“局部透明”真空鍍鋁復合膜的研制工藝及應用問題分析

 濟南蘭光機電技術有限公司

Analysis on Development and Application of “Partially Transparent” Vacuum Aluminum Composite Film

Abstract

The vacuum aluminum composite film would become partially transparent through specific processing with transparent coating or lacquer which could separate the aluminum layer from the base film. The processing methods include “water bath” and “acid or alkali bath” with different materials. However, the aluminum layer would be removed in the transparent area of the aluminum composite film through “partially transparent” processing. Only base film and heat sealing film are remaining so that the barrier property of the transparent area in the composite film would be reduced. If the content inside the package is sensitive to water and oxygen, the change of barrier property of the composite film would influence the quality of the products greatly and as a result, the shelf life would be decreased.

Key Words

Partially Transparent, Vacuum Aluminum Composite Film, Barrier Property

Author

Labthink Instruments Co., Ltd.

1 引言

　　近年來，食品、藥品安全問題頻發，企業除了緊抓產品質量監管，更加重視對相應包裝的篩選、生產和研發工作，以降低流通過程中由包裝引發的內容物變質問題。真空鍍鋁復合包裝是公認的阻隔性極佳的包裝材料，該材料既有塑料薄膜柔軟性和良好的物理機械性能，又兼具金屬材料的高阻隔特性，且成本較純鋁箔材料更低，種種優勢使其在肉類、糕點、乾果、藥品等廣泛應用。然而消費者在購物過程中，往往忽視包裝材質的區別，更加信奉“眼見為實”，即親眼看到內容物的狀態纔能判斷其品質好壞，因此“局部透明”真空鍍鋁復合包裝應運而生。這種包裝既不失鍍鋁包裝優異特性，亦滿足了消費者的“可視化”需求，具有很好的推廣價值。

2 “局部透明”真空鍍鋁復合膜的研制

　　真空鍍鋁復合膜呈現“局部透明”的技術，依靠的是一種在特定工藝下能使鋁層與基膜相互分離的透明涂料（或臘克）。而依據特定工藝使用的材料不同，該技術可分為“水洗鋁”和“酸/鹼洗鋁”兩種。“水洗鋁”的基本原理如下：將醇水互溶型涂料預先精確涂布在透明基膜設計的透明區域上，經烘道烘乾後，覆有涂料的基膜進入鍍鋁機，鋁分子連續均勻的蒸鍍在其表層，非透明區域鋁層與基膜緊密結合，而透明區域因覆有涂料而與鋁層有所隔離。後用水沖洗，涂料連同附著的鋁層同時脫落，透明區域顯現。相比“水洗鋁”的方法，“酸/鹼洗鋁”的工序有所變化，即首先基膜鍍鋁，在鍍鋁膜非透明區域涂覆一層耐酸/鹼的透明聚酯油墨為保護層，浸入無機酸溶液（如稀鹽酸、稀硫酸等）或鹼性溶液（如氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液等）中，無油墨保護的鋁層將被溶液腐蝕，以此達到透明的效果。由於“酸/鹼洗鋁”的資源消耗較大，程序復雜，目前行業逐漸趨向於水洗工藝為主。

　　在“水洗鋁”工藝中，醇水互溶型涂料在整個過程中佔據重要地位，決定著透明部位的清晰度和完整性，因此其質量和性能必須達到以下要求：① 與塑料基膜保持一定的附著力；② 遇水易與基膜徹底分離；③ 易涂布，抗高溫；④ 無毒。

3 “局部透明”真空鍍鋁復合膜在包裝應用中的問題

3.1 生產工序的調整

　　當“局部透明”真空鍍鋁復合膜應用於包裝時，一方面要滿足不同企業對透明區域的大小、形狀和位置要求，另一方面需要考慮彩色印刷對制膜的影響。因此，可采用以下兩種工藝進行制袋：

　　工藝一：在制得上述“局部透明”真空鍍鋁復合膜後，外層乾式復合一層PET或BOPP材質的彩印膜，分切制袋。這種方式最大的難點在於如何使鍍鋁復合膜的透明區域與彩印膜的透明區域一一重合。對此，除了提高套印的精准性，版輥設計亦非常重要。另外，由於鍍鋁復合膜被用作包裝的熱封層，其基膜需要選擇具備一定熱封性能的材料，如CPP等。

