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???? 大量的卷狀鍍膜材料正廣泛地應(yīng)用于包裝。有些是由于外觀裝飾效果原因選用，有些是因?yàn)楣δ茉颍驗(yàn)橥ǔ３练e材料會(huì)給予基材很好的阻隔性能。在此領(lǐng)域，卷狀鍍膜材料的絕大多數(shù)用戶是采用電阻蒸發(fā)沉積方法把鋁沉積在塑料薄膜上。但是，近來對(duì)透明阻隔鍍膜已表現(xiàn)出極大的興趣。
???? 本文將評(píng)述在包裝工業(yè)使用卷狀鍍膜材料的用途、為什么使用這些材料的理由以及加工過程的經(jīng)濟(jì)性，并分析未來發(fā)展趨勢。
???? 一、用途
???? 在包裝工業(yè)，幾乎已經(jīng)普遍使用真空鍍膜卷材，采用電阻蒸發(fā)沉積過程把鋁蒸鍍至塑料薄膜和紙張基材。在日本，已經(jīng)使用SiOx和Al2O3透明阻隔鍍膜。其他還有少量的使用特殊沉積。當(dāng)然，這些和用電阻蒸發(fā)鍍鋁相比顯得微不足道了。
???? 同樣地，在包裝行業(yè)，幾乎所有使用的真空卷繞鍍膜材料是柔性基材（亦即薄膜和紙張）。有一些采用金屬化卡紙和半硬質(zhì)材料，但是同樣地和使用柔性基材相比是微不足道的。
???? 在卷繞鍍紙方面，大多使用直接金屬化紙。但是，轉(zhuǎn)移金屬化紙和卡紙也有著一定的用量。轉(zhuǎn)移工藝特別適合于厚的卡紙或質(zhì)量差的紙張的金屬化。對(duì)于厚的卡紙，由于只能把有限長度的紙卷放入金屬化蒸鍍?cè)O(shè)備中，這樣使得蒸鍍加工成本很高。對(duì)于直接鍍紙，通常需要在紙上涂布涂料和粘土以得到一個(gè)光亮的表面效果。對(duì)于轉(zhuǎn)移加工，成品的光澤度取決于轉(zhuǎn)移膜而不是紙張的平滑度，因此可以使用比較粗糙的低成本紙。
???? 在軟包裝中通常使用的各種基材在表1和2中列出。
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???? 在大多數(shù)應(yīng)用中，金屬化薄膜和其他材料復(fù)合并通常印刷以構(gòu)成一個(gè)最終的包裝。而金屬化紙?jiān)诖蠖鄶?shù)情況都是單獨(dú)使用的。
???? 目前所用的金屬化基材以及復(fù)合物的應(yīng)用在表3中列出。
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???? 現(xiàn)在有些金屬化包裝材料的應(yīng)用和有關(guān)卷狀鍍膜的改變是顯著的，也是值得關(guān)注的。比如在美國用于香味密封的金屬化PET膜，現(xiàn)在出現(xiàn)于各種品牌的卷煙上。在歐洲，習(xí)慣用PET/鋁箔/PE復(fù)合材料來真空包裝磨碎的咖啡。基于環(huán)保要求已逐步地由VMPET/PE復(fù)合膜取代。在美國和世界其他地方，在卷煙包裝中同樣基于環(huán)保要求，金屬化紙?jiān)陂_始替代鋁箔/紙復(fù)合。
???? 二、使用原因
???? 在包裝中使用金屬化材料是由于裝飾和功能的原因。對(duì)于它們使用在裝飾用途的理由是顯而易見的。鍍鋁膜和鍍鋁紙光亮的表面給予包裝無比的貨架吸引力，這正是包裝設(shè)計(jì)者所長期關(guān)注的。在金屬化膜上印刷透明油墨給出了極明亮的效果，并給予產(chǎn)品包裝一個(gè)高質(zhì)量的外形?，F(xiàn)在全息模壓膜已應(yīng)用于包裝，大量地作為標(biāo)簽來增加視覺效果。同樣地模壓的金屬化紙?jiān)诙喾矫孢M(jìn)入了市場，應(yīng)用于包裝及禮品包裝。在功能方面，大量使用金屬化材料是由于它們的阻隔性能，但是還有其他的功能用途如用作電子元件的防靜電包裝。
???? 對(duì)于阻隔包裝，四個(gè)方面的性能必須考慮：
???? 氣體阻隔性：通常用氧氣透過率表示，測量為CC/m2/24h。
???? 水汽透過率：用WVTR表示（也有表示為MVTR）, 測量為g/m2/24h。
???? 香味阻隔性：通常和氣體阻隔性等同。
???? 光線阻隔性：特別是在紫外光譜段。
???? 不同的食品和其他的包裝產(chǎn)品有不同的阻隔要求，可能需要上面提出的阻隔要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)。
???? 金屬化薄膜的加工過程提高了此薄膜對(duì)氣體和水汽的阻隔性能，但不是給予最終的阻隔性，比如金屬化PET的阻隔性和金屬化PP就是不同的。但是對(duì)于光線的阻隔顯然直接取決于金屬鍍層的厚度，與基材無關(guān)。表4給出了一些常用包裝薄膜的透過率數(shù)據(jù)。
