薄膜透氧性測試 ——等（děng）壓法

    透氣（qì）性測試（shì）設備（bèi）所使用的方法大都可歸為壓差法和等壓法兩類，它們的測試原理（lǐ）不（bú）同，測試條件差（chà）別較大，但（dàn）在阻隔性測試領域中（zhōng）都占有很重要的地位。材料（liào）的透氧性直接（jiē）影響被包裝物的保存質量和保存（cún）時（shí）間，是備（bèi）受（shòu）關注的性能（néng）指標之一，通常進行的材料透氣性檢測也（yě）主要是（shì）針對材料的透（tòu）氧性進行的（de）。

1、等壓法概述

    等壓法這個概（gài）念是從標準 ISO 15105-2 得來的，即是標準中描述的 Equal-pressure method，這（zhè）種表達方式正好與 ISO 15105-1 中的 Differential-pressure method（壓差（chà）法）相對應，可使整個透氣性測試領域的方法的分類更加條理。目前應（yīng）用於透氣性（xìng）檢測的等壓法主要（yào）是傳（chuán）感器法（另外還有氣相色譜法）。

    ISO 15105-2 中給出（chū）的傳感器法測試原理（見圖 1）如下：利用試樣將滲透腔隔成（chéng）兩個獨立的氣流係統，一側為（wéi）流動的測試氣體（A，可以是（shì）純氧氣或是含氧氣的混合氣體），另一側為流動的幹燥氮氣（B）。試樣兩邊的壓力相等，但氧（yǎng）氣分壓不同（tóng）。在氧濃（nóng）度差的作用下，氧氣透過薄膜並（bìng）被氮氣流送至傳感器中，由傳感器精確測量出氮氣流（liú）中攜帶的氧氣量，從而計算出材料的氧氣透過率。

圖 1. 傳感器法測試原理圖

2、等壓法的測試標準

    與 ISO 15105-2 等同的 ASTM 的標準（zhǔn）有 ASTM D 3985、ASTM F 1927、ASTM F 1307 等，此外（wài）德國（guó）、日本等國家也有相應的標準。

    等壓法在測試（shì）試樣兩側保持常壓，使（shǐ）得試樣兩側的壓力（lì）相等，這也給容器透氧性檢測奠定了基礎，可避免由於容器（qì）壁兩側壓（yā）差過大導致（zhì）容器爆裂的（de）情況。在常用的 ASTM 標準中， ASTM F 1307 就是用（yòng）於檢測容器的氧氣透過性，而 ASTM D 3985 用於（yú）檢測薄膜、片材的氧氣（qì）透過性（xìng），它們在世界（jiè）範圍內的應用十分廣（guǎng）泛，得到了許（xǔ）多（duō）國家的認可。

    在 ASTM F 1307 的（de）試驗方法中對 氧傳感器及其相關設備的使（shǐ）用方法與（yǔ） ASTM D 3985 相似， 將測試設備的容器（qì）檢測附（fù）件拆卸之後，同一款設備完（wán）全可以按照 ASTM D 3985 進（jìn）行薄膜、片材（cái）的透氧性測試。因此等壓法透（tòu）氧儀可以進行薄膜、容（róng）器透氧性能的雙重檢測，實（shí）現一機多用。

3、等壓法的試驗流程

    等壓（yā）法的試驗流程簡單明了（如（rú）圖 2 所示，藍色管路中是測試氣（qì）體，紅色管路中為氮氣（qì）氣流，流動（dòng）方向沿箭頭方向所示）。測試過程可以分（fèn）為（wéi） 吹掃係統零點、向測試上腔引入氧氣流、傳感（gǎn）器輸出值（透氧量）穩定（判斷滲透已達到平衡）、得到試驗結果。測試時，下腔的氮氣（qì）流量是否（fǒu）合適將直接影響試驗結果，因此等壓法透氧儀對氮氣流調節裝置以及檢測流量計都有很高的要求。

圖 2. 等壓法試驗流程

    試（shì）驗結束後（hòu），首先關閉氧氣氣源，停止向測試上腔（qiāng）供氧氣，並將係統調整到吹掃（sǎo）狀態（下（xià）腔氮氣流繞過傳感器）。若儀器近期還需要進行（háng）試驗，為防止空氣反向滲透進入係統，可把氮氣流調至 5ml/min 左右長期對係統供氣，當然也可以關閉密封閥。若儀器近期（qī）內不再使用，可在使用密封閥密封後關閉氮（dàn）氣氣源（yuán）。

4、等（děng）壓法檢測薄膜透（tòu）氧性

    利用（yòng）等壓法檢測薄膜透氧性已在國際上得到了比較多的應用，一些包裝檢（jiǎn）測設備製造商都推出了自己的等壓法（fǎ）透氧儀，盡管（guǎn）它們都遵循等壓法測試原理，但是（shì）具體的試驗步驟、傳感器的性能、以及試（shì）樣的尺寸與裝夾都具有（yǒu）各自的特點。

    現以 Labthink TOY-C1透氧儀為例做簡單介（jiè）紹： 試樣尺寸為φ 140mm，如果試樣厚度（dù）大於 1mm 需在裝夾時添加相應（yīng）附件；可以進行三腔（qiāng）測試，在裝夾試樣的過程中需（xū）要使用真空脂密封試樣邊緣，應注意不要讓真空脂汙染（rǎn）到測試區（qū）域（試樣裝夾完畢（bì）後如圖 3 所示）；測試（shì）過程與之（zhī）前介紹的試驗（yàn）流程相同。

圖 3. 薄膜試樣裝夾完畢的 TOY-C1 透氧儀（老款儀器，已下市）

5、展望

    等壓（yā）法透氧性測試設備在國際貿易中的產品檢測已經（jīng）十分（fèn）常見，但我國目前尚沒有製定出相（xiàng）應的標準（zhǔn）。不過，隨著我國包裝業國際（jì）化速度的加快，國內（nèi）的等壓法測試也將（jiāng）會有（yǒu）一個新的麵貌出現。

    Labthink MD传媒视频是國內研發製造等壓（yā）法透氧性（xìng）檢（jiǎn）測設備的廠商（shāng）， TOY-C1 型透氧儀的推出打破（pò）了我國等壓（yā）法阻隔性檢測（cè）設備被國外（wài）品牌壟斷的形式，得到了（le）國內外包裝業的普遍關注。尤其是對於國內包裝企業來講， Labthink MD传媒视频在等壓法阻隔性檢測領域的涉（shè）足無疑能為他們提供更完善的技術支持。