试验温度对包装材料水蒸气透过率的影响分析

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C390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。

关键词：水蒸气透过率、阻湿性、温度、水蒸气透过率测试系统、包装材料、红外传感器法

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，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图1  C390水蒸气透过率测试系统

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 设备参数

薄膜类试样测试面积为50 cm²时，测试范围0.05 ~ 40 g/(m²·24h)，测试面积为7 cm²时，测试范围0.35 ~ 280 g/(m²·24h)；容器类试样的测试范围为0.00025 ~ 0.2 g/(pkg·d)；试验温度控制范围为15℃ ~ 55℃，控温精度为±0.2℃；湿度范围为5%RH ~ 90%RH、100%RH，控湿精度为±2%RH；人工、比例、循环三种试验模式为不同阻隔性质的材料提供了合适的检测方法；使用第二代三腔一体集成块，三个测试腔均可独立设计，试验过程互不干扰，试验结果独立显示。

4.3 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。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，可测试项目涵盖了包装材料的全方位性能，如氧气透过量、氮气透过量、二氧化碳透过量、水蒸气透过量、拉伸性能、热封强度、密封性能、撕裂强度、摩擦系数、溶剂残留、总迁移量等。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！