CN111959075A - 一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其从外层至内层依此为:高阻隔防护层;聚乙烯层一;尼龙层一;聚乙烯层二;聚乙烯醇一;尼龙层二;聚乙烯层三;聚乙烯醇二;聚乙烯层四。不含任何金属成分,尼龙重量占比10.20%‑22.45%,聚乙烯重量占比51.02‑71.43%,聚乙烯醇重量成分占比5.10%‑12.24%,高阻隔防护材料重量占比8.78%‑17.35%;通过将每层的粒子全部融化,再通过共挤吹塑方式吹制挤出,一次成型九层共挤膜,即为所述多层共挤高阻隔膜。本发明能通过采用多种材料配比混合一次共挤成膜的方式,降低热桥效应和生产成本的问题。
Description
技术领域
本发明涉及真空绝热板包装袋领域,尤其涉及一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜、采用所述多层共挤高阻隔膜的应用于真空绝热板包装的包装袋。
背景技术
真空绝热板(VIP板)是真空保温材料中的一种,是由填充芯材与真空保护表层复合而成,它有效地避免空气对流引起的热传递,因此导热系数可大幅度降低,可以达到0.002-0.004w/(m.k),为传统保温材料导热系数的1/10,具有优异的隔热性能。VIP板优异的隔热性能是因其具有很高的真空度,而阻隔膜材则是保持其内部真空度的关键。目前常利用含有铝箔或者多层镀铝膜复合而成的复合膜材进行封装,该类膜材需要通过多道加工工序将多种具有不同特性的材料复合而成,同时为了确保产品的使用寿命,通常采用含有镀铝或者铝箔这些含金属的材料,虽然阻隔性很好但是制成的真空绝热板在其四周有部分热量会通过该金属材料传递,从而形成热桥效应,降低产品的综合保温性能。
VIP板包装的复合膜从功能上来看,表层材料通常为防护层,用于保护内部产品不被刮伤、刺破等;中间采用镀铝类薄膜或者铝箔类薄膜作为阻隔层,阻止水蒸气和氧气的渗透;内层材料用于烫封成袋;从产品结构上来说,该类复合型材料通常由3层、4层、5层材料通过胶粘剂粘合而成,每次粘合只能粘合两种材料,那么5层材料需要经过4道涂胶粘合工序才能制成成品。这样的生产工艺有诸多不足,比如生产效率较低、粘合剂使用量大、溶剂排放量大、过程损耗高、产品尺寸灵活性差、多层复合后的产品抗撕裂性不足等。同时生产出的多层复合膜因为使用了含有金属类材料,使得在包装成真空绝热板成品以后,边缘有漏热情况,形成边缘热桥,从而降低了保温产品的综合保温性能。
发明内容
为了解决生产效率、产品成本、产品高阻隔性能要求、边缘热桥的问题,本发明提供一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜、采用所述多层共挤高阻隔膜的应用于真空绝热板包装的包装袋。
本发明采用以下技术方案实现:一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,所述多层共挤高阻隔膜从外层至内层依此为:
第一层,高阻隔防护层,材料为高阻隔防护材料;
第二层,聚乙烯层一,材料为聚乙烯;
第三层,尼龙层一,材料为尼龙;
第四层,聚乙烯层二,材料为聚乙烯;
第五层,聚乙烯醇一,材料为聚乙烯醇;
第六层,尼龙层二,材料为尼龙;
第七层,聚乙烯层三,材料为聚乙烯;
第八层,聚乙烯醇二,材料为聚乙烯醇;
第九层,聚乙烯层四,材料为聚乙烯;
其中,不含任何金属成分,尼龙重量占比10.20%-22.45%,聚乙烯重量占比51.02-71.43%,聚乙烯醇重量成分占比5.10%-12.24%,高阻隔防护材料重量占比8.78%-17.35%;通过将每层的粒子全部融化,再通过共挤吹塑方式吹制挤出,一次成型九层共挤膜,即为所述多层共挤高阻隔膜。
高阻隔膜的高标准为:每平方膜在24小时以内对水蒸气的渗透率达到1毫克以下,或者每平方膜在24小时以内对氧气的渗透率达到1毫升以下。本发明用尼龙、聚乙烯、聚乙烯醇、聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉这种原料粒子按照一定的比例混合而成,并通过共挤吹塑方式(如采用多层共挤薄膜吹塑设备)挤出的高阻隔多层共挤膜。因此本发明能通过采用多种材料配比混合一次共挤成膜的方式,降低热桥效应和生产成本的问题。
