納米技術(shù)與PET聚酯瓶包裝
時(shí)間:2005-07-02
摘要：
本文探討了納米聚酯PET瓶的研究現(xiàn)狀、成型工藝及其應(yīng)用，重點(diǎn)研究了PET啤酒瓶包裝的技術(shù)問題與市場(chǎng)前景。
（ 一）PET聚酯瓶的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
玻璃瓶具有阻氣性好、存放壽命長(zhǎng)、透明度好、易回收等優(yōu)點(diǎn)，但存在生產(chǎn)中能耗大、笨重以及易爆炸傷人等問題。近來，以啤酒包裝為主目標(biāo)的高阻隔性PET瓶的開發(fā)研究已成為業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)，經(jīng)過長(zhǎng)期的、大量的研究工作，已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
啤酒對(duì)光和氧極端敏感，而貨架壽命通常要達(dá)到120日，要求啤酒瓶的氧滲透性在120日中不大于1×10-6g，CO2的損失不超過5%。該要求是純PET瓶阻透性的2~5倍；另外，一些啤酒廠對(duì)啤酒采用巴氏消毒法，要求耐峰值溫度達(dá)到298℃，而純PET瓶的強(qiáng)度，耐熱性，氣體阻隔性均達(dá)不到啤酒瓶的要求，因此，人們競(jìng)相研究開發(fā)各種阻透，增強(qiáng)的新材料及新工藝。
目前，用聚酯瓶取代玻璃瓶和金屬罐裝啤酒的技術(shù)已經(jīng)成熟，商品化過程已經(jīng)起步。據(jù)《Modern Plastics》雜志預(yù)測(cè)，未來3~10年，全世界將有1%~5%的啤酒改用PET瓶包裝。
據(jù)預(yù)測(cè)，僅啤酒瓶一項(xiàng)每年世界將增加90萬噸PET的市場(chǎng)要求，到2005年全球塑料啤酒瓶市場(chǎng)的年需求量將達(dá)到300億支。
我國(guó)是一個(gè)啤酒生產(chǎn)和銷售大國(guó)，國(guó)內(nèi)有非常廣闊的啤酒聚酯瓶包裝市場(chǎng)。
經(jīng)過改性后的各種PET啤酒瓶具有卓越的阻隔屏蔽二氧化碳、氧、水，以及芳香性能，且具有高抗沖擊性能、高強(qiáng)度、耐熱性、高抗壓強(qiáng)度、高透明度、高超美學(xué)藝術(shù)性、高純度、高潔凈度、良好機(jī)械加工性、良好成型性、良好尺寸穩(wěn)定性、抗化學(xué)性、抗吸潮性及輕質(zhì)性等優(yōu)點(diǎn)，而且成本低廉。例如，由澳大利亞開發(fā)的表面噴涂環(huán)氨胺的冰啤酒PET瓶，在非冷藏條件下的貨架壽命為100~120天。PET（90%）/EVOH（10%）啤酒瓶的貨架壽命為25~40星期（與瓶容積有關(guān)）；由德國(guó)支持開發(fā)的表面涂布二氧化硅PET啤酒瓶，貨架壽命大大超過6個(gè)月，該瓶透明光澤度好，可100%回收再利用；由法國(guó)Sidel公司開發(fā)的高氫化非結(jié)晶碳涂布的PET啤酒瓶（涂布技術(shù)來自美國(guó)），阻氧性提高30倍，阻二氧化碳性提高7倍，貨架壽命達(dá)一年，引起世界啤酒業(yè)界的震驚。該瓶已由FDA批準(zhǔn)使用，可100%回收再利用。PET容器已被人們普遍認(rèn)為是環(huán)境適應(yīng)性最佳的塑料品種之一。受到法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、意大利等國(guó)家的重視。
