《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第三篇 包装材料及容器

第七章　复合包装材料

第三节　其它复合包装材料

一、无机氧化物镀覆薄膜

自从日本在80年代开发了在塑料薄膜上蒸镀SiOx作为透明的高阻隔性软包装材料以来，这一新技术受到了全世界的重视。SiOx蒸镀薄膜又叫GT膜或氧化硅涂覆膜。它不但像铝蒸镀薄膜一样具有气体阻隔性，而且还有透明、耐热、耐破裂、耐折叠、耐化学药品侵蚀、容易加工复合等优异性能。尤其是它比铝塑复合材料容易回收，不对环境造成污染，这在包装废弃物问题受到普遍关注的今天，具有更大的吸引力。

（一）技术现状

硅蒸镀薄膜是利用氧化硅在真空中蒸镀形成的微米级薄膜。通常SiOx中的x为1．5～1．7（物理气相淀积法）。由于难以保证连续供给薄片状的一氧化硅作为蒸发源材料，所以提高蒸镀的线速度很困难；而且由于是干法层合，镀层呈多层化，虽然镀层本身的气密性不差，但由于实际加工时镀履物与高温状态的基材（如PE）接触，蒸镀层会产生裂纹，使气密性能下降。

与上述物理气相淀积（PVD）法不同，还有一种化学气相淀积法（CVD法）。这种方法是将液态的有机硅化合物或气相的硅烷用载气（He）输送到反应室，并使之与氧等离子体发生氧化反应，在PET等基材上涂履一层SiO2膜，即所谓等离子体增强化学气相淀积（PECVD）法。由CVD法产生的涂层比PVD法致密，气密性好，不易产生裂纹。

最近，日本报导了利用氩离子溅射技术在PET材料上镀覆了SiO2膜。所用的靶源组成为SiO2·74％，CaO·10％，Na2O·16％。这几乎就是普通钠钙玻璃的组成。

除上述各方法外，也可以利用电子束（EB）蒸发和低温等离子体结合的方法制备SiOx镀覆膜。

无机氧化物镀覆薄膜，除了用氧化硅以外，还开展了其它无机材料镀覆的研究工作，如氧化铝蒸镀薄膜。这种膜可由PVD法获得，其气密性与氧化硅镀膜相同。最近，英国开发了一种新的氧化铝蒸镀技术：用PVD法使铝蒸发，再用等离子体CVD法使铝氧化，生成的氧化铝镀覆在PET薄膜上。德国也研制了用EB法、PVD法、CVD法蒸镀氧化铝的技术和设备。

（二）结构与性能

含有SiOx涂层的软包装材料通常由3层组成：SiOx膜夹在二层塑料膜之间，用来保护SiOx膜不被损伤。可作为蒸镀SiOx膜的基材有PET、LDPE、OPP、ON等。与之复合的另一层膜可以是聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等。从便于回收的角度考虑，二层塑料膜可以使用同一种树脂，如外层用OPP，内层用CPP。两种复合结构的SiOx蒸镀膜软包装与不含SiOx的层合材料的氧气和水蒸气的透过率示表3－7－4中，其中各层薄膜的厚度为：PET，12μm；OPP，20μm；CPP，50μm；SiOx，40～80nm。

表3－7－4　含SiOx蒸镀膜复合材料的阻隔性

a．测试温度25℃，RH50％，单位cm3／m2·24h。

b．测试温度25℃，RH90％，单位g／m2·24h。

与用PVDC作阻隔层的复合材料相比，氧化硅镀覆膜复合材料的透气性受温度影响较小。例如，当温度从20℃上升到50℃时，PET／SiOx／CPP的透氧率仅由0．21增加到0．5cm3／m2·24h；在同样条件下，PET／PVDC／CPP的透氧率则由1．2增加到14．2cm3／m2·24h。

SiOx镀敷材料的缺点是不能热封合，当没有复合结构保护时，SiOx层较脆。由于它很薄，在适当地层合以后，它有很好的耐破裂性和耐折叠性。

（三）前景

长期以来，铝箔层合复合软包装一直是高阻隔性能产品的唯一材料。铝箔复合材料不但消耗了大量的铝材和电能，而且再生回收时的分离非常困难。包装废弃物问题成了影响软包装材料发展的一个重要因素。在这方面，氧化硅蒸镀薄膜是铝箔复合材料的理想替代品。由于蒸镀的SiOx非常薄，不会增加包装废弃物回收的困难。

氧化硅复合软包装材料可以广泛地用于干燥食品及含水分高的食品或液体食品。还可以用于药剂、化妆品、洗涤剂、化学试剂等产品的热封或冷封的外包装。此外，它还可用于牙膏、调味品、一次性医用包装及各种工业品、化工产品的复合包装。

目前，限制涂履SiOx复合材料使用的因素是它的价格。尽管目前这种材料的价格相当高，但在高消耗的社会中，人们对新产品有很强的接受能力。预计在减少淀积SiOx层厚度的新技术及相应的设备研制出来以后，SiOx涂覆膜的成本会明显下降。随着日益增长的市场需求，新材料的价格也会逐渐下降。

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