阻隔膜基础知识：阻隔材料、复合方式、阻隔标准
软包装薄膜的定义
在国家包装通用术语（GB4122—83）中，软包装的定义为：软包装是指在充填或取出内装物后，容器形状可发生变化的包装。用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。
一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。塑料薄膜透明、柔韧，具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好，化学性质稳定，耐油脂，易于印刷精美图文，可以热封制袋。它能满足各种物品的包装要求，是用于包装易存、易放的方便食品，生活用品，超级市场的小包装商品的理想材料。以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。
一般来说，因为单一薄膜材料对内装物的保护性不够理想，所以多采用将两种以上的薄膜复合为一层的复合薄膜，以满足食品保鲜、无菌包装技术的要求。复合薄膜的外层材料多选用不易划伤、磨毛，光学性能优良，印刷性能良好的材科，如：纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯等；中间层是阻隔性聚合物，如：铝箔、蒸镀铝、聚俯二氮乙烯电里层材料多选用无毒、无味的聚乙烯等热塑性树脂。
阻隔性
一、塑料的阻隔性是指塑料制品（容器、薄膜）对小分子气体、液体、水蒸汽及气味的屏蔽能力。
二、透过系数是塑料阻隔能力大小的指标。即一定厚度(1mm)的塑料制品，在一定的压力(1Mpa)，一定的温度(23度)，一定的湿度(65%)下，单位时间(1day=24小时)，单位面积(1m2)，通过小分子物质(O2、CO2、H2O)的体积或重量。表示为(cm3)、(g)。
对于气体：单位为cm3，mm/m2，d，mpa；
对于液体：单位为 g，mm/m2，d，mpa；
常用中高阻隔的塑料透过系数如下表
三、塑料阻隔方式：
层状共混成型阻隔：BOPA、BOPET等；
复合成型阻隔：分为干式复合阻隔和熔融共挤复合阻隔
干式复合阻隔：典型为纸、CPP、BOPP、PET、铝铂、或镀铝膜的经层压后复合成型，如奶包装屋顶盒、枕型袋等；共挤复合阻隔为多种塑料材料熔融共挤复合而成。
四、多层复合材料的阻隔性公式：1/P = T1/P1 + T2/P2 +T3/P3….
T1、T2—–各复合层厚度
P1、P2—–各透过系数
P：复合材料的总透过系数，层数越多、越厚，阻透性好，总的阻透性好。
五、多层共挤出复合的方式
1、一般性树脂与一般性树脂复合。
适用于阻透性不强的酱油、醋等包装。
常用的树脂有：LDPE、HDPE、LLDPE、PP、PS、PVC等。
2、一般性树脂与中等阻隔树脂的复合。
外层为一般性树脂，内层为中等阻透性树脂，3层—7层复合阻透。
常用的树脂有：LLDPE，LDPE，HDPE，PP，PS，PVC，+ PA，PET、EVA等
3、中等性阻隔树脂与中等性阻隔树脂的复合。
如MXD6，PA6，PEN，PET，EVA，PA666，相容性好不需要黏结树脂，通常为2-3层结构的复合成型。
4、一般性树脂与高阻隔树脂的复合成型。
一般外层为：LDPE，HDPE，PP，PS，LLDPE等；内层为：EVOH，MXD6，PVDC等，需要加黏结树脂。
5、中等阻隔性树脂与高阻隔性树脂的复合成型。
中等树脂为：PET，PA，EVA等
高阻隔树脂：EVOH，MXD6，PVDC，PAN等不需要加黏结树脂。
6、中、高阻隔复合材料的标准
1)、高阻隔标准
O2透过量为5 ml/m2，d以下
透湿量为2g/m2，d以下
2)、中高阻隔复合材料为
O2：5-10ml/m2,d
H2O：10g/m2,d
复合包装材料
复合材料是两种或两种以上材料，经过一次或多次复合工艺而组合在一起，从而构成一定功能的复合材料。一般可分为基层、功能层和热封层。