一項(xiàng)新的包裝技術(shù)能否進(jìn)入市場(chǎng)，主要取決于它的先進(jìn)性能和價(jià)格。上述的各種高新技術(shù)已經(jīng)為PET瓶裝啤酒推向市場(chǎng)準(zhǔn)備了條件。
（二）納米阻隔技術(shù)現(xiàn)狀
美國(guó)Eastman Chemical公司采用納米復(fù)合材料阻隔技術(shù)，將高分子納米復(fù)合材料應(yīng)用于PET樹脂，使其成為整個(gè)高分子的一部分，這些納米粒子能夠阻塞分子間隙，使氣體難以擴(kuò)散滲透，從而提高了PET樹脂瓶的阻隔性。由于加入的納米材料數(shù)量非常少，這種材料可以在現(xiàn)有的各種制瓶機(jī)上直接應(yīng)用，不需要更新設(shè)備。產(chǎn)品保持PET瓶無色透明的外觀。
另外，Dupont公司提供兩種能夠提高聚酯瓶阻隔性的新技術(shù)，第一種是使聚合物改性，能使原來PET的阻隔性提高2~3倍；第二種是使用“透明鋁化合物”表面涂覆技術(shù)，能使原來PET的阻隔性提高30~40倍。使用這種涂層不存在回收方面的問題。這兩種新技術(shù)已經(jīng)接近商品化。
據(jù)瑞士Tetra Pak公司報(bào)告，已經(jīng)有兩項(xiàng)涂覆阻隔層的技術(shù)獲得了專利，一項(xiàng)叫做“Glaskin”，另一項(xiàng)叫做“Sealica”。前者能用一步吹瓶機(jī)成型，后者則適用于二步吹塑成型機(jī)。這兩種專利技術(shù)都能利用現(xiàn)有的包裝機(jī)，所以在成本方面具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。
Glaskin系統(tǒng)采用熱隔內(nèi)涂覆的技術(shù)，在PET瓶?jī)?nèi)壁涂覆一層10~20納米的透明氧化硅（SiOx）其技術(shù)是向吹塑瓶?jī)?nèi)注入一種氣態(tài)化合物，然后加熱，把SiOx融結(jié)在內(nèi)壁上。測(cè)試表明，這種有內(nèi)涂層的聚酯瓶裝啤酒的包裝有效期可達(dá)4~12個(gè)月，外形可以任意設(shè)計(jì)，容積為200ml~2L，涂覆速率可以達(dá)到18000只/小時(shí)。該項(xiàng)技術(shù)容許在吹瓶車間建立灌裝線，使涂覆聚酯瓶直接供給灌裝設(shè)備。用Glaskin內(nèi)涂覆技術(shù)制造的PET瓶可以完全回收，阻隔性涂層可以承受一定應(yīng)力，不怕擠壓塌陷等損傷而引起的涂層脫落。瑞典領(lǐng)先的釀酒商Supendrups成為第一個(gè)用戶，2000年1季度已推出0.5Lglaskin瓶包裝的啤酒產(chǎn)品。
Sealica技術(shù)是先用注塑機(jī)制成一個(gè)預(yù)制品，只使用60%~70%的PET樹脂，因而厚度較薄。稍冷后，模具一邊繞心軸旋轉(zhuǎn)，一邊注入一層熱塑阻隔性材料，充填量約為模腔剩余體積的30%~40%，再將另一半模具閉合，用PET樹脂注滿模腔。Sealica技術(shù)不需要特殊的設(shè)備，對(duì)通常的PET樹脂注塑機(jī)稍加改進(jìn)，即可應(yīng)用，注塑成型周期與以前完全相同。
Tetra Pak公司使用的阻隔性材料是與Dow Chemical公司聯(lián)合研制的，它含有間苯二酚的衍生物，即間苯二酚二環(huán)氧甘油醚（RDGE），它是制造高阻隔性復(fù)合材料的原材料，RDGE與單乙醇胺反應(yīng)得到具有極高阻隔性的化合物。通過控制阻隔層的厚度可以調(diào)節(jié)阻隔性能，以滿足不同應(yīng)用的要求。
