SiOX鍍膜包裝材料的生產技術以塑料薄膜或紙為基材，在高真空條件下蒸發非金屬無機物(如SiOx、SiO2等)，使之在基材表面附積生成致密均勻、結合牢固的薄膜，起到良好的阻隔層作用。使用前再與其它基材如紙、塑等復合，構成一種新型的高阻隔性能包裝材料。近年來工業發達國家投入大量的人力物力研究開發這種新型的高阻隔性包裝材料。

1 SiOX鍍膜包裝材料研究開發背景

傳統包裝的材料有紙、塑、玻璃、金屬、木材等五大類，塑料以其優良的性能成為當前的食品、藥品、化妝品等包裝領域應用最為廣泛的包裝材料之一，每年用于包裝的塑料占總產量的26％，2000年我國塑料包裝用量達到近300多萬噸。隨著社會發展和人民生活水平日益提高，商品經濟越來越發達，為了提高商品的流通周期與貨架壽命，商品包裝的作用日益重要，尤其對于食品、藥品、化妝品等易變質的一類商品，采用高阻隔性能包裝材料包裝往往是最有效的手段。高阻隔性包裝材料傳統生產方法主要有復合加工、多層共擠、表面涂布等，同時也可以通過真空鍍鋁或與鋁箔等其它材料復合制成性能優異、適合面更廣的包裝材料。

九十年代以來，迅速發展微波加熱技術給微波食品包裝及需經微波殺菌消毒的一類商品的包裝，提出了新的要求，即包裝材料不僅要具有優良的阻隔性能，而且還要耐高溫、微波透過性好等特性，傳統的包裝材料很難全面具備這些特點。因此近年來日本、德國、英國、意大利、加拿大、美國等工業發達國家投入大量的人力物力研究開發新型的高阻隔性包裝材料--SiOX和其它非金屬氧化物鍍膜復合包裝材料，爭取在未來這一技術、材料市場上占據有利地位。這類材料除了阻隔性能可以與鋁塑復合材料相媲美外，同時還具有微波透過性好、耐高溫、透明、受環境溫度濕度影響小等優點，特別在商品保香方面，效果如同玻璃瓶包裝一樣，長期儲存或經高溫處理后，不會產生異味。它能廣泛應用于食品、藥品、化妝品、醫療器械等包裝安全衛生性能要求高、貨架壽命較長的一類商品的包裝；尤其適合作為微波加熱技術應用的一類商品包裝材料。

統計表明，國際市場SiOX鍍膜包裝材料產量和用量逐步增大，目前已接近數萬噸規模；其中日本產量在世界占第一位；其次為歐盟、美國。專家預測，隨著SiOX鍍膜技術工藝的不斷完善、產品成本的進一步降低，SiOX鍍膜包裝材料將具有十分廣闊的應用前景，在大部分包裝領域將替代傳統的多層共擠、鋁塑復合、真空鍍鋁加工高阻隔性材料，成為應用最廣的一種新型復合包裝材料。

2 SiOX鍍膜包裝材料的生產技術

用于SiOX鍍膜包裝材料生產的大型連續式真空鍍膜機，比普通真空鍍鋁設備復雜得多。同時對蒸鍍基材、蒸鍍原料、蒸發技術要求更加嚴格。

2��1 蒸鍍基材

SiOX鍍膜時，蒸鍍原料較高的氣化溫度和蒸發能導致在蒸發過程中蒸鍍區溫度較高，大量的輻射熱使得基材吸收過量的熱能而溫度升高；同時，氣化分子、離子和其它微粒在基材表面凝結成膜時放出的熱量致使基材溫度過高而發生嚴重的熱變形。熱變形后基材起皺，造成鍍膜不均勻或破裂，達不到提高阻隔性能的效果。軟化點和熔點較低的塑料薄膜蒸鍍效果較差。實驗表明只有PP、PET、PA等材料才能較適合氧化物鍍膜加工。

(1)聚丙烯(PP)

聚丙烯薄膜無臭、無味、無毒，不吸水，化學穩定性好，對酸堿穩定，熱變形溫度>100～120℃，可在110～120℃下連續使用，理論上是一種較好的SiOX非金屬鍍膜基材，由于SiO、SiO2氣化點和蒸發能較高，蒸發功率大，蒸鍍后的復合膜出現明顯的熱變形。另外，聚丙烯材料的低溫適應性較差，在低于－5℃時沖擊強度急劇下降。要獲得滿意的使用效果，在塑料成膜加工前應對樹脂型號進行嚴格選擇并進行改性加工處理。

(2)聚酯(PET)

聚酯即聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚酯薄膜強度高，尺寸穩定性好，吸水率低，無毒，耐弱酸與有機溶劑，化學性能穩定，熱變形溫度高達200℃，可在120℃下長時間使用。用SiOX、SiO2等作為蒸鍍原料，只要其它條件控制得當，基材也不會發生明顯的熱變形，并且鍍膜附著牢度較高，是一種較相為理想的SiOX非金屬鍍膜基材。

(3)尼龍(PA)

