高阻隔性材料的測試設備選擇分析

　　隨著阻隔性材料應用領域的不斷拓寬及其在包裝效果上的突出表現，高阻隔性材料已經成為世界上包裝材料研發的一個主要方向，它的生產和研制也逐漸提高了對於阻隔性能測試設備的要求。相信多數檢測人員都有這樣的經驗，高阻隔性材料的阻隔性測試數據波動一般要比中低阻隔性材料的數據波動高出很多，這種數據波動是由什麼原因引起的？而高阻隔性材料對於檢測設備的選擇又有哪些要求？本文通過介紹高阻隔性材料的測試特點，介紹一些在設備選擇時應注意的問題。

　　1.高阻隔性材料的測試特點
　　高阻隔性材料，又稱低透過率材料，具有較低的氣體透過率。這類材料在進行阻隔性測試時有以下3個測試特點。
　　首先，透過的氣體量極小，而且透過速度極慢，這是檢測高阻隔性材料的難點所在。它給檢測設備帶來兩方面的要求，第一，設備必須具有極佳的密封性，綜合多年的檢測經驗，泄漏始終是高阻隔性材料檢測中遇到的最大障礙，然而必須注意的是這種泄漏不一定是測試系統中的泄漏，更多地是存在於樣品裝夾上，這必須引起操作者極大的注意。第二，要求探測傳感器應具有極高的精度和靈敏度，傳感器的精度直接決定了測試限，同時也是檢測時間的主要決定因素。
　　其次，達到滲透平衡需要較長的時間。對滲透平衡的判斷是阻隔性檢測中的關鍵點，但對高阻隔性材料來講需要經過一段時間的積累後，滲透通過試樣的測試氣體纔能被傳感器准確檢測出來，而且由於氣體含量的微少所引起的數據波動和誤差都將給滲透平衡的判斷帶來影響。一般高阻隔性材料從滲透開始到建立平衡需要幾小時甚至十幾小時，外界環境因素的乾擾也變得不能忽視。例如溫度，無論對於傳感器還是對於試樣，溫度的影響都無法忽視，溫度波動會引起傳感器輸出信號的波動，也會導致樣品本身的阻隔性出現變化。此外，由於測試時間長也容易導致測試氣體中成分的變化，例如更換氣源所引起的氣體含量上微弱的改變或者是混合氣體中可能出現的混合不均，因此必須確保測試氣體的成分穩定。
　　第三，對系統零點以及測試過程穩定性的要求都更高了。系統零點是將測試系統中殘存的測試氣體清除到極限時所記下的系統狀態，它是設備狀態的一個綜合體現。系統零點對測試數據的影響在檢測中低阻隔性材料時並不突出，是因為零點值相對材料的阻隔值可以忽略不計，但是對於高阻隔性材料，系統零點准確與否將直接影響測試數據，因此不能忽視。由於溫度會使得傳感器的輸出信號出現波動，因此也是影響系統零點的一個重要因素，此外，環境濕度、振動等環境因素的影響也不容忽視。

　　2.檢測設備的選擇重點
　　綜合分析，要檢測高阻隔樣品的阻隔性能，設備應在以下幾個方面有著優良的表現：
　　·密封性好
　　·傳感器精度高
　　·系統零點穩定
　　·受環境因素乾擾小

　　下面針對每種阻隔性測試方法具體分析一下在進行設備選擇時所需要注意的重點。
　　2.1氣體透過率測試壓差法
　　壓差法是氣體透過率檢測的基礎方法，其測試准確性主要取決於測試下腔中的壓力傳感器所測數據，因此在檢測高阻隔性樣品時，采用高精度的壓力傳感器是檢測的基礎。在選購壓差法設備時應注意以下幾項：
　　1.檢測下限：檢測下限一般是系統整體密封性、系統零點、以及傳感器精度的綜合表現，代表了該設備的最低檢出限。
　　2.系統真空度。壓差法的系統真空度可視為該系統的“零點”，但是這裡所說的系統真空度不是只抽一段時間後就停止所達到的真空度，而是要通過長時間的抽真空，觀察測試系統的壓力最低值。對於壓差法來講系統密封性也可以通過抽真空來驗證，而且通過抽真空還能有效地檢測試樣的裝夾密封效果。
　　3.環境控制和監測能力。環境對系統零點、滲透平衡以及樣品性質的影響已經獲得大量數據的證明，其中以溫度的影響最為突出。因此設備自身是否具有控溫能力，以及控溫的范圍和均勻性都值得關注。當然如果設備還具有其他的環境因素檢測能力則更佳，因為對於高阻隔性材料來講環境因素的影響會更加明顯，這些數據能為異常數據的分析帶來幫助。

