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為何回收標誌1號 PET 材質塑膠瓶不能裝高濃度酒精 ?有實驗數據嗎?跟

之前有人問我的,為何1號PET不能裝高濃度酒精?

其實這解釋起來很複雜

Polyethylene terephthalate (聚對苯二甲酸乙二酯)本身的原料(對苯二甲酸與乙二醇)、結構、結晶度,氣密性、耐熱性、加工方式、PET可水解(高溫環境)、醇解(高濃度醇類)。

高分子的結晶度差異
高分子的結晶度差異

聚合物中的對苯二甲酸部分,可以醇類來做分解,而且可攻擊點很明顯。
所以PET的化學回收製程大都是利用醇類醇解來分解PET,變成DMT(對苯二甲酸二甲酯)跟EG(乙二醇)。

PET醇解時的可反應點簡單示意圖
PET醇解時的可反應點簡單示意圖

基本上只要聚合物的分子鏈上有酯基,就可以容易進行水解(高溫環境),和醇解。PET本來就屬於聚酯材料(名字就叫做"聚對苯二甲酸乙二酯"),有很明顯的酯基,因此一定會被醇解。所以PET瓶一定要避免存放酒精或其他醇類,來避免醇解


但是即使講這麼多,我沒實驗室,所以我沒有數據可以證明PET真的不能用在高濃度酒精。

所以我找了日本大学生産工学部的演講資料跟數據表來顯示:
為何PET真的不適合用高濃度酒精?

該實驗將四種熱可塑性塑膠: PP、POM、PET、PC,放進50°C跟70°C的99%酒精中。
然後記錄各種材質的重量變化比率,左邊的Weight change[%](重量變更率)比率越高的就是越不適合裝填酒精溶液。

四種熱可塑性塑膠放進50度C,99%酒精溶液中,其重量變化率為PET最高. 在短短50小時內就已經損失超過1%的重量。
四種熱可塑性塑膠放進50度C,99%酒精溶液中,其重量變化率為PET最高. 在短短50小時內就已經損失超過1%的重量。
四種熱可塑性塑膠放進70度C,99%酒精溶液中,其重量變化率為PET最高,也失重最快!
四種熱可塑性塑膠放進70度C,99%酒精溶液中,其重量變化率為PET最高,也失重最快!

從兩個表中,可以看出PET的重量損失比是最大最快的,溫度越高越快,這個實驗數據充分表現出PET在高濃度酒精的快速劣化。

由於一般環境不會用超音波去震動塑膠片,所以下面的超音波測試你可以跳過。


日文wiki的ペットボトル(PET寶特瓶)說明跟日本廠商的資料

透過性(PET寶特瓶的透氣性)

一定の気体透過性がある。そのため、長期間保存した場合、内容物の酸化、炭酸飲料の場合は炭酸圧の低下、臭気のある環境では臭気の混入などが起こる。そのため、一般的な金属缶飲料の賞味期限が1年なのに対して、ペットボトル飲料の賞味期限は半年~9ヵ月に設定されている。
酸化を防ぐため、ペット飲料には酸化防止剤としてビタミンCなどが添加されることが多い。
透過防止のために内面をコーティングしたボトルも多い。リサイクルへの影響を減らすため、DLC (Diamond like Carbon) などの特殊なコーティング材が使われる。

由於PET寶特瓶的高透氣性,非常容易造成內容物的氧化,碳酸飲料的碳酸壓下降,然後在有臭氣的環境會跟臭氣混入的狀態。

(個人補充說明:這還包含高濃度酒精揮發氣體的洩散,就連單純的水氣(瓶裝水或茶),PET瓶也可以檢測出其透氣性。甚至有日本儀器廠商推出PET專用氣體、水蒸氣透過性測定裝置。)

因此金屬罐飲料賞味期限是1年的話,相對的寶特瓶飲料的賞味期限則是半年至9個月的設定。

為了防止氧化,所以寶特瓶飲料大部分都會加入抗氧化劑、維他命C等添加物。

另外也可以選擇瓶身內外做塗層加工,但為了避免造成回收影響,大都是使用DLC (Diamond like Carbon) 之類的特殊塗層材料。
(日本飲料大廠KIRIN就有說明其PET的DLC技術。)

KIRIN PET寶特瓶DLC加工技術-其減少的透過(氣)性成效 氧氣降了90%以上,碳酸氣體則是降了80%以上
KIRIN PET寶特瓶DLC加工技術-其減少的透過(氣)性成效 氧氣降了90%以上,碳酸氣體則是降了80%以上
耐薬品性(PET寶特瓶的耐藥性)

有機溶剤性は低い。アルコール濃度は20%が限度であり、それ以上のアルコール濃度を注入するとエステル交換反応という置換反応が起こる。耐酸性、耐塩基性は非常に低い。ただし、食酢程度の酸解離定数なら問題にならない。

