我國阻隔性塑料包裝薄膜技術(shù)發(fā)展和行業(yè)創(chuàng)新

改革開放二十多年來，我國塑料包裝行業(yè)得到穩(wěn)步的高速發(fā)展，已經(jīng)從一個(gè)初期分散性的行業(yè)發(fā)展成為獨(dú)立的、產(chǎn)品門類齊全的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年我國塑料包裝材料領(lǐng)域的市場(chǎng)年需求將達(dá)到550萬噸，年均需求增長率為10%，在塑料制品行業(yè)中增長速度最快，是具有廣闊發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè)。其中，薄膜是用量最大的塑料包裝材料，由于其無毒、質(zhì)輕、包裝美觀、成本低的特點(diǎn)，因而應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展，幾乎滲透到工農(nóng)產(chǎn)品和日常生活用品的各個(gè)方面，塑料包裝薄膜行業(yè)的投資正在快速增長。因此，把握國際、國內(nèi)塑料包裝薄膜的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展的總體趨勢(shì)，對(duì)于審時(shí)度勢(shì)地進(jìn)行前瞻性正確決策具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

　　塑料薄膜的功能化發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，產(chǎn)品的分類越來越細(xì)，對(duì)于產(chǎn)品的包裝并不僅僅局限在視覺效果上，而是要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和市場(chǎng)的需求，朝功能化、多樣化方向縱深開發(fā)。近年來，技術(shù)的進(jìn)步使得塑料包裝薄膜的功能化發(fā)展趨勢(shì)日漸明顯，高要求、高技術(shù)含量的塑料包裝薄膜正成為許多企業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)和研發(fā)目標(biāo)，其包裝功能是多樣的，除對(duì)一般薄膜的抗靜電、抗粘連和爽滑性要求外，主要通過原材料、助劑或工藝的調(diào)整賦予包裝薄膜某些特殊的功能，如適應(yīng)香煙和飲料包裝挺括性與緊貼性需要的熱收縮性、適應(yīng)蔬菜和水果包裝需要的透氣性、適應(yīng)電子元件包裝需要的導(dǎo)電性、適應(yīng)可透視包裝需要的高光學(xué)性能、適應(yīng)金屬設(shè)備和儀器包裝需要的防銹性以及日益在食品、化妝品、醫(yī)藥方面廣泛需要的阻隔性和抗菌性等，薄膜的功能化提高了產(chǎn)品的附加值。其中阻隔性塑料包裝薄膜是目前發(fā)展最快的功能薄膜之一。據(jù)著名的英國Pira國際集團(tuán)公司近期發(fā)布的一份《未來5年歐洲8個(gè)高利潤包裝市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)》的研究報(bào)告，該報(bào)告提供了歐洲300家相關(guān)包裝跨國企業(yè)關(guān)于高利潤包裝市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)展望的第一手資料，精確量化了高利潤市場(chǎng)在今后2年和5年的增長情況，研究表明，高阻隔性材料位于高附加值產(chǎn)品的第4位。在我國，阻隔性包裝薄膜處于推廣使用的增長期，國內(nèi)生產(chǎn)的阻隔性薄膜大多應(yīng)用在低端產(chǎn)品的包裝，性能優(yōu)良的阻隔性薄膜還需要大量進(jìn)口，因此市場(chǎng)發(fā)展空間很大。

　　阻隔性

　　樹脂阻隔性能是指對(duì)小分子氣體如氧、水汽、液體及氣味等的屏蔽能力，阻隔性薄膜主要用于食品和醫(yī)藥包裝，確保包裝物在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中保香保味不變質(zhì)，以延長其保質(zhì)期和貨架壽命。隨著生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高，各種方便食品如肉制品、乳制品、淹鹵制品等的需求量越來越大，對(duì)醫(yī)藥產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，此外阻隔性塑料薄膜也廣泛應(yīng)用在化妝品、茶葉、化學(xué)試劑、農(nóng)藥、香料、飼料等產(chǎn)品的包裝，因此阻隔性薄膜已成為各國競(jìng)相開發(fā)的熱點(diǎn)。在阻隔性塑料薄膜中阻隔性樹脂的使用是關(guān)鍵，主要有聚乙烯醇(PVA)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、偏氯乙烯共聚物(PVDC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、特殊尼龍(MXD2)、尼龍(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，在這些阻隔性樹脂中，PVA、EVOH、PVDC、PEN屬于高阻隔性材料，最常用的是PVDC和EVOH，而PA與PET的阻隔性相近，屬于中阻隔性材料。研究表明，PVA具有最好的阻氧性能，但是由于含有大量的羥基，其透濕性較大，對(duì)水敏感;把乙烯醇與乙烯共聚得到的EVOH(一般乙烯含量為25%～45%)減少了材料中的羥基，因此其阻濕性能大大改善，盡管透氧率有所提高，但仍然是比PVDC優(yōu)良的高阻隔性材料，PVA與EVOH的缺點(diǎn)在于材料中的羥基易與環(huán)境中的水結(jié)合成氫鍵，其阻濕性能受濕度影響較大，因此只能用于芯層;PA有一定的阻隔性，但吸濕率大而影響阻隔性，所以一般也不能作外層;經(jīng)過改性的特殊尼龍MXD2的耐熱性更好，吸濕率低，阻隔性隨溫度和濕度的增加而下降很少，因此盡管開發(fā)較晚但其發(fā)展應(yīng)用卻很快。

