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   摘要：本文概述了PET瓶無定形碳涂技術(shù)，等離子涂層技術(shù)、氧化硅涂層技術(shù)、納米碳涂技術(shù)等改性技術(shù)。   關(guān)鍵詞：碳涂等離子氧化硅納米碳        我國是啤酒生產(chǎn)大國，2000年啤酒產(chǎn)量已突破2140萬噸，居世界第二位。我國也是世界啤酒銷售大國，從1993年起一直保持著世界第二大啤酒銷售國的地位，2001年瓶裝啤酒上市量高達(dá)188億瓶。據(jù)專家預(yù)測，今年啤酒銷售量將突破2300多萬噸，2005年將達(dá)到2600萬噸，2010年將達(dá)到3250萬噸。因此，研究高性能塑料瓶特別是聚酯飲用瓶就具有十分重要的意義。      高性能塑料瓶一直是食品界和包裝界追求的完美目標(biāo)。在聚酯飲用瓶中，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是飲料包裝領(lǐng)域的首選材料和主要原材料，具有透明性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，阻隔性相對較好，質(zhì)輕價廉和可回收利用等多種優(yōu)點，因而應(yīng)用廣泛，但作為啤酒瓶，PET的氣體阻隔性仍不夠高。1改性聚酯瓶概況        高性能包裝是塑料包裝的基本要素。因此，對包裝材料改性，就可以大大提高包裝材料的性能，圖1即為一例，包裝容器變形前后大不相同，得到很大改善。聚酯的阻隔性能，需要加以改性，其中聚酯飲用瓶采用表面納米涂層法改性是最重要的、最行之有效的方法之一。因此，不斷提高聚酯瓶的氣體阻隔性是啤酒塑料化包裝的一個主要研究方向，其應(yīng)用亦在不斷增加，其中表面納米涂層法是研究最廣、投人最多的新工藝技術(shù)，如今已成為提高聚酯瓶的氣體阻隔性的重要手段。        食品界、包裝界的一些研究開發(fā)公司認(rèn)為，高阻隔性PET瓶將很快出現(xiàn)在市場上，起初將用于較貴的高級啤酒瓶市場，有專家認(rèn)為，在1—2年內(nèi)，塑料包裝就將大量進(jìn)入啤酒市場，國外已商品化或早已試銷的塑料啤酒瓶已初露鋒芒，據(jù)不完全統(tǒng)計，歐洲PET包裝市場中啤酒包裝占已由1997年的0.4％提高到2002年的1.7％。        有關(guān)專家預(yù)計，到2005年全球用于生產(chǎn)塑料啤酒瓶的PET。將達(dá)到100萬噸以上，北美洲將成為世界最大的市場，可達(dá)25萬噸之上，亞太地區(qū)次之，可達(dá)23.5萬噸。到2007年，歐洲啤酒包裝用PET將達(dá)到84.1萬噸(占有份額為3.7％)。美國商務(wù)／包裝開發(fā)協(xié)會總裁Gordon Boekner先生認(rèn)為，用于包裝果汁、茶類和運動飲料的高阻隔PET瓶已從1996年的28億只增加到2000年的84億只，高阻隔PET瓶長期增長的市場領(lǐng)地還有速溶咖啡、蕃茄汁等。他說，1996年總用量36億只的95％為玻璃容器，而到2000年高阻隔PET瓶占了50％的份額。由此可見，包裝用PET聚酯樹脂增長速度之一斑。2無定形碳涂層改性技術(shù)      無定形納米碳涂覆技術(shù)(ACTIS)是法國HDEL公司開發(fā)的，這是一種新的納米碳涂覆技術(shù)型高阻隔處理技術(shù)。新技術(shù)方法要點是使等離子化乙炔，在PET瓶內(nèi)壁凝聚淀積，形成一層高度氫化的非晶態(tài)碳的、均勻的、納米固態(tài)微薄薄膜、厚度為20～150nm。      采用Actis工藝處理的：PET瓶，較普通PET瓶的隔氧性能效果提高30倍，對CO2的阻透性提高7倍多，防乙醛的滲人性提高了6倍。用這種：PET瓶裝啤酒貯存6個月后，碳酸氣損失率僅為6％，比目前啤酒工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的10％碳酸氣損失率還低。        該涂層對食品的安全性已通過歐盟安全機構(gòu)認(rèn)可，并獲美國FDA批準(zhǔn)用于食品包裝。ACTIS工藝處理的：PET、瓶在回收利用上具有很強的優(yōu)勢。由于涂層材料用量小，且結(jié)構(gòu)類似于聚合物，因此用回收的ACTIS瓶制造的纖維，其物理性能和色澤均無影響。與其他未經(jīng)表面涂復(fù)的原料混合使用，不會影響最終包裝的特性和轉(zhuǎn)化處理過程。據(jù)報道，法國Sidel公司生產(chǎn)的第一批種生產(chǎn)設(shè)備．ACTIS20，每小時可處理10000個0.6L的聚酯PET、瓶，設(shè)備已銷往美國、日本、澳大利亞、歐盟等國，市場前景十分良好。