詳談刮板薄膜蒸發(fā)器材料阻隔性能的比較研究。

1、意義

阻隔性能是包裝材料保護(hù)內(nèi)部產(chǎn)品的基本性能之一，不同產(chǎn)品性狀的差異決定了其對所用包裝材料的阻隔性能要求的差異。包裝材料的阻隔性能與材質(zhì)結(jié)構(gòu)、厚度等因素有關(guān)，對于材質(zhì)相同的薄膜材料而言，厚度增加，阻隔性能有所提高。

復(fù)合膜材料是被大多數(shù)產(chǎn)品普遍采用的塑料包裝，其通過將不同種類的單層膜材料復(fù)合制成的包裝形式可充分利用不同材料的優(yōu)勢性能以滿足產(chǎn)品的包裝要求。刮板薄膜蒸發(fā)器由于不同種類單層膜在包裝結(jié)構(gòu)中發(fā)揮的主要作用不同，增加不同結(jié)構(gòu)層材料的厚度對提高包裝整體阻隔性的效果迥異。因此，盲目增加包材厚度可能既達(dá)不到預(yù)期的阻隔性，又嚴(yán)重影響包裝的環(huán)保性并提高了包裝成本。本文通過對不同厚度薄膜材料氧氣透過量的測試，對比分析不同結(jié)構(gòu)層厚度增加對包裝阻氧性能的影響。

2、試驗(yàn)樣品

本次試驗(yàn)以PET(12μm)/PE(45μm)、PET(12μm)/PE(60μm)、PET(25μm)/PE(45μm)三種不同厚度與結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜材料為樣品，測試其氧氣透過量。

3、試驗(yàn)依據(jù)

本文采用壓差法原理對樣品進(jìn)行測試，試驗(yàn)過程依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》進(jìn)行。

4、試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)利用VAC-V2壓差法氣體滲透儀對樣品進(jìn)行測試，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(yàn)原理

壓差法是通過壓力差實(shí)現(xiàn)氣體滲透過程，并根據(jù)氣體壓力的變化計算氣體透過量。將試樣裝夾在設(shè)備的測試腔之間，使測試腔分為上、下兩個腔，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境，上腔充入一定壓力的試驗(yàn)氣體形成高壓環(huán)境，試驗(yàn)氣體從高壓腔通過試樣滲透到低壓腔，引起低壓腔壓力變化，根據(jù)所測得低壓腔壓力隨滲透時間的變化情況，可計算試樣的氣體透過量等相關(guān)參數(shù)。

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：如各種塑料薄膜、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：如各種工程塑料、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、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣、空氣等?br/>

(4) 本設(shè)備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。

4.3設(shè)備參數(shù)

測試范圍為0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，刮板薄膜蒸發(fā)器真空分辨率可達(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，可滿足試樣不同試驗(yàn)條件下的檢測需求;有三個完全獨(dú)立的試驗(yàn)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(yàn)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LystemTM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測報告。

5、試驗(yàn)過程

(1) 用取樣器從待測試的三種樣品表面各裁取直徑為97 mm的試樣一片。

(2) 在設(shè)備的三個測試腔周邊均涂抹一層薄薄的真空油脂，然后在每個測試腔上依次放入濾紙、試樣，輕輕按壓試樣，趕走試樣與測試腔接觸部位的氣泡，合上測試腔上蓋，并擰緊。

(3) 設(shè)置試樣名稱、試樣厚度、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度等參數(shù)信息，打開真空泵，點(diǎn)擊開始試驗(yàn)選項，試驗(yàn)開始。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。

6、試驗(yàn)結(jié)果

所測試PET(12μm)/PE(45μm)、PET(12μm)/PE(60μm)、PET(25μm)/PE(45μm)三種樣品的氧氣透過量分別為106.297 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、87.406 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、45.617 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果來看，與PET(12μm)/PE(45μm)樣品相比，材料厚度增加的PET(12μm)/PE(60μm)、PET(25μm)/PE(45μm)兩種樣品的氧氣透過量均降低，其中PE層厚度增加15 μm樣品的氧氣透過量降低幅度較低，而PET層厚度增加13 μm樣品的氧氣透過量降低幅度較高。這說明試樣厚度增加提高了包裝整體的阻氧性能，由于PET層在所測試樣品中承擔(dān)主要的阻氧作用，增加PET層厚度更加有利于提升包裝整體的阻氧性能。