摘要 | 材料的抗揉搓性能檢(jiǎn)測是隨著(zhe)包裝(zhuāng)要求的提升而(ér)產生的一個新的檢(jiǎn)測項(xiàng)目。本文詳細介紹了揉搓試驗的(de)需求、發展、以及定量測試方法標準,並通過實(shí)際檢測數(shù)據(jù)說明對材料的抗揉搓性能進行定量檢測的(de)必要性(xìng)。 |
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關鍵字 | 軟包材,揉搓,Flex Durability,阻隔性(xìng) |
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包裝(zhuāng)檢測的興起源於人們對包(bāo)裝功能的重視,因此隨著包裝材料功能性的增強(qiáng)以及包裝功能(néng)的增多包裝檢測就注定是愈(yù)加(jiā)細致、精確、專業。材料的(de)抗揉搓性能檢測就是隨(suí)著包裝要(yào)求的提升而產生的一(yī)個新的檢測項目。
1. 抗揉搓性能的檢測(cè)需求
1.1 什麽是材料的抗揉搓性能
抗(kàng)揉搓性(xìng)能(Flex Durability)是指材料經受曲(qǔ)折(撓曲)以及受壓變形的作用,在外力撤銷(xiāo)後(hòu)保持(chí)自身性能穩定性的能力。通常(cháng),揉搓過程會對軟包裝(zhuāng)材料的物理(lǐ)性能(如材料阻隔性能)產(chǎn)生影響。
材料的抗揉搓(cuō)性能與(yǔ)耐壓(yā)強度、耐曲折強度、耐穿刺性等性(xìng)能存在(zài)一定的關聯。這種關聯性過去曾被(bèi)用作(zuò)評定材料抗揉搓性能的一種手段,可是這隻(zhī)是(shì)一種估計,誤差相當大(dà)。
1.2 材料抗揉搓性能的檢測(cè)需(xū)求
作為當(dāng)今零售品(pǐn)的主(zhǔ)要包裝方式,軟包裝(zhuāng)物在包裝完成之後到消費者使用之前需要經過或長或短的運輸、貯存、銷售階段(duàn),而且在每(měi)一(yī)個階段中都可能遭遇揉搓、折壓等外力作用,從而對材料的物理(lǐ)性能產(chǎn)生(shēng)影響(xiǎng)。然而目前進行的各種軟包材性能檢測多是(shì)針對(duì)未(wèi)進行包裝之前的材料,而對於那些已經完(wán)成包裝(zhuāng)、正在出售中、或者即將使用的包裝物,除僅(jǐn)有的密封(fēng)試驗、老化試(shì)驗以及(jí)一些理化檢測外,對(duì)於包裝材料的性能檢測(例如初期非常關注的一些物理性能:阻隔性能(néng)、力學性(xìng)能(néng))幾乎完全沒有,因此在(zài)流通過程中包裝物所使用的包裝材料其抗揉搓性能是否滿足設計要(yào)求是無法確定的。這種情況的(de)出現與(yǔ)過去難以模擬材料在生產、加(jiā)工、運輸過程中遭遇的(de)揉搓(cuō)、折(shé)壓等作用有關,若采用實際包裝物隨機抽樣進行檢(jiǎn)測的方式則測(cè)試數據也同樣具有隨機性。然而隨著包裝要(yào)求的提升,材料抗揉搓性能已經(jīng)成為包(bāo)裝選材的一(yī)個(gè)重要因素,對該項性能指標進行標準檢(jiǎn)測的需求越來(lái)越高。
2. 檢測(cè)方法
2.1 材料抗揉搓性(xìng)能的檢測
以前,盡管有一些人已經考慮到材料(liào)抗揉搓性能的重要性,但是苦(kǔ)於沒有檢測手段,隻能通過人為操作來模擬揉搓情況(kuàng)。然而(ér)人工模擬在試(shì)驗頻率以(yǐ)及力度(dù)上都難以量化(huà),因此對材料的抗揉搓性能也隻能作出定性評價。至於如何是“抗揉搓性能好”,以(yǐ)及同屬於(yú)“抗揉搓性能好”等級(jí)的材料哪一種又更好?依靠人(rén)工模擬方式(shì)很難給(gěi)出答案。更有一些人(rén)是通過分析材料的耐壓強度、耐曲折強度、耐(nài)穿刺性等來判斷其抗揉搓性能,然而進行耐壓強度(dù)以及耐曲折(shé)強度(dù)的材料往往不屬於軟包材的範疇,因此這樣(yàng)評估材料抗揉搓性能的準確度更低。
ASTM F392是世界上第一個專門用於檢測軟包裝材料抗揉搓性能的方法標準,通過該項試驗可以很好地模擬薄膜在生產(chǎn)、加工、運輸等過程中(zhōng)的揉搓、折壓等行為。通過檢測試樣在揉搓試驗前後針孔數(shù)量的變化或阻隔性能的變(biàn)化來判斷材料的抗揉搓性能,可以為(wéi)包裝設計與材料的實際應用提供量化依據(jù)。
2.2 ASTM F392測(cè)試(shì)方法介紹(shào)
