目前在國際上,常用于檢測包裝材料阻氧性能的透氧測試方法有兩種:等壓法和壓差法,這兩種方法是根據(jù)測試時,被測樣品兩側的氣壓狀況來區(qū)分的。現(xiàn)行的ISO15105中的方法一是壓差法,方法二是等壓法;而我國現(xiàn)行的透氧標準GB1038制定于1988年,只規(guī)定了壓差法,至今仍未將等壓法修訂補充入標準。 壓差法的試驗原理:先在樣品膜的兩側抽真空,然后在樣品一側輸入氧氣達到一個大氣壓,從而在樣品的兩側形成一個大氣壓的壓力差。隨著氧氣的逐漸透過,檢測出低壓室的壓力增量速度,就可以計算出樣品的透氧速率。壓差法的測試原理相對簡單,只需要對氣壓進行精確的測量,而且可以測試材料對多種氣體的阻隔性。但是壓差法在其準確性及應用方面,仍有較大的局限性,因為: 1.在測試時,需要在樣品的兩側形成一個大氣壓的壓差,這個壓差的存在會破壞材料本身的性能結構,如產生裂紋、加大針孔、材料變薄、透氣面積變大,這些改變會影響測試的準確性。當包裝材料應用于食品或藥品包裝時,是不會經受這個壓差的。 2.進口的壓差法設備的測試范圍只能達到0.5 cc/m2day,再小的透過率數(shù)據(jù)是不能保證精度的。而目前鍍鋁膜等高阻隔包裝材料的透氧率已經可以達到0.1 ~0.2cc/m2day左右,鋁箔復合膜則更低,所以壓差法已經不能適用于這些材料的檢測了。 3.壓差法設備不能測試完整的包裝件,只能測試膜材。有時,材料本身的透氧率不存在問題,而軟包裝的封邊、瓶蓋的密封等因素,都會嚴重地影響完整包裝的透氧率。 4.壓差法設備不能控制測試濕度。不能檢驗一些親水性材料(如尼龍、EVOH)在高濕環(huán)境下的透氧率突變情況。 5.測試的重復性較差,臺間差也會達到15~20%以上。只能用原廠的標準膜進行驗證,但是由于國內外都沒有溯源標準膜的供應,所以不同生產商的設備之間沒有一個統(tǒng)一的參考值。 6.測試效率并不高,由于在測試開始時需要在測試腔內抽真空,對于高阻隔材料,廠方推薦的抽真空時間會長達10~15小時以上;有時由于操作手法不當,就連進口設備也很難避免會抽真空失敗,國產設備的抽真空技術就更不過關了。 等壓法的測試原理:在樣品膜的兩側分別通入連續(xù)流動的氧氣和氮氣,樣品兩側的大氣壓相等,利用氧氣在樣品膜兩邊的恒定濃度差而引起滲透,氮氣將透過的氧氣全部運送到傳感器上,其傳感器必須采用庫侖電量法傳感器,這是一種符合法拉第定律的值傳感器,滲透過來的氧氣經過傳感器時,傳感器就會釋放出4倍的電子,根據(jù)電流的大小就能檢測出通過傳感器的氧分子數(shù)量。和壓差法相比,等壓法是一個更精確、*的測試方法,因為: 1.測試時,樣品膜兩側的氣壓相同,不會破壞材料本身的性能結構,更接近于包裝材料真實使用的環(huán)境。 2.等壓法設備的測試范圍能達到0.005 cc/m2day,足以準確地檢測這些高阻隔材料。 3.可以測試完整的包裝件或瓶,只需要加裝很小的附件。 4.測試腔的濕度可以控制在0%,或者35%~90%之間,而且濕度傳感器放置在樣品旁,真實反映樣品處的濕度,能夠對親水性材料進行準確的濕度環(huán)境下透氧率測試。 5.測試重復性很好,一般只有±1%或者±0.05 cc/m2day,而且可以利用追溯美國標準研究院NIST的標準膜來驗證設備,使得臺間差也只有2~3%,不同實驗室的測試結果能夠有很好的比對性。 6.測試效率高,由于不需要抽真空,一般阻隔樣品只需要一個白天就能完成,高阻隔材料也只需要最多1~2天時間。
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