復(fù)合軟包裝基材的表面張力
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摘要：鋁合金的表面張力大于850mN/m。GB l0570—89《精制鋁箔》5.2.3條規(guī)定：“精制用鋁箔表面不允許有潤滑油燃燒后形成的明顯黃色油斑，用于食品包裝的精制用鋁箔不得有油類氣味并經(jīng)刷水試驗(yàn)達(dá)到A級(jí)�！�
鋁合金的表面張力大于850mN/m。GB l0570—89《精制鋁箔》5.2.3條規(guī)定：“精制用鋁箔表面不允許有潤滑油燃燒后形成的明顯黃色油斑，用于食品包裝的精制用鋁箔不得有油類氣味并經(jīng)刷水試驗(yàn)達(dá)到A級(jí)�！盙B 3198—1996《工業(yè)用純鋁箔》4.4.2條規(guī)定：“O狀態(tài)的鋁箔，表面應(yīng)無油斑，表面刷水試驗(yàn)應(yīng)達(dá)到B級(jí)或A級(jí)�！�4.4.3條規(guī)定：“藥用鋁箔表面帶油應(yīng)盡量少，表面潤濕張力值不得小于32m N/ m。”
YS/T 455.4—2003《鋁箔試驗(yàn)方法》第4部分“鋁箔的刷水試驗(yàn)方法”中A級(jí)試驗(yàn)采用的是100％的蒸餾水，B級(jí)試驗(yàn)采用的是10％的乙醇水溶液。
通過上網(wǎng)查詢及翻閱手冊，得知：水的表面張力為 72.88mN／m (20℃，蘭氏化學(xué)手冊)，無水乙醇的表面張力為 24.05mN／m (20℃，蘭氏化學(xué)手冊)，10％的乙醇水溶液表面張力約為45mN／m（20℃）。
綜合以上的數(shù)據(jù)，我們可以得知：對于鋁箔的表面張力這一技術(shù)指標(biāo)，相關(guān)國標(biāo)所規(guī)定的指標(biāo)分別為不小于32、45、72mN／m（20℃）。其中用于食品包裝的精制鋁箔的表面張力按規(guī)定應(yīng)當(dāng)是不低于72mN／m。
在復(fù)合軟包裝行業(yè)，配制表面張力測試液時(shí)使用的是甲酰胺和乙二醇乙醚的混合溶液。用這二種試劑可以配得的測試液的最高的表面張力值是56mN／m。最低值是32mN／m。
筆者并未直接測量過鋁箔的表面張力，但測量過復(fù)合薄膜中的鋁箔的表面張力。
將含鋁箔的復(fù)合薄膜剝開后，用表面張力測試筆去檢查鋁箔的表面張力，筆者測得的最高數(shù)值是56mN／m，最低值是38mN／m。
筆者曾經(jīng)在鍍鋁膜加工廠檢查過剛下機(jī)的鍍鋁層的表面張力，結(jié)果是明顯大于50mN／m。筆者也曾檢查過鍍鋁薄膜復(fù)合材料中鍍鋁層的表面張力，結(jié)果是最大值略低于50mN／m，最小值小于38mN／m。
通過實(shí)驗(yàn)，筆者得知：食品包裝中常用的聚氨酯膠粘劑固化成膜后的表面張力不低于50mN／m。
在復(fù)合加工過程中，為了使膠粘劑在基材表面充分潤濕，要在膠粘劑中加入大量的乙酸乙酯。乙酸乙酯自身的表面張力是26.29mN／m (20℃，蘭氏化學(xué)手冊），所配得的膠粘劑溶液的表面張力也會(huì)明顯低于38mN／m，所以才能潤濕各種常用的復(fù)合基材。
在復(fù)合軟包裝行業(yè)中，對各種基材在復(fù)合加工前的表面張力值的要求是：
鋁箔：不小于72mN／m；（本體值：大于850mN/m）；
鍍鋁層：無標(biāo)準(zhǔn)，理論上講也應(yīng)不低于72mN／m；
聚酯：不小于50mN／m，（本體值：41-44mN／m）；
