本文結合ASTM F 1307標準，對有關(guān)包裝容器的透氧性測試給以簡(jiǎn)單介紹。

    隨著(zhù)包裝行業(yè)發(fā)展的日新月異，輕巧且方便運輸的包裝容器，如PET塑料瓶、紙塑鋁復合軟包裝等新型材料逐步取代了笨重、易碎的玻璃瓶包裝，然而這些新型包裝材料的性能，尤其是阻隔性能能否滿(mǎn)足產(chǎn)品包裝的質(zhì)量要求呢？這是消費者、包裝產(chǎn)品的使用者及制造者、各級質(zhì)檢機構共同關(guān)心的話(huà)題，同時(shí)也是急需解決的問(wèn)題。目前國內尚沒(méi)有明確的包裝物透氧性測試方法標準，因此在進(jìn)行相關(guān)測試時(shí)一般遵循ASTM F 1307標準。

1 適用范圍

　　這個(gè)測試方法探討了一種用于確定氧氣滲透進(jìn)入包裝物的穩定滲透速率的測試方法。更明確地說(shuō)，這種測試方法適用于在通常使用時(shí)能夠封起一個(gè)干燥空間的所有包裝物。

2  測試方法概要

　這種試驗方法按照與測試方法D 3985 所描述的相似方式使用庫侖氧氣傳感器及其相關(guān)設備。氧氣透過(guò)率（O2GTR）是將包裝物固定在測試裝置上并在測試環(huán)境中達到平衡后測定的。包裝物裝夾完成后能夠形成如下的測試環(huán)境：包裝物內側被氮氣流緩慢凈化、外側暴露在氧氣濃度已知的環(huán)境中。包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中，它含有20.8％的氧氣，或者是浸在100％的氧氣環(huán)境中。當氧氣滲透通過(guò)包裝物壁進(jìn)入載氣氮氣流中，它會(huì )被載氣流攜帶至庫侖傳感器處，庫侖傳感器探測到氧氣會(huì )輸出電流，電流的大小與單位時(shí)間內流入傳感器的氧氣總量成正比。

　　這種試驗方法中采用氧氣作為測試氣體，氮氣作為載氣氣體。在包裝物的外部和內部形成一定的氧濃度差，外部為氧濃度高的一側，而內部為氧濃度低的一側，在整個(gè)滲透過(guò)程中氧氣從包裝物外部透過(guò)包裝物壁向內部滲透。

3  包裝物透氧性測試數據的表示方法

　包裝物的氧氣透過(guò)率是單位時(shí)間內滲透通過(guò)包裝物表面的氧氣總量�！�…它的SI單位是mol/pkg·s。必須寫(xiě)明測試狀態(tài)，包括溫度、氧氣分壓差、以及包裝物兩側的濕度。O2GTR的常用單位是cm3(STP)/pkg·d，這里1cm3(STP) 等于 44.62×10-6mol。）Oxygen permeance (PO2’)——the ratio of the O2GTR to the difference between the partial pressure of O2 on the two sides of the package wall.（氧氣滲透量是O2GTR 與包裝物壁兩側氧氣分壓差的比值。）由于在一定的環(huán)境條件下，透過(guò)的氧氣摩爾數與它的體積可互相轉換，因此無(wú)論是用摩爾數表示還是使用氣體體積表示，含義都是相同的。
如果將包裝物的測試結果單位與薄膜的測試結果單位相比較不難發(fā)現，測試面積沒(méi)有了，這表示它不再參與計算，取而代之的是一個(gè)pkg單位。

3.1  pkg 的定義

　　對于沒(méi)有接觸過(guò)包裝物阻隔性測試的人來(lái)講，會(huì )感到這個(gè)單位非常陌生，其實(shí)它就是一個(gè)適用于任何包裝物的數量單位，相當于件、包，是package的簡(jiǎn)寫(xiě)。例如，2.25L的PET瓶或是1L的PET瓶都是1pkg，不因體積、面積的不同而改變。

3.2  pkg單位的使用原因

　　顧名思義，進(jìn)行包裝物的透氧性測試就是為了獲取真實(shí)的包裝物整體透氧數據。以前為了獲得包裝物的透氧數據需要先檢測容器片材的氧氣透過(guò)量，然后按照容器的表面積以及容器各處的厚度來(lái)估算容器整體的透氣量�？墒侨萜鞯谋诤窈懿痪鶆�，外形很不規則致使難以準確測定容器的表面積，而且材料性質(zhì)在包裝物的吹塑、注塑等生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了一定的變化，因此容器透氣量的估算結果與實(shí)際檢測結果確實(shí)存在一定的差距，這樣直接檢測包裝物的透氧性就更加重要了。無(wú)論包裝物的外形如何、厚度是否均勻，都可以利用pkg單位表示出包裝物整體的氧氣阻隔性能，這對進(jìn)行包裝物整體的阻隔性能分析是十分有利的。

4 設備的標定

　　這種測試方法中所使用的氧氣傳感器是一種按照法拉第定律產(chǎn)生線(xiàn)性輸出的庫侖裝置�！�…經(jīng)驗表明，在一些情況下會(huì )出現由于傳感器損耗、損壞達到一定程度而削弱傳感器的響應效率。）因此，測試系統需要周期標定。標定過(guò)程與試驗過(guò)程相同，標定數據用來(lái)計算校正因子Q。Q將直接參與正式試驗的結果計算，因此標定系數Q的準確與否直接影響到今后測試結果的準確性。

