本文結(jié)合ASTM F 1307標(biāo)準(zhǔn),，對(duì)有關(guān)包裝容器的透氧性測(cè)試給以簡(jiǎn)單介紹。
隨著包裝行業(yè)發(fā)展的日新月異,，輕巧且方便運(yùn)輸?shù)陌b容器,，如PET塑料瓶、紙塑鋁復(fù)合軟包裝等新型材料逐步取代了笨重,、易碎的玻璃瓶包裝,，然而這些新型包裝材料的性能，尤其是阻隔性能能否滿足產(chǎn)品包裝的質(zhì)量要求呢,？這是消費(fèi)者,、包裝產(chǎn)品的使用者及制造者、各級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)共同關(guān)心的話題,，同時(shí)也是急需解決的問(wèn)題,。目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有明確的包裝物透氧性測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),，因此在進(jìn)行相關(guān)測(cè)試時(shí)一般遵循ASTM F 1307標(biāo)準(zhǔn)。
1 適用范圍
這個(gè)測(cè)試方法探討了一種用于確定氧氣滲透進(jìn)入包裝物的穩(wěn)定滲透速率的測(cè)試方法,。更明確地說(shuō),，這種測(cè)試方法適用于在通常使用時(shí)能夠封起一個(gè)干燥空間的所有包裝物。
2 測(cè)試方法概要
這種試驗(yàn)方法按照與測(cè)試方法D 3985 所描述的相似方式使用庫(kù)侖氧氣傳感器及其相關(guān)設(shè)備,。氧氣透過(guò)率（O2GTR）是將包裝物固定在測(cè)試裝置上并在測(cè)試環(huán)境中達(dá)到平衡后測(cè)定的,。包裝物裝夾完成后能夠形成如下的測(cè)試環(huán)境：包裝物內(nèi)側(cè)被氮?dú)饬骶徛齼艋⑼鈧?cè)暴露在氧氣濃度已知的環(huán)境中,。包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中,，它含有20.8％的氧氣，或者是浸在100％的氧氣環(huán)境中,。當(dāng)氧氣滲透通過(guò)包裝物壁進(jìn)入載氣氮?dú)饬髦�,，它�?huì)被載氣流攜帶至庫(kù)侖傳感器處，庫(kù)侖傳感器探測(cè)到氧氣會(huì)輸出電流,，電流的大小與單位時(shí)間內(nèi)流入傳感器的氧氣總量成正比,。
這種試驗(yàn)方法中采用氧氣作為測(cè)試氣體，氮?dú)庾鳛檩d氣氣體,。在包裝物的外部和內(nèi)部形成一定的氧濃度差,，外部為氧濃度高的一側(cè)，而內(nèi)部為氧濃度低的一側(cè),，在整個(gè)滲透過(guò)程中氧氣從包裝物外部透過(guò)包裝物壁向內(nèi)部滲透。
3 包裝物透氧性測(cè)試數(shù)據(jù)的表示方法
包裝物的氧氣透過(guò)率是單位時(shí)間內(nèi)滲透通過(guò)包裝物表面的氧氣總量,�,！腟I單位是mol/pkg·s。必須寫(xiě)明測(cè)試狀態(tài),，包括溫度,、氧氣分壓差、以及包裝物兩側(cè)的濕度,。O2GTR的常用單位是cm3(STP)/pkg·d,，這里1cm3(STP) 等于 44.62×10-6mol。）Oxygen permeance (PO2’)——the ratio of the O2GTR to the difference between the partial pressure of O2 on the two sides of the package wall.（氧氣滲透量是O2GTR 與包裝物壁兩側(cè)氧氣分壓差的比值,。）由于在一定的環(huán)境條件下,，透過(guò)的氧氣摩爾數(shù)與它的體積可互相轉(zhuǎn)換，因此無(wú)論是用摩爾數(shù)表示還是使用氣體體積表示,，含義都是相同的,。
如果將包裝物的測(cè)試結(jié)果單位與薄膜的測(cè)試結(jié)果單位相比較不難發(fā)現(xiàn)，測(cè)試面積沒(méi)有了,，這表示它不再參與計(jì)算,，取而代之的是一個(gè)pkg單位,。
3.1 pkg 的定義
