國(guó)家質(zhì)檢總局2004年公布的食品包裝(膜)抽查結(jié)果表明，專用食品包裝袋抽檢不合格率高達(dá)15%，主要問題是產(chǎn)品物理機(jī)械性能和衛(wèi)生指標(biāo)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在塑料包裝方面，一些企業(yè)用工業(yè)級(jí)塑料替代食品級(jí)塑料，過量加入填充材料或加入廢舊材料、石臘等有毒物質(zhì)；用工業(yè)級(jí)復(fù)合膜，添加人工增白劑，印刷油墨滲入食品；在復(fù)合包裝方面，有害物質(zhì)阻隔性能達(dá)不到要求，殘留在復(fù)合膜間的少量溶劑隨著時(shí)間的推移，從膜表面滲入食品中，使之變質(zhì)、變味。專家分析，大約30%的食品保質(zhì)期變質(zhì)事件是由食品包裝材料引發(fā)的，大約60%的食品包裝材料有安全隱患。阻隔性能是包裝材料性能的一個(gè)重要指標(biāo)之一。包裝材料具有很好的阻隔性能，可以阻止氣體的侵入，以免商品受潮霉變；而有些材料又需要具有較好的透氣性和透濕性，以利于包裝內(nèi)外的氣體交換。因此，對(duì)透氣或透濕等性能的測(cè)試，是包裝材料阻隔性能測(cè)試中的一個(gè)十分重要的內(nèi)容。本文重點(diǎn)介紹塑料薄膜阻隔性能的主要測(cè)試方法，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)常見的氧氣透過量和水蒸氣透過量的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析比較，指出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際操作過程中的應(yīng)注意的一些問題。
試驗(yàn)方法
包裝的阻隔性能一般是通過對(duì)氣體透過量和水蒸氣透過量的檢測(cè)來體現(xiàn)的。
水蒸氣透過量檢測(cè)
杯式法
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法---杯式法》
試驗(yàn)原理：在規(guī)定的溫度、相對(duì)濕度條件下，試樣兩側(cè)保持一定的水蒸氣壓差，測(cè)量透過試樣的水蒸氣量，計(jì)算水蒸氣透過量和水蒸氣透過系數(shù)。單位g/（m2·24h）。
檢測(cè)設(shè)備：恒溫恒濕箱 電子分析天平 電熱鼓風(fēng)干燥箱
此種試驗(yàn)方法是最傳統(tǒng)的通過秤重測(cè)量水蒸氣透過量的測(cè)試方法。封杯是其重要的一項(xiàng)工作。在進(jìn)行封杯前，需要先將足量的干燥劑（粒度為0.60mm~2.36mm的無水氯化鈣）放在200℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥2h后取出放入干燥器中冷卻半小時(shí)，稱量一定量的干燥劑放入透濕杯中，在透濕杯上放上被檢測(cè)的薄膜并用臘密封，使透濕杯內(nèi)形成一個(gè)封閉的空間，將透濕杯放入恒溫恒濕箱中，水蒸氣透過測(cè)試材料后被干燥劑吸收，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫、濕度環(huán)境處理到一定時(shí)間以后，取出透濕杯定期秤重，通過透濕杯的增量計(jì)算出水蒸氣的透過量。透濕杯從氣候箱快速轉(zhuǎn)移到干燥器中，放置半小時(shí)后再到稱量環(huán)境，進(jìn)行稱量。
試驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題：
*在200℃烘箱中干燥2h的干燥劑，放在干燥器中，時(shí)間不可過長(zhǎng)，否則應(yīng)重新進(jìn)行烘干。
*裁樣時(shí)應(yīng)選取平整、均勻，無孔洞、針眼、劃傷、皺折等缺陷的地方，對(duì)兩個(gè)表面材質(zhì)不相同的樣品，應(yīng)考慮水蒸氣透過方向，在正反面各取一組試樣。
*對(duì)于低透濕量或精度要求較高的樣品，應(yīng)至少取一個(gè)試樣進(jìn)行空白試驗(yàn)。
*裁取試樣的大小應(yīng)略小于杯環(huán)內(nèi)徑加凹槽寬度，否則試樣在封蠟時(shí)容易出現(xiàn)卷曲而導(dǎo)致封樣不嚴(yán)。
*干燥劑的加入量應(yīng)使干燥劑距試樣表面3mm為宜，注意干燥劑不要接觸到試樣。
*封杯時(shí)，應(yīng)小心的將金屬環(huán)放在測(cè)試樣品上，避免使測(cè)試樣品受到摩擦和劃傷。
*封蠟溫度不可過高，溫度的選擇視具體包裝材料而定。封蠟?zāi)毯蟛辉试S產(chǎn)生裂紋及氣泡。
*應(yīng)待密封蠟?zāi)汤鋮s后方可清除粘在透濕杯邊及底部的密封蠟，清除封蠟時(shí)切忌不可將透濕杯倒置致使干燥劑接觸到樣品表面，從而對(duì)透濕量造成一定的影響。
