蒸镀氧化物型阻隔性包装薄膜

蒸镀氧化物型阻隔性包装薄膜是利用镀覆在塑料薄膜表面的无机涂层，来实现对O2、水蒸气和芳香物质的阻隔性。其中，透明蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜具有特别优良的阻隔性能，并同时具备透微波性以及耐高温、耐低温性，广泛应用于真空包装、充气包装、微波食品包装和蒸煮包装等方面。
在蒸镀氧化物型阻隔性包装薄膜中，蒸镀氧化硅型透明阻隔性包装薄膜是开发应用比较成功的一个品种，也是20世纪末期，复合软包装领域中非常引人注目的一项重大突破。同时，这种薄膜是透明蒸镀型阻隔型包装薄膜的代表性产品，被塑料软包装界普遍认为是最有发展前途的软包装材料之一。如今，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜已经成为一个工业化实用产品并达到一定的规模。早在1996年，日本的透明蒸镀型阻隔性包装薄膜便已达到阻隔型包装薄膜应用量的2%左右，见表1。
与镀铝型阻隔性包装薄膜一样，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜是在塑料薄膜的表面上通过特定的加工，镀覆一个薄薄的无机涂层，利用无机涂层对O2、水蒸气以及芳香物质等的阻隔性，从而制得高阻隔性的复合软包装材料。基于此，这两种阻隔性薄膜具有很多类似的特点，例如：
1. 薄膜所镀覆的阻隔性涂层的厚度都很薄，仅为几十nm，因此能显著节约资源；
2. 两种薄膜对O2、水蒸气和芳香类物质都同时具有极其优良的阻隔性。
当然，尽管有这样一些共同点，但蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜和镀铝阻隔性薄膜毕竟是完全不同的两种材料，它们之间存在着巨大的差异，比如：蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜具有良好的透明性，可使所包装的商品具有十分优良的展示性能，从而有更好的商业效果（对于需要遮光贮存的商品，则不宜使用蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜）。另外，镀铝型阻隔性包装薄膜中含有金属铝的涂层，不能透过微波，因此不能用于微波食品的包装。与之相反，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜具有良好的微波透过功能，可以用于微波食品包装，如此等等，不一而足。除了性能上的种种差异之外，在制造方法、应用等方面，这两种包装薄膜也存在着巨大的差异。

蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的制备方法
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的制备方法有物理蒸镀（PVD）和化学蒸镀（CVD）两大类。根据具体实施方法的不同，又分为如下几种方法。
1. 物理蒸镀
物理蒸镀也称为“物理气相沉积法”，包括：电阻丝蒸镀法、电子束蒸镀法以及溅射法等等。其中，电阻式蒸镀法和电子束蒸镀法均需要在高温下使SiO气化，而溅射沉积法则是应用单元素靶材溅射，具有沉积温度低、沉积速率高、靶材不受限制以及镀膜质量好等优点。
（1）电阻丝蒸镀法。电阻丝蒸发镀法是在真空室中利用电阻丝加热SiO，在这种情况下温度可高达1700℃，高温及真空环境使SiO以原子或分子的形态从其表面气化逸出，形成蒸气流并随后在基材表面沉积，从而制得含SiOx（Si3O4 、S2O3和 SiO2等物质的混合物）镀层的阻隔性包装薄膜。
（2）电子束蒸发镀膜法。电子束蒸发镀膜法是将SiO放入到水冷铜坩锅中，直接利用电子束加热使之蒸发气化，然后凝结在基材的表面上，从而形成SiOx镀层的阻隔性包装薄膜。电子束轰击热源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度和更高的蒸发温度（一般，电子束加热能量可达20kW/cm2，温度可高达3000~6000℃），因而特别适合制作高熔点薄膜类材料和高纯度薄膜材料，并且能拥有较高的蒸发速度。由于热量可直接加到蒸镀材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少，所生产的SiOx阻隔性包装薄膜的阻隔性较之电阻丝蒸镀法生产的产品，也有显著提高。

