一、阻隔性能
分散體塗布的主要作用是提供一定的阻隔性能,包括阻隔水、水蒸氣、油脂、脂肪或油等,其他需要阻隔的還有洗滌劑、光線、碳氫化合物溶劑等。保護性塗布還必須能防禦包裝內容物對環境的影響。雖然包裝容器必須保護好內容物,使之不受環境的影響,但有時阻隔性能還要求能保護環境,使之免受包裝內容物的影響。例如冷凍食品包裝;這類包裝在儲存時必須保護食品不受臭氣和臭味的影響,而在化凍時又不要使水流出來而汙染周圍環境。阻隔水平並不一定總是要最高才好,阻隔水平多高,要視包裝內容物的具體要求而定。今天有許多包裝材料的阻隔性能太好,這意味著造成材料和能源的無謂浪費。
分散體塗層不僅提供阻隔性能,還應提供必需的剝離性能,以防止某些食品粘連到包裝物上。對於烘製食品的包裝容器和一些裝食品的盤子,特別需要這種剝離性能和對油和油脂的阻隔性能。潮濕和水分會削弱纖維材料(紙和紙板)的強度,這可能表明阻隔層在潮濕條件下保持纖維材料挺度方麵的作用。許多聚合物分散體有可能同時具有一個以上有益的特性。但一般來說,聚合物隻能對某一個因素(如水或油脂等)有最佳的阻隔能力,所以阻隔性塗層往往需要有多層結構,才能使阻隔層能起到更好的抵禦作用。
(一)對水和水汽的阻隔性能
分散體對水和水汽的阻隔能力一般以水汽透過率和Cobb值兩種概念加以表述。
1.水汽透過率(Water vapor trasmission rate,簡稱WVTR)
對分散體塗布而言,水汽透過率也許是一個最重要的阻隔性能。它是指在特定的大氣環境中,24h內水汽穿過試樣的數量。大氣的參數包括相對濕度和溫度,標準狀態是指23℃時相對濕度為50%,25℃時相對濕度為75%,38℃時相對濕度為90%。
以前測試WVTR常用重量杯法,現今國外普遍采用自動測定法。這兩個方法測得的數據差別有時可高達100%。這兩個方法的主要差別為:重量杯法是利用幹鹽穿過試樣從潮濕空氣中吸收水汽;自動測定法則是測定從濕墊片穿過試樣到IR傳感器所滲透的水分。
在不同塗布量時阻隔分散體的典型WVRT值。實際值取決於分散體、原紙和塗布程序。一般對紙板基材,使用分散體的塗布量為15~20g/m2,此時WVRT值約為10g/m2(24h,23℃,50%相對濕度)。15~20g/m2塗布量大約相當於薄膜厚度15~20μm(不加填料的分散體)或10~13μm(加填料較多的分散體)。
要達到最佳阻隔性能,通常需塗布兩層分散體材料。例如許多分散體製造商采取預塗方法,從而以較低的總塗布量獲得較好的阻隔性能。
2.Cobb值
Cobb值是基材塗覆分散體後測定其阻隔性能的另一個方法。它是指水分滲入基材的速率。測量的時間可變動很大,但常用時間為300s和1800s。
有良好的WVTR值並不一定有良好的Cobb值。不加填苯乙烯—丁二烯分散體(丁苯膠乳)就是有良好WVTR值,但Cobb值卻並不好的一個典型例子。所以針對每個具體的聚合物分散體,除進行WVTR值的測定外,最好還要進行Cobb值的測定。
(二)對油和油脂的阻隔性能
抗油和油脂能力雖然是第二位的技術指標,但有時也可能比WVTR和Cobb值更為重要。纖維材料的抗油和油脂能力很差,對要接觸到油和油脂食品的包裝材料來說,如滲入少量油脂即可在紙和紙板上大麵積鋪散開來,其影響不容低估,因此油和油脂的阻隔能力也是一個很重要的參數。常用的小食品包裝袋、比薩餅盒、漢堡包和傳統肉包子等包裝袋,都需要有能阻隔油和油脂的塗塑包裝材料。評價分散體塗層對油和油脂的阻抗能力是質量評價的一個組成部分。測定抗油和油脂能力可用巧克力、鑄造油、黃油或Unger測試法。