　　PVDC是最早開發(fā)的高阻隔性材料，使用歷史較長，從80年代開始廣泛用于食品包裝，國內(nèi)主要用作腸衣膜，PVDC具有極好的阻氧阻濕性能，但是由于含氯而受到環(huán)保人士的反對(duì)，在歐洲的一些國家屬禁用材料。PEN是一種綜合性能優(yōu)秀的高阻隔性材料，但其價(jià)格昂貴，推廣應(yīng)用受到限制。在新材料的開發(fā)方面，美國、日本等國家的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)做了大量的工作，通過改性技術(shù)各種具有新功能特性的新牌號(hào)樹脂不斷推出，如吹塑級(jí)PVA和PVDC、可拉伸的EVOH、阻隔性茂金屬聚丙烯等，因此在原料的使用方面，國內(nèi)企業(yè)具有更寬的選擇面。

　　阻隔性塑料包裝薄膜的生產(chǎn)工藝

　　由于材料自身特性的局限性或價(jià)格的因素，一般阻隔性材料都不單獨(dú)使用，為了滿足不同商品對(duì)阻隔性的要求，軟塑包裝已經(jīng)由原來的單層薄膜的生產(chǎn)，向多品種、多功能層次的復(fù)合包裝膜發(fā)展，目前使用得最為普遍的阻隔性塑料包裝薄膜的復(fù)合技術(shù)有4種:干式復(fù)合法、涂布復(fù)合法、共擠出復(fù)合法和蒸鍍復(fù)合法。

　　干式復(fù)合法

　　干式復(fù)合法是以各種片材或膜材作基材，用凹版輥在基材表面涂布一層粘接劑，經(jīng)過干燥烘道烘干發(fā)粘后，再在復(fù)合輥上壓貼復(fù)合。這是目前國內(nèi)最常用的一種復(fù)合膜生產(chǎn)方法，干式復(fù)合的特點(diǎn)是適應(yīng)面廣，選擇好適當(dāng)?shù)恼辰觿魏纹幕蚰げ亩伎梢詮?fù)合，如PE膜、PP膜、PET膜、PA膜等，而且復(fù)合強(qiáng)度高，復(fù)合速度快。但在這幾種方法中，干式復(fù)合成本最大，另外由于粘接劑用量一般在2.5～5(g·ｍ-2)(干固量)，因此有溶劑的殘留和環(huán)境污染問題存在。

　　涂布復(fù)合法

　　涂布復(fù)合法的工藝比較簡單，對(duì)于較難單獨(dú)加工成膜的阻隔性樹脂，如PVA、PVDC等均可以采用涂布復(fù)合。PVA的熔融溫度為220～240℃，分解溫度200℃，要加工成薄膜需要添加增塑劑和穩(wěn)定劑，以提高熱分解溫度，降低熔融溫度，生產(chǎn)PVA系聚合物薄膜的設(shè)備和技術(shù)都很昂貴，國內(nèi)聲稱已經(jīng)開發(fā)了PVA的制膜技術(shù)，并且已開始規(guī)?；a(chǎn)。同樣的原因PVDC也難以單獨(dú)成膜。所以，目前對(duì)于PVA和PVDC的使用較為成熟的技術(shù)是涂布工藝，PVA是水溶性的，在實(shí)際使用中采用水和乙醇的混合物作溶劑，在PE或PP薄膜上涂布4～6μm的厚度PVA，由于PVA的耐水性較差，可以采用在PVA溶液中添加交聯(lián)劑以提高其耐水性，同時(shí)也提高了PVA與PE、PP的附著力，可省去底涂，為了制袋方便，涂布PVA的PE或PP膜可以與其它膜進(jìn)行干式復(fù)合，形成涂布PVA/PE(或PP)/LDPE結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜，這種膜的阻隔性能好，抽真空效果比PA/LDPE還要好，成本比較低。用于涂布的PVDC是偏氯乙烯與丙烯酸酯單體進(jìn)行乳液聚合的共聚物，加上適當(dāng)?shù)娜軇┖吞砑觿┖?，涂覆于玻璃紙?/FONT>BOPP、尼龍和聚酯上面，使之具有良好的阻濕阻氣性能和熱封性能，PVDC使用的最大問題在于其安全衛(wèi)生性，一般認(rèn)為單體含量應(yīng)小于1×10-6。