作为上述方案的进一步改进,所述多层共挤高阻隔膜通过在所述聚乙烯层四混合乳白色母粒呈现乳白色外观。
通过是否在所述聚乙烯层四中混合乳白色母粒,可使该薄膜外观为乳白色或透明色,均不含任何金属成分,有效改善了现有产品的边缘热桥效应。
作为上述方案的进一步改进,尼龙重量占比10%-22%,聚乙烯重量占比50-70%,聚乙烯醇重量成分占比5%-12%,高阻隔防护材料重量占比8.6%-17%,乳白色母粒占比1-%5%。
进一步地,高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉;或者包括聚酯、氧化铝、硅粉;或者包括氧化铝、氧化硅、硅粉;或者包括氧化铝、氧化硅。
该薄膜由外而内,防护层、阻隔层、热封层的按照设计的顺序依此排列,属于非对称共挤结构。尼龙防护性、聚乙烯热封性、聚乙烯醇阻隔性、聚酯防护性、氧化铝阻隔性、氧化硅阻隔性、硅粉防护性。
再进一步地,当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
再进一步地,当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.75%、硅粉0.75%、乳白色母粒2%。
再进一步地,当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
再进一步地,当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.75%、氧化硅0.75%、乳白色母粒2%。
作为上述方案的进一步改进,第二层的聚乙烯层一、第四层的聚乙烯层二、第七层的聚乙烯层三的重量占比均为8%~11%,优选为9%;第九层的聚乙烯层四的重量占比为27%~36%,优选为33%。
作为上述方案的进一步改进,第三层的尼龙层一和第六层的尼龙层二的重量占比为:5.10%-12.75%、5.10%-12.75%。
作为上述方案的进一步改进,第五层的聚乙烯醇一和第八层的聚乙烯醇二的重量占比为:1.70%-4.08%、3.40%-8.16%。
作为上述方案的进一步改进,所述多层共挤高阻隔膜的厚度为80μm~150μm。
薄膜的厚度在80um-150um,具有非常好的阻隔性、优越的耐温性、耐撕裂性、耐穿刺性、热封性、拉伸性等。
本发明还提供一种应用于真空绝热板包装的包装袋,所述包装袋的外表设有多层共挤高阻隔膜,所述多层共挤高阻隔膜为上述任意多层共挤高阻隔膜。
多层共挤高阻隔膜在包裹真空绝热板时,所述真空绝热板具有较低的导热系数、稳定的寿命表现以及非常低的边缘传热效应,因此在产品的性能方面将会达到行业的使用要求。
本发明因为采用一道工序加工成型,生产效率高、生产周期短、成品率高的优点,将为大大降低VIP包装材料的成本,为VIP产品的普及提供更好的竞争力。
本发明的多层共挤高阻隔膜包括尼龙、聚乙烯、聚乙烯醇、聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉等多种材料,按照一定的比例混合后,并通过多层共挤薄膜吹塑设备挤出的高阻隔多层共挤膜,该共挤膜具有非常高的阻隔性,阻隔水蒸气和氧气的渗透可以达到多层镀铝复合膜同等的水平,可应用于二氧化硅真空绝热板包装。本发明的应用于真空绝热板的包装膜、袋,只采用一道加工工序就可以制成的多层高阻隔的复合薄膜,避免了多道复合生产工序,生产过程并无污染,成品也无溶剂残留。同时该产品具有非常优越的阻隔性能,通过多层共挤的方式制成的薄膜可以达到含有镀铝、铝箔的多层复合膜的阻隔性,从而满足真空绝热板对薄膜阻隔性的要求。除此以外,该技术发明还去除了镀铝和铝箔的金属材料,是一款应用于真空绝热板行业的无金属薄膜,避免产品边缘的热桥效应,从而提高真空绝热板的综合保温性能。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜的层次结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,通过采用多种材料配比混合一次共挤成膜,降低热桥效应和生产成本的问题,而且具备高阻隔效果:每平方膜在24小时以内对水蒸气的渗透率达到1毫克以下,或者每平方膜在24小时以内对氧气的渗透率达到1毫升以下。
