包裝材料阻隔性檢測

1、透氣性測試

    透氣（qì）性是高聚物最重要的物理性能之一。特別是塑料片材、薄膜、塗層等高聚物（wù）製品，對透氣性能（néng）有特殊的要求。透氣（qì）性能與耐老化性能有密切關係，也與高分子（zǐ）結構有關，因而測定透氣（qì）性具有重要（yào）的理論意義與實際價值。

    測量高聚物透氣性方法很多，用得較多的有壓力法、容積法等，而用得最廣（guǎng）泛的（de）是（shì）壓力法。因為壓（yā）力法準確性高（gāo）、重複性好，容易自動記錄，也容易實現。

    從測試原理分類，包裝材料的透氣（qì）性測試有壓差法和通過電量分析（xī）傳感器的成分分析法兩類。

    壓差法的測（cè）定原理是用試驗薄膜隔成兩個獨立的空間，將其中一側（高壓室）充入測（cè）定用氣體，而另一側（cè）（低壓室）則抽真空（kōng），這樣在（zài）試樣兩側就產生了一定的壓差，高壓（yā）室的氣（qì）體就會通過薄膜滲透到低壓（yā）室，通過測量低壓室（shì）的壓力或體積變（biàn）化就（jiù）可以得出氣體的滲透率。壓差法具有簡單、方便，可以測定各種氣體，以及儀器設備（bèi）價（jià）格較低等優點。我國唯（wéi）一的（de）氣體（tǐ）透過率國家標準 GB/T1038-2000 就是采用了壓差法，我國目前企業和事業單位所使用的氣體透過（guò）率測（cè）試儀器也基本上是壓差法的儀器。

    電量分析型氧氣透過率測試儀的原理是用試驗膜隔成兩個獨立的氣（qì）流係統，一側為流（liú）動的待測氣體（可以是純氧氣或含氧氣的混（hún）合氣體，可以設定相對濕度），另一側為流動的具有穩定相對（duì）濕度的（de）氮氣。試樣兩邊的總氣壓（yā）相等，但（dàn）氧的分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣透過薄膜（mó）。通過薄膜的氧（yǎng）氣在氮氣流的載運下（xià）送（sòng）至電量分析傳感器中，電量分析傳感器能（néng）測量出氣流中所（suǒ）含的氧氣量，從而計算（suàn）出材料的氧氣透過率。

    電量分（fèn）析型（xíng）氧（yǎng）氣透過率測試儀可以控製不同的濕度、溫度及不同（tóng）氧含量的氣體等測試（shì）條件，能更有效地模擬包（bāo）裝在實際中的作用條件，測試過程中試樣兩側壓（yā）力相同，有利於減少試驗過程中的泄漏和對試樣的破壞，且其檢測使用壽命不長，對於（yú）高氧氣透過率的（de）材料，測試過程中對檢（jiǎn）測探頭的壽命影（yǐng）響不大，試驗成本較高。

    目前，我國所（suǒ）使用（yòng）的氧氣透過（guò）率檢測儀器以壓差法的產品居多。國內氧氣透（tòu）過率僅有 GB 1038 《塑料（liào）薄膜和膜片氣體透過性試驗方法 壓差（chà）法》這一標準，這也是檢測單位選擇購買壓（yā）差法的氧氣透過率測試（shì）儀的一個原因。製定一個類似 ASTM D3985 的電量分析法測量氧氣透過率的（de）國家標準是相當有必要的。

2、透濕性測試

    從檢測原理上來分，透（tòu）濕性測（cè）試方法主（zhǔ）要有稱重法和紅外線檢定法兩類。

    稱重法分為增重法和減重法。增重法的原理是（shì）先將一定的幹燥劑（一般用無水氯（lǜ）化鈣）放入透濕杯中，在透濕杯上放置被檢測的薄膜，並用蠟密封，使透濕杯內形成一個封閉的空間（jiān），將透濕杯放入恒溫濕的（de）環境中，水蒸氣透過測試材料後被幹燥劑吸收，以（yǐ）適當的時間稱量透濕杯的重（chóng）量的增加，從而計算出水蒸氣的透過率（lǜ）。減重法的測試原理與增重法（fǎ）相似，隻是透濕杯內盛的是蒸餾水或鹽溶液，將試樣放置在透濕杯上，並用蠟密封，使透濕杯內形成一個封閉的空間，將透濕杯放入恒溫濕的環境中，透（tòu）濕杯內的水蒸氣透過測試材料後恒溫恒濕箱中的（de）幹燥物質吸收，以（yǐ）適當的時間稱（chēng）量透濕杯重量的減少，從而計算出水蒸氣的透過率。作（zuò）為（wéi）透濕杯（bēi）的發展變形，容器可以是袋、瓶、或其他類（lèi）型。稱重法（fǎ）具有簡單、方便以及儀器設備價格低廉等優點（diǎn）。我國的 GB/T1037-1998 《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗（yàn）方法 杯試法》， GB/T6985-1997 《包裝（zhuāng）材料試驗方法 透濕率》， GB/T6981-1986 《硬包裝容器透濕度試驗（yàn）方法》， GB/T6982-1986 《硬包裝容器（qì）透濕度試驗方法（fǎ）》都采用稱重法。

