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蒸镀透明阻隔薄膜在包装上的应用分析四

2021-08-18 来源:十堰农业机械网

蒸镀透明阻隔薄膜在包装上的应用分析(四)

五、避免阻隔性破坏的具体要点

在蒸煮过程中玻璃层的破坏,多是蒸煮过程中产生的热、水分、机械外力等应力超过玻璃膜的允许界限值时引起的。所以说在界限值范围内使用,就是实用上的诀窍。下面就GT膜的使用条件叙述如下:

1.关于基材的选择性

如前所述,GT薄膜的阻隔性依靠于玻璃质物质。在蒸煮处理过程中不能破坏该玻璃质物质。GT薄膜与其它薄膜基材复合后用于蒸煮容器时,选择基材有几个基本限制。与不适于这些条件的基材组合或在超过界限处理条件下使用时,可能会引起阻隔层离层而损害阻隔功能。

无机质的氧化硅镀层,与塑料基膜热膨胀系数不同。因此在蒸煮过程中受到与之组合的其它材料(粘接剂,热封薄膜等)延伸而产生的应力作用。这种应力绝对不能超过膜的强度。同时也应考虑杨氏模量的不同等情况。与之组合的其它材料在蒸煮条件下,膨胀收缩量的大小决定着阻隔性的优劣状态。基本上应选择与GT薄膜本身的膨胀收缩量接近的基材。

而且在基材具有相等的膨胀收缩量时,刚性的大小也应该作为基准加以考虑,即要选择杨氏模量小的基材。实际上有的基材膨胀收缩量大而杨氏模量小,或者基材膨胀收缩量小而杨氏模量大,这样的基材能否使用是一个复杂的问题。

表6就市场销售的几种蒸煮用CPP,分别列出了蒸煮条件下的膨胀收缩及杨氏模量的不同对蒸煮后GT薄膜阻隔性的影响。表中CPP薄膜的膨胀收缩量数值,是假定GT薄膜膨胀量为100时的相对值。从表6中可以看出,B型CPP薄膜与GT薄膜(作为蒸镀基膜使用聚酯薄膜)的膨胀收缩量相近,使用该薄膜作为热封层使用时,蒸煮后的阻隔性劣化较小。因此既使作为蒸镀膜耐性弱的镀膜也有可能使用,可以说有利地拓宽了实用范围。

2.关于粘合剂

GT薄膜与热封层经干法复合构成蒸煮容器使用时,常用的聚氨酯系列的粘俣剂在经过蒸煮处理后就失去粘合力,因此是不能使用的。这是因为,GT面为玻璃面,所以必须选择与玻璃面具有粘合力的粘合剂。

表7显示了干法复合加工所使用粘合剂的膨胀收缩对蒸煮后阻隔性的影响。可以说粘合剂与热封层同等重要,它特别希望在蒸煮过程中的性质比较柔软,对来自其它材料的变形传到蒸镀膜之前起到一个缓冲作用。另外还必须考虑粘合剂对粘合力、卫生性、内容物的味觉的影响。

表7中AD810是东洋摩通和东洋油墨制造(株)开发的专用于GT薄膜干法复合的蒸煮型粘合剂。

3.蒸镀膜的附着力与蒸煮

前面已经提到,氧化硅蒸镀膜在有些条件下阻隔性会变差。应该特别注意到阻隔性与蒸镀膜的附着力的关系。与阻隔性一样,在选择组合基材时必须考虑密着性,这是很重要的一点。

蒸镀膜的附着力与铝蒸镀薄膜中铝的附着力不同。它在进行蒸煮处理前要比基材聚酯薄膜自身的强度大,不可能进行剥离。但是一旦进行蒸煮处理,就会由于处理中的应用和水分的化学作用而引起附着力减小甚至剥离。根据组合基材的不同,蒸煮中应力的大小、方向也不同。如前所述,在有些情况下会损害阻隔性,但有些情况下不损害阻隔性仅仅导致附着力下降,还有的情况是阻隔性、附着力两者均遭破坏。

表6 由于热封层不同而对GT薄膜耐蒸煮性影响的测定实例

CPP的种类 CPP变形 蒸煮后的氧气阻隔性GT/CPP构成

类型 杨氏模量 MD TD

A60 3400 120 100 1.5-1.9

B70 2800 101 97 0.7-1.0

C70 3700 134 91 20.0-25.0

D70   123 85 1.3-1.7

E70 2100 115 108 1.3-1.7

注:(1)杨氏模量:125℃下的值(用TMA测定)

(2)CPP变形:蒸煮中的拉伸(这是将GT膜的拉伸作为100时的相对值)

(3)氧气阻隔性:125℃蒸煮20分钟后(ml/m2·24hr,25℃,100%RH)

