二氧化碳滲透儀(yi)

CarboPack BT可以用來測試二氧化碳滲透性，例如碳酸飲料中的二氧化碳透過PET瓶身或者軟木塞（天然的或合成的）， 氣泡酒或飲料的玻璃瓶蓋子等。CarboPack BT測試CO TR是無損的，並且很快。通常一個(ge) 測試隻需花費不到1小時，而不像其他常規的方法需要幾周甚至幾個(ge) 月。

CarboPack BT可以測量透過包裝材料的微量滲透（市場上更好的檢測限），也可以測量肉眼可見的泄漏，例如碎了或者焊接失誤等。

采用非色散紅外氣體(ti) 傳(chuan) 感器，基於(yu) 雙波長紅外檢測子係統，通過恒溫控製和壓力補償(chang) ，達到了*的靈敏度。由於(yu) 這一點以及電子板，CarboPack BT可以在較高的相對濕度值測試CO2TR(可選項)。通過這種方法，我們(men) 可以在盡可能接近真實的條件下進行測量，並評估濕度對用於(yu) 生產(chan) 瓶子的材料或塗層的二氧化碳滲透性的影響。

CarboPack BT配備了一套加熱冷卻控製係統，該係統可以驗證阻隔層性能隨溫度的變化情況。所有功能均由軟件控製。

在如今的塑料包裝應用領域，含氣包裝異軍(jun) 突起，逐漸顯現了更多的功能性。

    形式之一是氣調包裝，即在封閉包裝內(nei) ，通過充入CO2、N2等氣體(ti) ，調節包裝內(nei) 的氣體(ti) 組分，起到抑製引起內(nei) 容物(尤其是食品)品質劣變的物理、化學、生理反應等的作用。CO2是氣調包裝中占據重要地位的氣體(ti) 成分，突出作用是其高效的抑菌效果。由於(yu) CO2能穿透細菌的細胞，使細胞內(nei) 的PH下降和酶的活性降低，因此能夠抑製細胞的繁殖。並且CO2低毒，對食品感官品質影響小，因而對於(yu) 魚肉海鮮、鮮嫩果蔬、烘焙點心等有防腐和防黴的作用。

    形式之二是碳酸飲料包裝。碳酸飲料是加工中增大壓力將CO2溶解於(yu) 糖水中製得。CO2與(yu) 液體(ti) 接觸時發生碳酸化，產(chan) 生酸味，調和了飲料的風味，同時形成刺激性口感，賦予了碳酸飲料*的泡沫外觀。CO2的碳酸化降低了液體(ti) 的PH值，營造了酸性環境，有利於(yu) 抑製微生物的繁殖，起到抑菌防腐的作用。

    氣體(ti) 流失機理和滲透測試的方法

    對於(yu) 上述兩(liang) 種含氣包裝的產(chan) 品，CO2氣體(ti) 量的保持是實現其包裝功能和產(chan) 品特性的前提條件，對於(yu) 內(nei) 容物的品質保鮮、風味保持具有重要的實際意義(yi) 。但從(cong) 現實角度來看，“流失"不可避免。根據濟南蘭(lan) 光多年對包裝塑料和塑料容器滲透機理的研究，流失主要有兩(liang) 種途徑：

    1.微觀層麵——滲透

    對於(yu) 含氣包裝，包裝內(nei) 的CO2濃度明顯高於(yu) 外側(ce) ，在濃度差的作用下，高壓側(ce) 的氣體(ti) 會(hui) 吸附溶解到塑料材料上，在其中經過擴散，從(cong) 另一側(ce) 解析而出，這一過程就是CO2的滲透流失過程。滲透速率主要取決(jue) 於(yu) 包裝塑料的阻隔性、厚度以及環境溫濕度。

    2.宏觀層麵——泄漏

    這主要指的是包裝封邊或瓶口部位的密封性。若封邊質量不佳，瓶蓋未擰緊，或瓶口和瓶蓋螺紋設計存在缺陷，導致封邊或瓶口的密封不良，此時氣體(ti) 容易通過縫隙泄漏而出。

    宏觀層麵的泄漏往往呈現快速、大量的流失特點，易於(yu) 觀察，因此易於(yu) 防控。但微觀層麵的氣體(ti) 流失，是一個(ge) 緩慢長期的過程，不易被察覺，這往往是內(nei) 容物發生保質期內(nei) 品質劣變的重要成因。

