啤酒保鮮包裝的新寵:PET啤酒瓶(中)
2005-10-13 08:53 來源:中國酒網 責編:weiqi
PET啤酒瓶的技術發展現狀
普通PET啤酒瓶在二十世紀80年代在日本已經出現,當時的主要用于小型宴會,規格為1-3升,但是由于隔氧性的問題在上市后4、5年內就已經淘汰。進入20世紀90年代后期,各種阻透、提高耐熱性的新材料、新工藝包括含阻透層的PET多層復合技術、PET表面涂覆技術 PET共混合金化技術以及開發高阻透性PEN材料得到長足發展。從理化性能如高溫巴氏殺菌測試、阻氧性、密封性能、垂直載壓和灌裝壓力上基本滿足啤酒包裝的需求。
PET啤酒瓶的阻隔技術可以分為如下幾類:
1) PET啤酒瓶從結構上可以分為單層和多層結構。單層結構中的最新技術突破是美國英威達公司新開發成功一種氣體阻隔性優良的聚酯樹脂PolyShield。利用這種新型聚酯樹脂生產的單層PET啤酒瓶可達到符合歐盟啤酒包裝食用安全標準。這種新材料是一種具有吸氧性和氣體阻隔性的新型PET共混樹脂,其突破性技術在于使單層PET啤酒瓶極大地提高了對氧氣和二氧化碳氣體的阻隔性,其特別優異的吸氧性避免了其他類似產品的“空瓶壽命”問題,并達到所有啤酒保質期標準。PolyShield已于2004年7月20日得到了歐盟啤酒包裝食用安全相關法律認可,可以直接用于啤酒包裝,此認可包括德國及歐盟其他國家。
PolyShield單層啤酒瓶技術可用普通注塑機生產瓶坯,不需要重大額外投資且不會增加生產過程的復雜性,使產品成本大大降低。此技術已在全球數家啤酒生產廠試用。
2)含阻透層的PET多層復合及活性阻透技術。多層復合技術在塑料加工工藝中是比較成熟的技術。目前國外已工業化的PET瓶絕大數采用此方法。通常是3層或5層內外層為PET,中間層阻透層采用乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、尼龍納米復合材料((PA)或無定型尼龍加納米粘合土(MXD6)。如美國Eastman公司的PET/PA/PET和日本三菱瓦斯化學公司的PETTMXD6lPET。該技術的優點是工藝成熟,中間層選用高阻透性材料后能大幅度提高。瓶壁的阻透性能而且還能通過添加吸氧劑和抗紫外線吸收劑大幅度降低啤酒中總容氧量和紫外線透光率,可通過高阻透材料的用量和配方的調整使灌裝的啤酒貨架存放保質期提高到3個月到1年。另外瓶口可以采用皇冠蓋進行密封可在原玻璃灌裝線上稍加改造后即可灌裝和密封。
在阻隔技術方面美國Nanocor公司與日本三菱瓦斯化學公司開發出一種新型尼龍MXD6納米復合材料(M9),比MXD6的膽氧性和抗二氧化碳流失性分別提高50%和70%,而透明性和抗剝離性相同。用它開發的PET/1\49/PET三層結構的啤酒瓶可達到美國(110天)、歐洲(180天)對啤酒保質期的要求。而且M9層的厚度比MXD6層薄,因此可降低成本。
3)美國Miller公司開發出聚酰胺屏蔽層5層結構(PET/屏蔽層/PET/屏蔽層/PET)的PET啤酒瓶,采用2層塑料樹脂,即PET與屏蔽性樹脂材料制成,芯層PET可采用消費后回收再利用的材料。制瓶采用CPT專利技術,該瓶在巴氏殺菌溫度殺菌,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。
4)美國開發有硬質碳膜涂層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,耐酸耐堿,耐高溫(300℃),透明度高,使用安全。符合美國FDA安全標準。
5) 澳大利亞開發表面噴涂環氨胺的冰啤酒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(10%)啤酒瓶,貨架期達25-40個星期。
6)日本日精ASB機械株式會社開發出硬質碳膜涂層(DIC)的應用技術,法國Sidel公司開發了Acticl內表面無定形碳處理技術,瑞土Tetrapak公司的Glaskin工藝和Sealica工藝,利樂公司開發出在PET啤酒瓶內表面涂復20納米的SiOx涂層新技術。目標都是針對氧敏感性食物包裝市場諸如蕃茄醬、果醬以及啤酒瓶等。
