对美军标MIL-PRF-22191F可热封柔性透明阻隔材料规范的分析研究

刘小平，刘振华，李守耕，尹党辉

(军事科学院系统工程研究院后勤科学与技术研究所，北京 100071)

0 前言

包装用阻隔材料的主要作用是在军事物流过程中，对军用物资器材性能质量提供全方位的保护，确保暴露极端气候环境、地理环境、战场环境和运输环境条件下的物资器材质量性能不下降、技术状态完好。随着塑料科技的进步，包装用阻隔膜性能得到了前所未的发展和进步，各种型式的柔性可热封透明阻隔材料广泛应用于食品、药品和军用物资器材的包装上。食品、药品、军用物资器材的物流环境适应性得到了提高，保质期、储存期得到了不同程度的延长。军用包装材料标准是规范包装材料性能指标、检验方法、标识标志等要求的技术文件。分析研究包装领域代表国际先进水平的美军标准并加以借鉴，对于改进我国相关标准内容，提升相关产品性能具有重要意义。本文分析研究了美军标准MIL-PRF-221191F《可热封柔性透明阻隔材料》的结构、性能指标、加工要求、检验验收等内容，并与国家相关标准对比分析之后，提出了该标准的应用建议。

1 标准基本情况

在二次世界大战的太平洋战场上，高阻隔包装材料聚偏二氯乙烯(PVDC)首次在美军应用，解决了“高温、高湿、高盐”环境条件下，美军食品防腐、保鲜，维修器材防锈、弹药防潮的问题。为了规范不同供应商提供给军方的包装材料性能和质量要求的一致性，美国国防部制定了多项包装用阻隔材料军用标准，MIL-PRF-22191[1]《可热封柔性透明阻隔材料规范》是其中的一项。研究认为该标准的各项性能指标均领先于现有同类产品国际标准、国家标准、行业标准的规定。事实上，该标准业已成为包装领域的国际先进标准，被众多包装材料公司作为高端软包装材料研究、生产加工、检验验收的依据。

该标准是由美国海军负责制定。适应美军全球战略军事物流的需要，标准规范的阻隔材料主要用于对暴露在极端气候环境条件下的军用物资，如：对海上运输物资、海岛储存物资、随舰储存器材等提供可靠的防护。因而，各项指标要求均较民用标准更加苛刻。

该标准最早版本的标准代号为MIL-B-22191，属于产品详细规范。随着美国防部军用标准政策的调整与改革，标准代号改为MIL-PRF-22191，列入性能规范范畴。也就是说标准内容只规定透明阻隔材料的具体性能指标、检验方法、包装储运等要求，不规定具体结构和制造工艺要求。

该标准自发布以来，随着技术的进步和使用需求的变化，先后进行了多次修订、修改。目前，该标准的最新版本是2009年10月26日发布的F版的修正版本，即MIL-PRF-22191F(1)。

2 标准主要内容

2.1 标准规定的产品类型

该标准规定了3种类型的透明阻隔膜产品，包括：Ⅰ - 耐油、防水蒸汽型(watervaporproof, greaseproof)；Ⅱ - 耐油、防水型(waterproof, greaseproof)；Ⅲ - 防水型(waterproof)。每种类型的透明膜又分为：适合于手动或自动密封设备使用和仅适合于自动密封设备使用2种。

2.2 主要性能指标及要求

2.2.1 结构要求

该标准规定的透明阻隔材料可以是1层或多层结构。要求阻隔材料制成品或多层结构中的任何一层只允许在宽度方向(卷轴垂直方向)进行拼接。如有拼接缝存在，必须在拼接缝两端以彩色标记进行标识，避免用户使用该部分。

2.2.2 拼接要求

要求阻隔材料每卷的拼接不超过3处(4片)，每片长度不小于40 m。且要求卷中的拼接缝要覆盖整个宽度，拼接部位平整，展开时不能脱开(节)。片材不能有拼接出现。

2.2.3 形状要求

隔材料制成品可以是卷材或片材。卷材宽度为(915±6) mm，制成品每卷长度不小于180 m。要求材料应整齐卷在内径不小于(76±3) mm的芯轴上，芯轴长度与卷材宽度一致，且允许3 mm的正偏差。要求芯轴具有足够的刚度，以确保卷材在使用和搬运装卸过程中不扭曲变形。对片材的长度、宽度，标准没有具体规定，按订购方要求确定。但对其公差做了要求，分别为+6 mm 和-3 mm。

2.2.4 封合条件

阻隔材料制成品的封合条件是由材料生产商根据产品特性确定，但要求能适合于市场上常用封合设备作业，如：连续旋转热封设备、带式封口设备、钳式封口设备。如果按制造商推荐的条件进行封合作业，在封合区域不能出现分层现象。同时要求在产品标识牌标明封合条件。

