隨著包裝行業(yè)發(fā)展的日新月異，輕巧且方便運(yùn)輸?shù)陌b容器，如PET塑料瓶、紙塑鋁復(fù)合軟包裝等新型材料逐步取代了笨重、易碎的玻璃瓶包裝，然而這些新型包裝材料的性能，尤其是阻隔性能能否滿足產(chǎn)品包裝的質(zhì)量要求呢？這是消費(fèi)者、包裝產(chǎn)品的使用者及制造者、各級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)共同關(guān)心的話題，同時(shí)也是急需解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有明確的包裝物透氧性測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，因此在進(jìn)行相關(guān)測(cè)試時(shí)一般遵循ASTM F 1307標(biāo)準(zhǔn)。 　　 本文結(jié)合ASTM F 1307標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單介紹包裝容器的透氧性測(cè)試。 一、 適用范圍 　　ASTM F 1307探討了一種用于確定氧氣滲透進(jìn)入包裝物的穩(wěn)定滲透速率的測(cè)試方法。更明確地說(shuō)，這種測(cè)試方法適用于在通常使用時(shí)，能夠封起一個(gè)干燥空間的所有包裝物。 二、測(cè)試方法概要 　　ASTM F 1307按照與ASTM D 3985 相似的方式使用庫(kù)侖氧氣傳感器及其相關(guān)設(shè)備。氧氣透過(guò)率（O2GTR）是將包裝物固定在測(cè)試裝置上并在測(cè)試環(huán)境中達(dá)到平衡后測(cè)定的。采用氧氣作為測(cè)試氣體，氮?dú)庾鳛檩d氣氣體。包裝物裝夾完成后能夠形成如下的測(cè)試環(huán)境：包裝物內(nèi)側(cè)被氮?dú)饬骶徛齼艋?、外?cè)暴露在氧氣濃度已知的環(huán)境中（如在氧氣濃度已知的環(huán)境大氣中，或是在100％的氧氣環(huán)境中）。包裝物內(nèi)外形成一定的氧濃度差，外部為氧濃度高的一側(cè)，而內(nèi)部為氧濃度低的一側(cè)，在整個(gè)滲透過(guò)程中氧氣從包裝物外部透過(guò)包裝物壁向內(nèi)部滲透，然后它會(huì)被載氣流攜帶至庫(kù)侖傳感器處，庫(kù)侖傳感器探測(cè)到氧氣會(huì)輸出電流，電流的大小與單位時(shí)間內(nèi)流入傳感器的氧氣總量成正比。 三、包裝物透氧性測(cè)試數(shù)據(jù)的表示方法 　　包裝物的氧氣透過(guò)率（O2GTR）是單位時(shí)間內(nèi)滲透通過(guò)包裝物表面的氧氣總量，它的SI單位是mol/pkg·s，必須寫明測(cè)試狀態(tài)，包括溫度、氧氣分壓差、以及包裝物兩側(cè)的濕度。O2GTR的常用單位是cm3（STP）/pkg·d，這里1cm3（STP） 等于 44.62×10-6mol。由于在一定的環(huán)境條件下，透過(guò)的氧氣摩爾數(shù)與它的體積可互相轉(zhuǎn)換，因此無(wú)論是用摩爾數(shù)表示還是使用氣體體積表示，含義都是相同的。 　　如果將包裝物的測(cè)試結(jié)果單位與薄膜的測(cè)試結(jié)果單位相比較不難發(fā)現(xiàn)，測(cè)試面積沒(méi)有了，這表示它不再參與計(jì)算，取而代之的是一個(gè)pkg單位。 　　1． pkg 的定義 　　 對(duì)于沒(méi)有接觸過(guò)包裝物阻隔性測(cè)試的人來(lái)講，對(duì)這個(gè)單位會(huì)感到非常陌生，其實(shí)它就是一個(gè)適用于任何包裝物的數(shù)量單位，相當(dāng)于件、包，是package的簡(jiǎn)寫。例如，2.25L的PET瓶或是1L的PET瓶都是1pkg，不因體積、面積的不同而改變。 　　2． pkg單位的使用原因 　　顧名思義，進(jìn)行包裝物的透氧性測(cè)試就是為了獲取真實(shí)的包裝物整體透氧數(shù)據(jù)。 以前為了獲得包裝物的透氧數(shù)據(jù)需要先檢測(cè)容器片材的氧氣透過(guò)量，然后按照容器的表面積以及容器各處的厚度來(lái)估算容器整體的透氣量?？墒侨萜鞯谋诤窈懿痪鶆?，外形很不規(guī)則致使難以準(zhǔn)確測(cè)定容器的表面積，而且材料性質(zhì)在包裝物的吹塑、注塑等生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了一定的變化，因此容器透氣量的估算結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果確實(shí)存在一定的差距，這樣直接檢測(cè)包裝物的透氧性就更加重要了。無(wú)論包裝物的外形如何、厚度是否均勻，都可以利用pkg單位表示出包裝物整體的氧氣阻隔性能，這對(duì)進(jìn)行包裝物整體的阻隔性能分析是十分有利的。 四、設(shè)備的標(biāo)定 　　 ASTM F 1307中所使用的氧氣傳感器是一種按照法拉第定律產(chǎn)生線性輸出的庫(kù)侖裝置。經(jīng)驗(yàn)表明，在一些情況下會(huì)出現(xiàn)由于傳感器損耗、損壞達(dá)到一定程度而削弱傳感器的響應(yīng)效率，因此測(cè)試系統(tǒng)需要周期標(biāo)定。標(biāo)定過(guò)程與試驗(yàn)過(guò)程相同，標(biāo)定數(shù)據(jù)用來(lái)計(jì)算校正因子Q，Q將直接參與正式試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算，因此標(biāo)定系數(shù)Q的準(zhǔn)確與否直接影響到今后測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 五、試驗(yàn)過(guò)程 　　 1．