摘要：材料表面涂布PVDC層是提高材料阻隔性的常用方法，本文通過(guò)對(duì)兩種PVDC涂層的涂布量不同的薄膜材料進(jìn)行氧氣透過(guò)量的測(cè)試，進(jìn)一步研究了不同PVDC涂層對(duì)材料阻隔性的影響，并介紹了試驗(yàn)原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容，為材料改性或改進(jìn)工藝后阻隔性的變化提供合理的評(píng)價(jià)方法。
關(guān)鍵詞：PVDC涂布膜、K涂層、涂布量、阻隔性、氧氣透過(guò)量、壓差法氣體透過(guò)量測(cè)試儀
1、意義
聚偏二氯乙烯(PVDC)是一種具有高對(duì)稱(chēng)性、高結(jié)晶度、高阻隔性等特點(diǎn)的高分子材料，但成型加工性較差，一般需要通過(guò)與其他單體共聚，采用注塑、擠出、復(fù)合、涂布及吹塑等方法加工，其中在各種薄膜基材上涂布一層或多層PVDC而成的K膜最為常見(jiàn)。常用的涂布基材包括PP、PET、PA、PE等，因PVDC的存在大大提高了薄膜整體的阻隔性能，增強(qiáng)了薄膜對(duì)氣體的阻隔性以及保香性、耐油性等，故而廣泛用于包裝月餅、餅干、茶葉、糕點(diǎn)、巧克力、乳制品、肉制品、水產(chǎn)品、調(diào)味品等食品。K膜的阻隔性主要取決于PVDC層，故而所涂布的PVDC層的涂布量是影響K膜阻隔性高低的重要因素。
圖1 K膜包裝應(yīng)用舉例
2、試驗(yàn)樣品
本次試驗(yàn)以PVDC涂布量分別為2 g/m2、4 g/m2的K膜材料為試驗(yàn)樣品，分別測(cè)試兩種樣品的氧氣透過(guò)量。
3、試驗(yàn)依據(jù)
薄膜材料氧氣透過(guò)量的測(cè)試原理包括壓差法、等壓法兩種，本文采用壓差法原理進(jìn)行試驗(yàn)，所依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法》。
4、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的VAC-V2壓差法氣體滲透儀對(duì)樣品的氧氣透過(guò)量進(jìn)行測(cè)試。
圖2 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
4.1試驗(yàn)原理
壓差法原理是指試樣兩側(cè)保持一定的壓力差，通過(guò)測(cè)試氣體滲透引起的壓力變化得到試樣的氣體滲透性能。裝夾好的試樣將設(shè)備的測(cè)試腔分成上、下兩個(gè)腔，上腔充入測(cè)試氣體，下腔通過(guò)抽真空形成低壓環(huán)境，上腔中的氣體會(huì)在壓力差的作用下，通過(guò)試樣滲透到下腔，通過(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)低壓腔內(nèi)的壓力變化，當(dāng)滲透達(dá)到平衡后，根據(jù)低壓腔內(nèi)壓力隨滲透時(shí)間的變化情況計(jì)算試樣氣體透過(guò)量等參數(shù)。該方法可測(cè)試多種氣體的滲透性能。
4.2適用范圍
(1)本設(shè)備專(zhuān)業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。薄膜類(lèi)包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料；片材類(lèi)包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。
(2)本設(shè)備還可擴(kuò)展到航空航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試。
(3)本設(shè)備適用于多種氣體的透過(guò)率測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)狻⒑?、空氣等?/span>
(4)本設(shè)備可滿(mǎn)足多項(xiàng)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。
4.3設(shè)備參數(shù)
0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa；控溫范圍為5℃~ 95℃，控溫精度為±0.1℃；控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH，可滿(mǎn)足客戶(hù)不同試驗(yàn)條件下的檢測(cè)需求；三個(gè)完全獨(dú)立的試驗(yàn)腔，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得極端測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果；經(jīng)過(guò)改制，本設(shè)備還可支持有毒性氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持LystemTM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。
5、試驗(yàn)過(guò)程
5.1涂布量為2 g/m2的K膜樣品
(1)裁樣
從樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。
(2)裝樣
在3個(gè)試驗(yàn)腔的周邊均涂抹一層真空油脂，分別在測(cè)試區(qū)域放置直徑65 mm的濾紙，將試樣粘貼在測(cè)試腔上，輕輕按壓試樣排除氣泡，用裝夾結(jié)構(gòu)夾緊試樣。
(3)試驗(yàn)
設(shè)置試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度、試樣厚度等參數(shù)信息，打開(kāi)真空泵、水浴控溫裝置，點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開(kāi)始。設(shè)備自動(dòng)按照設(shè)定參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。
5.2涂布量為4 g/m2的K膜樣品
按照5.1中的操作步驟進(jìn)行試驗(yàn)。
6、試驗(yàn)結(jié)果
本次試驗(yàn)所測(cè)試涂布量為2g/m2的K膜試樣測(cè)試值分別為7.85 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、7.69 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、7.99 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，平均值為7.84 cm3/(m2·24h·0.1MPa)；涂布量為4 g/m2的K膜試樣測(cè)試值分別為4.79 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、4.83 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、4.67 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，平均值為4.76 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
7、結(jié)論
從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，每種樣品3個(gè)試樣測(cè)試值間的偏差均較小，測(cè)試精度高，涂布量為4 g/m2K膜的氧氣透過(guò)量明顯低于涂布量為2 g/m2的K膜，說(shuō)明前者的阻氧性較高，影響同種基材K膜阻隔性的因素除了PVDC層的涂布量外，還包括涂布方法、涂布工藝等，因本文所測(cè)試兩種樣品為同一廠(chǎng)家生產(chǎn)，涂布方法及涂布工藝的影響較小，阻氧性差異主要與涂布量有關(guān)；從試驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備智能化程度高。該設(shè)備除了可測(cè)試氧氣透過(guò)量外，還可用于氮?dú)?、空氣、氦氣、二氧化碳、六氟化硫等多種氣體的滲透行為測(cè)試，且試驗(yàn)效率高，是一款高性?xún)r(jià)比的檢測(cè)設(shè)備。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。
