當在有機薄膜外觀沉積納米級的無機物后，PVC 中鄰苯類的增塑劑遷移量將由基膜的16.2% 降落到2.4%，低于歐盟3% 的標準，食品安全性大大進步。

      包裝產業的快速發展，推動了市場對包裝新材料、新技術、新工藝的開發研究需求，而人們生活水平的賡續進步、包裝安全意識的賡續升級，讓這種需求體現得更為迫切。正是在如許的大環境下，各種關于包裝的新技術賡續涌現，而針對阻隔包裝材料的研發就是其中之一。

 

阻隔包裝是指采用具有阻隔氧和水蒸汽滲透的材料對產品進行包裝，以達到延伸食品、藥品、化妝品和對環境敏感的物品的保質期和貨架壽命的目的，確保其在貯存、運輸和商品分銷時保鮮、保味、保質和安全。

 

第一代阻隔包裝材料重要為有機薄膜，如PE、PP、PET、PVDC、PVC等。其使用方便、成本低、用量大，但是較低的阻隔性能使其應用范圍受到限定。分外是近年來，隨著人們食品包裝安全意識的進步，這類有機薄膜材料，因在包裝食品時，有害小分子和助劑等有害物質會遷移而降低食品的安全性，已漸漸被市場鐫汰。復合結構膜，如三層復合膜PA/粘合劑/PE、五層復合膜LDPE/粘合劑/EVOH/粘合劑/LDPE 等，雖然阻隔性能大大進步，但工藝復雜，回收困難，污染環境，成本高，所以應用也受到肯定的限定。

 

第二代阻隔包裝材料采用鋁箔或蒸鍍薄膜鋁作為阻隔層。這類阻隔薄膜的工藝相對簡單，對空氣、水分阻隔性也較高，如在PET、BOPP等膜上鍍3~5μm鋁膜, 可使O2透過率降落10倍以上, 水蒸汽透過率降落6~8倍。雖然采用純鋁箔包裝，阻隔性會大大進步，但是確也存在著一些使用弊端。如鋁箔必要肯定的厚度，這就增長了包裝的成本；鋁箔或鍍鋁薄膜的不透明性、不能用金屬探測器檢查等屬性，限定著其應用的范圍；鋁材生產過程中的能耗大，而大量鋁的使用又會造成天然資源的消費、回收困難、污染環境等，有悖于時下推行的綠色包裝。

 

第三代阻隔包裝材料，即在有機薄膜外觀蒸鍍或化學氣相沉積氧化硅。當PET外觀沉積50~60nm氧化硅膜時，其透明度不受影響，而O2透過率降落到2ml/㎡·24h kPa，水蒸汽透過率降落到0.5~0.8g/㎡·24h(24 μm PET基膜，O2透過率為86 ml/ ㎡·24h kPa，水蒸汽透過率為32 g/㎡·24h)。此外，外觀沉積的氧化物高阻隔薄膜還與塑料基膜粘合牢固，其耐蒸煮性、抗彎性、抗消毒性極佳，且適用于微波加工被包裝物。

 

氧化物高阻隔薄膜體現出諸多上風。

1. 產品性能優，對O2、水蒸汽和油脂等阻隔性高，可延伸食品藥品的存儲期，同時，可以阻止聚合物基膜中小分子和助劑等有害物的熱遷移，進步包裝物品的安全性

2. 阻隔層和有機基膜附著力牢、耐蒸煮性好、可微波加工被包裝物；

3. 對基膜物理性子幾乎無影響，基膜的外觀顏色、霧度、光澤、光通過率、折射率、反射率等各方面均無轉變；

4. 氧化物薄膜潤濕性好，有利于印刷或覆    合；

5. 生產速度快、成本低、價格低、節省資    源；

6. 高科技含量高，無任何污染。目前，許多包裝印刷業發達國家已經大量使用第三代阻隔包裝材料。在日本，氧化硅涂覆的包裝膜銷售量占高阻隔薄膜的3/5；在歐洲，其銷售量約為70萬噸。（小編透露表現沒概念）

