《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第三篇 包裝材料及容器

第七章　復合包裝材料

第三節　其它復合包裝材料

一、無機氧化物鍍覆薄膜

自從日本在80年代開發了在塑料薄膜上蒸鍍SiOx作為透明的高阻隔性軟包裝材料以來，這一新技術受到了全世界的重視。SiOx蒸鍍薄膜又叫GT膜或氧化硅涂覆膜。它不但像鋁蒸鍍薄膜一樣具有氣體阻隔性，而且還有透明、耐熱、耐破裂、耐折疊、耐化學藥品侵蝕、容易加工復合等優異性能。尤其是它比鋁塑復合材料容易回收，不對環境造成污染，這在包裝廢棄物問題受到普遍關注的今天，具有更大的吸引力。

（一）技術現狀

硅蒸鍍薄膜是利用氧化硅在真空中蒸鍍形成的微米級薄膜。通常SiOx中的x為1．5～1．7（物理氣相淀積法）。由于難以保證連續供給薄片狀的一氧化硅作為蒸發源材料，所以提高蒸鍍的線速度很困難；而且由于是干法層合，鍍層呈多層化，雖然鍍層本身的氣密性不差，但由于實際加工時鍍履物與高溫狀態的基材（如PE）接觸，蒸鍍層會產生裂紋，使氣密性能下降。

與上述物理氣相淀積（PVD）法不同，還有一種化學氣相淀積法（CVD法）。這種方法是將液態的有機硅化合物或氣相的硅烷用載氣（He）輸送到反應室，并使之與氧等離子體發生氧化反應，在PET等基材上涂履一層SiO2膜，即所謂等離子體增強化學氣相淀積（PECVD）法。由CVD法產生的涂層比PVD法致密，氣密性好，不易產生裂紋。

最近，日本報導了利用氬離子濺射技術在PET材料上鍍覆了SiO2膜。所用的靶源組成為SiO2·74％，CaO·10％，Na2O·16％。這幾乎就是普通鈉鈣玻璃的組成。

除上述各方法外，也可以利用電子束（EB）蒸發和低溫等離子體結合的方法制備SiOx鍍覆膜。

無機氧化物鍍覆薄膜，除了用氧化硅以外，還開展了其它無機材料鍍覆的研究工作，如氧化鋁蒸鍍薄膜。這種膜可由PVD法獲得，其氣密性與氧化硅鍍膜相同。最近，英國開發了一種新的氧化鋁蒸鍍技術：用PVD法使鋁蒸發，再用等離子體CVD法使鋁氧化，生成的氧化鋁鍍覆在PET薄膜上。德國也研制了用EB法、PVD法、CVD法蒸鍍氧化鋁的技術和設備。

（二）結構與性能

含有SiOx涂層的軟包裝材料通常由3層組成：SiOx膜夾在二層塑料膜之間，用來保護SiOx膜不被損傷。可作為蒸鍍SiOx膜的基材有PET、LDPE、OPP、ON等。與之復合的另一層膜可以是聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等。從便于回收的角度考慮，二層塑料膜可以使用同一種樹脂，如外層用OPP，內層用CPP。兩種復合結構的SiOx蒸鍍膜軟包裝與不含SiOx的層合材料的氧氣和水蒸氣的透過率示表3－7－4中，其中各層薄膜的厚度為：PET，12μm；OPP，20μm；CPP，50μm；SiOx，40～80nm。

表3－7－4　含SiOx蒸鍍膜復合材料的阻隔性

a．測試溫度25℃，RH50％，單位cm3／m2·24h。

b．測試溫度25℃，RH90％，單位g／m2·24h。

與用PVDC作阻隔層的復合材料相比，氧化硅鍍覆膜復合材料的透氣性受溫度影響較小。例如，當溫度從20℃上升到50℃時，PET／SiOx／CPP的透氧率僅由0．21增加到0．5cm3／m2·24h；在同樣條件下，PET／PVDC／CPP的透氧率則由1．2增加到14．2cm3／m2·24h。

SiOx鍍敷材料的缺點是不能熱封合，當沒有復合結構保護時，SiOx層較脆。由于它很薄，在適當地層合以后，它有很好的耐破裂性和耐折疊性。

（三）前景

長期以來，鋁箔層合復合軟包裝一直是高阻隔性能產品的唯一材料。鋁箔復合材料不但消耗了大量的鋁材和電能，而且再生回收時的分離非常困難。包裝廢棄物問題成了影響軟包裝材料發展的一個重要因素。在這方面，氧化硅蒸鍍薄膜是鋁箔復合材料的理想替代品。由于蒸鍍的SiOx非常薄，不會增加包裝廢棄物回收的困難。

氧化硅復合軟包裝材料可以廣泛地用于干燥食品及含水分高的食品或液體食品。還可以用于藥劑、化妝品、洗滌劑、化學試劑等產品的熱封或冷封的外包裝。此外，它還可用于牙膏、調味品、一次性醫用包裝及各種工業品、化工產品的復合包裝。

目前，限制涂履SiOx復合材料使用的因素是它的價格。盡管目前這種材料的價格相當高，但在高消耗的社會中，人們對新產品有很強的接受能力。預計在減少淀積SiOx層厚度的新技術及相應的設備研制出來以后，SiOx涂覆膜的成本會明顯下降。隨著日益增長的市場需求，新材料的價格也會逐漸下降。

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