摘要：材料表面涂布PVDC層是提高材料阻隔性的常用方法，本文通過對兩種PVDC涂層的涂布量不同的薄膜材料進行氧氣透過量的測試，進一步研究了不同PVDC涂層對材料阻隔性的影響，并介紹了試驗原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為材料改性或改進工藝后阻隔性的變化提供合理的評價方法。

關(guān)鍵詞：PVDC涂布膜、K涂層、涂布量、阻隔性、氧氣透過量、壓差法氣體透過量測試儀

1、意義

聚偏二氯乙烯(PVDC)是一種具有高對稱性、高結(jié)晶度、高阻隔性等特點的高分子材料，但成型加工性較差，一般需要通過與其他單體共聚，采用注塑、擠出、復合、涂布及吹塑等方法加工，其中在各種薄膜基材上涂布一層或多層PVDC而成的K膜為常見。常用的涂布基材包括PP、PET、PA、PE等，因PVDC的存在大大提高了薄膜整體的阻隔性能，增強了薄膜對氣體的阻隔性以及保香性、耐油性等，故而廣泛用于包裝月餅、餅干、茶葉、糕點、巧克力、乳制品、肉制品、水產(chǎn)品、調(diào)味品等食品。K膜的阻隔性主要取決于PVDC層，故而所涂布的PVDC層的涂布量是影響K膜阻隔性高低的重要因素。

圖1  K膜包裝應用舉例

2、試驗樣品

本次試驗以PVDC涂布量分別為2 g/m²、4 g/m²的K膜材料為試驗樣品，分別測試兩種樣品的氧氣透過量。

3、試驗依據(jù)

薄膜材料氧氣透過量的測試原理包括壓差法、等壓法兩種，本文采用壓差法原理進行試驗，所依據(jù)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》。

4、試驗設(shè)備

本文采用由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的VAC-V2壓差法氣體滲透儀對樣品的氧氣透過量進行測試。

圖2  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗原理

壓差法原理是指試樣兩側(cè)保持一定的壓力差，通過測試氣體滲透引起的壓力變化得到試樣的氣體滲透性能。裝夾好的試樣將設(shè)備的測試腔分成上、下兩個腔，上腔充入測試氣體，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境，上腔中的氣體會在壓力差的作用下，通過試樣滲透到下腔，通過壓力傳感器監(jiān)測低壓腔內(nèi)的壓力變化，當滲透達到平衡后，根據(jù)低壓腔內(nèi)壓力隨滲透時間的變化情況計算試樣氣體透過量等參數(shù)。該方法可測試多種氣體的滲透性能。

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。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料；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)

• 0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達到0.1 Pa；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；三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣；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)備還可支持有毒性氣體、易燃易爆氣體的測試；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 涂布量為2 g/m²的K膜樣品

(1) 裁樣

從樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。

(2) 裝樣

在3個試驗腔的周邊均涂抹一層真空油脂，分別在測試區(qū)域放置直徑65 mm的濾紙，將試樣粘貼在測試腔上，輕輕按壓試樣排除氣泡，用裝夾結(jié)構(gòu)夾緊試樣。

(3) 試驗

設(shè)置試驗溫度、試驗濕度、試樣厚度等參數(shù)信息，打開真空泵、水浴控溫裝置，點擊開始試驗選項，試驗開始。設(shè)備自動按照設(shè)定參數(shù)進行試驗，并在試驗結(jié)束后顯示試驗結(jié)果。

5.2涂布量為4 g/m²的K膜樣品

按照5.1中的操作步驟進行試驗。

6、試驗結(jié)果

本次試驗所測試涂布量為2g/m²的K膜試樣測試值分別為7.85 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、7.69 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、7.99 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，平均值為7.84 cm³/(m²·24h·0.1MPa)；涂布量為4 g/m²的K膜試樣測試值分別為4.79 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、4.83 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、4.67 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，平均值為4.76 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

從試驗結(jié)果來看，每種樣品3個試樣測試值間的偏差均較小，測試精度高，涂布量為4 g/m² K膜的氧氣透過量明顯低于涂布量為2 g/m²的K膜，說明前者的阻氧性較高，影響同種基材K膜阻隔性的因素除了PVDC層的涂布量外，還包括涂布方法、涂布工藝等，因本文所測試兩種樣品為同一廠家生產(chǎn)，涂布方法及涂布工藝的影響較小，阻氧性差異主要與涂布量有關(guān)；從試驗過程來看，操作簡單，設(shè)備智能化程度高。該設(shè)備除了可測試氧氣透過量外，還可用于氮氣、空氣、氦氣、二氧化碳、六氟化硫等多種氣體的滲透行為測試，且試驗效率高，是一款高性價比的檢測設(shè)備。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。