PE、BOPP、PET三種薄膜對(duì)氧氣與氮?dú)庾韪粜阅艿谋容^

　　摘要：PE、BOPP、PET是三種常普遍應(yīng)用的包裝材料，其阻隔性能有所不同。本文利用壓差法原理分別測(cè)試了上述三種材質(zhì)相同厚度下的薄膜樣品的氧氣透過量、氮?dú)馔高^量，比較了三種樣品對(duì)氧氣、氮?dú)獾淖韪粜阅?，并介紹了試驗(yàn)原理、測(cè)試設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過程等內(nèi)容，為不同材料的氣體阻隔性能的研究提供參考。

　　關(guān)鍵詞：PE、BOPP、PET、氮?dú)馔高^量、氧氣透過量、壓差法、壓差法氣體滲透儀、阻隔性能

1、意義

　　對(duì)氣體的阻隔性能是薄膜材料的重要研究領(lǐng)域，根據(jù)具體應(yīng)用的不同，材料的氣體阻隔性能可分為對(duì)氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、水蒸氣、六氟化硫等氣體的阻隔或保存能力，由于氣體的分子直徑、臨界溫度以及氣體分子與材料中的高分子相互作用不同，使得同種氣體分子在不同材料中或不同氣體在同種材料中的滲透能力存在差異。因此，不同氣體在不同材料中的氣體透過量并不相同，即需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)氣體阻隔性能的需求選擇合適的薄膜材料。對(duì)包裝材料而言，防止產(chǎn)品氧化是包裝材料的首要任務(wù)，其中充氮包裝是實(shí)現(xiàn)這一功能的重要措施，所以，對(duì)氧氣、氮?dú)獾淖韪粜阅苁前b材料阻隔性的重要組成。

2、試驗(yàn)樣品

　　本次試驗(yàn)以三種普遍應(yīng)用的薄膜材料——聚乙烯(PE)、雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為試驗(yàn)樣品，分別測(cè)試這三種材料的氧氣透過量、氮?dú)馔高^量。

3、試驗(yàn)依據(jù)

　　通常采用壓差法原理測(cè)試不同氣體的透過量，試驗(yàn)過程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》。

4、試驗(yàn)設(shè)備

　　因測(cè)試三種樣品的氣體透過量，為提高試驗(yàn)效率，選用三腔獨(dú)立的設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀進(jìn)行試驗(yàn)，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗(yàn)原理

　　壓差法原理是以當(dāng)體積、溫度不變時(shí)，氣體壓力與氣體量成正比為測(cè)試依據(jù)。利用裝夾的試樣將設(shè)備的測(cè)試腔分成上、下兩部分，上腔中充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，下腔的體積固定且已知，并通過抽真空形成低壓環(huán)境。試驗(yàn)時(shí)，上腔氣體通過試樣滲透到下腔中，引起下腔中氣壓增加，下腔中的壓力傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下腔壓力隨滲透時(shí)間的增加情況，并據(jù)此計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)滲透過單位面積試樣的氣體量。

圖1  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.2 試驗(yàn)參數(shù)

　　設(shè)備的測(cè)試范圍為0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)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(yàn)條件下的檢測(cè)需求；有三個(gè)*獨(dú)立的試驗(yàn)腔，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果；經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。

4.3 適用范圍

　　(1) 本設(shè)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(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)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(shè)備還可擴(kuò)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(cè)試。

　　(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測(cè)試，如氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、氦氣、空氣等?/span>

　　(4) 本設(shè)備可滿足多項(xiàng)國家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5、試驗(yàn)過程

　　(1) 用取樣器分別從三種樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。在設(shè)備的3個(gè)測(cè)試腔周邊均勻涂抹一層真空油脂，然后依次放置濾紙、試樣，輕輕按壓試樣與測(cè)試腔的接觸部位，排除氣泡，夾緊上腔蓋。

　　(2) 設(shè)備連接氧氣氣源。在控制軟件中設(shè)置試樣名稱、試樣厚度、試驗(yàn)溫度、濕度、試驗(yàn)?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，打開真空泵，試驗(yàn)開始。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。

　　(3) 三種試樣的氧氣透過量測(cè)試完成后，設(shè)備連接氮?dú)鈿庠?，然后設(shè)置參數(shù)，依次開始氮?dú)馔高^量的試驗(yàn)。

6、試驗(yàn)結(jié)果

　　PE、BOPP、PET三種樣品的氧氣透過量分別為1603.578 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、625.068 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、16.953 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，氮?dú)馔高^量分別為403.658 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、120.697 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、2.487 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

　　本文通過一次試驗(yàn)、一臺(tái)設(shè)備分別測(cè)試了3種樣品、2種氣體透過量的測(cè)試，試驗(yàn)效率及設(shè)備的性價(jià)比高，測(cè)試結(jié)果的精準(zhǔn)性好。從試驗(yàn)結(jié)果來看，三種樣品的氧氣透過量、氮?dú)馔高^量由高到低的順序均為PE、BOPP、PET，說明PET樣品對(duì)氣體的阻隔性蕞高，其次為BOPP、PE；另外三種樣品的氮?dú)馔高^量均低于氧氣透過量，這種差異則與氮?dú)狻⒀鯕獾姆肿又睆接嘘P(guān)，氮?dú)獾姆肿又睆酱笥谘鯕獾姆肿又睆?，樣品中可供氧氣滲透的自由體積更多，引起氧氣透過量較高。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高(分隔符)新技術(shù)企業(yè)，成立30年來積累了大量寶貴而豐富的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在*傳感器技術(shù)及設(shè)計(jì)理念的指引下，厚積薄發(fā)，推出了全新一代的C系列阻隔性檢測(cè)設(shè)備，該系列檢測(cè)設(shè)備采用自主傳感器技術(shù)，在測(cè)試精度、效率與自動(dòng)化方面進(jìn)行了革命性升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了包裝阻隔性設(shè)備的震撼蛻變。了解相關(guān)設(shè)備信息，可登陸濟(jì)南蘭光電技術(shù)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(jìn)技術(shù)溝通與合作。