3等離子涂層改性技術(shù)        聚酯(PLYESTER)——是20世紀(jì)包裝行業(yè)最偉大的發(fā)明。對聚酯而言，采用表面納米涂層法改性是最重要的——最行之有效的方法之一。它采用各種高阻透性涂料和各種涂覆技術(shù)，在PET瓶的內(nèi)外表面形成很薄的阻透涂層，隔絕氣體的進(jìn)出，改善透氣性能(參見表1)，以達(dá)到食品保鮮長貨架壽命的目的，應(yīng)用日漸廣泛。        在各種表面技術(shù)涂覆方法中，最具有市場潛力的是等離子體納米涂覆技術(shù)，它也是現(xiàn)代開發(fā)的熱點。等離子體納米表面處理研究起于20世紀(jì)末期，它是一種真空干式處理工藝，具有操作簡便、清潔、高效、安全無污染等優(yōu)點，能滿足環(huán)保的要求。等離子體表面處理的涂層厚度為納米級，在使材料界面物理性能得到顯著改善的同時，確保材料基體不會受到不良影響。4氧化硅涂層改性技術(shù)        據(jù)最新資料報道，美國COCA—COLA公司與德國埃森大學(xué)、德國Krones公司及Leybold系統(tǒng)公司四方合作，開發(fā)了提高阻透性的“氧化硅納米處理PET瓶”技術(shù)。該技術(shù)是在高真空等離子狀態(tài)下，采用SiOx作真空物理蒸氣淀積處理，處理層在PET瓶的外部。據(jù)報道稱，用此工藝處理的PET瓶可提高阻透性4倍，延長貨架期至少6個月，而且不影響啤酒的氣味。據(jù)德國：Krones公司稱，該法的處理工藝費用比使用：PEN瓶或多層瓶更為經(jīng)濟實惠。該公司與Leybold公司合作已在德國的一家可口可樂公司的灌裝廠家安裝了一條生產(chǎn)線投入使用。        此外，據(jù)外電報道，瑞士Tetra Pak包裝公司開發(fā)了一種在PET瓶內(nèi)壁等離子涂覆納米SiOx涂層的技術(shù)，該工藝可在瓶內(nèi)壁形成一層厚度為50～100納米的玻璃狀阻透涂層。用這種瓶子灌裝啤酒或果汁，貨架期可延長到12個月。該系統(tǒng)每小時可處理18000個2L以下的PE3、瓶，并已在瑞典的Spendrups公司應(yīng)用，市場前景十分良好。5鉆石型碳涂層改性技術(shù)        據(jù)日刊最近報道，日本日精ASB公司與日本麒麟啤酒公司、三菱商社及YOUTEC公司通力合作，共同合作開發(fā)出鉆石型納米碳涂復(fù)工藝(DLC)。該DLC工藝采用高頻真空放電，使離子碳和氫在PET瓶內(nèi)表面形成厚度為20～40nm、類似鉆石碳結(jié)構(gòu)的精細(xì)涂層。該PEAT瓶對氧氣阻透性比普通PET。瓶提高20多倍，對CO2的阻透性提高7倍，對水汽的阻透性提高8倍，耐紫外線能力也有較大提高。該納米涂層不僅透明度高，涂層不易龜裂，而且耐酸堿性能好。這幾家公司正在合作開發(fā)工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備，并計劃首先向東南亞市場推廣。6其他涂層改性技術(shù)        據(jù)不完全報道，意大利的Sipa公司開發(fā)了一種環(huán)氧聚氨酯外涂層PET瓶。該工藝選用美國PPG公司的環(huán)氧聚氨酯阻透涂料，形成光亮的耐磨性、耐劃傷阻透涂層。瑞士Instant表面技術(shù)公司開發(fā)了一種可在大氣壓下等離子涂覆技術(shù)，使阻透層沉積于PET瓶內(nèi)壁。據(jù)稱，該技術(shù)無需昂貴的設(shè)備，簡化了涂覆過程，并且涂覆后的PET瓶較普通瓶隔氧性提高了10倍。此外，瑞士Tetrs Pak公司還推出了一項阻透涂覆新技術(shù)，用一種PET瓶，通過對阻透層厚度的調(diào)整達(dá)到希望的阻透效果。阻透層采用的是陶氏DOW化學(xué)公司的熱塑性環(huán)氧樹脂，既有較高的透明性又有極好的氣體阻隔性能。        最近，美國杜邦聚酯(DU PONT)公司開發(fā)了一種新的兩段式外涂覆技術(shù)，使PET瓶對02及CO2的阻透性可提高30倍，且底涂層可用水分離，材料回收十分方便，是優(yōu)美的綠色包裝。杜邦公司開發(fā)的另一項被稱為“透明的鋁”的外涂覆技術(shù)，可使PET瓶的阻透性提高30～40倍，該技術(shù)已接近于商業(yè)化。        雖然如此，但是表面涂覆技術(shù)提高的涂層阻隔性能，可能會受到瓶子表面積的影響。此外，內(nèi)涂層則存在對食品的安全性問題，必須經(jīng)過安全機構(gòu)認(rèn)證。另外，部分涂層的韌性欠佳，其中SiOx涂層較脆、易剖落；而其他方法也存在著或多或少的問題，還須進(jìn)一步提高。    總而言之，今后我們包裝世界還有很長的路要走，有大量的工作要做，以此開發(fā)納米表面涂復(fù)新工藝，全面提高飲用聚酯瓶的性能。（文：王芳 韓虞梅）