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)從一個初期分散性的行業(yè)發(fā)展成為獨立的、產(chǎn)品門類齊全的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)預測，我國塑料包裝材料領域市場年均需求增長率為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，因而應用領域在不斷拓展，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和市場發(fā)展的總體趨勢，對于審時度勢地進行前瞻性正確決策具有重要現(xiàn)實意義。

　　塑料薄膜的功能化發(fā)展趨勢

　　隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，產(chǎn)品的分類越來越細，對于產(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)品的特點和市場的需求，朝功能化、多樣化方向縱深開發(fā)。近年來，技術的進步使得塑料包裝薄膜的功能化發(fā)展趨勢日漸明顯，高要求、高技術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，其包裝功能是多樣的，除對一般薄膜的抗靜電、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，如適應香煙和飲料包裝挺括性與緊貼性需要的熱收縮性、適應蔬菜和水果包裝需要的透氣性、適應電子元件包裝需要的導電性、適應可透視包裝需要的高光學性能、適應金屬設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國際集團公司近期發(fā)布的一份《未來5年歐洲8個高利潤包裝市場發(fā)展趨勢》的研究報告，該報告提供了歐洲300家相關包裝跨國企業(yè)關于高利潤包裝市場發(fā)展趨勢展望的第一手資料，精確量化了高利潤市場在今后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口，因此市場發(fā)展空間很大。

　　阻隔性

　　樹脂阻隔性能是指對小分子氣體如氧、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，確保包裝物在儲存、運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用在化妝品、茶葉、化學試劑、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相開發(fā)的熱點。在阻隔性塑料薄膜中阻隔性樹脂的使用是關鍵，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，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，但其價格昂貴，推廣應用受到限制。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，通過改性技術各種具有新功能特性的新牌號樹脂不斷推出，如吹塑級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格的因素，一般阻隔性材料都不單獨使用，為了滿足不同商品對阻隔性的要求，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合技術有4種:干式復合法、涂布復合法、共擠出復合法和蒸鍍復合法。

　　干式復合法

　　干式復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，再在復合輥上壓貼復合。這是目前國內(nèi)最常用的一種復合膜生產(chǎn)方法，干式復合的特點是適應面廣，選擇好適當?shù)恼辰觿�，任何片材或膜材都可以復合，如PE膜、PP膜、PET膜、PA膜等，而且復合強度高，復合速度快。但在這幾種方法中，干式復合成本最大，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。

　　涂布復合法

　　涂布復合法的工藝比較簡單，對于較難單獨加工成膜的阻隔性樹脂，如PVA、PVDC等均可以采用涂布復合。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系聚合物薄膜的設備和技術都很昂貴，國內(nèi)聲稱已經(jīng)開發(fā)了PVA的制膜技術，并且已開始規(guī)模化生產(chǎn)。同樣的原因PVDC也難以單獨成膜。所以，目前對于PVA和PVDC的使用較為成熟的技術是涂布工藝，PVA是水溶性的，在實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膜可以與其它膜進行干式復合，形成涂布PVA/PE(或PP)/LDPE結(jié)構(gòu)的復合薄膜，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行乳液聚合的共聚物，加上適當?shù)娜軇┖吞砑觿┖螅�涂覆于玻璃紙、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，一般認為單體含量應小于1×10-6。

　　共擠出復合法

　　共擠出復合法是利用多臺擠出機，通過一個多流道的復合機頭，生產(chǎn)多層結(jié)構(gòu)的復合薄膜的技術。這種方法對設備特別是機頭設計和工藝控制的要求高，近年來隨著機械加工和制造技術的成熟，共擠出復合法得到較快發(fā)展，從最早的2層到現(xiàn)在的9層復合膜都可以生產(chǎn)，根據(jù)功能的需要，可選擇不同的材料，比如一種典型的7層復合膜，其芯層是EVOH，夾在2層尼龍膜之間，提高了阻隔性能，減薄了膜的厚度，外層用粘接劑復合PE或EVA作熱封層，這樣確保了包裝的需要，又降低了成本。據(jù)有關調(diào)查表明，發(fā)達國家的共擠包裝薄膜占整個軟塑包裝材料的40%，而我國僅占6%，因此多層共擠技術在我國將有很大的應用空間，原因是多方面的，首先是設備投入相對不大，相對于國內(nèi)許多企業(yè)的雙向拉伸設備而言，共擠出設備簡單;其次，共擠出技術日趨成熟;而且多層共擠出材料的選擇范圍廣，各層厚度可以調(diào)節(jié)，復合薄膜產(chǎn)品的適應性強，而且省了多次復合過程，因此生產(chǎn)成本大大降低，據(jù)稱生產(chǎn)相同結(jié)構(gòu)的復合包裝材料采用共擠出復合工藝比其它復合工藝可以節(jié)約30%的成本。

