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| 摘要 | 本文結合稱（chēng）重（chóng）法的測試原理以及70版、88版GB 1037標準和其參照標準ASTM E96對GB 1037進行係統介紹，指出它是薄膜透濕性測試方法稱重法的綜合標準，單純（chún）地將其理解為增重法或（huò）者在討（tǎo）論稱重法時隻說增重法（fǎ）而忽略減重法都是錯誤的。 |
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| 關鍵字（zì） | 透濕性,透水蒸氣量（liàng）,杯式法,傳感器法,增重法,減重法 |
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一、概述：
包裝是塑料薄膜（袋）的一項主要應用領域，包裝材料最主要的功能是對所包裝商品品質（zhì）的保護。在這些商品中，食品、藥品以及某些化妝品，由於（yú）其本身含有一些活性物質而造成化學性質的不穩定（dìng），從而對包裝材料的阻隔性能提出特殊要求。對上述物品中的活性物質（zhì）影響最大的，主要是氧氣（qì）及水蒸氣，因此，如今的（de）塑料包裝企業,都把提高薄膜的（de）阻隔（gé）性（阻氧（yǎng）、阻水（shuǐ）蒸汽）作為一項（xiàng）重要的課題進行研究，並不斷探索新的測試方（fāng）法，來驗證研究的有效性，尤其是國家質監總局對食（shí）品用塑料包（bāo）裝（zhuāng）材料實施市場準入QS認證的今天，對（duì）現有（yǒu）試驗方法進行概括、分析和總結，並探尋更科學（xué）合理的試驗方法，可以為QS認證提供更加（jiā）科學合（hé）理的依據。
二、薄膜透水蒸（zhēng）氣性試驗方法
1、杯式法（又叫稱重（chóng）法）
杯式法（稱重法（fǎ））工作原理是在規定（dìng）的溫度，相對濕度條（tiáo）件下，試樣兩側保持一定的水蒸氣壓（yā）差，測量透過試樣的水蒸氣量，由（yóu）此（cǐ）計算水蒸氣透過量和（hé）水蒸氣透過係數。杯式法可以分為滲透進入透濕杯的增（zēng）重法和滲透離開透（tòu）濕杯的減重法兩種測試（shì）方法。而（ér）目前我國唯一用於測試塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗的GB 1037-1987采用的方法（fǎ）為增重法，即在透濕杯中加入指定的幹燥劑（粒度及幹燥處理），用密封蠟將薄膜（mó）樣品（pǐn）覆於上（shàng）方，將整個裝置置於38℃、90%RH或23℃、90%R.H.的標準環境中，反複稱（chēng）重直到（dào）吸（xī）水性恒定。增重法的（de）數學模型（xíng）中（zhōng），通常認為透濕杯（bēi）內部,即幹燥劑與樣品膜之間的相對濕度(R.H.)為0，外部的相對濕度為90%，樣品承受的是從外到內的（90%RH）的水蒸氣壓差；而減重法中，透濕杯內盛（shèng）有（yǒu）蒸餾水或飽和鹽溶液，如（rú）果是蒸餾水則可認為透濕杯內部的100%R.H.，試（shì）驗環（huán）境為（wéi）38℃、10%R.H.，同樣也是承受90%RH的由內而外的穩定壓差。雖然從ASTM E96標準（zhǔn）給出試驗（yàn）過程及計算公（gōng）式看, 增重法和減（jiǎn）重法的試驗數（shù）據，在理想狀態下（xià）應是相同的，但由於國家標準乃至目前（qián）食品用包（bāo）裝、容器工具QS認證審查細則均未（wèi）用該方（fāng）法，因而目前國內普遍采用的方法（fǎ）仍是增重法。
2、傳感（gǎn）器法
即用濕度傳感器直接進行擴散腔幹腔濕度測量的（de）方法。一般來說，對於傳感（gǎn）器法, 保持濕腔的（de）相對濕度可以采用（yòng）直接在濕腔中保持一定量的蒸餾水或者飽和鹽溶液（yè），也（yě）有使用飽和海綿，但是均必須保證蒸餾水或者溶液（yè）不與試樣接觸，這點與減重法相同。目前國內尚沒有傳（chuán）感器法的相關標準，傳感器（qì）法（fǎ）已有電解分析法、紅外檢定法等, 相關的國際標準（zhǔn）有ASTM F1249-01、ASTM E 398-03、ASTM F372-99等，通常更適用於水蒸氣透過量較小的藥用薄膜、片的測定。
三（sān）、試驗方法的局限性
1、試樣厚度的（de）局限性：有關（guān）資料表明，杯式法及（jí）傳感器法均不適用於（yú）過厚的試樣。對於杯式法而言，過厚的樣品會導致邊緣密封性差，引起較大誤差。
2、環境變化引起誤差：傳統杯式法（fǎ）中，透濕杯需要（yào）在試驗環境（jìng）和稱重環境中往複移動，使試（shì）驗無法在一個穩定的狀態下進行，以GB 1037中試驗條件A為例，在溫度為38℃、相對濕度90%的試驗環境（jìng）中，試樣承受的從外到內的滲透壓理論值為90%，假如稱量（liàng）環境為27℃、60%R.H.,則試樣承受的滲透壓變為60%R.H.，破壞了試樣原來的（de）滲透率平衡（héng）和擴散平衡，且由於試樣的進出（chū），恒溫（wēn）、恒濕箱內部（bù）本身的溫、濕（shī）度也需一定時間才能重新穩定在設定的條件下，從而影響實驗結果（guǒ）的準確性。
