将被金属化的薄膜放在真空室中,胶黏剂、油墨质量较差——若作为包装袋的复合膜所使用的胶黏剂

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有些含油脂较高的调味料所使用的复合膜包装发生分层的现象。

金属化薄膜由于其特殊性能,在软包装中也有应用。 这种薄膜是如何制成的呢?金属化薄膜的优缺点各有哪些?

金属化薄膜以防渗为显著特点,在这种工艺中,将被金属化的薄膜放在真空室中,在高真空情况下,一条铝线放在熔炉蒸发器中,加热至1700℃的温度蒸发,这样铝就在薄膜上积附了很薄的一层,通常为400~50nm。
加热方式为电阻加热或用电棒加热,金属涂层厚度常用透光量、光密度或电阻来表示。
涂层速度能达到500m/min,为调整薄膜张力并使其冷却,薄膜要经过几个辊子,当铝完全积附后,被卷到引出辊子上。
铝层的厚度取决于金属温度,薄膜的传送速度,加热铝盘的数量,给一个平均尺寸的一卷薄膜涂层,大约在30min,薄膜的宽度范围在0.6~2.1m之间。

真空金属化的薄膜不但具有同基材的相同的力学性能,同时也具有同铝箔一样的防渗性能。
而且薄膜柔软度好,避免了铝箔的挠曲龟裂的问题。
事实上,当被弯曲的金属薄膜和层合的薄膜相比,金属化薄膜的防渗性能远高于后者。

常用的金属化薄膜基材有双向拉伸尼龙、PET和PP,像LPPE、PC、赛珞玢等薄膜也可用来金属化,但却很少使用。
金属化的纸,防渗性差,常用来做装饰材料。
金属化的薄膜以其华丽外表也可用来做包装材料,但人们更注重其防渗性能。
金属化薄膜的缺点是它的不透明性,现已具备在某一区域涂层的金属化工艺,所以生产出了带有透明条纹的金属化薄膜。
另外在印刷操作中去除一些金属也能制成其他形状的金属化薄膜。

我们以PET∥VMPET∥PE结构作个小试验,一般在PET印刷面涂胶与VMPET的镀铝面复合,然后放进熟化室,熟化后的镀铝层没有转移迹象。
再用上述复合膜涂胶复合PE膜,却发现VMPET的镀铝层转移至印刷面上,这是大多数彩印厂面临的难题。
为此彩印厂没有少动脑筋,有的尝试PET与VMPET复合后不经熟化就复合PE膜,还是发生镀铝层转移。
说是小分子“浸蚀”或“破坏”又太牵强,因为第一次PET与VMPET复合时强度很好,镀铝层不转移,而第二次复合PE膜后第一次复合的镀铝层才发生转移现象。
对这种镀铝转移现象产生的原因,人们作了种种猜测,如薄膜、胶层的性质,烘道温度、熟化时间、张力控制等条件。

——包装材料

拿一张已经发生镀铝转移的PET∥VMPET∥PE复合膜裁成条状,我们先把PE膜剥离掉,然后再测试镀铝复合层的剥离强度,却发现剥离强度能符合要求,镀铝层也不再转移了。
那么造成镀铝转移的因素是那层PE膜吗?再仔细观察复合膜,复合膜向PE层卷曲,说明PE膜一侧的拉伸大于另一侧。
我们拿上述已裁成条状的复合膜在镀铝层剥开一点,结果镀铝转移;再对条状复合膜两端施加张力,然后继续剥离镀铝复合层,镀铝却不再转移了,剥离强度也上升了。
这个实验可以说明:PE层收缩的内应力是造成镀铝转移的原因。

胶黏剂、油墨质量较差——若作为包装袋的复合膜所使用的胶黏剂,以及包装外部印刷所使用的油墨质量较差,不耐高温或油脂,则在经过高温杀菌或接触到调味料的油脂时,容易导致复合膜的各单层薄膜的粘结效果降低,复合膜易出现分层现象。

