關于軟包裝材料的氣體阻隔性能透氣性檢測

眾所周知，在食品、醫藥、精密電子元件等行業，產品包裝材料的氣體阻隔性能是一項非常重要的指標，它能夠直接影響到產品的保存期、保存環境、銷售環境等。氣體對食品和藥品的影響是早引起軟包裝行業廣泛關注的，氧氣的滲透可能導致食品變質、藥品失效等，現在對于食品和藥品包裝，行業標準已經對包裝薄膜的透氣量及測試有了初步的說明。廣州標際包裝設備有限公司在此為您介紹薄膜的透氣機理，詳細介紹了氣體透過對內容物的影響，以及現在廣泛使用的氣體阻隔性測試方法。本文僅介紹常用氣體的測試，不涉及有機氣體。

1.氣體滲透過程

包裝材料的滲透性廣義來說是通過材料或材料與內容物之間的物質傳遞。從熱力學觀點來看，小分子物質對包裝材料的滲透是單分子擴散過程，整個過程出現的快慢由溶解度參數和擴散系數這兩個因素決定。在不討論包裝物泄漏的條件下，薄膜對氣體的阻隔性就是氣體對薄膜的滲透：氣體分子從高濃度區進入材料表面，通過向材料的擴散，而又從低濃度區的另一表面解吸。

1.1擴散現象

擴散現象是由于組分密度分布不均勻引起質量傳遞，形成質量流所致。從微觀上來說，氣體中的擴散現象和氣體分子熱運動有直接關系。

1.2透過氣體對內容物的影響

對于食品、醫藥、精密電子元件等行業而言產品包裝材料的阻隔性能是一項非常重要的指標。例如：水果保鮮，包裝薄膜的阻氧性及阻濕性（即薄膜對氧氣和水蒸氣的阻隔性）是水果保鮮期的決定因素。再如傷濕止痛膏，就是特別需要阻氧包裝的藥品，選用阻氣阻濕好的PVDC膜包裝，氣味就不會散失，不會影響療效。

空氣中的氧氣對食品中的營養成分有一定的破壞作用：氧使食品中的油脂發生氧化，即使是在低溫條件下也能進行；油脂氧化產生的過氧化物可使食品失去食用價值，而且發生異臭，產生有毒物質；氧能使食品中的維生素和多種氨基酸失去營養價值；氧還能使食品的氧化褐變反映加劇；對于食品微生物，大部分細菌由于氧的存在而繁殖生長，造成食品的變質。對于果蔬保鮮，由于生鮮果蔬在貯運流通過程中為保持其正常的代謝作用仍在呼吸，吸收一定數量的氧而放出一定量的CO2和水，并消耗一部分營養，薄膜的透氧性低可減少放出的水和消耗的養分，延長水果的保鮮期。在碳酸飲料包裝上，由于PET具有良好的透明性和強度以及對CO2的不可滲透性等優點，目前PET塑料容器已占整個碳酸軟飲料包裝的40%，代替了一部分玻璃瓶和金屬聽罐。

對于藥品包裝，包裝材料能對藥品的質量、有效期、包裝形式、銷售、成本等起重要作用。一般的藥品生產，無論是片劑、顆粒劑、注射劑、液劑、散劑、還是軟膏等，都處于量少品種多的狀況，而且從藥品出廠直到到達病人手中要經過比較復雜的途徑。藥品包裝材料應具有穩定性、阻隔性能、結構性能和良好的加工性。空氣中對藥品影響大的要數氧氣，氧氣可使許多藥品，如維生素C、A、D和腎上腺素，苯酚等氧化變質從而使它們的主要成分含量下降、療效減弱或無效。

盡管許多藥品帶有保護膜，但是藥品包裝的阻氣性仍是至關重要的。目前用于包裝的塑料仍采用世界上的六大通用塑料：PE、PP、PS、PVC、PA、PC，國內的藥品包裝多用其中的PE、PVC、PP、以及聚酯。藥用包裝材料除滿足包裝材料的一般性能外，還要滿足安全性和適用性等特殊要求，例如藥用泡罩包裝材料包括藥用鋁箔、塑料硬片、熱封涂料等材料，其中藥用鋁箔以硬質工業用純鋁為基材，具有無毒、不滲透、阻熱、防潮、阻光、可高溫滅菌等優點。因為藥品對潮、濕、光透非常敏感，故要求所用的泡罩材料對水、光、汽等有高阻隔性，多選用PVC、PVDC、或復合材料PVC/PVDC、PVC/PE、PVC/PVDC/PE、PVDC/OPP/PE等。

2.透氣性測試方法

從測試原理上分，透氣性測試方法有壓差法和通過電量分析傳感器法兩類，目前廣泛采用壓差法測試薄膜透氣性。

2.1壓差法的測定原理

用待測薄膜測試腔隔成兩個獨立的空間，向其中一側（高壓室）充入測試氣體，在試樣兩側形成一定的壓差，高壓室的氣體透過薄膜滲透到低壓室，通過測量低壓室的壓力或體積變化就可以得出氣體的滲透率。GB/T1038—2000就是采用了壓差法。國際上現有的壓差法薄膜透氣性測試標準有ASTMDl434—1998，ISO15105—1，ISO2556：2001等。

壓差法透氣儀的測試范圍寬，使用簡單，可以進行多種氣體的測試，試驗成本低，設備價格一般比電量分析傳感器法低。

2.2電量分析傳感器法的測試原理

電量分析型氧氣透過率測試儀的原理是用待測薄膜將測試腔隔成兩個獨立的氣流系統，一側為流動的待測氣體（可是純氧氣或含氧氣的混合氣體，可設定氣體的相對濕度），另一側為流動的氮氣。試樣兩側的壓差相等但氧分壓不同，在濃度差的作用下，通過薄膜的氧氣在氮氣流的載運下送至電量分析傳感器中，從而計算出材料的氧氣透過率。

電量分析型設備，低端精度較高，由于試樣兩側壓力相同，有利于減少試驗過程中可能出現的泄漏，但該類儀器價格昂貴，而且氧傳感器是消耗型的，試驗成本較高。該類儀器對于氧氣透過量低的試樣檢測精度高，但由于傳感器使用壽命的限制不適宜經常檢測氧氣透過量較高的試樣。此外，該類設備對試驗氣體有一定的選擇性。

3.結論

氣體對包裝材料的滲透可能會引起內容物變質、失效，對于產品的保質期有很大的影響。國際上現有壓差法和電量分析傳感器法兩種方法來檢測氣體透過性，我國的軟包裝測試行業在透氣性測試領域迅速發展。