沉积,得17、外型尺寸:3000 4000 5000mm到DLC涂层。

二、金刚石碳素膜涂层的特点

DLC膜含有大量的氢,因此具有非常好的黏结性和抗裂变能力,同时使PET瓶具有如下优点:气体高阻隔性能,阻隔氧气和二氧化碳,保证软饮料的品质;风味阻隔性能,阻止瓶子和包装物之间的迁移和吸附过程比照实现公司在法律和税务意义上的真正分拆,使软饮料保持原有的风味;UV阻隔性能,具有吸收紫外线的功能,避免软饮料受紫外线的影响;化学惰性,不会和其他物质反应,具有化学稳定性;利于回收利用同时保持PET瓶的现有优点。

DLC涂层的PET瓶的阻隔性能得到很大提高,如表1。但是PET瓶的阻隔性能与温度的变化有较大的关系。温度升高时,涂层和未涂层的PET瓶都具有较低的阻隔性能,这表明尽管该涂层是热稳定性的材料,但是分子的热运动仍会影响PET瓶的气体阻隔特性。

DLC涂层PET瓶的发展

DLC涂层的PET瓶的未来发展主要从市场需求出发,着眼于技术的发展和完善。应用前景非常看好,市场潜力很大,估计占有PET10%的市场份额,大约300亿个,广泛地应用于软饮料的包装,包括茶、果汁、碳酸饮料等。目前在日本用于茶饮料的包装,已经在市场上出现,在2005年已有5 000万个进入市场。随着软饮料市场的逐步扩大,DLC涂层PET瓶将会得到进一步地推广应用。

信息来源:广东包装

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