鍍鋁薄膜正反面阻隔性能變化研究

劉容宏 孫元浩 劉芳

摘要：采用不同材質(zhì)的三種鍍鋁薄膜，在相同條件下，分別對(duì)三種鍍鋁薄膜的正反面進(jìn)行氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量檢測(cè)。結(jié)果表明：鍍鋁面朝向低壓側(cè)時(shí)的氧氣透過(guò)量明顯小于鍍鋁面朝向高壓側(cè)時(shí)的氧氣透過(guò)量；鍍鋁面朝向低濕側(cè)的水蒸氣透過(guò)量明顯小于鍍鋁面朝向高濕側(cè)的水蒸氣透過(guò)量。

關(guān)鍵詞：鍍鋁膜；水蒸氣透過(guò)量；氧氣透過(guò)量；阻隔性

中圖分類(lèi)號(hào)：TB48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1400 （2021） 09-0023-03

Research on the Change of Front and Back Barrier Property of Plastic Film Deposited with Aluminium

LIU Rong-hong， SUN Yuan-hao， LIU Fang

（Shandong Product Quality Inspection Research Institute， Shandong Supervision and Inspection Institute for Sports Product Quality， Jinan 250102， China）

Abstract： Three kinds of plastic films deposited with aluminium were used. With a same condition， the oxygen permeability and water vapor permeability of their both sides were tested. The results show that when the surface deposited with aluminium towards to the low pressure side， the oxygen permeability is significantly less than the one which surface deposited with aluminium towards to the high pressure side. Similarly， when the surface deposited with aluminium towards to the low humidity side， the water vapor permeability is obviously lower than the other one.

Key words： plastic film deposited with aluminium； the oxygen permeability； the water vapor permeability； barrier property

隨著我們生活水平的提高，食品種類(lèi)也在日益增加，隨之而來(lái)的食品包裝更是琳瑯滿(mǎn)目，而塑料包裝因?yàn)槠浔憷猿溆称钒b的各個(gè)方面。鍍鋁薄膜又因?yàn)槠漭^高的阻隔性廣泛應(yīng)用于塑料包裝中[1]，在快餐食品包裝、方便面包裝、糖果包裝、酸奶包裝、膨化食品包裝等有著較多應(yīng)用。夏文廣[2]等對(duì)多層鍍鋁膜進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)分析，也讓我們對(duì)鍍鋁膜的發(fā)展有了初步的認(rèn)識(shí)。最近幾年，隨著鍍鋁薄膜的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)其進(jìn)行了大量研究[3-6]。

鍍鋁膜是采用特殊工藝在塑料薄膜表面鍍上一層極薄的金屬鋁而形成的一種復(fù)合軟包裝材料，其中最常用的加工方法當(dāng)數(shù)真空鍍鋁法：在高真空狀態(tài)下通過(guò)高溫將金屬鋁融化蒸發(fā)，使鋁的蒸汽沉淀堆積到塑料薄膜表面上，從而使塑料薄膜表面具有金屬光澤。由于它既具有塑料薄膜特性，又具有金屬特性，是廉價(jià)美觀(guān)、性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)的包裝材料。鍍鋁膜的特殊工藝使得鍍鋁膜在產(chǎn)品包裝上具有很多優(yōu)點(diǎn)：1）具有優(yōu)良耐折性和良好韌性，很少出現(xiàn)針孔和裂口，無(wú)揉曲龜裂現(xiàn)象，因此對(duì)氣體、水蒸汽、氣味、光線(xiàn)等阻隔性提高。2）具有極佳金屬光澤，光反射率可達(dá)97%，且可以通過(guò)涂料處理形成彩色膜，裝潢效果是鋁箔所不及的。3）可采用屏蔽式進(jìn)行部分鍍鋁，以獲得任意圖案或透明窗口，能看到內(nèi)裝物。4）鍍鋁層導(dǎo)電性能好，能消除靜電效應(yīng)，封口性能好，尤其包裝粉末狀產(chǎn)品時(shí)，不會(huì)污染封口部分，保證包裝密封性能。5）對(duì)印刷、復(fù)合等后加工具有良好適應(yīng)性。由于以上特點(diǎn)，使鍍鋁薄膜成為性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)美觀(guān)的新型復(fù)合薄膜，在許多方面已取代了鋁箔復(fù)合材料。主要用于風(fēng)味食品、農(nóng)產(chǎn)品真空包裝，以及藥品、化妝品、香煙包裝。另外，鍍鋁薄膜也大量用作印刷中的燙金材料和商標(biāo)標(biāo)簽材料等。