7)法國Sidel公司的等離子涂覆技術。等離子(ACTIS)技術是將氣態乙炔在真空條件下送入PET瓶中,通過微波處理器將乙炔激化,轉化為等離子狀態,等離子態的顆粒撞擊在瓶壁上能量驟然消失,在壁上形成一層極薄而致密的固態高度氧化無定形碳涂層,厚度小于20nm據稱一只容量為500m1的PET瓶涂層重量僅為8-9mg僅為瓶體質量的萬分之三,但卻具有極佳的阻透性能。與純PET瓶盛裝啤酒6個月后的性能比較,該技術對氧的阻透性提高30倍,抗二氧化碳的流失率提高7倍,水份透過流重量降低2/3一1/2:乙醛溶重量減少5/6;香味遷移性亦明顯減少。與玻璃瓶的包裝的啤酒比較除二氧化碳含量略低外.泡沫穩定性較優,其余指標持平ACTIS處理的PET啤酒瓶易回收再利用,對環保有利,但其主要缺點是工藝較復雜、成本較高。
8)日精ASB的DLC蒸汽沉積技術。該技術的關鍵是日本日精與三菱Shoji公司及等離子CVD元件制造商Youtec公司合作開發成功的高效防滲透PET啤酒瓶的涂覆設備。在該設備實施蒸汽沉積技術可大幅度提高PET 啤酒瓶的阻氣性。
該設備是從注拉吹成型PET瓶到涂覆工序全過程連續化生產的系統。其涂覆過程是將PET瓶送入裝有電極的涂裝室中,然后抽出空氣確保容器內外保持真空狀態,然后把乙炔氣體注入瓶內以高頻電流作用在電極上,涂裝室為外電極,乙炔管為內電極,由于電流放電作用把乙炔分解為離子碳和離子氫并在瓶子內表面相結合,形成精細的涂層其厚度為20 -30nm,與普通PET瓶比較阻氣性大10倍以上抗二氧化碳的流失性高7倍,防水滲透性高8倍,對香臭味的阻透性良好,防紫外線能力亦有增強,DCL涂層自身的溶解量極少,符合美國FDA的安全標準,可與玻璃瓶性能相媲美。
該技術的缺點是目前生產效率較低,表面涂覆技術提供的阻透性能往往受到瓶子比表面積的影響,涂層也會因蠕變導致厚度不均勻,或受到經常性的摩擦而使阻透性下降。內涂層還存在對食品的安全性問題。
9)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塑料瓶內表面,起啤酒與瓶間的阻隔層效果,提高PET氣體阻隔性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。
10)日本三井化學公司工業規模生產混合型BA-030共聚酯,用于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復合時性能優于或等于PEN。
11)意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位立即涂層與著色,在線灌裝和壓蓋,能防止瓶壁吸附氧氣,釋放到產品中去,瓶子達超潔凈度,還節省瓶子安放場地、殺菌等工藝。而且瓶子顏色、涂層除去后可再循環,干凈瓶再涂層使用。用該瓶裝的啤酒質量確保,成本降低。
12)法國錫丹爾公司開發高氫化非結晶碳涂布的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批準使用,已在法、英、意等國應用。
13)瑞典泰特拉帕公司推出的PET啤酒瓶是用內側涂有玻璃似的氧化硅薄層的500ml Grasrcin獨特技術吹塑而成。氧化硅涂層內側透明,阻隔性非常優異,能延長啤酒保鮮期。
14)美國密執安州Schmalbach-lubeca公司生產PET/N/PET3層啤酒瓶,瓶蓋是日本Growncork公司的附PE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屏蔽層的3層結構的PET啤酒瓶,符合環保要求,均可回收再利用。
15)德國開發低成本費用的表面涂布Si02的PET啤酒瓶,透明、光澤度好,可100%回收利用,用于灌裝啤酒,貨架期超過6個月。
16)美國PPG公司成功開發了用于PET瓶的氣體阻隔涂層技術,該涂層在廢瓶回收利用時可除去。涂層由雙組份的環氧—胺組成,該熱固型涂層具有韌性和耐濕性。0.5升的PET瓶涂層厚度為4-19微米,對氧的阻隔性可提高2-12倍,涂層的使用不僅不影響瓶子的透明性而且能提高PET瓶的光澤度。