PET寶特瓶不耐有機溶劑,對於酒精濃度是20%(應該是質量百分濃度)就是上限,超過以上的酒精濃度注入的話,會引起酯交換反應。非常不耐酸、耐鹼基。但是如果食用醋則是沒有問題。
(個人補充: 在日本可以看到廠商推出酒精濃度為25%的PET保特瓶裝酒精飲料(大都是焼酎)。)

耐熱・耐寒性(PET寶特瓶的耐熱跟耐寒性)

耐熱性は非常に低い。PET自体の耐熱性は50℃程度であり、自動車内に放置した程度でも変形することがある。通常の加熱殺菌には適さないため、限外濾過で無菌化または高温短時間殺菌し、常温充填(アセプチック充填)される。耐熱ボトルでも耐熱性は85℃程度であるが、加熱殺菌状態での充填がかろうじて可能である。

耐寒性は、瓶や缶に比べれば低いが、材料としての耐寒性は飲料ではほとんど問題にならない。内容物の凍結による膨張が問題になる。

耐熱性很低,PET本身的耐熱性約在50℃,放在車子裡面曬太陽就可以造成變形。耐熱寶特瓶則是可達85℃。


總結

也因此PET塑膠不適合用在高溫版或可微波加熱的熱飲或便當湯杯材質中。因為其在
如果使用PET瓶加熱溫飲,其有很大的使用限制。

另外就是ㄧ般常見的便宜且高透明度的PET塑膠瓶,其結晶度很低+厚度薄(所以才高透光度+高透氣度),因為便宜也不可能幫你做DLC塗層加工,所以耐酒精強度很弱!

KIRIN DLC加工PET寶特瓶的顏色不一樣
KIRIN DLC加工PET寶特瓶的顏色不一樣

我公司小姐就是一開始都買PET噴瓶,結果放了一段時間後,其噴出來的酒精味非常淡,揮發速度慢(酒精都跑掉了),並且噴出的液體有黏稠感(已經將PET少許分解了)。

因此台灣跟日本販售的PET噴瓶禁止裝填高濃度酒精跟有機溶劑是真的有其道理。

而且如果PET真的適合裝酒精的話,為何只是『低酒精濃度卻有防高氣壓洩漏需求的啤酒飲料廠商』,沒有半家使用PET材質做飲料罐材質?而且就連日本飲料大廠即使開發了DLC加工技術,其酒精飲料所使用的PET寶特瓶酒精濃度只有到25度

一般市售酒精飲料所標示的酒精濃度(酒精度)均是體積百分濃度(V/V),酒精密度為 0.789g/ml,大部分都會計算成0.8g/ml 或 1.25 ml/g。
酒精質量百分濃度20%(m/m),換算成體積百分濃度為25%(V/V)。

我個人的意見是,由於大部分的民眾根本不知道該濃度表示法的總量計算單位跟換算方式,為了安全起見,那就是宣傳民眾只要知道『PET材質只能最高耐20%酒精』,但不會告知其到底是什麼濃度計算單位,這樣就可以防止民眾誤用PET材質容器去填裝高濃度酒精。


但你只能買到1號 PET噴瓶那該怎麼辦?

那就是請你盡快噴完!
PET材質存放高濃度酒精的壞處就是:
1. 因為透氣性問題,酒精透過瓶身的揮發速度很快! 放一段時間的消毒酒精PET噴罐,到最後噴出來的就像水一樣,液體揮發速度變慢且沒有酒精味。
2. 因為PET材質問題,PET材質會被分解,然後噴出的酒精液會黏黏。如果要吃東西或接觸食物之前,請洗手。而且PET材質容器一旦有任何漏液跡象,請盡快更換。
3. 酒精噴罐請不要放在車裡(其實任何酒精噴罐都是),PET材質透氣性高、又加上大部分的噴罐設計耐壓力較少,所以放在車裡如果經過日照,可能會引起火災或爆炸。

但是呢,由於高聚乙烯(HDPE)與聚丙烯(PP)是直接由乙烯/丙烯聚合而成的塑膠,由於分子鏈上沒有苯環、沒有氯,也沒有醇、酸等其他官能基,因此相對而言,是最單純、最安全的塑膠。所以還是請使用2號跟5號塑膠材質作為酒精噴瓶會比較安全。


參考資料來源:

http://www.cit.nihon-u.ac.jp/laboratorydata/kenkyu/kouennkai/reference/No.46/pdf/2-34.pdf

ポリエチレンテレフタレート(PET)の特性と用途 ペットボトルからフリースまで

WIKI ペットボトル

ペットボトル用ガス・水蒸気透過度測定装置

30年に及ぶ研究の集大成。DLCコーティングでバリア(遮断)性を高めたPETボトルの開発と実用化

塑膠生產、使用與廢棄的問題——以泛用塑膠為例


作者:

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