鍍鋁層厚度對鍍鋁薄膜水蒸氣透過率的影響分析

發(fā)布日期：2020-05-18 16:04:12 來源：互聯(lián)網(wǎng)

摘要： 鍍鋁層厚度對鍍鋁薄膜的阻隔性具有重要影響。本文通過對鍍鋁層厚度不同的兩種VMBOPP樣品水蒸氣透過率的測試，研究了鍍層厚度對鍍鋁膜阻濕性能的影響，并介紹了試驗原理、設(shè)備C330H水蒸氣透過率測試系統(tǒng)的參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為鍍鋁薄膜水蒸氣透過率的研究及質(zhì)量監(jiān)控提供參考。

關(guān)鍵詞：水蒸氣透過率，水蒸氣透過率測試系統(tǒng)，電解傳感器法，鍍鋁膜，鍍鋁層，厚度，VMBOPP

1、意義

鋁箔是一種高阻隔材料，當表面無缺陷時，可近似達到完全不透氣，因此含有鋁箔(厚度一般為7 μm ~ 9 μm) 的復(fù)合膜材料具有高阻隔性。然而，鋁箔的成本較高，易產(chǎn)生貫穿性針孔且回收困難，上述缺點在一定程度上限制了鋁塑復(fù)合膜的應(yīng)用。

鍍鋁薄膜則在某些程度及范圍內(nèi)作為鋁塑復(fù)合膜的替代品，順應(yīng)大眾需求而被廣泛應(yīng)用。鍍鋁薄膜是通過真空鍍鋁工藝在PET、CPP、BOPP、PE等基材表面蒸鍍一層厚度僅為幾百埃的鋁層，不僅可大大提高材料整體的阻隔性，而且由于鋁箔層的厚度極低，有效降低了成本；另外，鍍鋁薄膜材料的耐折性及韌性提高，彌補了鋁塑復(fù)合膜的缺陷。因此，鍍鋁薄膜的上述優(yōu)點使其廣泛用于包裝食品、藥品、化妝品等產(chǎn)品，擴大了金屬鋁在包裝方面的應(yīng)用。鍍鋁薄膜的阻隔性主要與所蒸鍍鋁層的性能有關(guān)，如鍍層厚度、鍍層在基材表面的附著牢度、鍍層表面狀況等。本文主要研究了鍍層厚度對材料阻隔性的影響。

2、試驗樣品

本次試驗以鍍層厚度分別為440Å、520Å兩種VMBOPP薄膜作為試驗樣品。

3、試驗依據(jù)

軟塑包裝材料水蒸氣透過率的測試方法包括杯式法、電解傳感器法、紅外傳感器法、濕度法等，本次試驗采用電解傳感器法原理進行試驗，試驗過程依據(jù)GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定 電解傳感器法》。

4、試驗設(shè)備

本文以C330H水蒸氣透過率測試系統(tǒng)為試驗設(shè)備，該設(shè)備由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗原理

電解傳感器法設(shè)備是以電解水分子與電解電流的定量關(guān)系為原理而研發(fā)。試驗時，密封裝夾在設(shè)備中的試樣將設(shè)備的測試腔分為上、下兩個腔，上腔中流動的是高濕度的氮氣，下腔中流動的干燥的氮氣，水蒸氣從高濕側(cè)通過試樣滲透到低濕側(cè)，低濕側(cè)的氮氣將滲透過試樣的水蒸氣攜帶至電解傳感器處進行電解分析，根據(jù)對電解電流的分析計算，可得到試樣的水蒸氣透過率。

圖1  C330H水蒸氣透過率測試系統(tǒng)

4.2 設(shè)備參數(shù)