普通PET啤酒瓶在二十世紀80年代在日本已經出現,當時的主要用于小型宴會,規格為1-3升,但是由于隔氧性的問題在上市后4、5年內就已經淘汰。進入20世紀90年代后期,各種阻透、提高耐熱性的新材料、新工藝包括含阻透層的PET多層復合技術、PET表面涂覆技術 PET共混合金化技術以及開發高阻透性PEN材料得到長足發展。從理化性能如高溫巴氏殺菌測試、阻氧性、密封性能、垂直載壓和灌裝壓力上基本滿足啤酒包裝的需求。
PET啤酒瓶的阻隔技術可以分為如下幾類:
1) PET啤酒瓶從結構上可以分為單層和多層結構。單層結構中的最新技術突破是美國英威達公司新開發成功一種氣體阻隔性優良的聚酯樹脂PolyShield。利用這種新型聚酯樹脂生產的單層PET啤酒瓶可達到符合歐盟啤酒包裝食用安全標準。這種新材料是一種具有吸氧性和氣體阻隔性的新型PET共混樹脂,其突破性技術在于使單層PET啤酒瓶極大地提高了對氧氣和二氧化碳氣體的阻隔性,其特別優異的吸氧性避免了其他類似產品的“空瓶壽命”問題,并達到所有啤酒保質期標準。PolyShield已于2004年7月20日得到了歐盟啤酒包裝食用安全相關法律認可,可以直接用于啤酒包裝,此認可包括德國及歐盟其他國家。
PolyShield單層啤酒瓶技術可用普通注塑機生產瓶坯,不需要重大額外投資且不會增加生產過程的復雜性,使產品成本大大降低。此技術已在全球數家啤酒生產廠試用。
2)含阻透層的PET多層復合及活性阻透技術。多層復合技術在塑料加工工藝中是比較成熟的技術。目前國外已工業化的PET瓶絕大數采用此方法。通常是3層或5層內外層為PET,中間層阻透層采用乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、尼龍納米復合材料((PA)或無定型尼龍加納米粘合土(MXD6)。如美國Eastman公司的PET/PA/PET和日本三菱瓦斯化學公司的PETTMXD6lPET。該技術的優點是工藝成熟,中間層選用高阻透性材料后能大幅度提高。瓶壁的阻透性能而且還能通過添加吸氧劑和抗紫外線吸收劑大幅度降低啤酒中總容氧量和紫外線透光率,可通過高阻透材料的用量和配方的調整使灌裝的啤酒貨架存放保質期提高到3個月到1年。另外瓶口可以采用皇冠蓋進行密封可在原玻璃灌裝線上稍加改造后即可灌裝和密封。
在阻隔技術方面美國Nanocor公司與日本三菱瓦斯化學公司開發出一種新型尼龍MXD6納米復合材料(M9),比MXD6的膽氧性和抗二氧化碳流失性分別提高50%和70%,而透明性和抗剝離性相同。用它開發的PET/1\49/PET三層結構的啤酒瓶可達到美國(110天)、歐洲(180天)對啤酒保質期的要求。而且M9層的厚度比MXD6層薄,因此可降低成本。
3)美國Miller公司開發出聚酰胺屏蔽層5層結構(PET/屏蔽層/PET/屏蔽層/PET)的PET啤酒瓶,采用2層塑料樹脂,即PET與屏蔽性樹脂材料制成,芯層PET可采用消費后回收再利用的材料。制瓶采用CPT專利技術,該瓶在巴氏殺菌溫度殺菌,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。
4)美國開發有硬質碳膜涂層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,耐酸耐堿,耐高溫(300℃),透明度高,使用安全。符合美國FDA安全標準。
5) 澳大利亞開發表面噴涂環氨胺的冰啤酒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(10%)啤酒瓶,貨架期達25-40個星期。
6)日本日精ASB機械株式會社開發出硬質碳膜涂層(DIC)的應用技術,法國Sidel公司開發了Acticl內表面無定形碳處理技術,瑞土Tetrapak公司的Glaskin工藝和Sealica工藝,利樂公司開發出在PET啤酒瓶內表面涂復20納米的SiOx涂層新技術。目標都是針對氧敏感性食物包裝市場諸如蕃茄醬、果醬以及啤酒瓶等。
