隨著包裝行業(yè)發(fā)展的日新月異，輕巧且方便運輸?shù)陌b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(gòu)共同關心的話題，同時也是急需解決的問題。目前國內(nèi)尚沒有明確的包裝物透氧性測試方法標準，因此在進行相關測試時一般遵循ASTM F 1307標準。 　　 本文結(jié)合ASTM F 1307標準，簡單介紹包裝容器的透氧性測試。 一、 適用范圍 　　ASTM F 1307探討了一種用于確定氧氣滲透進入包裝物的穩(wěn)定滲透速率的測試方法。更明確地說，這種測試方法適用于在通常使用時，能夠封起一個干燥空間的所有包裝物。 二、測試方法概要 　　ASTM F 1307按照與ASTM D 3985 相似的方式使用庫侖氧氣傳感器及其相關設備。氧氣透過率（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。采用氧氣作為測試氣體，氮氣作為載氣氣體。包裝物裝夾完成后能夠形成如下的測試環(huán)境：包裝物內(nèi)側(cè)被氮氣流緩慢凈化、外側(cè)暴露在氧氣濃度已知的環(huán)境中（如在氧氣濃度已知的環(huán)境大氣中，或是在100％的氧氣環(huán)境中）。包裝物內(nèi)外形成一定的氧濃度差，外部為氧濃度高的一側(cè)，而內(nèi)部為氧濃度低的一側(cè)，在整個滲透過程中氧氣從包裝物外部透過包裝物壁向內(nèi)部滲透，然后它會被載氣流攜帶至庫侖傳感器處，庫侖傳感器探測到氧氣會輸出電流，電流的大小與單位時間內(nèi)流入傳感器的氧氣總量成正比。 三、包裝物透氧性測試數(shù)據(jù)的表示方法 　　包裝物的氧氣透過率（O2GTR）是單位時間內(nèi)滲透通過包裝物表面的氧氣總量，它的SI單位是mol/pkg·s，必須寫明測試狀態(tài)，包括溫度、氧氣分壓差、以及包裝物兩側(cè)的濕度。O2GTR的常用單位是cm3（STP）/pkg·d，這里1cm3（STP） 等于 44.62×10-6mol。由于在一定的環(huán)境條件下，透過的氧氣摩爾數(shù)與它的體積可互相轉(zhuǎn)換，因此無論是用摩爾數(shù)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(jié)果單位與薄膜的測試結(jié)果單位相比較不難發(fā)現(xiàn)，測試面積沒有了，這表示它不再參與計算，取而代之的是一個pkg單位。 　　1． pkg 的定義 　　 對于沒有接觸過包裝物阻隔性測試的人來講，對這個單位會感到非常陌生，其實它就是一個適用于任何包裝物的數(shù)量單位，相當于件、包，是package的簡寫。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。 　　2． pkg單位的使用原因 　　顧名思義，進行包裝物的透氧性測試就是為了獲取真實的包裝物整體透氧數(shù)據(jù)。 以前為了獲得包裝物的透氧數(shù)據(jù)需要先檢測容器片材的氧氣透過量，然后按照容器的表面積以及容器各處的厚度來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(guī)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)過程中發(fā)生了一定的變化，因此容器透氣量的估算結(jié)果與實際檢測結(jié)果確實存在一定的差距，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，這對進行包裝物整體的阻隔性能分析是十分有利的。 四、設備的標定 　　 ASTM F 1307中所使用的氧氣傳感器是一種按照法拉第定律產(chǎn)生線性輸出的庫侖裝置。經(jīng)驗表明，在一些情況下會出現(xiàn)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(tǒng)需要周期標定。標定過程與試驗過程相同，標定數(shù)據(jù)用來計算校正因子Q，Q將直接參與正式試驗的結(jié)果計算，因此標定系數(shù)Q的準確與否直接影響到今后測試結(jié)果的準確性。 五、試驗過程 　　 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、類型以及測試對象。對于多數(shù)試驗，包裝物可以暴露在環(huán)境大氣中（氧氣濃度一定）。但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)境中來增加測試濃度梯度，這更有利于試驗，可以通過用一個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實現(xiàn)。 　 　Labthink TOY-C1提供了一種方法來實現(xiàn)100％氧氣濃度的測試環(huán)境（圖1），操作簡單，重復使用性好。這種裝夾結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是利用特殊設計輕松實現(xiàn)了包裝物兩側(cè)的氣流循環(huán)，而且無需管路支持循環(huán)，管路的接頭少了，也就減少了設備出現(xiàn)泄漏的可能性。相對于標準中給出的膠封結(jié)構(gòu)，它不需要對進氣管和出氣管進行膠封，因此簡化了整套包裝物裝夾附件的安裝和拆卸。 　　 2．ASTM F 1307測試過程 　 　準備設備，然后整夜用干燥載氣流緩慢干燥系統(tǒng)（繞開傳感器）。完成包裝物附加裝置的裝夾后吹洗整個系統(tǒng)。用高流速的氮氣流凈化包裝物內(nèi)的空氣，凈化時間取決于包裝物的體積。之后，降低氮氣流速至5～15mL/min并保持30min（繞開傳感器），再將氮氣流引入傳感器。當傳感器的連續(xù)輸出值開始穩(wěn)定不變時，操作者就可以記下這個值了，這個值就是Ee（包裝物）。再次繞開傳感器。移走包裝物，并在載氣裝置間插入一個不銹鋼材質(zhì)的“高阻隔包裝物”（perfect package）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(wěn)定在一個較低的值上后，就可以把這個值作為Eo（包裝物）記錄下來。 　　在整個試驗過程中，載氣流的流速是否合適是至關重要的，必須按照標準精確調(diào)節(jié)。 　　 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(xiàn)了明顯的衰減且無法通過標定系統(tǒng)來彌補時，需要更換傳感器。不要出現(xiàn)空氣反向滲透進入系統(tǒng)的情況，因為空氣中約21％的氧氣濃度會使傳感器損耗較大，所以在不使用傳感器時，最好在其內(nèi)部始終保持有一低流速的氮氣流。 　　 其次，進行低阻隔性包裝物的檢測時，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，載氣流中的氧氣含量就會很高，這容易引起傳感器的飽和。解決這個問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，可以利用測試氣體中的氧氣分壓值進行之后的測試結(jié)果換算。這需要在包裝物外面加套塑料袋來保證袋內(nèi)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(cè)（一側(cè)為空氣，另一側(cè)為混合氣體）存在氧氣濃度差，也會增加袋內(nèi)的氧氣含量，這對于控制測試氣體中的氧氣含量是不利的，更不利于得出客觀準確的試驗結(jié)果。 　　 再次，需要控制環(huán)境溫度。多數(shù)塑料的氧氣透過率每攝氏度能變化3%～9％。由于包裝物測試附加裝置并沒有提供控溫功能，因此從試驗數(shù)據(jù)上來看，把設備放在恒溫環(huán)境中更有利于數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性。 六、總結(jié) 　　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(jié)果以包裝物為單位，方便對包裝物進行整體評價；Reference Package（參考包裝物）標定系統(tǒng)得校正因子Q，是測試的重要步驟之一；試樣裝夾過程繁雜，但是裝夾的效果卻直接影響到試驗結(jié)果，Labthink TOY-C1提供的試樣裝夾方式是解決這個問題的有效方法之一。