日本Kirin啤酒公司和Samco國(guó)際實(shí)驗(yàn)室利用化學(xué)氣相淀積（CVD）技術(shù)在PET瓶?jī)?nèi)壁沉積了一層類似金剛石的薄膜（DLG）作為阻隔層，1999年已經(jīng)在世界范圍內(nèi)申請(qǐng)并獲得了專利權(quán)。這項(xiàng)技術(shù)是在PET瓶?jī)?nèi)和瓶子與模具之間產(chǎn)生真空，然后充入甲烷或乙炔氣體，并施加射頻或微波電磁場(chǎng)使氣體放電，產(chǎn)生等離子體，從而生成碳和氫離子，在內(nèi)表面沉積一層厚度為20~40納米的DLG薄膜。經(jīng)過沉積涂覆的PET瓶，其阻隔性能比末涂覆的高10倍。這個(gè)涂層耐酸堿，抗破裂，帶有淺棕色，具有高的透明性。
SIPA公司采用Hoechst Trevira公司提供的PN-100PEN均聚物制成啤酒瓶，厚度僅有玻璃的一半，具有優(yōu)異的耐紫外線性能，啤酒的口味和香味與玻璃瓶沒有明顯的差別。
MXD6尼龍的阻透性比PET高19-20倍，其加工溫度與PET相似，Mitsubishi氣體化學(xué)美國(guó)公司提出30%的MXD6與PET共混，但產(chǎn)品的霧度較高，正在開發(fā)PET和LCP/MXD6共混物的多層瓶。
（三）PET瓶成型工藝
PET瓶主要是利用雙向拉伸成型，生產(chǎn)過程可分為一步法和兩步法。對(duì)于不同用途的PET瓶，其一步法和兩步法的定義不盡相同。
1、冷灌裝PET瓶的成型工藝
冷灌裝PET瓶的工藝程序?yàn)椋汗芘髯⑺堋芘鳒囟日{(diào)整→拉伸吹塑→制品取出。冷灌裝PET瓶的一步法和兩步法工藝流程基本一致，不同點(diǎn)在于一步法的整個(gè)工藝過程在一臺(tái)注、拉、吹成型機(jī)上完成；而兩步法的瓶坯制備和拉伸吹塑分別在兩臺(tái)獨(dú)立的機(jī)器上完成。一步法又稱熱成型法，這種方法成型的管坯在注塑工位成型后，直接送到下一個(gè)工位調(diào)節(jié)溫度，然后轉(zhuǎn)移到再下一個(gè)工位拉伸吹塑，自動(dòng)化程度高，耗能少；而兩步法則是在管坯生產(chǎn)后放置24h以上，再進(jìn)行加熱、拉伸吹塑，自動(dòng)化程度低，耗能也高，但設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，使用和維修容易。
2、熱灌裝PET瓶的成型工藝
熱灌裝PET瓶的工藝是在冷灌裝PET瓶的工藝基礎(chǔ)上展起來的。由于熱灌裝PET的特殊要求，其一步法和兩步法的成型工藝流程不再一致。熱灌裝PET瓶的瓶口有特殊的要求，一步法要求在成型瓶坯時(shí)對(duì)瓶口作相應(yīng)處理；而兩步法只要求在再加熱前進(jìn)行處理即可。一般而言，如果瓶口材料用PC，則可用一步法和兩步法成型，成型時(shí)先成型瓶口后再用嵌件注塑的方法或采用共注塑法生產(chǎn)出瓶口不再收縮的瓶坯：如果瓶口與瓶身都用PET樹脂，則只能用兩步法加工（這里的兩步法與冷灌裝PET瓶的兩步法定義的內(nèi)容不一致，只是沿用而已，因?yàn)檫@里所謂兩步法生產(chǎn)的熱灌裝PET瓶的瓶口結(jié)晶定型是在獨(dú)立的機(jī)器上完成的）。熱灌裝PET瓶的一步法生產(chǎn)工藝流程為：PET樹脂→干燥→共注塑或嵌件成型管坯→管坯溫度調(diào)節(jié)→拉伸吹塑→高溫?zé)岫ㄐ汀鋮s定型→制品取出→成品。對(duì)兩步法而言，如果用上述一步法生成的管坯，則流程與一步法的流程基本一致；但如果瓶口瓶身用同種類的PET樹脂，則工藝過程為：PET樹脂→干燥→瓶口結(jié)晶→管坯再加熱→拉伸吹塑→高溫?zé)岫ㄐ汀鋮s定型→制品取出→成品。這也是目前做熱灌裝PET瓶用得較多的方法。
