薄膜透氧（yǎng）性測試 ——等壓法

    透氣性測試設備所使用的方法大都（dōu）可歸（guī）為壓差法（fǎ）和等壓（yā）法兩類，它們的測試原理不同，測試條件差別（bié）較大，但在阻隔性（xìng）測試領域中都占有很（hěn）重要的地位。材料的透氧性直接影（yǐng）響被包裝物（wù）的保存質量和保存（cún）時間（jiān），是備受關注的性（xìng）能指標之一，通（tōng）常進行的材（cái）料透氣性檢測也主要是針對（duì）材料的透氧性進行的。

1、等（děng）壓法概述

    等壓法這個概念（niàn）是（shì）從標準 ISO 15105-2 得來的，即是標（biāo）準中描述的 Equal-pressure method，這種表達方式正好與 ISO 15105-1 中的（de） Differential-pressure method（壓差法）相對應，可使整（zhěng）個透氣性測試領域的方法的分類更加條理。目前應用於透氣性檢測的等壓法主要是傳感器法（另外還有氣相色譜法）。

    ISO 15105-2 中給出的傳感（gǎn）器法測試原理（見圖（tú） 1）如下：利用試樣將（jiāng）滲透腔隔成兩個獨立的氣流係統，一側為流動的測（cè）試氣體（A，可以是純氧（yǎng）氣（qì）或是含氧氣的混合氣體），另一側為流動的幹燥氮氣（B）。試（shì）樣兩邊的（de）壓力相等，但氧氣分壓不同。在氧濃度差的作用下（xià），氧氣透過薄膜並被氮氣流送至傳感器中，由傳感器精確測量出氮氣流中攜帶的氧（yǎng）氣量，從而計算出材料的（de）氧氣透過率。

圖 1. 傳感器法測（cè）試原理圖

2、等壓法（fǎ）的測（cè）試標準

    與 ISO 15105-2 等同的 ASTM 的標準有 ASTM D 3985、ASTM F 1927、ASTM F 1307 等（děng），此外德國（guó）、日本等國家也有相應的標準。

    等壓法在測試試樣兩側保持常壓，使得試樣兩側的壓力相等，這也給（gěi）容器（qì）透氧性檢測奠定了基礎，可避免（miǎn）由於容器壁（bì）兩側壓差過大（dà）導致容器（qì）爆裂（liè）的情況。在常用的（de） ASTM 標準中， ASTM F 1307 就是用於檢（jiǎn）測容（róng）器的氧氣透過性，而（ér） ASTM D 3985 用於檢測薄膜、片材的氧氣透過性，它們在世界範圍內的（de）應用十分廣泛，得到了許多國（guó）家的認（rèn）可。

    在 ASTM F 1307 的試驗方法中對 氧傳感器及其相關設備的（de）使（shǐ）用方法與 ASTM D 3985 相似， 將測試設備的容器（qì）檢測附件拆卸之後，同一款設（shè）備（bèi）完全可以按照 ASTM D 3985 進行薄（báo）膜、片材的透氧性（xìng）測試。因此等壓法透氧儀可以進行薄膜、容器（qì）透氧性能的（de）雙重檢測，實現一機多用。

3、等壓法的試驗流程

    等壓法的試驗流程簡單明了（如圖 2 所示，藍色管路中是測試氣體，紅色管路中為氮氣（qì）氣流，流（liú）動方向沿箭頭方向（xiàng）所示）。測試過程（chéng）可以分為 吹掃係統零點、向測試上腔引入氧氣流、傳感器輸出值（透氧量）穩定（判斷滲透已達到平衡）、得到（dào）試驗結果。測試時，下腔（qiāng）的氮氣流量是否合（hé）適（shì）將直接（jiē）影響試驗結果，因此等壓法透氧儀對氮氣流調節裝置以及檢測流量計都有很高的要求（qiú）。

圖 2. 等壓法試驗流程（chéng）

    試驗（yàn）結束後，首先關閉氧氣氣源，停止向測試上腔供（gòng）氧氣，並將係統（tǒng）調整到吹掃狀態（下腔氮氣流繞過傳感器）。若儀器近期（qī）還需要進行試驗，為防止空氣反向滲透進入係統，可把氮氣流調至 5ml/min 左（zuǒ）右長期對係統供氣，當然也可以關閉密封（fēng）閥。若儀器近期內不再使用，可在使用（yòng）密封閥密封後（hòu）關閉氮（dàn）氣氣源。

4、等壓法檢測薄膜透氧性（xìng）

    利用等（děng）壓（yā）法檢測薄膜透氧性已在國（guó）際上（shàng）得到了比較（jiào）多的應（yīng）用，一些包裝檢測設備製造商都推出了自己的等壓法透氧儀，盡管它們都遵循等壓法測試原理，但是具體的試驗步驟、傳感器的性（xìng）能、以及試樣的尺寸與裝夾都具有各自的特點。

    現以 Labthink TOY-C1透氧儀為例做簡單介紹： 試（shì）樣尺寸為φ 140mm，如果試樣厚度大於 1mm 需在裝夾時添加相應附（fù）件；可以進行三腔測試，在裝夾試樣的過程中需要使用真空脂密封試樣邊緣，應注意不要讓真空脂汙染到（dào）測（cè）試區（qū）域（試樣裝夾完畢後如圖 3 所示）；測試過程與之前介紹的試（shì）驗流（liú）程相同。

圖 3. 薄膜試樣裝夾完畢的 TOY-C1 透氧儀（老款儀器，已下市）

5、展望

    等壓法透氧性測試設（shè）備在國（guó）際貿易中的產品檢測已經十分（fèn）常（cháng）見，但我國目前（qián）尚（shàng）沒有製定出（chū）相應的標準（zhǔn）。不過，隨著我國包裝業國際化速度的加快，國內的（de）等壓法測試也將會有一個新的麵貌出現。

    Labthink 蘭（lán）光是（shì）國內研發製（zhì）造等壓法透氧性檢測設備的廠商（shāng）， TOY-C1 型（xíng）透氧儀的推出打破了我國等壓法阻隔性檢測（cè）設備被國外品牌壟斷的形式，得到了（le）國（guó）內外包裝業的普遍關注。尤其是對於國（guó）內包裝企業來講， Labthink 17C.COM在等壓法（fǎ）阻隔性檢測領域的涉足無疑能為他們提（tí）供更完善的技術支持。