新型高阻氧性包裝薄膜

舒 心 周海平

（浙江誠信包裝材料有限公司）

新型高阻氧性包裝薄膜

舒 心 周海平

（浙江誠信包裝材料有限公司）

本文介紹了國內外現(xiàn)有的高阻隔包裝材料的開發(fā)情況及其缺點，為得到更理想的高阻隔包裝材料，浙江誠信包裝材料有限公司研發(fā)了新型高阻氧性包裝薄膜，接著著重說明了新型高阻氧性包裝薄膜的生產工藝以及產品結構，通過權威檢測，比較和分析了新型高阻氧性包裝薄膜與其他高阻隔薄膜之間的關鍵技術指標以及其他技術指標，并介紹了產品的關鍵技術－高阻隔涂布液，最后闡述了新型高阻氧性包裝薄膜的創(chuàng)新性和先進性。

高阻隔 阻氧性 包裝薄膜 高阻隔涂布液

前言

多年來，發(fā)展高阻隔復合包裝材料已成為一個世界性的潮流。特別是在食品包裝領域，高阻隔的包裝薄膜也有了較大發(fā)展，目前廣泛應用的高阻隔性包裝材料有聚偏氯乙烯（PVDC）、乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）、聚乙烯醇（PVA）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、共聚酰胺（MXD6）、鋁箔、鍍鋁薄膜等【1】，這些材料制成的包裝薄膜雖然都有較高的阻隔性能，但是都有著自身無法克服的缺點。比如：PVDC不能熔融造粒再生利用，廢棄物在焚燒時會產生有毒、有害的物質；PEN和MXD6原材料價格較貴，且受制于國外【2】；EVOH對濕度、溫度太敏感【3】等等。

浙江誠信包裝材料有限公司開發(fā)的新型高阻氧性包裝薄膜（BL系列薄膜）正是在這樣的機遇下發(fā)展起來的，該薄膜的阻隔性能出眾，物理性能優(yōu)異，印刷適應性極強，同時還有加工工藝簡單，原材料廉價易得，環(huán)保等優(yōu)點。

一、新型高阻氧性包裝薄膜加工工藝以及結構

1．1 新型高阻氧性包裝薄膜加工工藝

新型高阻氧性包裝薄膜的主要生產工藝是以雙向拉伸聚丙烯（PP）、雙向拉伸聚酯（PET）、雙向拉伸聚酰胺（PA）或聚乙烯（PE）等包裝薄膜作為基膜，經電暈處理后，利用涂布設備將高阻隔涂布液涂布于薄膜電暈面，然后放入40～50℃的熟化室內熟化5－6個小時，待完全干燥熟化后，可在涂層面印刷，再復合或擠復一層聚烯烴薄膜，最后得到新型高阻氧性塑料軟包裝薄膜。

下面用示意圖簡單說明了整個工藝流程中的涂布工藝（見圖1）和復合工藝（見圖2）

圖1 涂布方式示意圖

圖1展示了高阻氧性包裝薄膜的涂布方式，首先用電暈機對基膜的進行電暈處理，主要目的是使基膜的表面具有更高的附著性，然后基膜進入涂布機，涂布水性高阻隔涂布液，再經由抹平輥抹平。此時基膜電暈面就涂抹上一層薄薄的高阻隔涂布液，厚度在1um左右，然后再進入熟化室熟化，溫度40～50℃之間，熟化時間5－6h，經熟化后的薄膜即可進行印刷圖案等操作。

圖2 復合方式示意圖

圖2展示了高阻氧性包裝薄膜的復合方式，主要是薄膜經熟化后，即可印刷圖案，接著用干復機涂抹粘合劑后再復合一層聚烯烴薄膜，最后收卷分條包裝，便為成品的高阻氧性包裝薄膜。

2．2高阻氧性包裝薄膜的結構

圖3 產品結構示意圖

圖3展示了高阻氧性包裝薄膜的結構，最上面一層是基膜，第二層為高阻隔涂布液涂層，第三層為印刷油墨層，第四次為干復時用的粘合劑層，最下面一層為聚烯烴薄膜。

二、新型高阻氧性包裝薄膜薄膜的典型技術指標

2．1 典型技術指標

浙江誠信包裝材料有限公司開發(fā)生產的新型高阻氧性包裝薄膜為BL系列薄膜，該系列主要有BL－T、BL－P、BL－A、BL－E等四種薄膜，他們的典型技術指標如下：