　　隨著薄膜表面印刷油墨的開發(fā)和表面印刷技術的提高，預計共擠出復合技術將得到更大的發(fā)展。從工藝上來說，共擠出復合包括共擠吹膜和共擠流延2種方法。據(jù)W＆H公司最新介紹，用于生產(chǎn)多層(3層、5層、7層)阻隔復合薄膜的吹膜生產(chǎn)線，最大產(chǎn)量達1000kg/h;厚度可控制在7～25μm，在滿足功能需要的條件下，超薄型薄膜節(jié)約了資源，減少了包裝廢棄物，符合環(huán)保要求;由于采用了新的技術，氣泡更加穩(wěn)定，對薄膜厚度偏差的控制更加精確;目前國內(nèi)也開發(fā)了5層共擠出阻隔性薄膜吹塑設備，但其產(chǎn)品一般適用于低端市場的需要。共擠出復合法的另一種工藝是共擠出流延，流延薄膜是聚合物熔體通過T型平縫模頭，在冷卻輥上驟冷而生產(chǎn)的一種無拉伸平擠薄膜。我國流延薄膜的生產(chǎn)始于80年代從日本和德國引進的單層流延生產(chǎn)線，到90年代中期引進的3層或5層的共擠流延設備，國外已出現(xiàn)7層和9層的薄膜結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線。目前國內(nèi)有流延薄膜生產(chǎn)線近50條，年總產(chǎn)能達16.5t左右，近年來，由于多層共擠吹膜的發(fā)展迅猛，沖擊了流延薄膜的部分市場，因此其需求相對疲軟。但是隨著新材料的開發(fā)和新設備的使用，提高了生產(chǎn)效率，增加了產(chǎn)品的類型，新的應用領域不斷拓寬，流延膜的制造正在進入新一輪投資熱潮。

　　蒸鍍復合法

　　蒸鍍復合法是以有機塑料薄膜為基材與無機材料復合的技術，致密的無機層能賦予材料絕佳的阻隔性能。最典型最常見的蒸鍍復合是真空鍍鋁技術，在高真空條件下，通過高溫將鋁線熔化蒸發(fā)，鋁蒸氣沉淀集聚在塑料薄膜表面，形成一層厚約35～40nm的阻隔層，作為基材的塑料薄膜可以是PE、PP、PET、PA、PVC等，真空鍍鋁膜具有優(yōu)良的阻隔性能，在不要求透明包裝的情況下，鍍鋁膜是最佳的選擇，盡管鍍鋁層很薄，但是其阻隔性能達到透濕<0.1g/㎡·24h，透氧<0.1c㎡/㎡·24h，其阻隔性能不受濕度的影響;鍍鋁膜的保香性好，具有金屬光澤，裝飾美觀，但不透明，包裝內(nèi)容物不直觀;耐曲揉性差，揉折后易產(chǎn)生針孔或裂痕，從而影響阻透性。為了改善鍍鋁膜的不足，最新的技術之一，是采用在塑料薄膜上鍍氧化硅(SiOX)，其中SiOX是Si2O3與Si3O4的混合物，工藝上可采用物理沉積法和化學沉積法，鍍氧化硅膜的無機層致密，厚度僅0.05～0.06μm，阻透性優(yōu)于一般共擠出膜和PVDC涂覆膜，除此之外，而且具有很好的透明性、耐揉曲性、耐酸堿性、極好的印刷性，適應在微波爐中使用，燃燒處理的殘渣很少。可以用于蒸鍍的原料除SiOX外，還有Al2O3、MgO2、TiO2等。其次是鍍金屬可視阻透膜的開發(fā)，日本Toyobo公司在1998年首次推出這種以PET或PA為基材的阻隔膜，不僅比鍍氧化硅膜的阻隔性好，而且穩(wěn)定性更高。在阻隔性塑料包裝新材料的研究方面，納米技術也發(fā)揮了其獨特的作用，德國Bayer和美國Nanocor把納米級的改性硅酸鹽粘土分散在PA基體中制成了阻隔性良好了薄膜材料;日本納米材料公司采用微晶涂層工藝，把納米硅灰石和二氧化硅涂于BOPP、PET和PA薄膜表面，開發(fā)出了性能優(yōu)良的高阻隔性薄膜。

　　結(jié)語

　　近年來，在日本、歐洲阻隔性薄膜的消費量每年以10%左右的速度增長;而美國阻隔性樹脂的消費年均增長13.6%，盡管在我國阻隔性薄膜只是近幾年才引起薄膜生產(chǎn)企業(yè)的重視，但早已在食品、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛的應用，消費市場巨大，有很大的發(fā)展空間，發(fā)展速度也很快，國內(nèi)許多相關企業(yè)都在根據(jù)人們的生活習慣和各類阻隔性包裝的實際要求，認真研究相關的包裝市場，找準切入點，以期有所收獲。綜觀阻隔性材料的開發(fā)及其包裝薄膜生產(chǎn)工藝技術的發(fā)展狀況，筆者認為有一點應該引起我國相關部門的重視，無論是阻隔性原料樹脂，還是阻隔性薄膜的生產(chǎn)設備和相關工藝技術，國內(nèi)科研院所和企業(yè)的自主開發(fā)能力缺乏，嚴重依賴進口，國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)實際上還停留在來料加工的初級階段，包裝行業(yè)技術整體落后的局面依然沒有緩解，隨著產(chǎn)品的分類細化和生產(chǎn)設備的專業(yè)化，國內(nèi)外技術的實質(zhì)性差距在繼續(xù)擴大，從原料、設備和工藝技術等都將受制于國外公司，國家行業(yè)發(fā)展規(guī)劃機構(gòu)應當出臺相關法規(guī)，積極引導國內(nèi)企業(yè)在引進設備和技術的基礎上認真消化吸收，提高自主創(chuàng)新的能力。