3、PET啤酒瓶的成型工藝
PET啤酒瓶的成型工藝過程也是在冷灌裝PET瓶的工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。但相對(duì)于以上兩種PET瓶來說，由于啤酒瓶要求氧氣透過率非常小，并要求具有一定的避光能力，所以對(duì)PET瓶的結(jié)構(gòu)和成分要求都發(fā)生了變化（這也是PET瓶經(jīng)過這么多年才逐漸在啤酒行業(yè)運(yùn)用的直接原因）。目前較流行的PET啤酒瓶加工工藝一類是以法國(guó)西得勒（Sidel）公司的鍍層法（即在瓶子的內(nèi)表面鍍一層SiOx膜或碳膜），即用冷灌裝PET瓶的生產(chǎn)工藝先生產(chǎn)出普通的PET瓶，然后對(duì)之進(jìn)行內(nèi)表面鍍層加工；另一類是以美國(guó)和日本等公司開發(fā)的多層復(fù)合PET瓶，其加工藝與冷灌裝PET瓶的不同點(diǎn)在于其管坯加工是通過共注塑成型的三層復(fù)合管坯。
（四）幾種新型的納米聚酯塑料及包裝應(yīng)用
1、PET瓶表面阻隔層涂復(fù)技術(shù)
利用氧化硅等表面涂層改善PET薄膜的阻隔性能已在工業(yè)中得到實(shí)際應(yīng)用，人們亦試圖通過在PET瓶壁上采用真空涂復(fù)的辦法來提高PET瓶的阻隔性，滿足啤酒包裝的需要，但由于涂層強(qiáng)度差，至今尚未實(shí)用化。
日本日精ASB機(jī)械株式會(huì)社和法國(guó)西得樂（Sidel）公司積極推廣表面涂覆PET啤酒瓶技術(shù)，基本原理都是采用等離子沉積表面涂覆技術(shù)，在塑料瓶?jī)?nèi)壁形成一層阻隔層。
這種稱為AC－TIS阻隔層（無定性碳處理內(nèi)表面）的新技術(shù)是藉著把乙炔氣體在真空條件下送進(jìn)瓶?jī)?nèi)，然后利用微波的能量，把乙炔轉(zhuǎn)化為等離子狀態(tài)。這種等離子會(huì)以無秩序的方式，高速地在瓶子內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)高能量的離子碰到瓶的內(nèi)壁時(shí)，會(huì)陷入到內(nèi)壁的表面，最終凝聚并生成一層厚度為0.1um的高度氫化無定型碳的固體薄膜，該鍍層極易回收再利用，環(huán)保適應(yīng)性好。對(duì)O2的阻透性比純PET瓶提高了30倍，對(duì)CO2的阻透性提高了7倍?？杀萈ET瓶延長(zhǎng)啤酒保質(zhì)期達(dá)六個(gè)星期以上。瓶壁中影響飲料品味的乙醛的遷移性減少6倍。Sidel公司生產(chǎn)的第一種商用設(shè)備Actis20每小時(shí)可處理1萬個(gè)最大容積為0.6L的PET瓶。據(jù)稱在滿足啤酒瓶阻隔性能的前提下，其成本低于玻璃瓶和鋁罐。因此ACTIS技術(shù)被認(rèn)為是一種PET瓶高阻隔性的比較理想的方法。而日精ASB開發(fā)DLC蒸氣沉積技術(shù)，具體涂覆過程按以下步進(jìn)行：完成拉伸吹塑的瓶會(huì)被安排每次八個(gè)一組送進(jìn)HBB-8的涂裝室中，然后抽出空氣，形成真空狀態(tài)。利用一條管子把乙炔氣通過瓶頸引入瓶?jī)?nèi)。以高頻電流作用在電極上，這時(shí)，涂裝室為外電極，乙炔管為內(nèi)電極；由于電流放電作用把乙炔分解為離子碳和離子氫，離子碳和離子氫在瓶子內(nèi)表面相結(jié)合，形成精細(xì)的涂層。