*稱量時(shí)間應(yīng)準(zhǔn)確，每次稱量杯的順序應(yīng)相同。
*由于每個(gè)人的稱量習(xí)慣、稱量手法不同，對(duì)于同一組試樣建議最好由同一個(gè)人進(jìn)行稱量，以減少偶然誤差。
*試驗(yàn)條件的選擇：應(yīng)視產(chǎn)品特性及具體使用環(huán)境而定。GB/T 1037-1988中有兩種試驗(yàn)條件可供選擇：
條件A：溫度38℃，相對(duì)濕度90％
條件B：溫度23℃，相對(duì)濕度90％
*每次稱量時(shí)間不得超過間隔時(shí)間的1％，以減少稱量環(huán)境對(duì)透濕的影響。
*稱量時(shí)間間隔根據(jù)包裝材料透過量的大小選擇間隔時(shí)間為24h、48h或96h。
*透濕杯增量小于5mg或干燥劑吸濕總增量超過10％的包裝材料都不適合使用此種方法測(cè)試。
紅外檢定法
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM F1249-2001
檢測(cè)設(shè)備：Mocon透濕測(cè)試儀
試驗(yàn)原理：此種方法屬于紅外檢定法，測(cè)試薄膜將測(cè)試腔分割成兩部分，兩部分均和外界環(huán)境隔離并分別構(gòu)成氣流和回路，在被測(cè)薄膜一側(cè)流動(dòng)著一定相對(duì)濕度的氮?dú)鈿饬?，另一?cè)為干燥的氮?dú)鈿饬?，水分子?huì)從濕氣流一側(cè)透過被測(cè)薄膜進(jìn)入干燥氣流一側(cè)，并隨干燥氮?dú)庖黄鹜ㄟ^紅外線傳感器，測(cè)量出氮?dú)庵兴魵獾暮?，進(jìn)而得出水蒸氣透過量,單位g/m2/d。
試驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題：
*對(duì)同一組樣品應(yīng)多測(cè)量幾個(gè)試樣。根據(jù)平常實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一組樣品，越往后得出的數(shù)據(jù)越趨于穩(wěn)定。因此，為得到其真實(shí)值，建議舍去第一次的測(cè)試值。
*不同的條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)零、標(biāo)準(zhǔn)膜測(cè)試、試樣膜測(cè)試、系統(tǒng)調(diào)零等步驟，而且對(duì)于同種測(cè)試條件的不同樣品，最好在標(biāo)準(zhǔn)膜測(cè)試后對(duì)試樣膜進(jìn)行連續(xù)的測(cè)試，這樣，既可以提高工作效率，又可得到準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。
*測(cè)試過程中認(rèn)真觀察測(cè)試腔溫度的變化。平常試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，儀器連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作后，溫度會(huì)比原先設(shè)定的溫度偏高。
*應(yīng)保持測(cè)試腔中溶液干凈適量，避免其接觸到試樣表面，影響測(cè)量結(jié)果。
*注意材料的正反面問題，即水蒸氣透過的方向，對(duì)于兩面材質(zhì)不同的材料，測(cè)得的結(jié)果會(huì)不同。對(duì)于一些特殊材料如真空鍍鋁薄膜，最好不要將鍍鋁層朝向高濕環(huán)境，以免使其結(jié)構(gòu)受到損壞，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。
*每次試驗(yàn)涂抹適量真空油，保證良好的密封性。
*流量計(jì)調(diào)好后，最好別隨意改變。
*若測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)考慮重新對(duì)標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行校準(zhǔn)。
*應(yīng)保證測(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定。因?yàn)镸ocon采用紅外探測(cè)器，對(duì)周圍環(huán)境特別敏感，當(dāng)周圍環(huán)境波動(dòng)較大時(shí)，為保證所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性應(yīng)考慮舍去此期間測(cè)得的數(shù)據(jù)。
氧氣透過量檢測(cè)
壓差法
