随着全球市场对单一用途（专用性）容器的需求不断增长，促使塑料加工行业开展新一轮的阻隔性解决方案研究工作。并开展最具性价比的阻隔性PET瓶加工技术方面，业内的各大研究机构和企业展开了激烈的竞争，步入高速的研制开发阶段。树脂制造商及相关技术产品的供应商推出一系列新型替代技术——新型阻隔树脂，抗氧剂，更经济的表面涂层，高产能的多层瓶坯模塑系统，新颖别致的单层解决方案等。 业内人士一致认为，在3种工艺方法（多层，单层，涂层）的竞争当中，目前还没有最终胜出方案，因为这些工艺路线提供的容器尺寸，商品货架寿命，以及其他性能指标互不相同，目前还没有任何一种方案能够全面符合各项性能指标。 最近一些研究报告显示，多乘瓶方案有可能成为首选工艺，这份由美国共注塑料系统制造商Kortec有限公司和经济咨询机构SBACCI WorldPET公司（亚特兰大）共同做出的调查结论是，全球市场的阻隔性PET瓶当中，大约有62％采用多层结构的样式，单层瓶占25％的份额，涂层工艺生产阻隔性PET瓶占13％。 西得乐（Sidel）机器制造公司的技术主管Gregory Luka表示，食品及饮料生产行业对饮料的货架寿命延长能否带来良好的经济效益持谨慎的态度。 在阻隔技术的发展时期，涌现了众多重要的技术结果，其中人们梦寐以求的PET啤酒瓶应用取得新的突破，在这点上欧洲业界的表现最为积极，美国的碳酸软饮料生产商则寄希望于采用12安士容量的PET瓶，真正全面取代同样尺寸的铝质饮料罐。 1以啤酒瓶作为技术突破点 在市场推出多层阻隔性PET啤酒瓶数年之后，吹塑瓶加工厂商希望统一目前流行的一种PET啤酒瓶样式，也就是在过去的2年多时间里，欧洲市场普遍采用的PET啤酒瓶样式，德国2003年颁布实施的回收法案，为阻隔性PET啤酒瓶的推广使用打开了大门。许多人相信，市场已诼步趋向于使用塑料瓶，这项法案针对所有价值25欧分以上的专用性包装瓶（铝质罐），这是因为目前饮用水和软饮料的包装瓶当中，已大量使用PET瓶取代了原先使用的玻璃瓶，然而，德国有部分零售商店拒绝安置设立所有种类容器的分类回收系统，只设立了一种“孤岛式回收站”标明只接收使用过的PET瓶。 这项新的法案直接推动了德国PET啤酒瓶的消费水平，从原先的每年消费1.5亿个，增至10亿个。这是由德国商业开发研究协会得出的结论，纵观整个欧洲啤酒包装瓶市场，PET啤酒瓶超过了10％的份额。 目前市面上出现了大量多层结构的PET啤酒瓶，还有部分涂覆瓶和提高了阻隔性能的单层瓶完全符合啤酒包装所要求的阻隔二氧化碳外泻，氧气浸入等性能指标。美国Amcor PET包装制品公司在推出AmGuard品牌多层结构PET啤酒瓶后，目前已稳占欧洲啤酒市场的主导地位，该公司生产涂覆有专利权的Bind-Ox抑氧剂的啤酒瓶，可获得6-15个月的货架寿命，比利时Martens啤酒厂已开始采用西得乐公司出品的Actis品牌阻隔涂覆瓶，在这种Actis品牌的啤酒瓶内壁上，涂覆有薄薄的一层富含氢的碳层。 另一个应用增长的区域是韩国，当地最大的2家啤酒厂已弃用拨；一 瓶，全面改用阻隔性PET啤酒瓶，其中，韩国最大的啤酒生产企业Hire采用由韩国吹塑加工商Hyosong公司生产的1.6升多层PET瓶，这种PET瓶装啤酒，据称有26个星期的货架寿命，已占韩国啤酒市场消费量15％的份额。 另外，一直持观望态度的美国主要啤酒生产商正开始试销阻隔性的PET瓶装啤酒，以拓宽市场销路，至目前为止，已有少量供应市场，大多用在特定的聚会场合，如禁止携带玻璃瓶进入的体育场馆，塑料瓶装啤酒已越来越多地在零售商店里出售。