称重法和红外法测定高阻隔薄膜透水性的比较

刘云虎

（贵州省产品质量监督检验院 贵州贵阳 550014）

称重法和红外法测定高阻隔薄膜透水性的比较

刘云虎

（贵州省产品质量监督检验院 贵州贵阳 550014）

本文通过对称重法（杯试法）和红外法测定高阻隔薄膜透水性进行了比较，并简要的阐述了两种方法的检测原理，用两种方法对高阻隔食品包装膜的检测及检测结果进行了对比，就实验室在检验方法和设备选择上给出了建议。

阻隔性；称重法；红外法

1 概述

随着商品流通的越来越频繁，塑料薄膜作为一种新兴的的包装已经被广泛的应用于食品包装，其阻隔性能是一个重要的指标，影响产品的货架寿命，阻隔性是指包装材料防止小分子气体透过的性能。良好的阻隔性可有效阻止环境中氧气、水汽等的渗入，并保持包装内的成份稳定，对延长食品包装的保质期与货架期有重要意义。

塑料渗透的阻隔性能一般是通过对气体和水蒸气渗透量体现，渗透有着溶解扩散机理，气体在其高浓度的一侧吸咐薄膜表面，在薄膜内扩散最后于其低浓度的一侧脱附而挥发，气体透过量主要是指材料对常见无机气体如氧气、二氧化碳、氮气等的阻隔性能，其检测方法有压差法、等压法；水蒸气透过量是指材料对水蒸气的阻隔性能，其检测方法有称重法和红外法等，目前我国以称重法为主。

本文就测定薄膜透水性的称重法和红外法进行了比较。

2 检测原理

水蒸气透过量是指在规定的试验条件下，试验达到平衡时单位时间内透过单位面积样品的水蒸气量，单位为克每平方米24小时[g/（m2·24h）]。

称重法（杯试法）是在测试材料两侧保持一定的水蒸气压差，在水蒸气压低的一侧用干燥剂吸收透过的水蒸气，间隔一定时间后称量干燥剂增加的重量，称量的间隔时间跟据所测材料的透湿量进行调整，直到前后两次质量增量相差不大于5%时结束试验。方法标准为《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法-杯试法》（GB1037-88）。

红外检测器法国家标准为《塑料薄膜片水蒸气透过率的测定-红外检测器法》（GB/T26253-2010），修改采用《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率试验方法第2部分：红外检测器法》（ISO15106-2：2003），检测方法是将样品置于测试腔中，样品将测试腔隔为两腔，样品一边为低湿腔，另一边为高湿腔，里面充满水蒸气且温度已知，由于存在一定的湿度差，水蒸气从高湿腔通过样品渗透到低湿腔，由载气传送到红外检测器产生一定的电信号，当试验达到稳定状态后，通过输出的电信号计算出样品水蒸气透过率。

两种方法的检测器不同，称重法的检测器是高精度天平，感量为0.1mg，而红外检测器法则是由红外检测器对载气中的水蒸气进行检测。两种方法对于检测条件都有明确的要求，必须是在一个恒定的温度下且保持水蒸气压差，当试验状态稳定后进行检测，通过计算得到样品的水蒸气透过量。

3 检测过程

对于需要隔离大气中各种成分的食品都应当采用阻隔性包装，国家标准GB/T5048-1999把透湿量小于2g/（m2·24h）的定义为1级防潮包装薄膜；把透湿量小于5g/（m2·24h）的定义为2级防潮包装薄膜；把透湿量小于15g/（m2·24h）的定义为3级防潮包装薄膜；透湿量大于15g/（m2·24h）的则不再认为是防潮包装薄膜；通常情况下透湿量小于2g/（m2·24h）也称为高阻隔性薄膜。

为了尽可能的减少两种试验的外界影响，使试验具有可比性，本次试验采用了同一生产企业的同一榨菜包装袋用膜，两台试验设备放置于同一实验室的同一区域内，实验同时进行。试验中杯试法（称重法）测试仪器采用山东济南兰光机电技术有限公司生产的TSY-T3型测试仪测试，测试精度0.01g/（m2·24h），测量范围：0.1～10000g/（m2·24h），系统分辨率0.0001g。

红外法采用美国膜康MOCON公司生产的permatran-w3/61水蒸气透过率测试仪测试仪，测量范围：0.01～85g/（m2·24h），传感器灵敏度大于百万分之一。

由于红外法检验需要先对设备进行校正，因此试验开始前用光机电技术有限公司生产的TQ0型测试仪测试仪器上对标准膜进行一次测试比对，然后用该标准膜对美国膜康MOCON公司生产的测试设备进行校正。

4 结论

杯试法（称重法）水蒸气透过量检验数据见表1。

表1 杯试法（称重法）检验结果

按照GB1037-88要求，每组试样中一个试样测试值不超过平均值的±10%则可以接受。本次检验中，杯试法检验的水蒸气透过量平均值为0.444g/（m2·24h），每个试样的测试值均未超过平均值的±10%。

红外法水蒸气透过量检验数据见表2。

表2 红外法检验数据

红外法检验的水蒸气透过量平均值为0.378g/（m2·24h），按照GB/ T26253-2010要求，如果输出值变化未在5%以内，应加以说明。本次检验中，测试输变化未超过5%。

由于样品的差异性客观存在，因此两种检验方的检验数据会有所偏差，杯试法检验的水蒸气透过量平均值为0.444g/（m2·24h），红外法检验的水蒸气透过量平均值为：0.378g/（m2·24h）。本次检验所使用的样品不是标准膜，且只进行了一组试验，两种检验方法的精密性与准确性的比较需要更多的数据支持，本文仅就两种方法的检测数据的一致性作出比较，通过比较可以看出，两种方法所测得的检验数据结果的均值为0.411g/（m2·24h），用红外法检验的结果要略小于杯试法，检验结果具有一致性。

红外法具有操作简单快速的优点，特别是检验高阻隔性的材料时，其快捷的检验优势更为明显，本次检测中使用红外法24h可完成试验，杯试法对人员熟练程度要求高，且易受环境干扰，尤其是对高阻隔性材料进行检测时耗时较长，本次检验就耗时4d时间才出具结果。但是杯试法在操作得当的前提下检测数据具有很好的重复性，同时具有设备购置更为经济的优点。因此，在选择试验方法时更多的应当依据本试验室的检测任务批量需求，从员工的操作熟练程度、检验时限要求、经济性等多方面来考虑。

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[3]陈昌杰.略论阻隔性软包装材料[J].上海塑料，2011，153（1）：14～19.

S718.4

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1004-7344（2016）20-0312-01

2016-7-4