基层主要起美观、印刷、阻湿等作用。如BOPP、BOPET、BOPA、MT、KOP、KPET等；
功能层主要起阻隔、避光等作用，如VMPET、AL、EVOH、PVDC等；
热封层与包装物品直接接触，起适应性、耐渗透性、良好的热封性，以及透明性、开日性等功能，如LDPE、LLDPE、MLLDPE、CPP、VMCPP、EVA、EAA、E-MAA、EMA、EBA等。
一、LDPE、LLDPE树脂和膜
我国的复合膜是从七十年代末起步的，从八十年代初期至中期，我国开始引进一些挤出机、吹膜机和印刷机，生产简单的二层或册层复合材料。如挤出复合的BOPP／PE、纸／PE、pp／PE；干式复合的BOPP／PE、PET／PE、BOPP／AL／PE、PET／AL／PE等，其中LDPE树脂和膜中，常共混一定比例的LLDPE，以增强其强度和挺度。主要应用在方便面、饼干、榨菜等食品的包装。一般涂布级的LDPE树脂有；IC7A、L420、19N430、7500等；吹膜级的LDPE树脂有：Q200、Q281、F210-6、0274等；LLDPE树脂有：218w、218F、FD21H等。
二、CPP膜、CPE膜
八十年代末至九十年代初期，随着新一代软包装设备和流延设备的引进，包装内含物的范围进一步扩大，一些膨化食品、麦片等包装袋的透明度要求较高，而煮沸、高温杀菌产品又相继的问市，对包装材料的要求也相应提高，以LDPE和LLDPE为主的内层材料已不能满足上述产品的要求。用流延法生产的具有良好热封性。耐油性、透明性、保香性以及特殊的低湿热封性和高温蒸煮性的CPP在包装上得到广泛使用。在此基础上开发的镀铝CPP，因其金属光泽、美观、阻隔的性能也迅速而大量使用。以及用流延法生产的CPE膜，因其单向易撕性、低温热封、透明度好也正进一步得到使用。
三、MLLDPE树脂
随着包装市场的不断发展和变化，对包装的特种要求也愈来愈多。美国的DOW化学公司用茂金属催化法聚合生产了茂金属聚乙烯MLLDPE。如APFINITY、POP1880、1881、1840、1450等树脂。接着美国埃克森、日本三井、美国菲利浦也相继生产的MLLDPE。如埃克森的EX-CEED350D60、350D65、三井石化的E-VOLVE SP0540、SP2520、菲利浦的MPACT D143、D139等。
由于MLLDPE与LDPE、LLDPE具有良好的共混性和易加工性，可在吹膜或流延加工中混合MLLDPE，混合比可由20%至70%。此类膜具有良好的拉伸强度、抗冲击强度、良好的透明性以及较好的低温热封性和抗污染性，以其作内层的复合材料广泛使用于冷冻、冷藏食品、洗发水、油、醋、酱油、洗涤剂等。能解决上述产品在包装生产、运输过程中的包装速度、破包、漏包、渗透等。
四、盖膜内层材料
果冻、果汁、酸奶、果奶、汤汁等液体包装杯、瓶的主要材料是HDPE、PP、PS等。此包装的盖膜，既要考虑保质期限，又要考虑盖膜与杯子间的热封强度，还要考虑消费者使用方便——易撕性。达到这特殊性，内层材料只能与杯日形成界面粘合强度，而不能完全渗透、熔合在一起。
一般用改性的EVA树脂。如美国杜邦APPEEL53007、日本东洋的TOPCO L-3388、法国LOTRYL 20MA 08、日本HIRO.DINE的WT231等。
其结构可以为：PET／PE／HM、BOPA／PE／HM、PET／VMPET／PE／HM、PET／AL／PE／HM、纸／PE／AL／PE／HM。对于要求盖膜与底杯盖牢、不撕开，一般要求底杯的材质与盖膜内层材料一致，以便二种材料热封时，完全熔合。如HDPE杯，其盖膜内层材料为：LDPE或EAA；PP杯，其盖膜的内层为CPP膜；PET瓶。
五、共挤膜
以单层LDPE或LDPE与其它树脂共混生产的薄膜，性能单一，无法满足现代物品发展对包装的要求，因此用共挤吹膜或共挤流延设备生产的共挤膜，其综合性能提高。如膜的机械强度、热封性能、热封温度、阻隔性、开口性、抗污染性等综合性能提高，而其加工成本又降低，得到广泛使用。
