【技术】水煮包装出现腐铝的原因及解决方法

作者：新东方油墨   郭树清    

本文已刊于《包装前沿》2023年1月号

长期以来，软包装企业在生产PET//VMPET//PE结构的水煮包装袋时，或多或少在水煮时会出现“腐铝”现象：即从外观上看，袋面发黑，印白墨的地方特别明显。透光观察时，会发现VMPET镀铝层消失，变成透明状。

是什么原因使VMPET镀铝层消失或部分消失？

一、原因分析

VMPET膜是通过某种工艺在PET薄膜基材表面附着镀铝层，形成PET镀铝膜，简称VMPET。常用的镀铝工艺为真空镀铝法，是在高真空（10-4mbar以上）的条件下，以电阻、高频或电子速加热至1300~1400℃，使铝箔金属熔融汽化后，转移到PET薄膜上，冷却后形成光亮的镀铝层，即为PET镀铝膜。通常镀铝层的厚度在300埃（1埃等于0.1纳米），需要用特殊的仪器才能测量出镀铝层的厚度。

铝是一种活泼金属，PET是一种高分子化合物（聚对苯二甲酯乙二醇酯），是两种完全不同的物质，在没有粘合剂的情况下，是通过汽化、冷凝的方法把二者结合在一起。

静态条件下，这个结构还是非常稳定的。但铝毕竟是一种活泼的两性金属，在金属活动顺序表中：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，铝位于第5个，既溶于碱又溶于酸，加热的情况下能与水缓慢反应生成氢氧化铝，例如：

铝与盐酸反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

铝与氢氧化钠反应：

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

铝在沸水中与水反应：

2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑

因此，当镀铝层与某种物质起反应生成了其他物质，就会失去镀铝层的光亮度，从而表现出“腐铝”现象。

从结构上观察，镀铝层直接与胶黏剂接触，间接与油墨接触，油墨外层是PET膜。PET水蒸气透过率27.5（g/m2.24h），VMPET水蒸气透过率2.5（g/m2.24h）。水煮时，水蒸气可从外层透过PET膜、油墨层、胶黏剂层，与镀铝层起反应，产生腐铝现象。

PET//VMPET结构图

二、工艺控制思路

我们常用的胶黏剂是聚氨酯胶黏剂，是异氰酸酯与OH的反应形成聚氨酯甲酸酯，简称聚氨酯（PU）。

多数软包装生产厂家在复合镀铝膜产品时，为防止或避免镀铝层转移，通常会减少5%~10%固化剂异氰酸酯的量，使胶黏剂处于不干、不完全固化状态。

干式复合时，胶液中含有溶剂，必须使溶剂充分挥发干燥，才能发挥胶黏剂最好的性能。由于胶液粘度较大，烘道温度、速度的控制尤为关键。

为此，我们做了多个实验来测算如何更好地杜绝腐铝现象发生：

实验1：

将易腐铝PET//VMPET//PE袋子放在不同位置水煮，观察腐铝情况。

结论1：造成腐铝需要具备的条件是有水参与反应，是水与镀铝层起反应。

实验2：不同熟化时间，观察腐铝情况。

结论2：腐铝现象的发生跟熟化时间没有关系。

实验3：印刷油墨与无印刷油墨（光袋）镀铝袋水煮，观察腐铝情况。

结论3：有油墨印刷的部位，PET与VMPET之间的结合比没有油墨印刷的部位结构更加疏松，水蒸气更加容易透过，易腐铝的产品复合强度相对较低（在1N/mm以下），不易腐铝的产品复合强度比较高。

实验4：使用不同生产厂家的胶水，腐铝程度也不同。复合强度越低，越容易产生腐铝。

实验5：用普通镀铝和增强镀铝袋水煮，观察腐铝情况。

结论5：镀铝膜的品质对腐铝情况有很大的影响。

另外，我们也从溶剂残留、稀释溶剂中水分含量等方面做了各种实验，发现均对腐铝情况的影响不大。

三、结论

综上所述，腐铝产生的本质原因是水蒸气透过PET层与镀铝层起反应造成。而所使用的胶黏剂的剥离强度决定腐铝的严重程度：剥离强度越高，胶黏剂的胶黏能力越强；胶黏剂的结构越致密，阻隔性就越好，水蒸气透过胶水的概率就越低，就不容易产生溶铝。反之就容易产生溶铝。因此，为避免腐铝现象，建议企业在生产水煮结构PET//VMPET//PE时，使用增强镀铝类胶黏剂产品。