含K涂層復合膜材料耐揉搓性能的測試方法

摘要：含K涂層復合膜材料的耐揉搓性能是影響包裝整體阻隔性的重要因素，直接關系到材料保質效果的優劣。本文以測試某企業生產的含K涂層復合膜材料耐揉搓性能的過程為例，介紹了軟塑復合膜材料耐揉搓性能的測試方法，并通過對設備FDT-02揉搓試驗儀、OX2/230氧氣透過率測試系統參數、適用范圍及試驗原理、試驗過程等內容的介紹，為企業監測包裝材料的耐揉搓性能提供參考。

關鍵詞：耐揉搓性能、整體阻隔性、氧氣透過率、揉搓試驗儀、氧氣透過率測試系統、K涂層復合膜材料

1、意義

PVDC(聚偏二氯乙烯)是一種高阻隔性的薄膜材料，K涂層材料即PVDC涂層材料，是通過在薄膜表面涂布PVDC層以提高材料的阻隔性能，目前已用于包裝蛋糕、月餅、堅果、糖果等產品。對于含K涂層的復合膜材料來說，K涂層的厚度、致密程度、與基材的貼合性、是否易發生脫落等因素均會直接影響材料對氧氣、氮氣、水蒸氣等氣體的阻隔性能，而當K涂層復合膜材料用于包裝產品后，在產品的運輸及存儲過程中，難免會受到外力的揉搓與擠壓，若K涂層的耐揉搓性差，則涂層表面易產生裂紋，甚至與基材發生分離，進而影響整個材料的阻隔性能。因此，通過對材料耐揉搓性能的監控，可有助于不斷完善K涂層的涂布工藝，從而提高材料的包裝適用性。

2、試驗樣品

本次試驗所采用的試驗樣品為某企業生產的含K涂層的復合膜材料KPET/PE。

3、試驗依據

目前，國內尚未發布與揉搓性試驗相關的方法標準，本次對樣品所進行的揉搓試驗依據的標準為ASTM F392，對揉搓前、后樣品阻氧性能測試所依據的標準為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗 庫侖計檢測法》。

4、試驗設備

本次試驗所采用的試驗設備分別為FDT-02揉搓試驗儀、OX2/230氧氣透過率測試系統，這兩臺設備均由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產。

圖1  FDT-02揉搓試驗儀

圖2  OX2/230氧氣透過率測試系統

4.1 試驗原理

本文主要通過揉搓前、后樣品氧氣透過率的變化來驗證其耐揉搓性能。氧氣透過率試驗采用等壓法原理，即試樣將設備的測試腔分為上、下兩腔，上腔內充入一定壓力的高純氧氣，下腔內為與上腔壓力相等的高純氮氣，氧氣在濃度差的作用下，由設備的上腔滲透過試樣進入下腔，并被下腔的氮氣攜帶至傳感器進行定量分析，從而得到試樣的氧氣透過率。揉搓試驗則模仿試樣在使用過程中可能受到的揉搓力，沿水平、豎直兩個方向隨試樣進行揉搓。

4.2設備參數

(1) FDT-02揉搓試驗儀

揉搓頻率45次/分鐘；拉壓力為300 N；旋轉扭矩為2 Nm；揉搓角度440°或400°；水平行程為155 mm或80 mm；五種標準試驗模式，四個試樣工位輕松實現不同條件下的組合試驗；長、短行程間的快速切換，大大提高了測試效率；系統由微電腦控制，搭配液晶顯示屏，菜單式界面和PVC操作面板，方便用戶快速便捷地進行試驗操作。

(2) OX2/230氧氣透過率測試系統

薄膜測試范圍為0.01 ~ 6500 cm³/(m²·d)，分辨率0.001 cm³/(m²·d)；容器測試范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)，分辨率為0.00001 cm³/(pkg·d)；可同時測試3個試樣；試驗溫度范圍15℃ ~ 55℃，精度 ±0.1℃；試驗濕度范圍0%RH、35%RH ~ 90%RH，精度±1%RH；zui多可支持10臺儀器并行連接，建立30個試樣同時試驗的系統；可與水蒸氣透過率測試系統搭配，組成混合測試系統，由一臺計算機統一控制，實現氧氣、水蒸氣透過率同時測試的、便捷的試驗方式；支持Lystem^TM實驗室數據共享系統，統一管理試驗結果和試驗報告。

4.3 適用范圍

(1) FDT-02揉搓試驗儀

本設備適用于柔性薄膜、復合膜、涂層膜、紙張的測試。其中包括食品藥品包裝用各種鋁塑復合膜、塑料復合膜、鍍鋁膜、尼龍膜、涂層膜、紙張等。滿足標準ASTM F392。

(2) OX2/230氧氣透過率測試系統

本設備適用于塑料薄膜、容器、片材、紙張、紙板及其復合材料等包裝的氧氣透過率測試。薄膜類材料包括各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料，片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，容器類包括用于塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶等。此外，本設備特殊配置夾具還可以應用于醫藥包裝、汽車油箱、電池塑料外殼、塑料管材、太陽能背板等特殊包裝氧氣透過率測試。可滿足多項國家和標準，如GB/T 19789、GB/T 31354、ISO 15105-2、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003。

5、試驗過程

5.1 揉搓前氧氣透過性能測試

(1) 從樣品上裁取直徑為108 × 108 mm的試樣3個。

(2) 在測試腔表面的凸邊邊緣涂抹一層真空油脂，將3個試樣分別裝夾于OX2/230氧氣透過率測試系統的3個測試腔表面，避免試樣皺折，并與真空油脂良好接觸，夾緊試樣。

圖3 試樣裝夾圖

(3) 添加蒸餾水，打開系統氣源，并按要求調節氣源壓力，使上、下腔內的濕度達到設定值。

(4) 設置試驗溫度、試驗模式、試樣面積、厚度等參數，啟動試驗。

(5) 點擊開始試驗選項，試驗開始。儀器自動記錄試驗過程數據，并計算出zui終的試驗結果。

5.2 揉搓試驗

(1) 將長280 mm、寬200 mm的試樣用壓敏雙面膠帶固定在儀器上。

(2) 選擇揉搓模式，將儀器玻璃門關上，按“TEST”鍵，試驗開始。

(3) 當儀器揉搓次數達到設定值后，儀器自動停機。

圖4 揉搓過程

5.3 揉搓后氧氣透過性能測試

從揉搓后的樣品表面裁樣，其他試驗操作與5.1相同。

6、結果

本次試驗所測試的樣品揉搓前氧氣透過率平均值為9.1308 cm³/(m²·24h)，經過C模式揉搓，即揉搓270次后，樣品氧氣透過率的平均值為9.6918 cm³/(m²·24h)，略有增加，說明樣品的耐揉搓性能較高。

7、結論

本文通過測試揉搓前、后試樣氧氣透過量的變化情況，檢測了含K涂層復合膜材料的耐揉搓性能，從試驗過程來看，設備易于操作，智能化程度高，試驗結果的精度高，重復性好，可以很好的反映出樣品的耐揉搓性。除了本文所采用的對比揉搓前后的阻隔性能外，還可以通過涂抹松節油查看揉搓后樣品表面是否出現針孔的方式來驗證材料的耐揉搓性，該方法一般適用于含有鋁箔的包裝材料。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業從事包裝檢測設備研發、生產與包裝檢測服務的高新技術企業，現有客戶已遍及食品、藥品、包材、汽車、日化、第三方檢測機構及高校科研院所等不同的行業領域。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術溝通與合作！