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復(fù)合膜食品包裝的滲透和泄漏檢測(cè)分析方法

點(diǎn)擊數(shù)： 2360   發(fā)布時(shí)間： 2014-07-21 18:36:00   信息來(lái)源： 塑料包裝

        摘要  本文對(duì)包裝的滲透和泄漏進(jìn)行了分析，提出應(yīng)從包裝材料、包裝過(guò)程、運(yùn)輸和銷售全過(guò)程考察包裝的密閉性能的觀點(diǎn)。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外常見的氧氣透過(guò)率、水蒸汽透過(guò)率的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析比較，指出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際操作過(guò)程中的一些問(wèn)題，文章還給出了常用的泄漏檢測(cè)方法，并對(duì)泄漏產(chǎn)生的原因進(jìn)行了論述。

         關(guān)鍵詞 包裝 泄漏 氧氣透過(guò)率 水蒸汽透過(guò)率 測(cè)試方法

      一、概述

        包裝除了美觀和物理防護(hù)外，其最重要的性能就是密閉性能，水蒸汽或氣體進(jìn)入或泄出包裝的途徑有三種：滲透和泄漏。

        滲透是指氣體或水蒸汽從高濃度區(qū)進(jìn)入表面，通過(guò)向材料的擴(kuò)散，而又從低濃度區(qū)的另一表面解吸，滲透的速度與包裝材料的結(jié)構(gòu)、厚度、厚度均勻性、溫度、濕度等有關(guān)，同時(shí)也與擴(kuò)散劑的種類有關(guān)。滲透對(duì)于包裝件來(lái)說(shuō)有二種，一是穿通包裝材料的滲透，另一穿過(guò)包裝件中包裝材料結(jié)合處的滲透(如：熱封的封口部分的熱合處)。后一種滲透一般較小，往往容易被人們所忽視，但在某些特定條件下，對(duì)包裝件的整體密封性可能會(huì)有很大的影響。對(duì)于高阻隔性的包裝，為了整個(gè)包裝件有較高的密閉性能，減少熱封處的滲透，封口應(yīng)有足夠的寬度，使用的熱封材料必須要有一定的阻隔性能。

 

 泄漏是與滲透完全不同的兩個(gè)概念。

 泄漏是指水蒸汽或氣體通過(guò)材料的裂縫、微孔或兩材料間的微小間隙而泄出或進(jìn)入包裝，它是對(duì)流(總壓力梯度引起的強(qiáng)制流動(dòng))和擴(kuò)散(濃度梯度引起的分子運(yùn)動(dòng))兩種作用共同組成的。泄漏的速度取決于泄漏孔隙的大小、包裝件內(nèi)的壓力、擴(kuò)散劑的種類以及環(huán)境的溫度、濕度等。為了減少泄漏，對(duì)于機(jī)械結(jié)合密封的包裝件來(lái)說(shuō)，機(jī)械密封外應(yīng)有足夠且能持久的壓力，機(jī)械密封界面必須具有足夠的表面光潔度和相應(yīng)的尺寸精度，兩機(jī)械密封材料中最好有一種材料具有一定的彈性和較小的永久變形。對(duì)于熱封密閉的包裝，為了避免熱封處的泄漏，必須要有良好的包裝機(jī)械，控制好熱封的時(shí)間、溫度、壓力以及冷壓的時(shí)間、壓力、溫度等，同時(shí)熱封層的厚度及包裝材料的厚度也必須適當(dāng)。當(dāng)然包裝袋的形式也對(duì)泄漏有很大影響，一般三邊封袋要比中封袋、風(fēng)琴袋、自立袋等發(fā)生泄漏的機(jī)率較小。

      

