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：互聯網

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、設備C330H水蒸氣透過率測試系統的參數及適用范圍、試驗過程等內容，為鍍鋁薄膜水蒸氣透過率的研究及質量監(jiān)控提供參考。

關鍵詞：水蒸氣透過率，水蒸氣透過率測試系統，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) 的復合膜材料具有高阻隔性。然而，鋁箔的成本較高，易產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合膜的應用。

鍍鋁薄膜則在某些程度及范圍內作為鋁塑復合膜的替代品，順應大眾需求而被廣泛應用。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、化妝品等產品，擴大了金屬鋁在包裝方面的應用。鍍鋁薄膜的阻隔性主要與所蒸鍍鋁層的性能有關，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

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、試驗設備

本文以C330H水蒸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(fā)生產。

4.1 試驗原理

電解傳感器法設備是以電解水分子與電解電流的定量關系為原理而研發(fā)。試驗時，密封裝夾在設備中的試樣將設備的測試腔分為上、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，水蒸氣從高濕側通過試樣滲透到低濕側，低濕側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

4.2 設備參數

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) ，重復性為0.005 g/(m2·d) 或2%取大者；先進熱力學和流體力學分析設計的專利三腔一體測試集成塊結構，支持三個相同或不同試樣的同步測試；設備內部溫度、濕度自動調節(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 數據盾系統，方便數據集中管理和對接信息系統。

4.3 適用范圍

(1) 本設備適用于薄膜、片材、紙張、紙板及其復合材料、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、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜、玻纖鋁箔紙復合膜等；片材類包括PP、PVC、PVDC、金屬鋁箔、橡膠、硅片等片材；紙張、紙板及其復合材料包括紙如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復合片材等；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備的3個測試腔中。

(2) 在設備的控制軟件中設置試樣名稱、厚度、試驗溫度、濕度、試驗模式等參數信息，點擊開始試驗。設備按照設定的參數進行試驗，并在試驗結束后顯示結果。

(3) 按照裁樣-裝樣-設置參數-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、試驗結果

每種試樣的水蒸氣透過率分別取各3 個試樣測試結果的平均值。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進行測試的過程中，人為因素對試驗結果的影響小，設備的智能化程度高，設備對溫度、濕度的控制穩(wěn)定，波動較小，試驗結果精準可靠。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設備研發(fā)生產與包裝檢測服務的高新技術企業(yè)，現有設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系列阻隔性檢測設備，采用自主傳感器技術，在測試精度、效率與自動化方面進行了革命性升級，實現了包裝阻隔性設備的震撼蛻變。了解相關設備信息，可登陸濟南蘭光機電技術有限公司網站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)單位增進技術溝通與合作。