高阻隔包裝

早在40多年前，高阻隔技術就已開始產生了。美國在20世紀50年代已經使用擠出聚乙烯薄膜複合到金屬箔上作為阻隔性包裝材料。也包括在金屬箔片基材上的加工技術，由於箔片材料很薄，且阻隔性很好，所以，當時就認為高阻隔工業已形成了。

高阻隔產業的發展史已有20多年了。從20世紀70年代中期，不少聚合物團體，才開始把用於包裝的阻隔性薄膜材料投放市場。當時，這種材料的加工方法都是採用聚烯烴材料作為粘接劑把類似的聚合物薄膜複合成多層結構的薄膜。

在發展高阻隔包裝產業開始時，消費者的要求是市場發展的第一要素，但成本問題也是這種新材料開發中重要因素。開發商認為，讓食品到達消費者手中應儘量保持其新鮮狀態，這是開發新材料的第一驅動力。而第二驅動力就是指最優化操作，即達到薄膜材料的最低成本。換言之，產品銷售時應體現出合理正確的價格。如果只是為了包裝普通土豆片之類產品，那就沒有必要去設計製造一種高檔次薄膜。開發者們普遍認為，經濟性就處於開發的背後，而創造性就處於市場的背後。高阻隔輕型軟包裝市場就是一個很好的實例。要使聚合物包裝達到替代金屬罐、玻璃瓶或其他硬包裝的目的，那必須使用高阻隔材料和共擠技術等。

肉類食品包裝是早期應用阻隔包裝的產業部門。當高阻隔技術在該部門得到開發並完善以後，其他食品市場——快餐、乳酪和糖果等產品也開始紛紛仿效，特別是在配製性快餐食品新領域尤其如此。由於這類食品的脂肪含量低，所以保持原有風味的能力變弱了。因此，為使低脂肪和無脂肪食品保持食品本來味道，必須求助於塑料供應廠提供高質量的阻隔性薄膜材料，以獲得較長的食品保鮮時間。

回顧20世紀90年代，高阻隔包裝材料曾發生過兩次變革，即1992至1996年至1996年至今天。在第一次變革中，形成了最主要的四種高阻隔材料的基本塗層：尼龍、PVDC、EVOH和噴鍍金屬膜。但是，社會的進步使消費者對阻隔包裝的要求更高，希望食品更新鮮，更能保持產品原汁原味和高品質，這就促使材料開發商和研究者們去尋求更加先進的包裝材料和開發方案。從20世紀90年代中期開始直至今天，有些複合包裝塑料薄膜已有15層以上了，特別引人注目的是，在高阻隔薄膜的研製中不斷地引入各種高新技術，這就成為阻隔性包裝材料第二次變革中一個主要特徵。

PVA塗布高阻隔薄膜是將添加了納米無機物的PVA塗布於聚乙烯薄膜後經印刷、複合而成，在不大幅度提高成本的前提下，解決了目前三層聚乙烯共擠包裝薄膜阻隔性能差的技術瓶頸，PVA塗布高阻隔薄膜全面推向了市場。兩年來，國內一些乳製品加工企業在無菌包裝上用的奶膜由於採用了高阻隔薄膜，阻氧率小於2cm3/(m2·24h·0.1MPa)。其阻隔性能不僅明顯優於EVOH五層共擠薄膜，而且包裝成本也大幅度下降，這不僅能確保被包裝物對無菌包裝所有的質量要求，而且大幅度降低了食品加工企業無菌包裝的成本，解決了目前三層聚乙烯共擠包裝薄膜阻隔性能差的技術瓶頸，可用於包裝飲料、果汁、牛奶、醬油醋等。

PVDC樹脂常作為複合材料或單體材料及共擠薄膜片，是使用最多的高阻隔性包裝材料，其中PVDC塗覆薄膜使用量特別多。PVDC塗覆薄膜是使用聚丙烯(OPP)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等作為基材的。由於純的PVDC軟化温度高，且與其分解温度接近，又與一般增塑劑相溶性差，故加熱成型困難而且難以直接應用。實際使用的PVDC薄膜多為偏氯乙烯(VDC)和氯乙烯(VC)的共聚物，以及和丙烯酸甲酯(HA)共聚製成的阻隔性特別好的薄膜。

PVDC（聚偏氯乙烯）的特點是低透過性、阻隔性和耐化學藥品性。我國PVDC是伴隨着火腿腸加工技術引進並得到發展的。

2002年國內PVDC產量約為2萬噸，目前已廣泛應用於食品、捲煙、飲料保鮮和隔味，以及化工、醫藥、電子和軍工產業的防潮包裝。

單層PVDC薄膜採用雙向拉伸吹塑製取，具有收縮性、阻隔性、阻水性，在微波加熱的條件下不分解，廣泛用於家用保鮮膜；PVDC與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（HIPS）等合成樹脂多層擠出用於真空奶製品、果醬等包裝，其拉伸性能較好，適於較大容積的包裝；PVDC與PE、聚氯乙烯（PVC）的複合片材適用於易吸潮、易揮發藥品的包裝。目前國內許多科研單位和生產廠家集中研究PVDC與其它樹脂複合層壓薄膜技術及複合薄膜的耐高温技術。