 

氧化物高阻隔薄膜的制備一樣平常都是采用低溫等離子體技術。在低溫等離子體中，電子溫度約為1萬度，而離子和中性基團溫度為環境溫度。正是這種溫度的差別使我們可以行使低溫等離子體技術進行通俗化學反應無法實現的薄膜制備（youyangbin11楊斌微信）。低溫等離子體沉積原理基于兩點：

第一，等離子體中各類活性基團之間通過彈性與非彈性碰撞作用，使得系統發生反應；

第二，這些活性基團在低溫等離子體中固體外觀上，會產生不同的物理化學作用。采用低溫等離子體技術制備氧化物高阻隔薄膜的好處是電離率高、反應粒子活性高、薄膜沉積溫度低、可實現通俗化學反應無法實現的薄膜制備。

 為什么食品、藥品等商品的包裝必要高阻隔材料

造成食品、藥品等物品腐敗變質，影響食品、藥品等物品儲存期的緣故原由許多，但從包裝角度來分析，重要緣故原由有：

1.細菌的生長、滋生，是食品腐敗變質的第一個重要緣故原由，而氧氣的存在與否及其濃度的高低，是細菌生存、滋生的需要條件(厭氧菌除外)。

2.食品中的油脂等成分氧化變質發“哈”，是食品腐壞的另一個重要緣故原由。

3.食品的原汁原味揮發喪失、外部異味竄入食品內使食品變味也是食品變質的常見緣故原由。

4.有些食品中水氣的揮發會使食品喪失原有風味。有些食品則必要在于燥的狀況下保存，若表面的水氣進入食品內，有助于細菌的滋生而加速食品的變質或食品受潮變軟使食品失去原有風味。

 

5.有的商品還必要阻隔紫外線。如油脂在光照下會產生酸，從而導致商品變質、風味受損。太陽光照射也能使印刷品和商品變色。此外，陽光還能促進油脂氧化。藥品中的生物堿、維生素B1、B2、維生素C 等，也因為光的作用很快和氧發生反應，出現變色及含量降落等各種轉變。總之，許很多多用于食品、藥品等商品的包裝材料都必要精良的阻隔性能。

 

二、國內常用的高阻隔材料和聚乙烯醇(PVA)高阻隔材料

1.鋁箔

　　好處：阻隔性能最好，可蒸煮、可有用阻隔紫外線。

　　不足：不透明、耐折性差、成本高、不能用于微波加熱。

　　目前超高溫滅菌奶大多采用利樂磚和利樂枕包裝，2004 年這種紙塑鋁復合的包材全國總計約消費110 億個，按每個包材10 克計算，等于11 萬噸。因為這些包材中含有金屬層(鋁箔)不易降解，復合材料中的鋁箔目前國內又無能力加以星散，效果造成紙塑鋁結構的復合材料和塑鋁結構的復合材料的廢棄物既無法回收再行使，又無法焚燒，對環境的珍愛危害極大。

（youyangbin11楊斌微信）

2.鍍鋁薄膜

　　好處：耐折性好于鋁箔，阻隔性能可接近于鋁箔、可阻隔紫外線、鍍鋁加工成本低廉。

　　不足：不透明、鍍層強度差(遇水后鋁層易主動脫落)，不能用于微波加熱。

3.EVOH 五層共擠薄膜

　　好處：具有良好的阻隔性能，具有精良的耐油和耐有機溶劑性能、抗靜電性能，能夠再生行使，焚燒時僅產生CO2 和H2O，是良好的綠色環保包裝材料。

　　不足：環境濕度超過50%時，其阻隔性能急劇變差，故不宜單獨使用。因進口EVOH 樹脂、進口多層共擠設備的投資都十分昂貴，導致產品成本很高。

4.PVDC 涂層薄膜

　　好處：同時具有優秀的阻隔氧氣和阻隔水蒸氣的性能，涂層可熱封、成本較低。不足：涂布需專用設備；不能熔融造粒再生行使，廢棄物在焚燒時會產生氯化氫、二惡英之類對人類和四周環境有毒、有害的物質。

