高阻隔包装

早在40多年前，高阻隔技术就已开始产生了。美国在20世纪50年代已经使用挤出聚乙烯薄膜复合到金属箔上作为阻隔性包装材料。也包括在金属箔片基材上的加工技术，由于箔片材料很薄，且阻隔性很好，所以，当时就认为高阻隔工业已形成了。

高阻隔产业的发展史已有20多年了。从20世纪70年代中期，不少聚合物团体，才开始把用于包装的阻隔性薄膜材料投放市场。当时，这种材料的加工方法都是采用聚烯烃材料作为粘接剂把类似的聚合物薄膜复合成多层结构的薄膜。

在发展高阻隔包装产业开始时，消费者的要求是市场发展的第一要素，但成本问题也是这种新材料开发中重要因素。开发商认为，让食品到达消费者手中应尽量保持其新鲜状态，这是开发新材料的第一驱动力。而第二驱动力就是指最优化操作，即达到薄膜材料的最低成本。换言之，产品销售时应体现出合理正确的价格。如果只是为了包装普通土豆片之类产品，那就没有必要去设计制造一种高档次薄膜。开发者们普遍认为，经济性就处于开发的背后，而创造性就处于市场的背后。高阻隔轻型软包装市场就是一个很好的实例。要使聚合物包装达到替代金属罐、玻璃瓶或其他硬包装的目的，那必须使用高阻隔材料和共挤技术等。

肉类食品包装是早期应用阻隔包装的产业部门。当高阻隔技术在该部门得到开发并完善以后，其他食品市场——快餐、乳酪和糖果等产品也开始纷纷仿效，特别是在配制性快餐食品新领域尤其如此。由于这类食品的脂肪含量低，所以保持原有风味的能力变弱了。因此，为使低脂肪和无脂肪食品保持食品本来味道，必须求助于塑料供应厂提供高质量的阻隔性薄膜材料，以获得较长的食品保鲜时间。

回顾20世纪90年代，高阻隔包装材料曾发生过两次变革，即1992至1996年至1996年至今天。在第一次变革中，形成了最主要的四种高阻隔材料的基本涂层：尼龙、PVDC、EVOH和喷镀金属膜。但是，社会的进步使消费者对阻隔包装的要求更高，希望食品更新鲜，更能保持产品原汁原味和高品质，这就促使材料开发商和研究者们去寻求更加先进的包装材料和开发方案。从20世纪90年代中期开始直至今天，有些复合包装塑料薄膜已有15层以上了，特别引人注目的是，在高阻隔薄膜的研制中不断地引入各种高新技术，这就成为阻隔性包装材料第二次变革中一个主要特征。

PVA涂布高阻隔薄膜

PVA涂布高阻隔薄膜是将添加了纳米无机物的PVA涂布于聚乙烯薄膜后经印刷、复合而成，在不大幅度提高成本的前提下，解决了目前三层聚乙烯共挤包装薄膜阻隔性能差的技术瓶颈，PVA涂布高阻隔薄膜全面推向了市场。两年来，国内一些乳制品加工企业在无菌包装上用的奶膜由于采用了高阻隔薄膜，阻氧率小于2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。其阻隔性能不仅明显优于EVOH五层共挤薄膜，而且包装成本也大幅度下降，这不仅能确保被包装物对无菌包装所有的质量要求，而且大幅度降低了食品加工企业无菌包装的成本，解决了目前三层聚乙烯共挤包装薄膜阻隔性能差的技术瓶颈，可用于包装饮料、果汁、牛奶、酱油醋等。

PVDC（聚偏二氯乙烯）

PVDC树脂常作为复合材料或单体材料及共挤薄膜片，是使用最多的高阻隔性包装材料，其中PVDC涂覆薄膜使用量特别多。PVDC涂覆薄膜是使用聚丙烯(OPP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等作为基材的。由于纯的PVDC软化温度高，且与其分解温度接近，又与一般增塑剂相溶性差，故加热成型困难而且难以直接应用。实际使用的PVDC薄膜多为偏氯乙烯(VDC)和氯乙烯(VC)的共聚物，以及和丙烯酸甲酯(HA)共聚制成的阻隔性特别好的薄膜。

PVDC（聚偏氯乙烯）的特点是低透过性、阻隔性和耐化学药品性。我国PVDC是伴随着火腿肠加工技术引进并得到发展的。

2002年国内PVDC产量约为2万吨，目前已广泛应用于食品、卷烟、饮料保鲜和隔味，以及化工、医药、电子和军工产业的防潮包装。

单层PVDC薄膜采用双向拉伸吹塑制取，具有收缩性、阻隔性、阻水性，在微波加热的条件下不分解，广泛用于家用保鲜膜；PVDC与聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（HIPS）等合成树脂多层挤出用于真空奶制品、果酱等包装，其拉伸性能较好，适于较大容积的包装；PVDC与PE、聚氯乙烯（PVC）的复合片材适用于易吸潮、易挥发药品的包装。目前国内许多科研单位和生产厂家集中研究PVDC与其它树脂复合层压薄膜技术及复合薄膜的耐高温技术。

