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鋁塑與鍍鋁復合膜包材耐揉搓性研究
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摘要：鍍鋁復合膜、鋁塑復合膜常用于保質期較長、阻隔性要求較高類食品的包裝，但這類材料存在耐揉搓性差的缺點。本研究通過對比揉搓試驗前后氧氣透過量測試結果，分析了PET(12)/Al(9)/CPP(45)、PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)、PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)三種包材的耐揉搓性，試驗結果表明PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)、PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)耐揉搓性優(yōu)于PET(12)/Al(9)/CPP(45)，對食品具有更高的保質效果。
曾忠斌1 于佳佳2 陳欣2
(1. 國家包裝產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，蘭州 730030；2. 濟南蘭光機電技術有限公司，濟南 250031)
鋁箔具有材質輕、高阻隔、遮光、抗紫外線、防潮、防腐蝕、導熱快、保質期長、衛(wèi)生等優(yōu)良特性[1]，加工適用性好，可以直接與塑料薄膜復合，制成具有高阻隔、可熱封、耐高溫等優(yōu)點的鋁塑復合包裝，適用于高溫殺菌包裝、真空包裝，常用于熟肉制品、太空食品、醬類、糊狀等食品的包裝[2]，這類食品的油脂含量較高，保質期較長，若采用普通的塑料復合膜作為包裝材料，則很可能會由于包裝的阻隔性低而引起此類食品在保質期內發(fā)生變質。另外，鋁類材料還可以通過真空鍍鋁工藝制成鍍鋁薄膜，鍍鋁薄膜與其他塑料薄膜復合得到鍍鋁復合膜，其阻隔性可接近于鋁塑復合膜。
無任何瑕疵的鋁箔可以完全遮光，其氣體透過率為零，但是由于生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)車間環(huán)境的影響，鋁箔表面不可避免的產(chǎn)生污點和針孔[3-5]。當鋁箔與塑料薄膜復合并用于食品包裝后，在外力的揉搓作用下，鋁箔表面的針孔逐漸擴大，導致包裝材料的阻隔性大大降低，甚至產(chǎn)生貫穿性針孔而出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。因此對于鋁塑復合膜而言，耐揉搓性是影響其保質效果的重要因素。針對鋁塑復合膜的耐揉搓性問題，本研究選取了2種鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/CPP(45)、PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)，1種鍍鋁復合膜PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)進行耐揉搓性試驗，以期找到耐揉搓性優(yōu)良的包裝材料，為食品企業(yè)選擇包材提供一定的依據(jù)。
一、試驗設備與方法
1. 試驗設備
VAC-V2壓差法氣體滲透率測試儀：濟南蘭光機電技術有限公司生產(chǎn)，控溫范圍為5℃～95℃，控濕范圍為0%RH、2%RH～98.5%RH、100%RH，氣體透過量測試范圍為(0.05～50000)cm3/m2·24h·0.1MPa，適用于各種塑料薄膜、塑料復合膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復合膜及各種工程塑料、橡膠、建材等片材的氣體滲透性測試，測試氣體為O2、N2、CO2等。
FDT-02揉搓試驗儀：濟南蘭光機電技術有限公司生產(chǎn)，揉搓角度為440°或400°，揉搓水平行程為155mm或80mm，揉搓頻率為45次/分鐘，共有A、B、C、D、E五種揉搓模式可供選擇，揉搓次數(shù)分別為2700次、900次、270次、20次及短行程揉搓20次，適用于塑料薄膜、薄片及各種復合膜、鍍鋁膜、鋁塑復合膜、涂層膜等材料的耐揉搓性試驗。
2. 試驗步驟
2.1 揉搓前氧氣透過量測試
將環(huán)境溫度控制在(23±2)℃，并將各試驗材料放置在干燥器中進行狀態(tài)調節(jié)至少48小時。然后用取樣裝置裁取直徑為97mm的試樣3片，分別將3片試樣安裝在VAC-V2氣體滲透儀的3個測試腔上，并用試驗腔夾緊結構夾緊試樣，試驗條件設置為23℃，相對濕度0%RH，打開真空泵，開始試驗，由于3個試驗腔互不干擾，因此可以得到3個獨立的試驗數(shù)據(jù)。
2.2 揉搓測試
從試驗材料上分別裁取280mm×200mm的試樣3片，將試樣通過膠粘帶固定在試樣夾頭上，并用固定裝置固定。選擇C類揉搓模式，開始揉搓試驗。
2.3 揉搓后氧氣透過量測試
按照2.1中的步驟測試揉搓后試樣的氧氣透過量。
若揉搓后試樣產(chǎn)生貫穿性針孔，其氧氣透過量超過氣體滲透儀的量程而導致試驗無法進行時，可通過松節(jié)油法查看試樣產(chǎn)生針孔的情況。具體操作為在揉搓后的材料上裁取150mm×200mm的試樣，并將試樣平鋪在白紙上，然后向試樣表面涂抹松節(jié)油，松節(jié)油會通過針孔滲透到白紙上，在白紙上形成斑點。
二、結果與討論
為了模擬復合膜材料在儲存、運輸、包裝過程中及食品成品包裝的物流、銷售等環(huán)節(jié)中可能受到的揉搓作用，本研究選用了揉搓模式C(對試樣揉搓270次)，以測試3種復合膜材料的耐揉搓性。3種試樣分別經(jīng)過上述耐揉搓性試驗后，試驗結果見表1。
