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等压法和压差法的透氧测试方法比较

   日期:2012-03-02    
核心提示:目前在国际上,常用于检测包装材料阻氧性能的透氧测试方法有两种:等压法和压差法,这两种方法是根据测试时,被测样品两侧的气压状况来区分的。现行的ISO15105中的方法一是压差法,方法二是等压法;而我国现行的透氧标准GB1038制定于1988年,只规定了压差法,至今仍未将等压法修订补充入标准。

  目前在国际上,常用于检测包装材料阻氧性能的透氧测试方法有两种:等压法和压差法,这两种方法是根据测试时,被测样品两侧的气压状况来区分的。现行的ISO15105中的方法一是压差法,方法二是等压法;而我国现行的透氧标准GB1038制定于1988年,只规定了压差法,至今仍未将等压法修订补充入标准。

  压差法的试验原理:先在样品膜的两侧抽真空,然后在样品一侧输入氧气达到一个大气压,从而在样品的两侧形成一个大气压的压力差。随着氧气的逐渐透过,检测出低压室的压力增量速度,就可以计算出样品的透氧速率。压差法的测试原理相对简单,只需要对气压进行精确的测量,而且可以测试材料对多种气体的阻隔性。但是压差法在其准确性及应用方面,仍有较大的局限性,因为:

  1.在测试时,需要在样品的两侧形成一个大气压的压差,这个压差的存在会破坏材料本身的性能结构,如产生裂纹、加大针孔、材料变薄、透气面积变大,这些改变会影响测试的准确性。当包装材料应用于食品或药品包装时,是不会经受这个压差的。

  2.进口的压差法设备的最低测试范围只能达到0.5cc/m2day,再小的透过率数据是不能保证精度的。而目前镀铝膜等高阻隔包装材料的透氧率已经可以达到0.1~0.2cc/m2day左右,铝箔复合膜则更低,所以压差法已经不能适用于这些材料的检测了。

  3.压差法设备不能测试完整的包装件,只能测试膜材。有时,材料本身的透氧率不存在问题,而软包装的封边、瓶盖的密封等因素,都会严重地影响完整包装的透氧率。

  4.压差法设备不能控制测试湿度。不能检验一些亲水性材料(如尼龙、EVOH)在高湿环境下的透氧率突变情况。

  5.测试的重复性较差,台间差也会达到15~20%以上。只能用原厂的标准膜进行验证,但是由于国内外都没有溯源标准膜的供应,所以不同生产商的设备之间没有一个统一的参考值。

  6.测试效率并不高,由于在测试开始时需要在测试腔内抽真空,对于高阻隔材料,厂方推荐的抽真空时间会长达10~15小时以上;有时由于操作手法不当,就连进口设备也很难避免会抽真空失败,国产设备的抽真空技术就更不过关了。

  美国MOCON公司透氧仪等压法的测试原理:在样品膜的两侧分别通入连续流动的氧气和氮气,样品两侧的大气压相等,利用氧气在样品膜两边的恒定浓度差而引起渗透,氮气将透过的氧气全部运送到传感器上,其传感器必须采用库仑电量法传感器(美国MOCON公司专利技术),这是一种符合法拉第定律的绝对值传感器,渗透过来的氧气经过传感器时,传感器就会释放出4倍的电子,根据电流的大小就能检测出通过传感器的氧分子数量。和压差法相比,美国MOCON公司透氧仪等压法是一个更精确、先进的测试方法,因为:

  1.测试时,样品膜两侧的气压相同,不会破坏材料本身的性能结构,更接近于包装材料真实使用的环境。

  2.等压法设备的测试范围最低能达到0.005cc/m2day,足以准确地检测这些高阻隔材料。

  3.可以测试完整的包装件或瓶,只需要加装很小的附件。

  4.测试腔的湿度可以控制在0%,或者35%~90%之间,而且美国MOCON公司透氧仪的湿度传感器放置在样品旁,真实反映样品处的湿度,能够对亲水性材料进行准确的湿度环境下透氧率测试。

  5.测试重复性很好,一般只有±1%或者±0.05cc/m2day,而且可以利用追溯美国标准研究院NIST的标准膜来验证设备,使得台间差也只有2~3%,不同实验室的测试结果能够有很好的比对性。

  6.测试效率高,由于不需要抽真空,一般阻隔样品只需要一个白天就能完成,高阻隔材料也只需要最多1~2天时间。

  综上所述,美国MOCON公司等压透氧测试法更适合于用于高阻隔材料的准确测试,而且还能对完整包装件进行检测,是最先进和准确的方法,我们正期待着中国GB标准能尽快地引入这个方法,使测试准确性更上一层楼。

            

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