Coors啤酒公司最近生产了一种新型的冰箱内置冷藏箱，可放置18个塑料瓶，据称是工业化生产的“第一种冰镇瓶子冷藏箱”，还可采用塑料薄膜覆盖整个冷藏箱，以保证冰块不易熔化，用这种冷藏箱搁置的16安士的PET瓶，在取出冰箱之后，可获得比玻璃瓶的率质罐更长的低温冷藏期。 2抢占罐装碳酸饮料的市场份额 阻隔性PET瓶的另一个目标市场就是碳酸软饮料（CSD），该应用领域的全套技术方案仍处于研制和开发阶段，率先采取实际行动以帮助PET瓶取代铝制饮料罐的是Kortec有限公司，该公司制造出144型腔的PET瓶坯共注塑加工设备系统，成为一家吹塑瓶加工设备的主要制造商，主要面向最多型的碳酸软饮料生产厂供应各种加工设备。Kortec公司制造的Ultra 144共注塑系统，加工20g重、3层结构瓶坯的年最高产能达到2.5亿个。 由于人们对多层瓶加工技术的掌握更为成熟，其产量也更高，所以这种技术被认为比瓶子涂覆技术更先进，市场也出现了采用PET材料制造的番茄酱瓶和啤酒瓶，涂覆瓶生产供应商正在努力提高其技术工艺的生产率。西得乐公司计划于2006年推出生产率从每小时1.2万-3.6万，乃至4万个塑料瓶的新型Actis制瓶设备系列，如此有来，将有更多的铝罐装饮料改用塑料瓶装。 紧跟再碳酸饮料包装和啤酒瓶包装之后，应用于对氧气敏感食品的包装容器方面的开发工作也取得突破。DexTech Labs 公司最新研制出杂混体系包装瓶其采用了共注塑和再注塑工艺，加工得到5-9层的塑料瓶坯，该公司正在对一系列品种的抗氧剂开展测试评估工作。 3单层塑料瓶的进展 基于加工简便性、设备小型化、设备及模具成本等因数，制瓶厂家最青睐单层阻隔性PET瓶，通过阻隔性树脂和/或抗氧剂与PET材料结合使用，可省去在加工多层瓶过程中所需使用的共注塑设备或者涂覆设备。单层瓶加工工艺取得的一项新成就，就是采用一种高阻隔性PET树脂混料，有报道称，采用高阻隔性PET树脂加工的单层啤酒瓶可获得3-6个月的货架寿命，可经受巴氏灭菌，印度Futura聚脂公司新开发了一种采用PET和PTN（聚萘二甲酸丙二醇脂）混料制造的塑料瓶。 应用PET和PTN混料加工出的0.5升吹塑瓶。其CO 阻隔性是PET瓶的2倍，PTN树脂同样具有热稳定性，该种材料加工的塑料瓶放置在巴氏杀菌条件下（60℃，30分钟以上），不会开裂。Futura聚脂公司宣称，PET/PTN啤酒瓶的加工成本与玻璃瓶的成本相当。 Constar国际有限公司（美国费城）是一家利用Oxbar技术、加工3层阻隔体系塑料瓶的专业厂家。该公司生产的塑料瓶已大量应用于包装啤酒。公司的市场部经理Paul Prinko深信：“由于单层塑料瓶具有很多优点，如较低的设备投资成本，生产灵活性，可自由设计瓶子款式等等，因此在不久的将来，单层塑料瓶有望应用于碳酸饮料的包装。” Constar公司已经制造了单层阻隔性体系塑料瓶，商品名为Monoxbar，瓶子上涂覆有专利性的抗氧剂，唯一用途是作为食品及饮料的包装容器，如包装各种果汁、茶水、番茄酱、以及“健康饮用水”。这家公司新生产的一种名为Diarnond Clear的单层阻隔透明体系包装瓶，具有与标准品级PET瓶同样的透明度，正在经受FDA卫生许可认证。 美国Invista公司（肯萨斯州）出品一种改性PET（商品名PolyShield），这种改性PET树脂含有一种特殊的相容剂和催化剂，放在吹塑加工设备中与MXD6品级尼龙树脂共混，加工出单层塑料瓶，起CO 阻隔性比普通PET瓶要高出15％,同时瓶子的O 渗透率低于1ppm/a,这种材料主要应用于加工啤酒瓶和果汁瓶,面向东欧及南美市场销售, Invista公司正在研究改善气体阻隔性,以及具有抗紫外线功能的树脂牌号,计划用于加工透明的啤酒瓶. 