【技術(shù)】水煮包裝出現(xiàn)腐鋁的原因及解決方法

昵稱10708702 2023-04-02 發(fā)布于江西

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作者：新東方油墨郭樹(shù)清

本文已刊于《包裝前沿》2023年1月號(hào)

長(zhǎng)期以來(lái)，軟包裝企業(yè)在生產(chǎn)PET//VMPET//PE結(jié)構(gòu)的水煮包裝袋時(shí)，或多或少在水煮時(shí)會(huì)出現(xiàn)“腐鋁”現(xiàn)象：即從外觀上看，袋面發(fā)黑，印白墨的地方特別明顯。透光觀察時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)VMPET鍍鋁層消失，變成透明狀。

是什么原因使VMPET鍍鋁層消失或部分消失？

一、原因分析

VMPET膜是通過(guò)某種工藝在PET薄膜基材表面附著鍍鋁層，形成PET鍍鋁膜，簡(jiǎn)稱VMPET。常用的鍍鋁工藝為真空鍍鋁法，是在高真空（10-4mbar以上）的條件下，以電阻、高頻或電子速加熱至1300~1400℃，使鋁箔金屬熔融汽化后，轉(zhuǎn)移到PET薄膜上，冷卻后形成光亮的鍍鋁層，即為PET鍍鋁膜。通常鍍鋁層的厚度在300埃（1埃等于0.1納米），需要用特殊的儀器才能測(cè)量出鍍鋁層的厚度。

鋁是一種活潑金屬，PET是一種高分子化合物（聚對(duì)苯二甲酯乙二醇酯），是兩種完全不同的物質(zhì)，在沒(méi)有粘合劑的情況下，是通過(guò)汽化、冷凝的方法把二者結(jié)合在一起。

靜態(tài)條件下，這個(gè)結(jié)構(gòu)還是非常穩(wěn)定的。但鋁畢竟是一種活潑的兩性金屬，在金屬活動(dòng)順序表中：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，鋁位于第5個(gè)，既溶于堿又溶于酸，加熱的情況下能與水緩慢反應(yīng)生成氫氧化鋁，例如：

鋁與鹽酸反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

鋁與氫氧化鈉反應(yīng)：

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

鋁在沸水中與水反應(yīng)：

2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑

因此，當(dāng)鍍鋁層與某種物質(zhì)起反應(yīng)生成了其他物質(zhì)，就會(huì)失去鍍鋁層的光亮度，從而表現(xiàn)出“腐鋁”現(xiàn)象。

從結(jié)構(gòu)上觀察，鍍鋁層直接與膠黏劑接觸，間接與油墨接觸，油墨外層是PET膜。PET水蒸氣透過(guò)率27.5（g/m2.24h），VMPET水蒸氣透過(guò)率2.5（g/m2.24h）。水煮時(shí)，水蒸氣可從外層透過(guò)PET膜、油墨層、膠黏劑層，與鍍鋁層起反應(yīng)，產(chǎn)生腐鋁現(xiàn)象。

PET//VMPET結(jié)構(gòu)圖

二、工藝控制思路

我們常用的膠黏劑是聚氨酯膠黏劑，是異氰酸酯與OH的反應(yīng)形成聚氨酯甲酸酯，簡(jiǎn)稱聚氨酯（PU）。

多數(shù)軟包裝生產(chǎn)廠家在復(fù)合鍍鋁膜產(chǎn)品時(shí)，為防止或避免鍍鋁層轉(zhuǎn)移，通常會(huì)減少5%~10%固化劑異氰酸酯的量，使膠黏劑處于不干、不完全固化狀態(tài)。

干式復(fù)合時(shí)，膠液中含有溶劑，必須使溶劑充分揮發(fā)干燥，才能發(fā)揮膠黏劑最好的性能。由于膠液粘度較大，烘道溫度、速度的控制尤為關(guān)鍵。

為此，我們做了多個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)算如何更好地杜絕腐鋁現(xiàn)象發(fā)生：

實(shí)驗(yàn)1：

將易腐鋁PET//VMPET//PE袋子放在不同位置水煮，觀察腐鋁情況。

結(jié)論1：造成腐鋁需要具備的條件是有水參與反應(yīng)，是水與鍍鋁層起反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)2：不同熟化時(shí)間，觀察腐鋁情況。

結(jié)論2：腐鋁現(xiàn)象的發(fā)生跟熟化時(shí)間沒(méi)有關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)3：印刷油墨與無(wú)印刷油墨（光袋）鍍鋁袋水煮，觀察腐鋁情況。

結(jié)論3：有油墨印刷的部位，PET與VMPET之間的結(jié)合比沒(méi)有油墨印刷的部位結(jié)構(gòu)更加疏松，水蒸氣更加容易透過(guò)，易腐鋁的產(chǎn)品復(fù)合強(qiáng)度相對(duì)較低（在1N/mm以下），不易腐鋁的產(chǎn)品復(fù)合強(qiáng)度比較高。

實(shí)驗(yàn)4：使用不同生產(chǎn)廠家的膠水，腐鋁程度也不同。復(fù)合強(qiáng)度越低，越容易產(chǎn)生腐鋁。

實(shí)驗(yàn)5：用普通鍍鋁和增強(qiáng)鍍鋁袋水煮，觀察腐鋁情況。

結(jié)論5：鍍鋁膜的品質(zhì)對(duì)腐鋁情況有很大的影響。

另外，我們也從溶劑殘留、稀釋溶劑中水分含量等方面做了各種實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)均對(duì)腐鋁情況的影響不大。

三、結(jié)論

綜上所述，腐鋁產(chǎn)生的本質(zhì)原因是水蒸氣透過(guò)PET層與鍍鋁層起反應(yīng)造成。而所使用的膠黏劑的剝離強(qiáng)度決定腐鋁的嚴(yán)重程度：剝離強(qiáng)度越高，膠黏劑的膠黏能力越強(qiáng)；膠黏劑的結(jié)構(gòu)越致密，阻隔性就越好，水蒸氣透過(guò)膠水的概率就越低，就不容易產(chǎn)生溶鋁。反之就容易產(chǎn)生溶鋁。因此，為避免腐鋁現(xiàn)象，建議企業(yè)在生產(chǎn)水煮結(jié)構(gòu)PET//VMPET//PE時(shí)，使用增強(qiáng)鍍鋁類(lèi)膠黏劑產(chǎn)品。

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