壓差法和等壓（yā）法薄膜（mó）透氧性測試數據比較

    包裝材（cái）料的氧氣阻隔性能可（kě）以直接（jiē）影響內容物的保存（cún）質量和保存時間，是最（zuì）受關注的材料性能之一。透氣性測試設備所使用的檢測方法大都可歸為壓差法和等（děng）壓法兩類（lèi），它們的測試原（yuán）理不同，測試（shì）條件差別較大，但（dàn）在阻隔性測試領域中都占（zhàn）有很重要的地位。

1、透（tòu）氣性測試（shì）概述（shù）

    壓差法和（hé）等壓法的概念是從標準ISO 15105中得來（lái）的（de），即標準中（zhōng）的Differential-pressure method和Equal-pressure method，相互對應，使（shǐ）得整個透氣性測試領域的方法（fǎ）分類更（gèng）加條理。兩種試驗結（jié）果的單位不同，壓差法的單位是cm³/m²·24h·0.1MPa，而等壓法（fǎ）的（de）單位是ml/m²·day。

    真空法是壓差法（fǎ）中最具代表性的（de）一種測試方法（fǎ）：利用試樣將滲透腔隔成兩個獨立的空間，先將試樣兩側都抽成真空，然後向（xiàng）其中一側（cè）（高壓側）充入0.1MPa（絕壓）的測試氣體，而另（lìng）一側（低壓（yā）側）保持真空狀態（tài），使試樣兩側形（xíng）成0.1MPa的測（cè）試氣體壓差。測試氣體滲透通過薄膜進入低壓側並引起低壓側壓（yā）力的（de）變化，利用高精度真空（kōng）規來（lái）測量這個壓力變化量就可計（jì）算出測試氣體對試樣的氣（qì）體透過量。真空法采用負壓差法（fǎ）來實現試樣兩側0.1MPa的壓差，當然也可以通過正壓差法（fǎ）來實現，最常用的正壓差法（fǎ）是體積法。

    傳感器法測試原理是：利用試（shì）樣將滲（shèn）透腔隔成兩個獨立的氣流係統，一側為流動的測試氣體（可（kě）以是純氧氣或是含氧氣的混合氣（qì）體），另一側為流動的幹燥氮氣，試樣兩邊的壓（yā）力（lì）相等，但氧氣分壓不同。在氧濃度差的作用下，氧氣透過薄膜並被氮（dàn）氣流攜（xié）帶至傳感（gǎn）器中，由傳感器精確測量出氮氣（qì）流中的氧氣量，從而計算出材料的氧氣（qì）透過率。

2、進行測試方法間（jiān）數據比較的需要

    由於膜（mó）技術理論的支持，壓差法（fǎ）在（zài）透氣性測試中一直作為基（jī）礎方法使用，科研檢測機（jī）構多（duō）采用這種方法。它的突出優點是對測試氣體沒有選擇性，對不同氣體的檢測通用性非常好。傳感器（qì）法是隨（suí）著氧探測器技術的不斷成熟而出現的，常（cháng）用於包裝行業的商貿檢測。

    壓差法透氣性檢（jiǎn）測設備（bèi）和等壓法透氧性檢測設備的（de）使用情況在世界範圍內（nèi）來看表現出了一定的地域性特點，這一方麵是由於各國測試標準規範存在差異，另一方麵是世界商貿的需要。基本上，中國、日本等亞洲國家以使用壓差法設（shè）備為主，歐（ōu）洲多數國家也主要使用壓差法設備（如英國、德國等），美國以（yǐ）及與它商貿往來緊密的一些南美洲、東南亞、西亞等國家傾向於使用等壓法（fǎ）設備（bèi）。如今貿易（yì）全球化速度的加快，使測試方（fāng）法的不同凸現成為薄膜材料貿易的瓶頸，一方麵在部分國（guó）家舊有設備的使用及製造（zào）完全符合所在地的國家標準，更換設備會給國內貿易試樣的檢測帶（dài）來不便（biàn），另一方麵更換設備需要一定的資金支持。