PVDC使用于多种基材如PE、PP、PVC、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，以双向拉伸聚丙烯薄膜为例，涂覆后透氧率降低1000倍，透水率降低3倍；涂覆可以单层或多层，一般单层涂覆为2.5μm即可具备良好的阻隔效果。

EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）

EVOH一直是应用最多的高阻隔性材料。这种材料的薄膜类型除了非拉伸型外，还有双向拉伸型、铝蒸镀型、黏合剂涂覆型等，双向拉伸型中还有耐热型的用于无菌包装制品。

EVOH的阻隔性能取决于乙烯的含量，一般来说当乙烯含量增加时候，气体阻隔性下降，但易于加工。

EVOH显著特点是对气体具有极好的阻隔性和极好加工性，另外透明性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度都非常优异。

在包装领域，EVOH制成复合膜中间阻隔层，应用在所有的硬性和软性包装中；在食品业中用于无菌包装、热罐和蒸煮袋，包装奶制品、肉类、果汁罐头和调味品；在非食品方面，用于包装溶剂、化学药品、空调结构件、汽油桶内衬、电子元件等。在食品包装方面，EVOH的塑料容器完全可以替代玻璃和金属容器，国内多家水产公司出口海鲜就使用PE/EVOH/PA/RVOH/PE五层共挤出膜真空包装。在加快EVOH复合膜研究同时，国外也在研究EVOH拉伸取向，新型EVOH薄膜对气体的阻隔性能为现有的高性能的非拉伸EVOH薄膜的3倍。另外EVOH也可以作为阻隔材料涂覆在其他合成树脂包装材料上，起到增强阻隔性能效果。

尼龙类包装材料以前一直使用“尼龙6”。但是“尼龙6”的气密性不理想。有一种从间二甲基胺和已二酸缩聚而成的尼龙(MKD6)的气密性比“尼龙6”高10倍之多，同时还有良好的透明性和耐穿刺性，主要被用于高阻隔性包装薄膜，用于阻隔性要求很高的食品软包装。其食品卫生性也得到FDA的许可。

它作为薄膜的最大特点是阻隔性不随湿度的上升而下降。在欧洲，由于环境保护问题突出，作为PVDC类薄膜的替代产品，MXD6尼龙的使用量是很大的。由MXD6尼龙和EVOH复合而成的具有双向延伸性的新型薄膜，作为一种高阻隔性的尼龙类薄膜。复合的方法有多层化复合，也有采用将MXD6尼龙和EVOH共混拉伸的方法。

无机氧化物镀覆薄膜

在其它基材的薄膜上镀覆SIOx(氧化硅)后制得的所谓镀覆薄膜越来越受到市场重视，除了氧化硅镀膜以外，还有氧化铝蒸镀薄膜。其气密性能与同法获得的氧化硅镀膜相同。

近年来多层复合、共混、共聚、蒸镀技术发展极为迅速。高阻隔性包装材料如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的多层复合材料及硅氧化合物蒸镀薄膜等得到进一步开发，其中尤以下列产品更为引人注目：MXD6聚酰胺包装材料；硅氧化物蒸镀薄膜等。

纸塑铝高阻隔包装是以食品专用纸板作为基料的包装系统，由聚乙烯、纸、铝箔等复合而成的纸质包装。目前市场上常见的纸塑铝高阻隔包装主要有4种原材料:即纸板、聚乙烯、铝箔和油墨。纸板不直接接触包装内容物，但其是包装的重要构成部分，占整个包装重量的75%左右。主要作用是加强包装成型后的挺度和硬度。聚乙烯无菌包装中食品级的聚乙烯，重量占整个包装的20%左右，主要作用是阻隔液体渗漏和微生物侵袭。铝箔无菌包装中铝箔的重量只占整个包装的5%左右，主要作用是避光和阻断透气，保持内容物不被氧化，减少营养损失，保持口味新鲜。油墨油墨在无菌包装中的重量微乎其微，但是对卫生安全却非常重要。目前市场上乳品和饮料包装印刷用油墨主要是溶剂性油墨和水性油墨。

纸塑铝高阻隔包装技术不仅在乳制品行业有很好的发展空间，而且在其他的行业也有了长足的发展。我国饮料行业中一大批大型骨干企业的技术装备已接近或达到了国际先进水平。未来饮料行业对包装设备需求很大，尤其是茶、果汁等不含气饮料的灌装设备。现在国内90%以上的无菌包装材料市场还在被利乐、康美包占有。