无论单层或多层的阻隔性PET瓶,都适合采用一种名为Amosorb DFC 4020的聚脂基抗氧剂作为涂覆材料,由BP Amoco公司(现改称为Innovene)开发的该型号助剂,已在美国,欧洲及亚洲市场成功推广,应用这种抗氧剂加工出的塑料瓶,可提高对氧气敏感的饮料的货架手民,如果汁\啤酒,葡萄酒和茶饮料.这种抗氧剂的生产技术于2003年由Colormatrix公司获得了专利,以颗粒母料的形式供应市场,在模塑加工过程中添加使用方便. Amosorb DFC 4020牌号抗氧剂的商业化应用实例包括Amoco公司出品的Amfresh单层果汁专用瓶,Graham包装公司出品的Monosorb单层果汁瓶, Colorma-trix公司最新的抗氧牌号为AmosorbLCA,含有一种浅色的助剂体系,有助于降低回收性PET树脂的发黄变色程度达30％,目前正在开发的其他种类产品包括:含有紫外线抑止剂的Amosorb,同时添加淡黄色着色剂以及紫外线抑止的Amosorb牌号,有望应用于加工单层或多层啤酒瓶. 4更多的材料选择方案 选用纳米复合材料是制造阻隔性塑料瓶的一种较为新型解决方案,三菱气体化学公司和美国Nanocor国际有限公司合作,开发出以Imperm纳米粘土/MDX6尼龙共混料作为阻隔层的多层结构PET瓶,据Nanocor公司介绍, Imperm纳米粘土材料比单纯的MDX6尼龙材料有更佳的O 和CO 阻隔性能,这种新型阻隔性PET瓶正在欧洲失常商业化,应用于包装含酒精的风味饮料. 抗氧剂技术的研究工作不断取得新的进展.美国Valspar公司已经开发出一系列取得专利权的热塑性除氧材料,商品名为Valor,可应用于加工单层或多层阻隔性PET瓶,该公司的开发目标是0.5升果汁瓶,啤酒瓶,食物包装瓶等等.这种专利性材料与其他类型的阻隔性材料相比,关键之处在于湿气激活除氧功能.以及应用在多乘瓶当中具备较好的抗剥离性能.当处于较热和有湿气的环境时(90°F,90％相对湿度) Valor仍保持其抑氧和抗氧的功能.该产品分为3个等级,一种用于加工单层瓶,另外2种添加不同活性和渗透率的阻隔物质,可应用于加工多层碳酸软饮料和啤酒瓶. Kortec公司在原材料开发商---澳大利亚Sterpak有限公司的配合下,已研制出新型的聚合物基体助剂,可改善多层塑料瓶的抗剥离性能,该种名为“fractal”的助剂具有超高表面积(每克重助剂物料的表面积大约是尼龙粉料表面积的10万倍)以及多孔隙的性质,使得它很容易与阻隔性尼龙树脂混合,应用在模塑加工时,添加份量仅为MDX6尼龙树脂的2.5％,在不损害阻隔性能和加工性的前提下, “fractal”极大地降低了瓶子剥离分层的可能性,在6英尺高的跌落测试中,单纯采用MDX6尼龙树脂的塑料瓶有20％破裂,分层而添加有助剂的MDX6尼龙材料,瓶子没有发生破裂现象,这种助剂由Kortec公司在美国和欧洲出售,美国厂家还用它制造碳酸软饮料瓶. 霍尼维尔公司表示,应用该公司出品的Aegis MXD6阻隔材料加工得到的多层包装容器,比其他竞争性的材料具有更佳的抗剥离性能,目前有3个等级供应市场,正式用于包装啤酒,碳酸软饮料,热灌装饮品等,其中的2种品级阻隔性材料(啤酒,热灌装用途)还含有活性清除氧气的复合体系. 5为PEN找到理想的用途 具有高耐热性,高阻隔性的PEN树脂,由于其成本过高,一直没能在专用性包装容器方面推广使用.