試驗溫度對包裝材料水蒸氣透過率的影響分析

摘要：試驗溫度是影響包裝材料水蒸氣透過率測試結果的重要因素，本文通過對不同溫度下材料水蒸氣透過率的測試，分析了試驗溫度對包材阻濕性的影響，并介紹了試驗原理、設備C390水蒸氣透過率測試系統(tǒng)參數及適用范圍、試驗過程等內容，為企業(yè)監(jiān)控不同溫度下材料的水蒸氣透過率提供參考。

關鍵詞：水蒸氣透過率、阻濕性、溫度、水蒸氣透過率測試系統(tǒng)、包裝材料、紅外傳感器法

1、意義

水蒸氣透過率是評價包裝材料阻濕性的指標，是影響包裝材料對所包裝產品保護功能的重要因素，是防止產品出現(xiàn)受潮、發(fā)霉、結塊等問題的重要屏障。影響包裝材料水蒸氣透過率的因素較多，如包裝材質、厚度、材料內部結構及溫度、濕度等環(huán)境條件等，一般來說，含鋁箔、PVDC、鍍鋁膜、鍍氧化物膜等材料包裝的水蒸氣透過率較低，同種材質包裝厚度較厚者、結晶度、取向程度較高者其阻濕性較高，另外，包裝材料不同的使用或存儲環(huán)境同樣會影響其水蒸氣透過率，因此對于已經成型的包裝材料來說，可通過對存儲及流通環(huán)境的控制，使包裝材料的阻濕性滿足產品的保質要求。本文測試了不同試驗溫度下材料的水蒸氣透過率，并分析材料的阻濕性隨溫度的變化情況。

2、試驗依據

包裝材料水蒸氣透過率的測試方法有杯式法、電解傳感器法、濕度傳感器法、紅外傳感器法等，本次試驗依據紅外傳感器法測試樣品，所依據的標準為GB/T 26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定 紅外檢測器法》。

3、試驗樣品

本文以某企業(yè)生產的塑料薄膜為試驗樣品，分別測試其在25℃、90%RH與38℃、90%RH條件下的水蒸氣透過率。

4、試驗設備

本次試驗所采用的試驗設備為C390水蒸氣透過率測試系統(tǒng)，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發(fā)生產。

圖1  C390水蒸氣透過率測試系統(tǒng)

4.1 試驗原理

紅外傳感器法是以水分子定量吸收紅外光為原理，通過測試紅外光經過含有水分子的載氣前后的衰減程度計算試樣的水蒸氣透過率。試驗時，設備的試驗腔被試樣分隔成上、下兩個測試腔，上腔為高濕側，下腔為低濕側，水蒸氣會通過試樣由上腔滲透至下腔，并被下腔中的載氣氮氣攜帶至紅外傳感器出進行測試，從而得到試樣的水蒸氣透過率。

4.2 設備參數

薄膜類試樣測試面積為50 cm²時，測試范圍0.05 ~ 40 g/(m²·24h)，測試面積為7 cm²時，測試范圍0.35 ~ 280 g/(m²·24h)；容器類試樣的測試范圍為0.00025 ~ 0.2 g/(pkg·d)；試驗溫度控制范圍為15℃ ~ 55℃，控溫精度為±0.2℃；濕度范圍為5%RH ~ 90%RH、RH，控濕精度為±2%RH；人工、比例、循環(huán)三種試驗模式為不同阻隔性質的材料提供了合適的檢測方法；使用第二代三腔一體集成塊，三個測試腔均可獨立設計，試驗過程互不干擾，試驗結果獨立顯示。

4.3 適用范圍

(1) 本設備適用于薄膜類、片材類、紙張、紙板及其復合材料類、容器類等包裝件的水蒸氣透過率的測試。其中薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復合膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜、玻纖鋁箔紙復合膜等；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片材等；紙張、紙板及其復合材料類包括紙張、紙板等，如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復合片材等；容器類包括塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶，如茶葉鋁罐、可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品軟管包裝、牙膏軟管包裝、果凍杯等。

該設備還可擴展用于太陽能背板、液晶顯示屏膜、醫(yī)藥泡罩、藥品塑料瓶、無菌護創(chuàng)膜、汽車油箱、電池塑料外殼等特殊包裝件水蒸氣透過率的測試。

(2) 本設備符合GB/T 31355、ISO 15106-2、ASTM F1249、GB/T 26253、TAPPI T557、JIS K7129、YBB00092003。

5、試驗過程

5.1 裁樣

用取樣品從待測試的薄膜樣品表面裁取試樣6片，放置在23±2℃、50±10%的環(huán)境下狀態(tài)調節(jié)4 h。

5.2 25℃下水蒸氣透過率測試

(1) 在設備3個測試腔周邊涂抹一層真空油脂，取3片試樣分別裝夾到設備中。

(2) 設置試驗條件(25℃、90%RH)、試樣名稱、試驗模式等參數信息，點擊試驗選項，試驗開始。打開氣源，調節(jié)載氣流量，使測試腔內的濕度達到設定值。試驗結束后設備顯示試樣的水蒸氣透過率值。

5.3 38℃下水蒸氣透過率測試

除試驗溫度設置為38℃外，其余過程按照5.2中的步驟進行測試。

6、試驗結果

25℃、90%RH條件下，所測試薄膜試樣的水蒸氣透過率分別為3.11 g/(m²·24h)、3.09 g/(m²·24h)、3.17 g/(m²·24h)，平均值為3.12 g/(m²·24h)；38℃、90%RH條件下，所測試薄膜試樣的水蒸氣透過率分別為6.91 g/(m²·24h)、6.86 g/(m²·24h)、6.83 g/(m²·24h)，平均值為6.87 g/(m²·24h)。

7、結論

從試驗過程可以看出，設備的操作簡單，智能化程度高；從每種試驗條件下的試驗結果來看，各測試值間的偏差小，重復性好，且測試結果的精度高；由兩種試驗條件下測試結果的平均值可知，38℃條件下的水蒸氣透過率明顯高于25℃條件下的水蒸氣透過率，即在25℃的環(huán)境中所測試薄膜樣品的阻濕性較高。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技術企業(yè)，可測試項目涵蓋了包裝材料的性能，如氧氣透過量、氮氣透過量、二氧化碳透過量、水蒸氣透過量、拉伸性能、熱封強度、密封性能、撕裂強度、摩擦系數、溶劑殘留、總遷移量等。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！