自主研制的新型電解法水分分析傳感器，具有卓越的精準性、重復(fù)性和壽命；傳感器信號遵循法拉第原理，擁有非常高的靈敏度；薄膜類試樣的測試范圍為0.005 ~ 50 g/(m2·d) ，容器類試樣的測試范圍為0.000025 ~ 0.25 g/(pkg·d) ，分辨率為0.001 g/(m2·d) ，重復(fù)性為0.005 g/(m2·d) 或2%取大者；先進熱力學(xué)和流體力學(xué)分析設(shè)計的專利三腔一體測試集成塊結(jié)構(gòu)，支持三個相同或不同試樣的同步測試；設(shè)備內(nèi)部溫度、濕度自動調(diào)節(jié)，測試腔各自安裝溫濕度傳感器監(jiān)測溫濕度情況，控制測試過程更加精準，控溫范圍為(10±0.2)℃~(55±0.2)℃ ，濕度控制范圍為(5±1)%RH~(90±1)%RH 、RH；專家測試模式與快速測試模式滿足不同場合及阻隔材料的測試要求；支持DataShieldTM 數(shù)據(jù)盾系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)集中管理和對接信息系統(tǒng)。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備適用于薄膜、片材、紙張、紙板及其復(fù)合材料、包裝件等類型樣品水蒸氣透過率的測試。其中薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜、玻纖鋁箔紙復(fù)合膜等；片材類包括PP、PVC、PVDC、金屬鋁箔、橡膠、硅片等片材；紙張、紙板及其復(fù)合材料包括紙如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復(fù)合片材等；包裝件包括可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品軟管包裝、牙膏軟管包裝、果凍杯等。

除此之外，通過特殊的配置，該設(shè)備還可用于醫(yī)藥泡罩、管材、液晶顯示屏、太陽能背板、電池外殼等特殊包裝件水蒸氣透過率的測試。

(2) 本設(shè)備符合GB/T 21529、ISO 15106-3、YBB00092003-2015、ASTM F3299等多項國家和國際標準。

5、試驗過程

(1) 從鍍層厚度為440 Å 的樣品表面裁取108 mm × 108 mm的試樣3 片，將試樣分別密封裝夾在設(shè)備的3個測試腔中。

(2) 在設(shè)備的控制軟件中設(shè)置試樣名稱、厚度、試驗溫度、濕度、試驗?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點擊開始試驗。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進行試驗，并在試驗結(jié)束后顯示結(jié)果。

(3) 按照裁樣-裝樣-設(shè)置參數(shù)-開始試驗的操作步驟測試鍍層厚度為520 Å樣品的水蒸氣透過率。

6、試驗結(jié)果

每種試樣的水蒸氣透過率分別取各3 個試樣測試結(jié)果的平均值。鍍層厚度440 Å 的VMBOPP樣品的水蒸氣透過率為0.463 g/(m2·24h) ，鍍層厚度520 Å的VMBOPP 樣品的水蒸氣透過率為0.071 g/(m2·24h) 。

7、結(jié)論

鍍鋁層的厚度是影響鍍鋁薄膜阻隔性能的重要因素。從本次試驗所測得的不同鍍層厚度的VMBOPP 樣品水蒸氣透過率的結(jié)果來看，鍍層厚度為520 Å 樣品的水蒸氣透過率明顯低于鍍層厚度為440 Å 的樣品，這說明鍍鋁層厚度的小幅度增加即可顯著提高鍍鋁薄膜的阻隔性能。在利用C330H水蒸氣透過率測試系統(tǒng)進行測試的過程中，人為因素對試驗結(jié)果的影響小，設(shè)備的智能化程度高，設(shè)備對溫度、濕度的控制穩(wěn)定，波動較小，試驗結(jié)果精準可靠。濟南蘭光機電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備可測試包裝材料的厚度、拉伸性能、阻隔性能、熱封性能、密封性能、熱收縮性能、抗穿刺性能、抗沖擊性能等多項性能指標，新推出的C系列阻隔性檢測設(shè)備，采用自主傳感器技術(shù)，在測試精度、效率與自動化方面進行了革命性升級，實現(xiàn)了包裝阻隔性設(shè)備的震撼蛻變。了解相關(guān)設(shè)備信息，可登陸濟南蘭光機電技術(shù)有限公司網(wǎng)站www.labthink.com查看具體信息或致電0531-85068566 咨詢。愈了解，愈信任！Labthink 蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進技術(shù)溝通與合作。