5 試驗過(guò)程   

5.1  包裝物裝夾

　　將包裝物裝夾到設備上的方法取決于包裝物的外形、類(lèi)型以及測試對象。對于多數試驗，包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中（20.8％氧氣）。但是如果包裝物的阻隔性很好，可以把包裝物浸入100％的氧氣環(huán)境中來(lái)增加測試濃度梯度，這對試驗更加有利。這可以通過(guò)用一個(gè)塑料袋或是其它容器罩在包裝物外面并向其中注入氧氣來(lái)實(shí)現。）圖1是標準中給出的包裝物裝夾示意圖，需要注意在容器封口處、以及各進(jìn)氣管、出氣管的密封處理。
 　　　　　
　　Labthink TOY-C1提供了一種方法來(lái)實(shí)現100％氧氣濃度的測試環(huán)境（圖2），操作簡(jiǎn)單，重復使用性好。這種裝夾結構的最大優(yōu)點(diǎn)是利用特殊設計輕松實(shí)現了包裝物兩側的氣流循環(huán)，而且無(wú)需管路支持循環(huán)，管路的接頭少了，也就減少了設備出現泄漏的可能性。相對于標準中給出的膠封結構（參見(jiàn)圖1），它不需要對進(jìn)氣管和出氣管進(jìn)行膠封，因此簡(jiǎn)化了整套包裝物裝夾附件的安裝和拆卸。

5.2  測試過(guò)程

　　準備設備…然后整夜用干燥載氣流緩慢干燥系統（繞開(kāi)傳感器）�！�完成包裝物附加裝置的裝夾�！�吹洗整個(gè)系統。開(kāi)啟50～60mL/min的氮氣流凈化包裝物內的空氣，凈化時(shí)間取決于包裝物的體積�！�降低氮氣流速至5～15mL/min并保持30min（繞開(kāi)傳感器）�！瓕⒌獨饬饕�入傳感器�！�當傳感器的連續輸出值開(kāi)始穩定不變時(shí)，操作者就可以記下這個(gè)值了，這個(gè)值就是Ee（包裝物）�！�再次繞開(kāi)傳感器。移走包裝物，并在載氣裝置間插入一個(gè)不銹鋼材質(zhì)的“高阻隔包裝物”回路。10～15min后，再將載氣流引入傳感器。保持這種配置30min，或是當傳感器的輸出電流減小并穩定在一個(gè)較低的值上后，就可以把這個(gè)值作為Eo（包裝物）記錄下來(lái)�！瓕⒃O備置于備用狀態(tài)。）在整個(gè)試驗過(guò)程中，載氣流的流速是否合適是至關(guān)重要的，必須按照標準精確調節。

5.3  其它注意事項

　　首先，采用的氧氣傳感器是消耗型傳感器，當傳感器的輸出信號出現了明顯的衰減且無(wú)法通過(guò)標定系統來(lái)彌補時(shí)就需要更換傳感器。Back diffusion of air into the unit is undesirable.（最好不要出現空氣反向滲透進(jìn)入系統的情況。）這是因為空氣中約21％的氧氣濃度會(huì )使傳感器損耗較大，因此在不使用傳感器時(shí)最好在其內部始終保持有一低流速的氮氣流。

　　其次，進(jìn)行低阻隔性包裝物的檢測時(shí)可適當降低混合測試氣體中的氧氣含量。當測試阻隔性差的包裝物時(shí)，載氣流中的氧氣含量就會(huì )很高，這容易引起傳感器的飽和。解決這個(gè)問(wèn)題的一條有效途徑是將包裝物放置在一種混合測試氣體中，其中的氧氣濃度比空氣中的氧氣濃度都要低�？梢岳�用測試氣體中的氧氣分壓值進(jìn)行之后的測試結果換算。）這需要在包裝物外面加套塑料袋來(lái)保證袋內的氧含量，而且塑料袋的阻隔性要很好，否則由于塑料袋兩側（一側為空氣，另一側為混合氣體）存在氧氣濃度差，也會(huì )增加袋內的氧氣含量，這對于控制測試氣體中的氧氣含量是不利的，更不利于得出客觀(guān)準確的試驗結果。

　　再次，需要控制環(huán)境溫度。多數塑料的氧氣透過(guò)率每攝氏度能變化3～9％。由于包裝物測試附加裝置并沒(méi)有提供控溫功能，因此從試驗數據上來(lái)看把設備放在沒(méi)有溫漂的恒溫環(huán)境中更有利于數據的再現性。

6  總結

　　ASTM F 1307是目前用于檢測包裝物透氧性的標準方法。它采用傳感器法測試原理；測試結果以包裝物為單位，方便對包裝物進(jìn)行整體評價(jià)；Reference Package（參考包裝物）標定系統得校正因子Q，是測試的重要步驟之一；試樣裝夾過(guò)程繁雜，但是裝夾的效果卻直接影響到試驗結果， Labthink TOY-C1提供的試樣裝夾方式是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法之一。