常用的高阻隔薄膜材料及其在真空絕熱板的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

2013-04-05 刁子軍 江蘇申凱包裝有限公司

  真空絕熱板作為高效節(jié)能隔熱材料其結(jié)構(gòu)是由芯材、隔膜以及吸氣劑組成,通過抽真空技術(shù)使得VIP內(nèi)部達(dá)到特定低的真空度,最大限度的阻礙了氣體分子間的熱傳遞,從而達(dá)到其超級(jí)絕熱的作用。真空絕熱板的性能及使用壽命,很大程度上取決于內(nèi)部真空度保持時(shí)間,內(nèi)部真空度的保持時(shí)間主要由所使用的表面隔膜材料的性能所決定,因此,隔膜材料的好壞將直接影響產(chǎn)品的使用壽命及隔熱性能。

  隨著真空絕熱板的使用越來越廣泛,各生產(chǎn)廠家對(duì)表面隔膜材料的選擇越來越講究,通常來說選擇薄膜材料時(shí)主要考慮薄膜的生產(chǎn)制造成本、正常工作溫寬范圍、導(dǎo)熱系數(shù)、隔氣隔濕性能、抗拉伸強(qiáng)度性能等五個(gè)方面的因素。

  現(xiàn)階段真空絕熱板薄膜材料大多以塑料材料和金屬材料進(jìn)行多層復(fù)合,也有采用純塑料材質(zhì)復(fù)合的。塑料材料中又以雙向拉伸后的分子排列有規(guī)律的高阻隔材料使用的較為普遍,其抗拉抗壓性能、隔氣性能相比未拉伸的塑料薄膜更加優(yōu)越。

  本文主要講述了常用的高阻隔薄膜材料及其在真空絕熱板的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

1) PVDC聚偏二氯乙烯

  PVDC薄膜具有高的阻氣、阻氧、和隔水性能,因此廣泛用于包裝肉類或其它食品、藥品等。我國的PVDC制品是伴隨著火腿腸加工技術(shù)引進(jìn)并得到發(fā)展的,目前在真空絕熱板行業(yè)PVDC主要與其它樹脂材料復(fù)合使用,該類產(chǎn)品具有較好的耐高溫性能,隔氧氣隔水氣性能也十分出色。通常情況太陽能熱水器或其它用于耐高溫用途的真空絕熱板可選用PVDC復(fù)合薄膜材料;

2) EVOH乙烯-乙烯醇共聚物

  聚乙烯醇具有特別高的氣體阻隔性能,但它吸濕性大,通過乙烯醇和乙烯的共聚合,高的氣體阻隔性能保留下來了,而耐濕性和可加工性也得到了改進(jìn)。EVOH的阻隔性能取決于乙烯的含量,一般來說氣體阻隔性隨著乙烯含量的增加而下降,但易于加工。從工藝的優(yōu)化角度分析,EVOH材料隨著相對(duì)濕度的增高,其阻氧性顯著下降。因此,為發(fā)揮EVOH的最佳氣體阻隔性能,選擇將其應(yīng)用在多層復(fù)合包裝的中間,保持較低的相對(duì)濕度,就可以使包裝具備優(yōu)異的阻隔性能。由于EVOH的阻氧性好而且有較強(qiáng)的耐寒性,其復(fù)合膜在真空絕熱行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,特別在日韓及歐美市場EVOH是真空絕熱薄膜的主要選擇材料。國內(nèi)市場EVOH材料在真空絕熱行業(yè)應(yīng)用處于起步階段,還沒有進(jìn)入大批量使用時(shí)期,主要原因在于EVOH產(chǎn)品原料沒有實(shí)現(xiàn)批量國產(chǎn)化,全部依賴國外進(jìn)口,產(chǎn)品的采購周期較長和成本也相對(duì)偏高即使個(gè)別廠家已經(jīng)小批量生產(chǎn),其產(chǎn)品的穩(wěn)定性還不能進(jìn)行有效的控制,尚沒有企業(yè)對(duì)該類材料進(jìn)行批量使用。

3) PEN聚奈二甲酸乙二醇酯

  PEN材料是20世紀(jì)末新興的一種性能優(yōu)越的功能聚合物材料,是今年來應(yīng)用發(fā)展最快的高分子材料之一。PEN與PET相似的結(jié)構(gòu),不同的是奈環(huán)取代了苯環(huán),但幾乎在各方面都優(yōu)于PET。PEN以其較高的防水性、氣密性、耐熱、耐化學(xué)性而著稱,隨著今年來PEN合成技術(shù)的不斷改進(jìn)該類材料在真空絕熱行業(yè)也逐漸被使用,但是應(yīng)用成本依然偏高,因此目前合金化成為擴(kuò)大PEN使用范圍的有效途徑之一

