pet啤酒瓶

pet啤酒瓶

pet啤酒瓶,是一種以聚對苯二甲酸乙二醇酯為材料製作而成的啤酒瓶,聚對苯二甲酸乙二醇酯的英文名為Polythylene terephthalate ,簡稱pet,pet啤酒瓶由此得名。

基本信息

前言

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶具有許多優點,如阻CO2、O2與水蒸氣滲透的性能高,強度、耐衝擊性、耐化學劑性與耐壓性高,透明度與光澤度很好,外觀性能良好等。這些優點使PET瓶被廣泛用於包裝軟飲料、茶飲料、果汁、藥品、食物等,例如在包裝碳酸飲料、礦泉水等方面取得了很大的成功。然而,由於啤酒對包裝材料的特殊要求,使得PET仍然難以大量取代傳統的包裝材料(玻璃和金屬)。
要實現啤酒包裝塑膠化,必須解決3個最基本的問題。首先是阻隔性問題。啤酒通常儲存期為120d,所以要求啤酒瓶對O2的滲透量在120d不能大於1×10-6g,對CO2的損失不超過15%,這種要求是普通PET瓶阻透性的2~5倍。其次是耐熱性問題。要求瓶子可以經受在78℃進行15min的巴氏殺菌,玻璃化溫度為78℃的PET是無法承受這種工藝要求的。第三是價格因素,PET瓶成本比玻璃瓶成本高。
對PET瓶的研究主要集中在提高其耐熱和阻隔性能方面,阻隔性能成為近十多年來研究的焦點。

提高阻隔性主要方法

提高PET瓶阻隔性能方面,主要有以下幾種技術:表面塗層技術,共混或共聚,氧清除劑,多層複合,納米技術。

表面塗層技術

表面塗層技術是在PET單層瓶子上塗上一層高阻隔材料,利用該材料優異的阻隔性能,達到阻止O2的滲入和CO2的損失。根據阻隔材料、塗層的位置以及採用的方法,可分為以下幾種。
⒈1高阻隔氧化矽
利用Glaskin[7-8]方法,把SiOx塗到注射拉伸吹塑的PET瓶子內表面。SiOx塗層具有透明、耐水、可蒸餾等優點,同時具備優良的阻隔性能,甚至達到與玻璃相當的水平。測試表明,採用該技術可使啤酒的儲存期達到4~12個月,滿足啤酒的儲存期要求(美國120d,歐洲180d)。SiOx的缺點是彎曲量小和抗破裂能力差,成本較高。已有不少公司[4,9-12]套用SiOx作為PET瓶的阻隔層。
⒈2無定型碳沉積技術
無定型碳沉積技術Actis(Amorphouscarbontreatmentoninternalsurface)由法國的Sidel公司開發,使用等離子增強化學蒸氣沉積法(PECVD),在PET瓶的內壁噴塗一層無定型碳。Actis塗層為琥珀色透明,厚度為1×10-7m,該技術可以大大提高阻隔性能,對CO2的阻隔提高7倍,O2的阻隔提高30倍,甚至有的提高35倍。此外,使用化學蒸氣沉積(CVD)技術在PET瓶內壁沉積一層硬質碳素層(DLC),可使PET瓶對O2的阻隔性能提高10倍,同時,該塗層不受酸或鹼的影響,顏色為淺棕色。
⒈3環氧胺
PPGIndustries的產品Bairocade是一種環氧胺。液態的環氧胺被噴到PET瓶的外壁,然後用紅外光烤爐進行固化。與其他阻隔塗層比較,環氧胺具有對溫度和濕度更好的穩定性,同時,該塗層還可以承受巴氏殺菌消毒。PPG公司的測試表明,Bairocade對O2的阻隔提高12倍,啤酒的儲存期為3個月以上。
⒈4其他
包括TetraPak公司的Sealica技術、DowChemical的Blox塗層以及有機物-無機物混合塗層等。