       作為一個(gè)包裝件，因?yàn)闈B透和泄漏兩者都可能同時(shí)存在的，所以大多數(shù)包裝件的測(cè)試結(jié)果都是滲透和泄漏總和。在包裝設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，將泄漏和滲透區(qū)分開來(lái)是很重要的，因?yàn)?/span>在整個(gè)包裝的密閉性中，往往其中一種為主要影響因素。但是應(yīng)清楚：不論泄漏是否主要因素，在一個(gè)包裝中確定是否存在泄漏以及了解泄漏的位置、泄漏率，對(duì)整個(gè)包裝的設(shè)計(jì)制造都是相當(dāng)重要的。我國(guó)主要偏重于材料的滲透性(氧氣和水蒸汽)的測(cè)試，缺少對(duì)包裝件和產(chǎn)品的整體密閉性能的檢驗(yàn)方法。對(duì)于包裝件的泄漏，也僅有一些定性的檢驗(yàn)方法。有些產(chǎn)品的包裝，包裝材料的測(cè)試結(jié)果是令人滿意的，但在應(yīng)用過(guò)程中卻常常不如意，這是因?yàn)榘b材料在其成型、充填、熱封、殺菌以及貯存、運(yùn)輸、銷售等過(guò)程中，材料的阻隔性能會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生新的泄漏。由于最可靠的產(chǎn)品密閉性能都是靠最后的包裝成品的測(cè)試來(lái)獲得的，筆者認(rèn)為，只要有可能就應(yīng)該對(duì)包裝件，而不僅僅對(duì)包裝材料進(jìn)行試驗(yàn)，這樣才能給包裝一個(gè)真實(shí)的評(píng)價(jià)。

      

       二、包裝的滲透

       包裝的滲透性能一般分為氣體透過(guò)率和水蒸汽透過(guò)率二類，而氣體透過(guò)率一般又以對(duì)包裝物影響較大的氧氣為代表。

       1．氣體透過(guò)率的檢測(cè)

      目前國(guó)內(nèi)外常用的氣體滲透性的測(cè)試方法見表1，從測(cè)試原理來(lái)分，有壓差法和通過(guò)電量分析傳感器的成份分析法兩類。

表1氣體滲透性的測(cè)試方法

測(cè)試方法	測(cè)試方法名稱	樣品類型	擴(kuò)散劑	測(cè)試方法	測(cè)試條件
ASTM D726—1999	非疏松的紙對(duì)空氣抗透性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法	材料	空氣	體積變化	1.2Kpa和3.0Kpa，另一測(cè)的壓力不作規(guī)定
ASTM D1434—1998	測(cè)定塑料薄膜和片材氣體 滲透率的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法	材料	任何氣體	壓力或體 積變化	23℃±2℃RH=0％
ASTM D3985—1995	用電量分析傳感器測(cè)量塑 料薄膜或薄片透氧率的標(biāo) 準(zhǔn)測(cè)試方法	材料	氧氣	電量分析 傳感器	溫度、溫度不作規(guī)定
ASlM F1927—1998	用電量分析傳感器在可控 的相對(duì)溫度下測(cè)量阻隔材 料的氧氣透過(guò)率	材料	氧氣	電量分析 傳感器	溫度、濕度不作規(guī)定
ASTM F1037—1990	用電量分析傳感器測(cè)量干 燥包裝件的氧氣透過(guò)率的 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法	包裝件	氧氣	電量分析 傳感器	濕度RH=O％
GB／T 1038—2000	塑料薄膜和薄片氣體透過(guò) 性試驗(yàn)方法——壓差法	材料	氣體	體積變化	高壓為1．0×1dpa，RH一0％．溫度未作規(guī)定
JIs K一7126	用電量分析傳感器測(cè)量包 裝材料的氧氣透過(guò)率	材料	氧氣	壓力或體 積變化	溫度、濕度不作規(guī)定
JIS Z一1707—1995	食品包裝用塑料薄膜	材料	氣體	壓力變化	一般為20℃，濕度RH=0％

