镀铝层厚度对镀铝薄膜水蒸气透过率的影响分析

发布日期：2020-05-18 16:04:12 来源：互联网

摘要： 镀铝层厚度对镀铝薄膜的阻隔性具有重要影响。本文通过对镀铝层厚度不同的两种VMBOPP样品水蒸气透过率的测试，研究了镀层厚度对镀铝膜阻湿性能的影响，并介绍了试验原理、设备C330H水蒸气透过率测试系统的参数及适用范围、试验过程等内容，为镀铝薄膜水蒸气透过率的研究及质量监控提供参考。

关键词：水蒸气透过率，水蒸气透过率测试系统，电解传感器法，镀铝膜，镀铝层，厚度，VMBOPP

1、意义

铝箔是一种高阻隔材料，当表面无缺陷时，可近似达到完全不透气，因此含有铝箔(厚度一般为7 μm ~ 9 μm) 的复合膜材料具有高阻隔性。然而，铝箔的成本较高，易产生贯穿性针孔且回收困难，上述缺点在一定程度上限制了铝塑复合膜的应用。

镀铝薄膜则在某些程度及范围内作为铝塑复合膜的替代品，顺应大众需求而被广泛应用。镀铝薄膜是通过真空镀铝工艺在PET、CPP、BOPP、PE等基材表面蒸镀一层厚度仅为几百埃的铝层，不仅可大大提高材料整体的阻隔性，而且由于铝箔层的厚度极低，有效降低了成本；另外，镀铝薄膜材料的耐折性及韧性提高，弥补了铝塑复合膜的缺陷。因此，镀铝薄膜的上述优点使其广泛用于包装食品、药品、化妆品等产品，扩大了金属铝在包装方面的应用。镀铝薄膜的阻隔性主要与所蒸镀铝层的性能有关，如镀层厚度、镀层在基材表面的附着牢度、镀层表面状况等。本文主要研究了镀层厚度对材料阻隔性的影响。

2、试验样品

本次试验以镀层厚度分别为440Å、520Å两种VMBOPP薄膜作为试验样品。

3、试验依据

软塑包装材料水蒸气透过率的测试方法包括杯式法、电解传感器法、红外传感器法、湿度法等，本次试验采用电解传感器法原理进行试验，试验过程依据GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 电解传感器法》。

4、试验设备

本文以C330H水蒸气透过率测试系统为试验设备，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

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。试验时，密封装夹在设备中的试样将设备的测试腔分为上、下两个腔，上腔中流动的是高湿度的氮气，下腔中流动的干燥的氮气，水蒸气从高湿侧通过试样渗透到低湿侧，低湿侧的氮气将渗透过试样的水蒸气携带至电解传感器处进行电解分析，根据对电解电流的分析计算，可得到试样的水蒸气透过率。

图1  C330H水蒸气透过率测试系统

4.2 设备参数

自主研制的新型电解法水分分析传感器，具有卓越的精准性、重复性和寿命；传感器信号遵循法拉第原理，拥有非常高的灵敏度；薄膜类试样的测试范围为0.005 ~ 50 g/(m2·d) ，容器类试样的测试范围为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%取大者；先进热力学和流体力学分析设计的专利三腔一体测试集成块结构，支持三个相同或不同试样的同步测试；设备内部温度、湿度自动调节，测试腔各自安装温湿度传感器监测温湿度情况，控制测试过程更加精准，控温范围为(10±0.2)℃~(55±0.2)℃ ，湿度控制范围为(5±1)%RH~(90±1)%RH 、RH；专家测试模式与快速测试模式满足不同场合及阻隔材料的测试要求；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) 本设备适用于薄膜、片材、纸张、纸板及其复合材料、包装件等类型样品水蒸气透过率的测试。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、硅片等片材；纸张、纸板及其复合材料包括纸如烟包镀铝纸、纸铝塑复合片材等；包装件包括可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属包装袋、金属三片罐、塑料化妆品软管包装、牙膏软管包装、果冻杯等。

除此之外，通过特殊的配置，该设备还可用于医药泡罩、管材、液晶显示屏、太阳能背板、电池外壳等特殊包装件水蒸气透过率的测试。

(2) 本设备符合GB/T 21529、ISO 15106-3、YBB00092003-2015、ASTM F3299等多项国家和国际标准。

5、试验过程

(1) 从镀层厚度为440 Å 的样品表面裁取108 mm × 108 mm的试样3 片，将试样分别密封装夹在设备的3个测试腔中。

(2) 在设备的控制软件中设置试样名称、厚度、试验温度、湿度、试验模式等参数信息，点击开始试验。设备按照设定的参数进行试验，并在试验结束后显示结果。

(3) 按照裁样-装样-设置参数-开始试验的操作步骤测试镀层厚度为520 Å样品的水蒸气透过率。

6、试验结果

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 Å 的VMBOPP样品的水蒸气透过率为0.463 g/(m2·24h) ，镀层厚度520 Å的VMBOPP 样品的水蒸气透过率为0.071 g/(m2·24h) 。

7、结论

镀铝层的厚度是影响镀铝薄膜阻隔性能的重要因素。从本次试验所测得的不同镀层厚度的VMBOPP 样品水蒸气透过率的结果来看，镀层厚度为520 Å 样品的水蒸气透过率明显低于镀层厚度为440 Å 的样品，这说明镀铝层厚度的小幅度增加即可显著提高镀铝薄膜的阻隔性能。在利用C330H水蒸气透过率测试系统进行测试的过程中，人为因素对试验结果的影响小，设备的智能化程度高，设备对温度、湿度的控制稳定，波动较小，试验结果精准可靠。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，现有设备可测试包装材料的厚度、拉伸性能、阻隔性能、热封性能、密封性能、热收缩性能、抗穿刺性能、抗冲击性能等多项性能指标，新推出的C系列阻隔性检测设备，采用自主传感器技术，在测试精度、效率与自动化方面进行了革命性升级，实现了包装阻隔性设备的震撼蜕变。了解相关设备信息，可登陆济南兰光机电技术有限公司网站www.labthink.com查看具体信息或致电0531-85068566 咨询。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。