当在有机薄膜外观沉积纳米级的无机物后，PVC 中邻苯类的增塑剂迁移量将由基膜的16.2% 降落到2.4%，低于欧盟3% 的标准，食品安全性大大进步。

      包装产业的快速发展，推动了市场对包装新材料、新技术、新工艺的开发研究需求，而人们生活水平的赓续进步、包装安全意识的赓续升级，让这种需求体现得更为迫切。正是在如许的大环境下，各种关于包装的新技术赓续涌现，而针对阻隔包装材料的研发就是其中之一。

 

阻隔包装是指采用具有阻隔氧和水蒸汽渗透的材料对产品进行包装，以达到延伸食品、药品、化妆品和对环境敏感的物品的保质期和货架寿命的目的，确保其在贮存、运输和商品分销时保鲜、保味、保质和安全。

 

第一代阻隔包装材料重要为有机薄膜，如PE、PP、PET、PVDC、PVC等。其使用方便、成本低、用量大，但是较低的阻隔性能使其应用范围受到限定。分外是近年来，随着人们食品包装安全意识的进步，这类有机薄膜材料，因在包装食品时，有害小分子和助剂等有害物质会迁移而降低食品的安全性，已渐渐被市场镌汰。复合结构膜，如三层复合膜PA/粘合剂/PE、五层复合膜LDPE/粘合剂/EVOH/粘合剂/LDPE 等，虽然阻隔性能大大进步，但工艺复杂，回收困难，污染环境，成本高，所以应用也受到肯定的限定。

 

第二代阻隔包装材料采用铝箔或蒸镀薄膜铝作为阻隔层。这类阻隔薄膜的工艺相对简单，对空气、水分阻隔性也较高，如在PET、BOPP等膜上镀3~5μm铝膜, 可使O2透过率降落10倍以上, 水蒸汽透过率降落6~8倍。虽然采用纯铝箔包装，阻隔性会大大进步，但是确也存在着一些使用弊端。如铝箔必要肯定的厚度，这就增长了包装的成本；铝箔或镀铝薄膜的不透明性、不能用金属探测器检查等属性，限定着其应用的范围；铝材生产过程中的能耗大，而大量铝的使用又会造成天然资源的消费、回收困难、污染环境等，有悖于时下推行的绿色包装。

 

第三代阻隔包装材料，即在有机薄膜外观蒸镀或化学气相沉积氧化硅。当PET外观沉积50~60nm氧化硅膜时，其透明度不受影响，而O2透过率降落到2ml/㎡·24h kPa，水蒸汽透过率降落到0.5~0.8g/㎡·24h(24 μm PET基膜，O2透过率为86 ml/ ㎡·24h kPa，水蒸汽透过率为32 g/㎡·24h)。此外，外观沉积的氧化物高阻隔薄膜还与塑料基膜粘合牢固，其耐蒸煮性、抗弯性、抗消毒性极佳，且适用于微波加工被包装物。

 

氧化物高阻隔薄膜体现出诸多上风。

1. 产品性能优，对O2、水蒸汽和油脂等阻隔性高，可延伸食品药品的存储期，同时，可以阻止聚合物基膜中小分子和助剂等有害物的热迁移，进步包装物品的安全性

2. 阻隔层和有机基膜附着力牢、耐蒸煮性好、可微波加工被包装物；

3. 对基膜物理性子几乎无影响，基膜的外观颜色、雾度、光泽、光通过率、折射率、反射率等各方面均无转变；

4. 氧化物薄膜润湿性好，有利于印刷或覆    合；

5. 生产速度快、成本低、价格低、节省资    源；

6. 高科技含量高，无任何污染。目前，许多包装印刷业发达国家已经大量使用第三代阻隔包装材料。在日本，氧化硅涂覆的包装膜销售量占高阻隔薄膜的3/5；在欧洲，其销售量约为70万吨。（小编透露表现没概念）

 

氧化物高阻隔薄膜的制备一样平常都是采用低温等离子体技术。在低温等离子体中，电子温度约为1万度，而离子和中性基团温度为环境温度。正是这种温度的差别使我们可以行使低温等离子体技术进行通俗化学反应无法实现的薄膜制备（youyangbin11杨斌微信）。低温等离子体沉积原理基于两点：