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???? 目前金屬化紙一般不提供任何的阻隔性能，當(dāng)然光線阻隔是肯定的。在此方面正在進(jìn)行一些研發(fā)，對(duì)包裝者具有吸引力。
???? 本文沒有詳細(xì)地討論卷狀鍍膜基材的阻隔性能或金屬化薄膜和紙的其他性能。簡要關(guān)注附著力和抗彎曲性這兩個(gè)在軟包裝中的重要參數(shù)。
???? 通常包含鍍鋁薄膜的包裝復(fù)合膜需要一個(gè)對(duì)應(yīng)用有足夠的層間結(jié)合強(qiáng)度。但是在這樣的復(fù)合膜中的薄弱點(diǎn)是在鋁和聚合物的界面上，在包裝應(yīng)用中這非常關(guān)鍵，在經(jīng)過特別處理的聚合物表面金屬化可以改善層間結(jié)合強(qiáng)度，最近有消息說含有金屬化CPP的復(fù)合膜已經(jīng)達(dá)到了極高的結(jié)合強(qiáng)度。
???? 在鋁層厚度為200~500時(shí)，金屬層足以可塑，金屬化薄膜將可經(jīng)受彎曲而不顯著失去阻隔性，性能要比鋁箔好。雖然對(duì)于透明阻隔薄膜到現(xiàn)在為止有了點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，但是也有人認(rèn)為對(duì)于750~1000的SiOX鍍層的彎曲龜裂性能是有問題的，對(duì)于AlOX的鍍膜，使用較薄的鍍層到200~500，可以減少此類材料彎曲龜裂的可能性。
???? 三、經(jīng)濟(jì)性
???? 如上所述，現(xiàn)在用于包裝的絕大多數(shù)卷狀鍍膜材料是用蒸發(fā)鍍鋁的塑料薄膜和紙。這種金屬化加工過程是提供包裝裝飾效果或包裝材料阻隔性能非常經(jīng)濟(jì)的方法。
???? 在今天包裝領(lǐng)域所用的卷繞鍍膜設(shè)備是高速運(yùn)行的設(shè)備，典型的鍍膜速度達(dá)600m/min以上，高度自動(dòng)化，鍍膜過程自動(dòng)控制。設(shè)備的鍍膜寬度可超過4m。兩種典型基材鍍鋁的成本和產(chǎn)量數(shù)據(jù)在表5中給出。
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???? 注：以上數(shù)據(jù)按24h/天，7天/周運(yùn)行計(jì)算。成本包括設(shè)備折舊以及所有的運(yùn)行成本，但不包括基材。
???? 四、展望將來
???? 在考慮包裝工業(yè)用卷狀鍍膜材料新的發(fā)展時(shí)，必須完全了解用戶特別是食品公司的要求，意識(shí)到所有包裝產(chǎn)品增長的需求，包括膜卷鍍膜種類，并應(yīng)盡可能環(huán)保。不清楚了解這兩個(gè)基本要求，卷繞鍍膜工業(yè)將處于危險(xiǎn)的發(fā)展。
???? 1、設(shè)備和加工過程的發(fā)展
???? 設(shè)備的發(fā)展包括蒸鍍系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、卷繞系統(tǒng)等，現(xiàn)在各設(shè)備制造廠家都正在進(jìn)行中。電阻蒸發(fā)的改進(jìn)，電子束蒸發(fā)，濺射和等離子體沉積技術(shù)都已有報(bào)道。
???? 由于基材薄膜變薄，使得材料有時(shí)更加熱敏感，基材的熱負(fù)荷成了限制卷繞鍍膜設(shè)備速度性能的顯著因素。對(duì)特別薄的薄膜和紙高質(zhì)量地卷繞鍍膜的高速度卷繞系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)問世。監(jiān)測系統(tǒng)和閉環(huán)控制的發(fā)展已經(jīng)顯著地改進(jìn)了在高鍍膜速度和寬薄膜寬度時(shí)非常均勻的鍍層。
???? 2、透明阻隔薄膜
???? 近年來透明阻隔鍍膜得到了很大的關(guān)注。常規(guī)的鍍鋁材料和透明阻隔鍍層材料的比較在表6中給出。對(duì)于一些特別的用途，要求包裝內(nèi)容可見或可微波加熱，并不需要光線阻隔時(shí)，透明阻隔薄膜有它的市場發(fā)展機(jī)會(huì)。這樣的例子是在日本市場上出現(xiàn)的貨架擺放穩(wěn)定且可微波加熱的食品，另外是替代不環(huán)保的PVDC涂布PET以及其他用于MAP和CAP包裝蓋材薄膜。
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???? 由表6可見，氧化鋁鍍層具有和氧化硅鍍層類似的阻隔性能，并且有特殊的優(yōu)點(diǎn)，可以和鍍鋁接近的線速度生產(chǎn)，因而在價(jià)格上僅比鍍鋁稍高。
