当前位置: 首页 >> 工程机械

世界高性能聚酯饮用瓶的开发现状

2021-08-18 来源:辽宁机械信息网

世界高性能聚酯饮用瓶的开发现状

据专家预测,今年啤酒销售量将突破2300多万吨,2005年将达到2600万吨,2010年将达到3250万吨。因此,研究高性能塑料瓶特别是聚酯饮用瓶就具有十分重要的意义。

高性能塑料瓶一直是食品界和包装界追求的完美目标。在聚酯饮用瓶中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是饮料包装领域的首选材料和主要原材料,具有透明性,化学性质稳定,阻隔性相对较好,质轻价廉和可回收利用等多种优点,因而应用广泛,但作为啤酒瓶,PET的气体阻隔性仍不够高。

改性聚酯瓶概况

高性能包装是塑料包装的基本要素。因此,对包装材料改性,就可以大大提高包装材料的性能,图1即为一例,包装容器变形前后大不相同,得到很大改善。聚酯的阻隔性能,需要加以改性,其中聚酯饮用瓶采用表面纳米涂层法改性是最重要的、最行之有效的方法之一。

因此,不断提高聚酯瓶的气体阻隔性是啤酒塑料化包装的一个主要研究方向,其应用亦在不断增加,其中表面纳米涂层法是研究最广、投人最多的新工艺技术,如今已成为提高聚酯瓶的气体阻隔性的重要手段。

食品界、包装界的一些研究开发公司认为,高阻隔性PET瓶将很快出现在市场上,起初将用于较贵的高级啤酒瓶市场,有专家认为,在1—2年内,塑料包装就将大量进入啤酒市场,国外已商品化或早已试销的塑料啤酒瓶已初露锋芒,据不完全统计,欧洲PET包装市场中啤酒包装占已由1997年的0.4%提高到2002年的1.7%。

有关专家预计,到2005年全球用于生产塑料啤酒瓶的PET。将达到100万吨以上,北美洲将成为世界最大的市场,可达25万吨之上,亚太地区次之,可达23.5万吨。到2007年,欧洲啤酒包装用PET将达到84.1万吨(占有份额为3.7%)。美国商务/包装开发协会总裁Gordon Boekner先生认为,用于包装果汁、茶类和运动饮料的高阻隔PET瓶已从1996年的28亿只增加到2000年的84亿只,高阻隔PET瓶长期增长的市场领地还有速溶咖啡、蕃茄汁等。他说,1996年总用量36亿只的95%为玻璃容器,而到2000年高阻隔PET瓶占了50%的份额。由此可见,包装用PET聚酯树脂增长速度之一斑。

无定形碳涂层改性技术

无定形纳米碳涂覆技术(ACTIS)是法国HDEL公司开发的,这是一种新的纳米碳涂覆技术型高阻隔处理技术。新技术方法要点是使等离子化乙炔,在PET瓶内壁凝聚淀积,形成一层高度氢化的非晶态碳的、均匀的、纳米固态微薄薄膜、厚度为20~150nm。

采用Actis工艺处理的:PET瓶,较普通PET瓶的隔氧性能效果提高30倍,对CO2的阻透性提高7倍多,防乙醛的渗人性提高了6倍。用这种:PET瓶装啤酒贮存6个月后,碳酸气损失率仅为6%,比目前啤酒工业标准的10%碳酸气损失率还低。

该涂层对食品的安全性已通过欧盟安全机构认可,并获美国FDA批准用于食品包装。ACTIS工艺处理的:PET、瓶在回收利用上具有很强的优势。由于涂层材料用量小,且结构类似于聚合物,因此用回收的ACTIS瓶制造的纤维,其物理性能和色泽均无影响。与其他未经表面涂复的原料混合使用,不会影响最终包装的特性和转化处理过程。据报道,法国Sidel公司生产的第一批种生产设备.ACTIS20,每小时可处理10000个0.6L的聚酯PET、瓶,设备已销往美国、日本、澳大利亚、欧盟等国,市场前景十分良好。

等离子涂层改性技术

聚酯(PLYESTER)——是20世纪包装行业最伟大的发明。对聚酯而言,采用表面纳米涂层法改性是最重要的——最行之有效的方法之一。它采用各种高阻透性涂料和各种涂覆技术,在PET瓶的内外表面形成很薄的阻透涂层,隔绝气体的进出,改善透气性能,以达到食品保鲜长货架寿命的目的,应用日渐广泛。