第一，等离子体中各类活性基团之间通过弹性与非弹性碰撞作用，使得系统发生反应；

第二，这些活性基团在低温等离子体中固体外观上，会产生不同的物理化学作用。采用低温等离子体技术制备氧化物高阻隔薄膜的好处是电离率高、反应粒子活性高、薄膜沉积温度低、可实现通俗化学反应无法实现的薄膜制备。

 为什么食品、药品等商品的包装必要高阻隔材料

造成食品、药品等物品腐败变质，影响食品、药品等物品储存期的缘故原由许多，但从包装角度来分析，重要缘故原由有：

1.细菌的生长、滋生，是食品腐败变质的第一个重要缘故原由，而氧气的存在与否及其浓度的高低，是细菌生存、滋生的需要条件(厌氧菌除外)。

2.食品中的油脂等成分氧化变质发“哈”，是食品腐坏的另一个重要缘故原由。

3.食品的原汁原味挥发丧失、外部异味窜入食品内使食品变味也是食品变质的常见缘故原由。

4.有些食品中水气的挥发会使食品丧失原有风味。有些食品则必要在于燥的状况下保存，若表面的水气进入食品内，有助于细菌的滋生而加速食品的变质或食品受潮变软使食品失去原有风味。

 

5.有的商品还必要阻隔紫外线。如油脂在光照下会产生酸，从而导致商品变质、风味受损。太阳光照射也能使印刷品和商品变色。此外，阳光还能促进油脂氧化。药品中的生物碱、维生素B1、B2、维生素C 等，也因为光的作用很快和氧发生反应，出现变色及含量降落等各种转变。总之，许很多多用于食品、药品等商品的包装材料都必要精良的阻隔性能。

 

二、国内常用的高阻隔材料和聚乙烯醇(PVA)高阻隔材料

1.铝箔

　　好处：阻隔性能最好，可蒸煮、可有用阻隔紫外线。

　　不足：不透明、耐折性差、成本高、不能用于微波加热。

　　目前超高温灭菌奶大多采用利乐砖和利乐枕包装，2004 年这种纸塑铝复合的包材全国总计约消费110 亿个，按每个包材10 克计算，等于11 万吨。因为这些包材中含有金属层(铝箔)不易降解，复合材料中的铝箔目前国内又无能力加以星散，效果造成纸塑铝结构的复合材料和塑铝结构的复合材料的废弃物既无法回收再行使，又无法焚烧，对环境的珍爱危害极大。

（youyangbin11杨斌微信）

2.镀铝薄膜

　　好处：耐折性好于铝箔，阻隔性能可接近于铝箔、可阻隔紫外线、镀铝加工成本低廉。

　　不足：不透明、镀层强度差(遇水后铝层易主动脱落)，不能用于微波加热。

3.EVOH 五层共挤薄膜

　　好处：具有良好的阻隔性能，具有精良的耐油和耐有机溶剂性能、抗静电性能，能够再生行使，焚烧时仅产生CO2 和H2O，是良好的绿色环保包装材料。

　　不足：环境湿度超过50%时，其阻隔性能急剧变差，故不宜单独使用。因进口EVOH 树脂、进口多层共挤设备的投资都十分昂贵，导致产品成本很高。

4.PVDC 涂层薄膜

　　好处：同时具有优秀的阻隔氧气和阻隔水蒸气的性能，涂层可热封、成本较低。不足：涂布需专用设备；不能熔融造粒再生行使，废弃物在焚烧时会产生氯化氢、二恶英之类对人类和四周环境有毒、有害的物质。

 

5.镀氧化硅薄膜和镀氧化铝薄膜

　　镀氧化硅和镀氧化铝薄膜透明性好，阻氧、阻湿等性能特别很是良好，但因为设备投资极其昂贵，加之加工技术难度很高，故产品成本极高。目前国内还没有单位生产，从国外进口的产品也极少。

 

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)涂布复合薄膜对氧气、氮气、氢气及二氧化碳都具有良好的阻隔性，其阻氧性能优于PVDC(聚偏二氯乙烯)涂层薄膜，也优于EVOH(乙烯－乙烯醇共聚体)五层共挤薄膜。它的阻氧性能是各种树脂薄膜中最好的，可与铝箔、玻璃、镀氧化铝薄膜和镀氧化硅薄膜媲美。

 

几种材料阻氧性能的比较。单位：cm3／(m2·24h·0.1MPa)。

(2)成本低廉

　　聚乙烯醇(PVA)涂布复合薄膜的生产成本远低于纸铝塑复合、铝塑复合结构的包装材料的生产成本，远低于EVOH 五层共挤薄膜的生产成本，也低于采用PVDC 涂层的复合薄膜的成本。

