不同溫度下測試材料的水蒸氣透過率并分析溫度對其阻濕性的影響

摘要：試驗溫度是影響包裝材料水蒸氣透過率測試結(jié)果的重要因素，本文通過對不同溫度下材料水蒸氣透過率的測試，分析了試驗溫度對包材阻濕性的影響，并介紹了試驗原理、設(shè)備C390水蒸氣透過率測試系統(tǒng)參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為企業(yè)監(jiān)控不同溫度下材料的水蒸氣透過率提供參考。

關(guān)鍵詞：水蒸氣透過率、阻濕性、溫度、水蒸氣透過率測試系統(tǒng)、包裝材料、紅外傳感器法

1、意義

水蒸氣透過率是評價包裝材料阻濕性的指標，是影響包裝材料對所包裝產(chǎn)品保護功能的重要因素，是防止產(chǎn)品出現(xiàn)受潮、發(fā)霉、結(jié)塊等問題的重要屏障。影響包裝材料水蒸氣透過率的因素較多，如包裝材質(zhì)、厚度、材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及溫度、濕度等環(huán)境條件等，一般來說，含鋁箔、PVDC、鍍鋁膜、鍍氧化物膜等材料包裝的水蒸氣透過率較低，同種材質(zhì)包裝厚度較厚者、結(jié)晶度、取向程度較高者其阻濕性較高，另外，包裝材料不同的使用或存儲環(huán)境同樣會影響其水蒸氣透過率，因此對于已經(jīng)成型的包裝材料來說，可通過對存儲及流通環(huán)境的控制，使包裝材料的阻濕性滿足產(chǎn)品的保質(zhì)要求。本文測試了不同試驗溫度下材料的水蒸氣透過率，并分析材料的阻濕性隨溫度的變化情況。

2、試驗依據(jù)

包裝材料水蒸氣透過率的測試方法有杯式法、電解傳感器法、濕度傳感器法、紅外傳感器法等，本次試驗依據(jù)紅外傳感器法測試樣品，所依據(jù)的標準為GB/T 26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定 紅外檢測器法》。

3、試驗樣品

本文以某企業(yè)生產(chǎn)的塑料薄膜為試驗樣品，分別測試其在25℃、90%RH與38℃、90%RH條件下的水蒸氣透過率。

4、試驗設(shè)備

本次試驗所采用的試驗設(shè)備為C390水蒸氣透過率測試系統(tǒng)，該設(shè)備由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗原理

紅外傳感器法是以水分子定量吸收紅外光為原理，通過測試紅外光經(jīng)過含有水分子的載氣前后的衰減程度計算試樣的水蒸氣透過率。試驗時，設(shè)備的試驗腔被試樣分隔成上、下兩個測試腔，上腔為高濕側(cè)，下腔為低濕側(cè)，水蒸氣會通過試樣由上腔滲透至下腔，并被下腔中的載氣氮氣攜帶至紅外傳感器出進行測試，從而得到試樣的水蒸氣透過率。

4.2 設(shè)備參數(shù)

薄膜類試樣測試面積為50 cm²時，測試范圍0.05 ~ 40 g/(m²·24h)，測試面積為7 cm²時，測試范圍0.35 ~ 280 g/(m²·24h)；容器類試樣的測試范圍為0.00025 ~ 0.2 g/(pkg·d)；試驗溫度控制范圍為15℃ ~ 55℃，控溫精度為±0.2℃；濕度范圍為5%RH ~ 90%RH、100%RH，控濕精度為±2%RH；人工、比例、循環(huán)三種試驗?zāi)Ｊ綖椴煌韪粜再|(zhì)的材料提供了合適的檢測方法；使用第二代三腔一體集成塊，三個測試腔均可獨立設(shè)計，試驗過程互不干擾，試驗結(jié)果獨立顯示。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備適用于薄膜類、片材類、紙張、紙板及其復(fù)合材料類、容器類等包裝件的水蒸氣透過率的測試。其中薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜、玻纖鋁箔紙復(fù)合膜等；片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等；紙張、紙板及其復(fù)合材料類包括紙張、紙板等，如煙包鍍鋁紙、紙鋁塑復(fù)合片材等；容器類包括塑料、橡膠、紙、紙塑復(fù)合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶，如茶葉鋁罐、可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品軟管包裝、牙膏軟管包裝、果凍杯等。

該設(shè)備還可擴展用于太陽能背板、液晶顯示屏膜、醫(yī)藥泡罩、藥品塑料瓶、無菌護創(chuàng)膜、汽車油箱、電池塑料外殼等特殊包裝件水蒸氣透過率的測試。

(2) 本設(shè)備符合GB/T 31355、ISO 15106-2、ASTM F1249、GB/T 26253、TAPPI T557、JIS K7129、YBB00092003。

5、試驗過程

5.1 裁樣

用專用取樣品從待測試的薄膜樣品表面裁取試樣6片，放置在23±2℃、50±10%的環(huán)境下狀態(tài)調(diào)節(jié)4 h。

5.2 25℃下水蒸氣透過率測試

(1) 在設(shè)備3個測試腔周邊涂抹一層真空油脂，取3片試樣分別裝夾到設(shè)備中。

(2) 設(shè)置試驗條件(25℃、90%RH)、試樣名稱、試驗?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點擊試驗選項，試驗開始。打開氣源，調(diào)節(jié)載氣流量，使測試腔內(nèi)的濕度達到設(shè)定值。試驗結(jié)束后設(shè)備顯示試樣的水蒸氣透過率值。

5.3 38℃下水蒸氣透過率測試

除試驗溫度設(shè)置為38℃外，其余過程按照5.2中的步驟進行測試。

6、試驗結(jié)果

25℃、90%RH條件下，所測試薄膜試樣的水蒸氣透過率分別為3.11 g/(m²·24h)、3.09 g/(m²·24h)、3.17 g/(m²·24h)，平均值為3.12 g/(m²·24h)；38℃、90%RH條件下，所測試薄膜試樣的水蒸氣透過率分別為6.91 g/(m²·24h)、6.86 g/(m²·24h)、6.83 g/(m²·24h)，平均值為6.87 g/(m²·24h)。

7、結(jié)論

　　從試驗過程可以看出，設(shè)備的操作簡單，智能化程度高；從每種試驗條件下的試驗結(jié)果來看，各測試值間的偏差小，重復(fù)性好，且測試結(jié)果的精度高；由兩種試驗條件下測試結(jié)果的平均值可知，38℃條件下的水蒸氣透過率明顯高于25℃條件下的水蒸氣透過率，即在25℃的環(huán)境中所測試薄膜樣品的阻濕性較高。