我們?cè)诖罅康膶?shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，鍍鋁膜的鍍鋁面和非鍍鋁面氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量數(shù)值差距較大，甚至能達(dá)到四倍差距，這將直接導(dǎo)致鍍鋁膜包裝方式不同，阻隔性能差異就會(huì)較大，也將直接影響產(chǎn)品的貨架期。

本文采用了市場(chǎng)上常用的三種鍍鋁薄膜作為研究對(duì)象，三種薄膜分別在相同的條件下對(duì)鍍鋁面和非鍍鋁面的氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

編號(hào)A：雙向拉伸聚丙烯鍍鋁（VMBOPP）薄膜，合格品；編號(hào)B：未拉伸聚丙烯鍍鋁（VMCPP）薄膜，合格品；編號(hào)C：雙向拉伸聚酯鍍鋁（VMBOPET）薄膜，合格品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

氧氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)：i-OXTRA 7700，濟(jì)南市蘭光機(jī)電有限公司；水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)：W3/060，濟(jì)南市蘭光機(jī)電有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

三個(gè)產(chǎn)品分別在國(guó)標(biāo)規(guī)定的溫濕度23℃，50%RH條件下處理4小時(shí)，然后分別讓三個(gè)產(chǎn)品鍍鋁面朝向低壓側(cè)、鍍鋁面朝向高壓側(cè)，按照國(guó)標(biāo)GB/ T1038-2000塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性實(shí)驗(yàn)方法壓差法[7]進(jìn)行氧氣透過(guò)量的檢測(cè)；分別讓三個(gè)產(chǎn)品鍍鋁面朝向低濕側(cè)、鍍鋁面朝向高濕側(cè)，按照國(guó)標(biāo)GB/ T1037-1988塑料薄膜和片材透水蒸氣測(cè)試方法杯式法[8]進(jìn)行水蒸氣透過(guò)量的檢測(cè)。

1.4 實(shí)驗(yàn)原理

GB/T1038-2000塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法，薄膜的兩側(cè)分別為兩個(gè)獨(dú)立的空間，將其中一側(cè)（高壓側(cè)）充入一個(gè)大氣壓的標(biāo)準(zhǔn)氧氣，另一側(cè)（低壓側(cè)）則抽真空，這樣在薄膜的兩側(cè)即產(chǎn)生了一定壓差，高壓側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)氧氣會(huì)通過(guò)薄膜滲透到低壓側(cè)，通過(guò)測(cè)量低壓側(cè)的壓力增加值就可以計(jì)算出氧氣透過(guò)量；GB/T1037-1988塑料薄膜和片材透水蒸氣性測(cè)試方法杯式法，在規(guī)定的38℃，90%濕度條件下，透濕杯內(nèi)側(cè)高濕、透濕杯外側(cè)低濕，試樣兩側(cè)保持一定的水蒸氣壓差，測(cè)量透過(guò)試樣的水蒸氣量，計(jì)算水蒸氣透過(guò)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 A樣品檢測(cè)結(jié)果

表1中可以看出，材質(zhì)為VMBOPP的樣品，鍍鋁面朝向低壓（低濕）側(cè)時(shí)，氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量明顯小于鍍鋁面朝向高壓（高濕）側(cè)時(shí)，鍍鋁面朝向高壓側(cè)時(shí)的氧氣透過(guò)量是朝向低壓側(cè)時(shí)的兩倍多，水蒸氣透過(guò)量朝向高壓側(cè)是朝向低壓側(cè)的三倍多。這說(shuō)明鍍鋁面朝向高壓（高濕）側(cè)的阻隔性要小于朝向低壓（低濕）側(cè)的阻隔性。

2.2 B樣品檢測(cè)結(jié)果

從表2中可以看出，材質(zhì)為VMCPP的樣品，鍍鋁面朝向低壓（低濕）側(cè)和高壓（高濕）側(cè)時(shí)氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量數(shù)值與材質(zhì)為VMBOPP的樣品數(shù)值相近，說(shuō)明材質(zhì)為VMCPP的薄膜鍍鋁面朝向高壓（高濕）側(cè)的阻隔性也小于朝向低壓（低濕）側(cè)的阻隔性。