 

(3)应用简便

　　行使各软包装生产企业现有的干式复合机、涂布机、湿式复合机、挤出复合机等设备均可达到写意结果。改性后的PVA 胶液不结皮，在正常使用过程中粘度无显明上升征象，涂布层很薄，但涂层的厚薄均匀度仍很好。

 

(4)环保一流

　　聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液的结构成分为碳、氧、氢和硅，可降解，可回收再生行使，燃烧时仅生成二氧化碳和水，而不产生其它有害于环境及人类健康的物质，无污染，是一种十分理想的环保型高阻隔包装材料。

 

(5)保香性能精良

　　具有精良的保香性能，可以在较长时间内保持袋内食品的原有风味，同时又能有用地阻挡包装材料表面的异味进入包装袋内。

(6)其它

无色、透明度好。 

具有精良的耐油、耐有机溶剂性的性能。 

具有优秀的防静电性能。 

可用于微波加热，可进行包装后的食品金属检测。

　　因为在PVA 水性涂布液中加入了纳米级无机物粉体，成膜后的耐水性、对紫外和红外光的反射性、耐磨性、阻透性、PVA 涂层与基膜的粘接强度等性能都得到了显明的进步。

 

　　不足：因为涂层薄，故涂层热封性差；尽管经过改性，对水的敏感性显明降落的PVA 涂层，为保持最佳的阻氧结果，仍以聚烯烃塑料薄膜(如BOPP、CPP、PE 等)加以珍爱为好。

 

三、改性聚乙烯醇(PVA)涂布复合薄膜的应用

1.应用范围

(1)食品包装：奶成品、饼干、月饼、蛋糕、肉类、海鲜干发、大米、花生、辣椒粉、芥末、茶叶、咖啡、动物油、植物油、烟草等。 

(2)医药包装：中药、西药、医疗器械等。 

(3)化工品包装：牙膏、化妆品、农药、醇类、醚类、酮类、酯类等。 

(4)工业用品包装：仪器、仪表、零件、电子产品、军工产品等。 

(5)其他。

2.涂布方式

(1)行使干式复合机或湿式复合机涂布。 

(2)行使涂布机涂布(逆向吻涂)。 

(3)行使挤出复合机涂布。

3.影响阻隔性能的因素

(1)涂布方式的影响。 

(2)涂层均匀性和延续性的影响。

　　现假设：涂布基材阻氧率为2000，聚乙烯醇(PVA)涂层阻氧率为5(阻氧率单位为：cm／m2·24h·0.1MPa)

(a)无漏涂

　　阻氧率(团体)=1／(1／5＋1／2000)=4.98

(b)若有1%漏涂

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

(c)若有10%漏涂

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

(3)涂布量的影响

　　LDPE20／PVA／LLDPE80 涂布量(g／m2)：0.1；氧气透过量：200。(cm3／m2·24h·0.1MPa)

　　LDPE20／PVA／LLDPE80 涂布量(g／m2)：0.5；氧气透过量：2.4。

(4)结构不同的影响

　　PET ／ PVA ／ PE(cPP) 的录4 离强度(N ／ 15mm) ： 2.0 ～ 3.0 ， 氧气透过量(cm3 ／(m2·24h·0.1MPa)：0.7：BOPP／PVA／PE(CPP)剥离强度(N／15mm)：1.5～2.5，氧气透过量(cm3／(m2·24h·0.1MPa)：2.3：PE／PVA／PE(CPP)录0 离强度(N／15mm)：2.0～3.0，氧气透过量(cm3／(m2·24h·0.1MPa)：4.5。

 

4.应用实例：液体鲜奶百利无菌包装

(1)EVOH 五层共挤高阻隔阻膜结构。 

(2)改性聚乙烯醇(PVA)高阻隔复合奶膜结构。

　　PVA 复合薄膜与EVOH 五层共挤薄膜最大的区别在于EVOH 五层共挤薄膜的制造成本远远高于PVA 复合薄膜的制造成本。

　　近二年来，聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液成功地大量应用于鲜奶包装的百利无菌诟谇包装膜上。内蒙古伊利公司、石家庄三鹿集团、天津海河乳业、洛阳巨尔乳业、北京三元乳业、天津中芬乳业、内蒙古奈伦乳业等企业都已大量使用河北百利包装有限公司生产的PVA 高阻隔诟谇奶膜，庖代了这些乳品企业原来一向使用的价格昂贵的EVOH 五层共挤诟谇包装薄膜。（youyangbin11杨斌微信）