在各种表面技术涂覆方法中,最具有市场潜力的是等离子体纳米涂覆技术,它也是现代开发的热点。等离子体纳米表面处理研究起于20世纪末期,它是一种真空干式处理工艺,具有操作简便、清洁、高效、安全无污染等优点,能满足环保的要求。等离子体表面处理的涂层厚度为纳米级,在使材料界面物理性能得到显著改善的同时,确保材料基体不会受到不良影响。

氧化硅涂层改性技术

据最新资料报道,美国COCA—COLA公司与德国埃森大学、德国Krones公司及Leybold系统公司四方合作,开发了提高阻透性的“氧化硅纳米处理PET瓶”技术。该技术是在高真空等离子状态下,采用SiOx作真空物理蒸气淀积处理,处理层在PET瓶的外部。据报道称,用此工艺处理的PET瓶可提高阻透性4倍,延长货架期至少6个月,而且不影响啤酒的气味。据德国:Krones公司称,该法的处理工艺费用比使用:PEN瓶或多层瓶更为经济实惠。该公司与Leybold公司合作已在德国的一家可口可乐公司的灌装厂家安装了一条生产线投入使用。

此外,据外电报道,瑞士Tetra Pak包装公司开发了一种在PET瓶内壁等离子涂覆纳米SiOx涂层的技术,该工艺可在瓶内壁形成一层厚度为50~100纳米的玻璃状阻透涂层。用这种瓶子灌装啤酒或果汁,货架期可延长到12个月。该系统每小时可处理18000个2L以下的PE3、瓶,并已在瑞典的Spendrups公司应用,市场前景十分良好。

钻石型碳涂层改性技术

据日刊最近报道,日本日精ASB公司与日本麒麟啤酒公司、三菱商社及YOUTEC公司通力合作,共同合作开发出钻石型纳米碳涂复工艺(DLC)。该DLC工艺采用高频真空放电,使离子碳和氢在PET瓶内表面形成厚度为20~40nm、类似钻石碳结构的精细涂层。该PEAT瓶对氧气阻透性比普通PET。瓶提高20多倍,对CO2的阻透性提高7倍,对水汽的阻透性提高8倍,耐紫外线能力也有较大提高。该纳米涂层不仅透明度高,涂层不易龟裂,而且耐酸碱性能好。这几家公司正在合作开发工业化生产设备,并计划首先向东南亚市场推广。

其他涂层改性技术

据不完全报道,意大利的Sipa公司开发了一种环氧聚氨酯外涂层PET瓶。该工艺选用美国PPG公司的环氧聚氨酯阻透涂料,形成光亮的耐磨性、耐划伤阻透涂层。瑞士Instant表面技术公司开发了一种可在大气压下等离子涂覆技术,使阻透层沉积于PET瓶内壁。据称,该技术无需昂贵的设备,简化了涂覆过程,并且涂覆后的PET瓶较普通瓶隔氧性提高了10倍。此外,瑞士Tetrs Pak公司还推出了一项阻透涂覆新技术,用一种PET瓶,通过对阻透层厚度的调整达到希望的阻透效果。阻透层采用的是陶氏DOW化学公司的热塑性环氧树脂,既有较高的透明性又有极好的气体阻隔性能。

最近,美国杜邦聚酯(DU PONT)公司开发了一种新的两段式外涂覆技术,使PET瓶对02及CO2的阻透性可提高30倍,且底涂层可用水分离,材料回收十分方便,是优美的绿色包装。杜邦公司开发的另一项被称为“透明的铝”的外涂覆技术,可使PET瓶的阻透性提高30~40倍,该技术已接近于商业化。

虽然如此,但是表面涂覆技术提高的涂层阻隔性能,可能会受到瓶子表面积的影响。此外,内涂层则存在对食品的安全性问题,必须经过安全机构认证。另外,部分涂层的韧性欠佳,其中SiOx涂层较脆、易剖落;而其他方法也存在着或多或少的问题,还须进一步提高。

总而言之,今后我们包装世界还有很长的路要走,有大量的工作要做,以此开发纳米表面涂复新工艺,全面提高饮用聚酯瓶的性能。

声明:

本文来源于网络版权归原作者所有,仅供大家共同分享学习,如作者认为涉及侵权,请与我们联系,我们核实后立即删除。

友情链接