?PET塑料瓶的阻隔性(指對(duì)氣體、液體、異味等滲透的抵抗能力)是影響內(nèi)容物保質(zhì)期和品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),尤其對(duì)需要防氧化(如果汁)、防漏氣(如碳酸飲料)的產(chǎn)品至關(guān)重要。那么,
PET塑料瓶廠家小編總結(jié)一下其阻隔性受材料本身、工藝設(shè)計(jì)、環(huán)境條件等多方面因素影響,具體如下:
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一、材料本身的特性
PET 樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和性能直接決定基礎(chǔ)阻隔性,主要影響因素包括:
1. PET 樹(shù)脂的分子量與結(jié)晶度
分子量:高分子量 PET(特性黏度≥0.8dL/g)的分子鏈更長(zhǎng)、纏繞更緊密,分子間間隙小,對(duì)氧氣、二氧化碳的阻隔性更優(yōu)(滲透速率可降低 10%-20%)。反之,低分子量 PET 因分子間隙大,阻隔性較差。
結(jié)晶度:PET 是半結(jié)晶聚合物,結(jié)晶區(qū)分子排列規(guī)整、密度高,阻隔性遠(yuǎn)高于非結(jié)晶區(qū)(無(wú)定形區(qū))。通過(guò)拉伸吹塑(定向結(jié)晶)可提高結(jié)晶度(從注塑瓶坯的 10%-15% 提升至瓶身的 30%-40%),顯著增強(qiáng)阻隔性(如氧氣滲透率降低 30% 以上)。但結(jié)晶度過(guò)高(>50%)會(huì)導(dǎo)致瓶身發(fā)白、透明度下降,需平衡結(jié)晶度與外觀。
2. 添加劑與共混改性
阻隔性添加劑:在 PET 中添加納米粒子(如蒙脫土、石墨烯)或有機(jī)阻隔劑(如聚酰胺 PA),可形成 “迷宮效應(yīng)”—— 氣體分子需繞路滲透,延長(zhǎng)滲透路徑,從而降低滲透率(如添加 5% 蒙脫土,氧氣阻隔性提升 50%)。
增塑劑影響:若 PET 中添加增塑劑(如為改善加工性加入的小分子助劑),會(huì)增大分子間隙,導(dǎo)致阻隔性下降(增塑劑含量每增加 1%,氣體滲透率可能上升 5%-10%)。
二、瓶體結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)
通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和特殊工藝可人為提升阻隔性,是工業(yè)上常用的改進(jìn)手段:
1. 多層共擠結(jié)構(gòu)
在 PET 基體中引入高阻隔性材料(如 EVOH、PA、PVDC),形成多層復(fù)合瓶體,各層功能分工:
外層與內(nèi)層:PET 層,提供強(qiáng)度和耐化學(xué)性;
中間阻隔層:EVOH(乙烯 - 乙烯醇共聚物)對(duì)氧氣阻隔性是 PET 的 100 倍以上,PA(聚酰胺)對(duì)二氧化碳阻隔性優(yōu)異,PVDC(聚偏二氯乙烯)耐水性和阻隔性均佳。
效果:3 層(PET/EVOH/PET)結(jié)構(gòu)的氧氣阻隔性是單層 PET 的 5-10 倍,可將果汁保質(zhì)期從 3 個(gè)月延長(zhǎng)至 12 個(gè)月。
2. 表面涂層技術(shù)
在 PET 瓶?jī)?nèi)壁或外壁涂覆高阻隔涂層,形成致密屏障:
無(wú)機(jī)涂層:如 SiO?(二氧化硅)、Al?O?(氧化鋁),通過(guò)真空蒸鍍或?yàn)R射技術(shù)形成納米級(jí)薄膜,阻隔性提升 10-20 倍(且透明性幾乎不受影響),適合高端飲料包裝。
有機(jī)涂層:如環(huán)氧類樹(shù)脂、聚氨酯,通過(guò)噴涂或浸涂形成薄膜,成本低于無(wú)機(jī)涂層,但阻隔性提升幅度較小(3-5 倍),耐溫性有限。
3. 瓶體厚度與形狀
壁厚:在一定范圍內(nèi),瓶壁越厚,氣體滲透路徑越長(zhǎng),阻隔性越好(如壁厚從 0.3mm 增至 0.5mm,氧氣滲透率可降低 20%-30%)。但過(guò)厚會(huì)增加成本和重量,通常結(jié)合加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)(在薄壁厚區(qū)域增加筋條,既減重又保強(qiáng)度)。
形狀復(fù)雜度:異形瓶(如棱角多、曲面復(fù)雜)在吹塑時(shí)易出現(xiàn)局部壁厚不均(薄處可能僅 0.1mm),導(dǎo)致該區(qū)域阻隔性下降,成為 “滲透短板”;而圓形瓶壁厚更均勻,阻隔性更穩(wěn)定。
三、內(nèi)容物與儲(chǔ)存環(huán)境
PET 瓶的阻隔性并非一成不變,會(huì)隨內(nèi)容物特性和環(huán)境條件動(dòng)態(tài)變化:
1. 內(nèi)容物性質(zhì)
酸堿度:酸性內(nèi)容物(如果汁、醋,pH<4)會(huì)緩慢侵蝕 PET 分子鏈,增大分子間隙,長(zhǎng)期儲(chǔ)存可能導(dǎo)致阻隔性下降(如橙汁在 PET 瓶中儲(chǔ)存 6 個(gè)月后,氧氣滲透率上升 15%-20%)。
溫度:內(nèi)容物溫度升高(如夏季運(yùn)輸中的飲料)會(huì)加速分子運(yùn)動(dòng),使 PET 鏈段松弛,氣體滲透速率顯著增加(溫度每升高 10℃,滲透率可能翻倍)。因此,高溫環(huán)境下的產(chǎn)品需更強(qiáng)的阻隔設(shè)計(jì)。
成分:含酒精、油脂的內(nèi)容物(如調(diào)味油、低度酒)可能使 PET 溶脹,破壞分子結(jié)構(gòu),導(dǎo)致阻隔性下降(如 50% 酒精溶液會(huì)使 PET 的二氧化碳阻隔性降低 30% 以上)。
2. 外部環(huán)境因素
濕度:高濕度環(huán)境下,PET 會(huì)吸收微量水分,導(dǎo)致分子間隙擴(kuò)大,尤其對(duì) EVOH 阻隔層影響顯著(EVOH 吸濕后阻隔性會(huì)驟降 50% 以上),因此多層瓶需在 EVOH 層兩側(cè)加 PET 保護(hù)層防潮。
光照:紫外線會(huì)加速 PET 老化降解,使分子鏈斷裂,阻隔性隨時(shí)間衰減(長(zhǎng)期戶外暴曬的 PET 瓶,3 個(gè)月后阻隔性可能下降 40%),因此需配合避光設(shè)計(jì)(如深色瓶身、添加紫外線吸收劑)。
四、回收與再生利用
再生 PET(rPET)的阻隔性通常低于原生 PET:
回收過(guò)程中的清洗、熔融會(huì)導(dǎo)致 PET 分子量下降、雜質(zhì)增加,分子結(jié)構(gòu)完整性被破壞,阻隔性可能降低 20%-30%。
若再生料中混入其他塑料(如 PE、PP),會(huì)形成微相分離,進(jìn)一步降低阻隔性,因此食品級(jí)再生 PET 需嚴(yán)格控制純度(再生料比例通常≤50%,且需多層結(jié)構(gòu)包裹)。