 

因此我们完全有足够的理由说，采用我国自立创新、生产的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液在奶成品、饮料、食品、药品等领域的应用，在绝大多数地方完全可以庖代价格昂贵的EVOH五层共挤薄膜。

 

5.PVA 涂布复合薄膜与PVDC 涂层复合薄膜

PVA 涂布复合薄膜与PVDC 涂层复合薄膜最大的区别在于：

(1)PVA 复合薄膜中PVA 的涂布量比PVDC 复合薄膜中PVDC 的涂布量少许多，大大节约了天然资源。

(2)PVA 涂布复合薄膜可回收再生行使，而PVDC 涂层复合薄膜不仅自己不能回收再生行使，而且还会使与其复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 涂布复合薄膜的废弃物在焚烧时仅生成二氧化碳和水，而不产生其它有害于环境及人类健康的物质，而PVDC 涂层复合薄膜在焚烧时会产生氯化氢、二恶英等对人体健康和环境都有害的物质。随着国内环保意识的加强，信赖PVDC 复合薄膜肯定会渐渐被PVA 复合薄膜和其它环保型的高阻隔包装材料所替换。

 

因此我们也完全有足够的理由说，采用我国自立创复活产的聚乙烯醇(PVA)高阻隔水性涂布液，在奶成品、饮料、食品、药品等领域应用结果不错，在绝大多数地方也完全可以庖代环保性能极差的PVDC 涂层复合薄膜。（youyangbin11杨斌微信）

高阻隔膜：量子点技术的关键组成

 

1.何为量子点：其光学原理

具稀有个纳米到数十纳米大小的化合物半导体，氧化物半导体的微粒子称之为量子点。

通过交换蓝色LED发出的光的波长，可得到所盼望的光的波长。越是小的量子点就能生成越短的波长，越是大的量子点就能生成越长的波长。

单个的量子点通过吸取短波长的光，放射出比较长波长的窄光谱光。

通过制备并集齐大小一样的量子点，可获得色纯度高，光谱锐利的发光粉红色，可实现并进步颜色的再现性，降低电力消费。

量子点薄膜的构成

 

将量子点分散在树脂材料上，分散并进行膜片化，并用2张水汽高阻隔膜（以后简称“高阻隔膜”）对其进行包夹封装。

在导光板上附上量子点膜。

由于其外形为薄膜，可以简单实现从小型到大型宽幅大尺寸画面。

量子点薄膜商品的例子

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

4.量子点所用高阻隔膜的需要条件

 

面向量子点薄膜量所用高阻隔膜的要点

尺寸

必须具备液晶表现的尺寸要求。在50″时要有625mm以上的膜宽，在100M″时要有1250mm以上的膜宽。

阻隔性

作为WVTR指标，必须具备10-1～10-3级别(g/m2/day)的阻隔能力。根据量子点的不同而不同。

业内使用MOCON公司的Aquatran分析装配可对高阻隔性进行测量。

光学特征

作为高阻隔膜，面向液晶表现的薄膜必须要具备全光线透过率90%以上，Haze和b*要在1以下。

弯曲特征

不是可弯曲表现屏所用，弯曲特征不是特别很是受正视。但必须要能承受其在制造过程中的弯曲工艺。

5.高组隔膜的镀膜需要条件

镀膜需要条件

基材

基材必须具备外观平坦度，光学特征，可承受镀膜的耐性。

一样平常情况下使用外观附带功能涂布层的PET基材。

镀膜工艺

可廉价制备可延续镀膜的真空卷对卷工艺。

基材卷1卷长度数千米，所以必须要有能稳固镀膜长尺寸基材的镀膜工艺。在没有光学题目发生的范围内，必须保证宽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。

镀膜方法分为等离子CVD和磁控溅射2种。

使用磁控溅射镀的组隔膜，是无机膜，通过对薄膜的弯曲伴随膜自己的开裂会造成膜的阻隔性恶化的风险。（youyangbin11杨斌微信）

 

