最火包装的渗透和泄漏中

包装的渗透和泄漏(中)

电量分析型氧气透过率测试仪的原理是用试验膜隔成两个独立的气流系统，一侧为流动的待测气体(可以是纯氧气或含氧气的混合气体，可以设定相对湿度)，另一侧为流动的具有稳定相对湿度的氮气。试样两边的总气压相等，但氧的分压不同，在氧气的浓度差作用下，氧气透过薄膜。通过薄膜的氧气在氮气流的载运下送至电量分件传感器中，电量分析传感器能精确地测量出气流中所含的氧气量，从而计算出材料的氧气透过率。 电量分析型氧气透过率测试仪可以控制不同的湿度、温度及不同氧含量的气体等测试条件，能更有效地模拟包装在实际的使用条件，测试过程中试样两测压力相同，有利于减少试验过程中的泄漏和对试样的破坏，其他硬度测试法也都规定有相应的校订标准由于电量分析型氧气透过率测试仪能准确测定透过气体中氧气的成份，因而测试结果更准确、可靠。电量分析型氧气透过率测试仪由于其设计的合理及检测探头的高灵敏度，其检测精度相当高，检测最低量一般可达到薄膜为：0.01ml/m2.24h.1atm，包装件为：0.001 ml/tm。对于高精度的检测仪则检测最低量可达到据巴斯夫称薄膜为：0.001 ml/m2.24h.1atm，包装件为0.00005ml/24h.1atm，其精度比压差法高500倍。当然该仪器也有缺点，就是价格昂贵，生产厂家不多，而且其检测使用寿命不长，对于高氧气透过率的材料，测试过程中对检测探头的寿命影响不大，试验成本较高。

对于含铝箔的高阻镉性包装材料，其氧气透过率用压差法来检测是欠妥的，因为其氧气透过率较低，一般都在0.5ml/m2.24h.1atm以下。据了解，用美国摩根的电量分析型氧气透过率测试仪测量含铝箔的高阻镉性包装材料常常小于0.2ml/m2.24h,1atm。根据铝箔的针孔进行理论计算，一般良好的铝箔复合包装材料的氧气透过率小于0.1ml/m2.24h.1atm，其测量精度为0.3ml/m2.24h.1atm。显然不能满足检测含铝箔的高阻隔包装材料的要求。某药品包装因此能下降机械运转磨擦所ω构成的温度上升材料检测站在一次抽检中，氧气透过量采用日本东洋精机的氧气透过率测试仪(压差法)，结果所有含铝箔的复合材料全部不合格(0.5ml/m2.24h.1atm)，而送至上海药品监督局包装材料科研检测中心采用美国摩根(mocon)的氧气透过率测试仪(电量分析型)检测却全部合格。对于PA和EVOH等氧气透气率与环境湿度影响较大的包装材料，因压差法只能在相对湿度RH=0％的条件下检测，因一般也应采用电量分析型氧气通过率测试仪进行检测。

目前我国所使用的氧气透过率检测仪器基本上上都是压差法的，而且以日本东洋精机的产品居多。国内氧气透过率仅有GB1038《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》这一标准，检测单位也由于标准的原因，而购买压差法的氧气透过率测试仪。目前制定一个类似ASTMD3985的电量分析法测量氧气透过率的国家标准，用于测定高阻隔性和湿灵感性复合包装材料的氧气透过率是相当有必要的。

2.水蒸汽透过率的检测

目前国内外常用的水蒸气透过率的测试方法见表2，从检测原理上来分，主要有称重法和红外检定法两类。

称重法的原理是先将一定的干燥剂(一般用无水氯化钙)放入透湿杯中，在透湿杯放上被检测的薄膜，并用蜡密封，使透湿杯内形成一个封闭的空间，将透湿杯放入恒温湿的环境中，水蒸气透过测试材料后被干燥剂吸收，以适当的时间称量透湿杯的增重，从而计算出水蒸气的透过率。作为透湿杯的发展变形，容器可以是袋、瓶或其它一些容器。称重量法具有简单、方便以及仪器设备价格低廉等优点。我国的GB/T1037－1998《塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法 杯试法》、GB/T6982－1997《包装材料试验方法 透湿率》。GB/T6981－1986《硬包装容器透湿度试验方法》、GB/T6982－1986《软包装容器透湿度试验方法》都是采用称重法。但我们从其试验设计和实践中都可以发现称重法具有如下明显的缺点：

