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不同温度下同种PET复合膜材料氧气透过量的监测方法

2016年12月14日 发表评论 阅读评论

摘要:在不同的环境条件下,同种包装材料的阻隔性存在一定的差异。为了验证这种差异,本文以包装常用的PET/PE复合膜材料为例,分别测试其在10℃、0%RH与30℃、0%RH下的氧气透过量,试验所采用的检测设备为Labthink兰光VAC-V2 压差法气体渗透仪,并简要介绍了该设备的参数、试验的操作过程及试验原理。测试结果表明PET/PE材料在10℃、0%RH的氧气透过量明显低于其在30℃、0%RH下氧气透过量。

关键词:氧气透过量、试验条件、温度、包装材料、压差法气体渗透仪、阻氧性、阻隔性

1. 意义

随着运输能力不断提升及食品、药品、保健品等产品生产技术的日益成熟,各类产品在时间及空间范围内的流通越来越广。在流通的时间及空间跨度内,所使用的包材应与产品具有良好的相容性,以防止流通环境变化引起包材性质劣变,对产品的保护作用减弱,进而导致产品质量劣化。

我国是一个地大物博、四季分明的国家,南北方、冬夏季环境的温湿度相差较大,北方、冬季的温度低且干燥,微生物及各种酶的活性较低,产品中各种成分的氧化变质速度慢,而南方、夏季的温度、湿度均较高,环境适宜,微生物及酶的活性较高,产品发生氧化变质的速度较快,因此,就对包材阻氧性能的要求来说,与北方、冬季相比,产品在南方、夏季销售及存储时要求包材应具有更高的阻氧性。而对于同种包装材料来说,其阻氧性能的高低与所处的环境条件息息相关,通过验证包材在不同条件下的氧气透过量,确认在各种环境下包材的阻氧性能均能满足产品的保质要求,是保证产品可放心流通的重要前提之一。

2. 检测方法

塑料复合膜材料的氧气透过量测试方法主要分为压差法、等压法(库仑法)两种,其中压差法可参考的标准为GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》,等压法可参考的标准为GB/T 19789-2005《包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》。本文采用压差法、依据GB/T 1038检测样品的阻氧性能。

3. 试验样品

本文以PET/PE复合膜为例,检测其在10℃、0%RH及30℃、0%RH两种条件下的氧气透过量。

4. 检测设备

本验证试验所用检测设备为济南兰光机电技术有限公司自主研发生产的VAC-V2 压差法气体渗透仪。

图1  VAC-V2压差法气体渗透仪

4.1 试验原理

设备的测试腔分为上、下两部分,并被试样隔开,上部测试腔为高压腔,下部测试腔为低压腔。试验时,首先对低压腔抽真空,然后对整个测试腔抽真空,达到规定的真空度后,关闭低压腔,向高压腔内充入一定压力的试验气体,如此试样的两侧便形成了一定的压力差。根据气体的扩散原理,试验气体会在压力差的作用下,由高压腔穿过试样渗透到低压腔,通过对低压腔内压强随时间的变化进行监测,即可得到试样的阻隔性数据。

4.2 适用范围

(1) 本设备专业用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的气体透过率、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。

l  薄膜类:如各种塑料薄膜、塑料复合薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料。

l  片材类:如各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料,如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本设备还可扩展到航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。

(3) 本设备适用于多种气体的透过率测试,如氧气、二氧化碳、氮气、氦气、空气等。

(4) 本设备可满足多项国家和国际标准,如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

4.3设备参数

l  设备的测试范围为0.05 ~ 50000 cm3/m2·24h·0.1MPa,真空分辨率可达到0.1 Pa。

l  设备的控温范围为5℃ ~ 95℃,控温精度为±0.1℃;控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH,控湿精度为±1%RH,可满足客户不同试验条件下的检测需求。

l  本设备有三个完全独立的试验腔,可同时测试三种相同或不同的试样。

l  本设备可进行任意温度下的数据拟合,轻松获得极端测试条件下的试验结果。

l  经过改制,本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试。

l  本设备提供标准膜进行快速校准,保证检测数据的准确性和通用性。

l  本设备支持LystemTM实验室数据共享系统,统一管理试验结果和检测报告。

5. 试验过程

5.1 裁样从待测的PET/PE复合膜样品表面裁取直径为97 mm的试样3片。在23±2℃的环境条件下,将裁好的试样放置在干燥器中进行状态调节48 h。

5.2 测厚利用测厚仪测试试样厚度,至少测试5点,并取平均值。

5.3 装样沿试验腔的周围涂抹一层真空油脂,然后在试验腔中间测试区域内放置一片直径为65 mm的滤纸,可以支撑试样,并能防止低压腔被污染。最后将试样平整的粘贴在试验腔上,合上上腔,并拧紧。

图2 装样过程

5.4 设置参数设置试样厚度、试验温度(10℃)、试验湿度(0%RH)等参数信息。

5.5 开始试验打开真空泵、水浴控温装置,点击开始试验选项,试验开始。

5.6 读取数据试验结束后读取试验结果。

5.7 按照5.1 ~ 5.6的步骤,测试试样在30℃、0%RH条件下的氧气透过量。

6. 试验结果

10℃、0%RH条件下PET/PE复合膜试样的氧气透过量为43.2071 cm3/(m2∙24h∙0.1MPa),30℃、0%RH条件下该试样的氧气透过量为167.0067 cm3/(m2∙24h∙0.1MPa),说明所检测试样在两种试验条件下的氧气透过量相差较大。

7. 结论

包材存储于不同环境条件下其阻氧性存在较大的差异,企业在选用包材时应在掌握不同环境条件下包材阻氧性能的基础上,充分考虑包材的这种性能变化对产品可能产生的影响,从而降低因包材与产品的相容性差而导致产品发生变质的概率。VAC-V2 压差法气体渗透仪是一款专业用于薄膜、片材等试样氧气透过量的检测设备,配备有精准的温度、湿度控制系统,可以轻松实现试样在不同的试验条件下氧气透过量的检测,且试验结果的精度高、重复性好,可真实反映试样的阻氧性能。Labthink兰光是一家专业生产研发包装检测设备、提供高效可靠包装检测服务的高新技术企业,多年来为全球客户提供了上万次阻氧性检测设备与服务。了解相关的检测设备与服务,您可登陆www.labthink.com查看具体信息或直接致电0531-85068566咨询。Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术交流与合作。

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