壓差法的測(cè)定原理是用試驗(yàn)薄膜隔成兩個(gè)獨(dú)立的空間，將其中一側(cè)(高壓室)充人測(cè)定用氣體，而另一側(cè)(低壓室)則抽真空，這樣在試樣兩側(cè)就產(chǎn)生了一定的壓差，高壓室的氣體就會(huì)通過(guò)薄膜滲透到低壓室，通過(guò)測(cè)量低壓室的壓力或體積變化就可以得出氣體的滲透率。壓差法具有簡(jiǎn)單的、方便、可以測(cè)定各種氣體，以及儀器設(shè)備價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)唯一的氣體透過(guò)率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 1038—2000就是采用了壓差法，我國(guó)目前企業(yè)和事業(yè)單位所使用的氣體透過(guò)率測(cè)試儀器也基本上是壓差法的儀器。但我們從實(shí)驗(yàn)原理和儀器的使用實(shí)踐中都可以發(fā)現(xiàn)壓差法具有如下明顯的特點(diǎn)：

①壓差法的測(cè)試條件為：高壓室的擴(kuò)散劑是絕對(duì)干燥的氣體。實(shí)驗(yàn)中的相對(duì)濕度RH=0％，而許多包裝在使用中，環(huán)境的相對(duì)濕度并非為RH=0％，有些材料(如PA、EVOH等)的氣體透過(guò)率還與環(huán)境的濕度有很大的關(guān)系。

      ②壓差法的測(cè)試條件為中低壓室是真空。在實(shí)際包裝中僅真空包裝符合這種條件，常見的包裝內(nèi)外壓力是基本相等的。同時(shí)該測(cè)試結(jié)果是氣體分子在氣壓差和濃度差的雙重作用下透過(guò)試驗(yàn)薄膜時(shí)，因而測(cè)量結(jié)果常常編大。上海藥用包裝材料測(cè)試所應(yīng)用美國(guó)摩根(MOCON)的透氧儀(試驗(yàn)時(shí)，兩側(cè)壓力相等)與德國(guó)的壓差法的透氧儀進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明壓差法的測(cè)量結(jié)果偏大，特別是當(dāng)氧氣透過(guò)率小于5．鰣肺．24．h．1atm時(shí)更為明顯。

     ③壓差法的測(cè)試過(guò)程中材料的兩側(cè)存在壓差，這會(huì)破壞某些較為脆弱的材料的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)小的裂紋，針孔等缺陷，壓差的存在還會(huì)使材料產(chǎn)生形變，使材料厚度變薄，透氣面積增大，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；測(cè)試過(guò)程中壓差的存在，不利于試樣的固定和密封，容易產(chǎn)生泄漏，而外界氣體進(jìn)入系統(tǒng)的低壓室，檢測(cè)系統(tǒng)又不能進(jìn)行識(shí)別；試驗(yàn)材料兩側(cè)存在壓差，因而在試驗(yàn)過(guò)程中的試驗(yàn)是要受外力的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試的，材料的受力狀態(tài)會(huì)改變材料的一些微觀結(jié)果，因而會(huì)對(duì)材料的阻鎘性能有一定的影響，雖然目前沒(méi)有這方面的研究報(bào)告，但對(duì)于某些材料平說(shuō)這是一個(gè)不能忽略的問(wèn)題。

        ④壓差法由于其檢測(cè)手段的局限性，一般不能檢測(cè)包裝件的透氣性，而包裝性透氣性對(duì)于評(píng)價(jià)包裝的密閉是最可靠的。

     ⑤壓差法由于其實(shí)驗(yàn)方法的局限性，儀器的精度較低，一般測(cè)量的最低量?jī)H為1.0一3.5ml/m²．24h.1atm，目前該類儀器最好的也不過(guò)0．5ml/m²．24h．1atm，而且在低透過(guò)量的條件下，實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性較差。電量分析型氧氣透過(guò)率測(cè)試儀的原理是用試驗(yàn)?zāi)じ舫蓛蓚€(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為流動(dòng)的待測(cè)氣體(可以是純氧氣或含氧氣的混合氣體，可以設(shè)定相對(duì)濕度)，另一側(cè)為流動(dòng)的具有穩(wěn)定相對(duì)濕度的氮?dú)?。試樣兩邊的總氣壓相等，但氧的分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣透過(guò)薄膜。通過(guò)薄膜的氧氣在氮?dú)饬鞯妮d運(yùn)下送至電量分件傳感器中，電量分析傳感器能精確地測(cè)量出氣流中所含的氧氣量，從而計(jì)算出材料的氧氣透過(guò)率。

