摘要：在不同的環(huán)境條件下，同種包裝材料的阻隔性存在一定的差異。為了驗(yàn)證這種差異，本文以包裝常用的PET/PE復(fù)合膜材料為例，分別測(cè)試其在10℃、0%RH與30℃、0%RH下的氧氣透過(guò)量，試驗(yàn)所采用的檢測(cè)設(shè)備為Labthink蘭光VAC-V2 壓差法氣體滲透儀，并簡(jiǎn)要介紹了該設(shè)備的參數(shù)、試驗(yàn)的操作過(guò)程及試驗(yàn)原理。測(cè)試結(jié)果表明PET/PE材料在10℃、0%RH的氧氣透過(guò)量明顯低于其在30℃、0%RH下氧氣透過(guò)量。
關(guān)鍵詞：氧氣透過(guò)量、試驗(yàn)條件、溫度、包裝材料、壓差法氣體滲透儀、阻氧性、阻隔性
1. 意義
隨著運(yùn)輸能力不斷提升及食品、藥品、保健品等產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟，各類(lèi)產(chǎn)品在時(shí)間及空間范圍內(nèi)的流通越來(lái)越廣。在流通的時(shí)間及空間跨度內(nèi)，所使用的包材應(yīng)與產(chǎn)品具有良好的相容性，以防止流通環(huán)境變化引起包材性質(zhì)劣變，對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)作用減弱，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量劣化。
我國(guó)是一個(gè)地大物博、四季分明的國(guó)家，南北方、冬夏季環(huán)境的溫濕度相差較大，北方、冬季的溫度低且干燥，微生物及各種酶的活性較低，產(chǎn)品中各種成分的氧化變質(zhì)速度慢，而南方、夏季的溫度、濕度均較高，環(huán)境適宜，微生物及酶的活性較高，產(chǎn)品發(fā)生氧化變質(zhì)的速度較快，因此，就對(duì)包材阻氧性能的要求來(lái)說(shuō)，與北方、冬季相比，產(chǎn)品在南方、夏季銷(xiāo)售及存儲(chǔ)時(shí)要求包材應(yīng)具有更高的阻氧性。而對(duì)于同種包裝材料來(lái)說(shuō)，其阻氧性能的高低與所處的環(huán)境條件息息相關(guān)，通過(guò)驗(yàn)證包材在不同條件下的氧氣透過(guò)量，確認(rèn)在各種環(huán)境下包材的阻氧性能均能滿足產(chǎn)品的保質(zhì)要求，是保證產(chǎn)品可放心流通的重要前提之一。
2. 檢測(cè)方法
塑料復(fù)合膜材料的氧氣透過(guò)量測(cè)試方法主要分為壓差法、等壓法(庫(kù)侖法)兩種，其中壓差法可參考的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法 壓差法》，等壓法可參考的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過(guò)性試驗(yàn) 庫(kù)侖計(jì)檢測(cè)法》。本文采用壓差法、依據(jù)GB/T 1038檢測(cè)樣品的阻氧性能。
3. 試驗(yàn)樣品
本文以PET/PE復(fù)合膜為例，檢測(cè)其在10℃、0%RH及30℃、0%RH兩種條件下的氧氣透過(guò)量。
4. 檢測(cè)設(shè)備
本驗(yàn)證試驗(yàn)所用檢測(cè)設(shè)備為濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的VAC-V2 壓差法氣體滲透儀。
圖1 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
4.1 試驗(yàn)原理
設(shè)備的測(cè)試腔分為上、下兩部分，并被試樣隔開(kāi)，上部測(cè)試腔為高壓腔，下部測(cè)試腔為低壓腔。試驗(yàn)時(shí)，首先對(duì)低壓腔抽真空，然后對(duì)整個(gè)測(cè)試腔抽真空，達(dá)到規(guī)定的真空度后，關(guān)閉低壓腔，向高壓腔內(nèi)充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，如此試樣的兩側(cè)便形成了一定的壓力差。根據(jù)氣體的擴(kuò)散原理，試驗(yàn)氣體會(huì)在壓力差的作用下，由高壓腔穿過(guò)試樣滲透到低壓腔，通過(guò)對(duì)低壓腔內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即可得到試樣的阻隔性數(shù)據(jù)。
4.2 適用范圍
(1) 本設(shè)備專(zhuān)業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)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(lèi)：如各種塑料薄膜、塑料復(fù)合薄膜、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(lèi)：如各種工程塑料、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(guò)率測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣、空氣等?/span>
