PET瓶的應用現狀

美國杜邦公司于1970年首先研制成功新型聚酯瓶。1976年PET瓶首先在日本用于醬油的包裝，實現工業化生產。在2004年，PET瓶迅速擴展到將近2500億個，在2006年將達到3000億個，平均以每年10%的速度增長。

目前國內飲料包裝用聚酯瓶分為碳酸飲料用和熱罐裝用兩種。在飲料包裝市場中，碳酸飲料包裝中應用最為成功和廣泛。國內碳酸飲料包裝中PET瓶的應用比例占57.4%，加之軟飲料總產量中碳酸飲料占46%，聚酯瓶的用量也相對較大，占市場主要份額。

最近幾年隨著茶飲料的異軍突起，灌裝茶飲料的熱灌裝PET瓶已成為PET瓶增長最快的品種，年增長率超過50%，已經成為繼碳酸飲料之后的第二大PET瓶應用領域。由于茶飲料要求在85℃～90℃的條件下進行熱灌裝，對熱罐裝用PET瓶的耐溫性要求較高，一般達到95℃左右。

PET瓶的特點

相比于其他塑料包裝材料，PET是軟飲料包裝的最佳材料。這是由于PET具有較高熔融溫度、強度、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、果汁等軟飲料的包裝，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，影響了這些產品的品質。空氣中的氧氣進入塑料瓶以及瓶中填充碳酸飲料的二氧化碳釋放出來，這些都會加速飲料的變質。雖然其他的高聚物(比如PEN)可以解決阻隔性問題，但是成本太高，并且難于循環利用。提高PET對氧氣、二氧化碳的阻隔性能已引起了大家的廣泛關注，目前一些技術是把PET和一些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包裝材料，這些材料我們一般稱作高阻隔性包裝材料。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；與其他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瓶的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。在上個世紀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。然而氧化硅薄膜具有脆性，為了在PET表面獲得持久的機械強度就需要相對復雜的處理。近年來金剛石碳素膜(無定型的碳氫化合物)涂層于PET表面(如圖1)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。

一、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)，如圖2所示。在真空條件下，通過等離子體氣相沉積技術在PET瓶內表面得到非常薄的DLC涂層。涂層的過程如下：首先把瓶子放在真空室里進行抽真空處理，然后注入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DLC涂層。

二、金剛石碳素膜涂層的特點

DLC膜含有大量的氫，因此具有非常好的黏結性和抗裂變能力，同時使PET瓶具有如下優點：氣體高阻隔性能，阻隔氧氣和二氧化碳，保證軟飲料的品質；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，不會和其他物質反應，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涂層的PET瓶的阻隔性能得到很大提高，如表1。但是PET瓶的阻隔性能與溫度的變化有較大的關系。溫度升高時，涂層和未涂層的PET瓶都具有較低的阻隔性能，這表明盡管該涂層是熱穩定性的材料，但是分子的熱運動仍會影響PET瓶的氣體阻隔特性。

DLC涂層PET瓶的發展

DLC涂層的PET瓶的未來發展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PET10%的市場份額，大約300億個，廣泛地應用于軟飲料的包裝，包括茶、果汁、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2005年已有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。