摘要：薄膜的厚度是影響氧氣透過(guò)量的重要因素。本文分別測(cè)試了厚度為10 μm、12 μm、15 μm、25 μm的同種材質(zhì)的薄膜材料的氧氣透過(guò)量，對(duì)比了該材質(zhì)薄膜的氧氣透過(guò)量隨相應(yīng)厚度變化情況，并介紹了試驗(yàn)原理、相關(guān)壓差氣體滲透儀的參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容，為材料氧氣透過(guò)量的研究及測(cè)試提供參考。
關(guān)鍵詞：厚度、氧氣透過(guò)量、壓差法、壓差法氣體滲透儀、薄膜材料、阻氧性能
1、意義
對(duì)于材質(zhì)結(jié)構(gòu)相同的包裝材料而言，材料的厚度是影響其阻隔性能的重要因素。材料的厚度增加，延長(zhǎng)了氣體在包裝材料中的滲透路徑，使得氣體從試樣的一側(cè)滲透到另一側(cè)的時(shí)間增加，從而降低了滲透過(guò)材料的氣體量，提高了材料對(duì)氣體的阻隔性能。然而，材料厚度增加勢(shì)必會(huì)提高包裝成本，且環(huán)保性降低，因此，在選用包裝時(shí)如何協(xié)調(diào)控制包裝成本、保證包裝環(huán)保性及阻隔性三者的關(guān)系，則需要研究材料厚度與其阻隔性能的關(guān)系。本文針對(duì)性測(cè)試了相同材質(zhì)材料、不同厚度薄膜對(duì)應(yīng)的氧氣透過(guò)量，并繪制厚度與氧氣透過(guò)量關(guān)系趨勢(shì)圖，以評(píng)價(jià)厚度對(duì)材料阻氧性的影響。
2、試驗(yàn)樣品
本次試驗(yàn)以某種單層膜材料為試驗(yàn)樣品，分別測(cè)試厚度為10μm、12μm、15μm、25μm樣品的氧氣透過(guò)量。
3、試驗(yàn)依據(jù)
目前，軟塑包裝材料氧氣透過(guò)量的測(cè)試方法包括壓差法、等壓法(庫(kù)侖計(jì)法)，本次試驗(yàn)采用壓差法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)過(guò)程依據(jù)方法標(biāo)準(zhǔn)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》進(jìn)行。
4、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀測(cè)試樣品的氧氣透過(guò)量，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
壓差法原理即根據(jù)壓力傳感器所測(cè)得氣體壓力的變化情況得到材料的氣體滲透性能相關(guān)參數(shù)，也是通過(guò)壓力差使氣體在試樣兩側(cè)發(fā)生滲透。將試樣裝夾在設(shè)備的測(cè)試腔中，使設(shè)備的上、下腔分開(kāi)，上腔中充填測(cè)試氣體，下腔通過(guò)抽真空形成低壓環(huán)境，上腔的氣體通過(guò)試樣滲透到下腔中，下腔中的氣體壓力因此而發(fā)生變化。通過(guò)下腔中的壓力傳感器對(duì)下腔氣體壓力隨滲透時(shí)間的增加情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，即可計(jì)算得到試樣的氣體透過(guò)量、氣體滲透系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)及溶解度系數(shù)等氣體滲透參數(shù)。
圖1 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
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狻⒖諝獾取?/span>
(4) 本設(shè)備可滿(mǎn)足多項(xiàng)國(guó)家和標(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)
測(cè)試范圍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；有三個(gè)*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
(1) 從厚度為10 μm的樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣，在設(shè)備的三個(gè)測(cè)試腔周邊均勻涂抹真空油脂，并各放置一片支撐用濾紙，然后將3片試樣分別裝夾在3個(gè)測(cè)試腔中，擰緊測(cè)試腔蓋。
(2) 設(shè)備連接氧氣氣源。在控制軟件中設(shè)置試樣名稱(chēng)、試樣厚度、試驗(yàn)溫度、濕度及試驗(yàn)?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，打開(kāi)真空泵，啟動(dòng)試驗(yàn)。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)對(duì)試樣的氧氣滲透性能進(jìn)行測(cè)試，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。
(3) 按照(1)、(2)中的步驟依次測(cè)試厚度為12 μm、15 μm、25 μm樣品的氧氣透過(guò)量。
6、試驗(yàn)結(jié)果
取每種樣品3片試樣測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值為該樣品的氧氣透過(guò)量。本次所測(cè)得厚度為10 μm、12 μm、15 μm、25 μm樣品的氧氣透過(guò)量分別為84.608 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、67.069 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、56.483 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、29.164 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。根據(jù)樣品厚度及對(duì)應(yīng)的氧氣透過(guò)量作圖，如圖2所示。
7、結(jié)論
本次試驗(yàn)利用壓差法設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀對(duì)4種厚度不同的相同材質(zhì)薄膜樣品的氧氣透過(guò)量進(jìn)行了測(cè)試，設(shè)備易于操作，試驗(yàn)效率高，試驗(yàn)結(jié)果的精度高，重復(fù)性好，可以真實(shí)的反映出樣品對(duì)氧氣的阻隔性能。從圖2中可以看出，隨著厚度的增加，樣品的氧氣透過(guò)量降低，說(shuō)明樣品對(duì)氧氣的阻隔性能隨樣品厚度的增加而提高；另外，隨著厚度的增加，樣品氧氣透過(guò)量的變化趨勢(shì)變緩，即在樣品厚度較薄時(shí)，厚度增加，樣品的阻氧性能提高明顯，但隨著厚度的繼續(xù)增加，厚度的變化對(duì)提高樣品阻氧性能的影響變小。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高新(分隔符)技術(shù)企業(yè)，成立30年來(lái)積累了大量寶貴而豐富的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在*傳感器技術(shù)及設(shè)計(jì)理念的指引下，厚積薄發(fā)，推出了全新一代的C系列阻隔性檢測(cè)設(shè)備，該系列檢測(cè)設(shè)備采用自主傳感器技術(shù)，在測(cè)試精度、效率與自動(dòng)化方面進(jìn)行了革命性升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了包裝阻隔性設(shè)備的震撼蛻變。了解相關(guān)設(shè)備信息，可登陸濟(jì)南蘭光公司站查看具體信息或致電咨詢(xún)。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。
