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    容器薄膜

    金鋼石碳素膜涂層:PET瓶的高陰隔“內衣”

    October.8
    中國包裝報
      相比于其它塑料包裝材料,PET 是軟飲料包裝的最佳材料。這是由于&nbsp;PET 具有較高的熔融溫 度、強度和透明度,優良的氣體阻隔性能、風味阻隔性能,成本低,易于成型加工以及可回收性, 等等。
      然而&nbsp;PET 瓶還不能滿足一些飲料的特殊要求,比如熱飲料和某些軟飲料。PET 用于啤酒、果 汁等飲料的包裝,對氧氣、二氧化碳、水蒸氣和風味等的阻隔性不能滿足包裝要求,影響了這些&nbsp;產品的品質。空氣中的氧氣進入塑料瓶或是瓶中碳酸飲料里的二氧化碳釋放出來,都會加速飲料&nbsp;的變質。雖然其它的高聚物(比如 PEN)可以解決阻隔性問題,但是成本太高,并且難以循環利用。&nbsp;提高 PET 對氧氣、二氧化碳的阻隔性能已引起大家的廣泛關注,目前一些技術是把&nbsp;PET 和一些&nbsp;具有阻隔性能的材料復合來提高其性能。
      PET 瓶的涂層處理
      為了保證軟飲料的質量,就要阻止氣體在塑料瓶壁上發生滲透,這需要選用氣體滲透性小的&nbsp;包裝材料,這些材料一般稱為高阻隔性包裝材料。PET 瓶氣體阻隔性能的提高主要有以下四種方&nbsp;式:通過多層共擠技術加工,使之具有多層復合結構;表面涂層處理;加入一些氣體捕獲劑;與 其它具有阻隔性能的材料共混。其中多層共擠技術是目前已成功運用的方法,然而阻隔性能的提 高較小,同時難以循環利用,成本較高。表面涂層是用于提高 PET 瓶氣體阻隔性能的一種新興的 技術,可以得到非常薄的氣體阻隔性膜,能夠有效地阻止氣體分子通過 PET 瓶壁,同時可以解決&nbsp;再循環利用的問題。
      目前所采用的一些涂層材料都經過了實踐的檢驗,其中金剛石碳素膜(DLC)和氧化硅材料是&nbsp;工業上非常受歡迎的材料。氧化硅涂層用于提高 PET 薄膜的氣體阻隔性能比金剛石碳素膜要早。&nbsp;在上個世紀&nbsp;80 年代初期,就開始通過物理氣相沉積和化學氣相沉積方式得到氧化硅涂層。然而&nbsp;氧化硅薄膜具有脆性,為了在&nbsp;PET 表面獲得持久的機械強度,則需要相對復雜的處理。近年來金&nbsp;剛石碳素膜(無定型的碳氫化合物)涂層于&nbsp;PET 表面的一些產品在市場上已經出現,PET 瓶的氣體 阻隔性能得到了很大提高。
      金剛石碳素膜涂層過程
      金剛石碳素膜涂層一般采用等離子體化學氣相沉積技術(PCVD),在真空條件下,通過等離子&nbsp;體氣相沉積技術在 PET 瓶內表面得到非常薄的 DLC 涂層。涂層的制備過程如下:首先把瓶子放&nbsp;在真空室里進行抽真空處理,然后注入&nbsp;C2H2 氣體,在變頻高壓的作用下產生碳氫化合物的等離 子體,最后離子和自由基在 PET 瓶內表面沉積,得到&nbsp;DLC 涂層。
      金剛石碳素膜涂層的特點
      DLC 膜含有大量的氫,因此具有非常好的粘結性和抗裂變能力,同時使&nbsp;PET 瓶具有如下優 點:氣體高阻隔性能,阻隔氧氣和二氧化碳,保證飲料的品質;風味阻隔性能,阻止瓶子和包裝 物之間的遷移和吸附過程,使軟飲料保持原有的風味;UV 阻隔性能,具有吸收紫外線的功能, 避免軟飲料受紫外線的影響;化學惰性,不會和其它物質反應,具有化學穩定性;利于回收利用 同時保持 PET 瓶的現有優點。
      DLC 涂層使&nbsp;PET 瓶的阻隔性能得到很大提高,但是&nbsp;PET 瓶的阻隔性能與溫度的變化有較大&nbsp;的關系。溫度升高時,涂層和未涂層的 PET 瓶的阻隔性能都會降低,這表明盡管該涂層是熱穩定&nbsp;性的材料,但是分子的熱運動仍會影響&nbsp;PET 瓶的氣體阻隔特性。
      DLC 涂層 PET 瓶的發展
      DLC 涂層的&nbsp;PET 瓶未來主要從市場需求出發,著眼于技術的發展和完善。應用前景非常看 好,市場潛力很大,估計占有&nbsp;PET10%的市場份額,廣泛應用于軟飲料的包裝,包括茶、果汁、&nbsp;碳酸飲料等。目前在日本用于茶飲料的包裝,已經在市場上出現,在&nbsp;2005 年已有&nbsp;5000 萬個進入 市場。隨著軟飲料市場的逐步擴大,DLC 涂層 PET 瓶將會得到進一步地推廣應用。

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