這種通過蒸汽沉積的碳基涂層，其厚度為20nm~40nm，其比普通PET瓶阻氣性大20倍，防CO2的滲透性提高七倍，防H2O滲透性提高了八倍，防紫外線能力亦有增強(qiáng)。
2、帶阻透性涂層的PET瓶
采用各種高阻透性涂料和涂覆技術(shù)，在PET瓶的內(nèi)或外表面，形成很薄的阻透層，也可有效地延長(zhǎng)PET瓶裝啤酒的貨架期。其中等離子體涂覆技術(shù)從1999年以來成為競(jìng)相開發(fā)、應(yīng)用的熱點(diǎn)。
（ 1）等離子體涂覆“無定形碳”涂層
日本麒麟啤酒公司與三菱商事公司、吹瓶機(jī)制造商日精ASB機(jī)械公司和等離子體化學(xué)蒸汽沉積（CVD）裝置制造商Youtec公司合作，較早開發(fā)出PET瓶的等離子CVD涂覆專利技術(shù)。該技術(shù)是在PET瓶?jī)?nèi)外抽真空，瓶?jī)?nèi)充填甲烷、乙炔等烴類氣體，瓶外側(cè)用高周波或微波放電，使瓶?jī)?nèi)的烴類氣體分解、等離子體化，產(chǎn)生的碳離子、氫離子一同蒸著于瓶的內(nèi)壁，形成厚度僅0.02~0.04μm的“鉆石狀碳”（DLC）涂層。據(jù)稱，這種涂覆瓶的氣體阻透性是普通PET瓶的10倍以上，可與玻璃玻璃瓶匹敵，且涂層柔軟，不易龜裂。現(xiàn)在開發(fā)實(shí)用化的生產(chǎn)設(shè)備，使之商業(yè)化。據(jù)報(bào)道，這些日本公司看到傳統(tǒng)的啤酒瓶包裝容器在中國(guó)供不應(yīng)求，因此，打算首先在中國(guó)推廣應(yīng)用他們的這項(xiàng)技術(shù)。
（2）PET啤酒瓶阻透工藝
日本三菱商事塑料公司，日精I(xiàn)SB機(jī)械公司和尤泰克公司日前宣布，三家公司已聯(lián)合開發(fā)出PET瓶?jī)?nèi)貼膜技術(shù)，可在瓶?jī)?nèi)均勻地貼上一層厚度為20~30nm的碳酸膜，達(dá)到玻璃瓶同等的防滲效果，500mL的啤酒瓶重30g，為玻璃瓶的1/10。
瑞士Geneva的Tetra公司和東京的Toyo Seikan公司開發(fā)的PET瓶拉坯吹塑的三合一新阻隔技術(shù)可能對(duì)啤酒包裝市場(chǎng)產(chǎn)生很大的影響。Toyo Seilan公司開發(fā)了稱為S-Cosmos的新型拉吹塑系統(tǒng)作為配套，可生產(chǎn)耐熱和耐壓的500mlPET，它可經(jīng)受75℃以下400min的巴氏滅菌法的條件，并可按30000個(gè)/小時(shí)的速度生產(chǎn)。
杜邦公司還開發(fā)了一項(xiàng)被稱為“透明的鋁”的外涂覆技術(shù)。這種涂覆瓶的阻透性是普通PET瓶的30~40倍，現(xiàn)正進(jìn)行測(cè)試，已接近于商業(yè)化。
3、提高阻透性/耐熱性的納米技術(shù)
德國(guó)Krupp Corpoplast、日本Toyo Seikan和美國(guó)Plastic Solutions Molding等公司開發(fā)了各自的分別名為“Mono Therm”、“S-Cosmos”和“Cr-yopak”的熱定形技術(shù)，可顯著提高PET瓶的結(jié)晶度和耐熱性，例如分別從20%和85℃左右提高到39%~42%和120℃，使之適于灌裝后進(jìn)行原位巴氏滅菌啤酒的包裝，而無需設(shè)計(jì)采用加強(qiáng)筋和加強(qiáng)板。這些熱定形技術(shù)尚需與阻透涂覆技術(shù)結(jié)合使用，以達(dá)到要求的貨架期。