共混或共聚

共混或共聚是一種性能與成本折中的方法。利用具有優良阻隔性能的樹脂與PET進行共混或共聚,達到提高阻隔性能的目的。從技術上說,它們比多層複合共擠出工藝更簡單,成本更低。目前,用於此種方法的樹脂有MXD6(PA)、LCP和PEN[5-6,15-18]。MXD6的阻隔性能是PET的19~20倍,由於它與PET具有相近的加工工藝條件,因而更容易與PET共混,其缺點是隨著MXD6含量的增加,瓶子的透明度會降低[2,19]。Nanocor公司[4]利用其研製的納米黏土對MXD6進行改性,所得的材料M9比MXD6對CO2和O2的阻隔性能分別提高了50%和75%。LCP對O2阻隔性為PET的200倍,並且不容易受濕度的影響,由於LCP與PET的成型條件不同,所以在注射拉伸吹塑中存在一定困難,並且所成型的瓶子不透明。
PEN具有與PET相似的結構,只是由於萘環比苯環具有更好的剛性,使PEN具有比PET更突出的性能,如高的拉伸強度和模量以及低的收縮性等,同時可以防紫外線和保持透明度等。PEN對O2的阻隔性能為PET的4倍,對CO2的阻隔性能為PET的5倍,其玻璃化溫度為120℃。但由於價格原因(約為PET的6倍),限制了它的套用。

氧清除劑

氧清除劑是近年來興起的一種技術。這是一種主動阻隔技術,利用材料對O2有選擇性反應的特點,達到清除O2的目的。AmocoPolymers公司生產了添加氧清除劑的Amosorb3000樹脂,目前,多家公司已經把這種材料套用到PET瓶上。Honeywell公司的Aegis產品,在PA6中添加2%的納米材料的基礎上,加入氧清除劑,阻隔性能可達到玻璃的水平,該公司的AegisOX產品已經用於生產12盎司的3層啤酒瓶]。M&G的產品ActiTUF樹脂添加有氧清除劑,套用時無須對現有的PET瓶生產設備改裝或者增加新的投資。Constar的Oxbar也是一種優異的氧清除劑。

多層複合

目前,約70%的阻隔PET瓶屬於多層複合瓶,一般為3層、5層或7層。多層複合技術在利用材料優異阻隔性能的同時可儘量減小其本身的不足之處,比如EVOH,對水十分敏感。乾燥的EVOH玻璃化溫度為70℃,水分含量為8%時,玻璃化溫度低於室溫,這是因為水會對EVOH產生塑化作用。
用於PET多層複合瓶的材料一般有MXD6、EVOH、熱塑性環氧樹脂和氧清除劑等。例如,以MXD6為阻隔層的3層瓶可用於熱灌裝食品和啤酒的包裝,PET/EVOH/PET3層結構可以使啤酒的儲存期延長到12周,含4.5%LCP的PET/LCP瓶可使對O2的阻隔降低70%。

納米技術

20世紀80年代日本的Toyota公司研製出PA6/黏土納米複合材料,引起了人們對納米材料的極大興趣。由於MMT(蒙脫土)中矽酸鹽片層的阻隔能力為PET的數十倍,並且具有高的長厚比,在加工過程中易於發生平面取向,MMT含量為1%-5%時,能幾倍到十幾倍地提高PET的阻隔性能。

質量檢測技術

對於PET瓶質量國內已有一套成熟的檢測技術,比如物理性檢測包括瓶蓋扭力、垂直載入力測試、氣密性測試、瓶壁厚度檢測等[1],PET啤酒瓶對於氣密性要求更是高。

國外工藝

美國

在國際上開發出的pet啤酒瓶品種多、功能各異。美國開發有硬質碳膜塗層pet啤酒容器,pet瓶身原料為碳化氫,膜成分中有60%-90%的非結晶碳元素,10%~40%為氫元素,膜厚200-400a,其阻隔能力提高10倍以上,材料彈性靈活,拉伸時膜不會破損。硬質碳膜可吸收微臭和阻隔香味,化學穩定性優,耐酸耐鹼,耐高溫(300℃),透明空高,使用安全,符合美國fda安全標準。
美國開發用真空等離子增強化學氣相沉積法技術將類金剛石碳素(dlc)鍍覆在pet塑膠瓶內表面,起啤酒與瓶間的阻隔層效果,提高pet氣體沮隔性5-10倍。鍍覆dlc膜的pet瓶異味小,對啤酒香氣吸附小,可回收重新灌裝啤酒。
美國schmalbachlubeca公司生產pet/n/pet3層啤酒瓶,瓶蓋是日本growncork公司的附pk拉環鋁質王冠蓋,蓋重僅25g,能保持啤酒貨架壽命6個月。還開發pet/evoh/pet3層結構啤酒瓶及以除氧材料作為禁止層的3層結構的pet啤酒瓶,符合環保要求,均可回收再利用。
美國miller公司開發出聚醯胺禁止層5層結構(pet/禁止層/pet/禁止層/pet)的pet啤酒瓶,採用2層塑膠樹脂,即pet與禁止性樹脂材料製成,芯層pet與禁止性樹脂材料製成,芯層pet可採用消費後回收再利用的材料。制瓶採用cpt專利技術,該瓶採用巴氏殺菌,不會變形、破裂與軟化,物理性能及強度穩定,啤酒貨架期超過4個月,基本上與玻璃瓶、金屬罐包裝啤酒的貨架期相同。