多层共挤高阻隔膜可以用来制作应用于真空绝热板包装的包装袋。多层共挤高阻隔膜在包裹真空绝热板时,所述真空绝热板具有较低的导热系数、稳定的寿命表现以及非常低的边缘传热效应,因此在产品的性能方面将会达到行业的使用要求。同时,因为采用一道工序加工成型,生产效率高、生产周期短、成品率高的优点,将为大大降低VIP包装材料的成本,为VIP产品的普及提供更好的竞争力。
请参阅图1,多层共挤高阻隔膜从外层至内层依此为:
第一层,高阻隔防护层,材料为高阻隔防护材料;
第二层,聚乙烯层一,材料为聚乙烯;
第三层,尼龙层一,材料为尼龙;
第四层,聚乙烯层二,材料为聚乙烯;
第五层,聚乙烯醇一,材料为聚乙烯醇;
第六层,尼龙层二,材料为尼龙;
第七层,聚乙烯层三,材料为聚乙烯;
第八层,聚乙烯醇二,材料为聚乙烯醇;
第九层,聚乙烯层四,材料为聚乙烯。
不含任何金属成分,尼龙重量占比10.20%-22.45%,聚乙烯重量占比51.02-71.43%,聚乙烯醇重量成分占比5.10%-12.24%,高阻隔防护材料重量占比8.78%-17.35%;通过将每层的粒子全部融化,再通过共挤吹塑方式吹制挤出,一次成型九层共挤膜,即为所述多层共挤高阻隔膜。在本实施例中,通过多层共挤薄膜吹塑设备吹制成具有高阻隔性的功能薄膜。多层共挤高阻隔膜的厚度为80μm~150μm,具有非常好的阻隔性、优越的耐温性、耐撕裂性、耐穿刺性、热封性、拉伸性等。
多层共挤高阻隔膜通过在所述聚乙烯层四混合乳白色母粒呈现乳白色外观。因此可以通过是否在所述聚乙烯层四中混合乳白色母粒,可使该薄膜外观为乳白色或透明色,均不含任何金属成分,有效改善了现有产品的边缘热桥效应。当混合乳白色母粒时,尼龙重量占比10%-22%,聚乙烯重量占比50-70%,聚乙烯醇重量成分占比5%-12%,高阻隔防护材料重量占比8.6%-17%,乳白色母粒占比1-%5%。此时,第二层的聚乙烯层一、第四层的聚乙烯层二、第七层的聚乙烯层三的重量占比均为8%~11%,优选为9%;第九层的聚乙烯层四的重量占比为27%~36%,优选为33%。第三层的尼龙层一和第六层的尼龙层二的重量占比为:5.10%-12.75%、5.10%-12.75%。第五层的聚乙烯醇一和第八层的聚乙烯醇二的重量占比为:1.70%-4.08%、3.40%-8.16%。
因为去除了金属材料降低了VIP板边缘热桥效应,从而提高了产品的综合绝热性能;因为一次吹膜成型,减少生产工序,从而降低了制膜生产成本;因为多层共挤膜具有良好的流平和热封性能,在制作背封VIP板更加容易热封,从而降低了漏气率提高生产的成品率,达到降低成本的效果。从外观上看,多层共挤膜降低了背封漏气率,制作VIP的时候可以生产为背封VIP,外观也更加美观。
高阻隔防护材料可包括聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉。当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
高阻隔防护材料可包括聚酯、氧化铝、硅粉。当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.75%、硅粉0.75%、乳白色母粒2%。
高阻隔防护材料可包括氧化铝、氧化硅、硅粉。当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
高阻隔防护材料可包括氧化铝、氧化硅。当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.75%、氧化硅0.75%、乳白色母粒2%。
该薄膜由外而内,防护层、阻隔层、热封层的按照设计的顺序依此排列,属于非对称共挤结构。尼龙防护性、聚乙烯热封性、聚乙烯醇阻隔性、聚酯防护性、氧化铝阻隔性、氧化硅阻隔性、硅粉防护性。
实施例2
在本实施例中,为了举证本发明的多层共挤高阻隔膜的有益效果,针对实施例1的多层共挤高阻隔膜进行详细介绍,其制成的VIP板并与传统的镀铝膜制成的VIP板做详细的分析对比。
实施例1的多层共挤高阻隔膜其制成的包装袋,可应用于真空绝热板(以下简称VIP板)的包装,目前实验具有四中不同的材料配方,其分别为:
第一种:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
第二种:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.75%、硅粉0.75%、乳白色母粒2%。