纸塑铝高阻隔包装由于其优点明鲜，在我国有良好的发展趋势。其主要原因也有二个，第一个，我国牛奶产量主要在北方，而南方的牛奶消费比北方大，牛奶的常温包装就显得尤为迫切。第二，随着国民生活水平提高，对果汁饮料及茶饮料的需求逐年增加。因此，无菌包装食品的需求量不断增加。无菌复合材料加工国内除跨国企业外。未来几年国内无菌复合包装材料的产量与质量将有很大提高，今后有可能进入伊利、蒙牛、光明等国内著名乳品集团，从而打破垮国企业的垄断局面。无菌包装的发展前景是很好的，目前急需国家有关部门政策支持，无菌包装产品在低端市场恶性竞争而把国内中高端纸塑铝高阻隔包装市场拱手让给跨国企业。

国际上某些包装学者认为，所谓高阻隔，可以定义为一种材料具有很强的阻止另一种材料进入的能力，不论另一种材料是气体、水汽、气味，还是怪味或香气。目前正在使用的高阻隔包装材料中最典型的就是阻氧材料，其中常见的是EVOH和尼龙树脂制成的。这些阻氧性材料又通常需要与聚乙烯（PE）复合后使用，因为后者具有良好的隔潮性。

此外，聚丙烯（PP）和聚酯（PET）一般可利用来作为高阻隔包装薄膜的基材。这样，PE、PP和PET三种塑料薄膜可作为阻隔材料的基材加工成多层结构。

在生产这些高阻隔多层薄膜中不断形成了不同的加工技术与方法，其运作艺术体现在使加工成本和材料性能之间的比例关系达到合理协调。很多制造厂根据各自具体情况采用不同的加工方法，有的使用共挤加工，有的采用层合技术，有的则采用涂布方法。

具体采用什么加工技术，往往取决于用户的最终使用需求，例如，如果使用场合只需要中等水平的高阻隔薄膜材料，那么，他们只需要使用PVDC或EVOH涂布到PE的基材上去即可，这是一种十分经济的加工方法。生产这种同等性质的阻隔薄膜的另一种加工方法，就是先得到PE的薄膜材料，然后用EVOH作为阻隔层进行层合，再在其上面增加另一层PE。究竟包装薄膜材料的结构应该设计成什么形式，这取决于很多因素如，需要加工的数量，运作的时间长度，必须达到的性能参数，还有最后包装件的充填方式，是否常温封严还是需要配装拉链等等。

这几年来，生产上述各类高阻隔薄膜的加工设备也得到了改进和升级。在开发材料过程中，材料加工厂的技术进步一直是与设备更新结合在一起的。

今天，高性能阻隔薄膜或高阻隔包装广泛地使用在食品行业。西方国家的有些学者分析说，高阻隔包装的应用在欧洲和日本比在美国显得更加普遍。在西欧和日本，消费者十分重视食品的质量，而且食品的消费表现得更加社会化，而在北美地区，似乎更加强调个性化，也就是说，他们更加喜爱口味变化快、更热和更新鲜的食品。

在美国很早就重视高阻隔性材料的应用。实际上，在共挤薄膜加工技术方面，美国走在世界其他国家的前列。不过，美国还有不少先进的方法也是从其他工业发达国家引进的。在普遍使用高阻隔性包装的其他领域中，包括医疗器械、药品及日渐兴隆的宠物食品等。高阻隔软包装系统得到迅速发展的一个重要原因还在于这种包装可以防止细菌的蔓延。很多种这类新型软包装也在发展中，有的配上某些金属箔或喷涂金属层形成高阻隔性，有的还装上拉链或者类似的结构。

人们已经预测，“主动包装”（Active packaging）将成为塑料薄膜阻隔包装应用的一种发展趋势。主动包装也称“可变包装”（Variabe packaging），其含义不仅限于指不再不准任何外部气体进入包装内，还包括调节包装内部的气体成 分，使之不断地保持最佳协调状态。在这类包装中，还有一种所谓“氧气净化器”（oxygen scavensers），可使包装件头部空间或间隙处的氧气被装入包装件中的这类物质吸收或去除。这种新型包装技术在日本已经使用，所以有人认为这种包装可能去发展成为新一代的包装形式。这类包装的显著特点就是不仅仅是阻隔其他气体进入，而且可以调节包装件内部的气体环境及其组成。因此，有学者认为，这种主动包装将会迅速发展并不断完善，特别是对新鲜水果、蔬菜类的产品包装，将是软包装产业快速发展的一个重要领域。 
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