（3）溅射法。溅射法也称为“磁控溅射法”或者“高速低温溅射法”。这种方法是采用单元素靶材溅射并倒入反应气体，所进行的反应称为“反应溅射”。通过调节沉积工艺参数，可以制备出化学配比或非化学配比的化合物薄膜，从而达到通过调节薄膜镀层的组成来调控薄膜特性的目的。
磁控溅射所需设备简单且操作方便，在溅射镀膜过程中，只要保持工作气压和溅射功率恒定，基本上可获得稳定的沉积速率。与蒸发法相比，它具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。但是这种方法的最大缺点在于其沉积速率相对较低，此外还可能发生靶中毒，引起打火和溅射过程不稳定，以及膜有缺陷等等，这些缺点限制了它的应用，因此有待进一步改进。
2. 化学蒸镀(CVD)
化学蒸镀亦称“等离子体增强化学气相沉积”或“等离子体聚合气相沉积”，是利用等离子体手段产生电子、离子及活性基团，在气态或基体表面进行化学反应。等离子体增强化学气相沉积技术是利用射频(RF)电源产生辉光放电（射频电源放电方式可以设置为连续放电方式或脉冲放电方式），或者微波(MW)放电来离解反应气体，形成等离子体，等离子体与基膜表面发生相互作用并沉积成膜。

等离子体增强化学气相沉积通常采用有机硅化合物作为单体（主要是有机硅烷化合物，如六甲基二硅氧烷(HMDSO)，四甲基二硅氧烷(TMSO)，八甲基二硅氧烷等），用等离子体手段先使之离解，然后聚合沉积到基材表面上，是一种新的SiOx阻隔性包装薄膜的制备方法。这种方法具有沉积温度低、沉积速度快的特点，通过改变极板负偏压，在制备薄膜过程中可调节各种粒子的能量，从而制备出致密、均匀和高质量的SiOx阻隔性包装薄膜。近年来，该法在等离子体化学领域的研究工作十分引人注目。
目前，国外一些具代表性的SiOx阻隔性包装薄膜生产技术见表2。

蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的一般特性
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜拥有很多具有实际应用价值的特性，例如：
1. 首先，这类薄膜对O2和水蒸气有特别优良的阻隔性。虽然由于各公司生产方法或生产条件不同，不同蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜工业化品牌在阻隔性方面存在一定的差异，但总体上均接近于铝箔而明显地高于普通阻隔性包装薄膜。而且当蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜与PE、CPP等热封性薄膜复合之后，其阻隔效果更佳，见表3和表4。
2. 除了优良的阻氧防潮性之外，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜还具有良好的保香性和耐油性，适用于各种食品的包装。

3. 透明性好，对商品具有良好的展示效果，在用于销售包装时促销效果十分显著。
4. 微波透过性好，适用于微波加热食品包装。
5. 耐高、低温性好，使用温度范围宽，可用于蒸煮包装与冷藏包装。
6. 具有优秀的耐药品性，可用于耐酸碱的包装。
7. 属于环境友好型材料，易于回收利用，并且在燃烧时不会产生有毒有害物质，对环境不会造成污染等等。

在应用蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的时候，有如下几点需要特别注意：
1. 阻隔性与涂层膜厚间的关系
随着SiOx镀膜层的厚度不同，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的阻隔性能也不尽相同。在一定镀覆层范围内，如SiOx蒸镀层的厚度低于50nm（500A）时，阻隔性随着涂层厚度的增加而增加，当SiOx蒸镀层的厚度超过50nm后，薄膜的阻隔性能基本保持不变，趋于一个固定值，不再随镀覆层厚度的增加而明显增大。图1直观地显示了SiOx阻隔性包装薄膜的阻隔性与其镀SiOx涂层厚度间的关系。

2. 阻隔性与蒸镀涂层的组成及构造间的关系
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的蒸镀涂层是Si3O4 、S2O3和 SiO2等物质的混合物，可采用SiOx进行表示，通常，SiOx中x的值控制在1.5~1.8之间。蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的阻隔性能，随着SiOx中x值的增大而降低，同时其膜层的颜色随着x值的增大而变得更加无色透明，当x值达到2时，阻隔性能最差，SiOx镀层呈现出完全无色透明的状态。
3. 阻隔性与环境温度间的关系
通常，有机聚合物的物质透过率对温度的依赖系数较大，随着温度的上升，其阻隔性显著下降。与此相反，无机物的温度依赖系数较小，因此阻隔性随温度的变化也相应较小。在图2和图3中，可以看出蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜（PET/GT）复合后的阻隔性以及PVDC类复合薄膜的阻隔性与温度间的关系。由这两个图可知，即使在高温情况下，氧化硅蒸镀膜也表现出极优良的阻隔性，因此在作为蒸煮包装薄膜的基材使用时，具有独到的优势。

