【头条】谈谈ALOx-PET薄膜在食品包装中的应用问题

文摘   财经   2024-09-28 08:08   广东  


作者:王东京

本文已刊于《包装前沿》2024年9月号




ALOx-PET薄膜是常见的高阻隔材料,已在食品包装复合膜中得到了相当广泛的应用,在GB/T40266-2021《食品包装用氧化物阻隔透明塑料复合膜、袋质量通则》所列结构中,就包括了多种含ALOx-PET薄膜加工的复合膜结构类型。ALOx-PET薄膜具有优良的阻隔性能,在使用过程中也需要与其他单层膜保持良好的融合性,比如良好的复合强度、稳定的制袋适应性和适合特殊使用环境的功能。

本文结合此种薄膜特点简单谈谈它在食品包装复合膜应用中的几个问题。

一、ALOx-PET薄膜特点以及与普通阻隔膜的区别



通常所说的高阻隔膜,一种情况是本身就是高阻隔材料,比如铝箔、PVDC膜、EVOH膜、PVA膜等;另一类是含有PVDC、EVOH层的多层共挤膜;还有一种情况是高阻隔材料附着在基础薄膜上,形成高阻隔膜,比如各种K膜、PVA涂布膜、各种镀铝膜等,还有ALOx-PET和SiOx-PET这类陶瓷化蒸镀膜。

因此ALOx-PET薄膜是高阻隔材料附着在基膜上的一种高阻隔材料,通常透氧为:0.8~1.3ml/(m²·24h,23℃ 0%RH),透湿为1.2~1.5g/(m²·24h,38℃ 90%RH)。它本身具有以下的特点和比较优势:

1、透明度比较高,相对环保,能微波加热,作为食品包装来用时,能通过金属探测器;

2、高阻隔性,相对于K膜更有阻隔性优势;

3、稳定性强,受环境温湿度影响较小,这一点明显优于EVOH共挤膜和PVA、PVDC涂布膜;

4、作为印刷基材,蒸镀层电晕值比较高,可以确保油墨附着力优良;

5、经过特殊处理后耐热性能突出,可用于水煮和蒸煮产品。



二、ALOx-PET薄膜印刷级和复合级的区别


印刷级和复合级薄膜存在一定的差别,比如常用的尼龙膜,印刷级一般为同步拉伸单面电晕,复合级可以是异步拉伸双面电晕,PET膜印刷级一般为中间段单面电晕,复合级为双电晕或一面电晕一面涂层。
ALOx-PET薄膜作为印刷基材,表面做保护涂层,可以减少机器上走膜弯折、折痕、摩擦等对蒸镀层的破坏,保持优良的阻隔性。作为蒸煮印刷级,ALOx-PET薄膜除做表面防护涂层外,还需要做底涂工艺,增强蒸镀层的耐高温附着力。而作为普通复合级材料来用时,为节省成本,ALOx-PET薄膜一般不做表面防护涂层。上述区别提醒使用者要有区分印刷级和复合级薄膜的意识,避免混用带来的各种问题。


三、ALOx-PET薄膜复合后的脱层怎么解决



目前ALOx-PET薄膜做印刷复合材料,最头疼的问题就是复合后的脱层,脱层的情况包括普通产品和水煮、蒸煮产品。普通产品表现为剥离强度很低,制袋时热封边或加拉链时,拉链两端处的复合膜直接分层;水煮、蒸煮产品表现为蒸煮后蒸镀膜和另外一层膜分层。

很多同行可能遇到过这种情况,且绝大部分厂家没有找到有效的解决办法,仍然冒着很大的质量风险在使用。

1、影响因素

为什么会出现这个脱层问题,我认为有以下几大影响因素:

(1)基材膜的影响

ALOx-PET薄膜的基材是PET,在PET膜上蒸镀ALOx,附着牢度和PET基材有相当大的关系,如果蒸镀层附着牢度低,复合膜脱层的风险就非常大。基材膜的影响因素,包括基材膜的厚薄及均匀性、电晕值的大小或预涂层厚度和均匀性、基材膜存放的时间长短、助剂析出的影响等等。

(2)蒸镀工艺的稳定性和可靠性

一方面是蒸镀设备的先进性和稳定性,比如蒸镀室真空度的稳定性;另一方面是工艺的稳定性,工艺成熟稳定包括对膜的预处理要求,工艺参数的科学性和蒸镀后的再处理,比如涂布防护层。蒸镀工艺对镀层的牢度起决定性作用。

(3)印刷复合用油墨胶水和ALOx-PET薄膜的匹配性

油墨、胶水与蒸镀层接触,除了油墨胶水本身的性能外,蒸镀层本身与蒸煮层的防护层之间的匹配性也是重要影响因素。比如选用柔软性更好的胶水,减小内聚力破坏,可以缓解蒸镀层的剥离强度快速衰减造成脱层的问题。 

(4)使用条件,包括材质结构、袋形和内容物的影响

使用条件包括,常温使用,水煮、蒸煮使用;材质结构如两层、三层或更多层;袋形和内容物对复合材料的要求也是蒸镀膜是否易脱层的影响因素,普通边封袋和异形袋、拉链袋等对脱层影响程度不同,另外,内容物的酸碱性强,有特殊物质对含有蒸镀层的复合膜脱层影响比较大。

