CN102896851B - 一种阻隔复合膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可用于真空隔热板的阻隔复合膜，其为四层结构，由外层到内层依次为第一高阻隔尼龙薄膜层（1）、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）、第二高阻隔尼龙薄膜层（3）和聚乙烯层（4），其中所述第一高阻隔尼龙薄膜层（1）的厚度为10-30um，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）厚度为10-20um，所述第二高阻隔尼龙薄膜层（3）的厚度为10-30um，以及所述聚乙烯层（4）的厚度为40-60um。上述阻隔复合膜相对于现有技术不使用铝箔，封装后真空隔热板边界热效应低，而且具有阻隔性能突出、耐穿刺性良好、和吸水性低等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及阻隔复合膜领域，尤其涉及一种可用于真空隔热的隔热板用阻隔复合膜。
背景技术：
真空隔热板（VIP：Vacuum Insulation Panel）作为当前最先进的保温材料之一，已经广泛应用于电冰箱、冷库、建筑外墙等领域。其导热系数可以低于0.004w/m.k，具有隔热效率高，板材薄从而减小隔热层厚度等突出优点。
但在现有技术中，用于真空隔热的真空隔热板的阻隔复合膜需要使用导热系数较高的铝箔等金属膜层，以提高VIP封装膜的阻隔性，但同时这也增加了VIP板的边界热效应，影响VIP板的整体导热系数。同时，传统的膜层具有抗刺穿强度低，吸水性高等缺点，不利于VIP的使用寿命的提高。
发明内容：
本发明的范围只由后附权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。
本发明解决的技术问题是提供一种边界热效应较低，抗刺穿强度较高的可用于真空隔热板的阻隔复合膜，该复合膜同时具有较低的氧气透过率和水蒸气透过率。
为此，本发明提供一种阻隔复合膜，所述阻隔复合膜为四层结构，由外层到内层依次为第一高阻隔尼龙薄膜层（1）、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）、第二高阻隔尼龙薄膜层（3）和聚乙烯层（4），其中所述第一高阻隔尼龙薄膜层（1）的厚度为10-30um，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）厚度为10-20um，所述第二高阻隔尼龙薄膜层（3）的厚度为10-30um，以及所述聚乙烯层（4）的厚度为40-60um。
优选地，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜层的厚度均为20um，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为15um，以及所述聚乙烯层的厚度为50um。
优选地，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜层的厚度均为20um，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为20um，以及所述聚乙烯层的厚度为60um。
优选地，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜层的厚度均为30um，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层的厚度为10um，以及所述聚乙烯层的厚度为60um。
优选地，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜的制造原料均为聚己二酰间苯二甲胺（MXD6）和尼龙6。
为了保证阻隔复合膜的阻隔性能和抗刺穿性能，所述的高阻隔尼龙薄膜层要求氧气透过率≦10cc/m2.d.Mpa，穿刺强度≧20N。由于单层高阻隔尼龙薄膜的氧气透过率较低，会使得在复合后能够提高复合膜的氧气阻隔性。
本发明的阻隔复合膜与现有技术相比，不使用铝箔，封装后真空隔热板边界热效应低，阻隔复合膜具有阻隔性能突出、耐穿刺性良好、和吸水性低等优点，具体特点如下：
（1）本发明阻隔复合膜的四层结构中的外层和次内层为高阻隔尼龙薄膜层，阻隔尼龙薄膜对氧气和二氧化碳等气体的阻隔性能表现突出，而且在很宽的温湿度范围内能保持高强度和刚性，热变形小，吸水率低且吸水后尺寸变化小，抗刺穿性能突出，从而满足保护内容物和保证内部真空的要求；
（2）本发明的中间层为镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯具有对紫外线和红外线有良好的反射能力，达到阻隔紫外线作用，同时能提高复合膜整体隔氧性能，可以在一定程度上代替铝箔使用；
（3）本发明的内层为聚乙烯层，聚乙烯是良好的热封材料，能保证封装口强度高，不漏气。
附图说明：
图1为本发明的阻隔复合膜的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围中。
图1为本发明可用于真空隔热板的阻隔复合膜的四层结构示意图。如图1所示，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜包括四层结构，由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4。
为实现本发明中可用于真空隔热板的阻隔复合膜的技术效果，本发明中上述各层膜的厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为10-30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10-20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为10-30um，以及聚乙烯层4的厚度为40-60um。
优选地，上述各层膜的厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
优选地，上述各层膜的厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为60um。
优选地，上述各层膜的厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为60um。
在上述实施方式中，优选地，上述高阻隔尼龙薄膜的制造原料为聚己二酰间苯二甲胺（MXD6）和尼龙6。为了保证阻隔复合膜的阻隔性能和抗刺穿性能，更优选地，上述的高阻隔尼龙要求氧气透过率≦10cc/m2.d.MPa，穿刺强度≧20N。
上述复合膜各层的作用分别在于：
（1）本发明的外层和次内层为高阻隔尼龙薄膜层1和3，高阻隔尼龙薄膜对氧气和二氧化碳等气体的阻隔性能突出，在很宽的温度和湿度范围内能保持高强度和刚性，热变形小，吸水率低且吸水后尺寸变化小，抗刺穿性能突出。高阻隔尼龙薄膜在与其他层复合后，能很好地提高复合膜整体的阻隔性能和抗刺穿性能，从而满足保护内容物和保证内部真空的要求；
（2）本发明的中间层为镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯具有对紫外线和红外线有良好的反射能力，达到阻隔紫外线作用，同时能提高复合膜整体隔氧性能，可以在一定程度上代替铝箔使用；