    壓差法和等壓法的測試結果之間的（de）差異究竟會有（yǒu）多大？這一直是薄膜阻隔性檢測（cè）領域非常關心的一（yī）個問題。當然，測試條件及結（jié）果單位的不同是無法改變的，不過僅在數據數值一項上還是能夠進行比較的（de）。

    LabthinkMD传媒视频於2005年初同時向市場推出了嚴格執行國際壓差法標準的VAC-V1壓差法氣體滲透儀以及（jí）遵照ASTM標準（zhǔn）的TOY-C1容器/薄膜透氧儀，通過一年的試驗運行，對這兩款設備進行了測試數（shù）據（jù）比對，部分比（bǐ）對結果（guǒ）如下：

表1. VAC-V1與TOY-C1的測試數據比對表

 注：VAC-V1的單位是cm³/m²·24h·0.1MPa，TOY-C1的單位是ml/m²·day。

    從表1中數據可（kě）以看出，在測試材料透氧（yǎng）量的增長趨勢上，兩（liǎng）款設備的測試（shì）結果表現出了很好的（de）一致性，即如果材料的阻氧（yǎng）性差（chà），則兩款設備的測試結果均大，如果（guǒ）材料的阻氧性優，則（zé）測試結果均小。盡管兩款設備各自都表現出了較理想的數據重複性，但是設備之間的測試數據還（hái）是存在差異的。如對於阻氧性優的材（cái）料（測試數據在5以內），TOY-C1的測試結果較VAC-V1小一點；對於阻氧性一般的（de）材料（測試數據在5～50之內），TOY-C1的測試數據較大；但對（duì）阻氧性（xìng）再差一些材料，TOY-C1的測試數據又較VAC-V1小了一些，而且隨著試樣透氧量的（de）增大，設備間（jiān）的測試數據相差（chà）也越大。

    需要聲明的是在獲得表1中測試（shì）數據時兩款設（shè）備的測試環（huán）境可能會存在差異，一是因為VAC-V1具有自控（kòng）溫功能，而TOY-C1不具有控溫功能（具有控溫功能的TOY-C1升級型設備TOY-C2透氧儀將於2006年初（chū）投放市場）；其次，部分比對試驗不是同步進行的，因此測試環境也有所變化（huà）。眾所周知（zhī），試驗溫度的變（biàn）化會（huì）給試驗數據帶來明顯（xiǎn）的影響，因此，考慮到兩款設備在試驗時可能存在的溫度差異，除表（biǎo）中（zhōng）第10項數據外其他比對數據還是比較接近的。另外（wài），以上比對試驗都是（shì）在TOY-C1設備按標準氣體校驗而未經標準膜校驗（yàn）之前進行（háng）的（為TOY-C1的原始（shǐ）數據），如果按照ASTM以及（jí）ISO的等壓法薄膜透氧檢測標準中的要求進行標準膜標定，無疑會得到更加理想的比對數據。

    以上數據分（fèn）析僅是依據蘭（lán）光實驗室2005年的比（bǐ）對試驗結果所得出的。MD传媒视频實驗（yàn）室在2006年中仍將進行大量的比對工作，比（bǐ）對數據將更加豐富。

3、總結

    需要特（tè）別（bié）聲明（míng）的是，由於測試原理以及結果單位的（de）不（bú）同，這兩類測試方法是不應該直接進行比對的，單比對測試結果數值不具有任（rèn）何（hé）意義。從（cóng）MD传媒视频實驗室的（de）比對情況來看，這兩種測試方法（fǎ）的測試結果值還是具有較好（hǎo）的一致性的。進行數據比對的前提是測試環境必須（xū）一致，如果環境溫濕度相差較大，測試結果存在顯著差異完全是正常的情況。