不同溫度下測(cè)試材料的水蒸氣透過(guò)率并分析溫度對(duì)其阻濕性的影響

摘要：試驗(yàn)溫度是影響包裝材料水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果的重要因素，本文通過(guò)對(duì)不同溫度下材料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試，分析了試驗(yàn)溫度對(duì)包材阻濕性的影響，并介紹了試驗(yàn)原理、設(shè)備C390水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容，為企業(yè)監(jiān)控不同溫度下材料的水蒸氣透過(guò)率提供參考。

關(guān)鍵詞：水蒸氣透過(guò)率、阻濕性、溫度、水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)、包裝材料、紅外傳感器法

1、意義

水蒸氣透過(guò)率是評(píng)價(jià)包裝材料阻濕性的指標(biāo)，是影響包裝材料對(duì)所包裝產(chǎn)品保護(hù)功能的重要因素，是防止產(chǎn)品出現(xiàn)受潮、發(fā)霉、結(jié)塊等問(wèn)題的重要屏障。影響包裝材料水蒸氣透過(guò)率的因素較多，如包裝材質(zhì)、厚度、材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及溫度、濕度等環(huán)境條件等，一般來(lái)說(shuō)，含鋁箔、PVDC、鍍鋁膜、鍍氧化物膜等材料包裝的水蒸氣透過(guò)率較低，同種材質(zhì)包裝厚度較厚者、結(jié)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(chǔ)環(huán)境同樣會(huì)影響其水蒸氣透過(guò)率，因此對(duì)于已經(jīng)成型的包裝材料來(lái)說(shuō)，可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)及流通環(huán)境的控制，使包裝材料的阻濕性滿足產(chǎn)品的保質(zhì)要求。本文測(cè)試了不同試驗(yàn)溫度下材料的水蒸氣透過(guò)率，并分析材料的阻濕性隨溫度的變化情況。

2、試驗(yàn)依據(jù)

包裝材料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)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(yàn)依據(jù)紅外傳感器法測(cè)試樣品，所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定 紅外檢測(cè)器法》。

3、試驗(yàn)樣品

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

4、試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)設(shè)備為C390水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)，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

紅外傳感器法是以水分子定量吸收紅外光為原理，通過(guò)測(cè)試紅外光經(jīng)過(guò)含有水分子的載氣前后的衰減程度計(jì)算試樣的水蒸氣透過(guò)率。試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備的試驗(yàn)腔被試樣分隔成上、下兩個(gè)測(cè)試腔，上腔為高濕側(cè)，下腔為低濕側(cè)，水蒸氣會(huì)通過(guò)試樣由上腔滲透至下腔，并被下腔中的載氣氮?dú)鈹y帶至紅外傳感器出進(jìn)行測(cè)試，從而得到試樣的水蒸氣透過(guò)率。

4.2 設(shè)備參數(shù)

薄膜類試樣測(cè)試面積為50 cm²時(shí)，測(cè)試范圍0.05 ~ 40 g/(m²·24h)，測(cè)試面積為7 cm²時(shí)，測(cè)試范圍0.35 ~ 280 g/(m²·24h)；容器類試樣的測(cè)試范圍為0.00025 ~ 0.2 g/(pkg·d)；試驗(yàn)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、100%RH，控濕精度為±2%RH；人工、比例、循環(huán)三種試驗(yàn)?zāi)Ｊ綖椴煌韪粜再|(zhì)的材料提供了合適的檢測(cè)方法；使用第二代三腔一體集成塊，三個(gè)測(cè)試腔均可獨(dú)立設(shè)計(jì)，試驗(yàn)過(guò)程互不干擾，試驗(yàn)結(jié)果獨(dú)立顯示。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備適用于薄膜類、片材類、紙張、紙板及其復(fù)合材料類、容器類等包裝件的水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試。其中薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜、玻纖鋁箔紙復(fù)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(fù)合材料類包括紙張、紙板等，如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復(fù)合片材等；容器類包括塑料、橡膠、紙、紙塑復(fù)合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶，如茶葉鋁罐、可樂(lè)瓶、花生油桶、利樂(lè)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(shè)備還可擴(kuò)展用于太陽(yáng)能背板、液晶顯示屏膜、醫(yī)藥泡罩、藥品塑料瓶、無(wú)菌護(hù)創(chuàng)膜、汽車油箱、電池塑料外殼等特殊包裝件水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試。

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

5、試驗(yàn)過(guò)程

5.1 裁樣

用專用取樣品從待測(cè)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?tīng)顟B(tài)調(diào)節(jié)4 h。

5.2 25℃下水蒸氣透過(guò)率測(cè)試

(1) 在設(shè)備3個(gè)測(cè)試腔周邊涂抹一層真空油脂，取3片試樣分別裝夾到設(shè)備中。

(2) 設(shè)置試驗(yàn)條件(25℃、90%RH)、試樣名稱、試驗(yàn)?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開(kāi)始。打開(kāi)氣源，調(diào)節(jié)載氣流量，使測(cè)試腔內(nèi)的濕度達(dá)到設(shè)定值。試驗(yàn)結(jié)束后設(shè)備顯示試樣的水蒸氣透過(guò)率值。

5.3 38℃下水蒸氣透過(guò)率測(cè)試

除試驗(yàn)溫度設(shè)置為38℃外，其余過(guò)程按照5.2中的步驟進(jìn)行測(cè)試。

6、試驗(yàn)結(jié)果

25℃、90%RH條件下，所測(cè)試薄膜試樣的水蒸氣透過(guò)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(cè)試薄膜試樣的水蒸氣透過(guò)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(jié)論

　　從試驗(yàn)過(guò)程可以看出，設(shè)備的操作簡(jiǎn)單，智能化程度高；從每種試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，各測(cè)試值間的偏差小，重復(fù)性好，且測(cè)試結(jié)果的精度高；由兩種試驗(yàn)條件下測(cè)試結(jié)果的平均值可知，38℃條件下的水蒸氣透過(guò)率明顯高于25℃條件下的水蒸氣透過(guò)率，即在25℃的環(huán)境中所測(cè)試薄膜樣品的阻濕性較高。