表7 粘合剂和GT薄膜的耐蒸煮性的测定实例

粘接剂 粘接剂的变形* 构成 蒸煮后的氧气阻隔性

AD810 100 GT/810/CPP 1.5-2.0

AD900 125 GT/900/CPP 1.5-2.5

注:(1)AD810、AD900:商品名(东洋摩通)

(2)*蒸煮中的拉伸(以AD810的拉伸为100时的相对值)

(3)氧气阻隔性:125℃蒸煮30分钟后(ml/m2·24hr,20℃,100%RH)

表8 不同组成对GT膜蒸煮耐性影响

序号 构成 蒸煮后的氧气阻隔性 粘接强度

1 GTVM/CPP 1.5-2.0 300-400

2 PET/GTVM/CPP 0.8-1.5 300-400

3 PET/VMGT/CPP 0.8-1.5 10-100

注:(1)VM:表示蒸镀面

(2)氧气阻隔性:125℃蒸煮30分钟后(ml/m2·24hr,25℃,100%RH)

(3)粘接强度:125℃蒸煮30分钟后(g/15mm)

为了说明这些问题,特列表8。分析表中试验结果原则上可以说明以下问题。通过比较表中No.2和No.3的相关数据就可以清楚地理解。它们都是由同一基材构成的,但No.2是蒸镀面粘地CPP,而No.3是蒸镀面粘接聚酯薄膜,因此产生差别。

如结果所示,蒸煮后附着力呈两极状态。这个例子可能有些夸张,很多情况下并不如此明显。但这个结果表明在蒸镀薄膜基膜的背面复合拉促大的基材时,会损害阻隔性,还容易引起蒸煮后的复合强度降低,所以应尽量避开。

单纯来说氧化硅蒸镀层的背面选择坚实的结构不会成为什么麻烦。这是因为蒸镀层耐性在压缩应力和拉伸应力作用时的情况是不同的。实际上有些场合下不见得可以进行理想的组合,而且组合基材的物性随制造厂商标的不同而不同,这些关系很复杂,一两句话难以说清,基本上都属于诀窍范围。

关于热封薄膜如前所述,CPP种类不同,蒸煮过程中的拉伸也不同。使用拉伸大的CPP容易带来不利影响。对于CPP以外的其它薄膜,如果拉伸较大,也难以希望得到好的结果。

4.关于印刷

进行印刷时,在蒸镀面直接进行里印是最好的。在印刷油墨中多数有机物是作为添加剂使用的,这些添加剂对蒸镀膜的影响还难以预测。特别是在蒸煮处理过程中的作用尚有许多不明之处,必须充分确认而不能简单使用,以免遇到麻烦。

关于这些问题,属于今后的研究课题,其详细情况将在适当机会发表。

5.关于蒸煮

氧化硅蒸镀薄膜由玻璃质薄膜构成,由于它的特殊性,不能像铝箔那样对处理条件不加限制。蒸煮处理时的要点如下:

(1)关于内容物的种类

在蒸煮过程中,由于内容物的浸透作用,蒸煮后的蒸镀薄膜的特性会发生变化,所以除了通过标准内容物推定的内容物之外,无论如何都有必要通过实际内容物进行确认。也就是说我们必须理解,有些情况下对蒸镀膜的性质和内容物种类不适用的基膜是存在的。

(2)处理条件

蒸煮条件(温度、时间)是由所充填的食品内容物的种类和性质决定的。由于硅蒸镀薄膜系玻璃质,其耐蒸煮性有自身限度。具体地说,内容物种类的不同,限度也有所不同。在同一条件下油性内容物比起水性食品来说,蒸镀薄膜的阻隔性劣化就少一些。

如果观察蒸煮后蒸镀膜的附着力,既使在界限条件内进行蒸煮处理,也会引起基膜的软化,附着力暂时低下。然而随着表面水分的干燥可以迅速恢复。内容物为水性的食品比油性食品恢复速度快。由于蒸煮处理受到损坏程度与内容物、处理温度、处理时间及蒸煮装置的运转条件有很大的关系,故在实际应用时应予以充分确认。

蒸煮条件不同对氧化硅蒸镀膜包装袋氧气阻隔性的影响,可以参见表9中的标准测定结果。

(3)蒸煮处理后的问题

通常说的蒸煮袋就是指铝箔袋,在利用硅蒸镀薄膜包装袋代替铝箔袋时,对氧化硅蒸镀薄膜必须给以特别的注意。铝箔袋中阻隔性铝箔是金属的,不会随着蒸煮条件而软化和吸水。由于氧化硅蒸镀薄膜包装袋在蒸煮中会引起吸水和基膜软化,所以蒸煮后加上较大的外力就可能引起阻隔层的破坏。另外,吸收的水分要尽快使其挥发,如长时间处于高湿环境,就会引起阻隔性和附着力的劣化。

作者:马平东 董韶华 来源:广东包装

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