合理選擇阻隔性設備的量程

    包裝材料的阻隔性與其內容物保質期的長短有關，因此當前對包裝材料的阻隔性參數進行檢測已經受到廣泛的關注。然而當前由於部分用戶對於阻隔性檢測設備的量程確定了解並不充分，因此在選擇設備時出現在測試量程和精度上片面追求高指標的情況，最終導致設備的實用性欠佳，從而造成設備使用不充分、檢測優勢不能充分發揮、設備投資出現浪費等情況。本文將從檢測設備的量程和精度的關系、提高檢測精度和拓寬測試下限與設備成本的關系、以及實際常用包裝材料的阻隔性范圍幾方面對於如何合理地選擇阻隔性設備的量程進行介紹。

 

1 . 阻隔性設備的量程和精度解析

 

    阻隔性設備的測試量程與精度是密切相關的，其主要決定因素是關鍵指標測試傳感器的量程和精度。如果試樣檢測超出了傳感器的量程，則不僅會對傳感器產生不利的影響，同時即使出具了測試數據也沒有精度可言。對於壓差法設備，透氣量過大會使得傳感器在進行滲透平衡判斷的過程中超出量程，致使試驗失敗，而對於等壓法透氧設備或者電解法透濕設備，超量程不僅使設備無法出具正確的試驗結果，同時還不利於傳感器的使用壽命。傳感器的量程與其精度相互影響，對於任何一種傳感器來講，高的測試精度與寬的測試范圍是難以同時獲得的。

 

    設備的測試下限代表了設備的最高檢測能力，但是要獲得理想的測試下限就需要配備精度極高的傳感器，相應地傳感器量程就比較小了，所以目前沒有哪種檢測設備可以在達到優秀的測試下限的同時具有一個很高的測試上限，即設備的量程時有規則的。盡管可以通過其他方法拓寬阻隔性檢測設備的量程，例如縮小試樣面積、改變測試腔體積或載氣流速，但是在利用這些方法增加量程測試上限的同時也將同比例地提高測試下限，假設原本的透氣性測試范圍是0.1 cm³/m²·24h·0.1MPa～5000cm³/m²·24h·0.1MPa，這樣處理後測試范圍可能就成了1 cm³/m²·24h·0.1MPa～50000cm³/m²·24h·0.1MPa。目前還沒有可以同時拓寬測試上限和測試下限的方法。

 

2 . 測試下限的拓寬與設備成本

 

    正如之前所說，測試量程和精度是主要由傳感器和處理技術決定的，理想的測試上限與測試下限是無法同時獲得的。測試下限代表了設備的最高檢測能力因而備受關注，但是設備的測試下限越低，在保證測試系統中沒有泄漏點的前提下，必須采用的傳感器測試精度就越高，而且要達到的測試下限越低，則需要選擇的傳感器精度就越高。然而在與阻隔性檢測相關的微量氣體探測以及真空技術領域，傳感器精度提高與成本提昇並不成比例，在常規測量范圍內，價格也許相差不大，但是隨著精度逼近當前檢測技術的極限，則成本增長將會很高。

 

    目前測試下限達到0.01cm³/m²·24h·0.1MPa的壓差法設備與達到0.005ml/m²·day的等壓法設備成本亦是不菲，所以對於檢測設備量程的選擇應當慎重考慮，因需所購就顯得尤為重要。過度追求測試下限的高指標不但會使得設備的購置成本大大增加，而且量程選擇不當還會使得設備的閑置幾率增加。

 

3. 從實際包裝材料的阻隔性范圍分析設備量程的選擇

 

    軟包裝材料能夠在很多領域中迅速替代具有優異阻隔性能的金屬包裝和玻璃包裝主要是因為它具有合理的包裝成本、適當的阻隔性能、良好的包裝效果、以及多變的包裝形式，其中成本低廉是軟包裝材料廣泛應用的基礎。

 

目前對於高阻氣材料的需求較多，因為常用包裝材料（例如PP、PE）的阻氣性能欠佳，而阻濕性能較好。軟包裝材料的透氣性范圍非常寬廣，透氣性在1cm³/m²·24h·0.1MPa到10000cm³/m²·24h·0.1MPa范圍內的材料都是經常用到的。一般認為，透氧量小於或等於5cm³/m²·24h·0.1MPa的高分子材料稱為高阻隔材料。按此定義，高分子材料中只有乙烯—乙烯醇共聚物（EVOH）和聚偏二氯乙烯（PVDC）兩種材料可稱為高阻隔材料，不過即使是對於這兩種材料要達到預期的氣體阻隔性也需要注意材料的使用方式，例如EVOH極易受潮，但是該材料的氣體阻隔性在受潮後將大幅度降低，因此必須跟其他材料形成多層復合材料纔能進行實際應用。目前只有含鋁箔材料、真空鍍鋁材料以及一些含有特殊涂層的材料的透氣性纔能達到低於1cm³/m²·24h·0.1MPa的范圍內，可惜這些材料的成本已經大幅度提高，而且相比其他的包裝形式幾乎不存在成本優勢了。高阻隔材料的生產主要集中在我國的部分材料生產廠家中，因此關注透氣性檢測設備的測試下限的主要也是這些廠家，至於生產中阻隔和低阻隔軟包裝材料的生產廠家，關注的應該是透氣性檢測設備的測試上限與常規測試下限，應該按照自己的實際檢測需求選擇設備的量程。如此分析，目前市場最需要的是具有一定檢測精度但是檢測范圍比較寬的透氣性測試設備。

 

4 . 總結