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PEN容器的研发及应用二

发布时间:2021年07月23日    点击:[5]人次

PEN容器的研发及应用二

项式

2.PEN纤维的商业化应用

PEN纤维的突出性能使得它在工业工程应用方面备受青睐。由于PEN纤维具有良好的耐高温性、抗疲劳性、抗冲击性以及粘结性和抗蠕变性,因此很适合用作轮胎帘子线;PEN纤维及其复合材料在热湿环境中能较好地保持其机械性能,可广泛应用于橡胶增强材料中的同步带、输送带、高压水管、蒸汽管、燃料和冷剂管道等;由于PEN具有优异的耐高温性、耐化学性、耐潮湿和耐磨性,因而也很适合用作过滤材料,其性能可与聚苯硫醚(PPS)及其他高性能聚合物相媲美。此外,PEN纤维还在缆绳、丝网印刷、电气绝缘材料及装饰方面具有广泛的应用前景。

与传统的轮胎用增强材料相比,PEN纤维使骨架材料的性能有重大改进而成为高性能乘用轮胎和摩托车轮胎的胎体及乘用胎冠带层理想的增强材料。

在轮胎冠带层应用领域内,由于PEN纤维在一定的高温下的收缩力较高,有利于保持高速行驶状态下轮胎的外形。PEN纤维骨架材料改善了轮胎的尺寸稳定性、强度和耐温性,PEN纤维优异的尺寸稳定性还可以改善轮胎的均匀性,提高轮胎的速度等级和改善轮胎的操纵性能。

意大利的倍耐力公司于1999年用PENTEX纤维成功开发了Dragon EVO Corsa子午线轮胎,取得了巨大的成功。日本普利斯通公司生产的Regno GR7000轮胎,可以减少30%的公路噪音。

Kosa公司开发了许多由该新材料制备的工业纱,目前应用于三角带和高压软管补强材料及船帆领域。

3.PEN容器的商业化应用

PEN树脂的结构和性能使得用PEN吹塑的各种容器瓶(如图2)也同样优于PET瓶。PEN瓶透明度好、充填温度高,对紫外线、CO2、O2阻隔性好,耐化学药品,使之适用于高酸性食品、碳酸饮料、运动饮料、果汁、婴儿食品和瓶装水的包装,而且还可用于医药包装。PEN瓶作为饮料容器尤其引人关注,具有极大的实用性。PEN瓶可采用PET瓶的各种吹塑方法(拉吹、注吹等)加工,但为了最大地发挥PEN的优势,最好采用拉伸吹塑法。

■ 食品饮料容器:PEN游离析出少,不吸附原装饮料的气味和空瓶回收过程中带入的异味,耐水解,能承受高温下碱洗和消毒,其高阻隔性能保持瓶内物质新鲜和营养不损失。所以PEN瓶特别适合装矿泉水、纯净水、碳酸饮料、果汁等软饮料,而且可以回收重复使用,目前世界上已有十多个国家在推广使用可回收PEN矿泉水瓶。

可口可乐公司已在试用PEN瓶和PET/PEN复合瓶,正在全球逐步推广;英国Hero饮料集团下属的Carters包装公司1995年开始生产1.5升PEN瓶,它利用原有PET瓶设备用两步法生产PEN瓶,速度为500瓶/小时。目前Carters公司生产两种规格的PEN软饮料瓶,一种是59g重的一次性瓶,另一种76g重的可重复使用瓶;日本Fujlya公司的碳酸柠檬汁也采用了PEN瓶。日本有名的FANCL化妆品公司采用PEN瓶代替玻璃瓶,既保证了化妆品的卫生情况, 又减少了运输风险和包装总成本;韩国Kolon公司则用PEN奶瓶代替了以往的PC奶瓶。

■ 啤酒瓶:过去一般用玻璃瓶灌装啤酒,但是玻璃瓶比较重,易破碎,经常引起爆炸,运输和贮存的成本高,回收过程中损耗大,各国都在试图改用塑料瓶装啤酒。近年来,不少国家已开始采用PET啤酒瓶,但是啤酒极易被氧化而变质,改进的办法是加一层防渗透涂层或阻隔层以防止O2渗入和CO2渗出。PET瓶的另一个问题是无法承受啤酒进行巴氏灭菌时的高温。另外,PET瓶壁面也容易被刮伤,因此PET啤酒瓶没有得到广泛推广。换用PEN瓶装啤酒,上述问题则迎刃而解。实验表明,PEN瓶中的啤酒贮存寿命可长达六至九个月(约为PET瓶装啤酒的5倍以上),而且抗刮伤性好,便于回收。由于延长了贮存期,还可以弥补PEN瓶的较高成本。

Rexam公司制造的83g褐色PEN瓶耐用性高,可承受多次高温洗涤、再灌注,而且阻隔性特高。目前挪威大约有五百万个RefPEN啤酒瓶在循环使用,占全部啤酒瓶的80%。目前,英国Petplas包装公司研制100% PEN啤酒瓶 ;意大利吹塑制造商SIPA也已完成PEN啤酒瓶的测验;瑞士 Atopast公司正在进行了PEN啤酒瓶的研究开发。

■ PEN/PET复合瓶:PET瓶的主要问题是阻气性、耐热性不够,而PEN作为包装瓶的问题在于PEN成本过高(现国际市场价约为PET的3倍)。为此,吹塑生产商用PEN与PET掺混使用,不增加太多成本就解决了PET瓶寿命的问题。据报道,中美哥斯达黎加的可口可乐公司已于去年开始使用PET/PEN小型碳酸饮料瓶。PEN与PET掺混使用,拓展了PET瓶的用途,提高了PET瓶的档次和性能,使PET瓶成为可进行工业消毒的耐热瓶,从而可以循环使用,并使PET瓶的阻隔性和耐紫外线性大大提高,PEN对PET瓶的改良是拓宽PEN应用范围的一条切实可行的途径。

图3:各种PEN产品

四、展望

PEN因其力学性能较PET高,具有耐高温性、高透明度和高气体屏蔽性等性能,是食品、饮料、药品、化妆品等产品包装的最佳选材,PEN数据存储制品适用于立体声录像、高画质、高素质的程序制作库和由卫星长时间传送的录像,PEN薄膜在包装应用领域中日渐扩大,特别是高档保管和用于精密仪器耐冲击的包装。较高的耐化学性和透明度使它的应用范围可进一步扩大,例如用于输血、输液等医用PEN容器即将在美国推出。

近年来, 国外2,6-萘二甲酸的生产规模不断扩大,使PEN薄膜的销售价格也有所下降。预计今后PEN将在食品包装、保香包装、医药包装、电子电器、纤维增强等方面占据较大的应用市场。其优势逐渐引起国内许多有识之士的关注和有关部门的重视,我国在PEN材料的研究开发工作方面较为薄弱,特别在应用方面与发达国家相比差距更大,应加强开发研究工作,加大力度开拓国内市场。 (文/北京工商大学材料科学与工程系 许国志 陈秀娟 张宁波)

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