德國

德國開發低成本費用的表面塗布sio2的pet啤酒瓶,透明、光澤度好,可100%回收利用,用於灌裝啤酒,貨架期遠超過6個月。

法國

法國西得樂公司開發高氫化非結晶碳塗布的pet啤酒瓶,其阻氧性提高10倍,阻co2性提高7倍,產品貨架期長達一年,可全部回收利用,被fda批准使用,已在法、英、意等國套用。

義大利

義大利西帕公司開發一次性pet啤酒瓶生產線,從pet顆粒到成瓶流水線生產,pet瓶含氧量很低,在剛生產出的瓶子外部立即塗層與著色,線上灌裝和壓蓋,能防止瓶壁附氧氣,釋放到產品中去,瓶子達超潔淨度,還節省瓶子安放場地、殺菌等工藝。而且瓶子顏色、塗層除去後可再循環,乾淨瓶再塗層使用,用該瓶裝的啤酒確保質量,降低成本。

瑞典

瑞典推出的pet啤酒瓶是用內側塗有玻璃似的氧化矽薄層的50(hnlgrasrcin獨特技術吹塑而成。氧化矽塗層內側透明,阻隔性非常優異,能延長啤酒保鮮期。

澳大利亞

澳大利亞開發表面噴塗環氨胺的冰啤酒pet瓶,在非冷藏條件下的啤酒貨架期達100~120天,還開發pet(90%)/evoh(100%)啤酒瓶,貨架期達25-40個星期。

日本

日本三井化學公司工業規模生產混合型ba-030共聚酯,用於5層結構的啤酒瓶中,pet外層/ba-030/02去氧層/紫外線阻隔層/pet內層。ba-030與pet複合時性能優於或等於pen。

中國

目前中國市場上可以見到的pet包裝啤酒品牌主要有1、三得利MⅨ啤酒,屬於果味啤酒系列,包裝鮮艷,有蜜桃等三種味道;2、比利時麥氏啤酒,該啤酒沿襲比利時Martens風味,口味醇厚;3、銀獅啤酒,該啤酒秉承美式精釀理念,用PET瓶包裝純生啤酒,口感新鮮純正;4、藍貝啤酒,與藍帶中國整合後,推出pet瓶,口感較重,殺口力強;

國外研發及市場狀況

椐稱,日本三菱商事塑膠公司、日精isb機械公司和尤泰克公司可實現塑膠啤酒瓶的實用化,計畫在中國投入使用。上述3家公司共同開發出塑膠瓶內壁巾膜技術,使用這種技術可將厚度20-30nm的碳酸膜均勻貼在內壁上,作為遮斷膜使用,可防止啤酒里所含的碳酸泄漏出去,使塑膠啤酒瓶與玻璃瓶具有同等的防酸泄漏效果。500ml塑膠啤酒瓶的質量只有30g,是玻璃啤酒瓶的1/10。日本廠家看到中國市場的啤酒瓶和啤酒罐生產供不應求,所以計畫首先在中國推出塑膠啤酒瓶。
法國專門經營包裝及鋁製品的pechiney公司最近開發出一種多層塑膠啤酒瓶,這種塑膠瓶由三層組成,其中兩層是pet,另外一層是乙烯和乙烯基的共聚物。這種塑膠瓶儲存啤酒的時間為12周。
法國西得樂公司發明了一種新型塑膠器皿加工工藝,利用這種工藝生產的塑膠器皿可以滿足啤酒包裝的各種苛刻要求。此項技術的關鍵是從高溫等離子物質中獲取無定形碳,並將極微量的無定形碳摻入製造塑膠器皿的材料中。經過對不同種品牌啤酒6個多月的包裝實驗,西得樂公司已經證實這種塑膠器皿對啤酒質量沒有影響。
國外使用塑膠啤酒瓶的企業越來越多。miller(美國)、bass(英國)、carlsberg(瑞典)、fosters(澳大利亞)及麒麟(日本)都計畫啟用或擴大使用塑膠啤酒瓶。