    紅外檢定法的原理是（shì）用試（shì）驗薄膜隔成兩個獨立的氣流係統，一側為具有穩定相對濕（shī）度的氮氣流，並隨著幹燥的氮（dàn）氣（qì）流（liú）流向紅外（wài）檢定傳感器，測量（liàng）出氮氣中水蒸氣透過率。紅外線檢（jiǎn）定法在整個實驗過程中全自動測定，不破壞擴散和滲透的平衡，結果準確可靠，同（tóng）時由於紅外檢定法檢測傳感器的高靈（líng）敏度，因而可以在（zài）短（duǎn）時間內測量高阻隔性的材料。

    目前，我國的國家標準僅有稱（chēng）重法（fǎ）標準，即 GB/T1037-1998。對於水蒸氣透過率較小，而且可熱封的材料，可用成袋的稱重法，即 GB/T16928-1997 的 B 法。對於水蒸氣透過量（liàng）較（jiào）小，且不可熱封的材料或結構（gòu）中含有吸濕性較大的材料（如紙（zhǐ）、玻璃（lí）紙、尼龍等）時（shí），一（yī）般應以（yǐ）紅外檢定法為宜。目前我國還沒有紅外檢定法測量包裝材料透濕率的相關標準。

3、注（zhù）意事項

    包裝材料（liào）的阻（zǔ）隔性能（néng），不（bú）論是水蒸氣透過率還是氧氣（qì）透過率，在（zài）檢測（cè）和檢測結（jié）果的應用過程中應注意如下幾個方麵；

①　滲透率這一概念是在薄膜符（fú）合菲克（Fick）定律條件下（xià）得出的，對（duì）於氧氣而言，除（chú）了個別吸氧材料外，一般（bān）都符合菲克定律。但是，由於水蒸氣和有機物的滲（shèn）透過程（chéng）中，會與不（bú）少聚合物發生（shēng）相互作用，因而一般屬於非菲（fēi）克定律型擴散。

②　對於複合材料，其結構不一定（dìng）對稱，因而存在試樣的正反麵問題。某些材料，如 PVCD 塗布 BOPP，或 PVDC 與 PVC 複合硬片，其正反麵的氧氣透過（guò）率測量結果差別較大，有時甚至可以達到（dào） 1 倍。這是因為在實際測試過程中，所測得的結果（guǒ）是穿過試樣的滲透和密封部的（de）滲透（tòu）兩者之和。

③ 對於吸附性、吸濕性較大（dà）的包裝材料，在試驗過程中應考慮其吸附和脫附（fù）等對實驗結果的影響，同時應清楚平衡（héng）時間一般較長，而且即使是同一環（huán）境下，經過不同過程的（de）平衡態也未必（bì）相（xiàng）同，這就（jiù）是說材料的平衡（héng）態，不但與平衡的環境有關，而且與（yǔ）過程有關。

④ 應該高度重視檢測過程中的泄（xiè）漏問（wèn）題，任何實驗得出（chū）的水蒸氣透（tòu）過率和氧（yǎng）氣（qì）透過（guò）率都是（shì）滲透（tòu）和泄漏的總和，隻有在泄漏可以忽略不計的條件下，所測得的滲透才是準（zhǔn）確的。操作的細節和一些輔助材料（如（rú）密封蠟、真（zhēn）空脂（zhī）等）都對測試過程中的（de）泄露有重大影響（xiǎng）。包裝材料與包裝件是兩個不同的概念，用高（gāo）阻隔性（xìng）的包裝材料，不一定可以生產（chǎn）出高阻隔性的包裝件。從包裝材料到包裝件，從包裝件到消費者手中，在這一過程中，許多因素都會影響產品（pǐn）的最終阻隔性能。