通過分析表1中數(shù)據(jù)可知，3種材料揉搓前氧氣透過量由低到高依次為PET(12)/Al(9)/CPP(45)、PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)、PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)，其中PET(12)/Al(9)/CPP(45)與PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)的氧氣透過量相差無幾；經(jīng)過270次揉搓之后，3種試樣的氧氣透過量均增加，其氧氣透過量由低到高依次為PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)、PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)、PET(12)/Al(9)/CPP(45)，其中鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)揉搓后氧氣透過量比揉搓前增加了約4倍，鍍鋁復合膜PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)揉搓后氧氣透過量比揉搓前增加了約9倍，而揉搓后鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/CPP(45)的氧氣透過量過大，已無法進行氧氣透過量測試，將試樣迎著光線觀察，用肉眼即可發(fā)現(xiàn)較明顯針孔，同時經(jīng)過松節(jié)油試驗后可發(fā)現(xiàn)白紙上出現(xiàn)了密集的大小不等的油斑，這說明揉搓后PET(12)/Al(9)/CPP(45)復合膜已出現(xiàn)了大量的貫穿性針孔。綜合上述分析不難看出，3種材料中鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)耐揉搓性最好，鍍鋁復合膜PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)次之，而鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/CPP(45) 最差。
鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)與PET(12)/Al(9)/CPP(45)耐揉搓性相差如此之大主要是由其材料結構引起的。PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)中增加了PA 層，由于塑料薄膜與鋁箔相比具有更優(yōu)的柔韌性和耐揉搓性，處于鋁箔的內、外層時可以減緩外力對鋁箔層產(chǎn)生的揉搓作用，因此，PA層的存在增加了塑料薄膜的厚度，對鋁箔層起到了更好的保護作用；另外，由于PA 的阻隔性高，當揉搓后鋁箔層產(chǎn)生微小的針孔時，PA層的存在仍能使整個鋁塑復合膜的阻隔性保持在較高的水平。這兩方面原因共同作用使得PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)耐揉搓性優(yōu)于PET(12)/Al(9)/CPP(45)。與鋁箔相比，鍍鋁膜很少出現(xiàn)針孔和裂口，無揉曲龜裂現(xiàn)象，因此與結構相似的鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/CPP(45)相比，鍍鋁復合膜PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)具有較高的耐揉搓性。
總體而言，3種材料中PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)與PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)的性能優(yōu)于PET(12)/Al(9)/CPP(45)，因此前兩者更適用于需要高阻隔類食品的包裝。其中PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)揉搓前后的氧氣透過量均低于PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)，對食品具有更加的保質效果。但從包裝成本方面考慮，由于鋁箔的價格及生產(chǎn)工藝成本均高于鍍鋁薄膜，因此PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)具有明顯的價格優(yōu)勢。故食品企業(yè)在選擇食品包材時，應綜合考慮食品的特性、保質期的長短及包裝成本等因素進行合理選擇。
三、結論
耐揉搓性是制約鋁塑復合膜包裝保質效果的重要因素，本研究通過測試揉搓前后薄膜的氧氣透過量，綜合分析了鋁塑復合膜PET(12)/Al(9)/CPP(45)、PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)及鍍鋁復合膜PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)3種材料的耐揉搓性。研究結果表明，PET(12)/Al(9)/CPP(45)的耐揉搓性較差，在外力的作用下很容易產(chǎn)生貫穿性針孔，對食品的保質效果較差；而PET(12)/Al(9)/PA(15)/CPP(45)和PET(12)/VMPET(12)/CPP(45)的耐揉搓性較好，其中后者揉搓前的氧氣透過量接近于前者，揉搓后則明顯低于前者，但卻具有明顯的價格優(yōu)勢，因此，食品企業(yè)可根據(jù)食品的保質要求選擇合適的包裝材料。
江蘇申凱包裝高新技術股份有限公司成立于2002年，公司注冊資本8000萬RMB，天交所上市企業(yè),，股權代碼000057，高新技術企業(yè)，公司總投資超過2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區(qū)；擁有13000平方米的藥包廠區(qū)， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業(yè)頂尖研發(fā)博士，每年新增超過100多個專利，專業(yè)生產(chǎn)食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監(jiān)管碼防偽包裝等各類彩印復合包裝膜（袋）。現(xiàn)位于無錫新區(qū)碩放中通路99號，毗鄰上海車程2小時內。