(4) 本設(shè)備可滿足多項(xiàng)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。
4.3設(shè)備參數(shù)
- 設(shè)備的測(cè)試范圍為0.05 ~ 50000 cm3/m2·24h·0.1MPa，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa。
- 設(shè)備的控溫范圍為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。
- 本設(shè)備有三個(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。
- 本設(shè)備可進(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(guò)改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試。
- 本設(shè)備提供標(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。
- 本設(shè)備支持LystemTM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。
5. 試驗(yàn)過(guò)程
5.1 裁樣 從待測(cè)的PET/PE復(fù)合膜樣品表面裁取直徑為97 mm的試樣3片。在23±2℃的環(huán)境條件下，將裁好的試樣放置在干燥器中進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)48 h。
5.2 測(cè)厚 利用測(cè)厚儀測(cè)試試樣厚度，至少測(cè)試5點(diǎn)，并取平均值。
5.3 裝樣 沿試驗(yàn)腔的周?chē)磕ㄒ粚诱婵沼椭缓笤谠囼?yàn)腔中間測(cè)試區(qū)域內(nèi)放置一片直徑為65 mm的濾紙，可以支撐試樣，并能防止低壓腔被污染。zui后將試樣平整的粘貼在試驗(yàn)腔上，合上上腔，并擰緊。
圖2 裝樣過(guò)程
5.4 設(shè)置參數(shù) 設(shè)置試樣厚度、試驗(yàn)溫度(10℃)、試驗(yàn)濕度(0%RH)等參數(shù)信息。
5.5 開(kāi)始試驗(yàn) 打開(kāi)真空泵、水浴控溫裝置，點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開(kāi)始。
5.6 讀取數(shù)據(jù) 試驗(yàn)結(jié)束后讀取試驗(yàn)結(jié)果。
5.7 按照5.1 ~ 5.6的步驟，測(cè)試試樣在30℃、0%RH條件下的氧氣透過(guò)量。
6. 試驗(yàn)結(jié)果
10℃、0%RH條件下PET/PE復(fù)合膜試樣的氧氣透過(guò)量為43.2071 cm3/(m2?24h?0.1MPa)，30℃、0%RH條件下該試樣的氧氣透過(guò)量為167.0067 cm3/(m2?24h?0.1MPa)，說(shuō)明所檢測(cè)試樣在兩種試驗(yàn)條件下的氧氣透過(guò)量相差較大。
7. 結(jié)論
包材存儲(chǔ)于不同環(huán)境條件下其阻氧性存在較大的差異，企業(yè)在選用包材時(shí)應(yīng)在掌握不同環(huán)境條件下包材阻氧性能的基礎(chǔ)上，充分考慮包材的這種性能變化對(duì)產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響，從而降低因包材與產(chǎn)品的相容性差而導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生變質(zhì)的概率。VAC-V2 壓差法氣體滲透儀是一款專(zhuān)業(yè)用于薄膜、片材等試樣氧氣透過(guò)量的檢測(cè)設(shè)備，配備有的溫度、濕度控制系統(tǒng)，可以輕松實(shí)現(xiàn)試樣在不同的試驗(yàn)條件下氧氣透過(guò)量的檢測(cè)，且試驗(yàn)結(jié)果的精度高、重復(fù)性好，可真實(shí)反映試樣的阻氧性能。Labthink蘭光是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)研發(fā)包裝檢測(cè)設(shè)備、提供可靠包裝檢測(cè)服務(wù)的優(yōu)良企業(yè)，多年來(lái)為客戶提供了上萬(wàn)次阻氧性檢測(cè)設(shè)備與服務(wù)。了解相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備與服務(wù)，您可登陸濟(jì)南蘭光公司查看具體信息或直接致電咨詢(xún)。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。