①称重法无法在一个稳定的状态下进行实验。本来水蒸汽的透过是在一个渗透的平衡状态下测定的，扩散和渗透从一个非平衡态到一个平衡态需要一定的时间，这就是我们所说的平衡时间。而有些方法(如GB/T1037－1988)的试样是在23℃的绝对干燥条件下平衡30min后进行称量的，这必然会破坏原来测试条件下的扩散和渗透平衡，从而影响实验结果的准确性。GB/T16928－1997虽然已注意到了这一问题，规定“称量最好在试验环境中进行，否则称量时间不能超过30秒”，但在实际操作中，很少把高精度的天平放在38℃，相对湿1般钢铁企业用户多选择单空间结构度90％的条件下使用，称量时间不超过30秒，更是很难做到的事。

②重复性差。称重法(特别是杯式法)测试过程中环节很多，操作人员的试样制备习惯、称量习惯都对实验结果产生很大的影响，因而实验的重复性较差。据美国ASTM报道，同一材料不同实验室采用称重法测量材料的水蒸汽透过率，其误差可高达20％，而红外检定法其误差仅为3％。

③可靠性差。称重法中的杯式法用密封蜡密封，密封蜡的组成和其质量对实验结果有较大影 响，一方面密封蜡若质量不好，容易在密封时产生微泄漏，从而产生误差，另一方面，密封蜡在38℃的条件下，存放长时间会引起重量变化，GB/T1037－1987虽然也考虑到了这方面的问题，并规定“密封蜡应在38℃，相对湿度90％条件下暴露不会软化变形，若暴露面积为50cm2，则24h内质量变化不能超过1mg”。从这一句话中我们就可以明显看出该法的检验精度不可能高于0.2g/m2.24h。

④测量时间长。由于称重法的准确度和精密度较差，重量法一般需要很长的检测时间，其检测时间是红外检定法的20倍，一般3g/m2.24h的包装材料需要约10天的检测时间。

⑤精度低，适用范围窄。正因为称重法(特别是其中的杯式法)的测量误差较大，因而一些标准(如ISO2528－1995、GB/T16928－1997)明确规定透湿率小于1g/m2.24h的包装材料的检测不适用干杯式称重法。

红外检定法的原理是用试验薄膜隔成两个独立的气流系统，一侧为具有稳定相对湿度的氮气流，另一侧为绝对干燥的氧气气流，水蒸气从潮湿的氮气流一侧透过薄膜到达干燥的氮气流，并随着干燥的氮气流流向红外检定传感器，测量出氮气中水蒸汽的含量，进而得出水蒸汽透过率。红外检定法在整个实验过程中全自动测定，不破坏扩散和渗透的平衡，因而其结果准确可靠，同时由于红外检定法其检测传感器的高灵敏度，因而可以在短时间内测量高阻隔性的材料。红外检定法测试仪器的检测精度一般可达到材料为0.005g/m2.24h，包装件为0.000052g/24h，红外检定法的精度是称重法的100倍。

我国现有的水蒸汽透过率检测仪器，有称重法和红外检定法，目前国家标准仅有称重法。对于水蒸汽透过率较大的包装材料可以用杯式称重法。即GB/T 1037－1988，对于水蒸汽透过率较小，而双可热封的材料，可用成袋的称重法，即GB/T 16928－1997的B法；对于水蒸汽透过量较小，且不可热封的材料或结构中含有吸湿性较大的材料(如纸、玻璃纸、尼龙等)时一般应以红外检定法为宜。红外检定法试验重复性好、精度高、适应材料广，当对包装材料的透湿性能有较高要求，或需对材料透湿性作精密测量时，建议采用红外检定法来测量。可惜的是，目前还没有红外检定法测量包装材料透湿率的国家标准。