首(shǒu)先(xiān)按照標準(zhǔn)要求製取一定數量符合檢測要求的試樣(yàng),並檢測未經試驗的材料的針孔數量、阻隔性能、或者其他(tā)參(cān)數指標。將試樣按照(zhào)標準要求預處理(lǐ)一段時間後選擇試驗環境條件(通常(cháng)是23℃、50%RH)以及(jí)試驗模式(該(gāi)標準提供了A、B、C、D、E5種試驗模式(shì))開始試驗。
試樣(yàng)的抗揉(róu)搓性能可以通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行判斷:第一,用染色鬆節油測量在揉搓過程中形(xíng)成的針孔(kǒng)數(shù)量;第二,對比試樣在試驗前後的透氣(qì)或者透濕(shī)性能。在揉搓(cuō)試驗中所形成的物理(lǐ)孔洞隻能通過染色鬆節油來測(cè)量,然而倘若多層複合材料隻有其中一層破裂,或者遇到一些塑料薄膜在揉搓試驗中(zhōng)不易形成針孔,那麽這些材料抗揉搓性能的判定需要通過專業阻隔性測(cè)試設備(bèi)來完成。設置多種測試模式就(jiù)是為了讓試(shì)樣在揉(róu)搓(cuō)試驗中形成的針孔數量或者阻隔性能處在一個(gè)合(hé)理的測試範圍(wéi)內。在評價材料(liào)抗揉搓(cuō)性能(néng)時應取多個試樣的(de)測量平均值,以避免(miǎn)在試驗中偶然因素帶來的影響。
3. 檢測應用
近日,蘭(lán)光實驗室利用Labthink FDT-01揉搓試驗儀以及(jí)TSY-T3透濕性測(cè)試儀按照ASTM F392進(jìn)行真空鍍鋁PET(VMPET,12μm)、PET(20μm)、PE/EVOH/PE(76μm)三種材料的抗揉搓性能對比。采用揉搓試驗的B、C、D三種模(mó)式,揉搓效果判斷采用(yòng)檢測試樣透濕量的方式(均未形成物理孔洞)。本次對比的試驗數(shù)據如下:
表(biǎo)1. 揉搓試驗數據表(biǎo)
未進行揉搓試驗前 WVTR1,2 | D模式揉搓後 WVTR1,2 | C模式揉搓後 WVTR1,2 | B模式揉搓後 WVTR1,2 | |
VMPET | 1.248 | 18.352 | 22.112 | 30.363 |
PET | 15.64 | 16.654 | 16.321 | 26.012 |
PE/EVOH/PE | 5.09 | 5.523 | 5.556 | 5.083 |
注:1. WVTR單位是:g/m2·24h。
2. 測試平均值。
真空鍍鋁PET(VMPET,12μm)、PET(20μm)、PE/EVOH/PE(76μm)三種材料的(de)透濕性能都在中高阻隔性的範圍內,然而他們的抗揉搓性(xìng)能卻差距(jù)明顯,如下(xià)圖所示。
其(qí)中抗揉搓性能最好的材料是PE/EVOH/PE(76μm),在本次試驗中其透濕量始終保持一致。其(qí)次是PET(20μm),該材料在進行較少次數的揉搓時尚能保(bǎo)持最初的透濕量,然而當揉搓次(cì)數增長到900次時其透濕量也出現了(le)明顯的增長。而公認的高阻(zǔ)隔材料真空鍍鋁PET(VMPET,12μm)的抗揉搓性能最差,即使僅進行幾(jǐ)次(cì)揉搓動作其透濕量都增大了(le)10多倍。
4. 抗揉搓性(xìng)能的檢測意義
由於阻隔性包裝材料可以提高產品的保存效果、延長保存時間,因此盡管高阻隔(gé)性材料價格昂貴,但是其用量在近幾年仍獲得了快速發展。而材料的抗揉搓性(xìng)能會(huì)影響在整個流通過程中包裝材料阻隔性(xìng)能的穩定性,倘(tǎng)若由於材料(liào)阻隔層(céng)抗揉搓性差而使其失去阻隔效用,從而導致產品變(biàn)質失效,那麽(me)對於包裝廠(chǎng)家以及產品生產廠家來講損(sǔn)失都是巨大的。鋁箔用量的降低與其抗揉搓性、耐折性(xìng)差(chà)有直接聯係,而被視為鋁箔代替品的真空鍍鋁材(cái)料,在耐折性(xìng)、韌性上已有很大的改進,然(rán)而從本次試(shì)驗的比對數據看,鍍鋁材料與其他高聚(jù)物材料相比在抗揉搓(cuō)性能上依舊處於劣勢。同時,過度要求材料具有優秀的抗揉搓性能會致使產品包裝成本的增長(zhǎng),也(yě)不(bú)符合適(shì)度包裝的發(fā)展趨勢,隻有通過分析產品在整個流通過程中可(kě)能遇到(dào)的揉搓、折壓強度,並(bìng)對各種結構的包(bāo)裝材料進(jìn)行抗揉搓性能(néng)評定,才能獲(huò)得最具有說服力(lì)的數據以保證產品的包裝安全。