4) VMPET真空鍍鋁膜

  真空鍍鋁膜是指在真空狀態(tài)下,將鋁線熔化蒸發(fā),鋁蒸氣沉淀吸附在聚脂膜的表面,形成一層致密的保護(hù)層,表面有很好的金屬光澤度和良好的反射性。鍍鋁后的聚脂膜隔氣性能也有很大的改善,其隔氣性能隨著鍍鋁的溫度和強(qiáng)度的控制不同有較大的差異,由于該來產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)比較成熟,產(chǎn)品的性價(jià)比較高,同時(shí)生產(chǎn)過程及產(chǎn)品本身符合環(huán)保要求,因此已大量用于食品藥品的包裝,目前在真空絕熱行業(yè)也被廣泛使用。

5) AL鋁箔

  鋁箔作為一種金屬材料,具有極高的防潮性、阻氣性,其阻隔氣體的性能是任何其他高分子材料和蒸鍍材料無法比擬和無法替代的。鋁箔的透氣性能主要由其針孔度有直接關(guān)聯(lián),并且隨著厚度的增加呈下降趨勢,當(dāng)厚度達(dá)到20um時(shí),可以達(dá)到完全無針孔。對(duì)于高阻隔包裝材料通常使用鋁箔同塑料進(jìn)行復(fù)合形成多層復(fù)合材料,該類復(fù)合材料一般將鋁箔置于中間層,既可以避免包裝物的酸性特性同時(shí)又可以進(jìn)行熱封,現(xiàn)已在食品、醫(yī)藥、化工行業(yè)廣泛使用。對(duì)于真空絕熱行業(yè),鋁箔因其優(yōu)異的隔氣性能也被普遍使用,但鋁箔在真空絕熱板上應(yīng)用會(huì)帶來熱橋效應(yīng),特別在尺寸相對(duì)較小的真空板上反映尤為明顯,因此使用在真空絕熱板的鋁箔盡量選擇較薄的鋁箔如AL7、AL6等。對(duì)于用于建筑用的真空絕熱板還應(yīng)考慮鋁箔信號(hào)屏蔽作用,如果不能解決信號(hào)屏蔽問題盡量選擇高分子阻隔材料。

6) PVA 聚乙烯醇

  PVA是一種含有大量羥基的聚合物,該類聚合物其側(cè)基-H和-OH的體積均較小,結(jié)晶度高,使得PVA的透氣性能很小,其阻氧率甚至優(yōu)于EVOH,是一種非常環(huán)保的高阻隔材料,常用于包裝各類高檔食品、藥品、名貴中藥材等,對(duì)于真空絕熱行業(yè)可選擇使用該類新型材料有著廣闊的應(yīng)用前景。

7) 納米復(fù)合材料

  納米技術(shù)是近年來興起的一門高新技術(shù),是在納米(1~100nm)尺度上研究物質(zhì)的特性和相互作用,并利用這些特性的交叉性學(xué)科和技術(shù)。所謂納米復(fù)合包裝材料就是用晶粒尺寸為1-100nm的單晶或多晶體材料如二氧化鈦,與其他塑料包裝材料復(fù)合制成的復(fù)合包裝材料,。常用的納米材料有金屬、金屬氧化物、無機(jī)聚合物等三大類。由于這些納米復(fù)合材料的某些物理化學(xué)以及生物性能得到很大的提高,使得這些材料在可塑性、阻隔性、穩(wěn)定性方面比傳統(tǒng)材料更加優(yōu)越,目前國內(nèi)外正在研發(fā)的納米新技術(shù),添加納米級(jí)材料的無機(jī)粒子可以極大地改進(jìn)基礎(chǔ)樹脂的物性,在高阻隔包裝材料中發(fā)揮特殊作用,作為型新阻隔材料不僅會(huì)在傳統(tǒng)的食品藥品行業(yè)大規(guī)模使用,在真空絕熱行業(yè)該類產(chǎn)品也有很廣的應(yīng)用前景。

結(jié)語

  隨著日韓及歐美市場的興起,我國真空絕熱板的開發(fā)與生產(chǎn)剛剛進(jìn)入起步階段,越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始涉足此行業(yè),對(duì)于包裝材料而言,部分企業(yè)會(huì)選擇以進(jìn)口產(chǎn)品為主,國內(nèi)產(chǎn)品并行的雙向選擇,伴隨著真空絕熱行業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)一批從事軟包裝的企業(yè)也相繼推出自己的產(chǎn)品,但產(chǎn)品的穩(wěn)定性和外觀相對(duì)日本歐美產(chǎn)品有一定的差距,主要原因在于用于生產(chǎn)真空板隔膜的高阻隔原材料開發(fā)與國產(chǎn)化相對(duì)比較落后,各廠家在隔膜的原材料選擇上受到很大程度的限制,性能優(yōu)良的高阻隔材料還是依賴國外進(jìn)口。另外,隨著能源日益枯竭和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),高阻隔材料市場也在作相應(yīng)的調(diào)整,在尋找可降解原材料的同時(shí),加大可回收利用方面的投資,如PEN、PET、PAV等材料的研究與應(yīng)用,為真空絕熱行業(yè)的發(fā)展提供可持續(xù)的原材料供應(yīng)。