镀铝层厚度对镀铝膜的阻隔性有重要影响。本文通过两种不同厚度的镀铝层VMBOPP样品水蒸气渗透率试验研究了涂层厚度对铝膜防潮性能的影响,并介绍了试验原理和设备C330H水蒸气渗透率测试系统的参数、适用范围和试验过程为镀铝膜水蒸气渗透率的研究和质量监测提供了参考。
水蒸气渗透率、水蒸气渗透率试验系统、电解传感器法、镀铝膜、镀铝层、厚度、VMBOPP

铝箔是一种高屏障材料。当表面无缺陷时,它可以近似地完全密封,因此它含有铝箔(厚度一般为7 μm ~ 9 μm)复合膜材料具有高阻隔性。但铝箔成本高,易产生穿透性针孔,难以回收。上述缺点在一定程度上限制了铝塑复合膜的应用。
镀铝膜作为铝塑复合膜的替代品,在一定程度和范围内得到了广泛的应用。镀铝膜采用真空镀铝工艺PET、CPP、BOPP、PE在基材表面蒸发一层厚度仅为几百埃的铝层,不仅可以大大提高材料的整体阻隔性,而且可以有效降低成本,提高铝膜材料的抗折性和韧性,弥补铝塑复合膜的缺陷。因此,镀铝膜的上述优点使其广泛应用于包装食品、药品、化妆品等产品,扩大了金属铝在包装中的应用。镀铝膜的阻隔性主要与镀铝层的性能有关,如基材表面涂层厚度、涂层附着牢度、涂层表面状况等。本文主要研究了涂层厚度对材料阻隔性的影响。
本次试验分别为440和520涂层厚度VMBOPP薄膜作为试验样品。
软塑料包装材料水蒸气渗透率的试验方法包括杯式法、电解传感器法、红外传感器法、湿度法等。本试验采用电解传感器法的原理,试验过程基于GB/T 21529-2008塑料薄膜和薄片水蒸气渗透率的测定 电解传感器法。
本文以C330H济南兰光机电技术有限公司自主研发生产的水蒸气透过率试验系统。
4.1 试验原理
电解传感器法设备是以电解水分子与电解电流的定量关系为原理而研发。在试验过程中,密封夹在设备中的样品将设备的试验室分为上下腔。上腔流动高湿度氮气,下腔流动干氮气。水蒸气通过高湿度侧的样品渗透到低湿度侧。低湿度侧的氮气将渗透到样品的水蒸气带到电解传感器进行电解分析,根据电解电流的分析计算,可以获得样品的水蒸气渗透率。
图1 C330H水蒸气透过率测试系统
4.2 设备参数
自主开发的新型电解水分析传感器具有优异的精度、重复性和使用寿命;传感器信号遵循法拉第原理,灵敏度高;薄膜样品的试验范围为0.005 ~ 50 g/(m2·d),容器样品的试验范围为0.000025 ~ 0.25 g/(pkg·d),分辨率为0.001 g/(m2·d),重复性为0.005 g/(m2·d)或2%的成年人;先进的热力学和流体力学分析设计,支持三个相同或不同样品的同步支持三个相同或不同样品的同步测试;设备内部温湿度自动调节,温湿度传感器安装在感器监测温湿度,测试过程更准确,温度控制范围为(10±0.2)℃~(55±0.2)℃,湿度控制范围为(5)±1)%RH~(90±1)%RH、100%RH;专家测试模式和快速测试模式满足不同场合和阻挡材料的测试要求;支持DataShieldTM数据盾系统,方便数据集中管理和对接信息系统。
4.3 适用范围
(1) 本设备适用于测试薄膜、片材、纸张、纸板及其复合材料、包装件等样品的水蒸气渗透率。其中薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、玻纤铝箔纸复合膜等;片材类包括PP、PVC、PVDC、金属铝箔、橡胶、硅片等板材;纸张、纸板及其复合材料包括烟镀铝纸、纸铝塑复合板等;包装包括可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属包装袋、金属三罐、塑料化妆品软管包装、牙膏软管包装、果冻杯等。
此外,通过特殊配置,该设备还可用于测试特殊包装部件的水蒸气透过率,如医用泡罩、管道、液晶显示屏、太阳能背板、电池外壳等。
(2) 本设备符合GB/T 21529、ISO 15106-3、YBB00092003-2015、ASTM F许多国家和国际标准,如3299。
(1) 涂层厚度为440 ?样品表面切割108 mm × 108 mm样品3片,将样品分别密封夹在设备的3个测试腔中。
(2) 样品名称、厚度、试验温度、湿度、试验模式等参数信息设置在设备控制软件中,点击开始试验。设备按设定参数进行试验,试验结束后显示结果。
(3) 试验涂层厚度为520 ?样品的水蒸气透过率。
每种试样的水蒸气透过率分别取各3个试样测试结果的平均值。镀层厚度440 ?的VMBOPP样品的水蒸气透过率为0.463 g/(m2·24h),镀层厚度520 ?的VMBOPP样品的水蒸气透过率为0.071 g/(m2·24h)。
镀铝层的厚度是影响镀铝膜阻隔性能的重要因素。本试验测量的不同涂层厚度VMBOPP根据样品水蒸气渗透率的结果,涂层厚度为520 ?样品的水蒸气渗透率明显低于涂层厚度440 ?样品显示,镀铝层厚度的小幅增加可以显著提高镀铝膜的阻隔性能。在利用C330H在水蒸气渗透率测试系统测试过程中,人为因素对测试结果影响小,设备智能化程度高,温湿度控制稳定,波动小,测试结果准确可靠。