BL－T（以PET12為基膜）：氧氣透過率≤5cc／m2／day，拉伸強度≥150 MPa，斷裂伸長率≤200%，霧度≤8%。

BL－P（以PP19為基膜）：氧氣透過率≤5cc／m2／day，拉伸強度≥120 MPa，斷裂伸長率≤180%，霧度≤4%。

BL－A（以PA15為基膜）：氧氣透過率≤5cc／m2／day，拉伸強度≥120 MPa，斷裂伸長率≤180%，霧度≤7%。

BL－E（以PE85為基膜）：氧氣透過率≤5cc／m2／day，拉伸強度≥17 MPa，斷裂伸長率≥400%。

2．2 關鍵技術指標－－氧氣透過率

氧氣透過率是指在恒定溫度和單位壓力差下，在穩(wěn)定透過時，單位時間內透過塑料薄膜等材料單位面積的氧氣的體積，它是衡量塑料薄膜阻隔性能好壞的關鍵技術指標，氧氣透過率越低，說明其阻氧性能越好【4】。一般來說，塑料薄膜對氧氣有較高阻隔性，對其他氣體如二氧化碳、水蒸氣等也都有較好的阻隔性【5】。我們對BL系列薄膜、PVDC以及EVOH等薄膜的氧氣透過率等指標進行了權威第三方檢測（杭州質量技術監(jiān)督檢察院），得出如下數(shù)據：

圖4 氧氣透過率對比圖

通過檢測數(shù)據的比較，BL系列薄膜的氧氣透過率都在2．5cm3／（m2*24h*0．1MPa）以下，而PVDC涂層薄膜（典型結構K－PET15／PE60）和EVOH80共擠薄膜的氧氣透過率分別為5cm3／（m2*24h*0．1MPa）和3cm3／（m2*24h*0．1MPa），這說明BL系列薄膜的阻氧性能要明顯好于PVDC以及EVOH等薄膜，屬于超高阻氧性的包裝薄膜。

2．3 其他技術指標

BL系列薄膜不僅阻隔性能出眾，其他性能也較優(yōu)秀，比如拉伸強度、斷裂伸長率以及霧度等基本保持了原有基膜的性能。我們對拉伸強度、斷裂伸長率以及霧度等都進行了權威第三方檢測（杭州質量技術監(jiān)督檢察院），比較了原基膜的技術指標見表1。

表1：BL系列薄膜與原基膜的物理性能對比表

說明：1．PE：厚度85μm的PE薄膜，BL－E：以PE85為基膜涂布高阻隔液制成的薄膜

2．PP：厚度19μm的PP薄膜，BL－P：

以PP19為基膜涂布高阻隔液制成的薄膜

3．PET：厚度12μm的PET薄膜，BLT：以PET12為基膜涂布高阻隔液制成的薄膜

4．PA：厚度15μm的PA薄膜，BL－A：以PA15為基膜涂布高阻隔液制成的薄膜

從測試結果來看，不管是拉伸強度還是斷裂伸長率，不管是縱向還是橫向，基膜涂布高阻隔涂布液后，薄膜的物理性能基本沒有變化。霧度是偏離入射光2．5°角以上的透射光強占總透射光強的百分數(shù)，霧度越大意味著薄膜光澤以及透明度尤其成像度下降【6】，實驗中，我們測得基膜的霧度與涂布高阻隔涂布液之后薄膜的霧度變化不大，這說明涂布高阻隔涂布液對基膜的透明度也沒有影響。由此可以得出結論，高阻隔涂布液增強了薄膜的阻隔性，但是對原基膜物理性能以及透明度等影響較小。

三、關鍵技術——高阻隔涂布液

浙江誠信包裝材料有限公司研究開發(fā)的高阻隔涂布液是根據氣體阻隔性理論，引進多種具有屏蔽氧氣功能的化學單體，通過改性得到的具有特殊分子空間構型和官能團結構的丙烯酸酯類聚合物，同時利用納米技術加強聚合物的阻隔性能與穩(wěn)定性，優(yōu)化其在薄膜基材上的涂布、加工性能，最終得到高阻隔性的涂布液。本涂布液選用的新型阻隔性聚合物BARILAYER（丙烯酸酯類聚合物）為氧氣阻隔性原材料，其綠色環(huán)保，具有超高的阻隔性能。

涂布工藝方面，通過采用多次在線連續(xù)涂布技術和低溫快速固化技術，制備具有高阻氧性的包裝薄膜，其技術具有國內領先水平，部分性能指標達到國際先進水平。

四、新型高阻氧性包裝薄膜的創(chuàng)新性和先進性

該薄膜的關鍵性能主要在于其具有比普通薄膜更高的氧氣阻隔性，有助于提高食品的保鮮性和儲存時間，其技術創(chuàng)新性表現(xiàn)在：

A、理論創(chuàng)新。弄清了氣體特別是氧氣的阻隔性原理，在傳統(tǒng)“溶解－擴散”【7】的基礎上，按照氣體阻隔性理論，利用分子設計的方法，篩選能屏蔽氧氣通道的化學基團，合成了新型阻隔性聚合物BARILAYER（丙烯酸酯類聚合物），由該聚合物制成的高阻隔涂布液涂布于塑料薄膜后，新的塑料薄膜具有良好的耐候性，其阻隔性也不受環(huán)境、濕度等影響；