我國(guó)中科院化學(xué)所和物理所另辟蹊徑，進(jìn)行PET/蒙脫土納米復(fù)合材料及其應(yīng)用的探索研究，已用之制成半透明的啤酒瓶樣品，阻透性比PET瓶高3~4倍，耐熱性也有所改善。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 （PET）主要用于纖維、瓶材和薄膜，工程塑料用量只占其總產(chǎn)量的很小一部分。作為工程塑料，PET樹脂的性能十分誘人，但其熔體強(qiáng)度差、結(jié)晶速度慢、尺寸穩(wěn)定性差，難以滿足工業(yè)上快速成型的需要。世界上各大公司紛紛投入大量人力物力，開發(fā)出了各種快速結(jié)晶成核劑，從而提高了PET的結(jié)晶速率，但由于這些成核劑價(jià)格昂貴，制約了PET工程塑料的大規(guī)模應(yīng)用。中科院化學(xué)所發(fā)明的PET聚合插層復(fù)合技術(shù)，將有機(jī)蒙脫石與PET單體一起加入到聚合釜中，成功地制備了PET納米塑料（NPET）。NPET的熔體黏度和結(jié)晶速度顯著提高，克服了普通PET樹脂加工中常見的“流淌”弊端，改善了材料的加工性能及制品性能。與普通PET相比，NPET的阻燃性能也得到了很大改善，而且具有自熄滅性。結(jié)合NPET開發(fā)出的增強(qiáng)阻燃型NPET工程塑料，經(jīng)權(quán)威部門測(cè)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過了國(guó)內(nèi)外PET工程塑料產(chǎn)品（見表3），可以制作各種電器部件，代替價(jià)格昂貴的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）樹脂。NPET的阻隔性較純PET有了很大改善，符合食品包裝要求，可直接用來吹制啤酒、飲料、農(nóng)藥和化妝品的包裝瓶。
據(jù)英國(guó)《歐洲化學(xué)新聞》報(bào)道，伊士曼化學(xué)公司與納諾科爾公司共同研制成功用于制造多層PET容器和尼龍納米復(fù)合材料，該材料阻隔性高，加工性與PET相似，并且可與PET粘接，現(xiàn)已開始試銷。這種阻隔性高的PET容器的應(yīng)用范圍包括啤酒包裝、碳酸鹽軟飲料、果料和用番茄加工制成的食品包裝。用含納米復(fù)合材料制成的產(chǎn)品可在現(xiàn)有的設(shè)備，如預(yù)成型注塑機(jī)和拉伸吹速機(jī)上加工。
正在開發(fā)的尼龍納米復(fù)合材料的氧氣阻隔性有很大的改進(jìn)，含10%~30%（重量）陶土的尼龍納米復(fù)合材料與一般阻隔性尼龍的瓶子相比，前者的阻隔性要好得多，而且阻隔層的厚度大大減少。這種材料的濁度為15%~30%完全可以制造琥珀色的容器。然而，需要降低濁度，以便使這種材料可用與制造透明包裝容器。納米復(fù)合材料的成本與性能比非常具有競(jìng)爭(zhēng)力，陶土對(duì)于回收加工工藝沒有影響，因此納米復(fù)合材料有著廣闊應(yīng)用領(lǐng)域。
作為塑料啤酒瓶原料的尼龍納米復(fù)合材料AegisOX、PAMXD6/納米粘土復(fù)合材料M9和聚乙烯醇（PVA）膜材料是最有應(yīng)用前景的三種高性能阻隔材料。