尼龍（6）：不小于52mN／m，（本體值：42mN／m）；
尼龍（66）：不小于52mN／m，（本體值：46mN／m）；
OPP：不小于40mN／m，（本體值：29-31mN／m）；
CPP：不小于40mN／m，（本體值：29-31mN／m）；
CPE：不小于40mN／m，（本體值：30-31mN／m）。
在一個(gè)典型的復(fù)合包裝膜的例子中，例如：PET//CPP，在此復(fù)合膜中存在著兩個(gè)界面：PET/膠粘劑和膠粘劑/CPP。如果將該復(fù)合膜剝開時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)如下幾種情況：
1、PET與膠粘劑層間被剝開；
2、膠粘劑與CPP層間被剝開；
3、PET膜自身發(fā)生分離；
4、CPP膜自身發(fā)生分離；
5、膠粘劑層自身發(fā)生分離。
將復(fù)合膜剝開后，用表面張力測試液（筆）去檢查剝離面的表面張力值，在上述情況下應(yīng)當(dāng)會(huì)得到不同的結(jié)果。
1、兩側(cè)的表面張力值均不小于50mN/m；
2、PET側(cè)不小于50mN/m，CPP側(cè)不小于40mN/m；
3、兩側(cè)均不大于43mN/m；
4、兩側(cè)均不大于31mN/m；
5、兩側(cè)均大于50mN/m。
通過檢查剝離面的表面張力值，再結(jié)合用肉眼觀察膠粘劑層的轉(zhuǎn)移狀況，這對于快速判別剝離強(qiáng)度差的原因應(yīng)當(dāng)是有所幫助的。
但在實(shí)踐中，還必須考慮基材薄膜中含有的助劑的影響。
在基材薄膜的生產(chǎn)過程中，為了達(dá)到某種工藝目標(biāo)，總是要加入一些助劑，例如抗靜電劑、抗粘連劑、爽滑劑等。各種助劑的添加總量應(yīng)當(dāng)是在百分之一以下的水平上。而這些助劑必須要遷移到基材薄膜的表面上之后才會(huì)發(fā)揮相應(yīng)的作用。
一般來講，基材薄膜的電暈處理大都是在線進(jìn)行的。因?yàn)榛炝暇鶆蚴潜∧づ淞霞庸ぶ幸豁?xiàng)基本要求，所以，在電暈處理時(shí)，分布在基材薄膜表面上的助劑所覆蓋的面積應(yīng)當(dāng)是不超過百分之一的。對于CPE薄膜而言，其下機(jī)時(shí)電暈處理面的表面張力達(dá)到了40或42mN/m的前提條件是助劑所覆蓋的面積不超過百分之一。
在基材薄膜中所加入的助劑，相對于基材薄膜本體材料而言都是一些低表面能的物質(zhì)，這些低表面能的助劑向薄膜的表面遷移是一種必然現(xiàn)象。
在基材薄膜的存儲(chǔ)過程中以及復(fù)合薄膜（包括充填好食品后）的存儲(chǔ)過程中，基材薄膜中助劑向基材的表面遷移以及向膠粘劑層的遷移都是在持續(xù)進(jìn)行當(dāng)中的。助劑的遷移何時(shí)停止或達(dá)到某種程度的平衡主要取決于基材薄膜中的助劑的初始含量或濃度以及膠粘劑層“吸納”助劑的能力。
低表面能的助劑遷移到基材薄膜的表面后的必然結(jié)果是導(dǎo)致基材薄膜表面張力的降低。表面張力降低的程度則與遷移后的助劑所覆蓋的基材薄膜的表面面積的百分比相關(guān)。
復(fù)合軟包裝材料的層間剝離力（剝離強(qiáng)度）實(shí)際上是與膠粘劑的覆蓋面積（涂膠量）和助劑層的覆蓋面積有著密切的關(guān)系。
檢查復(fù)合薄膜剝離面的表面張力的主要目的是要確定遷移后的助劑對基材薄膜表面張力的影響程度，并借此查找剝離強(qiáng)度差的原因。
(來自:包裝企業(yè)網(wǎng))