(5)防护涂层的选择

防护涂层不管用改性丙烯酸,或者是聚氨酯,或者水性聚乙烯醇等一定要贴合使用条件,比如蒸煮型包装一定要选择聚氨酯防护涂层的材料。

2、解决方案

鉴于上述原因,要解决这个脱层问题,建议按如下方式实施:

(1)选择质量有保证的ALOx-PET薄膜,尤其是蒸镀层的附着牢度要符合使用要求,这一点尤其重要。确定ALOx-PET薄膜原材料的蒸镀层附着牢度,一般用如下方法:复合好的氧化铝膜,剥开复合膜,在两层膜之间涂上聚氨酯染色剂,看看染上蓝色多少,来判断氧化铝转移程度,如果转移程度较大,说明原材料可能存在质量问题。

为进一步判定原料是否有问题,在染色的基础上可以测试剥离强度,有蒸镀层大面积转移且剥离强度低,基本可以判定原材料有问题。也有特殊情况,比如,氧化铝有转移,但剥离强度很高,这就需要根据使用要求来判定是否可正常使用,一般非蒸煮型包装剥离强度在1.8~2.5N可正常使用,但用于蒸煮型包装剥离强度必须在2.5N以上。

(2)和自身使用油墨、胶水做好匹配测试,通过小批量试样,验证这些材料和ALOx-PET薄膜的匹配度,不要盲目大批量投入使用。

(3)充分了解袋形要求和内容物情况,这些都有可能给氧化铝蒸镀膜提出更高剥离强度要求,为防止脱层,必须充分试验。



四、ALOx-PET薄膜复合时应注意的几个问题



1、复合气泡问题
不管是干复还是无溶剂复合,ALOx-PET薄膜复合时,最常见的问题是复合气泡,出现复合气泡问题和材料的高阻隔性有一定的关联性,解决方法除了常规的油墨胶水匹配度要良好、机器性能稳定、工艺合理外,细节方面是胶水涂布均匀、胶水粘度稳定,同时一定要控制好机速,高阻隔材料复合机速是普通材料机速的60%~80%。
2、溶剂残留控制问题
干复使用高阻隔膜,溶残控制是重中之重,生产过程控制不良,一旦复合完成,常规方法就很难消除溶残超标的问题。干复ALOx-PET薄膜除了机器烘箱内送排风、烘箱温度达到工艺要求外,胶水要选择溶剂释放性优良的,根据复合膜使用条件,涂布量要适中,不能过大。
3、蒸镀层的防护问题
ALOx-PET薄膜作为复合基材膜使用,要尽最大可能减少复合折皱,特别是死皱,这种死皱会破坏蒸镀层,导致材料阻隔性能弱化。另外,机器导辊异物或运转不畅会刮伤蒸镀层,从而影响材料阻隔性。复合使用过程,避免薄膜严重弯曲,或各种无序对折,这种情况同样也会对蒸镀层造成破坏。
4、有亲水防护涂层材料的防潮问题
类似尼龙膜的防潮,有亲水防护涂层的蒸镀膜,吸潮会减弱防护层的功能,使用时一定要加强防潮,除了仓库存放防潮外,进入车间未使用前,用铝箔复合膜包裹严实。车间湿度较大时,上机后先包裹防护膜防潮,使用前几分钟再拆包。


五、ALOx-PET复合膜做蒸煮产品的注意事项



ALOx-PET复合膜做高温蒸煮袋,除了普通材料的注意事项外,还得根据这种膜的特点做特殊要求。ALOx-PET复合膜做高温蒸煮包装,一般条件为121℃/30~45min,蒸煮后,最常见的问题是袋子封边处氧化铝膜与另外一层膜之间分层,如材质结构为:PET-ALOx/尼龙/RCPP的蒸煮包装袋,在不胀包的情况下,如出现分层问题,通常为PET-ALOx/尼龙之间分层。为避免这种情况出现,要综合考虑如下几点:
1、PET-ALOx基材膜一定要选择高温蒸煮级别,前面已经讲述,这种材料是分级别的,绝不能用错;
2、PET-ALOx基材膜蒸镀层的附着牢度,一定要满足蒸煮要求,特别是高温剥离强度衰减后,也得能满足蒸煮包装剥离强度要求;
3、蒸煮的内容物状态会对材料有不同程度的破坏力,比如液体和固体内容物对包装袋的抗蒸煮要求是不一样的,一定要根据内容物选择耐蒸煮条件不同的材料;
4、制袋袋形对蒸煮要求有影响,同时对ALOx-PET复合膜性能要求不同,比如自立袋比普通边封袋的要求要高,八边封袋子又比自立袋要求高,加吸嘴的袋子比不加吸嘴的要求高,选择用蒸镀材料做高温蒸煮产品,袋形影响必须考虑在内。
5、蒸煮操作不当,特别是蒸煮时反压不合适导致包装袋胀包变形,造成蒸镀层疏松,就会破坏材料的阻隔性。

六、发展趋势



高阻隔材料,包括ALOx-PET薄膜的发展和现代材料科技发展紧密相连,蒸镀技术也会融合新的工艺,比如纳米技术和纳米材料在蒸镀工艺上的应用,更能提升高阻隔材料的性能和稳定性;高阻隔材料以生物降解料为基材,更具有功能和环保的优势。随着功能性和稳定性增强,加上使用成本的不断降低,高阻隔性的ALOx-PET和SiOx-PET这类陶瓷化蒸镀膜应用范围将会更加广泛。



本文已刊登至《包装前沿》2024年9月刊,订阅杂志及广告合作请联系:小潘13310896471




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