含K涂層復(fù)合膜材料耐揉搓性能的測試方法

摘要：含K涂層復(fù)合膜材料的耐揉搓性能是影響包裝整體阻隔性的重要因素，直接關(guān)系到材料保質(zhì)效果的優(yōu)劣。本文以測試某企業(yè)生產(chǎn)的含K涂層復(fù)合膜材料耐揉搓性能的過程為例，介紹了軟塑復(fù)合膜材料耐揉搓性能的測試方法，并通過對設(shè)備FDT-02揉搓試驗儀、OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)參數(shù)、適用范圍及試驗原理、試驗過程等內(nèi)容的介紹，為企業(yè)監(jiān)測包裝材料的耐揉搓性能提供參考。

關(guān)鍵詞：耐揉搓性能、整體阻隔性、氧氣透過率、揉搓試驗儀、氧氣透過率測試系統(tǒng)、K涂層復(fù)合膜材料

1、意義

PVDC(聚偏二氯乙烯)是一種高阻隔性的薄膜材料，K涂層材料即PVDC涂層材料，是通過在薄膜表面涂布PVDC層以提高材料的阻隔性能，目前已用于包裝蛋糕、月餅、堅果、糖果等產(chǎn)品。對于含K涂層的復(fù)合膜材料來說，K涂層的厚度、致密程度、與基材的貼合性、是否易發(fā)生脫落等因素均會直接影響材料對氧氣、氮氣、水蒸氣等氣體的阻隔性能，而當(dāng)K涂層復(fù)合膜材料用于包裝產(chǎn)品后，在產(chǎn)品的運輸及存儲過程中，難免會受到外力的揉搓與擠壓，若K涂層的耐揉搓性差，則涂層表面易產(chǎn)生裂紋，甚至與基材發(fā)生分離，進(jìn)而影響整個材料的阻隔性能。因此，通過對材料耐揉搓性能的監(jiān)控，可有助于不斷完善K涂層的涂布工藝，從而提高材料的包裝適用性。

2、試驗樣品

本次試驗所采用的試驗樣品為某企業(yè)生產(chǎn)的含K涂層的復(fù)合膜材料KPET/PE。

3、試驗依據(jù)

目前，國內(nèi)尚未發(fā)布與揉搓性試驗相關(guān)的方法標(biāo)準(zhǔn)，本次對樣品所進(jìn)行的揉搓試驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為ASTM F392，對揉搓前、后樣品阻氧性能測試所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗 庫侖計檢測法》。

4、試驗設(shè)備

本次試驗所采用的試驗設(shè)備分別為FDT-02揉搓試驗儀、OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)，這兩臺設(shè)備均由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

圖1  FDT-02揉搓試驗儀

圖2  OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)

4.1 試驗原理

本文主要通過揉搓前、后樣品氧氣透過率的變化來驗證其耐揉搓性能。氧氣透過率試驗采用等壓法原理，即試樣將設(shè)備的測試腔分為上、下兩腔，上腔內(nèi)充入一定壓力的高純氧氣，下腔內(nèi)為與上腔壓力相等的高純氮氣，氧氣在濃度差的作用下，由設(shè)備的上腔滲透過試樣進(jìn)入下腔，并被下腔的氮氣攜帶至傳感器進(jìn)行定量分析，從而得到試樣的氧氣透過率。揉搓試驗則模仿試樣在使用過程中可能受到的揉搓力，沿水平、豎直兩個方向隨試樣進(jìn)行揉搓。

4.2設(shè)備參數(shù)

(1) FDT-02揉搓試驗儀

揉搓頻率45次/分鐘；拉壓力為300 N；旋轉(zhuǎn)扭矩為2 Nm；揉搓角度440°或400°；水平行程為155 mm或80 mm；五種標(biāo)準(zhǔn)試驗?zāi)Ｊ剑膫€試樣工位輕松實現(xiàn)不同條件下的組合試驗；長、短行程間的快速切換，大大提高了測試效率；系統(tǒng)由微電腦控制，搭配液晶顯示屏，菜單式界面和PVC操作面板，方便用戶快速便捷地進(jìn)行試驗操作。

(2) OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)

