濟南蘭光機電技術(shù)有限公司
包裝材料的氧氣阻隔性能可以直接影響內容物的保存質(zhì)量和保存時(shí)間，是zui受關(guān)注的材料性能之一。透氣性測試設備所使用的檢測方法大都可歸為壓差法和等壓法兩類(lèi)，它們的測試原理不同，測試條件差別較大，但在阻隔性測試領(lǐng)域中都占有很重要的地位。
1、透氣性測試概述
壓差法和等壓法的概念是從標準ISO 15105中得來(lái)的，即標準中的Differential-pressure method和Equal-pressure method，相互對應，使得整個(gè)透氣性測試領(lǐng)域的方法分類(lèi)更加條理。兩種試驗結果的單位不同，壓差法的單位是cm3/m2·24h·0.1MPa，而等壓法的單位是ml/m2·day。
真空法是壓差法中代表性的一種測試方法：利用試樣將滲透腔隔成兩個(gè)獨立的空間，先將試樣兩側都抽成真空，然后向其中一側（高壓側）充入0.1MPa（絕壓）的測試氣體，而另一側（低壓側）保持真空狀態(tài)，使試樣兩側形成0.1MPa的測試氣體壓差。測試氣體滲透通過(guò)薄膜進(jìn)入低壓側并引起低壓側壓力的變化，利用高精度真空規來(lái)測量這個(gè)壓力變化量就可計算出測試氣體對試樣的氣體透過(guò)量。真空法采用負壓差法來(lái)實(shí)現試樣兩側0.1MPa的壓差，當然也可以通過(guò)正壓差法來(lái)實(shí)現，zui常用的正壓差法是體積法。
傳感器法測試原理是：利用試樣將滲透腔隔成兩個(gè)獨立的氣流系統，一側為流動(dòng)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(dòng)的干燥氮氣，試樣兩邊的壓力相等，但氧氣分壓不同。在氧濃度差的作用下，氧氣透過(guò)薄膜并被氮氣流攜帶至傳感器中，由傳感器測量出氮氣流中的氧氣量，從而計算出材料的氧氣透過(guò)率。
2、進(jìn)行測試方法間數據比較的需要
由于膜技術(shù)理論的支持，壓差法在透氣性測試中一直作為基礎方法使用，科研檢測機構多采用這種方法。它的突出優(yōu)點(diǎn)是對測試氣體沒(méi)有選擇性，對不同氣體的檢測通用性非常好。傳感器法是隨著(zhù)氧探測器技術(shù)的不斷成熟而出現的，常用于包裝行業(yè)的商貿檢測。
壓差法透氣性檢測設備和等壓法透氧性檢測設備的使用情況在世界范圍內來(lái)看表現出了一定的地域性特點(diǎn)，這一方面是由于各國測試標準規范存在差異，另一方面是世界商貿的需要?；旧?，中國、日本等亞洲國家以使用壓差法設備為主，歐洲多數國家也主要使用壓差法設備（如英國、德國等），美國以及與它商貿往來(lái)緊密的一些南美洲、東南亞、西亞等國家傾向于使用等壓法設備。如今貿易化速度的加快，使測試方法的不同凸現成為薄膜材料貿易的瓶頸，一方面在部分國家舊有設備的使用及制造*符合所在地的國家標準，更換設備會(huì )給國內貿易試樣的檢測帶來(lái)不便，另一方面更換設備需要一定的資金支持。
壓差法和等壓法的測試結果之間的差異究竟會(huì )有多大？這一直是薄膜阻隔性檢測領(lǐng)域非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。當然，測試條件及結果單位的不同是無(wú)法改變的，不過(guò)僅在數據數值一項上還是能夠進(jìn)行比較的。
Labthink蘭光于2005年初同時(shí)向市場(chǎng)推出了嚴格執行壓差法標準的VAC-V1氣體滲透儀以及遵照ASTM標準的TOY-C1容器/薄膜透氧儀，通過(guò)一年的試驗運行，對這兩款設備進(jìn)行了測試數據比對，部分比對結果如下：
表1. VAC-V1與TOY-C1的測試數據比對表
| 編號 | 試樣材質(zhì) | VAC-V1數據 | TOY-C1數據 |