如H层共挤吹膜的热熔胶膜：PE／HM，电缆膜PE／EAA、MLLDPE的低温热封膜、EVA的盖膜以及抗静电膜、滑爽膜。H层共挤流延的共挤CPP、无改性PP／可热封PP等。三层，五层结构的尼龙共挤膜、五层、七层的EVOH、PVDC高阻隔膜也在不断发展、广泛使用。
复合软包装材料内层膜的发展，从LDPE、LLDPE、CPP、MLLDPE，发展到现在的共挤膜的大量使用，基本实现包装功能化、个性化，满足了包装内含物保质、加工性能、运输、贮存条件。随着新材料的不断推出，内层膜生产技术和设备的提高，复合软包装材料内层膜必将得到飞速发展，并推动食品。
随着社会的进步，人类需求不断增长，各种功能性和环保性的包装薄膜不断出现。例如环保安全、降解彻底、又有良好的热封性能的水溶性聚乙烯醇薄膜，除了作为单层包装材料外，作为内层膜的应用也正在开发。
国际上将对氧气透过率小于3.8Cm3.mm/24b.m2.MPa的聚合物称为阻隔性聚合物。高阻隔性塑料材料具有阻氧气、阻水蒸气、阻油、透明的特性，可有效地保持容器及包装内食品原有的口感、气味、防止品质劣化、延长食品货架寿命及保质期；同时，包装相同量的食品时，阻隔性塑料还可减少塑料的用量，甚至可以重复使用，有利于环保。在国际食品包装行业中，越来越强调阻隔性塑料在包装中的应用。
目前，已工业化的阻隔性塑料包装材料主要有EVOH、腈基树脂、PVDC和PEN。而各种塑料均可根据具体情况，采用共混、表面镀覆、表面涂布、多层复合、拉伸取向等方法进一步增强阻隔性。
1、EVOH
是乙烯-乙烯醇共聚物，其最显著的特点是有极好的阻气性，可以有效地阻隔氧气、二氧化碳和其他气体的渗透；同时它还具有很好的透明性、光泽性、机械强度和热稳定性。将其制成薄膜用作复合膜的中间层能制成硬性或软性容器，可用于调味汁、番茄汁、果汁、肉类、乳酪和水果等的包装。
2、PVDC（聚偏二氯乙烯）
PVDC具有很高的结晶度，其最大的特点是有极佳的综合阻隔性能，但由于其质地坚硬、软化点高、对热不稳定，导致加工成型相当困难。若以其单体VDC（偏二氯乙类）与其他单体如氯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯腈等共聚，则共聚物可较好地解决上述问题，所以产品通常都以共聚物形式出现。目前，PVDC共聚物已广泛用于食品包装。如单层PVDC薄膜采用双抽拉伸吹塑制取，具有收缩性、阻隔性，在微波加热条件下不 分解，广泛用于家用保鲜。PVDC与PS、HIPS、PP等树脂的共挤出复合薄膜可用于奶制品、果酱等的真空包装。
3、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）
PEN与PET分子结构的不同之处在于用萘环代替了PET分子中的苯环，聚合物的原料单体用2，6萘二甲酸代替对苯二甲酸，其构成与PET类似。因此，PEN是聚酯材料中佼佼者，它几乎在所有方面都优于PET，具有优异的阻隔性，对紫外线的吸收性、耐热性和化学稳定性。我们可由聚酯瓶的发展潜力预见到PEN的发展前景。掺入PEN的聚酯瓶无论从其耐热性、阻隔性还是从其他方面看，让其作为饮料包装中的主角将无可非议。
4、MXD6芳香族尼龙
在我国，4种典型的阻隔材料中，EVOH、PEN、腈基树脂的开发目前还是空白，PVDC在国内食品包装方面的应用已经起步，但仍然不能满足国际、国内食品包装市场的竞争需求，阻隔性塑料材料在我国食品包装市场有广阔的发展前景。
多层复合技术
多层复合技术是利用具有中高阻隔性能的材料与低廉的其他包装材料复合，综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能。多层复合膜不同的组合可以满足不同的要求。
多层复合技术主要包括多层干式复合和多层共挤复合。
1、多层干式复合