???? 1、阻隔的金屬化紙
???? 這種產(chǎn)品目前還不存在。但是有關(guān)單位正在進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品。這是非常有意義的創(chuàng)新。紙張視為比薄膜更為環(huán)保的產(chǎn)品，盡管大量的鍍鋁紙用于包裝，除了阻隔光線外無疑是利用它的阻隔性能。一旦在這方面取得成功，和許多包裝采用的不環(huán)保的鋁箔和紙的復(fù)合膜相比有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)，從而進(jìn)行替代，肯定會(huì)大大增加卷狀鍍鋁紙的用量。
???? 2、環(huán)境考慮
???? 軟包裝特別是塑料包裝已經(jīng)受到政府和公眾大量的評(píng)論，壓力正在增加。由于各種原因，廢棄物焚燒是一種不能接受的方法。因此，對(duì)包裝材料驅(qū)動(dòng)的環(huán)境力量首先是能源和資源效率高的材料，然后是可再生。
???? 表7給出了生產(chǎn)某些包裝材料所需的能源，展示出了卷繞鍍膜塑料薄膜的效率。
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???? 對(duì)于阻隔包裝，還沒有薄膜生產(chǎn)廠家開發(fā)出可以滿足許多食品包裝需求的高阻隔可熱封的單層聚合膜，因此大多數(shù)包裝薄膜都是復(fù)合物材料。
???? 不含真空卷繞鍍膜的復(fù)合物常常采用的材料是不能再生的復(fù)合材料，主要是含鋁箔的復(fù)合材料。復(fù)合材料紙/PE/鋁箔/PE理論上能再生，但現(xiàn)在所建議的處理過程很費(fèi)錢，且本身在環(huán)保方面是不健全的。對(duì)于采用鍍鋁的真空卷繞鍍膜復(fù)合材料，在常規(guī)的鍍鋁膜情況，金屬層厚度比所用的塑料薄膜薄200倍（作為對(duì)比，鋁箔厚度和塑料薄膜是同一個(gè)數(shù)量級(jí)），因而整個(gè)復(fù)合材料在許多情況可以再生?，F(xiàn)在在美國至少有一個(gè)生產(chǎn)VMPET/PE復(fù)合產(chǎn)品的供應(yīng)商是在采用復(fù)合過程中的邊料和廢料碾碎后擠出的薄膜。這種PE薄膜可能至少包含20%的再生復(fù)合物（約5%的VMPET）。得到的薄膜是不透明的，但是在PE/VMPET/PE三層復(fù)合中作為外層使用， 在性能方面沒有任何明顯的降低。
???? 對(duì)于鍍鋁紙來說，產(chǎn)品再生目前已經(jīng)得到了普遍的使用。此外相信前面所提到的新高阻隔鍍鋁紙將也是可以再生的。
???? 鍍氧化硅和氧化鋁的透明阻隔薄膜也可以采用和鍍鋁膜差不多的方法再生。當(dāng)再生料用作擠出薄膜的用途時(shí)，由于沒有像印刷油墨等材料的污染，鍍氧化硅和氧化鋁膜再生料所生產(chǎn)的薄膜應(yīng)該比鍍鋁膜相對(duì)透明。
???? 但是必須指出，除了卷繞鍍膜外確定包裝復(fù)合物再生能力的方向更加重要。決定性的方向是所用材料的性質(zhì)和各種聚合物的相容性。比如PP和PP的復(fù)合膜是可以再生的，薄的PET和厚的PE復(fù)合膜也許也可以再生，PET、EVOH和PE的復(fù)合膜也許不能，含有紙和鋁箔或薄膜和鋁箔的復(fù)合物也不能。印刷油墨的量和型號(hào)以及所用的復(fù)合膠水也起著重要作用。表8給出了各種包裝材料再生能力的定性比較。
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???? 五、結(jié)論
???? 在包裝領(lǐng)域卷繞鍍膜是一個(gè)有活力及增長的工業(yè)產(chǎn)品。環(huán)境對(duì)于包裝的挑戰(zhàn)意味著對(duì)卷繞鍍膜的挑戰(zhàn)。但是，這種挑戰(zhàn)是一個(gè)巨大的機(jī)遇，極大地與卷繞鍍膜可以鍍極薄的鍍層而不妨礙所用材料的再生能力，又給予基材阻隔性能這個(gè)事實(shí)有關(guān)。的確，在一些例子中利用卷繞鍍膜可以使一些復(fù)合物例如具有高阻隔的鍍膜PP和印刷PP復(fù)合，從而替代那些包含不同材料的不理想復(fù)合膜。
???? 對(duì)于鍍鋁薄膜的一個(gè)危險(xiǎn)來自于不知情的消費(fèi)者，把鍍鋁膜和鋁箔混為一談，無知地指責(zé)鍍鋁材料。對(duì)于這一點(diǎn)，有關(guān)的行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)該多做宣傳普及教育公眾的工作。