（3）本发明的内层为聚乙烯层4，聚乙烯是良好的热封材料，能保证封装口强度高，不漏气。
下面将参照以下几个实施例和比较例更详细地的描述本发明。
实施例1
在实施例1中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为10um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为10um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
实施例2
在实施例2中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为10um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为10um，以及聚乙烯层4的厚度为60um。
实施例3
在实施例3中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为10um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为10um，以及聚乙烯层4的厚度为40um。
实施例4
在实施例4中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为40um。
实施例5
在实施例5中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
实施例6
在实施例6中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为60um。
实施例7
在实施例7中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为60um。
实施例8
在实施例8中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为40um。
实施例9
在实施例9中，本发明的可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
比较例1
在比较例1中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜也包括四层结构，但是本发明中高阻隔尼龙薄膜层由普通的双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）替代作为阻隔层，由外到内依次为BOPA层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、BOPA层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：BOPA层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，BOPA层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
比较例2
在比较例2中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜也包括四层结构，但是本发明中最外层高阻隔尼龙薄膜层由普通的双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）替代作为阻隔层，由外到内依次为BOPA层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：BOPA层1的厚度为30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜3为25um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
比较例3
在比较例3中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜也包括四层结构，但是本发明中第3层高阻隔尼龙薄膜层由普通的双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）替代作为阻隔层，由外到内依次为高阻隔尼龙膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、BOPA层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙膜层1的厚度为25um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，BOPA层3的厚度为30um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
比较例4
在比较例4中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为5um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为5um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
其中，高阻隔尼龙膜层厚度为5um，不在本发明限定的10-30um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
比较例5
在比较例5中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为35um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为35um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
其中，高阻隔尼龙膜层厚度为35um，不在本发明限定的10-30um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
比较例6
在比较例6中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为8um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
其中，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯厚度为8um，不在本发明限定的10-20um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
比较例7
在比较例7中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为25um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为50um。
其中，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯厚度为25um，不在本发明限定的10-20um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
比较例8
