阻隔性研究

中空容器整體阻隔性檢測發展現狀

來源:Labthink蘭光 | 日期:2011-01-17

摘要 中空容器造型多變是對其進行整體阻隔性檢測的難點所在,隨著阻隔性檢測技術的發展,該項技術也獲得了極大的進步,可檢中空容器種類已經相當豐富。本文詳細介紹了中空容器整體阻隔性檢測技術的發展現狀以及典型檢測個例。
關鍵詞 中空容器,透過率,軟袋,泡罩,壓差法
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  過去,阻隔性檢測僅針對薄膜開展,這對於終端包裝生產商、使用商帶來一些不便,因為他們采購的原料多數可以進行阻隔性檢測,但是他們生產的中空容器成品卻缺乏檢測技術,會給終端產品質量安全帶來了隱患。中空容器造型多變是檢測的難點所在,但隨著阻隔性檢測的推廣,中空容器整體阻隔性檢測技術也獲得了極大的進步,可檢中空容器種類已經相當豐富。本文將詳細介紹中空容器整體阻隔性檢測技術的發展現狀以及典型檢測個例。

  1. 中空容器整體阻隔性檢測技術介紹
  保持一定的形狀是中空容器的最基本特征,因此在檢測時第一需要確保的是測試樣品的形狀不被破壞,第二就是檢測裝置以及制樣輔助裝置的密封性,這兩點是中空容器測試與薄膜、片材測試相比最難以實現的。

  1.1 等壓法中空容器氧氣透過率測試技術
  等壓法中空容器氧氣透過率測試的檢測原理與等壓法薄膜氣體透過率的檢測原理雷同。首先利用制備好的試樣將滲透腔隔成兩個獨立的氣流系統,容器一側為流動的測試氣體(純氧氣、或含氧氣的混合氣體),另一側為流動的高純載氣,雖然兩側的氣體壓力相等但氧氣分壓不同,因此在氧氣濃度梯度作用下,氧氣透過容器壁並被載氣攜帶至傳感器中,由傳感器精確測量出載氣流中的氧氣量,從而計算出中空容器的氧氣透過率。只要有效解決樣品的制備問題,利用該方法可以檢測各種中空容器,而且檢測的對象可以是中空容器整體,也可以是局部,例如各種瓶子、瓶蓋和瓶體的連接處、瓶蓋、膠囊、泡罩、管劑、針劑、輸液容器、軟管、以及球類等等。此外,檢測的中空容器可以不含內容物,也可以帶有內容物,可為評價包裝的實際使用效果以及內容物的質量變化提供最可信的數據。
  目前,ASTM F1307是該測試方法的唯一檢測標准,適用於在通常使用時能夠封起一個乾燥空間的所有中空容器。但是,等壓法容器氧氣透過率測試技術也可用於潮濕條件下的檢測,而且可以在容器外或者容器內提供具有一定濕度的環境。

  1.2 壓差法中空容器氣體透過率測試技術
  對中空容器形狀的保持是利用壓差法進行中空容器氣體透過率測試的主要難點,由於中空容器內外存在壓力差,因此若沒有合適的手段用於維持樣品的形狀,則最終樣品可能會在壓力差的作用下被破壞,致使測試結果無意義又或者根本無法出具測試數據。當前,在壓差法中空容器氣體透過率的測試方法研究上,Labthink蘭光已取得了突破性進展,同時將中空容器整體氣體透過率的檢測成功地從單一氧氣擴展到多種常見無機氣體,但是目前該方法能夠檢測的試樣種類較少。

  1.3 稱重法中空容器水蒸氣透過率測試技術
  利用稱重法進行中空容器水蒸氣透過率的測定是檢測中空容器水蒸氣透過率的傳統方法,相關測試標准有GB/T 6981-1986、GB/T 6982-1986、ASTM D 3079-94,基本測試方法是先將乾燥劑(可使用盛裝附件)放入試樣內,並對中空容器壁上的開口可靠密封,對試樣進行預熱處理後立即轉入恆定濕熱條件的試驗箱內進行濕熱試驗,之後根據容器透濕性能的高低以適當的間隔時間對樣品重量進行稱量,當滲透達到穩定後以樣品重量的增加量計算中空容器整體的水蒸氣透過率。但是,在中空容器壁上開口不但可操作性差,而且容易出現操作失誤而導致泄露,因此藥包材標准中在使用該測試方法時將填入中空容器的乾燥劑更換為蒸餾水或其他測試溶液,這樣在容器封口後就無需反復開啟、封閉,只需要間隔一定時間對中空容器進行稱重即可。然而,測試時間過長、精度提高受限仍舊是該方法無法克服的缺點。

  1.4 傳感器法中空容器水蒸氣透過率測試技術
  傳感器法中空容器水蒸氣透過率測試技術的檢測結構與等壓法中空容器氧氣透過率測試技術的檢測結構接近,利用中空容器將滲透腔隔成兩個獨立的氣流系統,容器的一側為流動的載氣(乾燥),另一側保持一定的相對濕度,樣品兩側存在穩定的水蒸氣濃度差(相對濕度差)。在水蒸氣濃度差的作用下,水蒸氣透過容器壁並被載氣流攜帶至傳感器中,由傳感器精確測量出載氣流中的水蒸氣含量,從而計算出試樣的水蒸氣透過率。瓶、袋、膠囊、泡罩、輸液容器、軟管等包裝形式都可以利用該方法進行檢測。目前該方法的測試精度高達0.001g/pkg·d以上,測試時間只有3~4天,而且檢測過程完全實現自動化。

  2. 典型應用舉例
  通常中空容器阻隔性檢測的對象主要是各種瓶子、或者瓶體特定位置,但中空容器並不僅僅是瓶子,軟袋、軟管、吸塑托盤等都有著廣闊的應用基礎,其中軟袋、小型中空容器(例如泡罩)的檢測應尤其受到重視。

  2.1 軟袋
  在使用等壓法或傳感器法檢測時需要注意對袋內空間的維持,對於軟袋來講,倘若袋內、外的壓力控制不好,會減小實際氣體透過面積而導致測試數據出錯,因此在制備樣品時應先讓袋子“膨脹”起來,這可以通過向袋內通入一定量的氣體或者使用其它附件實現。同時在測試過程中也應注意保持袋內空間,避免出現癟袋的情況,尤其是對於比較薄的食品包裝袋,而對於輸液袋、果凍袋、自立袋等質地較厚的包裝袋來講,出現癟袋的概率要低一些。
  在使用稱重法檢測時,如何實現對於袋內空間的維持也是一個難點,而且在向袋內填充蒸餾水後如何對袋子進行封口也值得思考,需要滿足的密封要求加大了實際操作難度。

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  2.2 泡罩
  泡罩的體積一般很小,只能使用等壓法和傳感器法進行檢測,而且只能通過特制的附件完成試樣制備。同時,在整個試驗過程中對於流速的調節也要慎重,以免泡罩內部的氣體量劇烈改變而引起壓力的驟昇驟降,給樣品狀態帶來影響。
  通常,泡罩所使用的檢測附件可以方便地應用到膠囊等小型中空容器的檢測中,可以方便地拓寬可檢小試樣的種類。
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  3.  總結
  中空容器整體阻隔性檢測技術的發展大大擴充了我們能夠定量檢測阻隔性的測試對象范圍,如今檢測對象已經擴展到幾乎所有的中空容器,給終端包裝生產商、使用商帶來的根本性檢測變革尤其值得關注。同時,配合密封泄漏試驗、頂空氣體分析試驗更能全面、有效、准確地掌握中空容器的包裝效果。