 

5.鍍氧化硅薄膜和鍍氧化鋁薄膜

　　鍍氧化硅和鍍氧化鋁薄膜透明性好，阻氧、阻濕等性能特別很是良好，但因為設備投資極其昂貴，加之加工技術難度很高，故產品成本極高。目前國內還沒有單位生產，從國外進口的產品也極少。

 

6.新型高阻隔材料

　　改性聚乙烯醇(PVA)涂布薄膜

(1)阻氧性能良好

　　改性聚乙烯醇(PVA)涂布復合薄膜對氧氣、氮氣、氫氣及二氧化碳都具有良好的阻隔性，其阻氧性能優于PVDC(聚偏二氯乙烯)涂層薄膜，也優于EVOH(乙烯－乙烯醇共聚體)五層共擠薄膜。它的阻氧性能是各種樹脂薄膜中最好的，可與鋁箔、玻璃、鍍氧化鋁薄膜和鍍氧化硅薄膜媲美。

 

幾種材料阻氧性能的比較。單位：cm3／(m2·24h·0.1MPa)。

(2)成本低廉

　　聚乙烯醇(PVA)涂布復合薄膜的生產成本遠低于紙鋁塑復合、鋁塑復合結構的包裝材料的生產成本，遠低于EVOH 五層共擠薄膜的生產成本，也低于采用PVDC 涂層的復合薄膜的成本。

 

(3)應用簡便

　　行使各軟包裝生產企業現有的干式復合機、涂布機、濕式復合機、擠出復合機等設備均可達到寫意結果。改性后的PVA 膠液不結皮，在正常使用過程中粘度無顯明上升征象，涂布層很薄，但涂層的厚薄均勻度仍很好。

 

(4)環保一流

　　聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液的結構成分為碳、氧、氫和硅，可降解，可回收再生行使，燃燒時僅生成二氧化碳和水，而不產生其它有害于環境及人類健康的物質，無污染，是一種十分理想的環保型高阻隔包裝材料。

 

(5)保香性能精良

　　具有精良的保香性能，可以在較長時間內保持袋內食品的原有風味，同時又能有用地阻擋包裝材料表面的異味進入包裝袋內。

(6)其它

無色、透明度好。 

具有精良的耐油、耐有機溶劑性的性能。 

具有優秀的防靜電性能。 

可用于微波加熱，可進行包裝后的食品金屬檢測。

　　因為在PVA 水性涂布液中加入了納米級無機物粉體，成膜后的耐水性、對紫外和紅外光的反射性、耐磨性、阻透性、PVA 涂層與基膜的粘接強度等性能都得到了顯明的進步。

 

　　不足：因為涂層薄，故涂層熱封性差；盡管經過改性，對水的敏感性顯明降落的PVA 涂層，為保持最佳的阻氧結果，仍以聚烯烴塑料薄膜(如BOPP、CPP、PE 等)加以珍愛為好。

 

三、改性聚乙烯醇(PVA)涂布復合薄膜的應用

1.應用范圍

(1)食品包裝：奶成品、餅干、月餅、蛋糕、肉類、海鮮干發、大米、花生、辣椒粉、芥末、茶葉、咖啡、動物油、植物油、煙草等。 

(2)醫藥包裝：中藥、西藥、醫療器械等。 

(3)化工品包裝：牙膏、化妝品、農藥、醇類、醚類、酮類、酯類等。 

(4)工業用品包裝：儀器、儀表、零件、電子產品、軍工產品等。 

(5)其他。

2.涂布方式

(1)行使干式復合機或濕式復合機涂布。 

(2)行使涂布機涂布(逆向吻涂)。 

(3)行使擠出復合機涂布。

3.影響阻隔性能的因素

(1)涂布方式的影響。 

(2)涂層均勻性和延續性的影響。

　　現假設：涂布基材阻氧率為2000，聚乙烯醇(PVA)涂層阻氧率為5(阻氧率單位為：cm／m2·24h·0.1MPa)

