稱重法和紅外法測定高阻隔薄膜透水性的比較

劉云虎

（貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院 貴州貴陽 550014）

稱重法和紅外法測定高阻隔薄膜透水性的比較

劉云虎

（貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院 貴州貴陽 550014）

本文通過對稱重法（杯試法）和紅外法測定高阻隔薄膜透水性進(jìn)行了比較，并簡要的闡述了兩種方法的檢測原理，用兩種方法對高阻隔食品包裝膜的檢測及檢測結(jié)果進(jìn)行了對比，就實驗室在檢驗方法和設(shè)備選擇上給出了建議。

阻隔性；稱重法；紅外法

1 概述

隨著商品流通的越來越頻繁，塑料薄膜作為一種新興的的包裝已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于食品包裝，其阻隔性能是一個重要的指標(biāo)，影響產(chǎn)品的貨架壽命，阻隔性是指包裝材料防止小分子氣體透過的性能。良好的阻隔性可有效阻止環(huán)境中氧氣、水汽等的滲入，并保持包裝內(nèi)的成份穩(wěn)定，對延長食品包裝的保質(zhì)期與貨架期有重要意義。

塑料滲透的阻隔性能一般是通過對氣體和水蒸氣滲透量體現(xiàn)，滲透有著溶解擴(kuò)散機(jī)理，氣體在其高濃度的一側(cè)吸咐薄膜表面，在薄膜內(nèi)擴(kuò)散最后于其低濃度的一側(cè)脫附而揮發(fā)，氣體透過量主要是指材料對常見無機(jī)氣體如氧氣、二氧化碳、氮氣等的阻隔性能，其檢測方法有壓差法、等壓法；水蒸氣透過量是指材料對水蒸氣的阻隔性能，其檢測方法有稱重法和紅外法等，目前我國以稱重法為主。

本文就測定薄膜透水性的稱重法和紅外法進(jìn)行了比較。

2 檢測原理

水蒸氣透過量是指在規(guī)定的試驗條件下，試驗達(dá)到平衡時單位時間內(nèi)透過單位面積樣品的水蒸氣量，單位為克每平方米24小時[g/（m2·24h）]。

稱重法（杯試法）是在測試材料兩側(cè)保持一定的水蒸氣壓差，在水蒸氣壓低的一側(cè)用干燥劑吸收透過的水蒸氣，間隔一定時間后稱量干燥劑增加的重量，稱量的間隔時間跟據(jù)所測材料的透濕量進(jìn)行調(diào)整，直到前后兩次質(zhì)量增量相差不大于5%時結(jié)束試驗。方法標(biāo)準(zhǔn)為《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法-杯試法》（GB1037-88）。

紅外檢測器法國家標(biāo)準(zhǔn)為《塑料薄膜片水蒸氣透過率的測定-紅外檢測器法》（GB/T26253-2010），修改采用《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率試驗方法第2部分：紅外檢測器法》（ISO15106-2：2003），檢測方法是將樣品置于測試腔中，樣品將測試腔隔為兩腔，樣品一邊為低濕腔，另一邊為高濕腔，里面充滿水蒸氣且溫度已知，由于存在一定的濕度差，水蒸氣從高濕腔通過樣品滲透到低濕腔，由載氣傳送到紅外檢測器產(chǎn)生一定的電信號，當(dāng)試驗達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過輸出的電信號計算出樣品水蒸氣透過率。

兩種方法的檢測器不同，稱重法的檢測器是高精度天平，感量為0.1mg，而紅外檢測器法則是由紅外檢測器對載氣中的水蒸氣進(jìn)行檢測。兩種方法對于檢測條件都有明確的要求，必須是在一個恒定的溫度下且保持水蒸氣壓差，當(dāng)試驗狀態(tài)穩(wěn)定后進(jìn)行檢測，通過計算得到樣品的水蒸氣透過量。

3 檢測過程

對于需要隔離大氣中各種成分的食品都應(yīng)當(dāng)采用阻隔性包裝，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5048-1999把透濕量小于2g/（m2·24h）的定義為1級防潮包裝薄膜；把透濕量小于5g/（m2·24h）的定義為2級防潮包裝薄膜；把透濕量小于15g/（m2·24h）的定義為3級防潮包裝薄膜；透濕量大于15g/（m2·24h）的則不再認(rèn)為是防潮包裝薄膜；通常情況下透濕量小于2g/（m2·24h）也稱為高阻隔性薄膜。