理论上说只要PE膜的拉伸率与另一侧的PET一致,就可以避免镀铝转移,然而这点却是无法做到的。
PE膜的厚度越薄弹性模量越小,张力相同时拉伸率越大;PE膜横向厚薄不均,复合时必须加大张力,否则PE膜放卷时一边下垂,复合膜该半边会起皱;复合机放卷部的导辊太多,走膜路程过长等等,这些因素都会导致PE膜过度拉伸而产生内应力,所以PET∥VMPET∥PE复合膜的镀铝转移问题几乎难以解决。

复合牢度差——因胶黏剂的涂布量过低或过厚,以及涂布不均匀等因素,造成复合膜各层薄膜之间复合牢度差,易发生分层。

三、柔软性——内应力的释放

——关注包装的剥离强度、剥离强度、剥离强度等主要性能的监测。

不仅是复合膜各层间拉伸不一致产生内应力,聚氨酯胶粘剂固化后也会产生内应力。
双组分聚氨酯胶粘剂经过交联固化后变成热固性塑料,它的体积会收缩从而产生内应力。
目前市面上有一种镀铝专用胶,它的设计原理就是让胶固化后柔软而具有弹性,弹性体可以吸收内应力,从而缓解镀铝层的转移。
同样性能的聚氨酯胶粘剂,涂胶厚度小的固化后体积收缩量也少,因此我们在避免产生白点气泡的前提,尽量减少胶粘剂的涂布量,也可以有效地减轻镀铝层转移现象。

——根据杀菌方式、杀菌温度、调味料的油脂含量等因素,选择合适的胶黏剂及油墨,并控制胶黏剂涂布工艺。

熟化温度越高,聚氨酯胶粘剂固化速度越快,这个现象大家非常熟悉。
复合基材经过复合操作时的加温、拉伸,收卷后需要一定的时间来平衡内应力,此时,复合膜层与层之间有微小的位移。
低温熟化延长了胶粘剂固化时间,使镀铝复合膜的层间滑动成为可能,从而释放了内应力,这是我们提倡低温熟化的理由之一。
基于同样的理由,镀铝膜用于三层复合时最好第一次复合后不进熟化室,可以连续复合第二次后再熟化。

——检测样品:用于包装火锅调料的塑料复合膜包装(某品牌火锅调料生产企业反映其成品包装袋出现一定比例的分层现象)。

国内的镀铝复合膜转移现象比较多,与镀铝基材的质量和处理手段有很大的关系。
例如用于镀铝的CPP基材,选做电晕层的树脂能否使电晕效果持久?现在除了电晕处理外还有离子冲击的方法来增加CPP膜的表面张力,不同的处理工艺使镀铝层在是否容易被转移的性能方面有很大的区别。
使用厂家对镀铝膜的内在性能处于信息不对称的地位,分析问题时缺乏根据,很多质量问题悬而未决。
这里介绍一些较易鉴别的方法:

——针对性检测项目:剥离强度、剥离强度。

首先要注意镀铝膜的生产日期,VMCPP一般来说只有3个月的储存期,超过期限的膜镀铝层很容易转移。
这里说的是从生产日期开始计算的储存期,它在生产商及分销商的仓库里存放的日期也要计算在内。
气候也是我们考虑的因素,冬季储存期可略长而高湿的夏季却要适当缩短。

——试验结果:空包装袋的剥离强度为5.2N/15mm,成品包装的剥离强度为4.4N/15mm,可以看出剥离强度在包装了火锅调料后出现了明显下降,即包装袋的复合牢度变差。
由于该火锅调料没有杀菌环节,所以复合膜包装内层材料与胶黏剂不耐油脂是引起成品包装出现分层的主要原因。

用达因水测量镀铝面的表面张力。
镀铝面与铝箔面的表面张力不是一回事,镀铝面的表面张力可以反映基材的表面张力衰减的程度,从而与镀铝层的转移现象相关。
一般VMCPP的镀铝面要求达到38达因,等于或低于36达因的就不能使用了,除非你的客户能容许。