编号：SLHY00033

篇名：高阻隔瓶的表面纳米涂覆新技术层出不穷

原文： 高阻隔性功能是塑料包装的基本功能要素之一。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是饮料包装的首选材料，PET具有透明性好、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。因此，提高聚酯瓶的气体阻隔性是实现啤酒包装塑料化首要解决的技术问题。在众多工艺技术中，表面涂覆技术是研究最早、应用最广、投入最多的新工艺技术，如今已成为提高聚酯瓶气体阻隔性的主要手段。在表面涂覆技术中，纳米表面涂层法是行之有效的方法之一。它采用各种高阻透性涂料和相应的涂覆技术，在PET瓶的内外表面形成很薄的阻透涂层，隔绝气体的进出，达到啤酒保鲜及延长货架寿命的目的。 　　等离子纳米技术 　　在各种表面涂覆技术中，最具有市场潜力的是等离子体纳米涂覆技术，它也是开发的热点。等离子体纳米表面处理研究始于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，符合环保要求。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。 　　无定形纳米碳涂层 　　法国Sidel公司开发的无定形纳米碳涂覆技术(ACTIS)是一种高阻隔处理新技术。该技术方法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体膜，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10％碳酸气损失率的标准还低。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。 　　经ACTIS工艺处理的PET瓶在回收利用上具有很强的优势。由于涂层材料用量少，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负面影响。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公司生产的第一批生产设备ACTlS 20，每小时可处理10000个0．6 L的聚酯瓶，该种设备已销往美国、日本、澳大利亚、欧盟成员国等，市场前景良好。 　　钻石型纳米碳涂层 　　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，共同开发出钻石型纳米碳涂覆工艺 (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PET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，对水气的阻透性提高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。 　　氧化硅纳米涂层 　　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，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瓶或多层瓶都低。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安装了一条生产线并已投入使用。 　　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PET瓶，并已在瑞典的Spendrups公司应用，市场前景良好。其他纳米涂层技术 　　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Io· stant表面技术公司开发了一种可在大气压下等离子涂覆的技术，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Tetra Pak公司还推出了一项阻透涂覆新技术，该新技术是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O：及C02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。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，表面涂覆技术提供的涂层阻隔性能，可能会受到瓶子比表面积的影响。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可。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。 　　开发表面涂覆新工艺，全面提高聚酯瓶阻隔性，包装行业还有很长的路要走，大量的工作要做。