2.3 C樣品檢測(cè)結(jié)果

從表3中可以看出，材質(zhì)為VMBOPET的樣品，鍍鋁面朝向低壓（低濕）側(cè)和高壓（高濕）側(cè)時(shí)氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量數(shù)值變化與材質(zhì)為VMBOPP和VMCPP的樣品數(shù)值變化相近，均是低壓（低濕）側(cè)的數(shù)值遠(yuǎn)低于高壓（高濕）側(cè)的數(shù)值。

比較表1、表2、表3三個(gè)表格可以看出，三個(gè)產(chǎn)品水蒸氣透過(guò)量數(shù)值差距不大，但是氧氣透過(guò)量，材質(zhì)為VMBOPET樣品的數(shù)值明顯低于材質(zhì)為VMCPP和VMBOPP的樣品，筆者對(duì)比送檢的多家產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)材質(zhì)為VMBOPET的產(chǎn)品氧氣透過(guò)量數(shù)值均小于3，明顯低于材質(zhì)為VMCPP和VMBOPP的氧氣透過(guò)量。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在多數(shù)鍍鋁食品包裝袋用的是VMBOPET材質(zhì)的產(chǎn)品，這也與它相對(duì)比較高的阻隔性有關(guān)。樣品A與樣品B雖然氧氣透過(guò)量數(shù)據(jù)有差距，但由于鍍鋁層厚度和樣品本身厚度不一樣，并不能由此判斷樣品A和樣品B的阻隔性大小。

3 結(jié)論

為了增加食品的貨架期，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，一般食品包裝袋內(nèi)側(cè)都是低濕且低濃度氧含量或充氮?dú)獠缓?，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以看出如果鍍鋁層朝向食品包裝袋內(nèi)側(cè)，即低壓氧氣（低濕水蒸氣）側(cè)時(shí)，其阻隔性會(huì)優(yōu)于鍍鋁層朝向食品包裝袋外側(cè)，這樣也就延長(zhǎng)了食品的保質(zhì)期和貨架期。尤其像膨化類(lèi)食品，如果透濕量較大，勢(shì)必導(dǎo)致包裝袋內(nèi)的膨化物軟化，影響食品口感；而對(duì)于幾乎所有的食品包裝來(lái)說(shuō)，過(guò)多的氧氣含量必定會(huì)加速食品變質(zhì)。所以鍍鋁薄膜的包裝形式對(duì)食品的貨架期影響較大。至于正反面放置阻隔性差異較大的原因，筆者會(huì)做進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫楊，應(yīng)英，樸春穎，朱敏娜.真空鍍鋁、鋁塑復(fù)合膜的阻隔性能測(cè)試[J].醫(yī)療裝備，2016，29（5）：39-40.

[2] 夏文廣，王奕潔，冀小強(qiáng)，石建恒，劉德順，陳湖北.中國(guó)高阻隔多層鍍鋁膜產(chǎn)業(yè)分析[J].塑料包裝，2016，26（3）：55-57.

[3] 劉東芳，陳欣，于佳佳.鍍鋁復(fù)合膜包裝與方便面面餅相容性的研究及分析[J].包裝工程，2013，34（10）：29-33.

[4] 包燕敏，萬(wàn)敏輝，張烈銀.功能性鍍鋁膠的開(kāi)發(fā)及在鍍鋁復(fù)合包裝材料中的應(yīng)用[J].中國(guó)包裝工業(yè)， 2012（9）：29-31.

[5] 姜萬(wàn)勇，曾忠斌，彭浩等.基于信息化檢測(cè)分析平臺(tái)的蛋黃派鍍鋁復(fù)合膜包裝比較研究[J].包裝工程， 2012，33（17）：44-48.

[6] 郭俊杰，張宏元.鍍鋁膜/PE膜復(fù)合用水性復(fù)合膠的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究[J].包裝工程，2006，27（3）：25-27.

[7] GB/T1038-2000，塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法[S].

[8] GB/T1037-1988，塑料薄膜和片材透水蒸氣測(cè)試方法杯式法[S].