目前，美國(guó)霍尼韋爾公司正致力于開發(fā)一種阻隔性能高而成本與玻璃一樣低的尼龍納米復(fù)合材料AegisOX，這是一種活化/鈍化阻隔材料，其中納米粘土為鈍化阻隔層，與適宜的吸氧劑作為活化劑起協(xié)同作用。據(jù)稱，該材料能使PA6的氧透過率（OTR）降低100倍，氧的摻入量幾乎為零。一些大PET瓶廠正在將AegisOX作為三層結(jié)構(gòu)啤酒瓶的芯層，其貨價(jià)壽命可達(dá)180天。
Eastman化學(xué)公司還與美國(guó)納米粘土生產(chǎn)商N(yùn)anocor公司合作，開發(fā)了一種尼龍納米復(fù)合阻透材料PAMXD6/納米粘土阻隔材料M9名為Imperm， 2000年6月商品化供應(yīng)。Imperm的氧阻透性據(jù)說比PET大50~100倍。該納米級(jí)粘土粒子還能增加熔體強(qiáng)度和瓶子剛性。比標(biāo)準(zhǔn)PAMXD6對(duì)二氧化碳和氧的阻隔率分別提高50%~70%，透明性和抗剝離性與標(biāo)準(zhǔn)PAMXD6相同。該公司測(cè)試了25種29g重的PET/Imperm/PET3層瓶，其阻透層分別構(gòu)成瓶壁的4%和10%。前者的氧阻透性比PET瓶高3~5倍，霧化物少8%，后者的氧阻透性高6~11倍，霧化物少15%。這些高阻透性PTE瓶的用途包括啤酒、碳酸軟飲料和果汁等。三層結(jié)構(gòu)（PET/M9/PET）啤酒瓶可達(dá)到美國(guó)（110天）和歐洲（180天）的啤酒保質(zhì)期。
5、共混摻合納米材料
納米材料就是用晶粒尺寸為1~100nm的晶體構(gòu)成的材料，由于晶粒尺寸比常規(guī)材料的晶粒細(xì)微得多，因而在其晶界面上原子數(shù)多于晶粒內(nèi)部的原子數(shù)，這樣就賦予納米材料以許多特殊的優(yōu)異性能，如蒙脫土（montmorillonite clay）填充，由于微細(xì)晶粒融入到聚合物晶格陣內(nèi)部，其中片狀硅酸鹽層就會(huì)阻礙在材料擴(kuò)散通道中散布分子的流動(dòng)，從而提高材料的阻隔性。
聚合物/粘土型納米復(fù)合材料可以用常規(guī)的熱塑性塑料加工設(shè)備來進(jìn)行處理，由于天然蒙脫土是一種親水材料，與大多數(shù)有機(jī)高分子材料不相容，通過利用有機(jī)陽離子替代中間層空間中的鈉或鈣的離子，就有可能獲得親合有機(jī)物分子的蒙脫土。這種有機(jī)離子與銨離子或含磷離子的交叉反應(yīng)可以形成親有機(jī)物的表面。乙醇銨能降低無機(jī)基質(zhì)材料的表面能量，改善表面的潤(rùn)濕性，有利于聚合物與粘土材料之間界面的結(jié)合。
納米復(fù)合物材料的結(jié)構(gòu)可以分為兩類：夾層型和片層型。其前者，通過把單一伸展的高分子鏈插入硅酸鹽各基層中間即可獲得排列整齊的多層相夾結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，在片層或分層型復(fù)合材料中，各層之間迭合是可分開的，并且單一硅酸鹽層在聚合物基體內(nèi)是分散存在的。聚合物/硅酸鹽納米復(fù)合材料可以由多種聚合物材料來制造，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂和有機(jī)玻璃。
少量的納米材料就可獲得很高的阻隔性，2%蒙脫土就可使聚酰亞胺滲透性降低一半。在尼龍-6中摻入一定比例的片晶硅酸鹽后也能賦予尼龍優(yōu)異的氧氣阻隔性能和力學(xué)性能。這種材料較傳統(tǒng)的尼龍-6具有更均勻的阻氧層，不透氣性更好，阻氧效率提高一倍，氧氣的滲透率（OTR）減少一半，而其他性能幾乎保持不變。
