以BOPP/CPP薄膜測試為例對比分析包裝材料對不同氣體阻隔性的高低

摘要：隨著包裝形式的多樣化發(fā)展，與包裝直接接觸的氣體種類增多，包裝材料對不同氣體的阻隔性是影響包裝保質(zhì)效果的重要因素。本文通過測試BOPP/CPP薄膜對氧氣、氮氣的阻隔性能對比分析了包裝材料對不同氣體阻隔性的高低，并描述了試驗原理、試驗過程、設(shè)備參數(shù)及適用范圍等內(nèi)容，為企業(yè)監(jiān)控分析材料對氣體的阻隔性能提供參考。

關(guān)鍵詞：氧氣透過量、氮氣透過量、BOPP/CPP、包裝材料、阻隔性能、壓差法氣體滲透儀

1、意義

隨著產(chǎn)品種類的增多及包裝技術(shù)的進步，產(chǎn)品的包裝形式越來越多，例如抽真空包裝、充氮包裝、氣調(diào)包裝等，對這些形式的包裝來說，包裝材料對氣體的阻隔性能是影響包裝效果的重要因素。若包裝材料的阻隔性較差，包裝內(nèi)部與環(huán)境中的氣體交換量較大，則會引起包裝中的氣體成分含量發(fā)生變化，影響包裝的保質(zhì)效果。以氣調(diào)包裝為例，氣調(diào)包裝通過對包裝內(nèi)部不同氣體含量比例的控制以保持產(chǎn)品的外觀及質(zhì)量，而同種包裝材料對不同氣體的阻隔能力并不相同，這與氣體分子的大小及其與包裝材料的相容性有關(guān)，一般來說氣體分子越小，與材料的相容性越好，氣體越容易在材料中滲透，即氣體透過量越高。這種不同氣體透過量的差異很可能會導(dǎo)致包裝內(nèi)部氣體比例發(fā)生變化。因此，通過對不同氣體阻隔性的比較分析，研制并選擇合適阻隔性能的包裝材料，對保證包裝發(fā)揮其保質(zhì)效果具有重要意義。

2、試驗依據(jù)

氣體透過性能的檢測方法有壓差法與等壓法兩種測試原理，受傳感器種類及試驗原理的限制，等壓法一般僅可測試氧氣透過量，本文采用壓差法可測試樣品對不同氣體的阻隔性能，所依據(jù)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》。

3、試驗樣品

本次試驗所選擇的樣品為干法復(fù)合而成的BOPP/CPP薄膜，分別測試該樣品的氧氣透過量與氮氣透過量。

4、試驗設(shè)備

本文所利用的試驗設(shè)備為VAC-VBS壓差法氣體滲透儀，該設(shè)備由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗原理

壓差法指的是試驗過程中試樣兩側(cè)保持一定的壓力差，并通過測試低壓側(cè)壓力的變化情況得到試樣氣體透過量的方法。具體的實現(xiàn)過程為，試樣裝夾到設(shè)備上后將測試腔分為上、下兩腔，通過對設(shè)備上、下腔抽真空至一定的真空度，然后向上腔充入一定壓力的試驗氣體，使上、下腔保持一定的壓力差，上腔內(nèi)的氣體在壓力差的作用下，通過試樣滲透到下腔中，通過測試下腔中的壓力變化情況得到試樣的氣體透過量。

4.2 適用范圍

(1) 本設(shè)備適用于多種薄膜、片材的氣體滲透性能測試。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)備滿足多項國家和國際標準，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003。

4.3 設(shè)備參數(shù)

測試范圍為0.1 ~ 100,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)；可同時完成3個試樣的測試，試驗結(jié)果為3個試樣測試結(jié)果的平均值；試樣的溫度范圍為15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃；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BOPP/CPP薄膜樣品表面裁取直徑為80 mm的試樣6片，放置在23 ℃的干燥器中狀態(tài)調(diào)節(jié)48 h。

5.2 氧氣透過量測試

(1) 在三個測試腔的周邊均勻涂抹真空油脂，并在測試區(qū)域放置濾紙。取其中3片試樣分別粘貼在設(shè)備的3個測試腔表面，去除試樣與測試腔間的氣泡，并用試樣夾緊裝置夾緊。

(2) 設(shè)置試樣名稱、試驗溫度、試驗濕度等參數(shù)信息，點擊試驗選項，試驗開始，打開真空泵。試驗結(jié)束后，設(shè)備顯示試驗結(jié)果。

5.3 氮氣透過量測試                                                    

設(shè)備接上氮氣氣源，按照5.2中的步驟檢測試樣的氮氣透過量。

6、試驗結(jié)果

本次試驗所測試的BOPP/CPP薄膜樣品的氧氣透過量為779.0179 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，氮氣透過量為202.3561 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

　　從本文的試驗結(jié)果來看，所測得樣品的氧氣透過量明顯高于氮氣透過量，這說明在相同時間內(nèi)、相同條件下滲透過包裝材料的氧氣量更多，這種現(xiàn)象與氮氣分子直徑大于氧氣分子直徑有關(guān)。另外，從試驗過程來看，設(shè)備易于操作，試驗效率與智能化程度高，測試精度高，測試結(jié)果可靠，可以準確的反映出所測試樣品對氧氣、氮氣的阻隔性能。