(a)無漏涂

　　阻氧率(團體)=1／(1／5＋1／2000)=4.98

(b)若有1%漏涂

　　阻氧率(團體)=1%×2000＋99%×1／(1／5＋1／2000)=24.93

(c)若有10%漏涂

　　阻氧率(團體)=10%×2000＋90%×1／(1／5＋1／2000)=204.48

(3)涂布量的影響

　　LDPE20／PVA／LLDPE80 涂布量(g／m2)：0.1；氧氣透過量：200。(cm3／m2·24h·0.1MPa)

　　LDPE20／PVA／LLDPE80 涂布量(g／m2)：0.5；氧氣透過量：2.4。

(4)結構不同的影響

　　PET ／ PVA ／ PE(cPP) 的錄4 離強度(N ／ 15mm) ： 2.0 ～ 3.0 ， 氧氣透過量(cm3 ／(m2·24h·0.1MPa)：0.7：BOPP／PVA／PE(CPP)剝離強度(N／15mm)：1.5～2.5，氧氣透過量(cm3／(m2·24h·0.1MPa)：2.3：PE／PVA／PE(CPP)錄0 離強度(N／15mm)：2.0～3.0，氧氣透過量(cm3／(m2·24h·0.1MPa)：4.5。

 

4.應用實例：液體鮮奶百利無菌包裝

(1)EVOH 五層共擠高阻隔阻膜結構。 

(2)改性聚乙烯醇(PVA)高阻隔復合奶膜結構。

　　PVA 復合薄膜與EVOH 五層共擠薄膜最大的區別在于EVOH 五層共擠薄膜的制造成本遠遠高于PVA 復合薄膜的制造成本。

　　近二年來，聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液成功地大量應用于鮮奶包裝的百利無菌詬誶包裝膜上。內蒙古伊利公司、石家莊三鹿集團、天津海河乳業、洛陽巨爾乳業、北京三元乳業、天津中芬乳業、內蒙古奈倫乳業等企業都已大量使用河北百利包裝有限公司生產的PVA 高阻隔詬誶奶膜，庖代了這些乳品企業原來一向使用的價格昂貴的EVOH 五層共擠詬誶包裝薄膜。（youyangbin11楊斌微信）

 

因此我們完全有足夠的理由說，采用我國自立創新、生產的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液在奶成品、飲料、食品、藥品等領域的應用，在絕大多數地方完全可以庖代價格昂貴的EVOH五層共擠薄膜。

 

5.PVA 涂布復合薄膜與PVDC 涂層復合薄膜

PVA 涂布復合薄膜與PVDC 涂層復合薄膜最大的區別在于：

(1)PVA 復合薄膜中PVA 的涂布量比PVDC 復合薄膜中PVDC 的涂布量少許多，大大節約了天然資源。

(2)PVA 涂布復合薄膜可回收再生行使，而PVDC 涂層復合薄膜不僅自己不能回收再生行使，而且還會使與其復合的其它原本可以回收再生行使的薄膜(如NY、PET、BOPP、PE、CPP 等)也不能回收再生行使。

 

(3)PVA 涂布復合薄膜的廢棄物在焚燒時僅生成二氧化碳和水，而不產生其它有害于環境及人類健康的物質，而PVDC 涂層復合薄膜在焚燒時會產生氯化氫、二惡英等對人體健康和環境都有害的物質。隨著國內環保意識的加強，信賴PVDC 復合薄膜肯定會漸漸被PVA 復合薄膜和其它環保型的高阻隔包裝材料所替換。

 

因此我們也完全有足夠的理由說，采用我國自立創復活產的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液，在奶成品、飲料、食品、藥品等領域應用結果不錯，在絕大多數地方也完全可以庖代環保性能極差的PVDC 涂層復合薄膜。（youyangbin11楊斌微信）