薄膜測試范圍為0.01 ~ 6500 cm³/(m²·d)，分辨率0.001 cm³/(m²·d)；容器測試范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)，分辨率為0.00001 cm³/(pkg·d)；可同時測試3個試樣；試驗溫度范圍15℃ ~ 55℃，精度 ±0.1℃；試驗濕度范圍0%RH、35%RH ~ 90%RH，精度±1%RH；最多可支持10臺儀器并行連接，建立30個試樣同時試驗的高效系統(tǒng)；可與水蒸氣透過率測試系統(tǒng)搭配，組成混合測試系統(tǒng)，由一臺計算機統(tǒng)一控制，實現(xiàn)氧氣、水蒸氣透過率同時測試的高效、便捷的試驗方式；支持Lystem^TM實驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結(jié)果和試驗報告。

4.3 適用范圍

(1) FDT-02揉搓試驗儀

本設(shè)備適用于柔性薄膜、復(fù)合膜、涂層膜、紙張的測試。其中包括食品藥品包裝用各種鋁塑復(fù)合膜、塑料復(fù)合膜、鍍鋁膜、尼龍膜、涂層膜、紙張等。滿足國際標(biāo)準(zhǔn)ASTM F392。

(2) OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)

本設(shè)備適用于塑料薄膜、容器、片材、紙張、紙板及其復(fù)合材料等包裝的氧氣透過率測試。薄膜類材料包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料，片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，容器類包括用于塑料、橡膠、紙、紙塑復(fù)合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶等。此外，本設(shè)備特殊配置夾具還可以應(yīng)用于醫(yī)藥包裝、汽車油箱、電池塑料外殼、塑料管材、太陽能背板等特殊包裝氧氣透過率測試。可滿足多項國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 19789、GB/T 31354、ISO 15105-2、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003。

5、試驗過程

5.1 揉搓前氧氣透過性能測試

(1) 從樣品上裁取直徑為108 × 108 mm的試樣3個。

(2) 在測試腔表面的凸邊邊緣涂抹一層真空油脂，將3個試樣分別裝夾于OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)的3個測試腔表面，避免試樣皺折，并與真空油脂良好接觸，夾緊試樣。

圖3 試樣裝夾圖

(3) 添加蒸餾水，打開系統(tǒng)氣源，并按要求調(diào)節(jié)氣源壓力，使上、下腔內(nèi)的濕度達(dá)到設(shè)定值。

(4) 設(shè)置試驗溫度、試驗?zāi)Ｊ?、試樣面積、厚度等參數(shù)，啟動試驗。

(5) 點擊開始試驗選項，試驗開始。儀器自動記錄試驗過程數(shù)據(jù)，并計算出最終的試驗結(jié)果。

5.2 揉搓試驗

(1) 將長280 mm、寬200 mm的試樣用壓敏雙面膠帶固定在儀器上。

(2) 選擇揉搓模式，將儀器玻璃門關(guān)上，按“TEST”鍵，試驗開始。

(3) 當(dāng)儀器揉搓次數(shù)達(dá)到設(shè)定值后，儀器自動停機。

圖4 揉搓過程

5.3 揉搓后氧氣透過性能測試

從揉搓后的樣品表面裁樣，其他試驗操作與5.1相同。

6、結(jié)果

本次試驗所測試的樣品揉搓前氧氣透過率平均值為9.1308 cm³/(m²·24h)，經(jīng)過C模式揉搓，即揉搓270次后，樣品氧氣透過率的平均值為9.6918 cm³/(m²·24h)，略有增加，說明樣品的耐揉搓性能較高。

7、結(jié)論

本文通過測試揉搓前、后試樣氧氣透過量的變化情況，檢測了含K涂層復(fù)合膜材料的耐揉搓性能，從試驗過程來看，設(shè)備易于操作，智能化程度高，試驗結(jié)果的精度高，重復(fù)性好，可以很好的反映出樣品的耐揉搓性。除了本文所采用的對比揉搓前后的阻隔性能外，還可以通過涂抹松節(jié)油查看揉搓后樣品表面是否出現(xiàn)針孔的方式來驗證材料的耐揉搓性，該方法一般適用于含有鋁箔的包裝材料。濟南蘭光機電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有客戶已遍及食品、藥品、包材、汽車、日化、第三方檢測機構(gòu)及高校科研院所等不同的行業(yè)領(lǐng)域。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(jìn)技術(shù)溝通與合作！