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| 1 | 鍍鋁復合膜 | 0.417 | 0.402 | 0.374 | 0.31 | 0.36 | |
| 2 | OPP/VMPET/LLDPE | 0.881 | 0.813 | 0.882 | 0.75 | 0.72 | |
| 3 | PVDC涂布膜1＃（20μm） | 1.647 | | | 1.45 | 1.43 | 1.69 |
| 4 | PE/VMPET/PE（40μm） | 2.581 | 2.63 | 2.531 | 2.80 | 2.79 | |
| 5 | PET/PVDC | 5.30 | | | 4.96 | 4.92 | 4.98 |
| 6 | PVDC涂布膜2＃（20μm） | 7.251 | 7.811 | | 6.29 | 6.47 | 6.56 |
| 7 | 復合膜1＃ | 7.98 | | | 9.95 | 10.00 | |
| 8 | PVDC涂布膜3＃（20μm） | 28.1 | | | 32.66 | 33.27 | 33.52 |
| 9 | PE/PE/TIE/PA/TIE/PE/PE | 63.393 | 61.811 | 58.976 | 53.1 | 54.47 | |
| 10 | 復合膜2＃ | 749.96 | 752.63 | 752.84 | 543.091 | 557.527 | 543.683 |
注：VAC-V1的單位是cm3/m2·24h·0.1MPa，TOY-C1的單位是ml/m2·day。
從表1中數據可以看出，在測試材料透氧量的增長(cháng)趨勢上，兩款設備的測試結果表現出了很好的一致性，即如果材料的阻氧性差，則兩款設備的測試結果均大，如果材料的阻氧性?xún)?yōu)，則測試結果均小。盡管兩款設備各自都表現出了較理想的數據重復性，但是設備之間的測試數據還是存在差異的。如對于阻氧性?xún)?yōu)的材料（測試數據在5以?xún)龋?span lang="EN-US">TOY-C1的測試結果較VAC-V1小一點(diǎn)；對于阻氧性一般的材料（測試數據在5～50之內），TOY-C1的測試數據較大；但對阻氧性再差一些材料，TOY-C1的測試數據又較VAC-V1小了一些，而且隨著(zhù)試樣透氧量的增大，設備間的測試數據相差也越大。
需要聲明的是在獲得表1中測試數據時(shí)兩款設備的測試環(huán)境可能會(huì )存在差異，一是因為VAC-V1具有自控溫功能，而TOY-C1不具有控溫功能（具有控溫功能的TOY-C1升級型設備TOY-C2透氧儀將于2006年初投放市場(chǎng)）；其次，部分比對試驗不是同步進(jìn)行的，因此測試環(huán)境也有所變化。*，試驗溫度的變化會(huì )給試驗數據帶來(lái)明顯的影響，因此，考慮到兩款設備在試驗時(shí)可能存在的溫度差異，除表中第10項數據外其他比對數據還是比較接近的。另外，以上比對試驗都是在TOY-C1設備按標準氣體校驗而未經(jīng)標準膜校驗之前進(jìn)行的（為TOY-C1的原始數據），如果按照ASTM以及ISO的等壓法薄膜透氧檢測標準中的要求進(jìn)行標準膜標定，無(wú)疑會(huì )得到更加理想的比對數據。
以上數據分析僅是依據蘭光實(shí)驗室2005年的比對試驗結果所得出的。蘭光實(shí)驗室在2006年中仍將進(jìn)行大量的比對工作，比對數據將更加豐富。
3、總結
需要特別聲明的是，由于測試原理以及結果單位的不同，這兩類(lèi)測試方法是不應該直接進(jìn)行比對的，單比對測試結果數值不具有任何意義。從蘭光實(shí)驗室的比對情況來(lái)看，這兩種測試方法的測試結果值還是具有較好的一致性的。進(jìn)行數據比對的前提是測試環(huán)境必須一致，如果環(huán)境溫濕度相差較大，測試結果存在顯著(zhù)差異*是正常的情況。