    因此，對於(yu) 包材供應商來說，應建立產(chan) 品性能控製體(ti) 係，對用於(yu) 含氣包裝的材料阻隔性做到預先檢驗，及時調整工藝，以提供符合使用方要求的包材。而對於(yu) 以含氣包裝為(wei) 主要形式的包材終端使用方來說，應將包裝材料的CO2滲透性能，以及其他常規氣體(ti) 如N2、O2和空氣等的滲透阻隔性能檢驗、研究，納入內(nei) 容物質量控製體(ti) 係中，對自產(chan) 包材或供應包材的阻隔性能的應用適用性進行判斷，同時也作為(wei) 評價(jia) 篩選供應商的有效數據來源。

    當前，塑料材料的CO2透過率的測試，主要參照GB/T1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體(ti) 透過性試驗方法：壓差法》。其原理為(wei) ：用塑料薄膜或薄片將低壓室和高壓室分開，高壓室充有約105Pa的試驗氣體(ti) ，低壓室的體(ti) 積已知。試樣密封後用真空泵將低壓室內(nei) 空氣抽到接近零值。用測壓計測量低壓室內(nei) 的壓力增量△p，可確定試驗氣體(ti) 由高壓室透過膜(片)到低壓室的以時間為(wei) 函數的氣體(ti) 量，但應排除氣體(ti) 透過速度隨時間而變化的初始階段。氣體(ti) 透過量按以下公式計算：

    Qg=(ΔP/Δt)×(T0/P0T)×(24/(P1-P2))

    式中，Qg——材料的氣體(ti) 透過量，單位為(wei) cm3/m2·d·Pa;

    (ΔP/Δt)——在穩定透過時，單位時間內(nei) 低壓室氣體(ti) 壓力變化的算數平均值，單位為(wei) Pa/h;

    V——低壓室體(ti) 積，單位為(wei) cm3;

    S——試樣的試驗麵積，單位為(wei) m2;

    T——試驗溫度，K;

    P1-P2——試樣兩(liang) 側(ce) 的壓差，單位為(wei) Pa;

    T0——標準狀態下的溫度(273.15K);

    P0——標準狀態下的壓力(1.0133×105Pa)。

    測試案例及分析

    筆者選取了同等厚度的PP材料和PET材料，按照上述測試原理，借助米兰世界杯足球比赛測試其不同溫度下的CO2和N2的透過量，一方麵形象化展示儀(yi) 器阻隔性測試方法，另一方麵展示不同材料的CO2和N2的透過量的差異，以及溫度對其的影響。以此為(wei) 範例，為(wei) 包材上下遊企業(ye) 提供該領域測試、研究的相關(guan) 方法指導。

    測試采用的儀(yi) 器為(wei) 濟南蘭(lan) 光的VAC-V2壓差法米兰世界杯足球比赛，該設備專(zhuan) 業(ye) 用於(yu) 多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體(ti) 透過率、滲透係數、溶解度係數及擴散係數的測試;適用於(yu) 多種氣體(ti) 的透過率測試，如O2、CO2、N2、氦氣和空氣等;測試範圍為(wei) 0.05~50000cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達到0.1Pa;控溫範圍為(wei) 5℃~95℃，控溫精度為(wei) ±0.1℃;控濕範圍為(wei) 0%RH、2%RH~98.5%RH、100%RH，控濕精度為(wei) ±1%RH;有三個(ge) *獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣。

    測試時，按照標準和儀(yi) 器要求，將預先處理好的試樣放置在上下測試腔之間，夾緊。首先對低壓腔(下腔)進行真空處理，然後對整個(ge) 係統抽真空。當達到規定的真空度後，關(guan) 閉測試下腔，向高壓腔(上腔)充入一定壓力的試驗氣體(ti) ，並保證在試樣兩(liang) 側(ce) 形成一個(ge) 恒定的壓差(可調)。這樣氣體(ti) 會(hui) 在壓差梯度的作用下，由高壓側(ce) 向低壓側(ce) 滲透，通過對低壓側(ce) 內(nei) 壓強的監測處理，可得出所測試樣的各項阻隔性參數。

    濟南蘭(lan) 光壓差法米兰世界杯足球比赛

    濟南蘭(lan) 光的VAC-V2壓差法米兰世界杯足球比赛

    壓差法薄膜氣體(ti) 滲透測試

    壓差法薄膜氣體(ti) 滲透測試

    測試結果見表1。從(cong) 材料來看，同麵積同厚度的PET薄膜的N2和CO2的透過量明顯低於(yu) PP薄膜。從(cong) 滲透氣體(ti) 來看，兩(liang) 種材質對N2的透過量遠低於(yu) CO2的透過量，其原因是因為(wei) 氣體(ti) 分子的大小和形狀會(hui) 影響氣體(ti) 在材料內(nei) 的擴散性。分子的大小可以通過氣體(ti) 分子的動力學直徑來表示，見表2。普遍情況下，分子的動力學直徑越小，在聚合物中擴散越容易。

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