2.2.5 加工要求

标准规定阻隔材料成品表面不应有任何异物。表面均匀，无孔洞、撕裂、切口、尖锐折痕、皱褶或其他瑕疵。裁切整齐，无毛边。

2.2.6 主要性能指标

阻隔材料的主要性能指标包括：封合强度、封合工艺、水蒸汽透过率、透明度、抗穿刺、耐油性、抗老化、耐水性、标识耐水性、储存稳定性等，详见表1。

2.2.7 其他要求

标准除对透明阻隔材料的性能指标做了详细规定之外，还对上述各项要求的检验条件、检验方法和合格判定、产品包装等内容做了规定。

3 与国家相关标准对比分析

在我国现行的国家标准中，与MIL-PRF-22191F《可热封柔性透明阻隔材料》相关的标准有：GB/T 21303—2007[2]《包装用复合膜、袋通则》、GB/T 28117—2011《食品包装用多层共挤膜、袋》、GB/T 28118—2011《食品包装用塑料与铝箔复合膜、袋》、GB/T 30768—2014《食品包装用纸与塑料复合膜、袋》、GB/T 10004—2008[3]《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》共5项。其中，GB/T 21303、GB/T 10004两项标准，从适用范围上看，与MIL-PRF-22191F(1)有相似相近之处，其余3项均为食品包装用材料。因此，本文只对MIL-PRF-22191F和GB/T 21303、GB/T 10004进行对比分析。

表1 主要性能指标

3.1 共性特点

主要体现在3项标准规定的阻隔材料都具有热封性、柔韧性和不同程度的阻隔性要求。但具体指标要求MIL-PRF-22191F规定更严格。

3.2 差异之处

主要体现在以下几个方面：

(1) 结构差异。MIL-PRF-22191F规定的透明阻隔材料强调是一层或多层结构，没有明确具体材料构成。GB/T 21303规定了4种多层复合材料结构的产品，包括：纸、塑料；塑料、塑料；纸、塑料、铝箔；塑料、铝箔，显然，只有塑料、塑料结构的制成品具有透明的特性。GB/T 10004在其适用范围中，明确了该标准适用于塑料、塑料结构的多层复合膜制成品，具有透明的特质。

(2)阻隔性差异。MIL-PRF-22191F对阻隔性能指标透湿率的规定较为严格。规定在室温柔折、70 ℃条件下老化12 d柔折、低温柔折后，3种状态下的透湿率指标分别是不大于0.31、0.31、0.46 g/m2·24 h。同时，对阻隔材料制成品储存稳定性做了规定，要求储存一年后进行测试，室温柔折、70 ℃条件下老化12 d柔折后，透湿率指标均不得大于0.31 g/m2·24 h。GB/T 21303对透湿率规定了4级，其中最高级别指标为不大于1 g/m2·24 h。GB/T 10004规定的指标为不大于5.8、15 g/m2·24 h。

(3)透明度差异。MIL-PRF-22191F对阻隔材料透明度有明确规定。要求能够识别阻隔材料背面75 mm(3 inches) 处的文字。其他两项标准没有具体规定。

(3)其他。除了上述几项指标之外，MIL-PRF-22191F还规定了热封强度、抗穿刺、抗粘连、抗卷曲、接触腐蚀、耐油性、标签耐水性等指标。其中，标准规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种阻隔材料的抗穿刺指标分别为45、36、27 N，高于GB/T 21303、GB/T 10004相应规定。MIL-PRF-22191F对拉断力、直角撕裂、断裂伸长率、剥离力、抗摆锤冲击没有具体规定。

3.3 对比分析

(1)MIL-PRF-22191F是一项性能规范(performance specification)，其主要特点在于，只规定透明阻隔材料的具体性能及相关指标要求，不明确具体的结构和加工工艺。给相关产品承制方在产品设计和功能实现上很大的自由度。无论承制方采用一层还是多层结构，无论采用什么样的加工工艺，只要在标准规定的条件下进行测试，其各项性能及指标满足标准规定的要求，即为合格产品。承制方可以按照标准的要求，自主研发多种结构的系列产品，以满足不同客户对不同产品的包装要求。

(2)从各项具体指标看，MIL-PRF-22191F的要求均高于其他两项国家标准的规定。尤其是阻隔性指标透湿率远远优于国家标准的规定，反应标准的高水平，对于延长包装产品的保质期或储存期具有重要作用。

4 结论与建议

从笔者长期跟踪研究包装领域国内外相关阻隔材料标准情况看，美军标准MIL-PRF-22191F代表了当今包装领域透明阻隔膜的先进水平，事实上已经成为国外包装材料公司开发高性能包装用阻隔材料的重要依据之一。

军用物资器材使用环境特殊，储存环境条件一般，流通周期较民用产品长很多，对物资器材的防护包装要求更高、更严格。要求包装材料应能对暴露在极端气候环境、战场环境、运输环境和地理环境条件下的军用产品提供可靠保护，确保其质量完好、技术状态不下降。长期以来由于缺乏高性能阻隔材料相关标准和产品的支撑，我军物资器材防护包装水平处于较为落后的状态，现有包装材料防护期短，防护效果差，物资器材质量性能难以保证，损失浪费严重。

目前，国内包装用阻隔材料标准整体水平较国际先进水平有一定差距，难以满足特殊行业对包装材料的需求。随着我国化工技术水平的进步，化工产业的蓬勃发展，国内企业具备了研发生产高质量、高水平阻隔材料的能力。因此，借鉴国外先进标准，及时研究制定相关材料技术标准，具有可能性和现实可行性。同时，通过先进标准的贯彻实施，可引导有实力的包装企业开发高性能阻隔材料产品，从而更好地满足军地双方高端产品、有特别防护要求产品的包装要求。