3、難以長時間地保持穩（wěn）定的水蒸氣壓差，尤其是對吸濕量較大的試樣。原因有（yǒu）兩（liǎng）方麵: 第一, 由（yóu）於操作者的個人習慣，如稱量動作不夠迅（xùn）速、振動幹燥劑不夠充分；第（dì）二（èr）, 雖然GB 1037規定了幹燥劑吸濕總量不得超過10%，但增量達7～9%時，幹燥劑的吸濕率是否降低，尚無資料進行證明；上述兩種原因都（dōu）有可能造成（chéng）實際滲透壓與90%偏差較（jiào）大，影響結果準確性。
4、透（tòu）濕杯密封可靠性差（chà）。密（mì）封蠟的組成（chéng）及其質量對試驗（yàn）結果有（yǒu）較大影響，同時，在密封樣品的過程中（zhōng），經高溫烘製過的幹燥劑（jì）有一個直接裸露在空氣中的過程，此時幹燥劑（jì）吸（xī）濕能力較強，如果（guǒ）封蠟動作不迅速會降低幹燥劑的有效吸濕（shī）量。另外，對於較厚（hòu）的試樣，如果（guǒ）密（mì）封時對試樣邊緣處理不好，也會成為試樣誤差的一個來（lái）源。
5、結果（guǒ）重複性差。不同的取樣位置（印刷圖案、膜的厚度）、恒溫恒濕內腔的溫濕度均（jun1）勻性都（dōu）是影響測（cè）試結果的重要因素。
6、試驗周（zhōu）期長。根據我們日常檢驗的一般規律而言，使（shǐ）用增重法測（cè）水蒸（zhēng）氣透過量（WVT ），對於WVT≤2g/24h·m2試樣（yàng），如鍍鋁膜、三層阻隔膜等，試驗周期一般在7-10天，且試樣個體的（de）相對單膜重複性較差，即（jí）使是普通的單層膜，如PE、BOPP膜等，一般檢（jiǎn）驗周期也在（zài）3天以上。由於複合（hé）膜（mó）已成為當前產品包裝的主流，特別（bié）是在所有（yǒu）食品用（yòng）塑料包裝容器工具生產企業均要（yào）通過QS認證的今天，這樣的檢驗周（zhōu）期，顯然無法滿足生產（chǎn）企業及檢驗（yàn）機構快速（sù）、準確、高效的要求。改良檢驗（yàn）方法，提高（gāo）檢驗效率勢在必行。
四、改良建議
改增重法為減（jiǎn）重法。由於增（zēng）重法（fǎ）需要操作者在試驗過程中，每隔一段時間輕微振動幹（gàn）燥（zào）劑，以保持幹（gàn）燥劑的吸濕能力，所以增重法很難實現全自動檢測，而減重法不僅可采用（yòng）全自動稱重，還可（kě）避免許多人為因素（sù）幹擾，同時使用蒸餾水或飽和（hé）鹽（yán）溶液提供穩定（dìng）溫度，另一側（測試腔環境）通過外（wài）界控製手（shǒu）段保持幹（gàn）燥，測（cè）試環境效果穩定可靠、能夠持久保持試樣兩側穩定（dìng）的水蒸氣壓差，避免了增重法中環境變化及人（rén）為操（cāo）作（zuò）習慣（guàn）影響造成的檢測結果差異。因此（cǐ），采用減重法測試包裝材料的（de）水蒸（zhēng）汽透過量不失為一（yī）個好的方法。不久前，一（yī）些權威檢驗機構之間的WVT比對結果表明，增重法與減重法（fǎ）測試結果（guǒ）極其接近，且由於增重法影響因素（sù）較多，哪一（yī）種方法（fǎ）更接近真值，還有待進一（yī）步論證。目前，國家實（shí）驗室認可（kě）委員會（CNSA）再次組織了材料阻隔性能（水蒸氣透過量、氧氣透過量）實驗室比對，可見對材料（liào）阻隔性測試準確性的重視。
目前已有檢（jiǎn）測設備製（zhì）造公司製造了減重法全自動稱重法測試儀，如濟南MD传媒视频機電技術有限公司推出的十二腔全自動透濕性測試儀TSY-T3，不但有效解決（jué）了增重法中測（cè）試結果人為因素的影響（xiǎng），同時很好地（dì）彌補（bǔ）了傳統杯式（shì）法測試效率低的不足。
現在，我國（guó）水蒸氣透濕測試標準僅有GB1037，與國際標準如ISO標準（zhǔn）、ASTM標準相比（bǐ），所涉及方（fāng）法較少，急需製定新的、更適應市（shì）場快速、準確檢測要求的試（shì）驗方法標準，使試驗方法更具（jù）實用性、準確性和高效性，真（zhēn）正達到及時、準確、高效（xiào）反映產品質量的目的。
目前，國家質監總局、國家標準化委員會已委托國家包裝產品質量監督（dū）檢驗中心（濟南）、中國包裝科研測試中心、濟南（nán）MD传媒视频（guāng）機電技（jì）術有限公司共同承擔《塑（sù）料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定——電（diàn）解傳感器法》國家標準製定任務，該標準將參照ISO15106-3：2003，並結合我國實際情況而製定。基本原理是將試樣裝夾到滲透腔內後，試樣將滲透腔分成（chéng）幹腔（水蒸氣濃度低）和濕腔（水蒸汽濃度高），在幹腔中有幹燥的載氣流通（tōng）過，在電解池中（zhōng）將從濕（shī）腔透過試樣的水蒸氣製成氫氣（qì）和氧氣，由電解電（diàn）流的數值，計算試（shì）樣的（de）水蒸氣（qì）透過量。
