摘要：厚度是影響包裝材料阻隔性能的重要因素之一。本文利用C230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)分別測(cè)試了兩種材質(zhì)相同但厚度不同的包裝材料的氧氣透過量，并介紹了試驗(yàn)原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過程等內(nèi)容，通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，為包材阻氧性的測(cè)試、包材的篩選等提供參考。
關(guān)鍵詞：阻氧性、氧氣透過量、厚度、氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)、包裝材料、等壓法、庫侖計(jì)法
1.意義
良好的阻隔性能是包裝材料對(duì)內(nèi)容物實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)的重要條件之一。適宜的阻隔性能可使產(chǎn)品在存儲(chǔ)期間始終處于內(nèi)部氣體成分含量合適的環(huán)境中，如充氮包裝所用材料應(yīng)對(duì)氧氣、氮?dú)饩哂休^高的阻隔性能，以減少氧氣向包裝內(nèi)部的滲透及包裝內(nèi)部氮?dú)獾臐B出，使產(chǎn)品處于高濃度氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氛圍中；新鮮果蔬所用包裝材料則應(yīng)具有較高的透氣量，使果蔬始終處于氧氣、二氧化碳濃度適宜的環(huán)境中。包裝材料阻隔性能的影響因素較多，像材質(zhì)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、材料改性等，對(duì)于同一種材料來說，其厚度的大小對(duì)其阻氧性或阻濕性具有直接影響，本文分別測(cè)試了兩種材質(zhì)相同但厚度不同的薄膜材料的氧氣透過量。
2.試驗(yàn)樣品
聚酰胺薄膜材料，厚度分別為15 μm、25 μm。
3.試驗(yàn)依據(jù)
材料氧氣透過量的測(cè)試方法包括壓差法、等壓法（庫侖計(jì)法），本次試驗(yàn)采用等壓法原理進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)過程依據(jù)GB/T 19789-2005 《包裝材料塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗(yàn)庫侖計(jì)檢測(cè)法》。
4.試驗(yàn)設(shè)備
圖1 C230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)
本文采用C230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)對(duì)兩種樣品進(jìn)行測(cè)試，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。
4.1 試驗(yàn)原理
等壓法原理，也稱為庫侖計(jì)原理，前者是根據(jù)滲透過程中試樣兩側(cè)始終保持相等壓力的特點(diǎn)而定義；庫侖計(jì)原理基于等壓法原理，根據(jù)利用庫侖計(jì)傳感器對(duì)滲透過試樣的氧氣進(jìn)行定量測(cè)試。試樣裝夾完成后，將設(shè)備的測(cè)試腔分成上、下兩個(gè)腔，上腔中流動(dòng)的是高純度的氧氣，下腔流動(dòng)的是高純度的氮?dú)?，氧氣在濃度差的作用下由上腔通過試樣滲透到下腔，并被流動(dòng)的氮?dú)鈹y帶至庫侖傳感器處進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)氧氣參與電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電信號(hào)的分析，可得到試樣的氧氣透過量。
4.2設(shè)備參數(shù)
薄膜、片材試樣，測(cè)試面積為7 cm2時(shí)，測(cè)試范圍為0.7 ~ 35,000 cm3/(m2·d)，測(cè)試面積為50 cm2時(shí)，測(cè)試范圍為0.1 ~ 5,000 cm3/(m2·d)，分辨率為0.01 cm3/(m2·d)；容器類試樣的測(cè)試范圍為0.0005 ~ 25 cm3/(pkg·d)。設(shè)備的量程寬，氧核心采用電磁防護(hù)設(shè)計(jì)，并具有自維護(hù)功能，分辨率高，設(shè)備維護(hù)間隔長，使用成本低；設(shè)備配置了三個(gè)測(cè)試腔，一次試驗(yàn)可得到三個(gè)試樣的平均值，提高了設(shè)備的測(cè)試效率；設(shè)備的控溫范圍為10 ~ 55℃，控溫精度為±0.2℃；濕度控制范圍0%RH ~ 90%RH，控濕精度為±2%RH。可滿足用戶不同測(cè)試條件的要求；提供標(biāo)準(zhǔn)膜快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性。
4.3 適用范圍
(1)本設(shè)備適用于薄膜、片材、容器等包裝件氧氣透過率的測(cè)試。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復(fù)合膜等膜狀材料；片材類包括各種工程塑料、橡膠等片材，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；容器包括塑料、橡膠、紙、紙塑復(fù)合、玻璃、金屬等材料制成的瓶、袋、罐、盒、桶等，如可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、果凍杯、酸奶杯、金屬三片罐、牙膏軟骨、化妝品塑料包裝等。
(2)本設(shè)備可擴(kuò)展應(yīng)用于太陽能背板、塑料管材、醫(yī)藥泡罩、隱形眼鏡、汽車油箱、電池塑料外殼等多種產(chǎn)品氧氣透過性能的測(cè)試。
(3)本設(shè)備可滿足多項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-2、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、GB/T 19789、GB/T 31354、JIS K7126-B、YBB 00082003等。
5.試驗(yàn)過程
(1)用取樣器從15 μm樣品表面裁取3片試樣。
(2)將3片試樣分別裝夾在設(shè)備的3個(gè)測(cè)試腔中，并用夾緊裝置夾緊。
(3)在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、厚度、試驗(yàn)溫度、濕度等參數(shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，設(shè)備自動(dòng)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。
(4)按照上述步驟測(cè)試25 μm樣品的氧氣透過量。
6.試驗(yàn)結(jié)果
厚度為15 μm的試樣氧氣透過量的測(cè)試結(jié)果分別為53.1107cm3/(m2·d)、54.4316 cm3/(m2·d)、53.9413 cm3/(m2·d)，平均值為53.8279 cm3/(m2·d)，厚度為25 μm的試樣氧氣透過量的測(cè)試結(jié)果分別為29.0462 cm3/(m2·d)、28.8631 cm3/(m2·d)、28.4309 cm3/(m2·d)，平均值為28.7801 cm3/(m2·d)。
7.結(jié)論
厚度是影響同種材質(zhì)包裝材料阻隔性能的重要因素。本文分別測(cè)試了15 μm、25 μm兩種不同厚度聚酰胺薄膜材料的氧氣透過量，從試驗(yàn)結(jié)果來看，厚度為25 μm的樣品的氧氣透過量明顯低于厚度為15 μm樣品，說明25 μm樣品對(duì)氧氣的阻隔性能更高。這種現(xiàn)象與材料厚度增加，延長了氣體在薄膜中的擴(kuò)散時(shí)間，從而引起氣體透過率降低有關(guān)。從試驗(yàn)過程來看，設(shè)備的操作簡單，智能化程度高，試驗(yàn)效率高。
