包裝容器阻隔性測試的最新進展

摘要：本文詳細介紹了容器阻隔性（透氣性和透濕性）的檢測原理，并對測試過程中需要重點注意的問題以及各種測試方法的采用進行了說明和比較。



關鍵詞：透濕性，透氣性，容器，檢測



容器是直接用于液體包裝的包裝形式。由于在容器的制造過程中原材料往往需要經過高溫、冷卻等加工工藝，因此用于容器制造的原材料的一些指標無法表明容器最終的性能。所以對于容器的各項指標有必要進行全面檢測。



1．容器阻隔性檢測的實現



阻隔性是軟包裝的一個重要指標，它的優劣直接影響到內容物保質期的長短。實際上，除了紙塑鋁包裝盒及金屬罐之外，一個完整的容器主要包括瓶體和瓶蓋兩大部分。瓶體是容器阻隔性檢測的主要對象，而大量試驗證明瓶蓋和瓶體的連接處是一個影響容器整體阻隔性的關鍵點。對容器整體進行阻隔性檢測應分為對瓶體進行阻隔性檢測、對瓶蓋進行阻隔性檢測、以及對瓶蓋和瓶體連接處的阻隔性檢測三部分，最后再進行測試數據的綜合分析以使容器阻隔性指標更加全面詳細。由于容器瓶蓋多是由金屬制成的，可以認為具有很高的阻隔性，因此在判斷容器整體的阻隔性時主要進行對瓶體的阻隔性檢測和對瓶蓋、連接處的阻隔性檢測兩項試驗。



由于容器外形的特殊性使得對容器進行阻隔性檢測具有自己的特點，相對薄膜來講容器的測試方法發展緩慢。以前往往通過檢測容器片材來估算容器的透氣量、透濕量，可是容器的壁厚很不均勻，而且材料性質在生產過程中發生了變化，所以估算結果與實際檢測結果存在一定的差距。由于檢測技術發展不一，目前容器的透氧性檢測方法發展最快，ASTM F 1307容器透氧檢測方法標準的推出更加速了容器透氧性設備的研發及推廣，也使得測試結果更加科學、準確，大大改變了以往測試方法混亂、數據可信性低的狀況。



蘭光是國內最早涉足阻隔性指標檢測的廠家，于2004年成功研制出國內第一臺容器/薄膜透氧儀，采用電化學法測試原理，具有檢測薄膜及包裝容器透氧性的雙重功能，滿足ASTM F 1307、ASTM D 3985等標準的要求。今年，蘭光率先推出了可進行容器透濕性檢測的透濕性測試儀TSY-W3，采用電解法測試原理，具有檢測薄膜及包裝容器透濕性的雙重功能。



2．容器透氣性的檢測原理



進行容器的透氣性檢測，必須采用等壓法的測試技術。由于容器內外壓差的存在有時足以破壞瓶體或高阻隔涂層，使得檢測無法繼續，因此目前傳統壓差法在容器的透氣性檢測領域中還無法采用。



容器透氣性的檢測原理與等壓法薄膜透氣性的檢測原理雷同。以檢測容器的透氧性為例，首先利用制備好的試樣將滲透腔隔成兩個獨立的氣流系統，容器一側為流動的測試氣體（可以是純氧氣或是含氧氣的混合氣體），另一側為流動的高純載氣，雖然試樣兩邊的壓力相等，但氧氣分壓不同。在氧濃梯度差的作用下，氧氣透過容器壁并被載氣攜帶至傳感器中，由傳感器精確測量出載氣流中的氧氣量，從而計算出材料的氧氣透過率。



利用這款設備也可以檢測瓶蓋和瓶體連接處的透氧性，為全面了解容器的阻隔性能提供有利的檢測手段。檢測瓶蓋和瓶體連接處的透氧性與單純檢測容器透氧性的差別主要在試樣的制備上，若要檢測瓶蓋和瓶體連接處的透氧性，則制作完成的試樣在安裝完畢后應如圖1所示。







圖1. 容器試驗狀態圖



與等壓法檢測薄膜透氣性相同，現在該方法主要用于檢測試樣的透氧性，也可實現二氧化碳透過性的檢測，但是對于氮氣等其他氣體的透過性目前國際上尚不能檢測。



3．容器透濕性的檢測原理



進行容器的透濕性檢測，可以采用稱重法也可以采用傳感器法。由于稱重法中稱重傳感器的精度受其量程的限制，因此對于容器檢測來講利用稱重法進行透濕性測試的精度要比薄膜檢測差很多，而且測試時間太久（大約需要一個月的時間）加大了環境控制的難度。



利用傳感器法測量容器透濕性的檢測原理與檢測容器透氣性的原理雷同（參見圖2）：將測試上腔更換為特定外罩（與設備配套），然后利用制備好的試樣將滲透腔隔成兩個獨立的氣流系統，容器一側為流動的載氣（干燥），另一側保持一定的相對濕度，試樣兩邊水蒸氣濃度不同，存在穩定的水蒸氣濃度差（相對濕度差）。在水蒸氣濃度差（相對濕度差）的作用下，水蒸氣透過容器壁并被載氣流攜帶至傳感器中，由傳感器精確測量出載氣流中的水蒸氣含量，從而計算出材料的水蒸氣透過率。Labthink TSY-W3電解法透濕儀就可以對容器透濕性能進行全面的測試。







圖2. 容器透濕性測試原理



4．總結



對容器整體進行阻隔性檢測是在傳統薄膜阻隔性檢測上的一大進步，利用本文中介紹的這些檢測方法，幾乎可以檢測當前全部軟包裝物（包括軟包裝袋、紙盒、瓶子等）的透氣透濕性能，能為全面考察包裝物阻隔性對內容物保質期的影響提供更加全面的測試數據。