新型高阻隔性包装材料—GT薄膜(上)

2007/8/10 15:04:24

近年来，国际上出现了一种新型高阻隔性包装材料镀膜材料，它是以PET膜为基材，在其表面沉积SiOx蒸汽而形成的一种高阻隔性透明包装薄膜，简称GT薄膜。由于使用了SiOx这种制造玻璃的成分，所以GT薄膜也被称为“软玻璃”。目前，这种包装材料在美国、日本及欧洲等国家和地区的商品包装中已经得到广泛应用。1 GT薄膜的阻隔性能及其应用GT薄膜不仅可以达到铝塑复合材料的阻隔性能，而且还有许多显著的特点，如阻隔性能不会因温度和湿度的变化而改变；保香性能优于PVDC，能阻止外界的异味渗入；透明性、微波穿透性能优良，适合微波食品包装等；同时其包装废弃物有较好的环境适应性。目前，这种包装材料在一些发达国家已得到广泛应用。如日本已用其包装方便食品、酒类、饮料、果汁、洗涤剂以及作为软管、盖膜（如快餐食品、微波食品容器）、蒸煮袋等使用；美国则主要用SiOx/PE/Paper/PE屋脊形包装盒包装柠檬汁、混合果汁等饮料和用作快餐盒盖材及药品包装等；欧洲用于饼干、巧克力、脱水汤料、肉制品、药品等包装（如德国市场上销售的Buss牌带有汤和熟食的可蒸煮、微波加热的快餐即是用PET/SiOx/PET封盖包装的）；另外，在欧洲市场上还有大量的用PE/SiOx/PET/Paper/PE制成的利乐包装盒，用于果汁、饮料、牛奶等包装，获得与玻璃瓶一样的保鲜、保香效果。目前，国内SiOx镀膜材料的开发研究也已取得了一定成果。2 SiOx镀膜材料的生产工艺和方法SiOx镀膜材料的生产工艺和方法主要有物理蒸镀法（PVD）和化学蒸镀法（CVD）两种。2.1物理蒸镀法物理蒸镀法是在高真空下以一氧化硅（SiO）作原材料，通过高温加热使之升华，并通过控制氧气的导入量，在塑料基材（PET、OPPL、LDPE、BON等）表面形成x值不同的SiOx薄层。物理蒸镀加热有多种方式。一种是用电阻丝加热方式，一般用片状的一氧化硅原料；另一种方法是采用大功率电子枪发射强电子束，电子束集中轰击一氧化硅某一点，瞬间产生高温，使之升华，进而沉积在基材上。日本的尾池工业公司、瑞士的Flex product公司、德国的Van-leer公司、意大利的CeTev公司等都采用此种加热方式。2.2化学蒸镀法化学蒸镀法是以液态的六甲苯二醚（HMDSO）、四甲基二硅烷（TMDSO）等有机硅化合物或气态的硅烷为原料，在真空室内通入作为载体的氦气和起氧化作用的氧气或氧化二氮（N2O），用高频电磁波（一般采用13.56MHz）或微波（一般采用2.45GHz）使粒子离化、活化，然后以SiOx的形态沉积于塑料薄膜基材表面。因为利用等离子气体的激活作用，所以此种方法也称为等离子气体强化蒸镀法（PECVD）或者等离子体化学气相沉积法。美国的AircoCoating公司是最早开发这种方法的公司，它以六甲苯二硅醚为原料，采用最高频电磁波高温等离子法；而美国的ECD公司采用的是微波低温等离子气体法。为了进一步提高产品的阻隔性能，还有一种两步化学法，此法以六甲苯二醚等有机硅化合物为原料，用低温等离子法使蒸发粒子等离子化，在塑料基材上形成有机硅化合物的薄膜，然后再将其氧化成为硅氧化物。硅氧化物层表面更为光洁，可使阻隔性能提高1倍左右。在这两种方法中，物理蒸镀法所需的真空度较高，为10-2~ 10-3 Pa，温度较高，涂层厚度可达到40~50nm,颜色浅黄，原材料利用率在25%左右，目前这种工艺的速度可达到500m/min；化学蒸镀法所需真空度为2 Pa左右，涂层厚度15~30nm，明亮透明，原材料利用率大于或等于5%，阻隔性能高于物理蒸镀法，生产速度较慢，只能达到90~300m/min。近年来，国外对等离子气体强化化学蒸镀法进行了较为深入的研究，虽然这种生产工艺设备投资较大，但原材料利用率高，产品性能好，从长远来看应该是发展趋势。

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