高阻隔性材料透氣性測試的特點

　　材料的高、中、低阻隔性能一般按照 25μm厚的薄膜透氣量劃分，透氣量小於5cm³/m²·24h·0.1MPa的材料稱為高阻隔性包裝材料，透氣量在5～200cm³/m²·24h·0.1MPa之間的材料稱為阻隔性包裝材料，透氣量大於200cm³/m²·24h·0.1MPa的稱為低阻隔性包裝材料。其中高阻隔性材料是近幾年塑料包裝業發展的重點，廣泛應用於食品、醫藥、卷煙、化工、電子、軍工等各個領域。

　　由於大多數包裝原材料需經過再加工（如共擠，復合等），纔能用於包裝行業，而在加工的過程中，原材料的物理、化學特性會產生變化，其阻隔性能也會相應發生變化，要想達到包裝的目的，對“再成品”的阻隔性進行設備檢測是非常必要的。從蘭光實驗室收到的各類送檢試樣看，充分證明了這一點，送檢試樣中，屬於高阻隔性包裝材料的佔到 70％以上，其中包括鋁箔、鍍鋁膜、K膜、以及含有PVDC、EVOH等的復合膜等。高阻隔性材料在透氣性測試中主要表現出以下特點( 以真空法測試為例 )：

　　1、需滿足高阻隔測試的必要條件

　　高阻隔性試樣對透氣性測試條件要求嚴格是眾所周知的，要想得到科學准確的測試數據，必須注意以下因素對測試結果的影響：
　　1.1 試驗方法
　　設備采用試驗不同，測試結果往往存在差異。對於真空壓差法透氣性測試設備，測試腔真空度是最重要的一個指標。ASTM D 1434-82（2003）要求真空壓差法的低壓側在26Pa以下，ISO 2556:2001以及GB/T 1038-2000均要求低壓側壓力不大於27 Pa。由於真空度的高低與試樣的狀態直接相關，因此，能否能達到標准要求的測試腔的真空度，也是影響試驗數據的一個重要因素。另外，標准中對於真空規（vacuum gauge）精度也做了要求，ISO 15105-1要求最低為5Pa，GB/T 1038-2000要求真空規准確度不低於6Pa。

　　1.2 設備硬件
　　必須合理選擇真空規的量程。由於標准中已經規定了所選用的真空規的精度，其實對真空規的量程就有了一定的限制。目前比較優秀的真空規的分辨率一般是其滿量程的 0.1%，即如果你選擇的真空規分辨率為6Pa，那麼它的量程一般要小於6kPa，這樣纔能保證6Pa的分辨率。分辨率超出0.1%的真空規，市場上很少見。需要特別說明的是，顯示分辨率和真空規的分辨率是完全不同的兩個概念。顯示分辨率取決於AD轉換器的位數，而真空規的分辨率纔是真正的檢測限度。比如說，某真空規的滿量程是6kPa，經過處理後，設備完全可以顯示到6Pa以下，甚至1Pa以下，但是顯示的數值和實際值的誤差會是真空規分辨率的整數倍。

　　1.3 測試 溫度
　　測試腔氣體比較稀薄，很接近理想氣體模型，遵守理想氣體狀態方程： PV=nRT
　　式中： p——氣體壓強
　　V——氣體體積
　　n——氣體摩爾數
　　R——普適氣體恆量，8.31J/mol·K
　　T——氣體溫度

　　當下腔氣體體積一定時，從靜態的角度看，，氣體壓力隨溫度變化明顯。溫度對透氣性測試影響很大，P、S、D受溫度變化的影響遵守 Arrhenius方程。如果無法在整個測試時間內保持環境溫度的穩定性，那麼設備自身就需要有一定的抗溫度乾擾能力，最好的方法是把測試腔放到具有自控溫功能的保溫腔中。通過實踐證明，VAC-V1的溫度處理功能不但能有效的降低對驗環境的要求，而且在保溫方面的優秀設計，即使不使用自控溫功能，設備的抗溫度乾擾能力也是非常優秀的。

　　2、測試過程與材料阻隔性密切相關

　　檢測高阻隔性試樣有兩個明顯的特點：相對於其它試樣，測試腔壓力變化小，測試時間長。使用壓差法透氣性檢測設備是這樣，使用庫侖法設備也表現出類似的特點，如傳感器信號變化小，測試時間長等。

　　壓力變化小與測試時間長出現的根本原因都是由高阻隔性材料的特性所決定的。如果檢測的試樣是高阻隔材料，在試驗過程中透過的氣體量很少，壓力變化就非常小，要聚集起能夠讓真空規分辨出的氣壓就會需要相當長的一段時間。真空規量程越大，分辨率值就越大，測試時間就越長。表 1中列出了5種高阻隔性材料的實測數據，在這組高阻隔試樣中，試驗結束時的最大壓力變化量都不大於20Pa。

表 1. 透氧數據實測表

　　表中： A：PET/AL/PE （AL=0.009mm） B: 共擠膜

    　　　 C、D：黑白牛奶膜 E：泰國包裝中心提供

　　綜上所述，高阻隔性試樣透氣性測試與其它試樣的最大不同就是對測試條件、設備硬件要求苛刻、測試時間長，因此，選擇相關檢測設備時，一定要注意傳感器的量程、分辨率、設備溫度補償處理、試樣裝夾密封等的關鍵處 （趙江）