 電量分析型氧氣透過(guò)率測(cè)試儀可以控制不同的濕度、溫度及不同氧含量的氣體等測(cè)試條件，能更有效地模擬包裝在實(shí)際的使用條件，測(cè)試過(guò)程中試樣兩測(cè)壓力相同，有利于減少試驗(yàn)過(guò)程中的泄漏和對(duì)試樣的破壞，由于電量分析型氧氣透過(guò)率測(cè)試儀能準(zhǔn)確測(cè)定透過(guò)氣體中氧氣的成份，因而測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠。電量分析型氧氣透過(guò)率測(cè)試儀由于其設(shè)計(jì)的合理及檢測(cè)探頭的高靈敏度，其檢測(cè)精度相當(dāng)高，檢測(cè)最低量一般可達(dá)到薄膜為：0．01ml/m²．24h．1atm，包裝件為：0．001ml/m².24h．1atm。對(duì)于高精度的檢測(cè)儀則檢測(cè)最低量可達(dá)到薄膜為：0．001 ml/m²．24h．1atm，包裝件為0．00005ml/m².4h．1atm，其精度比壓差法高500倍。當(dāng)然該儀器也有缺點(diǎn)，就是價(jià)格昂貴，生產(chǎn)廠家不多，而且其檢測(cè)使用壽命不長(zhǎng)，對(duì)于高氧氣透過(guò)率的材料，測(cè)試過(guò)程中對(duì)檢測(cè)探頭的壽命影響不大，試驗(yàn)成本較高。

 對(duì)于含鋁箔的高阻鎘性包裝材料，其氧氣透過(guò)率用壓差法來(lái)檢測(cè)是欠妥的，因?yàn)槠溲鯕?/span>透過(guò)率較低，一般都在0．5ml/m².4h．1atm以下。據(jù)了解，用美國(guó)摩根的電量分析型氧氣透過(guò)率測(cè)試儀測(cè)量含鋁箔的高阻鎘性包裝材料常常小于0．2ml/m²．24h，1atm。根據(jù)鋁箔的針孔進(jìn)行理論計(jì)算，一般良好的鋁箔復(fù)合包裝材料的氧氣透過(guò)率小于0．1ml/m²．24h．1atm，其測(cè)量精度為0．3ml/m²．24h．1atm。顯然不能滿足檢測(cè)含鋁箔的高阻隔包裝材料的要求。某藥品包裝材料檢測(cè)站在一次抽檢中，氧氣透過(guò)量采用日本東洋精機(jī)的氧氣透過(guò)率測(cè)試儀(壓差法)，結(jié)果所有含鋁箔的復(fù)合材料全部不合格(0．5ml/m²．24h．1atm)，而送至上海藥品監(jiān)督局包裝材料科研檢測(cè)中心采用美國(guó)摩根(mocon)的氧氣透過(guò)率測(cè)試儀(電量分析型)檢測(cè)卻全部合格。對(duì)于PA和EVOH等氧氣透氣率與環(huán)境濕度影響較大的包裝材料，因壓差法只能在相對(duì)濕度RH=0％的條件下檢測(cè)，因一般也應(yīng)采用電量分析型氧氣通過(guò)率測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。

目前我國(guó)所使用的氧氣透過(guò)率檢測(cè)儀器基本上上都是壓差法的，而且以日本東洋精機(jī)的產(chǎn)品居多。國(guó)內(nèi)氧氣透過(guò)率僅有GBl038《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法》這一標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)單位也由于標(biāo)準(zhǔn)的原因，而購(gòu)買壓差法的氧氣透過(guò)率測(cè)試儀。目前制定一個(gè)類似ASTMD3985的電量分析法測(cè)量氧氣透過(guò)率的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，用于測(cè)定高阻隔性和濕靈感性復(fù)合包裝材料的氧氣透過(guò)率是相當(dāng)有必要的。

2．水蒸汽透過(guò)率的檢測(cè)

目前國(guó)內(nèi)外常用的水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試方法見表2，從檢測(cè)原理上來(lái)分，主要有稱重法和紅外檢定法兩類。

