张波，上海威琉科技发展有限公司总经理，1998年毕业于上海出版印刷高等专科学校印刷图文信息处理专业、2009年上海理工印刷工程学士学位，2014年兰州大学MBA学位。长期从事与印刷油墨（特别是柔印）有关的工作，精于业务、深谙柔印技术。自1999年至2011年历任阿克苏诺贝尔/阿合斯/富林特窄幅油墨销售总监，2011年加入迪爱生（DIC中国）投资有限公司至2015年担任液体油墨市场总监，多年来全球终端市场需求积极致力于引进新技术新工艺来推动中国的柔印事业的发展。

包装，尤其是食品类塑料软包装，在现代社会中随处可见。由于塑料软包装具有轻量化，可有效避免产品损坏、污染、受潮，具有长时间对内容物产品保护的能力，使得塑料软包装工业在现代社会中得以快速地发展。但是塑料软包装要想达到最佳的保护效果，高阻隔性的包装材料是必然之选。

图1  典型的塑料软包装

从广义角度看，阻隔包装已使用多年。保护产品和内容物通常被认为是包装最重要的功能。保护内装物不受水分、光线或氧气的不利影响；阻止和减少特殊气体、液体、光线、芳香气体的透过；避免污染物、色料、异味的渗入；防止内装物渗出等，这些都是具有阻隔功能性塑料软包装所应具备的特性。80%以上的食品都对气体、味道和气味有屏障保护的要求，如果产品包装没有达到要求的屏蔽阻隔功能，产品就会快速腐败变质。如果没有这些合理阻隔功能保护的包装，牛奶、散装豌豆或薯片等等产品很难进入我们消费者的视线，即使对于快餐食品等看似简单的产品，其包装结构也很复杂。

在其它特殊需求情况下，塑料软包装需要采用多层结构(如层压复合或多层共挤)以达到更高的强度和阻隔性能，这些多层结构往往含7层或以上的不同结构层，各层具有不同的阻隔或粘合作用。而这样具有高阻隔性的塑料软包装，就是一种能限制气体进出包装的合适材料，广泛应用于食品和药品包装、医疗器械、个人护理产品、电子产品及半导体、油漆和涂料、化学品包装等等。

基于不同用途有着不同的要求，阻隔功能性塑料软包装随着市场需求的变化在不断变化和创新；因此，理想的聚合物阻隔材料目前并不存在。例如，在某些情况下，如氧气阻隔特性并不优良的PVC薄膜，常用于超市中作为肉类包装陈列，主要是因为PVC薄膜能使肉类保持红色，在陈列时间内可吸引顾客。然而，若肉类需要长期运输或存储，则包装材料必须具有良好的氧气阻隔性能，才能防止肉类变质。这时单一的PVC材料就很难满足肉类食品长时间运输和存储不变质的要求，这就需要更高阻隔功能的工艺材料来满足这一需求。

目前, 阻隔性复合软包装材料中应用的阻隔膜主要有3大类：

① 阻隔性树脂类阻隔膜：包括PVDC 涂层膜(KOPP、KPET、KONY)、PVDC 膜(无拉伸、双向拉伸和共挤出膜)、EVOH膜(无拉伸、双向拉伸和共挤出膜)、PVA 膜(PVA 涂布OPP、PET、ONY 以及双向拉伸PVA)、芳香尼龙MXD6膜(双向拉伸和共挤膜);

② 铝箔类阻隔膜：包括铝箔和镀铝膜(镀铝PET、BOPP、CPP);

③ 透明蒸镀膜：包括Al2O3蒸镀膜(基材PET、ONY)和SiO2蒸镀膜(基材PET、ONY)。

从阻隔膜的开发历程以及在阻隔性包装材料中的应用来看,当前软包市场上的高阻隔功能材料主要有以下几种材料组成：BOPP、PET、ONY、铝箔、镀铝薄膜、EVOH、PVDC、镀氧化硅和镀氧化铝。然而，各种不同功能性阻隔材料各有优缺点，根据内容物对包装功能性要求的不同，就需要采取不同功能材料多层复合的工艺结构，来达到对特殊食品类包装的更高要求。尽管这么多种阻隔材料可供我们在软包装领域中选用，但各种材料自身局限性的问题仍然存在，这也制约了阻隔包装塑料在许多用途中的应用和发展。

下面就以上提到的几种主要应用于阻隔功能性软包装中相关单一材料的优点、问题点及相关应用领域做一个简单的概述：

优点：优异的防潮性能、韧性好、透明度高和低成本；低撕裂阻力，使其适用于容易打开的应用；BOPP通过特殊加工的方式可以制成珠光膜，重量轻、透光率低、光泽度高。

经过组合加工后主要应用于巧克力棒、饼干、零食、冰淇淋、糖果等。

不足：对气体和香气的阻隔性低、较差的密封性、印刷性和机械加工性差。

优点：具有优异的抗撕裂性、高透度和高光泽，优异的抗划伤和耐磨性，优越的机械性和尺寸稳定性，优良的耐候性，耐化学品性，对水蒸气、气体和脂肪具有良好的阻隔性能，可回收再生利用。