　　工藝二：首先，利用彩印機對基膜進行彩色套印，醇水互溶型涂料作為油墨的一種涂布在設計的透明區域，而普通油墨則正常印刷在非透明區域。完成印刷後，真空鍍鋁彩印基膜，熔融後的鋁分子通過鍍鋁機蒸鍍到基膜表層，此時的鋁分子的溫度非常高，極易對基膜表層油墨的色澤產生影響，因此建議在鍍鋁環節前對彩印基膜涂覆特制保護油以防止油墨變色。接下來進入水洗工序，鍍鋁膜透明區域的鋁層完全脫落，展現出局部透明的效果。後續皆為正常的制袋流程，如復合PE、CPP熱封膜等，分切制袋等。這種工藝的最大特點在於將涂布涂料的環節融入彩色套印中，相對簡化了制袋工藝，提高了“洗鋁”的精確性，但該工藝尚且新穎，仍需在實際操作中逐步完善。

3.2 阻隔性的變化

　　所謂阻隔性，是指材料阻隔滲透物質透過的能力。無論食品、藥品，氧氣和水蒸氣始終是導致其發生酸敗、霉變、漲袋、潮解等一系列質量問題的根源，因此，包裝材料氧氣和水蒸氣的阻隔能力至關重要。

　　鍍鋁復合膜，不但對水蒸氣、氧氣有著很強的阻隔性，因其自身具有良好的反射性，所以遮光效果顯著，這就大幅延長了食品和藥品的貨架期和保質期。然而，經過“局部透明”工序制得的鍍鋁復合袋，透明區域的鋁層被洗除，僅剩基膜和熱封膜復合，該部分的阻隔性較其他鍍鋁區域必然有所下降。倘若內容物對水、氧非常敏感，那麼這種阻隔性的變化將會對內容物的品質產生重大影響，進而縮短相應的保質期。為了詳細比較鍍鋁復合膜透明區域和非透明區域阻隔性的差異，蘭光實驗室選取了一種“局部透明”真空鍍鋁復合膜材質的麻辣花生包裝袋，進行了膜材的氧氣透過量和水蒸氣透過率試驗，通過對比試驗數據對這種差異變化進行了綜合分析：

　　試驗項目：氧氣透過量 (參考標准GB 1038-2000)；試驗設備：VAC-V2壓差法氣體滲透儀。

　　試驗項目：水蒸氣透過率(參考標准GB/T 21529-2008)；試驗設備：W3/330水蒸氣透過率測試系統。

　　為了進行數據比對，分別從包裝的全鍍鋁部位、半鍍鋁半透明部位和全透明部位各制取Φ97mm和108*108mm的試樣若乾，裝夾在兩臺儀器的測試腔內進行測試，測試結果的平均值見表1：

表1 三種不同部位的鍍鋁復合膜的阻隔性數據比較

　　由表1可以看出，三種試樣的氧氣透過量在53.9613~138.1073 cm³/(m²·24h·0.1MPa)之間，水蒸氣透過率在1.617~2.542 g/(m²·24h)之間，三者相對阻隔性優劣呈以下關系：

　　試驗證明，“局部透明”真空鍍鋁復合膜中，局部透明部位的阻隔性最差，而鍍鋁部位的阻隔性最好，二者的阻隔性確實存在不同程度的差異，這意味著相應包裝袋的阻隔性也有所不同。因此，當“局部透明”真空鍍鋁復合膜用於乾果、蜜餞等受氧氣、水蒸氣影響較小的包裝時，這種差異性可以不做考慮；但用於肉類和高油脂的食物包裝時，這種差異應當倍加重視，並建議對包裝結構進行改善，如適當增加印刷層的厚度，或使用質量較好的鍍鋁膜和膠黏劑，防止油脂滲透帶來的鋁層脫落，以此提高整體包裝的阻隔性。

　　雖然“局部透明”真空鍍鋁復合膜的制備工藝較普通鍍鋁復合膜復雜，且成本較高，但兼具展示性和包裝性的雙重優點，使其在未來的應用領域潛力巨大。隨著包裝技藝的不斷發展，“局部透明”真空鍍鋁復合膜的制備將更加成熟，成為主流的包裝材料。