對(duì)于沒(méi)有接觸過(guò)包裝物阻隔性測(cè)試的人來(lái)講，會(huì)感到這個(gè)單位非常陌生,，其實(shí)它就是一個(gè)適用于任何包裝物的數(shù)量單位,，相當(dāng)于件、包,，是package的簡(jiǎn)寫(xiě),。例如，2.25L的PET瓶或是1L的PET瓶都是1pkg,，不因體積,、面積的不同而改變。
3.2 pkg單位的使用原因
顧名思義,，進(jìn)行包裝物的透氧性測(cè)試就是為了獲取真實(shí)的包裝物整體透氧數(shù)據(jù),。以前為了獲得包裝物的透氧數(shù)據(jù)需要先檢測(cè)容器片材的氧氣透過(guò)量，然后按照容器的表面積以及容器各處的厚度來(lái)估算容器整體的透氣量,�,？墒侨萜鞯谋诤窈懿痪鶆颍庑魏懿灰�(guī)則致使難以準(zhǔn)確測(cè)定容器的表面積,，而且材料性質(zhì)在包裝物的吹塑,、注塑等生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了一定的變化，因此容器透氣量的估算結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果確實(shí)存在一定的差距,，這樣直接檢測(cè)包裝物的透氧性就更加重要了,。無(wú)論包裝物的外形如何、厚度是否均勻,，都可以利用pkg單位表示出包裝物整體的氧氣阻隔性能,，這對(duì)進(jìn)行包裝物整體的阻隔性能分析是十分有利的。
4 設(shè)備的標(biāo)定
這種測(cè)試方法中所使用的氧氣傳感器是一種按照法拉第定律產(chǎn)生線性輸出的庫(kù)侖裝置,�,！�(jīng)驗(yàn)表明，在一些情況下會(huì)出現(xiàn)由于傳感器損耗,、損壞達(dá)到一定程度而削弱傳感器的響應(yīng)效率,。）因此，測(cè)試系統(tǒng)需要周期標(biāo)定,。標(biāo)定過(guò)程與試驗(yàn)過(guò)程相同,，標(biāo)定數(shù)據(jù)用來(lái)計(jì)算校正因子Q。Q將直接參與正式試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算,，因此標(biāo)定系數(shù)Q的準(zhǔn)確與否直接影響到今后測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,。
5 試驗(yàn)過(guò)程
5.1 包裝物裝夾
將包裝物裝夾到設(shè)備上的方法取決于包裝物的外形、類型以及測(cè)試對(duì)象,。對(duì)于多數(shù)試驗(yàn),，包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中（20.8％氧氣）,。但是如果包裝物的阻隔性很好，可以把包裝物浸入100％的氧氣環(huán)境中來(lái)增加測(cè)試濃度梯度,，這對(duì)試驗(yàn)更加有利,。這可以通過(guò)用一個(gè)塑料袋或是其它容器罩在包裝物外面并向其中注入氧氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。）圖1是標(biāo)準(zhǔn)中給出的包裝物裝夾示意圖,，需要注意在容器封口處,、以及各進(jìn)氣管、出氣管的密封處理,。
Labthink TOY-C1提供了一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)100％氧氣濃度的測(cè)試環(huán)境（圖2）,，操作簡(jiǎn)單，重復(fù)使用性好,。這種裝夾結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是利用特殊設(shè)計(jì)輕松實(shí)現(xiàn)了包裝物兩側(cè)的氣流循環(huán),，而且無(wú)需管路支持循環(huán)，管路的接頭少了,，也就減少了設(shè)備出現(xiàn)泄漏的可能性,。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中給出的膠封結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)圖1），它不需要對(duì)進(jìn)氣管和出氣管進(jìn)行膠封,，因此簡(jiǎn)化了整套包裝物裝夾附件的安裝和拆卸,。
5.2 測(cè)試過(guò)程