第三种:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%。
第三种:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.75%、氧化硅0.75%、乳白色母粒2%。
在上述的四种多层共挤高阻隔膜材质中,材料占比为重量占比,比如成品膜100克/平方,尼龙膜占比10%,即表示一平米的成品膜中有10克的尼龙。
PE即聚乙烯,其具有很好的热封性能和透明度,能够防水防潮。PET为以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料。PA系分子主链是含有许多重复的酰胺基的聚合物,是良好的复合膜防护材料。EVOH指的是聚乙烯醇,为高阻隔材料,具有良好的阻隔氧气的功效。氧化铝为铝的金属氧化物,具有优越的阻隔水蒸气的作用,氧化硅为硅粉的氧化物,具有良好的阻隔氧气的作用。硅粉为纯净物,具有良好的阻隔氧气和水蒸气的作用。乳白色母粒,为一种着色粒子,可以为成品膜着色为乳白色。
将本实施例中,将多层共挤高阻隔膜和镀铝复合膜分别进行阻隔性测试对比:
表1水蒸气阻隔性测试数据1
表2氧气阻隔性测试数据2
结论:1.采用本发明材料配比、和结构层次制成的多层共挤膜在阻隔性测试方面,性能和进口的多层镀铝复合膜相当;2.多层共挤为一次生产成型,过程无VOC排放,生产成本更低。
将本实施例中的采用多层共挤膜(即多层共挤高阻隔膜)与现有的应用于VIP板的多层镀铝复合膜进行导热性测试对比,检测薄膜本身热传导系数,从而分析在使用该类薄膜制成的VIP板的有效导热系数和综合隔热性能。
测试标准:国标-GB/T37608-2019;
VIP板芯材组成:气相二氧化硅;
VIP板规格尺寸:宽度300mm*长度300mm*厚度20mm;
表3薄膜热传导系数检测3
薄膜类型 | 生产工艺 | 金属材料占比 | 热传导系数 |
多层高阻隔共挤膜 | 九层共挤 | 0 | 0.22w |
三层镀铝复合膜 | 干式复合 | 2.15% | 0.54w |
表4薄膜热传导系数检测4
薄膜类型 | VIP板尺寸 | 中心导热系数 | 有效导热系数 |
多层高阻隔共挤膜 | 300mm*300mm*25mm | 3.9mw | 3.95mw |
三层镀铝复合膜 | 300mm*300mm*25mm | 3.9mw | 4.18mw |
结论:1.采用本发明材料配比制成的多层共挤膜在热传导测试方面,因为没有使用任何金属材料,导热系数和薄膜基材的导热系数一致;2.传统的三层镀铝类高阻隔膜因为薄膜中有金属铝的成分导热系数为多层共挤膜的2.5倍,在制作成VIP板后的有效导热系数为共计膜的1.06倍,综合保温性能来看,采用高阻隔多层共挤膜制作的VIP板保温性能更优越。
将本实施例中的采用多层共挤膜袋的包装VIP板与传统的复合型镀铝膜袋VIP板进行寿命测试:
测试标准:国标-GB/T37608-2019;
老化条件:70℃90%RH;
VIP板芯材组成:气相二氧化硅;
VIP板规格尺寸:宽度300mm*长度300mm*厚度20mm;
λ0:VIP板初始导热系数(单位:mw);
λ1:VIP板老化7天后导热系数测试值(单位:mw);
λ2:VIP板老化14天后导热系数测试值(单位:mw);
λ3:VIP板老化21天后导热系数测试值(单位:mw);
λ4:VIP板老化28天后导热系数测试值(单位:mw);
λ5:VIP板老化28天后、常温放置30天导热系数测试值(单位:mw);
λ6:VIP板老化28天后、常温放置90天导热系数测试值(单位:mw);
λ7:VIP板老化28天后、常温放置180天导热系数测试值(单位:mw);测试结果如下表5:
表5寿命老化对比测试数据5
结论:1.采用多层共挤膜包装袋制成的VIP板在寿命老化测试方面,性能和传统的多层复合镀铝袋制成的VIP相当;2.在综合保温性能方面,多层共挤膜因为改善了边缘热巧效应,综合保温性能更好。3.采用多层共挤膜袋的成本相比多层复合镀铝袋低20%-25%。
为了更好的展示对比效果,本发明在提交申请文件的时候一并提供现场的材料照片对比。由于VIP板画成线条图根本展现不出差别,因此才提供对比照片,方便本领域技术人员对比本发明与现有多层复合镀铝袋制成的VIP板之间的效果差异性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,所述多层共挤高阻隔膜从外层至内层依此为:
