金鋼石碳素膜涂層：PET瓶的高陰隔“內(nèi)衣”
相比于其它塑料包裝材料，PET 是軟飲料包裝的最佳材料。這是由于 PET 具有較高的熔融溫 度、強度和透明度，優(yōu)良的氣體阻隔性能、風(fēng)味阻隔性能，成本低，易于成型加工以及可回收性， 等等。
然而 PET 瓶還不能滿足一些飲料的特殊要求，比如熱飲料和某些軟飲料。PET 用于啤酒、果 汁等飲料的包裝，對氧氣、二氧化碳、水蒸氣和風(fēng)味等的阻隔性不能滿足包裝要求，影響了這些 產(chǎn)品的品質(zhì)。空氣中的氧氣進入塑料瓶或是瓶中碳酸飲料里的二氧化碳釋放出來，都會加速飲料 的變質(zhì)。雖然其它的高聚物(比如 PEN)可以解決阻隔性問題，但是成本太高，并且難以循環(huán)利用。 提高 PET 對氧氣、二氧化碳的阻隔性能已引起大家的廣泛關(guān)注，目前一些技術(shù)是把 PET 和一些 具有阻隔性能的材料復(fù)合來提高其性能。
PET 瓶的涂層處理
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，這些材料一般稱為高阻隔性包裝材料。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 其它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 表面獲得持久的機械強度，則需要相對復(fù)雜的處理。近年來金 剛石碳素膜(無定型的碳氫化合物)涂層于 PET 表面的一些產(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。
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)，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。涂層的制備過程如下：首先把瓶子放 在真空室里進行抽真空處理，然后注入 C2H2 氣體，在變頻高壓的作用下產(chǎn)生碳氫化合物的等離 子體，最后離子和自由基在 PET 瓶內(nèi)表面沉積，得到 DLC 涂層。
金剛石碳素膜涂層的特點
DLC 膜含有大量的氫，因此具有非常好的粘結(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，不會和其它物質(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 涂層使 PET 瓶的阻隔性能得到很大提高，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 瓶的阻隔性能都會降低，這表明盡管該涂層是熱穩(wěn)定 性的材料，但是分子的熱運動仍會影響 PET 瓶的氣體阻隔特性。
DLC 涂層 PET 瓶的發(fā)展
DLC 涂層的 PET 瓶未來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，廣泛應(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 5000 萬個進入 市場。隨著軟飲料市場的逐步擴大，DLC 涂層 PET 瓶將會得到進一步地推廣應(yīng)用。
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