4. 蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的蒸煮性
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的镀层具有良好的耐高温性能，且与基膜间的结合牢度高（特别是化学蒸镀产品），因此PET等耐高温基材的蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜可以作为蒸煮薄膜的基材使用，但要想获得好的使用效果，必须注意与之配伍的热封层基膜以及粘合剂的选择。在蒸煮过程中，氧化硅镀膜会受到与之配伍的其他材料(粘接剂、热封薄膜等) 热膨胀所产生的应力作用，一旦应力超过镀膜的强度，就会引起涂层的破坏。因此，与之配伍的基材，应当具有和镀膜相当的热膨胀系数。
在基材具有与镀膜相当的膨胀收缩量时，刚性的大小也应该作为主要因素加以考虑，一般应当选择杨氏模量小的基材。表5列出了蒸煮条件下，膨胀收缩及杨氏模量不同的几种市售的蒸煮用CPP热封膜，与蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜（GT薄膜——基膜为聚酯薄膜的蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜）配伍而制得的蒸煮薄膜在蒸煮后薄膜阻隔性的变化。表中CPP薄膜的膨胀收缩量数据，是GT薄膜膨胀量为100时的相对值。从表5中所列蒸煮后的O2透过性可以看出，B型CPP薄膜与GT薄膜的膨胀收缩量相近，杨氏模量也比较小，使用它作为热封层时，蒸煮后薄膜阻隔性下降较小，因此B型CPP薄膜比较适合作为蒸煮薄膜的热封层。

除了注意选用配伍的热封层基材外，还需要注意粘合剂的影响。蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜与热封层经干法复合制造蒸煮薄膜时，应使用在蒸煮过程中比较柔软的粘合剂，以便在其他材料的变形传到蒸镀膜时能起到一个缓冲的作用。常用的聚氨酯系列的蒸煮型粘合剂，为氧化硅蒸镀膜提供了极其优良的阻隔性，可以在小样试验认证之后应用。
日本东洋摩通和东洋油墨制造(株)合作，所开发的蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜干法复合用蒸煮型粘合剂见表6。
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜典型产品示例
1. BOC公司的QLF
美国BOC公司所开发的化学蒸镀型涂布技术叫“PECVD法”，采用该法生产的薄膜被称为“石英玻璃状薄膜（quartz like film，简称为“QLF薄膜”）”。QLF薄膜的阻隔性见表7：
由表7所列数据可以看出，经过PECVD法蒸镀加工以后，薄膜的阻隔性能得到了明显改善。然而，随着蒸镀的线速度不断升高，薄膜的阻隔性能开始降低，其原因在于：蒸镀的线速度升高，将会导致镀层的厚度降低。当蒸镀线速度为100m/min时，以PET为基膜的QLF薄膜的透氧量仅为1.1 cm3(m224h0.1MPa)-1；当蒸镀线速度为150m/min时，以PET为基膜的QLF薄膜的透氧量将升至1.6 cm3(m224h0.1MPa)-1；而当蒸镀速度为200m/min时，以PET为基膜的QLF薄膜的透氧量增加到2.0 cm3(m224h0.1MPa)-1。薄膜对于水蒸气的透过性也有类似的情况，但值得注意的是，即使蒸镀速度增加到200m/min，以PET为基膜的QLF薄膜的透水蒸气量也仅为2.2g(m224h)-1，保持着高阻隔的水平。而以BOPA为基膜进行蒸镀加工时，随着蒸镀线速度增加，成品薄膜的阻隔性只略有下降。