為了盡可能的減少兩種試驗的外界影響，使試驗具有可比性，本次試驗采用了同一生產(chǎn)企業(yè)的同一榨菜包裝袋用膜，兩臺試驗設(shè)備放置于同一實驗室的同一區(qū)域內(nèi)，實驗同時進(jìn)行。試驗中杯試法（稱重法）測試儀器采用山東濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的TSY-T3型測試儀測試，測試精度0.01g/（m2·24h），測量范圍：0.1～10000g/（m2·24h），系統(tǒng)分辨率0.0001g。

紅外法采用美國膜康MOCON公司生產(chǎn)的permatran-w3/61水蒸氣透過率測試儀測試儀，測量范圍：0.01～85g/（m2·24h），傳感器靈敏度大于百萬分之一。

由于紅外法檢驗需要先對設(shè)備進(jìn)行校正，因此試驗開始前用光機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的TQ0型測試儀測試儀器上對標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行一次測試比對，然后用該標(biāo)準(zhǔn)膜對美國膜康MOCON公司生產(chǎn)的測試設(shè)備進(jìn)行校正。

4 結(jié)論

杯試法（稱重法）水蒸氣透過量檢驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 杯試法（稱重法）檢驗結(jié)果

按照GB1037-88要求，每組試樣中一個試樣測試值不超過平均值的±10%則可以接受。本次檢驗中，杯試法檢驗的水蒸氣透過量平均值為0.444g/（m2·24h），每個試樣的測試值均未超過平均值的±10%。

紅外法水蒸氣透過量檢驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 紅外法檢驗數(shù)據(jù)

紅外法檢驗的水蒸氣透過量平均值為0.378g/（m2·24h），按照GB/ T26253-2010要求，如果輸出值變化未在5%以內(nèi)，應(yīng)加以說明。本次檢驗中，測試輸變化未超過5%。

由于樣品的差異性客觀存在，因此兩種檢驗方的檢驗數(shù)據(jù)會有所偏差，杯試法檢驗的水蒸氣透過量平均值為0.444g/（m2·24h），紅外法檢驗的水蒸氣透過量平均值為：0.378g/（m2·24h）。本次檢驗所使用的樣品不是標(biāo)準(zhǔn)膜，且只進(jìn)行了一組試驗，兩種檢驗方法的精密性與準(zhǔn)確性的比較需要更多的數(shù)據(jù)支持，本文僅就兩種方法的檢測數(shù)據(jù)的一致性作出比較，通過比較可以看出，兩種方法所測得的檢驗數(shù)據(jù)結(jié)果的均值為0.411g/（m2·24h），用紅外法檢驗的結(jié)果要略小于杯試法，檢驗結(jié)果具有一致性。

紅外法具有操作簡單快速的優(yōu)點，特別是檢驗高阻隔性的材料時，其快捷的檢驗優(yōu)勢更為明顯，本次檢測中使用紅外法24h可完成試驗，杯試法對人員熟練程度要求高，且易受環(huán)境干擾，尤其是對高阻隔性材料進(jìn)行檢測時耗時較長，本次檢驗就耗時4d時間才出具結(jié)果。但是杯試法在操作得當(dāng)?shù)那疤嵯聶z測數(shù)據(jù)具有很好的重復(fù)性，同時具有設(shè)備購置更為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點。因此，在選擇試驗方法時更多的應(yīng)當(dāng)依據(jù)本試驗室的檢測任務(wù)批量需求，從員工的操作熟練程度、檢驗時限要求、經(jīng)濟(jì)性等多方面來考慮。

[1]周加彥，趙江.正確認(rèn)識材料的阻隔性[J].包裝工程，2007，28（8）：238～239.

[2]吳光繼.論食品包裝的阻隔性[J].包裝世界，2010，5（9）：18～20.

[3]陳昌杰.略論阻隔性軟包裝材料[J].上海塑料，2011，153（1）：14～19.

S718.4

A

1004-7344（2016）20-0312-01

2016-7-4