在比较例8中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为30um。
其中，聚乙烯膜的厚度为30um，不在本发明限定的40-60um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
比较例9
在比较例9中，可用于真空隔热板的阻隔复合膜所包括的四层膜由外到内也依次为高阻隔尼龙薄膜层1、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2、高阻隔尼龙薄膜层3和聚乙烯层4， 其厚度分别为：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为20um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为15um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为20um，以及聚乙烯层4的厚度为70um。
其中，聚乙烯膜的厚度分别为70um，不在本发明限定的40-60um的参数范围内，其他层的厚度在本发明限定的参数范围内。
下述表1为根据本发明的上述实施例1-9以及比较例1-7的各层厚度参数所复合获得的可用于真空隔热板的阻隔复合膜在热封强度、抗刺穿强度、复合膜漏率、水蒸气透过率以及总体效果等指标的对比结果。
表1
在表1中，关于上述所复合获得的可用于真空隔热板的阻隔复合膜，测定其热封强度a、复合膜抗刺穿强度b、复合膜漏率c和水蒸气透过率d。测试结果如表1所示，其中符号“Ο”表示尤其符合要求，符号“Δ”表示符合要求，符号“×”表示不符合要求：
上述热封强度a，a≦65N为“×”，65N<a<70N为“Δ”, a≧70N为“Ο”。虽然a>65N，但是如果封边出现隧道，也归为“×”。
上述复合膜复合抗刺穿强度b，刺针直径为0.5mm，b≦25N为“×”，25N<b<30N为“Δ”，b≧30N为“Ο”。
上述复合膜漏率c，其计算方法如下：
C=(P1-P2)V/t；
式中C：VIP允许的漏率（单位Pa.L/S）；
P1:VIP初始内部压强（单位Pa）；
P2: VIP寿命终止时的内部压强（单位Pa）；
V:VIP体积（单位L）；
t：VIP使用寿命（单位s）。
c≦2.5*10-7Pa.L/S为“Ο”，2.5*10-7Pa.L/S<c<5.0*10-7Pa.L/S为“Δ”，c>5.0*10-7Pa.L/S为“×”。
上述水蒸气透过率d，d≦0.1g/m2.24h为“Ο”，0.1g/m2.24h<d<0.2g/m2.24h为“Δ”，d>0.2g/m2.24h为“×”。
由表1可以看出，在比较例1-3中，使用普通BOPA替代高阻隔尼龙薄膜1和/或3作为阻隔层时，其复合膜漏率较高，同时抗刺穿性也不符合要求，因此复合获得的复合膜整体性能不符合要求。也就是说，任何一个高阻隔膜层由普通的BOPA来替代，均不能达到本发明的复合膜整体性能。
同时，由表1可以看出，复合膜整体的阻隔性由所有膜层共同决定，高阻隔尼龙膜层厚度增大，有利于提高阻隔性能和抗刺穿性能。 而复合膜的热封性能主要取决于聚乙烯的厚度及其复合膜整体的厚度，聚乙烯膜厚度太小，不利于热封，但复合膜整体厚度太厚，也会降低复合膜的热封性能。
也就是说，在本发明中，要使获得的复合膜具有较好的整体性能，构成复合膜的四层结构的膜的厚度必须同时在本发明限定的范围内，也即：高阻隔尼龙薄膜层1的厚度为10-30um，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层2的厚度为10-20um，高阻隔尼龙薄膜层3的厚度为10-30um，以及聚乙烯层4的厚度为40-60um。否则，即使复合膜是由上述四层结构构成，如果相关层的厚度参数不在上述参数限定范围内时，其结果也无法获得具有较好整体性能的复合膜。
例如在比较例4-5中，高阻隔尼龙膜层的厚度分别为5um和35um，不在本发明限定的10-30um的参数范围内；比较例6-7中，镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯厚度分别为8um和25um，不在本发明限定的10-20um的参数范围内；比较例8-9中，聚乙烯膜的厚度分别为30um和70um，不在本发明限定的40-60um的参数范围内。由比较例4-9 可以看出，比较例4-9中，高阻隔尼龙薄膜层、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层以及聚乙烯层中即使只有一项的厚度不在本发明的限定范围内时，所获得的复合膜的综合评价，也即其整体性能依然无法不能达到本发明的要求，例如，在比较例9中，聚乙烯层太厚，热封后一定时间，可能是开口母料会上浮，导致出现漏气孔洞，所以不能实现目标。
需要指出的是，上述公开的实施方式均为例示性质，而非限制性的。例如，上述阻隔复合膜除了可用于真空隔热板外还可以用于阻隔复合膜的其它应用领域。本发明的范围不受上述实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。
Claims (5)
1. 一种阻隔复合膜，其特征在于，所述阻隔复合膜为四层结构，由外层到内层依次为第一高阻隔尼龙薄膜层（1）、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）、第二高阻隔尼龙薄膜层（3）和聚乙烯层（4），其中所述第一高阻隔尼龙薄膜层（1）的厚度为20μm，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）厚度为15μm，所述第二高阻隔尼龙薄膜层（3）的厚度为20μm，以及所述聚乙烯层（4）的厚度为50μm。
2. 一种阻隔复合膜，其特征在于，所述阻隔复合膜为四层结构，由外层到内层依次为第一高阻隔尼龙薄膜层（1）、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）、第二高阻隔尼龙薄膜层（3）和聚乙烯层（4），其中所述第一高阻隔尼龙薄膜层（1）的厚度为20μm，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）厚度为20μm，所述第二高阻隔尼龙薄膜层（3）的厚度为20μm，以及所述聚乙烯层（4）的厚度为60μm。
3. 一种阻隔复合膜，其特征在于，所述阻隔复合膜为四层结构，由外层到内层依次为第一高阻隔尼龙薄膜层（1）、镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）、第二高阻隔尼龙薄膜层（3）和聚乙烯层（4），其中所述第一高阻隔尼龙薄膜层（1）的厚度为30μm，所述镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酯层（2）厚度为10μm，所述第二高阻隔尼龙薄膜层（3）的厚度为30μm，以及所述聚乙烯层（4）的厚度为60μm。
4. 如权利要求1-3任一所述的阻隔复合膜，其特征在于，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜层（1，3）的制造原料均为聚己二酰间苯二甲胺（MXD6）和尼龙6。
5. 如权利要求4所述的阻隔复合膜，其特征在于，所述第一、二高阻隔尼龙薄膜层要求氧气透过率≦10cc/m2.d.MPa，穿刺强度≧20N。
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