  

稱重法的原理是先將一定的干燥劑(一般用無(wú)水氯化鈣)放入透濕杯中，在透濕杯放上被檢測(cè)的薄膜，并用蠟密封，使透濕杯內(nèi)形成一個(gè)封閉的空間，將透濕杯放人恒溫濕的環(huán)境中，水蒸氣透過(guò)測(cè)試材料后被干燥劑吸收，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間稱量透濕杯的增重，從而計(jì)算出水蒸氣的透過(guò)率。作為透濕杯的發(fā)展變形，容器可以是袋、瓶或其它一些容器。稱重量法具有簡(jiǎn)單、方便以及儀器設(shè)備價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)的GB／T1037—1998《塑料薄膜和片材透水蒸汽性試驗(yàn)方法杯試法》、GB／T6982—1997《包裝材料試驗(yàn)方法透濕率》。GB／T698l一1986《硬包裝容器透濕度試驗(yàn)方法》、GB／T6982—1986《軟包裝容器透濕度試驗(yàn)方法》都是采用稱重法。但我們從其試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐中都可以發(fā)現(xiàn)稱重法具有如下明顯的缺點(diǎn)：

     ①稱重法無(wú)法在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本來(lái)水蒸汽的透過(guò)是在一個(gè)滲透的平衡狀態(tài)下測(cè)定的，擴(kuò)散和滲透從一個(gè)非平衡態(tài)到一個(gè)平衡態(tài)需要一定的時(shí)間，這就是我們所說(shuō)的平衡時(shí)間。而有些方法(如GB／T1037—1988)的試樣是在23℃的絕對(duì)干燥條件下平衡3min后進(jìn)行稱量的，這必然會(huì)破壞原來(lái)測(cè)試條件下的擴(kuò)散和滲透平衡，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。GB／T16928—1997雖然已注意到了這一問(wèn)題，規(guī)定“稱量最好在試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行，否則稱量時(shí)間不能超過(guò)30秒”，但在實(shí)際操作中，很少把高精度的天平放在38℃，相對(duì)濕度90％的條件下使用，稱量時(shí)間不超過(guò)30秒，更是很難做到的事。

     ②重復(fù)性差。稱重法(特別是杯式法)測(cè)試過(guò)程中環(huán)節(jié)很多，操作人員的試樣制備習(xí)慣、稱量習(xí)慣都對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，因而實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性較差。據(jù)美國(guó)AS聊報(bào)道，同一材料不同實(shí)驗(yàn)室采用稱重法測(cè)量材料的水蒸汽透過(guò)率，其誤差可高達(dá)20％，而紅外檢定法其誤差僅為3％。

   ③可靠性差。稱重法中的杯式法用密封蠟密封，密封蠟的組成和其質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大影響，一方面密封蠟若質(zhì)量不好，容易在密封時(shí)產(chǎn)生微泄漏，從而產(chǎn)生誤差，另一方面，密封蠟在38℃的條件下，存放長(zhǎng)時(shí)間會(huì)引起重量變化，GB／T1037—1987雖然也考慮到了這方面的問(wèn)題，并規(guī)定“密封蠟應(yīng)在38℃，相對(duì)濕度90％條件下暴露不會(huì)軟化變形，若暴露面積為50cm²，則24h內(nèi)質(zhì)量變化不能超過(guò)1mg”。從這一句話中我們就可以明顯看出該法的檢驗(yàn)精度不可能高于0．2g／m²．24h。

   ④測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)。由于稱重法的準(zhǔn)確度和精密度較差，重量法一般需要很長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間，其檢測(cè)時(shí)間是紅外檢定法的20倍，一般3g／m²．24h的包裝材料需要約10天的檢測(cè)時(shí)間。

  ⑤精度低，適用范圍窄。正因?yàn)榉Q重法(特別是其中的杯式法)的測(cè)量誤差較大，因而一些標(biāo)準(zhǔn)(如IS02528—1995、GB／T16928一1997)明確規(guī)定透濕率小于1g／m²．24h的包裝材料的檢測(cè)不適用干杯式稱重法。