高阻隔膜：量子點技術的關鍵組成

 

1.何為量子點：其光學原理

具稀有個納米到數十納米大小的化合物半導體，氧化物半導體的微粒子稱之為量子點。

通過交換藍色LED發出的光的波長，可得到所盼望的光的波長。越是小的量子點就能生成越短的波長，越是大的量子點就能生成越長的波長。

單個的量子點通過吸取短波長的光，放射出比較長波長的窄光譜光。

通過制備并集齊大小一樣的量子點，可獲得色純度高，光譜銳利的發光粉紅色，可實現并進步顏色的再現性，降低電力消費。

量子點薄膜的構成

 

將量子點分散在樹脂材料上，分散并進行膜片化，并用2張水汽高阻隔膜（以后簡稱“高阻隔膜”）對其進行包夾封裝。

在導光板上附上量子點膜。

由于其外形為薄膜，可以簡單實現從小型到大型寬幅大尺寸畫面。

量子點薄膜商品的例子

美國3M公司的Quantum Dot Enhancement Film（ 3M QDEF ）

4.量子點所用高阻隔膜的需要條件

 

面向量子點薄膜量所用高阻隔膜的要點

尺寸

必須具備液晶表現的尺寸要求。在50″時要有625mm以上的膜寬，在100M″時要有1250mm以上的膜寬。

阻隔性

作為WVTR指標，必須具備10-1～10-3級別(g/m2/day)的阻隔能力。根據量子點的不同而不同。

業內使用MOCON公司的Aquatran分析裝配可對高阻隔性進行測量。

光學特征

作為高阻隔膜，面向液晶表現的薄膜必須要具備全光線透過率90%以上，Haze和b*要在1以下。

彎曲特征

不是可彎曲表現屏所用，彎曲特征不是特別很是受正視。但必須要能承受其在制造過程中的彎曲工藝。

5.高組隔膜的鍍膜需要條件

鍍膜需要條件

基材

基材必須具備外觀平坦度，光學特征，可承受鍍膜的耐性。

一樣平常情況下使用外觀附帶功能涂布層的PET基材。

鍍膜工藝

可廉價制備可延續鍍膜的真空卷對卷工藝。

基材卷1卷長度數千米，所以必須要有能穩固鍍膜長尺寸基材的鍍膜工藝。在沒有光學題目發生的范圍內，必須保證寬度方向的膜厚均一性。因阻隔性的要求在通常阻隔水平之上，膜厚均一性在原先并不做要求。

鍍膜方法分為等離子CVD和磁控濺射2種。

使用磁控濺射鍍的組隔膜，是無機膜，通過對薄膜的彎曲伴隨膜自己的開裂會造成膜的阻隔性惡化的風險。（youyangbin11楊斌微信）

 

等離子CVD的組隔膜，是無機膜和有機膜的混合，有機膜的存在使其沒有了薄膜因開裂而使得阻隔性惡化的風險。

此外，用磁控濺鍍制成的薄膜，因需使用磁控濺鍍靶材進行鍍膜造成制造時的運行成本要高于等離子CVD。

膜種

考慮到光學特征，一樣平常使用Si系列的膜。

單層膜結構，因SiO系的光學性折射率低，折射率接近于基材所以被建議使用。SiN系在阻隔性?彎曲性上體現優勝，但因折射率高使得光線透過成了難題。

多層膜結構，在阻隔性、彎曲性方面建議使用。同時，從故有的制造方法進行生產的話成本有高昂的傾向。　

原材料

建議使用安全，價廉的質料。Si系鍍膜里面，SiH4是具有自燃屬性的氣體，安全管理不充分的話，會發生人身事故。熟悉到SiH4傷害性的化學系廠家都考慮建議使用HMDSO這種安全，廉價的氣體質料。