PVDC使用於多種基材如PE、PP、PVC、聚酰胺（PA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，以雙向拉伸聚丙烯薄膜為例，塗覆後透氧率降低1000倍，透水率降低3倍；塗覆可以單層或多層，一般單層塗覆為2.5μm即可具備良好的阻隔效果。

EVOH一直是應用最多的高阻隔性材料。這種材料的薄膜類型除了非拉伸型外，還有雙向拉伸型、鋁蒸鍍型、黏合劑塗覆型等，雙向拉伸型中還有耐熱型的用於無菌包裝製品。

EVOH的阻隔性能取決於乙烯的含量，一般來説當乙烯含量增加時候，氣體阻隔性下降，但易於加工。

EVOH顯著特點是對氣體具有極好的阻隔性和極好加工性，另外透明性、光澤性、機械強度、伸縮性、耐磨性、耐寒性和表面強度都非常優異。

在包裝領域，EVOH製成複合膜中間阻隔層，應用在所有的硬性和軟性包裝中；在食品業中用於無菌包裝、熱罐和蒸煮袋，包裝奶製品、肉類、果汁罐頭和調味品；在非食品方面，用於包裝溶劑、化學藥品、空調結構件、汽油桶內襯、電子元件等。在食品包裝方面，EVOH的塑料容器完全可以替代玻璃和金屬容器，國內多家水產公司出口海鮮就使用PE/EVOH/PA/RVOH/PE五層共擠出膜真空包裝。在加快EVOH複合膜研究同時，國外也在研究EVOH拉伸取向，新型EVOH薄膜對氣體的阻隔性能為現有的高性能的非拉伸EVOH薄膜的3倍。另外EVOH也可以作為阻隔材料塗覆在其他合成樹脂包裝材料上，起到增強阻隔性能效果。

尼龍類包裝材料以前一直使用“尼龍6”。但是“尼龍6”的氣密性不理想。有一種從間二甲基胺和已二酸縮聚而成的尼龍(MKD6)的氣密性比“尼龍6”高10倍之多，同時還有良好的透明性和耐穿刺性，主要被用於高阻隔性包裝薄膜，用於阻隔性要求很高的食品軟包裝。其食品衞生性也得到FDA的許可。

它作為薄膜的最大特點是阻隔性不隨濕度的上升而下降。在歐洲，由於環境保護問題突出，作為PVDC類薄膜的替代產品，MXD6尼龍的使用量是很大的。由MXD6尼龍和EVOH複合而成的具有雙向延伸性的新型薄膜，作為一種高阻隔性的尼龍類薄膜。複合的方法有多層化複合，也有采用將MXD6尼龍和EVOH共混拉伸的方法。

在其它基材的薄膜上鍍覆SIOx(氧化硅)後製得的所謂鍍覆薄膜越來越受到市場重視，除了氧化硅鍍膜以外，還有氧化鋁蒸鍍薄膜。其氣密性能與同法獲得的氧化硅鍍膜相同。

近年來多層複合、共混、共聚、蒸鍍技術發展極為迅速。高阻隔性包裝材料如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的多層複合材料及硅氧化合物蒸鍍薄膜等得到進一步開發，其中尤以下列產品更為引人注目：MXD6聚酰胺包裝材料；硅氧化物蒸鍍薄膜等。

紙塑鋁高阻隔包裝是以食品專用紙板作為基料的包裝系統，由聚乙烯、紙、鋁箔等複合而成的紙質包裝。目前市場上常見的紙塑鋁高阻隔包裝主要有4種原材料:即紙板、聚乙烯、鋁箔和油墨。紙板不直接接觸包裝內容物，但其是包裝的重要構成部分，佔整個包裝重量的75%左右。主要作用是加強包裝成型後的挺度和硬度。聚乙烯無菌包裝中食品級的聚乙烯，重量佔整個包裝的20%左右，主要作用是阻隔液體滲漏和微生物侵襲。鋁箔無菌包裝中鋁箔的重量只佔整個包裝的5%左右，主要作用是避光和阻斷透氣，保持內容物不被氧化，減少營養損失，保持口味新鮮。油墨油墨在無菌包裝中的重量微乎其微，但是對衞生安全卻非常重要。目前市場上乳品和飲料包裝印刷用油墨主要是溶劑性油墨和水性油墨。

紙塑鋁高阻隔包裝技術不僅在乳製品行業有很好的發展空間，而且在其他的行業也有了長足的發展。我國飲料行業中一大批大型骨幹企業的技術裝備已接近或達到了國際先進水平。未來飲料行業對包裝設備需求很大，尤其是茶、果汁等不含氣飲料的灌裝設備。現在國內90%以上的無菌包裝材料市場還在被利樂、康美包占有。

