| 摘要 |
由於壓差法和等壓法在測試本質上存在差異，因此每一種測試方法都有各自的檢測優勢以及數據體系。本文通過介紹真空法和傳感器法的測試特點，對包裝企業、檢測機構以及研究機構在選擇透氣性測試方法方面給出了一些建議。 |
| 關鍵詞
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壓差法,等壓法,透氣性
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隨著對食品藥品包裝安全重視程度的提高，直接影響產品保質期的包裝材料阻隔性能成為最受關注的性能指標之一，促進了相關檢測的推廣。目前，材料的
透氣性測試與透濕性測試已經比較普及。
每項阻隔性指標的檢測往往都有幾種測試方法，這些測試方法在檢測原理上存在一定的差異，這對各種測試方法之間數據的可比性會產生一定的影響。我們希望能獲得統一的數據體系，以便於進行材料阻隔性能的數據比對。對於透濕性測試，按照標准要求通過標定可以統一各種測試方法的數據體系，然而現行的透氣性測試中幾乎沒有采取任何手段來統一不同測試方法之間的數據體系，因此對於透氣性測試方法的選擇是非常重要的。
1．壓差法與等壓法在測試本質上存在差異
真空法是壓差法中最具代表性的一種測試方法，在真空法的整個測試過程中，測試氣體在試樣中的擴散是單向單質的，因此可以視為自擴散，利用Fick定律就可以對整個擴散過程進行描述。而對於等壓法（應用最廣泛的等壓法是傳感器法），由於測試環境中存在兩種數量相當的氣體，從測試下腔向測試上腔存在載氣（氮氣）的逆向滲透，因此擴散物質有兩種，是互擴散，實際數據比對證明等壓法數據與壓差法數據相近但不完全一致，這表明氮氣的逆向滲透確實在影響著氧氣的滲透過程。所以等壓法與傳統壓差法存在著本質上的不同，是兩類不同的測試方法。
2．各種透氣性測試方法的檢測優勢
2.1 真空法
由於膜技術理論的支持，真空法在透氣性測試中一直作為基礎方法使用，是國際上通用性最強的測試方法，國際上制訂的真空法透氣性測試標准也是最多的，它常作為第一法被采用。
真空法的突出優點有：
1. 對於測試氣體沒有選擇性，可以進行對氧氣、二氧化碳、氮氣、空氣等常見無機氣體的檢測。
2. 測試過程中測試氣體使用量很少，設備結構中幾乎沒有消耗型元器件，因此測試成本很低。
3. 測試理論成熟，在學術界用菲克定律等經典滲透理論有完善的解釋，通過試驗可以得到被測材料的本質性參數，即溶解度系數、擴散系數、滲透系數。通用性強，無需特殊約定，因此是科研院校、質檢機構的首選。
4. 試驗效率高。由於在進入正式試驗之前有一段抽真空的時間，並且要求測試腔達到一定的真空度，因此倘若在試樣裝夾過程中出現失誤會在抽真空時被發現，操作人員可以及時更換試樣重新試驗，大大縮短無效試驗時間。
5. 測試環境中氣體“純淨”。由於在真空法的試驗過程中會先對整個測試腔抽真空至27Pa以下，再對測試上腔充入純淨的測試氣體，這樣在整個試驗環境中的雜質氣體（非試驗氣體）就完全可以忽略了，因此雜質氣體可能給試驗帶來的影響就能排除了。
當然，由於試樣兩側存在0.1MPa壓力差使得真空法要實現容器的透氣性檢測非常困難。
2.2 傳感器法
傳感器法的測試原理是在測試試樣兩側保持常壓，使得試樣兩側的壓力相等，這也給容器透氧性檢測奠定了基礎，可避免由於容器壁兩側壓差過大導致容器爆裂的情況。容器的外形可以是瓶、袋、盒等，當前市面上的容器類包裝幾乎都可以進行整體的透氧性檢測，有效避免了由於片材檢測推算導致的誤差。
然而，在測試試樣種類豐富的同時，傳感器法在測試氣體種類、測試成本等方面仍有待改善。
1. 試驗氣體單一，測試成本高。利用氧傳感器檢測材料的氧氣透過率是傳感器法最常見的應用，當然如果將氧傳感器換為二氧化碳傳感器就能檢測材料的二氧化碳透過率。由於氮氣作為載氣用於輸送滲透通過試樣的測試氣體，所以目前利用傳感器法檢測材料的氮氣透過率還是無法實現的。不過即使是要利用傳感器法在檢測材料的氧氣透過率同時再檢測二氧化碳透過率，使用者也需要再額外購買二氧化碳傳感器，而且所用氣體傳感器都是消耗型的，因此檢測成本很高。
2. 標定周期較短。由於使用的氣體傳感器屬於消耗型元件，所以設備標定所得的校正因子並不是長期有效的，需要根據要求進行周期性設備標定，否則測試結果的准確性會受到影響。
3. 測試環境中氣體較多，載氣的逆向滲透會影響測試氣體（氧氣）的正向滲透速率，這種影響無法量化，而且因材料的不同而存在差異。因此傳感器法只適用於在事先的約定下（如在全球某些區域的包裝行業）測定試樣本身的個體性質，即氧氣（或二氧化碳）的透過量，而非用於材料滲透特性參數的檢測。
3．如何選擇透氣性測試方法
包裝廠商以及相關研究、檢測機構應該選擇基於哪一種測試方法的透氣性測試儀？我們這裡給出幾點建議。
首先，設備所使用的試驗方法應該符合國家的相關政策以及行業標准。例如在目前全國開展的食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產許可審查中指定塑料薄膜的透氣性測試方法是壓差法（GB/T 1038），所以執行檢測的相關機構以及相關薄膜生產廠商所使用的透氣性測試設備采用的方法就應該是壓差法。對於其他從事檢測和科研的機構來講，應該執行國家標准。
其次，根據市場上的應用情況進行選擇。等壓法與壓差法都有各自的一套數據體系，盡管很多機構都在嘗試將2種數據體系進行統一，然而尚無實質性的結論或者成果。所以設備的使用者在選購透氣性檢測設備時最好選擇與國家機構相同原理的檢測設備，避免由於測試方法的不同影響到材料的指標定論。
再次，對於一些有特殊要求的使用者來講，充分認識壓差法與等壓法的檢測優勢是非常必要的。例如容器生產企業選購等壓法設備，可以添加附件實現容器的整體檢測，這樣測試數據更具有實用性。如果測試氣體種類較多，就要選擇壓差法設備。若將測試成本也納入考慮因素的話，壓差法是更加經濟實惠的選擇。