摘要：氮氣透過量是影響包裝材料對其內部充填氮氣保存能力的重要指標。本文通過對不同溫度下氮氣透過量的測試，評價了溫度對樣品保存氮氣能力的影響，并介紹了試驗原理，設備VAC-V2壓差法氣體滲透儀的參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內容，為企業(yè)監(jiān)測包裝材料的氮氣透過量提供參考。
關鍵詞：氮氣透過量，溫度，壓差法，壓差法氣體滲透儀，包裝材料
1、意義
氮氣是一種化學性質不活潑的氣體，在常溫下很難與其他物質發(fā)生反應，因此常被用來作為保護氣體充填到包裝材料中，如充氮包裝的輸液袋、充氮包裝的奶粉、充氮包裝的薯片、充氮包裝的蛋糕等，這些產品包裝中填充的氮氣具有防止產品氧化變質的效果，且能夠抑制微生物的生長繁殖，防止產品霉變。除此之外，包裝中的氮氣還具有一定的緩沖作用，能夠防止產品在受外力擠壓或跌落時發(fā)生變形或破碎。
為了確保充氮包裝充分發(fā)揮上述保護功能，包裝材料應具有良好的氮氣保存能力，才能夠有效防止包裝中的氮氣散失或含量降低。影響氮氣在包裝材料中滲透能力的因素包括包裝的材質結構、厚度、環(huán)境溫度、濕度等，本文通過測試同種材料在不同溫度下的氮氣透過量，研究溫度對包裝材料保存氮氣能力的影響。
2、試驗樣品
本次試驗以常見的KPA/CPP包裝材料為試驗樣品，測試其在不同溫度下的氮氣透過量。
3、試驗依據(jù)
目前有關軟塑包裝材料氣體透過量的測試方法有等壓法(庫侖計法)與壓差法。等壓法原理受傳感器種類的限制，僅能用于氧氣透過量的測試，因此，本次試驗采用壓差法原理進行測試，試驗過程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》。
4、試驗設備
本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀測試樣品的氮氣透過量，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發(fā)生產。
4.1 試驗原理
壓差法原理是通過壓力傳感器對氣體壓力隨滲透時間的變化情況的監(jiān)測得到試樣的氣體滲透性能，因此壓差法原理可測試氣體種類不受傳感器的限制，適用于氧氣、氮氣、二氧化碳、空氣、氦氣、六氟化硫等多種氣體的測試。試驗時，裝夾的試樣將設備的測試腔分為上、下兩個腔，上腔中充填一定壓力的測試氣體，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境。測試氣體從上腔通過試樣滲透到下腔中，引起下腔壓力變化，壓力傳感器實時監(jiān)測下腔壓力隨滲透時間的變化情況，并據(jù)此得到試樣的氣體透過量等參數(shù)。
圖1 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
4.2 適用范圍
(1) 本設備專業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴散系數(shù)的測試。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料；片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。
(2) 本設備還可擴展到航空航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測試。
(3) 本設備適用于多種氣體的透過率測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、空氣等。
(4) 本設備可滿足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等多項國家和標準。
4.3 設備參數(shù)
測試范圍為0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達到0.1 Pa；控溫范圍為5℃ ~ 95℃，控溫精度為±0.1℃；控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH，可滿足客戶不同試驗條件下的檢測需求；有三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣；可進行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測試條件下的試驗結果；經過改制，本設備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測試；提供標準膜進行快速校準，保證檢測數(shù)據(jù)的準確性和通用性；支持LystemTM實驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結果和檢測報告。
5、試驗過程
(1) 從樣品表面裁取直徑為97 mm的試樣3片。
(2) 在設備三個測試腔測試區(qū)域周邊均勻涂抹一層真空油脂，并在測試區(qū)域各放置一片濾紙。將3片試樣分別粘貼在測試腔上，并輕輕按壓，趕走試樣與測試腔接觸部位的氣泡，夾緊測試腔上蓋。
(3) 將設備與氮氣氣源相連。設置試樣名稱、試樣厚度、試驗溫度、濕度等參數(shù)信息，點擊試驗選項，試驗開始。設備按照設定的參數(shù)進行試驗，并在試驗結束后顯示試樣的氮氣透過量等參數(shù)。
(4) 按照上述步驟依次測試試樣在23℃、40℃下的氮氣透過量。
6、試驗結果
試驗測得試樣在23℃下的氮氣透過量為0.974 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，在40℃下的氮氣透過量為2.162 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
7、結論
從試驗結果來看，測試結果的精度高，且準確可靠。相比23℃下的測試結果，KPA/CPP樣品在40℃下的氮氣透過量明顯較高，這說明溫度升高后，氮氣在樣品材料中的滲透能力增強，樣品對氮氣的阻隔能力降低。從試驗過程來看，設備易于操作，一次試驗可同時測試3種相同或不同的試樣，試驗效率高。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設備研發(fā)生產與包裝檢測服務的高新(分隔符)技術企業(yè)，新推出的C系列阻隔性檢測設備，采用自主傳感器技術，在測試精度、效率與自動化方面進行了革命性升級，實現(xiàn)了包裝阻隔性設備的震撼蛻變。了解相關設備信息，可登陸濟南蘭光電技術有限公司網(wǎng)站查看具體信息或致電咨詢。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進技術溝通與合作。
