包装材料对不同气体阻隔性能的比较分析

摘要：随着包装形式的多样化发展，与包装直接接触的气体种类增多，包装材料对不同气体的阻隔性是影响包装保质效果的重要因素。本文通过测试BOPP/CPP薄膜对氧气、氮气的阻隔性能对比分析了包装材料对不同气体阻隔性的高低，并描述了试验原理、试验过程、设备参数及适用范围等内容，为企业监控分析材料对气体的阻隔性能提供参考。

关键词：氧气透过量、氮气透过量、BOPP/CPP、包装材料、阻隔性能、压差法气体渗透仪

1、意义

随着产品种类的增多及包装技术的进步，产品的包装形式越来越多，例如抽真空包装、充氮包装、气调包装等，对这些形式的包装来说，包装材料对气体的阻隔性能是影响包装效果的重要因素。若包装材料的阻隔性较差，包装内部与环境中的气体交换量较大，则会引起包装中的气体成分含量发生变化，影响包装的保质效果。以气调包装为例，气调包装通过对包装内部不同气体含量比例的控制以保持产品的外观及质量，而同种包装材料对不同气体的阻隔能力并不相同，这与气体分子的大小及其与包装材料的相容性有关，一般来说气体分子越小，与材料的相容性越好，气体越容易在材料中渗透，即气体透过量越高。这种不同气体透过量的差异很可能会导致包装内部气体比例发生变化。因此，通过对不同气体阻隔性的比较分析，研制并选择合适阻隔性能的包装材料，对保证包装发挥其保质效果具有重要意义。

2、试验依据

气体透过性能的检测方法有压差法与等压法两种测试原理，受传感器种类及试验原理的限制，等压法一般仅可测试氧气透过量，本文采用压差法可测试样品对不同气体的阻隔性能，所依据的标准为GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》。

3、试验样品

本次试验所选择的样品为干法复合而成的BOPP/CPP薄膜，分别测试该样品的氧气透过量与氮气透过量。

4、试验设备

本文所利用的试验设备为VAC-VBS压差法气体渗透仪，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图1  VAC-VBS压差法气体渗透仪

4.1 试验原理

压差法指的是试验过程中试样两侧保持一定的压力差，并通过测试低压侧压力的变化情况得到试样气体透过量的方法。具体的实现过程为，试样装夹到设备上后将测试腔分为上、下两腔，通过对设备上、下腔抽真空至一定的真空度，然后向上腔充入一定压力的试验气体，使上、下腔保持一定的压力差，上腔内的气体在压力差的作用下，通过试样渗透到下腔中，通过测试下腔中的压力变化情况得到试样的气体透过量。

4.2 适用范围

(1) 本设备适用于多种薄膜、片材的气体渗透性能测试。薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料；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。

(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。

4.3 设备参数

测试范围为0.1 ~ 100,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)；可同时完成3个试样的测试，试验结果为3个试样测试结果的平均值；试样的温度范围为15 ~ 55℃，控温精度为±0.1℃；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；支持Lystem^TM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BOPP/CPP薄膜样品表面裁取直径为80 mm的试样6片，放置在23 ℃的干燥器中状态调节48 h。

5.2 氧气透过量测试

(1) 在三个测试腔的周边均匀涂抹真空油脂，并在测试区域放置滤纸。取其中3片试样分别粘贴在设备的3个测试腔表面，去除试样与测试腔间的气泡，并用试样夹紧装置夹紧。

图2 试样装夹图

(2) 设置试样名称、试验温度、试验湿度等参数信息，点击试验选项，试验开始，打开真空泵。试验结束后，设备显示试验结果。

5.3 氮气透过量测试                                                   

设备接上氮气气源，按照5.2中的步骤检测试样的氮气透过量。

6、试验结果

本次试验所测试的BOPP/CPP薄膜样品的氧气透过量为779.0179 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，氮气透过量为202.3561 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、结论

从本文的试验结果来看，所测得样品的氧气透过量明显高于氮气透过量，这说明在相同时间内、相同条件下渗透过包装材料的氧气量更多，这种现象与氮气分子直径大于氧气分子直径有关。另外，从试验过程来看，设备易于操作，试验效率与智能化程度高，测试精度高，测试结果可靠，可以准确的反映出所测试样品对氧气、氮气的阻隔性能。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发、生产与包装检测服务的高新技术企业，始终致力于为客户提供高端、专业、精密的检测设备与准确、高效、贴心的检测服务，目前现有设备包括气体透过量检测设备、水蒸气透过量检测设备、智能电子拉力试验机、密封试验仪、摩擦系数仪、迁移量及不挥发物测定仪、撕裂度仪等多款设备，了解相关设备及检测服务内容，可登陆www.labthink.con查看。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作。