國內研發及市場狀況

珠海中富是全國最大的pet瓶生產基地之一,其產品經可口可樂及百事可樂認可,為"兩樂"指定採購產品。目前該公司擬上聚酯啤酒瓶項目。
項目情況:利用該公司與國外共同開發成功的pet啤酒瓶這一高新技術產品成果,大幅提高pet瓶阻氧和隔絕二氧化碳的性能,滿足啤酒保存的要求並可以通過巴氏滅菌,使pet啤酒瓶可以進行商業化、大規模生產,從而為啤酒企業提供新穎的包裝。該公司為目前國內最早進入該高新技術產品商業開發的企業。
投資總額及權益比例:項目採用中外合資方式經營,投資總額1900萬美元(折合人民幣15770萬元),該公司出資1425萬美元(折合人民幣11827.5萬元),占有合資公司75%權益。
石家莊的三九啤酒廠進行了塑膠瓶的測試。該廠目前正在嘗試採用塑膠瓶裝純生啤,主要是考慮塑膠瓶抗高壓的水平沒什麼問題,但抗高溫和阻透氣的性能還有待進一步觀察。由於啤酒在生產過程中需經高溫消毒,要求酒瓶可耐高溫300℃左右,而對溫度的敏感正是塑膠致命的缺點。另外,啤酒瓶阻透性不僅影響到酒的口感,還影響酒的保質時間。測試結果將決定塑膠啤酒瓶是繼續進行技術改良還是大範圍推廣使用。

價格

PET啤酒瓶在國內還處於試驗推廣階段,其阻隔性和抗氧性還有待進一步改善,居高不下的價格和難以循環使用,是制約其推廣套用的關鍵。`他還舉例說:`一隻玻璃瓶進價0.8元,同容量的PET瓶為0.9~1.2元,如果綜合考慮PET瓶輕便、安全、運輸費用低等優勢,一隻PET瓶貴一兩角錢,企業是可以勉強接受的。但玻璃瓶絕大部分能回收,經清洗、殺菌消毒後可循環使用,而PET瓶卻只能當作廢塑膠回收再生,對啤酒生產企業而言就是每次都要購買新瓶。而且這還直接影響了消費者的購買,比如售價2元的燕京啤酒,用玻璃瓶裝,消費者若退回瓶子可得到0.5元的瓶子押金,相當於每瓶啤酒只售1.5元,而PET瓶裝啤酒則不會有押金返還問題,這樣一算,PET瓶與玻璃瓶的差價就不是一角兩角的問題,而是五角八角甚至更多,這就是企業不願使用PET瓶的原因。

市場分析與預測

由於玻璃啤酒瓶的固有缺陷和塑膠容器的優越性,塑膠啤酒瓶是國際啤酒業和包裝業競相大力研究開發的高技術產品,塑膠啤酒瓶在歐美已開發國家已開始使用。預測2000年全世界用於生產塑膠啤酒瓶的pet將達100萬噸。到2005年北美預計成為最大市場達25萬噸,亞太次之,西歐達20萬噸。
中國是世界第二大啤酒生產國,1998年中國啤酒產量為1987萬噸,折合640ml容量計算,約需要啤酒瓶250億隻左右。按照國家規定,啤酒企業從1999年4月1日起必須全部使用符合國標gb4544-1996的啤酒瓶,近幾年將從啤酒業淘汰非"b"瓶,加上已到年限的"b"瓶開始陸續替換,每年市場上啤酒瓶的缺口極大,以2000年後每年提高1-3個百分點預計,2001年啤酒瓶銷量就可以有5000萬-10000萬支,2002年將可以達1.5億-2億支。因此,啤酒容器是有待中國合成樹脂和塑膠行業開發的一個大市場。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們