K涂層薄膜氧氣透過量與氮?dú)馔高^量的分析

　　摘要：對不同氣體的阻隔性能是K涂層薄膜的重點(diǎn)測試性能指標(biāo)之一。本文利用壓差法原理設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀分別測試了K涂層薄膜樣品對氧氣、氮?dú)獾淖韪粜阅埽⒔榻B了試驗原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為K涂層薄膜對氣體阻隔性能的測試研究提供參考。

　　關(guān)鍵詞：氧氣透過量、氮?dú)馔高^量、阻氧性能、阻隔性能、壓差法氣體滲透儀、K涂層薄膜、K膜、PVDC涂層膜

1、意義

　　PVDC（聚對苯二甲酸乙二醇酯）作為一種高阻隔性材料，常用于涂敷在阻隔性較差的PE、BOPP、BOPET、PA等薄膜表面以達(dá)到提高薄膜整體阻隔性能。涂布后形成的薄膜簡稱為K膜（即K涂層薄膜），常見的有KPA、KPET、KOPP、KPE等。由于良好的阻隔性能，K膜以單層膜或復(fù)合膜的形式在糕點(diǎn)、糖果、餅干等食品包裝中均有應(yīng)用。

　　由于所包裝產(chǎn)品種類及包裝形式的不同，對K膜材料的阻隔性要求不盡相同，如對氧氣敏感類食品、充氣包裝類食品應(yīng)對氧氣、氮?dú)饩哂休^高的阻隔性；另外，氣體分子結(jié)構(gòu)的不同也決定了不同氣體在包裝中的滲透性能有所差異。因此，對K膜進(jìn)行不同氣體阻隔性能的測試可進(jìn)一步驗證其阻隔性能是否可滿足所包裝產(chǎn)品的保質(zhì)要求。

2、試驗樣品

　　本文以一種K涂層單層膜為試驗樣品，分別測試其氧氣透過量與氮?dú)馔高^量。

3、試驗依據(jù)

　　目前，包裝材料氧氣透過量的測試方法包括壓差法與等壓法兩種，氮?dú)馔高^量的測試方法僅可采用壓差法。因此，本文選用壓差法分別測試樣品對氧氣、氮?dú)獾淖韪粜阅埽囼炦^程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》。

4、試驗設(shè)備

　　本次試驗采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀為檢測設(shè)備，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 試驗原理

　　壓差法是通過試樣兩側(cè)的壓力差實(shí)現(xiàn)氣體從高壓側(cè)向低壓側(cè)的滲透，并利用壓力傳感器監(jiān)測低壓側(cè)的壓力變化情況。首先，利用裝夾好的試樣將設(shè)備的測試腔分成上、下兩部分，再向上腔中充入一定壓力的試驗氣體，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境，試驗氣體通過試樣滲透到低壓腔，根據(jù)壓力傳感器檢測低壓腔壓力隨滲透時間的變化情況，計算試樣的氣體透過量等滲透性參數(shù)。

圖1 　 VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.2 適用范圍

　　(1) 本設(shè)備專業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測試。薄膜類包括各種塑料薄膜、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試。

　　(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測試，如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、空氣等?/span>

　　(4) 本設(shè)備可滿足多項國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

4.3 設(shè)備參數(shù)

　　測試范圍為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，可滿足客戶不同試驗條件下的檢測需求；有三個完全獨(dú)立的試驗腔，可同時測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，輕松獲得極端測試條件下的試驗結(jié)果；經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實(shí)驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結(jié)果和檢測報告。

5、試驗過程

5.1 氧氣透過量的測試

　　(1) 用取樣器從樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。

　　(2) 在設(shè)備的三個測試腔周邊均涂抹一層真空油脂，測試區(qū)域分別放置1片濾紙，將3片試樣依次粘貼在三個測試腔上，輕輕按壓，去除試樣與測試腔間的氣泡，閉合上腔并擰緊。

圖2  裝樣過程

　　(3) 設(shè)備接通氧氣氣源，在控制軟件上設(shè)置試樣名稱、抽真空時間、試驗溫度、濕度等參數(shù)信息，點(diǎn)擊開始試驗，打開真空泵，設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗，并在試驗結(jié)束后顯示試驗結(jié)果。

5.2 氮?dú)馔高^量的測試

　　設(shè)備改為接通氮?dú)鈿庠矗溆嗖僮髋c5.1相同。

6、試驗結(jié)果

　　樣品的氧氣透過量及氮?dú)馔高^量分別取3個試樣測試結(jié)果的算術(shù)平均值，本次試驗所測試K涂層薄膜樣品的氧氣透過量為7.935 cm³/(m²?24h?0.1MPa)，氮?dú)馔高^量為0.653 cm³/(m²?24h?0.1MPa)。

7、結(jié)論

　　較高的阻隔性能是K涂層薄膜區(qū)別于普通薄膜的關(guān)鍵性能。根據(jù)具體用途的不同，氧氣透過量、氮?dú)馔高^量等均為K涂層薄膜的重點(diǎn)關(guān)注性能指標(biāo)。本文利用壓差法原理分別測試了K涂層薄膜樣品對氧氣、氮?dú)獾淖韪粜阅埽瑯悠返牡獨(dú)馔高^量明顯低于氧氣透過量，這與氣體分子直徑有關(guān)。此試驗過程簡單，結(jié)果精度與智能化程度高，設(shè)備易于操作。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，本文所采用的VAC-V2壓差法氣體滲透儀即為眾多自主研發(fā)設(shè)備中的一款，該設(shè)備還可用于二氧化碳、氦氣、空氣、六氟化硫等氣體滲透性能的測試。除氣體透過量外，Labthink蘭光現(xiàn)有設(shè)備還可測試K涂層薄膜的水蒸氣透過率、抗拉性能、穿刺強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、熱封性能、厚度、總遷移量、溶劑殘留等多方面的性能指標(biāo)。了解相關(guān)設(shè)備及檢測服務(wù)信息，可登陸濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司罔站查看具體信息或致電咨詢。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。