去年年底有个做烘焙零食包装的客户反馈,说我们供的那批PET成型吸塑盒,装了小饼干之后密封存放了大概三四天,盒子内壁出现了一层细密的水雾。饼干本身是酥脆型的,含水量很低,照理说不应该出现明显的凝水现象。客户怀疑是盒子的阻隔性不够,外面的湿气透进来了。
这件事牵扯到两个方向。一个是盒子的密封性有没有问题,另一个是PET材料本身的水汽透过率到底是多少。我们之前对吸塑盒的阻隔性能关注得不多,这次客户把问题摆到台面上了,得把这个事情搞清楚。
把客户退回的样品拿回来做了几组对照。同一批吸塑盒,一部分用客户的原包装方式封口,另一部分用铝箔复合袋密封作为对照组,放在同样的环境里存放。铝箔袋那组放了五天没有起雾,吸塑盒那组三天左右就出现了雾气。这个对比说明问题出在PET材料本身的气体阻隔能力上,不是封口没封严。
PET材料对水蒸气有一定的透过性,这一点跟玻璃或者铝箔不一样。水蒸气分子可以慢慢穿过PET分子链之间的间隙,从高湿度一侧向低湿度一侧迁移。吸塑盒内部的小饼干含水量极低,盒内空气的湿度也很低,而外部环境湿度比较高的时候,水蒸气就会从外面往里面渗透。渗透进来的水分子遇到盒内温度较低的壁面就凝结成了小水滴,看起来就是一层雾。
当时想确认一下手头用的PET片材的水汽透过率到底是多少,翻了一下供应商的物性表,上面确实有这项数据,写着水蒸气透过率大概在每平方米每天4到6克左右。但这个数据是在标准测试条件下测的,温度37.8度、相对湿度百分之九十。实际的使用环境跟测试条件不一样,数据只能做个参考。
为了搞清楚实际情况,车间里用不同的PET片材做了几组吸塑盒,分别在恒温恒湿箱里做了水汽透过率的简单对照。谈不上很**的实验室级别,但在日常生产管控里够用了。
用三种不同厚度的PET片材做了吸塑盒,0.35毫米、0.45毫米、0.6毫米各一组。每一组盒子装入了等量的干燥剂,密封之后放到恒温恒湿箱里,温度设定在25度,相对湿度百分之七十五。每隔24小时称一次重量,看干燥剂增重了多少,换算成水蒸气透过量。
测了五天出来的数据大致是这样。0.35毫米的盒子每天透过量在每平方米5.2克左右,0.45毫米的降到3.8克左右,0.6毫米的进一步降到2.7克左右。厚度增加之后水汽透过率确实下来了,但不是线性下降的。从0.35到0.45降得比较明显,从0.45到0.6降幅就收窄了一些。这个数据跟供应商物性表上给的范围能对上,说明实际使用的片材阻隔性能在正常区间内。
不过排查的过程中还发现了一个细节。同样是0.45毫米的片材做的吸塑盒,放在同样的环境里,有些起雾快有些起雾慢。抽了几只起雾特别快的盒子拆开检查,发现内壁有极轻微的油状附着物,擦拭之后能擦掉。这种附着物在显微镜下能看到分布不均匀,位置正好对着雾气**出现的区域。
PET片材在吸塑成型之前一般会在表面做涂层处理,用来改善脱模效果或者防静电。常用的涂层里含有硅油类成分,这类成分在吸塑成型的高温下会有一部分析出到表面。片材存放时间长了或者仓储温度偏高,涂层里的低分子量组分迁移到材料表面,形成了一层极薄的疏水膜。这层膜的存在改变了水蒸气在材料表面的凝结行为,同样的水汽透过量下,有这层膜的区域更容易形成可见的水珠起雾。
把同一批次片材做的吸塑盒分成两组做对比。一组在成型之后用无尘布蘸酒精擦拭内壁,一组不做任何处理。放到相同环境里三天之后观察,擦拭过的那组雾气明显比没擦过的少。说明部分起雾问题确实是涂层迁移带来的二次效应,不完全是水汽透过率本身的问题。
有了这些实测数据之后,车间在处理食品类吸塑盒订单的时候会多考虑一个维度。对于装干果、饼干这类对防潮要求较高的产品,优先使用0.5毫米以上的PET片材,水汽透过率控制在每天每平方米3克以下。如果客户对透明度要求高、对防潮要求相对宽松一些,可以用薄片材,成本也更低一些。
片材存放上也有调整。涂过脱模剂的片材不长时间堆放在温度偏高的库房里,缩短库存周期,减少硅油迁移的时间窗口。上机之前用红外测温枪打一下片材表面温度,如果明显高于车间环境温度,说明存放环境有问题,片材涂层可能已经发生了变化。
吸塑盒成型之后的表面清洁工序也加了一道。出货之前用无尘布配食品级酒精擦拭内壁,把迁移到表面的硅油类物质擦掉,这样即使水汽透过率没有变化,起雾的可见程度也会降低不少。
那次客户投诉处理完之后,我们把每组实测数据都记录了下来,不同厚度片材在不同温湿度条件下的水汽透过表现整理成了一个简易表格贴在车间公告栏上。调机师傅做食品类订单的时候会参照表格选择合适的片材厚度和成型温度,后续再没有接到过同类的起雾投诉。
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