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法---壓差法》
檢測(cè)設(shè)備：東洋精機(jī)氣體透過率測(cè)試儀
試驗(yàn)原理：用試驗(yàn)薄膜隔成兩個(gè)獨(dú)立的空間，將其中一側(cè)（高壓室）充入測(cè)定用氣體，而另一側(cè)（低壓室）則抽真空，這樣在試樣兩側(cè)就產(chǎn)生了一定的壓差，高壓室的氣體就會(huì)通過薄膜滲透到低壓室，通過測(cè)量低壓側(cè)氣體體積或壓力的變化來計(jì)算氣體透過量，單位cm3/m2·d·Pa。
試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題：
*對(duì)于不同的材料氣體透過量是不一樣的，試驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)透過量的大小選擇合適的適配器。
*必須小心涂抹真空脂，如果油脂涂在了氣體透過區(qū)域內(nèi)，就污染了測(cè)試區(qū)域，從而會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成一定的影響。在涂抹真空脂時(shí)應(yīng)注意涂抹均勻，否則可能會(huì)影響測(cè)試區(qū)中試樣的狀態(tài)，也有可能引起試樣在上下腔閉合時(shí)出現(xiàn)皺折，影響整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的密封。此外，應(yīng)保持涂抹量適中，涂抹過多會(huì)導(dǎo)致真空脂的浪費(fèi)和測(cè)試環(huán)境的污染，涂抹過少可能會(huì)出現(xiàn)漏涂的地方，以至系統(tǒng)的密封效果不佳，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。
*濾紙應(yīng)干燥清潔，而且在放置時(shí)需要特別注意不要粘到真空脂，也不要偏離指定位置，否則將會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，降低試驗(yàn)效率。若發(fā)現(xiàn)濾紙邊緣有油脂時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換濾紙。
*小心固定試樣。此種測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)腔的上下腔是靠夾具施加壓力來鎖緊的，在固定試樣時(shí)避免密封圈處對(duì)試樣反復(fù)摩擦而對(duì)試樣造成損傷，尤其是對(duì)于膜材剛性較大的如真空鍍鋁膜，實(shí)驗(yàn)中鍍鋁層朝向上腔，固定試樣時(shí)易損傷鍍鋁層；而鍍鋁層朝向下腔時(shí)，抽真空的步驟中會(huì)使鍍鋁層受到一定影響，從而降低阻氧性能。
*氣體透過方向的問題。一些材料特別是經(jīng)表面涂布的復(fù)合材料，其正反面的氧氣透過量和水蒸氣透過量測(cè)量結(jié)果差別較大。
等壓法
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D3985-1995《用庫(kù)侖傳感器測(cè)試薄膜氧氣透過量的試驗(yàn)方法》
檢測(cè)設(shè)備：Mocon透氧測(cè)試儀
利用試樣將滲透腔隔成兩個(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為流動(dòng)的測(cè)試氣體（可以是純氧氣或是含氧氣的混合氣體），另一側(cè)為流動(dòng)的干燥氮?dú)?。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，氧氣透過薄膜并被氮?dú)饬魉椭羵鞲衅髦?，由傳感器精確測(cè)量出氮?dú)饬髦袛y帶的氧氣量，從而計(jì)算出材料的氧氣透過率。單位mol/m·s·Pa。
此種方法可以通過不同的濕度、溫度及不同氧含量的氣體條件測(cè)試，能更有效地模擬包裝在實(shí)際中的作用條件，測(cè)試過程中試樣兩側(cè)壓力相同，可以減少試驗(yàn)過程中的泄漏和對(duì)試樣的破壞。
試驗(yàn)方法的選擇
前面簡(jiǎn)單的介紹了包裝薄膜阻隔性能的測(cè)試方法以及試驗(yàn)過程中需要注意的問題，那么在實(shí)際檢測(cè)過程中，應(yīng)該選擇那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，每種測(cè)試方法又具有什么樣的特點(diǎn)，帶著這樣的問題，筆者現(xiàn)將國(guó)內(nèi)常用阻隔性能測(cè)試方法列表如下：
試驗(yàn)方法單位測(cè)試條件優(yōu)點(diǎn)局限性