典型的应用有PET/Al/LDPE(咖啡袋、零食，饼干)或PET/Al/PP作为易剥离的即食食品包装。

不足：韧性差、成型加工性较差、易带静电、不具备热封性、耐碱性差。

优点：具有高耐冲击和高抗拉强度的特点，良好的硬度、耐磨、能自润滑、耐热耐寒，并能抵抗脂肪、油、稀碱和酸，在干燥条件下，它们对气体的阻隔性很好。

在软包装中使用最广泛的尼龙是PA6和PA66，密度为1.13，熔点为220℃，可进行140℃的灭菌程序。

主要应用领域是肉类、奶酪制品的真空包装(OPA/PE)。

不足：环境湿度影响大，随着湿度的增加，气体阻隔性会迅速恶化；水蒸气透过率相当高，并随物料含水量的增加而增加。

优点：阻隔性能最好，基本上是不透水，可蒸煮、可有效阻隔紫外线。

如7μm铝箔的水汽透过率(WVTR)约为0.2 g / m²×day；氧气透过率（OTR）为0.1~0.2cm³/ m² ×day（38℃/90%RH）。

铝箔具有理想的折叠特性，也就是说，当一个物体被包裹起来时，它的外形不会反弹(比如黄油包装)。

典型的应用是在咖啡包装(PET/Al/LDPE)，医疗和消费者保健包装(硬铝箔药片泡罩)；小袋干汤(BOPP/Al/LDPE)、带揭盖的速食包(PET/Al/PP)及乳制品包装(热封箔膜)。

不足：不透明、耐折耐揉搓性差、成本高、不能用于微波加热。

优点：耐折性和韧性好于铝箔，极佳的金属光泽，对印刷、复合等后加工有良好的适应性，阻隔性能可接近于铝箔，可阻隔紫外线，镀铝加工成本低于铝箔（铝层厚度可达0.04μm左右，耗铝量约为铝箔的1/200）。

典型应用于茶叶、奶粉、糖果、饼干、土豆片、药品、化妆品等包装。

不足：不透明、镀层强度差(遇水后镀铝层容易脱落)，不能用于微波加热。

优点：EVOH树脂结晶性好、热稳定性好、机械强度高、弹性好、表面硬度高、光泽度高、雾度低、耐磨性好，耐油、耐有机溶剂，抗静电；EVOH在干燥条件下表现出特殊的气体屏障功能，对气味有很好的阻隔作用；能够再生利用，焚烧时仅产生CO2 和H2O，是优秀的绿色环保包装材料。

EVOH多层材料常用于即食食品、腊肉、烘焙食品或新鲜面食的气调包装(PE/EVOH/PE，PA/EVOH/PE用于封盖，PS/EVOH/PE用于托盘材料)。

不足：由于EVOH含有大量的亲水羟基，它们很容易与水相互作用。当环境湿度超过50%时，其阻隔性能急剧变差，故不宜单独使用，EVOH膜通常嵌入在具有良好水阻隔的聚烯烃层中。因进口EVOH 树脂和进口多层共挤设备的投资都十分昂贵，导致产品成本很高。

优点：同时具有良好的阻隔氧气和水蒸汽的性能，涂层可热封、成本较低。具有独特的低水汽透过率和氧气透过率 (如陶氏SARAN 25µmPVDC膜: WVTR 2.4 g/ m²×day (38℃/90%RH), OTR: 16 cm³/ m² ×day (23℃ / 50% RH)。

典型的应用是医学泡罩片(PVC / PVDC ) 、饼干包装(PAP / PVDC)。

不足：涂布需专用设备，不能熔融造粒再生利用，废弃物在焚烧时会产生氯化氢、二恶英之类对人类和周围环境有毒、有害的物质。

优点：作为铝金属阻隔层透明化的替代品，其所谓的类似玻璃透明的阻隔层是由大约30纳米厚度的非晶金属氧化物组成；其透明性好，阻氧、阻湿性能非常优秀；基材主要是PET，但也有一些OPP。

典型的应用主要是那些对氧和水汽敏感，又需要可以看到内部的透明食品类包装；另一个目标市场是用PET- siox /PE等双相结构，代替PET/Al/PE等三元结构。

