塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 红外检测器法

摘要：试验温度是影响包装材料水蒸气透过率测试结果的重要因素，本文通过对不同温度下材料水蒸气透过率的测试，分析了试验温度对包材阻湿性的影响，并介绍了试验原理、设备WVTR-E3水蒸气透过率测试系统参数及适用范围、试验过程等内容，为企业监控不同温度下材料的水蒸气透过率提供参考。1、意义水蒸气透过率是评价包装材料阻湿性的指标，是影响包装材料对所包装产品保护功能的重要因素，是防止产品出现受潮、发霉、结块等问题的重要屏障。影响包装材料水蒸气透过率的因素较多，如包装材质、厚度、材料内部结构及温度、湿度等环境条件等，一般来说，含铝箔、PVDC、镀铝膜、镀氧化物膜等材料包装的水蒸气透过率较低，同种材质包装厚度较厚者、结晶度、取向程度较高者其阻湿性较高，另外，包装材料不同的使用或存储环境同样会影响其水蒸气透过率，因此对于已经成型的包装材料来说，可通过对存储及流通环境的控制，使包装材料的阻湿性满足产品的保质要求。本文测试了不同试验温度下材料的水蒸气透过率，并分析材料的阻湿性随温度的变化情况。2、试验依据包装材料水蒸气透过率的测试方法有杯式法、电解传感器法、湿度传感器法、红外传感器法等，本次试验依据红外传感器法测试样品，所依据的标准为GB/T 26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 红外检测器法》。3、试验样品本文以某企业生产的塑料薄膜为试验样品，分别测试其在25℃、90%RH与38℃、90%RH条件下的水蒸气透过率。4、试验设备本次试验所采用的试验设备为C390水蒸气透过率测试系统，该设备由山东普创工业科技有限公司自主研发生产。4.1 试验原理红外传感器法是以水分子定量吸收红外光为原理，通过测试红外光经过含有水分子的载气前后的衰减程度计算试样的水蒸气透过率。试验时，设备的试验腔被试样分隔成上、下两个测试腔，上腔为高湿侧，下腔为低湿侧，水蒸气会通过试样由上腔渗透至下腔，并被下腔中的载气氮气携带至红外传感器出进行测试，从而得到试样的水蒸气透过率。4.2 适用范围(1) 本设备适用于薄膜类、片材类、纸张、纸板及其复合材料类、容器类等包装件的水蒸气透过率的测试。其中薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、玻纤铝箔纸复合膜等；片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；纸张、纸板及其复合材料类包括纸张、纸板等，如烟包镀铝纸、纸铝塑复合片材等；容器类包括塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶，如茶叶铝罐、可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属包装袋、金属三片罐、塑料化妆品软管包装、牙膏软管包装、果冻杯等。该设备还可扩展用于太阳能背板、液晶显示屏膜、医药泡罩、药品塑料瓶、无菌护创膜、汽车油箱、电池塑料外壳等特殊包装件水蒸气透过率的测试。(2) 本设备符合GB/T 31355、ISO 15106-2、ASTM F1249、GB/T 26253、TAPPI T557、JIS K7129、YBB00092003。5、试验过程5.1 裁样用专用取样品从待测试的薄膜样品表面裁取试样6片，放置在23±2℃、50±10%的环境下状态调节4 h。5.2 25℃下水蒸气透过率测试(1) 在设备3个测试腔周边涂抹一层真空油脂，取3片试样分别装夹到设备中。(2) 设置试验条件(25℃、90%RH)、试样名称、试验模式等参数信息，点击试验选项，试验开始。打开气源，调节载气流量，使测试腔内的湿度达到设定值。试验结束后设备显示试样的水蒸气透过率值。5.3 38℃下水蒸气透过率测试除试验温度设置为38℃外，其余过程按照5.2中的步骤进行测试。6、试验结果25℃、90%RH条件下，所测试薄膜试样的水蒸气透过率分别为3.11 g/(m2·24h)、3.09 g/(m2·24h)、3.17 g/(m2·24h)，平均值为3.12 g/(m2·24h)；38℃、90%RH条件下，所测试薄膜试样的水蒸气透过率分别为6.91 g/(m2·24h)、6.86 g/(m2·24h)、6.83 g/(m2·24h)，平均值为6.87 g/(m2·24h)。