等离子CVD的组隔膜，是无机膜和有机膜的混合，有机膜的存在使其没有了薄膜因开裂而使得阻隔性恶化的风险。

此外，用磁控溅镀制成的薄膜，因需使用磁控溅镀靶材进行镀膜造成制造时的运行成本要高于等离子CVD。

膜种

考虑到光学特征，一样平常使用Si系列的膜。

单层膜结构，因SiO系的光学性折射率低，折射率接近于基材所以被建议使用。SiN系在阻隔性?弯曲性上体现优胜，但因折射率高使得光线透过成了难题。

多层膜结构，在阻隔性、弯曲性方面建议使用。同时，从故有的制造方法进行生产的话成本有高昂的倾向。　

原材料

建议使用安全，价廉的质料。Si系镀膜里面，SiH4是具有自燃属性的气体，安全管理不充分的话，会发生人身事故。熟悉到SiH4伤害性的化学系厂家都考虑建议使用HMDSO这种安全，廉价的气体质料。

6.阻隔膜制造商的动向

日本的动向

有的企业引进具有成本竞争力上风的等离子CVD卷绕镀，有的企业将已投资完毕的磁控溅射卷绕镀机进行活用。

CVD

面向高阻隔膜的CVD卷绕镀膜设备，有神户制钢所KOBELCO的W60C系列，W35C系列，在企业（化学系生产厂家、总成类的厂家）、研究机关、大学当中被广泛使用。神户制钢所KOBELCO以外的装备制造商虽然也有报告注解开发通用途的设备，但其尚未有量产设备的生产业绩。

磁控溅射

抱有磁控溅镀卷绕设备面向ITO导电膜投资的公司因ITO导电膜市场低迷，生产设备产能出现富裕，将富裕出的磁控溅镀的产能用来制造阻隔膜。虽然传送辊在持续镀膜的同时，和镀膜面接触，但未造成膜的品诘责题。

除此以外，有只正视高性能，忽略成本，制作样品膜的公司，也有寻求降低成本而使用并钻研蒸镀工艺的公司等等，研究开发的范围特别很是宽广。

日本以外

作为产品开发为目的，中国，韩国的企业引进了神户制钢所KOBELCO的等离子CVD卷绕镀膜机，往后产品量产化值得期待。

7.常规意义上的CVD技术的好处和不足

好处，就是和磁控溅射工艺相比，成本上具备竞争力。

其理由是：

镀膜质料价格低廉

等离子CVD的镀膜是从质料直接生成膜物质。磁控溅射工艺的话，是先将所需质料做成磁控溅射靶材，再从磁控溅射靶上面生成所需的膜物质，工艺步骤复杂，使得磁控溅射靶材的厂家将成本和其赚取的利润转嫁在产品自己。

设备运营成本低廉

在生产量划一的装配情况下，单一镀膜源的镀膜速度更快（约5倍），为实现划一的生产性，设备商的镀膜源的数量小量化，设备的尺寸小型化，构成更精简。

（youyangbin11杨斌微信）

不足之处：发生腔体污染

 

在对向电极上附着了生成的膜物质，清洁起来很费功夫。在处理长卷膜的时候电压电流比发生转变，工艺条件随之发生转变，腔体污染的发生，会发生阻隔膜的品质不良。

宽度方向的扩张性

RF放点、微波放电等，会对宽度方向的生成均匀性的等离子构成高难度。

8.神户制刚所KOBELCO的等离子CVD成膜源

神户制钢所KOBELCO传承了CVD的好处，并开发出了战胜CVD原有不足的CVD成膜源，以生产机的情势提供应用户。

双辊式电极配置

两个电极辊都被基膜所缠绕覆盖，可有用克制对向电极外观被生成的镀膜物质附着，降低了清洁工序，长卷镀膜时电压电流比的转变少，所以镀膜工艺条件稳固，有用克制了因腔体污染而造成阻隔膜品质发生不良。此结构使得原材料的行使服从高，镀膜速度快。

采用AC磁石放电原理

磁石放电是保证膜宽度方向均一放电的方法。此法一向被磁控溅射所采用。迄今为止膜宽350mm、500m、700mm、1300mm都毫无题目得得以扩展实现。理论上，还可以毫无题目得进行更宽的膜宽扩张。由于在基膜上面的等离子密度高，通过离子轰击的结果使得膜致密度进步从而生成高阻隔膜。

在基膜的传送方向上周期性的具有等离子的强弱转变，所以生成的膜层的密度、组织结构具有周期性的转变，实现高阻隔性。膜的组织构成具备延续性的规则转变，所以即使是单一镀膜源，也可以天然的形成有机膜和无机膜的混合镀膜。（youyangbin11杨斌微信）

?AC磁石放电和等离子的强弱透露表现

 

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