       紅外檢定法的原理是用試驗(yàn)薄膜隔成兩個(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為具有穩(wěn)定相對(duì)濕度的氮?dú)饬鳎硪粋?cè)為絕對(duì)干燥的氧氣氣流，水蒸氣從潮濕的氮?dú)饬饕粋?cè)透過(guò)薄膜到達(dá)干燥的氮?dú)饬鳎㈦S著干燥的氮?dú)饬髁飨蚣t外檢定傳感器，測(cè)量出氮?dú)庵兴羝暮?，進(jìn)而得出水蒸汽透過(guò)率。紅外檢定法在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中全自動(dòng)測(cè)定，不破壞擴(kuò)散和滲透的平衡，因而其結(jié)果準(zhǔn)確可靠，同時(shí)由于紅外檢定法其檢測(cè)傳感器的高靈敏度，因而可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量高阻隔性的材料。紅外檢定法測(cè)試儀器的檢測(cè)精度一般可達(dá)到材料為0．005g／m²．24h，包裝件為0．000052g／24h，紅外檢定法的精度是稱重法的100倍。

我國(guó)現(xiàn)有的水蒸汽透過(guò)率檢測(cè)儀器，有稱重法和紅外檢定法，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅有稱重法。對(duì)于水蒸汽透過(guò)率較大的包裝材料可以用杯式稱重法。即GB／T 1037—1988，對(duì)于水蒸汽透過(guò)率較小，而雙可熱封的材料，可用成袋的稱重法，即GB／T 16928—1997的B法；對(duì)于水蒸汽透過(guò)量較小，且不可熱封的材料或結(jié)構(gòu)中含有吸濕性較大的材料(如紙、玻璃紙、尼龍等)時(shí)～般應(yīng)以紅外檢定法為宜。紅外檢定法試驗(yàn)重復(fù)性好、精度高、適應(yīng)材料廣，當(dāng)對(duì)包裝材料的透濕性能有較高要求，或需對(duì)材料透濕性作精密測(cè)量時(shí)，建議采用紅外檢定法來(lái)測(cè)量?？上У氖?，目前還沒(méi)有紅外檢定法測(cè)量包裝材料透濕率的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

        3．注意事項(xiàng)

        包裝材料的滲透性能，不論是水蒸汽透過(guò)率還是氧氣透過(guò)率，在檢測(cè)和檢測(cè)結(jié)果的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題：

   ①滲透率這一概念是在薄膜符合虎克定律(FicRian)條件下得出的，對(duì)于氧氣而言，除了個(gè)別吸氧材料外，一般都是符合虎克法定律。但是由于水蒸汽和有機(jī)物的滲透過(guò)程中，會(huì)與不少聚合物會(huì)發(fā)生相互作用，因而一般屬于非虎克定律型擴(kuò)散。

     ②對(duì)于復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)不一定對(duì)稱，因而存在試樣的正反面問(wèn)題。某些材料，如PVDC涂布BOPP或PVDC與PvC復(fù)合硬片，其正反面的氧氣透過(guò)率測(cè)量結(jié)果差別較大，有時(shí)甚至可以達(dá)到1倍之差。這是因?yàn)樵趯?shí)際測(cè)試過(guò)程中，所測(cè)得的結(jié)果是穿過(guò)試樣的滲透和密封部的滲透兩者之和。在藥品的泡罩包裝中使用的PVDC和PvC復(fù)合硬片，有些廠家是用PVDC面與PTP鋁箔熱封，有些廠家用PvC面與PTP鋁箔熱封，從原理是講，應(yīng)該是高阻鎘層PVDC與PTP鋁箔熱封才合理，因?yàn)檫@樣可以最有效地密封藥品。

     ③對(duì)于吸附性吸濕性較大的包裝材料，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)考慮其吸附和脫附等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，同時(shí)應(yīng)清楚平衡時(shí)間一般較長(zhǎng)，而且即使是同一環(huán)境下，經(jīng)過(guò)不同過(guò)程的平衡態(tài)也未必相同，這就是說(shuō)材料的平衡態(tài)，不但與平衡的環(huán)境有關(guān)，而且與過(guò)程有關(guān)。

