塑料包装材料阻隔性能的测试方法

国家质检总局2004年公布的食品包装(膜)抽查结果表明，专用食品包装袋抽检不合格率高达15%，主要问题是产品物理机械性能和卫生指标不符合国家标准。在塑料包装方面，一些企业用工业级塑料替代食品级塑料，过量加入填充材料或加入废旧材料、石腊等有毒物质；用工业级复合膜，添加人工增白剂，印刷油墨渗入食品；在复合包装方面，有害物质阻隔性能达不到要求，残留在复合膜间的少量溶剂随着时间的推移，从膜表面渗入食品中，使之变质、变味。专家分析，大约30%的食品保质期变质事件是由食品包装材料引发的，大约60%的食品包装材料有安全隐患。阻隔性能是包装材料性能的一个重要指标之一。包装材料具有很好的阻隔性能，可以阻止气体的侵入，以免商品受潮霉变；而有些材料又需要具有较好的透气性和透湿性，以利于包装内外的气体交换。因此，对透气或透湿等性能的测试，是包装材料阻隔性能测试中的一个十分重要的内容。本文重点介绍塑料薄膜阻隔性能的主要测试方法，并对目前国内常见的氧气透过量和水蒸气透过量的检测方法进行了分析比较，指出了它们的优缺点和实际操作过程中的应注意的一些问题。    试验方法
    包装的阻隔性能一般是通过对气体透过量和水蒸气透过量的检测来体现的。

    等压法
    依据标准：ASTM D3985-1995《用库仑传感器测试薄膜氧气透过量的试验方法》
    检测设备：Mocon透氧测试仪
    利用试样将渗透腔隔成两个独立的气流系统，一侧为流动的测试气体（可以是纯氧气或是含氧气的混合气体），另一侧为流动的干燥氮气。试样两边的压力相等，但氧气分压不同。在氧浓度差的作用下，氧气透过薄膜并被氮气流送至传感器中，由传感器精确测量出氮气流中携带的氧气量，从而计算出材料的氧气透过率。单位mol/m·s·Pa。
    此种方法可以通过不同的湿度、温度及不同氧含量的气体条件测试，能更有效地模拟包装在实际中的作用条件，测试过程中试样两侧压力相同，可以减少试验过程中的泄漏和对试样的破坏。
    试验方法的选择
    前面简单的介绍了包装薄膜阻隔性能的测试方法以及试验过程中需要注意的问题，那么在实际检测过程中，应该选择那个标准进行测试，每种测试方法又具有什么样的特点，带着这样的问题，笔者现将国内常用阻隔性能测试方法列表如下：
    试验方法单位 测试条件 优点 局限性
    水水蒸气透过量 GB/T1037-1988（杯式法） g/m2·24h 38℃,90％RH 23℃，90％
    RH称重法简单、方便、易操作
    透湿杯称重法重复性差、测量时间长、精度低，影响其测量结果的因素较多。
    ASTMF 1249-2001 （红外法） g/m2/d 没有明确规定， 一般采用38℃，90％RH 测试时间短、精度高根据透过量的多少需要选择合适的标准膜。
    氧气体透过量 GB/T1038-2000（压差法） cm3/m2·d·Pa 23℃，0％RH 简单、方便、可以测定各种气体不能模拟实际使用情况。
    ASTM D3985-1988（等压法） mol/m·s·Pa没有明确规定
    可以控制不同的湿度、温度及不同氧含量的气体，能更有效地模拟包装实际的使用条件，测试过程中试样两侧压力相同，有利于减少试验过程中的泄漏和对试样的破坏。
    只针对氧气进行检测。 

    上述测试方法的选择时应视具体情况而定。值得注意的是氧气透过量的两种试验方法间测得的结果没有可比性。目前国内对水蒸气透过量的检测一般采用GB/T1037-1988和ASTM F1249-2001,对于高阻隔包装材料以及结构中含有吸湿性较大的材料（如纸、玻璃纸、尼龙等）的水蒸气透过量的检测建议使用红外检定法，此种方法具有测试时间短、精度高、重复性好等优点。对气体透过量的检测一般最多的是检测氧气的透过量，测试质地硬且脆易损伤的材料如真空镀铝膜的氧气透过量时，建议采用等压法测定。该方法在固定试样时密封措施较好，而且该方法不存在抽真空步骤，因此不必担心镀铝层受到损伤。对于复合包装材料无论采用以上哪种方法检测其阻隔性能，由于其结构不一定对称，因而都存在试样的正反面问题。

    目前，综观我国对包装薄膜阻隔性能测试还主要偏重于包装材料的渗透性（氧气和水蒸气），缺少对包装件和产品的整体密闭性能的检验方法。笔者认为对整体密闭性能的测试将成为今后测试的一个新的增长趋势，例如有些产品的包装，包装材料的测试结果是令人满意的，但在应用过程中却常常不如意，这是因为包装材料在其成型、充填、热封、杀菌以及贮存、运输、销售等过程中，材料的阻隔性能会发生变化，同时可能会产生新的泄漏，而渗透和泄漏不是一个概念，所以使用高阻隔性的包装材料，不一定可以生产出高阻隔性的包装件。因此，要想获得对包装的整体而真实的评价，只对包装材料的渗透性检测是不够的，还需要对最后密闭包装成品进行气体透过性能的测试以获得流通领域的真实情况。

    软包装检验项目随着市场的需求在不断增加，如食品包装材料，随着我国食品包装行业的快速发展以及人们对食品包装安全的重视不断加强，以及新出台的食品包装材料强制性认证工作的开展，该类材料除了对常规物理机械性能的检测外，必然会加强其阻隔性能、卫生性能的检测，同时还会增加溶出物、易氧化物、不挥发物、微生物限度、异常毒性等实验项目。科学合理的选择和使用阻隔包装技术，正确选用阻隔性包装材料，并且有选择性的对包装材料进行阻隔性能、物理机械性能、卫生性能等方面的检测，不仅能保证被包装产品的品质，而且有利于降低包装成本，节约材料用量，减少包装废弃物，对于拓展塑料软包装领域，提高塑料包装企业的市场竞争力具有深远意义。