水水蒸氣透過量 GB/T1037-1988（杯式法）g/m2·24h 38℃,90％RH 23℃，90％RH稱重法簡(jiǎn)單、方便、易操作 透濕杯稱重法重復(fù)性差、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、精度低，影響其測(cè)量結(jié)果的因素較多。
ASTMF 1249-2001 （紅外法）g/m2/d沒有明確規(guī)定， 一般采用38℃，90％RH測(cè)試時(shí)間短、精度高根據(jù)透過量的多少需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)膜。
氧氣體透過量GB/T1038-2000（壓差法）cm3/m2·d·Pa 23℃，0％RH簡(jiǎn)單、方便、可以測(cè)定各種氣體不能模擬實(shí)際使用情況。
ASTM D3985-1988（等壓法）mol/m·s·Pa 沒有明確規(guī)定可以控制不同的濕度、溫度及不同氧含量的氣體，能更有效地模擬包裝實(shí)際的使用條件，測(cè)試過程中試樣兩 側(cè)壓力相同，有利于減少試驗(yàn)過程中的泄漏和對(duì)試樣的破壞。 只針對(duì)氧氣進(jìn)行檢測(cè)。
上述測(cè)試方法的選擇時(shí)應(yīng)視具體情況而定。值得注意的是氧氣透過量的兩種試驗(yàn)方法間測(cè)得的結(jié)果沒有可比性。目前國(guó)內(nèi)對(duì)水蒸氣透過量的檢測(cè)一般采用GB/T 1037-1988和ASTM F1249-2001,對(duì)于高阻隔包裝材料以及結(jié)構(gòu)中含有吸濕性較大的材料（如紙、玻璃紙、尼龍等）的水蒸氣透過量的檢測(cè)建議使用紅外檢定法，此種方法具有測(cè)試時(shí)間短、精度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)氣體透過量的檢測(cè)一般最多的是檢測(cè)氧氣的透過量，測(cè)試質(zhì)地硬且脆易損傷的材料如真空鍍鋁膜的氧氣透過量時(shí)，建議采用等壓法測(cè)定。該方法在固定試樣時(shí)密封措施較好，而且該方法不存在抽真空步驟，因此不必?fù)?dān)心鍍鋁層受到損傷。對(duì)于復(fù)合包裝材料無論采用以上哪種方法檢測(cè)其阻隔性能，由于其結(jié)構(gòu)不一定對(duì)稱，因而都存在試樣的正反面問題。
目前，綜觀我國(guó)對(duì)包裝薄膜阻隔性能測(cè)試還主要偏重于包裝材料的滲透性（氧氣和水蒸氣），缺少對(duì)包裝件和產(chǎn)品的整體密閉性能的檢驗(yàn)方法。筆者認(rèn)為對(duì)整體密閉性能的測(cè)試將成為今后測(cè)試的一個(gè)新的增長(zhǎng)趨勢(shì)，例如有些產(chǎn)品的包裝，包裝材料的測(cè)試結(jié)果是令人滿意的，但在應(yīng)用過程中卻常常不如意，這是因?yàn)榘b材料在其成型、充填、熱封、殺菌以及貯存、運(yùn)輸、銷售等過程中，材料的阻隔性能會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生新的泄漏，而滲透和泄漏不是一個(gè)概念，所以使用高阻隔性的包裝材料，不一定可以生產(chǎn)出高阻隔性的包裝件。因此，要想獲得對(duì)包裝的整體而真實(shí)的評(píng)價(jià)，只對(duì)包裝材料的滲透性檢測(cè)是不夠的，還需要對(duì)最后密閉包裝成品進(jìn)行氣體透過性能的測(cè)試以獲得流通領(lǐng)域的真實(shí)情況。
軟包裝檢驗(yàn)項(xiàng)目隨著市場(chǎng)的需求在不斷增加，如食品包裝材料，隨著我國(guó)食品包裝行業(yè)的快速發(fā)展以及人們對(duì)食品包裝安全的重視不斷加強(qiáng)，以及新出臺(tái)的食品包裝材料強(qiáng)制性認(rèn)證工作的開展，該類材料除了對(duì)常規(guī)物理機(jī)械性能的檢測(cè)外，必然會(huì)加強(qiáng)其阻隔性能、衛(wèi)生性能的檢測(cè)，同時(shí)還會(huì)增加溶出物、易氧化物、不揮發(fā)物、微生物限度、異常毒性等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。科學(xué)合理的選擇和使用阻隔包裝技術(shù)，正確選用阻隔性包裝材料，并且有選擇性的對(duì)包裝材料進(jìn)行阻隔性能、物理機(jī)械性能、衛(wèi)生性能等方面的檢測(cè)，不僅能保證被包裝產(chǎn)品的品質(zhì)，而且有利于降低包裝成本，節(jié)約材料用量，減少包裝廢棄物，對(duì)于拓展塑料軟包裝領(lǐng)域，提高塑料包裝企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有深遠(yuǎn)意義。
