為了保證軟飲料的質(zhì)量，就要阻止氣體在塑料瓶壁上發(fā)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(shù)加工，使之具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)；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(shù)是目前已成功運(yùn)用的方法，然而阻隔性能的提高較小，同時難以循環(huán)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(shù)，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(huán)利用的問題。
目前所采用的一些涂層材料都經(jīng)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(yè)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(jì)80年代初期，就開始通過物理氣相沉積和化學(xué)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(jī)械強(qiáng)度就需要相對復(fù)雜的處理。近年來金剛石碳素膜(無定型的碳?xì)浠衔?涂層于PET表面(如圖1)的一些產(chǎn)品在市場上已經(jīng)出現(xiàn)，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(xué)氣相沉積技術(shù)(PCVD)，如圖2所示。在真空條件下，通過等離子體氣相沉積技術(shù)在PET瓶內(nèi)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(jìn)行抽真空處理，然后注入C2H2氣體，在變頻高壓的作用下產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏牡入x子體，最后離子和自由基在PET瓶內(nèi)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(jié)性和抗裂變能力，同時使PET瓶具有如下優(yōu)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(zhì)；風(fēng)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(fēng)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(xué)惰性，不會和其他物質(zhì)反應(yīng)，具有化學(xué)穩(wěn)定性；利于回收利用同時保持PET瓶的現(xiàn)有優(yōu)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(guān)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(wěn)定性的材料，但是分子的熱運(yùn)動仍會影響PET瓶的氣體阻隔特性。
DLC涂層PET瓶的發(fā)展
DLC涂層的PET瓶的未來發(fā)展主要從市場需求出發(fā)，著眼于技術(shù)的發(fā)展和完善。應(yīng)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(yīng)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(jīng)在市場上出現(xiàn)，在2005年已有5 000萬個進(jìn)入市場。隨著軟飲料市場的逐步擴(kuò)大，DLC涂層PET瓶將會得到進(jìn)一步地推廣應(yīng)用。
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