摘要:含K涂层复合膜材料的耐揉搓性能是影响包装整体阻隔性的重要因素,直接关系到材料保质效果的优劣。本文以测试某企业生产的含K涂层复合膜材料耐揉搓性能的过程为例,介绍了软塑复合膜材料耐揉搓性能的测试方法,并通过对设备FDT-02揉搓试验仪、OX2/230氧气透过率测试系统参数、适用范围及试验原理、试验过程等内容的介绍,为企业监测包装材料的耐揉搓性能提供参考。

关键词:耐揉搓性能、整体阻隔性、氧气透过率、揉搓试验仪、氧气透过率测试系统、K涂层复合膜材料


1、意义

PVDC(聚偏二氯乙烯)是一种高阻隔性的薄膜材料,K涂层材料即PVDC涂层材料,是通过在薄膜表面涂布PVDC层以提高材料的阻隔性能,目前已用于包装蛋糕、月饼、坚果、糖果等产品。对于含K涂层的复合膜材料来说,K涂层的厚度、致密程度、与基材的贴合性、是否易发生脱落等因素均会直接影响材料对氧气、氮气、水蒸气等气体的阻隔性能,而当K涂层复合膜材料用于包装产品后,在产品的运输及存储过程中,难免会受到外力的揉搓与挤压,若K涂层的耐揉搓性差,则涂层表面易产生裂纹,甚至与基材发生分离,进而影响整个材料的阻隔性能。因此,通过对材料耐揉搓性能的监控,可有助于不断完善K涂层的涂布工艺,从而提高材料的包装适用性。

2、试验样品

本次试验所采用的试验样品为某企业生产的含K涂层的复合膜材料KPET/PE。

3、试验依据

目前,国内尚未发布与揉搓性试验相关的方法标准,本次对样品所进行的揉搓试验依据的标准为ASTM F392,对揉搓前、后样品阻氧性能测试所依据的标准为GB/T 19789-2005《包装材料 塑料薄膜和薄片氧气透过性试验 库仑计检测法》。

4、试验设备

本次试验所采用的试验设备分别为FDT-02揉搓试验仪、OX2/230氧气透过率测试系统,这两台设备均由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图1  FDT-02揉搓试验仪

图2  OX2/230氧气透过率测试系统

4.1 试验原理

本文主要通过揉搓前、后样品氧气透过率的变化来验证其耐揉搓性能。氧气透过率试验采用等压法原理,即试样将设备的测试腔分为上、下两腔,上腔内充入一定压力的高纯氧气,下腔内为与上腔压力相等的高纯氮气,氧气在浓度差的作用下,由设备的上腔渗透过试样进入下腔,并被下腔的氮气携带至传感器进行定量分析,从而得到试样的氧气透过率。揉搓试验则模仿试样在使用过程中可能受到的揉搓力,沿水平、竖直两个方向随试样进行揉搓。

4.2设备参数

(1) FDT-02揉搓试验仪

揉搓频率45次/分钟;拉压力为300 N;旋转扭矩为2 Nm;揉搓角度440°或400°;水平行程为155 mm或80 mm;五种标准试验模式,四个试样工位轻松实现不同条件下的组合试验;长、短行程间的快速切换,大大提高了测试效率;系统由微电脑控制,搭配液晶显示屏,菜单式界面和PVC操作面板,方便用户快速便捷地进行试验操作。

(2) OX2/230氧气透过率测试系统

薄膜测试范围为0.01 ~ 6500 cm3/(m2·d),分辨率0.001 cm3/(m2·d);容器测试范围为0.0001 ~ 60 cm3/(pkg·d),分辨率为0.00001 cm3/(pkg·d);可同时测试3个试样;试验温度范围15℃ ~ 55℃,精度 ±0.1℃;试验湿度范围0%RH、35%RH ~ 90%RH,精度±1%RH;最多可支持10台仪器并行连接,建立30个试样同时试验的高效系统;可与水蒸气透过率测试系统搭配,组成混合测试系统,由一台计算机统一控制,实现氧气、水蒸气透过率同时测试的高效、便捷的试验方式;支持LystemTM实验室数据共享系统,统一管理试验结果和试验报告。

4.3 适用范围

(1) FDT-02揉搓试验仪

本设备适用于柔性薄膜、复合膜、涂层膜、纸张的测试。其中包括食品药品包装用各种铝塑复合膜、塑料复合膜、镀铝膜、尼龙膜、涂层膜、纸张等。满足国际标准ASTM F392。

(2) OX2/230氧气透过率测试系统

本设备适用于塑料薄膜、容器、片材、纸张、纸板及其复合材料等包装的氧气透过率测试。薄膜类材料包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料,片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料,容器类包括用于塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶等。此外,本设备特殊配置夹具还可以应用于医药包装、汽车油箱、电池塑料外壳、塑料管材、太阳能背板等特殊包装氧气透过率测试。可满足多项国家和国际标准,如GB/T 19789、GB/T 31354、ISO 15105-2、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003。

5、试验过程

5.1 揉搓前氧气透过性能测试

(1) 从样品上裁取直径为108 × 108 mm的试样3个。

(2) 在测试腔表面的凸边边缘涂抹一层真空油脂,将3个试样分别装夹于OX2/230氧气透过率测试系统的3个测试腔表面,避免试样皱折,并与真空油脂良好接触,夹紧试样。

图3 试样装夹图

(3) 添加蒸馏水,打开系统气源,并按要求调节气源压力,使上、下腔内的湿度达到设定值。

(4) 设置试验温度、试验模式、试样面积、厚度等参数,启动试验。

(5) 点击开始试验选项,试验开始。仪器自动记录试验过程数据,并计算出最终的试验结果。

5.2 揉搓试验

(1) 将长280 mm、宽200 mm的试样用压敏双面胶带固定在仪器上。

(2) 选择揉搓模式,将仪器玻璃门关上,按“TEST”键,试验开始。

(3) 当仪器揉搓次数达到设定值后,仪器自动停机。

图4 揉搓过程

5.3 揉搓后氧气透过性能测试

从揉搓后的样品表面裁样,其他试验操作与5.1相同。

6、结果

本次试验所测试的样品揉搓前氧气透过率平均值为9.1308 cm3/(m2·24h),经过C模式揉搓,即揉搓270次后,样品氧气透过率的平均值为9.6918 cm3/(m2·24h),略有增加,说明样品的耐揉搓性能较高。

7、结论

本文通过测试揉搓前、后试样氧气透过量的变化情况,检测了含K涂层复合膜材料的耐揉搓性能,从试验过程来看,设备易于操作,智能化程度高,试验结果的精度高,重复性好,可以很好的反映出样品的耐揉搓性。除了本文所采用的对比揉搓前后的阻隔性能外,还可以通过涂抹松节油查看揉搓后样品表面是否出现针孔的方式来验证材料的耐揉搓性,该方法一般适用于含有铝箔的包装材料。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发、生产与包装检测服务的高新技术企业,现有客户已遍及食品、药品、包材、汽车、日化、第三方检测机构及高校科研院所等不同的行业领域。愈了解,愈信任!Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作!