　　2.2 氣體透過率測試等壓法
　　等壓法設備的氣體傳感器直接輸出測試腔內的氣體含量，所以對於等壓法設備來講如果傳感器精度不佳，也可以通過降低載氣流速等方法適當提高單位時間內測試腔內的測試氣體量，不過對於系統零點的要求依舊是不能放松。選購等壓法設備應注意以下幾項：
　　1.檢測下限。
　　2.環境控制和監測能力。由於等壓法設備的氣路與外界環境時刻保持暢通，因此受環境因素的乾擾更是不容忽視，更要重視對環境因素的控制和監測。
　　3.氣源處理。與壓差法不同的是，等壓法在試驗過程中需要使用大量的試驗氣體持續吹掃樣品的兩側，而在實際檢測中發現載氣氣源的更換將對系統的零點帶來影響，如果設備自身能對氣體氣源進行進一步處理將有助於維持系統零點的穩定。

　　2.3 水蒸氣透過率測試稱重法
　　雖然在原理上稱重法設備所用測量元件的精度是決定測量下限、數據准確性的關鍵指標，但由於傳統方法中需要人工操作透濕杯並稱量，因此引入了無法忽視的誤差而使它在檢測高阻隔性材料時出現數據偏差過大等問題。但是只要排除了人為因素，自動稱重法檢測設備在高阻隔性樣品的檢測上表現極佳。選購稱重法設備時應注意以下幾項：
　　1.是否自動檢測。對於高阻隔性材料來講，人工操作已給測試數據帶來無法忽略的影響，因此傳統手工測試的模式已經不再適用。
　　2.檢測下限。
　　3.環境控制和監測能力。
　　4.對振動的監測。稱重法是這幾種檢測方法中對振動最為敏感的一個方法，在高阻隔性材料的檢測中微小的震動或晃動更是會導致測試失敗。因此，如果能夠監測環境中的振動情況將給排查異常數據提供極大的幫助。

　　2.4 水蒸氣透過率測試傳感器法
　　水蒸氣透過率測試傳感器法包括電解傳感器法、紅外傳感器法、濕度傳感器法等幾種，這些方法間的測試原理和設備結構非常接近，區別只在於傳感器的檢測原理不同。然而就傳感器自身來講，紅外傳感器受外界的影響是最突出的，使用時對外界環境的要求極高，相比之下電解傳感器的穩定性就要優秀很多了。選購傳感器法設備時應注意以下幾項：
　　1.檢測下限。
　　2.環境控制和監測能力。由於紅外傳感器受環境影響顯著，因此紅外傳感器法設備對於環境的控制要求要明顯高於電解傳感器法設備。
　　3.氣源處理。傳感器法在試驗過程中也需要使用大量試驗氣體，而載氣氣源的更換也將對系統的零點帶來影響，如果設備自身能對氣體氣源進行進一步處理將有助於維持系統零點的穩定。

　　3.總結
　　我們通過關注以上指標能使所選擇的設備更適用於高阻隔性材料的測試，但在具體檢測時更要注意一些操作細節，例如注意樣品密封，注意延長抽真空或者吹掃零點的時間，注意氣源、環境等因素。當然由於早期測試技術不發達而帶來的錯誤觀點也應該得到糾正，如今在這些阻隔性測試方法間並不存在測試范圍上的顯著差異。