紙塑鋁高阻隔包裝由於其優點明鮮，在我國有良好的發展趨勢。其主要原因也有二個，第一個，我國牛奶產量主要在北方，而南方的牛奶消費比北方大，牛奶的常温包裝就顯得尤為迫切。第二，隨着國民生活水平提高，對果汁飲料及茶飲料的需求逐年增加。因此，無菌包裝食品的需求量不斷增加。無菌複合材料加工國內除跨國企業外。未來幾年國內無菌複合包裝材料的產量與質量將有很大提高，今後有可能進入伊利、蒙牛、光明等國內著名乳品集團，從而打破垮國企業的壟斷局面。無菌包裝的發展前景是很好的，目前急需國家有關部門政策支持，無菌包裝產品在低端市場惡性競爭而把國內中高端紙塑鋁高阻隔包裝市場拱手讓給跨國企業。

國際上某些包裝學者認為，所謂高阻隔，可以定義為一種材料具有很強的阻止另一種材料進入的能力，不論另一種材料是氣體、水汽、氣味，還是怪味或香氣。目前正在使用的高阻隔包裝材料中最典型的就是阻氧材料，其中常見的是EVOH和尼龍樹脂製成的。這些阻氧性材料又通常需要與聚乙烯（PE）複合後使用，因為後者具有良好的隔潮性。

此外，聚丙烯（PP）和聚酯（PET）一般可利用來作為高阻隔包裝薄膜的基材。這樣，PE、PP和PET三種塑料薄膜可作為阻隔材料的基材加工成多層結構。

在生產這些高阻隔多層薄膜中不斷形成了不同的加工技術與方法，其運作藝術體現在使加工成本和材料性能之間的比例關係達到合理協調。很多製造廠根據各自具體情況採用不同的加工方法，有的使用共擠加工，有的採用層合技術，有的則採用塗布方法。

具體採用什麼加工技術，往往取決於用户的最終使用需求，例如，如果使用場合只需要中等水平的高阻隔薄膜材料，那麼，他們只需要使用PVDC或EVOH塗布到PE的基材上去即可，這是一種十分經濟的加工方法。生產這種同等性質的阻隔薄膜的另一種加工方法，就是先得到PE的薄膜材料，然後用EVOH作為阻隔層進行層合，再在其上面增加另一層PE。究竟包裝薄膜材料的結構應該設計成什麼形式，這取決於很多因素如，需要加工的數量，運作的時間長度，必須達到的性能參數，還有最後包裝件的充填方式，是否常温封嚴還是需要配裝拉鍊等等。

這幾年來，生產上述各類高阻隔薄膜的加工設備也得到了改進和升級。在開發材料過程中，材料加工廠的技術進步一直是與設備更新結合在一起的。

今天，高性能阻隔薄膜或高阻隔包裝廣泛地使用在食品行業。西方國家的有些學者分析説，高阻隔包裝的應用在歐洲和日本比在美國顯得更加普遍。在西歐和日本，消費者十分重視食品的質量，而且食品的消費表現得更加社會化，而在北美地區，似乎更加強調個性化，也就是説，他們更加喜愛口味變化快、更熱和更新鮮的食品。

在美國很早就重視高阻隔性材料的應用。實際上，在共擠薄膜加工技術方面，美國走在世界其他國家的前列。不過，美國還有不少先進的方法也是從其他工業發達國家引進的。在普遍使用高阻隔性包裝的其他領域中，包括醫療器械、藥品及日漸興隆的寵物食品等。高阻隔軟包裝系統得到迅速發展的一個重要原因還在於這種包裝可以防止細菌的蔓延。很多種這類新型軟包裝也在發展中，有的配上某些金屬箔或噴塗金屬層形成高阻隔性，有的還裝上拉鍊或者類似的結構。

人們已經預測，“主動包裝”（Active packaging）將成為塑料薄膜阻隔包裝應用的一種發展趨勢。主動包裝也稱“可變包裝”（Variabe packaging），其含義不僅限於指不再不準任何外部氣體進入包裝內，還包括調節包裝內部的氣體成 分，使之不斷地保持最佳協調狀態。在這類包裝中，還有一種所謂“氧氣淨化器”（oxygen scavensers），可使包裝件頭部空間或間隙處的氧氣被裝入包裝件中的這類物質吸收或去除。這種新型包裝技術在日本已經使用，所以有人認為這種包裝可能去發展成為新一代的包裝形式。這類包裝的顯著特點就是不僅僅是阻隔其他氣體進入，而且可以調節包裝件內部的氣體環境及其組成。因此，有學者認為，這種主動包裝將會迅速發展並不斷完善，特別是對新鮮水果、蔬菜類的產品包裝，將是軟包裝產業快速發展的一個重要領域。