然而,这种可经受高温和重复清洗的塑料瓶，最近在欧洲半岛和南美地区成功地找到了合适的用途。用于制造形状复杂的，可回收/重复使用的啤酒瓶和果汁瓶。 Rexam Petainer公司隶属于总部设在英国的RexamPLC公司（美国分部设在芝加哥），已生产出最新的第5代PEN啤酒瓶（其第一代PEN啤酒瓶于1999年出品，目前仍在市场销售）。丹麦Foroya Bjor啤酒厂生产的各种品牌啤酒，选用0.38升可重复灌装PEN瓶包装，并向市场出售，这种PEN痞积瓶只有36g重，最多可重复使用20次，Rexam公司自称是全球PEN瓶的主导制造商，是第一个也是唯一一个注重开发可重复使用灌装PEN啤酒瓶的厂家。 该公司成立商业化运作的例子是，德国Beckem Bester公司选用1升容量的热灌装，可重复使用的PEN瓶包装鲜果汁饮料。这种PEN瓶的最高灌装温度达到80℃。而清洗温度可与玻璃湘的清洗温度相同，PEN瓶所具备的阻隔性能使所包装的啤酒无需冷藏保存。 Rexam公司的目标是促使啤酒制造商弃用玻璃瓶，大部分改用PEN瓶灌装啤酒。公司正在努力开发PEN混料，希望通过中层混料解决方案，最终取得Invista公司的PolyShield改性PET，以及M＆G聚合物公司的ActiTuf在东欧市场同样的成绩，而对于西欧市场，由于受啤酒货架寿命要求的局限，啤酒制造商宁愿选用多层结构塑料瓶或者涂覆技术。 6 涂覆技术的进展 采用涂覆技术制造阻隔性塑料瓶工艺已呈下滑趋势，已有德国Krones AG公司、美国利乐公司（Tetra Pak、伊利诺伊州）开始削减生产规模。Krones公司与可口可乐公司共同研制开发了BestPET技术，在瓶子外表面涂覆含氧化硅的涂层。该公司一位发言人声称，由于成本过高，对氧气的阻隔性能不充分，这项技术已经过时了，利乐公司也已终止了应用在PET瓶内壁的Glaskin二氧化硅等离子涂层系统的研究工作。 另外，意大利SIPA公司专为PEN瓶开发出一种新型阻隔性的蘸涂物料，其商品名为Smart Coat，其工艺流程是：吹塑加工得到瓶子后，经过蘸涂工序，然后立即放入红外线烘箱内使瓶子快速烘干，再经过第二次涂覆，然行将瓶子处于紫外线辐射下固化，一台标准蘸涂装置每小时大约可处理12000个塑料瓶。这种PET瓶的应用目标之一是灌装碳酸饮料，据该公司介绍，0.5升容量，单一用途经过蘸涂的PET瓶，所包装商品的货架寿命可长达一年，而未经蘸涂PET瓶的商品货架寿命只有7周。 英国创新塑料技术公司（AFT）开发出一项专利性的水基流动涂覆工艺，可对一特种阻隔性热塑性树脂制瓶坯的外表面进行涂覆处理，瓶坯经过涂覆工序后，树脂发生固化，可在标准的加工设备上将瓶坯二次拉伸吹塑。APT公司宣称，采用这种涂覆工艺与未经过涂覆的PET瓶相比，对CO 的阻隔性能提高3-4倍，赫斯基公司正在与APT公司协商转让技术事宜，以获得制造这种涂覆设备的经营许可，设备的设计产能是每小时加工3万个瓶坯，APT公司董事罗伯特。李说。这项技术已被某家生产饮料的龙头企业购买，应用于加工无酒精类饮料包装瓶。 德国亚琛大学塑料加工研究所（IKV）已将其开发的塑料瓶内壁等离子涂覆技术—PECVD，转让给了西得乐公司，IKV还开发有一项塑料瓶外壁涂覆技术，采用了20-150nm的阻隔性涂层，类似于内壁涂覆工艺，可提高PET瓶4倍的CO 阻隔性能，其技术生产系统装置的加工周期为15秒，产呢不管1万瓶/销案，研究人员定下的开发目标是：加工循环周期缩减在10秒之内，应用更强有力的真空泵，以及其他改进型检测装置。