真空镀铝纸与薄膜的气体透过率测试方法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术培训讲座 作者:张以忱

  时下,阻隔性包装材料被广泛地应用在食品、医药等领域。在阻隔包装中经常使用到的有铝箔复合材料和真空镀铝材料。真空镀铝材料替代铝箔复合材料不仅降低了生产成本,也减小了铝材消耗量,因此这种低成本和环保性的材料得到了生产厂家和使用厂家的一致认可。

  真空镀铝材料大体可分为两类:真空镀铝纸和真空镀铝薄膜。真空镀铝薄膜主要有:VMPET聚酯镀铝薄膜、VMCPP流延聚丙烯镀铝薄膜、VMBOPP双向拉伸聚丙烯镀铝薄膜、VMCPE聚乙烯镀铝薄膜和VMPVC聚氯乙烯镀铝薄膜。这些材料均是以高分子膜作为基材,在其表面镀铝而形成的。真空镀铝材料的共同特点是:镀铝层面耐磨性差,因而容易产生划痕,致密表层被破坏。

  作为阻隔性材料的真空镀铝纸和膜,通常以氧气透过率和水蒸气透过率两项指标来考核其阻隔性能,可分别使用两种不同的测试方法进行实验。

水蒸气透过率检测:杯式法、MOCON透湿测试仪

  依据GB/T 1037-1988标准,采用杯式法称重原理测试真空镀铝膜的水蒸气透过率。在制备试样的过程中,封杯是一项重要的步骤,在此步骤中,试样与金属密封圈相接触的部分不可避免地会受到一定的摩擦和划伤,同时高温液体蜡也会影响阻隔层,试样的水蒸气透过量会受到一定的影响。另外,在实验过程中还要考虑水蒸气透过的方向。因为真空镀铝层面总是裸露在真空镀铝膜的一个侧面,当水蒸气从镀铝层面向基材层面透过时,镀铝层面裸露在高湿环境中,靠吸附形成的镀铝层就会产生针孔,从而增大水蒸气的透过量,影响材料的使用价值。

  依据ASTM F 1249-2001标准,使用MOCON透湿测试仪进行水蒸气透过率实验。试样通过上、下两腔夹紧固定,固定装置不会对试样产生过多的摩擦。实验腔的下腔装有蒸馏水或盐溶液,形成了各种湿度环境,所以此方法也要注意水蒸气透过的方向。

  根据实验进行总结:对镀铝层裸露在表面的真空镀铝复合膜进行水蒸气透过率测试实验时,镀铝层面应尽可能朝向低湿环境一侧,特别是在相对湿度100%的环境中更要如此,以减少水蒸气对镀铝层致密性的影响;在实验方法上,依据ASTM F 1249-2001标准,使用MOCON透湿测试仪可以较好地避免实验操作对实验数据的影响,获得试样原始状态下的测试结果。

氧气透过率检测:压差法、等压法

  依据GB/T 1038-2000标准,采用压差法原理测试真空镀铝膜或纸的氧气透过率。实验步骤如下:密封、固定试样→对实验腔抽真空→上腔充氧气→对下腔继续抽真空→停止抽真空开始测试。真空镀铝材料的耐磨性差,而这种方法在固定试样时,实验腔的上下腔是靠夹具施加压力来锁紧的,密封圈处会对试样产生很大的摩擦力,从而使材料的耐磨性变差。另外,真空镀铝膜的镀铝层通常依靠静电吸附在基材上,实验进行中镀铝层朝向下腔时,抽真空的步骤中会使镀铝层受到一定影响,降低阻氧性能。而真空镀铝纸质地硬且脆,相对于膜材刚性较大,采用压差法实验存在着密封性不好,密封、固定时易损伤镀铝层的缺陷。

  因此,测试真空镀铝材料的氧气透过率时,建议采用等压法测定。依据ASTM D 3985-2002标准,使用MOCON透氧测试仪。一方面,在密封、固定试样的步骤上,MOCON透氧测试仪的密封措施较好,固定装置能够避免反复摩擦;另一方面,该方法不存在抽真空步骤,因此不必担心镀铝层的质量受到影响,可以从材料的两侧考察氧气透过率。

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