陳昌杰

（上海市包裝技術協(xié)會）

行業(yè)發(fā)展概況

功能性包裝薄膜論略（三）

陳昌杰

（上海市包裝技術協(xié)會）

（上接《塑料包裝》2015年第2期）

4 、蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的一般特性

我們可以列舉蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的眾多具有實際應用價值的特性，首先是對氧氣和水蒸氣的特別優(yōu)良的阻隔性，雖然由于各公司生產方法或生產條件不同，不同蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜工業(yè)化品牌，阻隔性方面有一定的差異，但總體上均接近于鋁箔而明顯地高于普通阻隔性塑料包裝薄膜，而且當蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜與PE、CPP等熱封性薄膜復合之后，阻隔效果更佳，見3、表4。除了優(yōu)良的阻氧防潮性之外，蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜還可具有良好的保香性，耐油性，適合于各種食品的包裝。蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜透明性好，對商品具有良好的展示效果，用于銷售包裝，促銷效果顯著。蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜微波透過性好，適用于微波加熱食品包裝。蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜耐高、低溫性好，使用溫度范圍寬，可用于蒸煮包裝與冷藏包裝。蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜具有優(yōu)秀的耐藥品性，可用于耐酸堿的包裝；蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜環(huán)境友好，易于回收利用，燃燒時不會產生有毒有害物質，對環(huán)境不會造成污染等等。

表3 一些蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的阻隔性

表4 SiOx阻隔性包裝薄膜復合后的透氧及透濕性能

在應用蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜時，我們需要特別注意的有如下幾點

（1）阻隔性與涂層膜厚間的關系

蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜，當SiOx蒸鍍層的厚度低于50nm時，阻隔性隨著涂層厚度的增加而增加，當SiOx蒸鍍層的厚超過50nm后，薄膜的阻隔性能基本保持不變，趨于一個定值，SiOx阻隔性包裝薄膜的阻隔性與鍍SiOx涂層厚度間的關系的示意圖，見圖1。

m l／m2·24h

圖1 阻隔性包裝薄膜的阻隔性與蒸鍍層厚度間的關系示意圖

（2）阻隔性與蒸鍍涂層的組成及構造間的關系

蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的蒸鍍涂層，是Si3O4、S2O3和SiO2等物質的混合物，可用SiOx表示，通常SiOx中x的值控制在1．5～1．8之間。SiOx阻隔性包裝薄膜的阻隔性能，隨著SiOx的x值的增大而減小，同時膜層的顏色隨著x的增大而變得更加無色透明，當x值達到2時，阻隔性能最差，鍍SiOx層完全無色透明。

（3）阻隔性與環(huán)境溫度間的關系

通常有機聚合物的物質透過率對溫度的依賴關系較大，隨著溫度的上升，其阻隔性顯著下降，與此相反，無機物的透過率對溫度的依賴關系較小，阻隔性的變化比較小。圖2、圖3中，給出了蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜（PET／GT）復合后的阻隔性以及PVDC類復合阻隔性與溫度間的關系。由圖可知，即使在高溫情況下，氧化硅蒸鍍膜也表現(xiàn)出極優(yōu)良的阻隔性，因此作為蒸煮包裝薄膜的基材使用具有獨到的優(yōu)勢。

圖2 復合薄膜的氣體阻隔性與溫度間的關系

圖3 復合薄膜的水蒸氣阻隔性與溫度間的關系

（4）蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的蒸煮性

蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜鍍層具有良好的耐高溫性能，而且鍍層與基膜間的結合牢度高（特別是化學蒸鍍產品），PET等耐高溫基材的蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜，可以用于蒸煮薄膜的基材使用，但要獲得好的使用效果，必須注意與之配伍的熱封層基膜和粘合劑的選擇。

首先由于在蒸煮過程中，氧化硅鍍膜會受到與之配伍的其它材料（粘接劑，熱封薄膜等）熱膨脹所產生的應力作用，這種應力絕對不能超過鍍膜的強度，否則會引起涂層的破壞，因此與之配伍的基材，應當具有和它的相當?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。在基材具有相當?shù)呐蛎浭湛s量時，剛性的大小也應該作為主要因素加以考慮，應當選擇楊氏模量小的基材。表5列出了蒸煮條件下，膨脹收縮及楊氏模量不同的幾種市售的蒸煮用CPP熱封膜，與蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜（GT薄膜——基膜為聚酯薄膜的蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜）配伍，制得的蒸煮薄膜，蒸煮后薄膜阻隔性的變化。表中CPP薄膜的膨脹收縮量數(shù)據，是GT薄膜膨脹量為100時的相對值。從表3中所列的、蒸煮后的氧氣透過性可以看出，B型CPP薄膜與GT薄膜的膨脹收縮量相近，楊氏模量也比較小，使用它作為熱封層時，蒸煮時薄膜的阻隔性下降較小，作為蒸煮薄膜的熱封層，是比較適合的。

表5由于熱封層不同而對CT薄膜蒸煮性影響的測定實例

除了注意選用配伍的熱封層基材外，我們還需要注意粘合劑的影響。蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜與熱封層經干法復合制造蒸煮薄膜時，希望粘合劑在蒸煮過程時比較柔軟，以便在其它材料的變形傳到蒸鍍膜時，起到一個緩沖的作用，常用的聚氨酯系列的蒸煮型粘合劑，對氧化硅蒸鍍膜也可以表現(xiàn)出極優(yōu)良的阻隔性，可在小樣試驗認證之后應用。

日本東洋摩通和東洋油墨制造（株）合作，所開發(fā)的、用于蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜干法復合用蒸煮型粘合劑見表6。

