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阻隔性是影響產品保質期的關鍵指標之一，然而容器透濕性測試的傳統方法無論在測試效率還是操作方便性上都存在很多不足，本文將介紹一種快速精確測定容器透濕性的方法。 |
| 關鍵詞
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透濕性,容器,檢測,電解法
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容器是直接用於液體包裝的包裝形式。由於在容器的制造過程中原材料往往需要經過高溫、冷卻等加工工藝，因此容器制造所用原材料的一些指標無法表明容器最終的性能。阻隔性是影響產品保質期的關鍵指標之一，由於容器外形的特殊性使得對容器阻隔性檢測存在一定的困難，以前往往通過檢測容器片材來估算容器的透氣量、透濕量，可是容器的壁厚很不均勻而且材料性質在生產過程中會發生變化，所以估算結果與實際檢測結果會存在差距。然而容器透濕性測試的傳統方法無論在測試效率還是操作方便性上都存在很多不足，本文將介紹一種快速精確測定容器透濕性的方法。
目前普遍采用的容器透濕性測試方法是在薄膜透濕性測試稱重法的基礎上發展起來的，采用稱重法測試原理，相關測試標准有GB/T 6981-1986、GB/T 6982-1986、ASTM D 3079-94，按照材料的性質分成軟包裝容器的透濕性檢測和硬包裝容器的透濕性檢測，檢測這兩類容器的具體操作步驟有細微差別，但是基本測試方法是一致的。
測試方法如下：將乾燥劑（可使用盛裝附件）放入試驗用容器樣品中，密封試驗樣品，對試驗樣品進行預熱處理後立即轉入恆定濕熱條件的試驗箱（室）內進行濕熱試驗，之後需要根據容器材料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容器的透濕量。
盡管該方法是在薄膜測試稱重法的基礎上發展起來的，但是實現自動檢測非常困難，因此該方法的實際應用方便性不佳、測試效率比較低、結果可信性不高，存在以下幾個較為突出的缺點。
1.測試時間比較長。按照標准要求進行滲透穩定的判斷時必須獲得至少三個測試點的重量數據，盡管樣品稱量間隔時間應由操作人員根據容器材質的透濕量來判定，然而標准中推薦采用如下的間隔時間：“對具有高透濕性的包裝容器，推薦最小稱重間隔時間為2天～3天，對具有低透濕性的包裝容器，推薦15天～30天稱量一次。”如此推算，即使是用阻隔性很差的材料制造的容器，完成一次試驗也需要七八天的時間，若是檢測由高阻隔材料制造的容器，則完成一個試驗需要數月的時間。
2.試驗無法在一個穩定的狀態下進行，在進行試驗樣品（或者乾燥劑及其盛裝附件）的稱量時，試驗樣品（或者乾燥劑及其盛裝附件）需要在試驗環境和稱重環境中往復移動。本來水蒸氣的透過應該是在一個滲透的平衡狀態下測定的，但這種稱量過程中的移動會破壞在測試條件下建立的滲透平衡，並影響實驗結果的准確性。而且稱量間隔時間越短則這種影響就會越顯著，這點在標准中也有說明，例如其中明確指出“稱量過於頻繁會影響試驗的精確性。”
3.試驗樣品兩側難以長時間保持穩定的水蒸氣壓差。由於放入容器中的乾燥劑是有限的，一般是在80～100g這個范圍內，因此當試驗進行了一段時間之後，其中乾燥劑的吸濕能力會降低，相應地試驗樣品兩側的水蒸氣壓差會出現變化。當乾燥劑的吸濕能力降低後，可以更換乾燥劑繼續試驗，但由於對乾燥劑的更換很難做到在重量上完全精確地一致，所以對試驗多少會存在影響。
4.密封可靠性差。尤其是對於不可重復密封的包裝容器，在向其中放入乾燥劑及其盛裝附件時需要在容器壁上開口，而放入乾燥劑和附件後必須使用密封蠟將開口處密封，可是在每次進行樣品重量的稱量時都需要將乾燥劑及其附件從容器中取出，因此在每一次稱量之後都需要進行蠟封操作，這不但大大提高了試驗操作的復雜性，也提高了密封失敗的可能性。
5.重復性差。操作人員的試驗樣品制備習慣、稱量習慣都對會結果產生影響。
此外，由於稱重傳感器的精度受其量程的限制，因此用該方法進行容器檢測的精度要比用於薄膜測試的稱重法的精度差很多。同時該方法測得的試驗結果單位是g/m2·30d，這意味著需要精確測量容器的表面積，可是對於外形不規則的容器來講，這無疑是另一個測試難題。
2 利用傳感器法檢測容器透濕性
利用傳感器法測量容器透濕性的檢測原理與檢測容器透氣性的原理雷同，因此這種方法的實際應用推廣基礎很好。具體測試方法如下：
首先制備試驗樣品。制作方式與檢測容器透氧性的方式一致，樣品的放置方法根據具體檢測部位的不同而存在差異。對容器整體進行透濕性檢測通常包括瓶體的透濕性檢測、瓶蓋及瓶體的整體透濕性檢測兩部分。檢測瓶體透濕性時需將容器倒置，瓶口朝下固定在特制瓶托中，然後向瓶托中灌入配好的專用灌封膠以密封瓶口，以防止水蒸氣從瓶托和瓶口的連接處滲入瓶體內，通常制作完成的試驗樣品如圖1所示。在檢測容器的瓶蓋及瓶體的整體透濕性能時，首先要在容器底部開一個小孔，孔的大小以剛通入氮氣的輸入管及輸出管為佳。然後將容器瓶蓋朝上放置在特制的瓶托中，並居中放置，然後將配好的灌封膠均勻倒入瓶體與瓶托壁之間，並保證在瓶底的凹進部分與氮氣的輸入及輸出管之間充滿灌封膠，制作完成的試驗樣品如圖2中所示。
圖1. 制作完成的瓶體透濕性檢測試驗樣品 圖2. 制作完成的容器整體透濕性檢測試驗樣品
之後將傳感器法薄膜透濕性測試設備中的測試上腔更換為特定外罩（與設備配套），然後安裝上制備好的試驗樣品將滲透腔隔成兩個獨立的氣流系統（參見圖3）。這樣在容器一側為流動的載氣（乾燥），另一側保持一定的相對濕度，樣品兩側水蒸氣濃度不同，存在穩定的水蒸氣濃度差（相對濕度差）。在水蒸氣濃度差（相對濕度差）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，從而計算出試驗樣品的水蒸氣透過率。
圖3. 容器透濕性測試原理
Labthink TSY-W3電解法
透濕儀就可以對容器透濕性能進行全面的測試，測試精度至少可以達到0.001g/pkg·d，而且整個測試時間一般只有3天～4天，可實現對於容器整體透濕性的快速精確測定。與之前介紹的傳統測試方法相關指標比較可知，在容器檢測方面，無論是檢測精度還是檢測效率，傳感器法都遠遠領先。
4 總結
利用傳統方法檢測容器整體的透濕性存在測試效率低、測試精度差等情況，這些都阻礙了對容器整體透濕性檢測的發展，因此，盡管該方法已經推行多年，但是實際使用效果仍然不好。利用傳感器法檢測容器整體的透濕性是在傳統方法上的一大進步，利用該方法幾乎可以檢測當前全部軟包裝物（包括軟包裝袋、紙盒、瓶子等）的透濕性能，能為全面考察包裝物透濕性對內容物保質期的影響提供更加准確、全面的測試數據。