聚酯是以PET為代表的熱塑性線型飽和聚酯的總稱,包括PBT、PEN、PCT及其共聚物。PET是開發最早、產量最大、應用最廣的聚酯產品,人們最為熟悉。一、性能和用途
聚酯的用途可分為纖維和非纖維兩大類,后者包括薄膜、容器和工程塑料。聚酯開發初期主要用于制造合成纖維(占PET消耗量的70%左右)。聚酯還用來制3-350μm的薄膜、絕緣材料、磁帶帶基、電影或照相膠片片基和真空包裝等。聚酯非纖應用的另一主要領域是制造充裝飲料、食品等的中空容器。其次,聚酯還作為工程塑料用于電子、電器等領域,如作接插件、儀表殼、熱風口罩等,其中尤以包裝容器的發展引人注目。現在已有20%以上的PET用作包裝材料,且有上升的趨勢。包裝已成為PET的第二大用戶,僅次于合成纖維。二、在包裝上的應用1、聚酯包裝種類和特點
由于PET可以方便地通過快速冷卻的方法得到基本處于非晶態、高透明、易拉伸的PET制品,所以作為包裝材料時PET既可制成雙向拉伸包裝膜,又可由非晶態瓶坯得到高強度、高透明的拉伸吹塑瓶,還可以直接擠出或吹塑成非拉伸中空容器。PET薄膜具有透明、耐油、保香、衛生可靠和使用溫度范圍廣等性能(高溫蒸煮和冷凍包裝均可),但熱封合性差,須與其他薄膜(熱封層)復合使用,且價格較通用塑料薄膜高,限制了PET薄膜在包裝上的應用。PET中空容器尤其是拉伸吹塑瓶,充分發揮了PET性能,對內容物有良好的展示效果,性能和成本與其他中空容器相抗衡。因此PET作包裝材料時基本上都是采用拉伸吹塑成型的,其中應用最多的是幾十毫升到2升的小型瓶,也有容量30升的大瓶。2.應用舉例
(1)飲料包裝 在飲料包裝中,聚酯瓶應用最為成功的是碳酸軟飲料(CSD),如可樂、雪碧等,CSD用瓶已占PET瓶總量的1/3。PET瓶具有外觀漂亮、設計靈活、強度高、對CO2(二氧化碳)密封和可靠的衛生性,使聚酯瓶成為CSD理想的包裝容器,是迄今CSD飲料唯一廣泛采用的塑料容器。中國飲料工業協會1998年的統計資料表明,中國CSD飲料包裝中PET瓶占57.4%,其次是易拉罐和玻璃瓶,分別占31%和7%。
(2)食用油包裝 PET瓶耐油性好、透明、無毒、無味、不易破碎,對O2(氧氣)的阻隔性好,對紫外線亦有較好的遮斷性,可保護食用油長期免受氧化,不變質。國外已得到成功應用,國內這方面的需求還在不斷上升。
(3)調味類商品包裝 醬油等汁狀調味品是聚酯瓶的一個巨大潛在市場。PET瓶保香性好、質輕、不易破碎等特性是其在該領域應用的有利條件。早在1995年,日本在這方面的應用量就已超過3萬t。占PET瓶總消耗量的13%。我國此類商品仍主要采用玻璃瓶包裝,聚酯瓶的應用尚處于起步階段。
(4)啤酒包裝 世界上以塑料瓶代替玻璃瓶用于啤酒包裝尚處于研究開發試用階段,我國有關部門和企業也日益關注和重視啤酒塑料包裝的發展情況。
(5)農藥、醫藥、日化產品包裝 聚酯瓶可用于部分農藥包裝。采用回料吹制的低成本PET農藥瓶已在國內投入生產。PET瓶安全、衛生,有良好的防潮、隔氧和展示功能,使得PET瓶在醫藥包裝領域得到了應用。化妝品、洗滌劑之類的日化產品,也是聚酯瓶應用的一個巨大市場。PBT、PEN瓶的良好耐化學藥品性、保香性、高透明、高光澤對紫外線的屏蔽性和造型設計的靈活性等正是化妝品等日化產品所期望的特性。因此,聚酯瓶在日化產品包裝上的應用相當廣泛,尤其新型阻氣、紫外線屏蔽的PEN樹脂瓶在香水、化妝品包裝上將占領一席之地。
3.聚酯包裝的新發展
PET瓶以其優越的性能、較為低廉的成本及對環境保護的適應性,在和其他包裝材料(玻璃、馬口鐵、PE、PVC等)瓶類的競爭中得到了迅速發展,但其耐熱性不高、阻氣性欠佳局限了其在熱罐裝和要求氣密性高的場合應用,并引起人們高度重視。在提高改進其性能的過程中,聚酯包裝獲得了新的發展。
(1)改進耐熱性
普通PET瓶不能用于果汁、茶等需熱罐裝的物品包裝。目前通過研究,已開發了3類實用的耐熱聚酯瓶:①熱定型瓶,可達到85℃罐裝的要求;②PET/PEN合金瓶,PEN耐熱性高,在普遍注拉吹設備上可制得符合80℃以上熱罐裝要求的瓶子,倘若再經熱定型處理,熱罐裝溫度可達90℃以上;③與耐熱性聚芳酯等制成多層復合瓶,以提高耐熱性。
(2)提高阻氣性 盡管PET的氣體阻隔性遠高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料。但對于啤酒、白酒、香水等保鮮、保味要求較苛刻的產品仍然不能滿足要求。提高阻氣性的方法主要有如下3種。①多層復合。以PET為主,加入PVDC、EVOH、MXD6、PEN等其他氣密性好的材料做成3層或5層瓶。②采用特殊處理方法,如在PET瓶內或外層涂布環氧阻隔層,或進行等離子體處理(ACTIS技術)。③用其他阻隔性樹脂成型,以PEN或PEN與PET的共聚或共混物為原料,既提高了瓶子的阻氣性,又提高了瓶子的耐熱性,可滿足啤酒保存3-6個月的要求,還可以堿洗消毒,重復使用,從而降低成本。因為前兩種方法有透明性差、回收處理困難、工藝復雜、設備要求特殊等現象,而且雖然氣密性提高了,但耐熱性不行,只能適應無菌罐裝的場合,我國啤酒行業大都采用罐裝后巴氏消毒的技術。所以采用PEN或與PRT的共聚、共混物為原料,通過現行PET瓶吹制設備和工藝進行成型,是適合我國國情的啤酒塑料包裝發展方向,值得引起有關部門和企業的重視。三、發展展望
聚酯包裝材料是各類包裝材料中最有活力、最具發展前途的材料,也是聚酯眾多應用領域中發展最快的領域。PET、PEN為首的聚酯已成為CSD、水、果汁等飲料包裝的主流材料,還將成為啤酒、食用油、化妝品等產品的包裝材料之一。
我國聚酯非纖用的開發始于80年代,瓶級聚酯和聚酯瓶起步較晚,但我國聚酯包裝產業正高速發展。近幾年我國CSD、純水、果汁等飲料以20%以上的速度增長,因此飲料包裝用聚酯瓶的需求也以二位數增長,同時,瓶級聚酯在非食品包裝市場(如化妝品、醫藥、農藥等)的需求也正悄然增加。1996年我國瓶級聚酯的消耗量為12萬t,1998年18萬t,預計2000年將達到30萬t,可見我國是瓶級聚酯和聚酯包裝潛力最大的市場。我國的包裝用非纖聚酯極具發展前景,聚酯包裝產業將繼續快速發展。