包裝物裝夾 　　將包裝物裝夾到設(shè)備上的方法取決于包裝物的外形、類型以及測(cè)試對(duì)象。對(duì)于多數(shù)試驗(yàn)，包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中（氧氣濃度一定）。但如果包裝物的阻隔性很好，可以把包裝物浸入100％的氧氣環(huán)境中來(lái)增加測(cè)試濃度梯度，這更有利于試驗(yàn)，可以通過(guò)用一個(gè)塑料袋或是其它容器罩在包裝物外面并向其中注入氧氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。 　 　Labthink TOY-C1提供了一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)100％氧氣濃度的測(cè)試環(huán)境（圖1），操作簡(jiǎn)單，重復(fù)使用性好。這種裝夾結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是利用特殊設(shè)計(jì)輕松實(shí)現(xiàn)了包裝物兩側(cè)的氣流循環(huán)，而且無(wú)需管路支持循環(huán)，管路的接頭少了，也就減少了設(shè)備出現(xiàn)泄漏的可能性。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中給出的膠封結(jié)構(gòu)，它不需要對(duì)進(jìn)氣管和出氣管進(jìn)行膠封，因此簡(jiǎn)化了整套包裝物裝夾附件的安裝和拆卸。 　　 2．ASTM F 1307測(cè)試過(guò)程 　 　準(zhǔn)備設(shè)備，然后整夜用干燥載氣流緩慢干燥系統(tǒng)（繞開(kāi)傳感器）。完成包裝物附加裝置的裝夾后吹洗整個(gè)系統(tǒng)。用高流速的氮?dú)饬鲀艋b物內(nèi)的空氣，凈化時(shí)間取決于包裝物的體積。之后，降低氮?dú)饬魉僦?～15mL/min并保持30min（繞開(kāi)傳感器），再將氮?dú)饬饕雮鞲衅?。?dāng)傳感器的連續(xù)輸出值開(kāi)始穩(wěn)定不變時(shí)，操作者就可以記下這個(gè)值了，這個(gè)值就是Ee（包裝物）。再次繞開(kāi)傳感器。移走包裝物，并在載氣裝置間插入一個(gè)不銹鋼材質(zhì)的“高阻隔包裝物”（perfect package）回路。10～15min后，再將載氣流引入傳感器。保持這種配置30min，或是當(dāng)傳感器的輸出電流減小并穩(wěn)定在一個(gè)較低的值上后，就可以把這個(gè)值作為Eo（包裝物）記錄下來(lái)。 　　在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，載氣流的流速是否合適是至關(guān)重要的，必須按照標(biāo)準(zhǔn)精確調(diào)節(jié)。 　　 3．其它注意事項(xiàng) 　 　首先，采用的氧氣傳感器是消耗型傳感器，當(dāng)傳感器的輸出信號(hào)出現(xiàn)了明顯的衰減且無(wú)法通過(guò)標(biāo)定系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)時(shí)，需要更換傳感器。不要出現(xiàn)空氣反向滲透進(jìn)入系統(tǒng)的情況，因?yàn)榭諝庵屑s21％的氧氣濃度會(huì)使傳感器損耗較大，所以在不使用傳感器時(shí)，最好在其內(nèi)部始終保持有一低流速的氮?dú)饬鳌?　　 其次，進(jìn)行低阻隔性包裝物的檢測(cè)時(shí)，可適當(dāng)降低混合測(cè)試氣體中的氧氣含量。當(dāng)測(cè)試阻隔性差的包裝物時(shí)，載氣流中的氧氣含量就會(huì)很高，這容易引起傳感器的飽和。解決這個(gè)問(wèn)題的一條有效途徑是將包裝物放置在一種混合測(cè)試氣體中，其中的氧氣濃度比空氣中的氧氣濃度都要低，可以利用測(cè)試氣體中的氧氣分壓值進(jìn)行之后的測(cè)試結(jié)果換算。這需要在包裝物外面加套塑料袋來(lái)保證袋內(nèi)的氧含量，而且塑料袋的阻隔性要很好，否則由于塑料袋兩側(cè)（一側(cè)為空氣，另一側(cè)為混合氣體）存在氧氣濃度差，也會(huì)增加袋內(nèi)的氧氣含量，這對(duì)于控制測(cè)試氣體中的氧氣含量是不利的，更不利于得出客觀準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。 　　 再次，需要控制環(huán)境溫度。多數(shù)塑料的氧氣透過(guò)率每攝氏度能變化3%～9％。由于包裝物測(cè)試附加裝置并沒(méi)有提供控溫功能，因此從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看，把設(shè)備放在恒溫環(huán)境中更有利于數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性。 六、總結(jié) 　　ASTM F 1307是目前用于檢測(cè)包裝物透氧性的標(biāo)準(zhǔn)方法。它采用傳感器法測(cè)試原理；測(cè)試結(jié)果以包裝物為單位，方便對(duì)包裝物進(jìn)行整體評(píng)價(jià)；Reference Package（參考包裝物）標(biāo)定系統(tǒng)得校正因子Q，是測(cè)試的重要步驟之一；試樣裝夾過(guò)程繁雜，但是裝夾的效果卻直接影響到試驗(yàn)結(jié)果，Labthink TOY-C1提供的試樣裝夾方式是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法之一。