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PET在包装领域的发展近况
Dr. Frank Welle
PET材质拥有良好的阻隔性能,且目前已占有较大市场份额。在特定条件下,PET这一工程聚合物能够以可再生资源为原材料。不止如此,闭合材料环已经在全球范围内实施,切实推动了PET包装的全球增长。
PET包装目前的发展前景乐观。今年的全球PET包装市场容量近1600公吨。以年增长率约4.4%进行预测,到2019年,这个数字将达到近2000吨(数据来源:Smithers Pira, Surrey/UK)。其中,超过三分之二的用途是矿泉水和软饮包装瓶(见图1)。

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PET包装的最大市场是亚洲,占有其整体33%的份额,紧随其后的是北美23%和欧洲19%。主要市场推动力仍然是亚太地区,以年增长率约8%位于榜首。西欧约1.6%,增长势头略平缓。表1列出了世界十大PET制造商及其产能(数据来源:Polyester Analysis Ltd., Farnham/UK,报告统计基于2012年数据)。亚洲占有主要地位,产量略微高于消耗量。欧洲则截然相反,产量略低于消耗量;因此PET母料会从亚洲出口到欧洲。
基于原材料节约的目标,PET瓶如今正向着轻量化发展。螺纹和瓶底尤其具备优化改良潜能。在欧洲,PCO1810螺纹重约5g,已经被其竞争对手PCO1881以轻1g的巨大优势所超越。瓶颈区缩短,从而整体重量能够更轻。通过改良粗加工瓶胚结构,瓶底区可减少约1g的重量。上述优化措施的有效结合,继而提高了PET节约潜能,从而使PET在其他众多饮料包装中脱颖而出。
PET价格去年从1500–1600 EUR/t下滑到目前的1200–1300 EUR/t,近几个月趋于稳定。PET瓶原材料的目前市场价格已基本回落到金融危机之前的水平。

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卓越的阻隔性能
PET材料本身拥有卓越的阻隔性能,满足绝大多数的食品包装要求已经绰绰有余。只有当包装易变质食品时,其氧气阻隔性能才需做少许改良。这里往往用主动阻氧材料替代被动阻隔材质。最常用也是长期使用的是铁基去氧剂或者钴催化去氧反应,原理都是利用了另一种聚合物来与氧气反应,例如,特种聚酰胺和聚烯烃。
近几年,创新去氧剂开发并投入市场。该主动阻隔系统的原理类似燃料电池的化学原理,氢和氧在催化剂的作用下反应生成水。参与反应的氢封于密闭容器内,而催化剂置于PET瓶壁上。因此,只当这两种成分被一同放在被包装物品上时,才会开始发生反应。
生物基聚合物和可再生能源
以往PET的替代品往往主要是生物基聚合物,例如聚乳酸(PLA)。然而PLA并未受到广泛市场认可,而其是否比PET具有更高的生态效益,也处于争议中。
而当涉及到“drop-in”聚合物时,争议则变得更加复杂。但这些drop-in聚合物毫无疑问对PET起到了重大作用。尽管从化学和物理角度而言,drop-in聚合物与其石化相当产品并无差异,但前者可基于可再生资源生产,至少部分可以如此。以生物基PET为例,其乙烯乙二醇基可采用生物乙醇来进行生产。市场研究者预测,生物基PET的产能将在2020年达到500万t/a(数据来源:Nova Institut有限公司Hürth)。如可口可乐,百事可乐,达能和亨氏这样的大客户,已经将其大瓶的生产材质由PET转变为生物基PET,这无疑成为生物基PET发展的强大推动力。
在生产中采用生物基乙烯乙二醇替代了石化萃取乙烯乙二醇后,PET瓶的可再生资源含量便达到约30%。如果基于可再生资源生产出次单体,对苯二酸或其前身对二甲苯,那么100%生物基原材料PET的生产,从理论上是可行的。从葡萄糖中提取异丁醇,再从异丁醇中人工合成对二甲苯,这是众所周知的方法,然而,规模化生产还未实现。
除了生物基PET,聚乙烯呋喃酸酯(PEF)这一选择性替代材料近几年也步入视野。PEF中是以呋喃二羧酸替代了次单体对苯二酸,而前者可提取自再生资源,例如,果糖或其他糖类,经由中间产物5-羟甲基糠醛(HMF)被催化氧化,变为到呋喃二羧酸。与生物基PET原理相同,如果其中的乙二醇提取自生物基乙醇,那么PEF便拥有100%的可再生能源含量。
目前荷兰正在建造一家产能为50,000 t/a的PEF工厂。位于奥地利哈德的Alpla Werke Alwin Lehner有限责任公司,是可口可乐和达能包装瓶以及包装制造商,与位于荷兰阿姆斯特丹的PEF制造商Avantium Technologies B.V.公司,已经结成合作企业,将共同致力于开发应用于洗涤剂、肥皂、化妆品和干湿食品的PEF瓶。
回收条例和认证
据欧洲贸易组织,欧洲PET容器回收中心(俗称Petcore)数据,2013年欧洲共回收164万吨消费后的PET瓶。相比2012年,尽管去年回收总重量轻微下降,然而实际回收的瓶子数量却是有所增长的。这便意味着,欧洲市场上约55.9%的PET瓶子被收集回收(见图2)。大多数消费后的PET瓶回收后变成了薄膜和瓶子,随后用在新的包装用途上(见图3)。消费回收材料用途的第二大市场是聚酯纤维,例如,用于生产羊毛毛衣。

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回收条例282/2008规范了消费包装的回收,这些包装经过循环再生会直接接触食品。回收设备或技术须达到欧洲食品安全认证(EFSA)的要求。回收条例适用于所有包装用聚合物。几乎所有遵守EFSA的生产用途,都会涉及到消费后的PET瓶的回收加工。只有两个HDPE回收设备也在该认证体系中。在欧洲约有80个PET回收厂进行消费PET瓶的食品用途回收加工,其中大多数已获得EFSA绿色认证。欧洲委员会目前正筹备整理认证设备和工艺的官方名单,计划于2015年发布。

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结语
PET材质适用于生产轻量瓶,具有卓越的阻隔性能,其生产可基于可再生能源,消费产品具有高回收率,为闭合材料环打下坚实基础,本文中所阐述PET材质的上述优势,足以支持其在包装材料领域独占鳌头。综上,可以预言,PET在包装材料市场的热度将持续升温。 1/8/2015


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