多层干式复合技术最早用于生产蒸煮类食品的包装，如HDPE（PP）/EVOH/HDPE（PP），其结构常常是外层为BOPP、BOPET，中阻隔层可为PA、PVDC、EVOH或铝箔，内热封层一般为氯化聚丙烯（CPP），若不需要耐高温，也可以用PE，相互之间可用胶粘剂粘合。其阻隔性能主要与阻隔膜和胶粘剂有关。
多层干式复合阻隔技术主要依赖于阻隔膜的开发，最近几年，新开发出许多阻隔基材，如MXD6特殊尼龙膜、镀氧化硅薄膜，阻隔性能十分优良，而且可以反向印刷、印刷质量精美。但由于需要二次成型，而且所用的胶粘剂较贵，人们逐渐趋于应用多层共挤复合。
2、多层共挤复合
多层共挤复合是把两种或两种以上的材料在熔融状态下，在一个模头内复合熔接在一起。共挤复合的基础树脂一般是HDPE、PP等树脂，阻隔树脂主要是PA、EVOH、PVDC等。由于阻隔材料和热封材料的相容性一般很差，因此必须考虑选择好的相容剂，如丙烯酸酯类的共聚树脂。阻隔树脂要求有较好的加工性能，以适应共挤复合机头要求有良好流动性的需要，流动性太差或几种树脂之间流动性相差太大，都会由于层流的形成而降低复合膜的阻隔性能。共挤复合一般来说按ABCBA五层及ABCDCBA七层结构的对称设计，其阻隔性及复合强度最好。
多层共挤复合技术与干式复合相比，起步较晚，但有节省原材料、原料多样化、适应环保要求、不使用有毒粘合剂等优点。而且阻隔效果十分理想，并随着复合层数的增加，效果越好。目前复合层数已经发展到九层，甚至十一层，发展迅速，已经应用在包装膜和中空容器。但共挤复合法对工艺和设备要求都非常严格，需要较高的工人素质和较为精密的机器设备，设备昂贵，废料回收率低等缺点，因此大大限制了它的大规模使用。
多层共挤复合高阻隔薄膜
目前，由PA、EVOH、PVDC与PE、EVA、PP等树脂多层组合的共挤出高阻隔吹塑薄膜因其合理、经济、可靠的性能而风靡功能性包装薄膜市场。特别是一些非对称结构的多层共挤出吹塑薄膜更以其优异的复合剥离强度、突出的阻隔性、优越的耐环境性能和耐化学性、廉价的加工性、适宜的二次加工性取代了许多以干式复合为主体的包装市场,或简化了干式复合的工序，多层共挤出复合薄膜更因其无残留溶剂的污染而受到市场的青睐。
除日新月异的树脂开发以外，迭加式多层共挤出模头的技术进步以及不断完善的塑料成型加工工艺，加速了塑料复合薄膜加工业为适应社会环境以及技术的变化而不断发展的步伐，将共挤出复合薄膜推向了一个全新的发展时期。
一、多层共挤复合薄膜的现状及要求
目前，在国内生产多层复合薄膜通常采用功能不同的塑料薄膜经过粘合进行复合的方法。一般来讲，每增加一个功能就需要增加一层薄膜基材，同时增加两道生产工序。期间，不仅增加了成本而且同时增加了污染（用溶剂型粘合剂进行复合的场合），甚至因生产工艺的局限性而导致薄膜功能过剩。生产企业为此付出了生产成本增加、利润下降、产品市场竞争能力减弱的沉重代价。
包装功能的多样化、包装结构的合理化、包装效益的最大化是近年来复合薄膜生产企业尤其是复合薄膜基材研究开发的课题。
1、包装功能多样化
随着市场对包装功能需求的不断增加，多层复合薄膜的功能更趋综合性，非对称多层共挤出吹塑薄膜因其致命的应力翘曲及难以提高的薄膜光学性能，因而影响了进一步开拓其多样化的功能。特别在中国，市场上现有的二次加工设备对材料的非对称性具有特殊的要求，因此，不能有效地改善应力翘曲和光学性能，这已经到了阻碍多层共挤出吹塑薄膜迅速发展的地步。
2、包装结构合理化
由于环境、安全性多方面改变和引导着市场的发展，同时，为了保护地球的资源以及保障人们生活的安全。这就要求包装结构更趋合理，具体体现在要求复合薄膜的结构更优异（保护功能）、更简单（易使用、易运输）、更安全（卫生性、环境适应性）、更高的社会和环境适应性（废弃物的再资源化、再生性）。
3、包装效益最大化
包装效益的最大化是复合薄膜生产企业与客户紧密合作不遗余力追求的目标。全面改善产品质量、通过复合薄膜功能的日趋量化、减少生产工序、减薄厚度、更价廉（高生产性、省人力、省资源、省能源）达到效益的最大化。