采用PECVD法制得的蒸镀薄膜，蒸镀层SiOx和基材薄膜之间的结合属于化学结合，因此涂层的牢度好，可采用挤出复合对其进行后加工，使熔融态的聚乙烯直接与该蒸镀膜复合，从而得到很好的黏合牢度。此外，油墨和SiOx涂层间也有良好的黏附力，可带来良好的印刷效果。
采用PECVD法生产的蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜还具有良好的卫生性能，已经获得FDA认可，可以用于食品和医药品包装，并且其成本比较低廉。综上所述，我们不难看出，QLF型薄膜是一种性能突出、具有较好实用性的阻隔性蒸镀薄膜。
2. 凸版印刷公司的蒸镀薄膜产品GL-E
日本凸版印刷公司开发了GL系列产品，GL-E是该系列产品中蒸镀氧化硅薄膜的品种，具有非常高的阻隔性能。例如，以厚度为12μm的PET GL-E薄膜为基材，与厚度为30μm的CPP薄膜进行复合所制得的包装薄膜，其透氧量仅为0.5 cm3(m224h0.1MPa)-1，透水蒸气量仅为0.5 g(m224h)-1。
GL-E蒸镀薄膜具有阻隔性能稳定的优点，在温度、湿度等外界环境参数发生变化时，其阻隔性能的变化不大，始终保持在高阻隔性的水平。另外，该系列产品的后加工性能优良，可以采用凹版印刷、挤出涂敷（挤出复合）和干法复合等常规方法进行后加工。GL-E另一个突出的优点在于它对环境保护的适应性很好，主要表现在：燃烧值很低，燃烧时不会损坏焚烧炉；燃烧时不产生含氯化氢以及二恶英等有害于环境的物质；焚烧时几乎不产生残渣。

GL-E产品的缺点在于：塑料薄膜在蒸镀氧化硅以后会微具黄色，用于包装商品容易呈现出较陈旧的外观，因此在部分商品包装中的应用受到限制。为了解决这一缺陷，凸版印刷公司开发了GL-AU、GL-AE等蒸镀氧化铝的品种，如图4所示。其中：
GL-AU是以PET薄膜为基膜，经蒸镀加工而制得的高阻隔产品，具有能和铝箔阻隔性相匹敌的阻隔性，在透明型阻隔性蒸煮包装薄膜中，具有极高等级的阻隔性，可以代替铝箔使用。
GL-AE是以PET薄膜为基膜，经蒸镀加工而制得的标准型产品，具有优良的透明性与阻隔性，可广泛用于替代PVDC薄膜以及PVDC涂布型薄膜使用。
GL-AEH是以PET薄膜为基膜，经蒸镀加工而制得的产品。它是以蒸煮包装为目的而开发的透明型阻隔包装薄膜，在透明型蒸煮包装薄膜中，它具有高度的阻隔性。
GL-AEY是以双向拉伸尼龙薄膜为基膜，经蒸镀加工而制造的产品，阻隔性能优良，可以代替K-BOPA使用。
GL-AEO是以双向拉伸聚丙烯薄膜为基膜，经蒸镀加工制造的产品，具有中等阻隔性，可以代替K-BOPP使用。
GL系列产品（包括蒸镀氧化硅和氧化铝型）的阻隔性见表8。
蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜的应用
如前所述，蒸镀氧化硅型阻隔性包装薄膜对O2和水蒸气具有特别优良的阻隔性能，同时还具有极高的透明性和透微波性以及耐高温、耐低温性，因此可以广泛地应用于真空包装、充气包装、微波食品包装和蒸煮包装等诸多方面。目前，已成功应用的实例有：
1. 食品包装，如：点心、蛋黄酱、奶酪、饼干、巧克力、脱水汤料和咖喱等商品。
2. 蒸煮类食品包装，如菜粥和炖制食品等商品。
3. 洗涤用品类商品的包装。
4. 医药类商品的包装。
5. 特别适合于微波食品等商品的包装。

很全面哦，关于高阻隔镀硅膜的资料网上网下都不多。其实，高阻隔蒸镀薄膜除了镀硅之外，还有透明镀铝膜，阻隔性能相当，但是由于镀铝膜的分子排列时有序的，因此不适合用于抽真空包装。

标记标记，太长啦，有空慢慢看啊