尼龍具有良好的耐低溫性能，可在－30℃到－60℃下使用�；瘜W性能穩定，耐油、抗溶劑、耐鹽水、無毒、無味；耐熱性好，熱變形溫度達141℃，可在180℃下連續使用，高溫下強度高，尺寸穩定性好。在使用SiOX、SiO2等作為蒸鍍原料時，即使在較高蒸發功率下，也未見尼龍基膜發生明顯的熱變形。在所實驗的基材中其尺寸穩定性最優良。尼龍膜在真空蒸鍍技術應用中的唯一缺陷是其水分含量明顯高于其它塑料膜，最高時可超過1％，一方面的高真空和高溫條件下，微量水分蒸發導致真空度顯著下降，使電子槍工作穩定性降低。為了消除基材蒸發出的水蒸氣對真空度的影響，必須增大真空系統的功率和效率，或者將膜在真空室內先進行除氣處理，然后再進行真空真空鍍膜加工，因而對生產速度和成本一定的負面影響。另一方面其表面水分還影響到鍍膜牢固度，除氣前后對比實驗證明了這一點。

2��2 蒸鍍原料

蒸鍍原料可采用Si、SiOX、SiO2或其它氧化物。也可以采用共它氧化物如Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、Gd2O3等。

2��3 蒸發技術

2��3��1 蒸發源

(1)電阻式蒸發源：以電阻(燈絲、蒸發器)通過發熱的原理來加熱蒸鍍原料。最高加熱溫度可達1700℃[4]。

(2)電子束蒸發源：利用加速電子碰撞蒸發材料而使其蒸發。蒸發源配有電子槍，用磁場或電場加速并聚集電子束，使電子束集中在蒸發材料的局部位置上而形成加熱束斑，束斑溫度可達3000～6000℃，能量密度最高可達20Kw/cm2。

2��3��2 蒸鍍技術

(1)化學蒸鍍法(CVD,ChemicalVaporDeposition)

化學氣相蒸鍍法將構成鍍膜元素的一種或幾種化合物單質氣體供給基材，借助氣相作用或在基材表面的化學反應生成要求的薄膜。

(2)物理蒸鍍法(PVD,PhysicalVaporDeposition)

利用電阻或電子槍加熱蒸鍍原料直接沉積到基材表面上。

(3)等離子氣體強化蒸鍍法(PECVD，PlasmaEnhanceChemicalVaporDeposition)

在蒸鍍過程中利用等離子氣體活化蒸發粒子及引入的反應氣體分子，使之能在基材表面生成結構、成分理想的、附著牢固的、均勻且性能優良的鍍膜。

目前日本的東洋油墨公司、美國的FlexProduct公司、德國的Vanleer公司、意大利的Galilee公司采用的是電阻絲加熱方式，日本的尾池工業公司、瑞士的Aluswiss公司、美國的BOC公司、德國的Leybold公司、意大利的CeTev公司等采用電子槍加熱蒸發方式。生產速度可達到150～600m/min。

3 SiOX鍍膜包裝材料的應用與發展趨勢

SiOX鍍膜包裝材料以其優良的阻隔性能、微波加工適應性能被廣泛應用于各種商品包裝，尤其對芳香型商品包裝如食品、藥品、化妝品等更具成勢。目前國外主要應用的包裝領域：日本用來包裝食品、調味品、酒類、飲料、果汁、洗滌劑及作為軟管、蓋膜(如快餐食品、微波食品容器)、蒸煮袋等使用。歐洲廣泛用于餅干、巧克力、脫水湯料、藥品、肉制品等包裝。德國市場上銷售的Buss牌帶有湯和熟食的可蒸煮、微波加熱的快餐是用PET／SiOX／PET封蓋包裝的；瑞士某公司用鍍膜材料制成立式袋包裝巴氏消毒處理后的冷凍肉制品；另外在歐洲市場有大量的用PE/SiOX－PET／Paper/PE制成的利樂包裝盒，用于果汁、飲料、牛奶等包裝，獲得玻璃瓶一樣的保鮮、保香效果。美國的主要用PE／SiOX／PE/Paper/PE制成的利樂包裝盒，用于果汁、飲料、牛奶等包裝，獲得玻璃瓶一樣的保鮮、保香效果。美國主要用PeSiOX/PE/Paper/PE成屋脊形包裝盒包裝檸檬汁、混合果汁等飲料和用作快餐盒蓋材、包裝藥品。

SiOX鍍膜包裝材料的應用領域是十分廣闊的，隨著人們對商品包裝品質要求的進一步提高，新產品(如微波食品、微波殺菌消毒技術的應用)不斷開發，包裝功能的不斷強化，這種既具有高阻隔性能、耐高溫、透明、微波透過性能良好，又有類似玻璃容器的保鮮保香作用的包裝材料，將在與傳統的高阻隔性復合材料、多層共擠材料、鋁塑復合和真空鍍膜材料競爭中占有獨特的優勢，獲得較大的市場份額。目前我國在SiOX鍍膜包裝材料生產開發應用上存在空白。可以預測，這種新型產業技術的開發和推廣，將對我國包裝材料工業的發展和產品升級換代起到巨大的推動作用，尤其對于滿足逐漸發展的微波食品包裝及商品微波殺菌消毒技術處理要求，意義更為重大。