準(zhǔn)備設(shè)備…然后整夜用干燥載氣流緩慢干燥系統(tǒng)（繞開(kāi)傳感器）�,！瓿砂b物附加裝置的裝夾,。…吹洗整個(gè)系統(tǒng),。開(kāi)啟50～60mL/min的氮?dú)饬鲀艋b物內(nèi)的空氣,，凈化時(shí)間取決于包裝物的體積�,！档偷�?dú)饬魉僦?～15mL/min并保持30min（繞開(kāi)傳感器）�,！瓕⒌�?dú)饬饕雮鞲衅�,。…�?dāng)傳感器的連續(xù)輸出值開(kāi)始穩(wěn)定不變時(shí),，操作者就可以記下這個(gè)值了,，這個(gè)值就是Ee（包裝物）�,！俅卫@開(kāi)傳感器,。移走包裝物，并在載氣裝置間插入一個(gè)不銹鋼材質(zhì)的“高阻隔包裝物”回路,。10～15min后,，再將載氣流引入傳感器,。保持這種配置30min，或是當(dāng)傳感器的輸出電流減小并穩(wěn)定在一個(gè)較低的值上后,，就可以把這個(gè)值作為Eo（包裝物）記錄下來(lái),。…將設(shè)備置于備用狀態(tài),。）在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,，載氣流的流速是否合適是至關(guān)重要的，必須按照標(biāo)準(zhǔn)精確調(diào)節(jié),。
5.3 其它注意事項(xiàng)
首先,，采用的氧氣傳感器是消耗型傳感器，當(dāng)傳感器的輸出信號(hào)出現(xiàn)了明顯的衰減且無(wú)法通過(guò)標(biāo)定系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)時(shí)就需要更換傳感器,。Back diffusion of air into the unit is undesirable.（最好不要出現(xiàn)空氣反向滲透進(jìn)入系統(tǒng)的情況,。）這是因?yàn)榭諝庵屑s21％的氧氣濃度會(huì)使傳感器損耗較大，因此在不使用傳感器時(shí)最好在其內(nèi)部始終保持有一低流速的氮?dú)饬鳌?/FONT>
其次,，進(jìn)行低阻隔性包裝物的檢測(cè)時(shí)可適當(dāng)降低混合測(cè)試氣體中的氧氣含量,。當(dāng)測(cè)試阻隔性差的包裝物時(shí)，載氣流中的氧氣含量就會(huì)很高,，這容易引起傳感器的飽和,。解決這個(gè)問(wèn)題的一條有效途徑是將包裝物放置在一種混合測(cè)試氣體中，其中的氧氣濃度比空氣中的氧氣濃度都要低,�,？梢岳脺y(cè)試氣體中的氧氣分壓值進(jìn)行之后的測(cè)試結(jié)果換算。）這需要在包裝物外面加套塑料袋來(lái)保證袋內(nèi)的氧含量,，而且塑料袋的阻隔性要很好,，否則由于塑料袋兩側(cè)（一側(cè)為空氣，另一側(cè)為混合氣體）存在氧氣濃度差,，也會(huì)增加袋內(nèi)的氧氣含量,，這對(duì)于控制測(cè)試氣體中的氧氣含量是不利的，更不利于得出客觀準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果,。
再次,，需要控制環(huán)境溫度。多數(shù)塑料的氧氣透過(guò)率每攝氏度能變化3～9％,。由于包裝物測(cè)試附加裝置并沒(méi)有提供控溫功能,，因此從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看把設(shè)備放在沒(méi)有溫漂的恒溫環(huán)境中更有利于數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性。
6 總結(jié)
ASTM F 1307是目前用于檢測(cè)包裝物透氧性的標(biāo)準(zhǔn)方法,。它采用傳感器法測(cè)試原理,；測(cè)試結(jié)果以包裝物為單位，方便對(duì)包裝物進(jìn)行整體評(píng)價(jià),；Reference Package（參考包裝物）標(biāo)定系統(tǒng)得校正因子Q,，是測(cè)試的重要步驟之一,；試樣裝夾過(guò)程繁雜，但是裝夾的效果卻直接影響到試驗(yàn)結(jié)果,， Labthink TOY-C1提供的試樣裝夾方式是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法之一,。
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