从技术的角度分析，能同时满足上述三项要求并已经形成工业化生产的是共挤出技术的发展及应用。共挤出多层复合薄膜的发展离不开设备、原料、加工工艺的紧密配合和互动。只有当加工设备、加工原料、加工工艺三者的技术通过配合达到最佳状态时，才能获得最理想的产品。
与单层塑料基材薄膜相比较，多层共挤复合薄膜大大简化了干式复合薄膜的生产工艺，增加了功能，并且可通过厚度的有效调整使功能得到量化，结构组合方便灵活、选用材料范围广。综合表现为功能全而变化灵活，成本低而质量水平高，附加值高而市场适应性强。因此，多层共挤出复合薄膜在包装上得到了广泛应用。
二、多层共挤出复合薄膜的结构及其发展趋势
通常意义上，多层共挤出复合薄膜的结构取决于薄膜的功能需求。在满足工艺要求的前提下，通过不同聚合物的组合，满足包装材料的阻隔、热封、本体强度、抗穿刺、耐环境适性、二次加工特性、延长储藏和货架期限等功能需求。而从功能需求分析，由五种聚合物形成的组合已足矣。但在市场上已开始应用七层、九层、十层乃至更多层的共挤出复合薄膜，使之成为一种趋势，并得到迅速的发展。共挤出复合薄膜的结构设计正逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界。
1、阻隔性
在阻隔层中用多层相同的聚合物替代单层聚合物，可提高阻隔层的稳定性。例如，设定PA材料为阻隔层，其阻氧率为40个单位。为了保证其阻氧性能的稳定，通常其厚度的设定值为材料的理论计算值＋设备负误差值＋安全系数。而当我们采用多层相同的聚合物替代时，其厚度的设备负误差值明显下降，安全系数明显提高。
而当我们确认所设定的阻隔层厚度足以满足阻隔要求时，则在阻隔层注入多层相同的聚合物替代单层聚合物，这样可降低阻隔薄膜高附加值原材料的成本。
在阻隔层中用两种不同的聚合物替代单一品种的聚合物，可明显提高其薄膜的阻隔性。例如，将EVOH层与典型的PA层结合在一起，既能保护PA的抗穿刺性，又增加了EVOH的强度，提高了EVOH的防裂性。而对一个五层结构而言要同时使用两种不同的阻隔层，则其中一层只能在最外层，为了防止外层阻隔薄膜易受外力损伤而导致阻隔效果的下降，通常采用增加PA厚度的方法进行弥补，结果导致成本的提高。
2、其他
将热封层和复合层各分为两组，其中一组采用价格较便宜的聚合物替代价格较高的聚合物，以减少薄膜的成本，同时又保持了薄膜的强度。另一组则使用能满足其功能要求的功能性聚合物。用多层的概念制作更经济的复合薄膜。例如，将两种1KB重的薄膜作比较，五层结构的薄膜所需的材料费比七层结构薄膜所需的材料费高约19%。
利用层数更多的共挤出薄膜可改良五层以下PA共挤出薄膜的性能。例如，利用附加粘合层可以通过增加薄膜的水蒸汽阻隔作用，提高薄膜的阻隔性能。同时获得的另一个优点是可以使薄膜更柔软、手感好并具有良好的防裂性能。
利用层数更多的共挤出薄膜可改善五层以下PA共挤出薄膜的耐应力翘曲。同时满足了制袋等二次加工的需要。
集干式复合薄膜除里印以外的其他功能于一体，使复合工序简单、复合结构趋于灵活、功能趋于多样、成本有明显下降、更具安全性、更符合卫生及环保要求，社会效益和经济效益更加显著。
随着高分子合成技术的不断进步，具有独特物理机械性能的新型聚合物可广泛用来满足包装的需要。多层共挤复合基材薄膜的功能及结构将具有更大的灵活性和经济性。通过成型设备、工艺的应用及完善，配合复合结构独特有效的设计，将使薄膜生产商对包装功能的多样化、包装结构的合理化、包装效益的最大化等理念的追求及思维方式产生革命性的作用。但是科学地运用原料，设计合理的产品结构以及与加工工艺的紧密配合，则是摆在我们每一个复合薄膜生产商面前永无止境的挑战性课题。因为只有当加工设备、加工原料、结构设计（加工艺）三者的技术资源得到充分利用，并达到最佳状态时，才能使包装基材在其最终产品上以最经济、最合理、最充分、最廉价的形式出现，并满足市场的需求。
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