不同溫度下同種PET復(fù)合膜材料氧氣透過量的監(jiān)測方法

　　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，分別測試其在10℃、0%RH與30℃、0%RH下的氧氣透過量，試驗所采用的檢測設(shè)備為Labthink蘭光VAC-V2 壓差法氣體滲透儀，并簡要介紹了該設(shè)備的參數(shù)、試驗的操作過程及試驗原理。測試結(jié)果表明PET/PE材料在10℃、0%RH的氧氣透過量明顯低于其在30℃、0%RH下氧氣透過量。

　　關(guān)鍵詞：氧氣透過量、試驗條件、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，各類產(chǎn)品在時間及空間范圍內(nèi)的流通越來越廣。在流通的時間及空間跨度內(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，對產(chǎn)品的保護作用減弱，進而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量劣化。

　　我國是一個地大物博、四季分明的國家，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，就對包材阻氧性能的要求來說，與北方、冬季相比，產(chǎn)品在南方、夏季銷售及存儲時要求包材應(yīng)具有更高的阻氧性。而對于同種包裝材料來說，其阻氧性能的高低與所處的環(huán)境條件息息相關(guān)，通過驗證包材在不同條件下的氧氣透過量，確認在各種環(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. 檢測方法

　　塑料復(fù)合膜材料的氧氣透過量測試方法主要分為壓差法、等壓法(庫侖法)兩種，其中壓差法可參考的標準為GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》，等壓法可參考的標準為GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗 庫侖計檢測法》。本文采用壓差法、依據(jù)GB/T 1038檢測樣品的阻氧性能。

3. 試驗樣品

　　本文以PET/PE復(fù)合膜為例，檢測其在10℃、0%RH及30℃、0%RH兩種條件下的氧氣透過量。

4. 檢測設(shè)備

　　本驗證試驗所用檢測設(shè)備為濟南蘭光機電技術(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 試驗原理

　　設(shè)備的測試腔分為上、下兩部分，并被試樣隔開，上部測試腔為高壓腔，下部測試腔為低壓腔。試驗時，首先對低壓腔抽真空，然后對整個測試腔抽真空，達到規(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)氣體的擴散原理，試驗氣體會在壓力差的作用下，由高壓腔穿過試樣滲透到低壓腔，通過對低壓腔內(nèi)壓強隨時間的變化進行監(jiān)測，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：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：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(shè)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(shè)備可滿足多項國家和標準，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)備的測試范圍為0.05 ~ 50000 cm³/m²·24h·0.1MPa，真空分辨率可達到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、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。
• 本設(shè)備有三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣。
• 本設(shè)備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(jié)果。
• 經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測試。
• 本設(shè)備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。
• 本設(shè)備支持Lystem^TM實驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結(jié)果和檢測報告。

5. 試驗過程

5.1 裁樣 從待測的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行狀態(tài)調(diào)節(jié)48 h。

5.2 測厚 利用測厚儀測試試樣厚度，至少測試5點，并取平均值。

5.3 裝樣 沿試驗腔的周圍涂抹一層真空油脂，然后在試驗腔中間測試區(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腔上，合上上腔，并擰緊。

圖2 裝樣過程

5.4 設(shè)置參數(shù) 設(shè)置試樣厚度、試驗溫度(10℃)、試驗濕度(0%RH)等參數(shù)信息。

5.5 開始試驗 打開真空泵、水浴控溫裝置，點擊開始試驗選項，試驗開始。

5.6 讀取數(shù)據(jù) 試驗結(jié)束后讀取試驗結(jié)果。

5.7 按照5.1 ~ 5.6的步驟，測試試樣在30℃、0%RH條件下的氧氣透過量。

6. 試驗結(jié)果

　　10℃、0%RH條件下PET/PE復(fù)合膜試樣的氧氣透過量為43.2071 cm³/(m²?24h?0.1MPa)，30℃、0%RH條件下該試樣的氧氣透過量為167.0067 cm³/(m²?24h?0.1MPa)，說明所檢測試樣在兩種試驗條件下的氧氣透過量相差較大。

7. 結(jié)論

　　包材存儲于不同環(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業(yè)用于薄膜、片材等試樣氧氣透過量的檢測設(shè)備，配備有的溫度、濕度控制系統(tǒng)，可以輕松實現(xiàn)試樣在不同的試驗條件下氧氣透過量的檢測，且試驗結(jié)果的精度高、重復(fù)性好，可真實反映試樣的阻氧性能。Labthink蘭光是一家專業(yè)生產(chǎn)研發(fā)包裝檢測設(shè)備、提供可靠包裝檢測服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，多年來為客戶提供了上萬次阻氧性檢測設(shè)備與服務(wù)。了解相關(guān)的檢測設(shè)備與服務(wù)，您可登陸濟南蘭光公司查看具體信息或直接致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進技術(shù)交流與合作。