B、環(huán)保性創(chuàng)新。新型阻隔性聚合物BARILAYER（丙烯酸酯類聚合物）是不同于現(xiàn)有目前任何一種高阻隔性聚合物，是采用環(huán)保的原材料合成，合成后的高阻隔性聚合物可降解，燃燒時僅生成二氧化碳和水而不產生其它有害于環(huán)境及人類健康的物質，無污染。在涂布施工時，該聚合物以水和乙醇為溶劑，對環(huán)境友好，無有害物質揮發(fā)；

C、工藝優(yōu)化。通過優(yōu)化工藝控制方法，調整氣體阻隔性聚合物的流體力學性質，采用新型多次在線連續(xù)涂布技術和低溫快速固化技術，可以使其能在通用的包裝薄膜基材上涂布，大幅度提高基材的氧氣阻隔性。

該薄膜技術具有國內領先水平，部分性能指標達到國際先進水平，與國際國內現(xiàn)有高阻氧性材料相比，該產品的阻隔性、經濟性、環(huán)保性等都有很大的優(yōu)勢。其先進性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

A、阻隔性能優(yōu)于PVDC，可與鍍鋁膜、PVA和EVOH相媲美；

B、相對EVOH、PA和PVA阻隔性受相對濕度影響大的缺點，本產品有著較大的優(yōu)勢，其阻隔性不受相對濕度的影響。如在80%的濕度下，其典型的氧氣透過量為3cc／m2／day；

C、該產品原材料易得，且價格低廉，而且可以回收再造粒，綜合生產成本遠低于EVOH甚至鋁箔，經濟性突出；

D、高阻隔涂層厚度極薄，節(jié)約了能源與資源，而且其原材料以及配制的溶劑都是環(huán)保型的，不含有鹵素（氟、氯、溴元素），不含其它有毒易揮發(fā)溶劑，燃燒不產生有害物質，不污染環(huán)境。

五．結束語

浙江誠信包裝材料有限公司研發(fā)的新型高阻氧性包裝薄膜有著高阻隔性、高透明性、優(yōu)秀的物理性能、良好的環(huán)保性且加工工藝簡單、原材料易得等優(yōu)點，具有良好的應用前景和廣闊的市場，可廣泛用于高油脂含量食品的包裝，易發(fā)生氧化色變食品的包裝以及含有特殊氣味食品的包裝，比如腌制食品、調味液體食品、咖啡、茶葉和中藥等。目前該系列薄膜已經成批量生產，且產品性能優(yōu)異、質量穩(wěn)定深受用戶的好評，接下來，我們將不斷開拓其應用市場，不斷提升其產品性能，使之成為高阻隔食品包裝領域中最理性的包裝材料之一。

［1］黃興．高阻隔塑料開發(fā)進展．化工新型材料，2000，29（5）：26－29

［2］苗迎春，王芬，李中新，等．高阻隔性PET的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢．塑料科技，2003，154（4）：47－51

［3］羅戰(zhàn)平，魏龍慶等．HIPS／EVOH高阻隔復合材料的加工工藝．塑料包裝，2011，21（5）：18－20

［4］謝新藝，薛華育．高阻隔性塑料材料在食品包裝中的應用．塑料包裝，2008，18（1）：42－44

［5］蔡珀，趙鵬偉，張凱等．高阻隔液態(tài)牛奶包裝膜．塑料工業(yè)，2013，41（8）：119－12

［6］http：／／search．cnki．com．cn／Search．aspx？q＝author：%E8%96%9B%E5%8D%8E%E8%82%B2．塑料薄膜霧度及其控制的研究進展．化學推進劑與高分子材料，2010，8：27－33

［7］余立新，蔣維鈞．滲透蒸發(fā)過程非平衡溶解擴散模型．化工學報，1994，04

New Type High Oxygen Barrier Packaging Film

Shu xin Zhou Hai－ping
（zhejiang ChancingPackaging Materials Co．，LTD．）

This paper introduces the current development situation of high barrier packaging materials at home and abroad and its shortcomings．To obtain a more ideal high barrier packaging materials，zhejiang chancing packaging materials co．，LTD．Has developed a new type high oxygen barrier packaging film．The new type high oxygen barrier packaging film’s production process and product structure were illustrated．Through the authority of detection，the key technologiesindex and other technical indicators of the new type high oxygen barrier packaging flim and other high barrier flim were comparative？analyzed．And the key technology of product－h(huán)igh barrier coating liquid was introduced．Finally，innovativeness and progressiveness of the new type high oxygen barrier packaging film were expounded。

High barrier Oxygen barrier Packaging film High barrier coating liquid