不足：由于设备投资极其昂贵，加之加工技术难度很高，故产品成本极高。

图2所示为改性纳米聚合物涂层材料的阻隔原理，在薄膜上涂布一层聚合物树脂加片状硅酸盐类矿物构成的分散涂层，分散后的“片状”矿物增加了氧气等气体通过涂层的扩散路径长度（如图2右图所示，蜿蜒曲折的气体通过路径长度d2大于常规的扩散路径d1）。这种阻隔功能性涂层，在一定的条件下可以使PET薄膜的透氧阻隔性达到OTR<1cm³/ m² ×day (23℃/50% RH)。

图2  改性纳米聚合物涂层的阻隔原理

阻隔功能涂层材料（以下简称阻隔涂层）的优点：

(1) 阻氧阻气性能优秀：阻隔涂层对氧气、氮气及二氧化碳都具有优秀的阻隔性；其阻氧性能优于PVDC涂层薄膜，也优于EVOH五层共挤薄膜，可与铝箔、镀氧化铝薄膜和镀氧化硅薄膜媲美，如图3、图4所示。

图3 氧气透过率 （24小时）对比

图4  长时间氧气透过对比

(2) 成本低廉：在复合软包装上采用阻隔涂层的生产成本，远低于纸铝塑复合、铝塑复合结构的包装材料生产成本，远低于EVOH五层共挤薄膜的生产成本，也低于采用PVDC涂层的复合薄膜的成本。

(3) 应用简便：利用复合软包装生产企业现有的各种干式复合机、柔凹版涂布机、湿式复合机、挤出复合机等设备均可达到满意的效果。

(4) 环保一流：阻隔涂层可降解，可回收再生利用，燃烧时不产生其它有害于环境及人类健康的物质；无污染，是一种十分理想的环保型高阻隔包装材料。

(5) 保香性能优良：具有优良的保香性能，可以在较长时间内保持袋内食品的原有风味，同时又能有效地阻挡包装材料外面的异味进入包装袋内。

(6) 其它：无色、透明度好；具有优良的耐油、耐有机溶剂性能及良好的防静电性能；可用于微波加热，可进行包装后的食品金属检测；成膜后对紫外和红外光的反射性、耐磨性及复合强度等性能均有明显提高。

阻隔涂层的不足之处：

由于涂层较薄，故涂层热封性差；尽管经过改性，虽然对水的敏感性明显下降，但为保持最佳的阻氧阻气效果，仍以聚烯烃塑料薄膜(如BOPP、CPP、PE 等)加以保护为好。

1. 阻隔材料轻量化应用：三层材料复合减量到两层材料复合。

如图5所示，运用阻隔涂层可以除去镀铝膜和一层粘合剂，包装的重量更轻(最多减少30%)，降低材料消耗和生产成本，改善了材料的可回收利用性。

图5  三层材料复合变为两层材料复合

2. 阻隔材料取代化应用：取代PVDC涂布材料的复合结构。

如图6所示，阻隔涂层取代了PVDC涂层，成功解决了PVDC含氯素的问题，增加了包装印刷企业的销售机会，提高氧气障碍及改进包材对食品的保质期；潜在的更低的材料成本可替代AIOx和SiOx镀层。

图6 取代 PVDC 涂布材料

3. 增强材料阻隔性应用：

如图7所示，通过在现有结构上涂布阻隔涂层，成本明显低于其他可选的高阻隔性材料，有效提高氧气阻隔及改进包材的保质期；同样改进了包装印刷企业的加工灵活性，有效增加了销售机会和盈利能力。

图7  阻隔性提升

综合以上相关阻氧阻隔层的工作原理及相关测试数据显示：当阻隔涂层在PET材料上涂布量达到5-6gsm时，（相关涂布工艺及控制在上篇《水性功能性涂层技术在纸包装中的应用》一文中已做过阐述，敬请参考），涂层PET薄膜的阻氧率，如图8所示，可达到< 1cm³/ m²×day，完全可以达到食品包装对阻氧的技术要求。

图8  涂层厚度及环境湿度对透氧率的影响

结合上期《水性功能性涂层技术在纸包装中的应用》中，介绍的防水防潮防雾功能性涂层的相关技术，我们在实践中加以工艺上的组合涂布应用，再加上未来阻隔涂层技术的不断完善和发展。阻隔涂层技术完全有能力来满足，目前市场复合软包装对阻隔功能的需求。

综合阻隔涂层具有透明性、不含氯元素、可以使包材去金属化、轻量化、可回收、可降解、易加工及可替代其他昂贵阻隔材料等优点，在政策及商业需求大环境利好的趋势下，阻隔涂层技术势必迎来爆发性的应用增长。也期待我们行业内的负责任有前瞻性和技术创新共识的同行能一起来推动该技术工艺的应用与完善。

以上篇幅仅为笔者对功能性阻隔涂层方面的个人理解与体会，更加具体详细的信息资料在此就不在过多阐述，有不当之处恳请大家提出指正和交流。