表6 日本東洋摩通的蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜用蒸煮型專用粘合劑

5 、蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜典型產品示例

（1）BOC公司的QLF

美國BOC公司所開發(fā)的化學蒸鍍型涂布技術，叫做PECVD法，該法生產的薄膜叫QLF即石英玻璃狀薄膜（quartz like film）。QLF薄膜的性能如下：

QLF薄膜的阻隔性見表7

表7 QLF薄膜的阻隔性

由表可以看出，經過PECVD蒸鍍加工以后，薄膜的阻隔性能明顯改善，但阻隔性隨蒸鍍的線速度的升高而降低（蒸鍍的線速度升高，鍍層的厚度降低），當蒸鍍速度為100m／min時，以PET為基膜的QLF薄膜的透氧量為1．1cm3·（m2·24h ·0．1MPa）-1。當蒸鍍速度為150m／min時，以PET為基膜的QLF薄膜的透氧量為1．6cm3·（m2·24h·0．1MPa）-1；而當蒸鍍速度為200m／min時，以PET為基膜的QLF薄膜的透氧量增加到2．0 cm3·（m2·24h·0．1MPa）-1。對于水蒸氣的透過性也有類似的情況，但即使蒸鍍速度增加到200m／min，以PET為基膜的QLF薄膜的透水蒸氣量亦僅2．2g·（m2·24h）-1，保持高阻隔的水平。以BOPA為基膜進行蒸鍍加工時，也有類似的情況，當蒸鍍線速度增加時，成品薄膜的阻隔性略有下降。

采用PECVD法制得的蒸鍍薄膜，蒸鍍層SiOx和基材薄膜之間的結合，屬于化學結合，涂層的牢度好，可采用擠出復合對其進行后加工，使熔融態(tài)的聚乙烯，直接與該蒸鍍膜復合并得到很好的黏合牢度。此外，油墨亦和SiOx涂層間有良好的黏附力，印刷效果良好。

采用PECVD法生產的、含蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜，具有良好的衛(wèi)生性能，已經獲得FDA認可，可用于食品、醫(yī)藥品包裝，此外它還有成本比較低廉的優(yōu)勢，綜上所述，我們不難看出，QLF型薄膜，是一種性能突出的、具有實用性的阻隔性蒸鍍薄膜。

（2）凸版印刷（日）公司的蒸鍍薄膜產品GL—E

GL—E是GL系列產品中蒸鍍氧化硅的品種，阻隔性能極高，基材為PET（厚12μm）的GL—E薄膜，與30μm厚的CPP薄膜的復合薄膜，透氧量僅0．5 cm3·（m2·24h·0．1MPa）-1，透水蒸氣量僅0．5g·（m2·24h）-1。

GL—E不僅阻隔性能好，而且阻隔性能的穩(wěn)定性好，在溫度、濕度等外界環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時，其阻隔性能的變化不大，始終保持在高阻隔性的水平。

GL—E系列產品的后加工性能優(yōu)良，可以采用凹版印刷、擠出涂敷（擠出復合）、干法復合等常規(guī)方法進行后加工。

GL—E系列產品的另一突出的優(yōu)點是環(huán)境保護的適應性好，主要表現(xiàn)在：低燃燒值，燃燒時不會損壞焚燒爐。燃燒時不產生含氯化氫以及二惡英等有害于環(huán)境的物質。焚燒時幾乎不產生殘渣。

GL—E的缺點是在塑料薄膜蒸鍍氧化硅以后微具黃色，用它包裝商品會給人以陳舊的感覺，因此在部分商品的包裝中的應用受到限制。為此凸版印刷公司開發(fā)了GL—AE等蒸鍍氧化鋁的品種；見圖4。

圖4 GL系列產品概況

其中

GL—AU是以PET薄膜為基膜，經蒸鍍加工而制得的高阻隔產品，具有能和鋁箔阻隔性相匹敵的阻隔性，在世界上的透明型阻隔性蒸煮包裝薄膜中，具有最高等級的阻隔性，可以代替鋁箔使用。

GL—AE是以PET薄膜為基膜，經蒸鍍加工而制得的標準型產品，具有優(yōu)良的透明性與阻隔性，可廣泛用于替代PVDC薄膜以及PVDC涂布型薄膜使用。

GL—AEH是以PET薄膜為基膜，經蒸鍍加工而制得的產品，是以蒸煮包裝為目的而開發(fā)的透明型阻隔包裝薄膜，在透明型蒸煮包裝薄膜中，它具有高度的阻隔性。

GL—AEY是以雙向拉伸尼龍薄膜為基膜，經蒸鍍加工而制造的產品，阻隔性能優(yōu)良，可以代替K-BOPA使用。

GL—AEO是以雙向拉伸聚丙烯薄膜為基膜，經蒸鍍加工制造的產品，具有中等阻隔性，可以代替K-BOPP使用。

GL系列產品的阻隔性見表8。

表8 GL系列產品的阻隔性

6 、蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜的應用

如前所述，蒸鍍型氧化硅阻隔性包裝薄膜對氧氣和水蒸氣具有特別優(yōu)良的阻隔性能，同時具有高的透明性和透微波性以及耐高溫、耐低溫性，因此可以廣泛地應用于真空包裝、充氣包裝、微波食品包裝、蒸煮包裝等等諸多方面。已成功地應用的實例有：

（1）點心等食品包裝

如點心、蛋黃醬、奶酪、餅干、巧克力、脫水湯料、咖喱等等商品的包裝；

（2）蒸煮食品

菜粥、燉制食品、等商品的包裝；

（3）洗滌用品類商品的包裝

（4）醫(yī)藥類商品的包裝；

（5）特別適于微波食品等商品的包裝。

（未完待續(xù)：見本刊2015年第4期）