7)法國Sidel公司的等離子涂覆技術。等離子(ACTIS)技術是將氣態乙炔在真空條件下送入PET瓶中,通過微波處理器將乙炔激化,轉化為等離子狀態,等離子態的顆粒撞擊在瓶壁上能量驟然消失,在壁上形成一層極薄而致密的固態高度氧化無定形碳涂層,厚度小于20nm據稱一只容量為500m1的PET瓶涂層重量僅為8-9mg僅為瓶體質量的萬分之三,但卻具有極佳的阻透性能。與純PET瓶盛裝啤酒6個月后的性能比較,該技術對氧的阻透性提高30倍,抗二氧化碳的流失率提高7倍,水份透過流重量降低2/3一1/2:乙醛溶重量減少5/6;香味遷移性亦明顯減少。與玻璃瓶的包裝的啤酒比較除二氧化碳含量略低外.泡沫穩定性較優,其余指標持平ACTIS處理的PET啤酒瓶易回收再利用,對環保有利,但其主要缺點是工藝較復雜、成本較高。
8)日精ASB的DLC蒸汽沉積技術。該技術的關鍵是日本日精與三菱Shoji公司及等離子CVD元件制造商Youtec公司合作開發成功的高效防滲透PET啤酒瓶的涂覆設備。在該設備實施蒸汽沉積技術可大幅度提高PET 啤酒瓶的阻氣性。
該設備是從注拉吹成型PET瓶到涂覆工序全過程連續化生產的系統。其涂覆過程是將PET瓶送入裝有電極的涂裝室中,然后抽出空氣確保容器內外保持真空狀態,然后把乙炔氣體注入瓶內以高頻電流作用在電極上,涂裝室為外電極,乙炔管為內電極,由于電流放電作用把乙炔分解為離子碳和離子氫并在瓶子內表面相結合,形成精細的涂層其厚度為20 -30nm,與普通PET瓶比較阻氣性大10倍以上抗二氧化碳的流失性高7倍,防水滲透性高8倍,對香臭味的阻透性良好,防紫外線能力亦有增強,DCL涂層自身的溶解量極少,符合美國FDA的安全標準,可與玻璃瓶性能相媲美。
該技術的缺點是目前生產效率較低,表面涂覆技術提供的阻透性能往往受到瓶子比表面積的影響,涂層也會因蠕變導致厚度不均勻,或受到經常性的摩擦而使阻透性下降。內涂層還存在對食品的安全性問題。
9)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塑料瓶內表面,起啤酒與瓶間的阻隔層效果,提高PET氣體阻隔性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。
10)日本三井化學公司工業規模生產混合型BA-030共聚酯,用于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復合時性能優于或等于PEN。
11)意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位立即涂層與著色,在線灌裝和壓蓋,能防止瓶壁吸附氧氣,釋放到產品中去,瓶子達超潔凈度,還節省瓶子安放場地、殺菌等工藝。而且瓶子顏色、涂層除去后可再循環,干凈瓶再涂層使用。用該瓶裝的啤酒質量確保,成本降低。
12)法國錫丹爾公司開發高氫化非結晶碳涂布的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批準使用,已在法、英、意等國應用。
13)瑞典泰特拉帕公司推出的PET啤酒瓶是用內側涂有玻璃似的氧化硅薄層的500ml Grasrcin獨特技術吹塑而成。氧化硅涂層內側透明,阻隔性非常優異,能延長啤酒保鮮期。
14)美國密執安州Schmalbach-lubeca公司生產PET/N/PET3層啤酒瓶,瓶蓋是日本Growncork公司的附PE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屏蔽層的3層結構的PET啤酒瓶,符合環保要求,均可回收再利用。
15)德國開發低成本費用的表面涂布Si02的PET啤酒瓶,透明、光澤度好,可100%回收利用,用于灌裝啤酒,貨架期超過6個月。
16)美國PPG公司成功開發了用于PET瓶的氣體阻隔涂層技術,該涂層在廢瓶回收利用時可除去。涂層由雙組份的環氧—胺組成,該熱固型涂層具有韌性和耐濕性。0.5升的PET瓶涂層厚度為4-19微米,對氧的阻隔性可提高2-12倍,涂層的使用不僅不影響瓶子的透明性而且能提高PET瓶的光澤度。
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