第一层,高阻隔防护层,材料为高阻隔防护材料;
第二层,聚乙烯层一,材料为聚乙烯;
第三层,尼龙层一,材料为尼龙;
第四层,聚乙烯层二,材料为聚乙烯;
第五层,聚乙烯醇一,材料为聚乙烯醇;
第六层,尼龙层二,材料为尼龙;
第七层,聚乙烯层三,材料为聚乙烯;
第八层,聚乙烯醇二,材料为聚乙烯醇;
第九层,聚乙烯层四,材料为聚乙烯;
因此不含任何金属成分,尼龙重量占比10.20%-22.45%,聚乙烯重量占比51.02-71.43%,聚乙烯醇重量成分占比5.10%-12.24%,高阻隔防护材料重量占比8.78%-17.35%;通过将每层的粒子全部融化,再通过共挤吹塑方式吹制挤出,一次成型九层共挤膜,即为所述多层共挤高阻隔膜。
2.如权利要求1所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,所述多层共挤高阻隔膜通过在所述聚乙烯层四混合乳白色母粒呈现乳白色外观。
3.如权利要求2所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,尼龙重量占比10%-22%,聚乙烯重量占比50-70%,聚乙烯醇重量成分占比5%-12%,高阻隔防护材料重量占比8.6%-17%,乳白色母粒占比1-%5%。
4.如权利要求3所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,高阻隔防护材料包括:
聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉;
或者包括聚酯、氧化铝、硅粉;
或者包括氧化铝、氧化硅、硅粉;
或者包括氧化铝、氧化硅。
5.如权利要求4所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,
当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%;
或者,当高阻隔防护材料包括聚酯、氧化铝、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙15%、聚乙烯60%、聚乙烯醇8%、聚酯13.5%、氧化铝0.75%、硅粉0.75%、乳白色母粒2%;
或者,当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅、硅粉时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.5%、氧化硅0.5%、硅粉0.5%、乳白色母粒2%;
或者,当高阻隔防护材料包括氧化铝、氧化硅时,各材料的重量占比为:尼龙25%、聚乙烯65%、聚乙烯醇9%、氧化铝0.75%、氧化硅0.75%、乳白色母粒2%。
6.如权利要求3所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,第二层的聚乙烯层一、第四层的聚乙烯层二、第七层的聚乙烯层三的重量占比均为8%~11%,优选为9%;第九层的聚乙烯层四的重量占比为27%~36%,优选为33%。
7.如权利要求1所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,第三层的尼龙层一和第六层的尼龙层二的重量占比为:5.10%-12.75%、5.10%-12.75%。
8.如权利要求1所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,第五层的聚乙烯醇一和第八层的聚乙烯醇二的重量占比为:1.70%-4.08%、3.40%-8.16%。
9.如权利要求1所述的应用于真空绝热板包装的多层共挤高阻隔膜,其特征在于,所述多层共挤高阻隔膜的厚度为80μm~150μm。
10.一种应用于真空绝热板包装的包装袋,所述包装袋的外表设有多层共挤高阻隔膜,其特征在于,所述多层共挤高阻隔膜为权利要求1至9中任意一项所述的多层共挤高阻隔膜。
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