6.阻隔膜制造商的動向

日本的動向

有的企業引進具有成本競爭力上風的等離子CVD卷繞鍍，有的企業將已投資完畢的磁控濺射卷繞鍍機進行活用。

CVD

面向高阻隔膜的CVD卷繞鍍膜設備，有神戶制鋼所KOBELCO的W60C系列，W35C系列，在企業（化學系生產廠家、總成類的廠家）、研究機關、大學當中被廣泛使用。神戶制鋼所KOBELCO以外的裝備制造商雖然也有報告注解開發通用途的設備，但其尚未有量產設備的生產業績。

磁控濺射

抱有磁控濺鍍卷繞設備面向ITO導電膜投資的公司因ITO導電膜市場低迷，生產設備產能出現富裕，將富裕出的磁控濺鍍的產能用來制造阻隔膜。雖然傳送輥在持續鍍膜的同時，和鍍膜面接觸，但未造成膜的品詰責題。

除此以外，有只正視高性能，忽略成本，制作樣品膜的公司，也有尋求降低成本而使用并鉆研蒸鍍工藝的公司等等，研究開發的范圍特別很是寬廣。

日本以外

作為產品開發為目的，中國，韓國的企業引進了神戶制鋼所KOBELCO的等離子CVD卷繞鍍膜機，往后產品量產化值得期待。

7.常規意義上的CVD技術的好處和不足

好處，就是和磁控濺射工藝相比，成本上具備競爭力。

其理由是：

鍍膜質料價格低廉

等離子CVD的鍍膜是從質料直接生成膜物質。磁控濺射工藝的話，是先將所需質料做成磁控濺射靶材，再從磁控濺射靶上面生成所需的膜物質，工藝步驟復雜，使得磁控濺射靶材的廠家將成本和其賺取的利潤轉嫁在產品自己。

設備運營成本低廉

在生產量劃一的裝配情況下，單一鍍膜源的鍍膜速度更快（約5倍），為實現劃一的生產性，設備商的鍍膜源的數量小量化，設備的尺寸小型化，構成更精簡。

（youyangbin11楊斌微信）

不足之處：發生腔體污染

 

在對向電極上附著了生成的膜物質，清潔起來很費功夫。在處理長卷膜的時候電壓電流比發生轉變，工藝條件隨之發生轉變，腔體污染的發生，會發生阻隔膜的品質不良。

寬度方向的擴張性

RF放點、微波放電等，會對寬度方向的生成均勻性的等離子構成高難度。

8.神戶制剛所KOBELCO的等離子CVD成膜源

神戶制鋼所KOBELCO傳承了CVD的好處，并開發出了戰勝CVD原有不足的CVD成膜源，以生產機的情勢提供應用戶。

雙輥式電極配置

兩個電極輥都被基膜所纏繞覆蓋，可有用克制對向電極外觀被生成的鍍膜物質附著，降低了清潔工序，長卷鍍膜時電壓電流比的轉變少，所以鍍膜工藝條件穩固，有用克制了因腔體污染而造成阻隔膜品質發生不良。此結構使得原材料的行使服從高，鍍膜速度快。

采用AC磁石放電原理

磁石放電是保證膜寬度方向均一放電的方法。此法一向被磁控濺射所采用。迄今為止膜寬350mm、500m、700mm、1300mm都毫無題目得得以擴展實現。理論上，還可以毫無題目得進行更寬的膜寬擴張。由于在基膜上面的等離子密度高，通過離子轟擊的結果使得膜致密度進步從而生成高阻隔膜。

在基膜的傳送方向上周期性的具有等離子的強弱轉變，所以生成的膜層的密度、組織結構具有周期性的轉變，實現高阻隔性。膜的組織構成具備延續性的規則轉變，所以即使是單一鍍膜源，也可以天然的形成有機膜和無機膜的混合鍍膜。（youyangbin11楊斌微信）

?AC磁石放電和等離子的強弱透露表現

 

納米防水網：http://www.yctpl.com/