6 、納米聚酯類復(fù)合包裝材料的應(yīng)用
為了提高聚酯類包裝材料的性能和應(yīng)用范圍，歐洲、美國(guó)和澳大利亞開展了聚酯類復(fù)合材料試制工作。1997年下半年開始PET、PEN和液晶聚合物（LCP）的復(fù)合試驗(yàn)。美國(guó)Superex聚合物公司首先在世界上采用PET/AD/LCP的三層結(jié)構(gòu)（AD為粘接層）制作330-600ml啤酒瓶，正在與日本某酒廠聯(lián)合推廣應(yīng)用。1997年底，德國(guó)Hoechst Trevira公司，已開始PEN復(fù)合啤酒瓶的試驗(yàn)，參加啤酒瓶市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。澳大利亞Aslp公司正在開發(fā)一種聚酯類多層結(jié)構(gòu)的包裝容器，以延長(zhǎng)貯存期。1997年日本開始生產(chǎn)無色納米透明型陶瓷膜/聚酯類高級(jí)包裝材料。日本東洋鋼板公司則投資40億日元，開發(fā)了鋼板或鋁板兩面粘合聚酯薄膜的復(fù)合包裝材料，大大提高了包裝罐的防護(hù)性能和生產(chǎn)效率。
克郎斯公司開始推出啤酒的“PET吹瓶-灌裝一體生產(chǎn)線”（歐洲的年銷售額已達(dá)1億馬克，今后將達(dá)20億馬克）。在未找到適應(yīng)啤酒灌裝PET瓶更好的吹制工藝方法之前，目前有等離子法的內(nèi)涂層和外涂層、PEN/PET法、多層瓶法，但是這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。
作為啤酒的包裝容器，第一是安全性（爆瓶）問題，B-瓶并沒有讓爆瓶絕跡；第二是輕量問題，一般640ml啤酒瓶是460~540g，或者從安全角度出發(fā)提高瓶的耐壓能力，將瓶重提高到600 g；第三是衛(wèi)生問題，玻璃瓶衛(wèi)生性好，新材料需要有說服力的認(rèn)證；第四是外觀，消費(fèi)者的感官與時(shí)尚問題。
現(xiàn)在，傳統(tǒng)的一步法吹瓶比較難保證容器的幾何尺寸，運(yùn)輸成本高，存在二次污染問題。對(duì)聚酯薄膜生產(chǎn)企業(yè)，希望將納米技術(shù)引入聚酯薄膜的生產(chǎn)，解決阻隔性問題。生產(chǎn)塑料擠吹機(jī)械裝備的企業(yè)就需要解決在現(xiàn)場(chǎng)將納米蒙脫土與PP、PE結(jié)合，然后用擠吹技術(shù)制瓶并且提高包裝用瓶的阻隔性問題。
啤酒是不穩(wěn)定的膠體物，對(duì)其包裝的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性，除了有隔氧問題，還有遮光問題。啤酒生產(chǎn)企業(yè)換包裝會(huì)產(chǎn)生影響。新型PET瓶灌裝啤酒，一次性使用，若容器用彩印商標(biāo)的方法，無菌灌裝，對(duì)現(xiàn)有的灌裝生產(chǎn)線影響不?。ɡ?，減少了洗瓶機(jī)、殺菌機(jī)、貼標(biāo)機(jī)等工藝裝備，整個(gè)輸瓶系統(tǒng)都要改變）。國(guó)外吹瓶機(jī)械的生產(chǎn)能力已達(dá)到20000~60000瓶/h，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)能力太低，是一個(gè)要引起機(jī)械裝備生產(chǎn)企業(yè)注意的方向。