7、结论从试验过程可以看出，设备的操作简单，智能化程度高；从每种试验条件下的试验结果来看，各测试值间的偏差小，重复性好，且测试结果的精度高；由两种试验条件下测试结果的平均值可知，38℃条件下的水蒸气透过率明显高于25℃条件下的水蒸气透过率，即在25℃的环境中所测试薄膜样品的阻湿性较高。　Paratronix WVTR-E3 水蒸气透过率测试仪(红外法) ■产品简述 适用于测定塑料薄膜、铝箔塑膜、防水材料、金属箔片等高阻隔材料的水蒸气渗透性能。可扩展测试瓶、袋等容 器。 ■技术参数 项目 参数 型号 WVTR-E3 测量范围(膜) 测试范围 0.002~1000g/(m2.24h)(薄膜及片材) 试样数量 3 分辨率 0.001 g/(m2.day) 样品尺寸 中30mm-中110mm 测试面积 50.24 cm2 试样厚度 ≤3mm 测试模式 三腔数据独立 温控范围 5℃~65℃(分辨率±0.01℃) 控温精度 ±0.1℃ 控湿范围 0~100%RH 控湿精度 ±1%RH 载 气 99.999%高纯氮气(气源用户自备) 载气流量 0~100ml/min(全自动控制) 气源压力 ≥0.28MPa/40.6psi 接口尺寸 1/8" 校正方式 标准膜校正 主机尺寸 350mm (L)×695 mm (W)×410mm (H) 主机重量 60Kg 电源 AC 220V 50Hz 测试原理及产品描述 采用红外传感器法原理。具有一定湿度的加湿氮气在材料的一侧流动，干燥氮气在材料的另一侧以固定的流量流 动；湿度梯度差的存在，导致水蒸气从高湿侧透过薄膜扩散到低湿侧；在低湿侧，透过的水蒸气被流动的干燥氮气(载 气)携带至红外传感器；传感器对载气的水蒸气浓度会产生对应的电信号；精确测量传感器电信号，计算试样的水蒸 仨透过率等参数。 参照标准 YBB 00092003、GBT 26253、ASTM1F1249、ISO 15106-2、TAPPI T557、JIS K7129ISO 15106-3、GB/T 21529、DIN 53122-2、YBB 00092003 测试应用 薄膜 各种塑料薄膜、塑料复合薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔复合膜、玻纤铝箔纸 复合膜等膜状材料的水蒸气透过率测试。 片材 PP 片、PVC 片、PVDC 片、金属箔片、胶片、硅片等片状材料的水蒸气透过率测试。 纸张、纸板及其复合材料 烟包镀铝纸、纸铝塑复合片材等纸张、纸板的水蒸气透过率测试。 包装件 酒瓶、可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、三片罐、化妆品包装、牙膏软管、果冻杯、酸奶杯等塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属材质的瓶、袋、罐、盒、桶的水蒸气 透过率测试。 包装件封盖 各种容器封盖的水蒸气密封性能测试。 液晶显示屏 液晶显示屏及相关膜片的水蒸气透过性能测试。 太阳能背板 太阳能背板及相关材料的的水蒸气透过性能测试。 管材 PPR等各种材料管子的水蒸气透过性能测试。 医药泡罩 医药泡罩整体水蒸气透过性能测试。 无菌护创膜、医用膏药贴剂 无菌护创膜、医用膏药贴剂等的水蒸气透过性能测试。 电池外壳 电池外壳的水蒸气透过性能测试。 备不受外部环境温度干扰； ● 自动湿度控制：湿度自动控制，无机械旋钮，无需人工干预； 可选触控屏操作界面 专业测试软件，实时显示测试数据及曲线 进口高速高精度采集芯片，有效保证测试准确性与实时性 配置标准串行通讯口 键式操作，简单方便，即学即会 全自动测试：设定测试参数，开始后测试自动进行，自动判断试验结束并保存测试结果； 激光式脉冲调制的红外传感器，长光程吸收，测量精度更高； 精密管道与阀门，专利的管道冲洗技术，保证载气的洁净度，测试效率更高； ● 独有的试样防侧漏密封安装技术，增强试样密封； 高效测试，氮气低消耗； ● 符合中国 GMP 对数据可追溯性、权限管理等功能的要求，计算机化系统完全满足医药行业需要(选购) ■产品配置 系统配置：测试主机、计算机、测试软件、通讯线缆、水吸收阱、取样器、氮气瓶精密减压阀、真空密封脂、打印机 选配件：容器测试附件和容器温度控制装置 备注：气源和蒸馏水(用户自备)