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不同基材鍍鋁膜阻隔性能的比較


摘要:為了驗證基材材質是否會影響鍍鋁膜的阻隔性能,本文以PET、BOPP兩種常見的基材制成的厚度相近的鍍鋁膜為試驗樣品,利用庫侖計原理設備C230G氧氣透過率測試系統分別測試了兩種樣品的氧氣透過率,并介紹了試驗原理、設備參數及適用范圍、試驗過程等內容,為鍍鋁膜的篩選及其阻隔性能的研究提供參考。

關鍵詞:鍍鋁膜、VMBOPP、VMPET、氧氣透過率、阻氧性能、阻隔性能、氧氣透過率測試系統、等壓法、庫侖計


1、意義

鋁箔作為高阻隔性材料,由其復合而成的包裝材料可顯著提高包裝整體的阻隔性能,但包裝成本較高,而鍍鋁薄膜的成本較低,且因其含有鍍鋁層,阻隔性亦有提高,因此鍍鋁薄膜復合而成的包裝材料在食品、藥品、日化用品等領域得到廣泛應用。

常見的鍍鋁基材有PET、BOPP、CPP等,蒸鍍鋁層后形成鍍鋁膜VMPET、VMBOPP、VMCPP。不同廠家、不同蒸鍍工藝甚至不同批次的鍍鋁薄膜的阻隔性均可能存在差異,這種差異與鍍鋁層的厚度、致密程度以及鋁層與基材間的結合牢度等因素有關,基材的不同是否會影響鍍鋁薄膜的阻隔性能,本文針對性的進行了對比研究。

2、試驗樣品

本次試驗以VMPET、VMBOPP兩種不同基材制成的厚度相近的鍍鋁膜為試驗樣品,對比其氧氣透過率的高低。

3、試驗依據

包裝材料氧氣透過率的測試方法主要包括壓差法與庫侖計法兩種。本次試驗采用庫侖計法原理,試驗過程依據GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗  庫侖計檢測法》。

4、試驗設備

本文采用C230G氧氣透過率測試系統為試驗設備,該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產。

4.1 試驗原理

庫侖計法,又稱為等壓法,是根據氧氣及其進行電化學反應時產生電壓之間的定量關系得到氧氣滲透性能相關參數。試樣將設備的試驗腔分成上、下兩個腔,上腔中為氧氣,下腔中為等壓強的載氣氮氣,當氧氣在濃度差的作用下由上腔通過試樣滲透到下腔時,便會被流動的氮氣攜帶至庫侖計傳感器進行電化學反應,通過對所產生電信號的處理分析即可得到單位時間滲透過單位面積試樣的氧氣量,即氧氣透過率。

圖1  C230G氧氣透過率測試系統

4.2 設備參數

薄膜/片材類試樣的測試范圍為0.005 ~ 200 cm3/(m2·day),容器類試樣的測試范圍為0.000025 ~ 1 cm3/(pkg·day),分辨率為0.0001 cm3/(m2·day),重復性為0.005 cm3/(m2·day)或2%取大者;設備內部溫度、濕度自動調節,且測試腔各自安裝溫濕度傳感器監測溫濕度情況,測試溫度范圍為(10±0.2)℃ ~ (55±0.2)℃;測試濕度范圍為0%RH、(5±1)%RH ~ (90±1)%RH、100%RH;可同時測試3個相同或不同的試樣;試樣尺寸為108 mm × 108 mm,測試面積為50 cm2;獨有DataShieldTM數據盾系統,對接用戶數據集中管理要求,支持多種數據格式導出;采用可靠安荃算法,防止數據泄露;支持通用有線和無線局域網,選配專用無線網,支持接入第三方軟件。

4.3 適用范圍

(1) 適用于各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁塑復合膜等膜狀材料,PP片材、PVC片材、PVDC片材、金屬薄片、橡膠片、硅片等片狀材料,酒瓶、可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬三罐片、塑料化妝品包裝、牙膏軟管、果凍杯、酸奶杯等瓶、袋、罐、盒、桶類容器材料氧氣透過率的測試。

(2) 可擴展用于包裝件封蓋、太陽能背板、管材、醫藥泡罩、汽車油箱、電池外殼等產品對氧氣阻隔性能的測試。

(3) 可滿足GB/T 19789、GB/T 31354、ASTM D3985、ASTM F1307、ASTM F1927、DIN 53380-3、JIS K7126-2-B、YBB 00082003等多項國家和國際標準。

5、試驗過程

(1) 用取樣器從VMBOPP樣品表面裁取3片完好的108 mm × 108 mm的試樣,注意裁樣過程中不能破壞試樣的鍍鋁層。

(2) 將3片試樣分別裝夾在設備的3個測試腔中,并用夾緊裝置夾緊。

(3) 在控制軟件上設置試樣名稱、試驗溫度、濕度等參數信息,點擊開始試驗,設備按照設定參數進行試驗條件控制并進行試驗。試驗結束后顯示3片試樣的測試結果值。

(4) 按照上述步驟測試VMPET樣品的氧氣透過率。

6、試驗結果

本次試驗所測試的3片VMBOPP試樣的結果值分別為50.0341 cm3/(m2·day)、51.4492 cm3/(m2·day)、58.8713 cm3/(m2·day),算術平均值為53.4515 cm3/(m2·day);3片VMPET試樣的結果值分別為1.0287 cm3/(m2·day)、0.9347 cm3/(m2·day)、1.0973 cm3/(m2·day),算術平均值為1.0202 cm3/(m2·day)。

7、結論

在基材表面蒸鍍鋁層是提高基材阻隔性能的常用方式。從本文對VMBOPP、VMPET兩種鍍鋁膜樣品氧氣透過率的測試結果來看,VMPET樣品的阻氧性能明顯優于VMBOPP樣品,這種現象與PET基材的阻氧性能優于BOPP基材樣品有一定關系。本次試驗的過程簡單,設備易于操作,智能化程度高,試驗結果精準可靠,重復性好。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業從事包裝檢測設備研發生產與包裝檢測服務的高新技術企業,始終致力于為客戶提供膏端精準可靠的包裝檢測設備與服務,新推出的C系列包裝檢測儀器,包括紅外法、庫侖計法、電解法、杯式法等全新的阻隔性檢測設備,均采用自主傳感器及核心技術,儀器的性能更穩定、檢測更高效、數據更準確,測試結果的可靠性、準確性、重復性等都取得了大幅提升。愈了解,愈信任!Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術溝通與合作。

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