  ④應(yīng)該高度重視檢測(cè)過(guò)程中的泄漏問(wèn)題，任何實(shí)驗(yàn)得出的水蒸汽透過(guò)率和氧氣透過(guò)率都是滲透和泄漏的總和，只有在泄漏可以忽略不計(jì)的條件下，所測(cè)得的滲透才是準(zhǔn)確的。操作的細(xì)節(jié)和一些輔助材料(如密封蠟，真空脂等)都對(duì)測(cè)試過(guò)程中的泄漏有重大影響。

     ⑤包裝材料與包裝件是兩個(gè)不同的概念，用高阻鎘性的包裝材料，不一定可以生產(chǎn)出高阻隔性的包裝件。從包裝材料到包裝件，從包裝件到到消費(fèi)者手中，在這一過(guò)程中其中許多因素都會(huì)影響產(chǎn)品的最終阻隔性能。

        三、包裝的泄漏

包裝的泄漏一般有兩類：一類是由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)本身的原因而產(chǎn)生的不可避免的泄漏(如瓶與瓶蓋的泄漏)，這種泄漏要通過(guò)改變包裝的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)才能解決問(wèn)題(如瓶與瓶蓋的泄漏可通過(guò)增加瓶口熱封墊片來(lái)解決泄漏)；另一類是由于包裝在制造、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中產(chǎn)生的缺陷造成的泄漏，這種泄漏在不改變?cè)O(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的條件下，通過(guò)調(diào)整能得到解決。確定一個(gè)包裝中是否存在泄漏，以及判定泄漏的位置，對(duì)于包裝工程來(lái)說(shuō)是十分重要的。目前國(guó)內(nèi)外常用的包裝泄漏測(cè)試方法如表3。

        表3 包裝氣密性測(cè)試方法

從測(cè)試方法來(lái)看，包裝的泄漏一般以定性為主，其檢測(cè)目的也主要是檢測(cè)包裝件在包裝材料的生產(chǎn)、包裝的成型、充填、熱封、殺菌以及貯存、運(yùn)輸銷售過(guò)程中是否存在某些缺陷而造成產(chǎn)品的泄漏。

由產(chǎn)品的缺陷造成的泄漏一般有兩種：壓穿和漏封。壓穿是指包裝材料受外力的擠壓而形成一個(gè)穿透的孑L或裂紋，其產(chǎn)生原因一般有：

①熱封壓力太大。在熱封過(guò)程中，如果熱封壓力或熱封模具不平行，造成局部壓力過(guò)大，常常會(huì)壓穿一些較為脆弱的包裝材料。

②熱封模粗糙、有棱角或異物。制造不良的熱封新模常常會(huì)壓傷包裝材料，有些熱封模碰傷后會(huì)產(chǎn)生鋒利的棱，也極易壓穿包裝材料。

③包裝材料的厚度選擇不對(duì)。有些包裝機(jī)械對(duì)包裝材料的厚度有要求，如果厚度太大，包裝袋的某些位置可能會(huì)壓穿。如枕型包裝機(jī)，其包裝材料的厚度一般不應(yīng)大于60IIM，如果包裝材料太厚，在枕型包裝的中封部位就極易壓斷。

④包裝材料的結(jié)構(gòu)選擇不對(duì)。有些包裝材料其抗壓穿性能較差，不能用于包裝一些較硬的有棱角的東西，如用紙鋁塑復(fù)合材料用于包裝顆粒沖劑，就很容易造成壓穿。

⑤包裝的模具設(shè)計(jì)不當(dāng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，若熱封膜的?？着c所包裝物的形狀和大小不相符，而包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度又不同，在包裝過(guò)程中也很容易壓穿或壓裂包裝材料。

漏封是由于某些因素存在，使本應(yīng)通過(guò)加熱融熔結(jié)合的部位，沒(méi)有封上，漏封一般有如下幾種原因：

①熱封溫度不夠。同一包裝材料在不同的熱封部位要求的熱封溫度不同，不同的包裝速度要求的熱封溫度不同，不的包裝溫度要求的熱封溫度不同，包裝設(shè)備縱封和橫封要求的熱封溫度不同，同一塊熱封模，不同部位的溫度也可能不一樣，這些都是在包裝中必須考慮的問(wèn)題。對(duì)于熱封設(shè)備來(lái)說(shuō)，還存在一個(gè)控溫精度的問(wèn)題，目前國(guó)產(chǎn)包裝設(shè)備其控溫精度較差，一般都有±lO℃的偏差，就是說(shuō)，如果我們控制的溫度為140℃的話，實(shí)際上在包裝過(guò)程中其溫度在130℃一150℃之間。許多公司的氣密性檢查，都采用成品中隨機(jī)抽樣來(lái)檢查，其實(shí)這并非是一種好的方法。最可靠的方法是在溫度變化范圍內(nèi)的最低溫度點(diǎn)取樣，而且應(yīng)連續(xù)取樣，使樣品能足夠覆蓋模具縱橫向的各部位。

②封口部位受污染。在包裝的填充過(guò)程中、包裝材料的封口位置常常被包裝物所污染，污染一般又分為液體污染和粉塵污染。解決封口部位受污染的問(wèn)題可以通過(guò)改進(jìn)包裝設(shè)備，使用抗污染、抗靜電的熱封材料等方法來(lái)解決。

③設(shè)備和操作方面的問(wèn)題。如熱封膜夾有異物，熱封壓力不夠，熱封膜具不平行等。

④包裝材料的問(wèn)題。如電暈過(guò)面，熱封層爽滑劑太多而引起熱封不良等。

包裝的泄漏在實(shí)際中還存在一種“半漏泄”，就是說(shuō)在包裝產(chǎn)品的成型、充填、熱封、殺菌以及運(yùn)輸和銷售過(guò)程中，雖然沒(méi)有產(chǎn)生內(nèi)外連通的穿孔泄漏現(xiàn)象，但其高阻隔層(如鋁箔、S10)【阻隔涂層或鍍層)產(chǎn)生了折裂或針孔，“半泄漏”將嚴(yán)重影響包裝件的整體密封性能，在包裝工程中是一個(gè)不可忽略的因素。筆者曾對(duì)鋁箔的針孔及其對(duì)阻隔性能的影響，做過(guò)一些研究工作，并得出了由鋁箔針孔參數(shù)計(jì)算鋁箔及其復(fù)合材料的氧氣透過(guò)率和水蒸汽透過(guò)率的理論公式。如何在包裝的設(shè)計(jì)、材料的選擇、包裝設(shè)備的配合等方面減少包裝材料在包裝過(guò)程和流通過(guò)程阻隔層的折裂和針孑L；如何檢測(cè)包裝材料的耐折裂性能，如何評(píng)價(jià)阻隔層折裂后對(duì)包裝件影響，這些都是在實(shí)踐中很有意義的課題。

         四、結(jié)束語(yǔ)

筆者在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和實(shí)踐中，遇到許多包裝的滲透和泄漏方面的問(wèn)題，覺得其涉及面很廣，包括包裝材料的生產(chǎn)、使用、包裝設(shè)備的配套、包裝成品貯存、運(yùn)輸和銷售及最終消費(fèi)者的使用等全過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)的水蒸汽和氧氣透過(guò)量的檢測(cè)中更是問(wèn)題多多，故寫此文章，希望能拋磚引玉，對(duì)有關(guān)滲透和泄漏的標(biāo)準(zhǔn)制定及實(shí)際的包裝材料的生產(chǎn)和使用中有所指導(dǎo)。

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作者： 廖啟忠

刊名：《塑料包裝》

英文刊名： PLASTICS PACKAGING

年，卷(期)： 2002,12(1)

被引用次數(shù)： 5次

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本文讀者也讀過(guò)(9條)

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2. 邱麗萍 阻隔型包裝材料滲透性測(cè)試新技術(shù)[期刊論文]-中國(guó)包裝工業(yè)2001(4)

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