摘要: 由于壓差法和等壓法在測試本質(zhì)上存在差異，因此每一種測試方法都有各自的檢測優(yōu)勢以及數(shù)據(jù)體系。本文通過介紹真空法和傳感器法的測試特點(diǎn)，對包裝企業(yè)、檢測機(jī)構(gòu)以及研究機(jī)構(gòu)在選擇透氣性測試方法方面給出了一些建議。
關(guān)鍵詞：壓差法,等壓法,透氣性
隨著對食品藥品包裝安全重視程度的提高，直接影響產(chǎn)品保質(zhì)期的包裝材料阻隔性能成為zui受關(guān)注的性能指標(biāo)之一，促進(jìn)了相關(guān)檢測的推廣。目前，材料的透氣性測試與透濕性測試已經(jīng)比較普及。
每項(xiàng)阻隔性指標(biāo)的檢測往往都有幾種測試方法，這些測試方法在檢測原理上存在一定的差異，這對各種測試方法之間數(shù)據(jù)的可比性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。我們希望能獲得統(tǒng)一的數(shù)據(jù)體系，以便于進(jìn)行材料阻隔性能的數(shù)據(jù)比對。對于透濕性測試，按照標(biāo)準(zhǔn)要求通過標(biāo)定可以統(tǒng)一各種測試方法的數(shù)據(jù)體系，然而現(xiàn)行的透氣性測試中幾乎沒有采取任何手段來統(tǒng)一不同測試方法之間的數(shù)據(jù)體系，因此對于透氣性測試方法的選擇是非常重要的。
1．壓差法與等壓法在測試本質(zhì)上存在差異
真空法是壓差法中代表性的一種測試方法，在真空法的整個(gè)測試過程中，測試氣體在試樣中的擴(kuò)散是單向單質(zhì)的，因此可以視為自擴(kuò)散，利用Fick定律就可以對整個(gè)擴(kuò)散過程進(jìn)行描述。而對于等壓法（應(yīng)用zui廣泛的等壓法是傳感器法），由于測試環(huán)境中存在兩種數(shù)量相當(dāng)?shù)臍怏w，從測試下腔向測試上腔存在載氣（氮?dú)猓┑哪嫦驖B透，因此擴(kuò)散物質(zhì)有兩種，是互擴(kuò)散，實(shí)際數(shù)據(jù)比對證明等壓法數(shù)據(jù)與壓差法數(shù)據(jù)相近但不*一致，這表明氮?dú)獾哪嫦驖B透確實(shí)在影響著氧氣的滲透過程。所以等壓法與傳統(tǒng)壓差法存在著本質(zhì)上的不同，是兩類不同的測試方法。
2．各種透氣性測試方法的檢測優(yōu)勢
2.1 真空法
由于膜技術(shù)理論的支持，真空法在透氣性測試中一直作為基礎(chǔ)方法使用，是上通用性zui強(qiáng)的測試方法，上制訂的真空法透氣性測試標(biāo)準(zhǔn)也是zui多的，它常作為*法被采用。
真空法的突出優(yōu)點(diǎn)有：
1. 對于測試氣體沒有選擇性，可以進(jìn)行對氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、空氣等常見無機(jī)氣體的檢測。
2. 測試過程中測試氣體使用量很少，設(shè)備結(jié)構(gòu)中幾乎沒有消耗型元器件，因此測試成本很低。
3. 測試?yán)碚摮墒?，在學(xué)術(shù)界用菲克定律等經(jīng)典滲透理論有完善的解釋，通過試驗(yàn)可以得到被測材料的本質(zhì)性參數(shù)，即溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、滲透系數(shù)。通用性強(qiáng)，無需特殊約定，因此是科研院校、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的。
4. 試驗(yàn)效率高。由于在進(jìn)入正式試驗(yàn)之前有一段抽真空的時(shí)間，并且要求測試腔達(dá)到一定的真空度，因此倘若在試樣裝夾過程中出現(xiàn)失誤會(huì)在抽真空時(shí)被發(fā)現(xiàn)，操作人員可以及時(shí)更換試樣重新試驗(yàn)，大大縮短無效試驗(yàn)時(shí)間。
5. 測試環(huán)境中氣體“純凈”。由于在真空法的試驗(yàn)過程中會(huì)先對整個(gè)測試腔抽真空至27Pa以下，再對測試上腔充入純凈的測試氣體，這樣在整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境中的雜質(zhì)氣體（非試驗(yàn)氣體）就*可以忽略了，因此雜質(zhì)氣體可能給試驗(yàn)帶來的影響就能排除了。
當(dāng)然，由于試樣兩側(cè)存在0.1MPa壓力差使得真空法要實(shí)現(xiàn)容器的透氣性檢測非常困難。
2.2 傳感器法
傳感器法的測試原理是在測試試樣兩側(cè)保持常壓，使得試樣兩側(cè)的壓力相等，這也給容器透氧性檢測奠定了基礎(chǔ)，可避免由于容器壁兩側(cè)壓差過大導(dǎo)致容器爆裂的情況。容器的外形可以是瓶、袋、盒等，當(dāng)前市面上的容器類包裝幾乎都可以進(jìn)行整體的透氧性檢測，有效避免了由于片材檢測推算導(dǎo)致的誤差。
然而，在測試試樣種類豐富的同時(shí)，傳感器法在測試氣體種類、測試成本等方面仍有待改善。
1. 試驗(yàn)氣體單一，測試成本高。利用氧傳感器檢測材料的氧氣透過率是傳感器法zui常見的應(yīng)用，當(dāng)然如果將氧傳感器換為二氧化碳傳感器就能檢測材料的二氧化碳透過率。由于氮?dú)庾鳛檩d氣用于輸送滲透通過試樣的測試氣體，所以目前利用傳感器法檢測材料的氮?dú)馔高^率還是無法實(shí)現(xiàn)的。不過即使是要利用傳感器法在檢測材料的氧氣透過率同時(shí)再檢測二氧化碳透過率，使用者也需要再額外購買二氧化碳傳感器，而且所用氣體傳感器都是消耗型的，因此檢測成本很高。
2. 標(biāo)定周期較短。由于使用的氣體傳感器屬于消耗型元件，所以設(shè)備標(biāo)定所得的校正因子并不是長期有效的，需要根據(jù)要求進(jìn)行周期性設(shè)備標(biāo)定，否則測試結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。
3. 測試環(huán)境中氣體較多，載氣的逆向滲透會(huì)影響測試氣體（氧氣）的正向滲透速率，這種影響無法量化，而且因材料的不同而存在差異。因此傳感器法只適用于在事先的約定下（如在某些區(qū)域的包裝行業(yè)）測定試樣本身的個(gè)體性質(zhì)，即氧氣（或二氧化碳）的透過量，而非用于材料滲透特性參數(shù)的檢測。
3．如何選擇透氣性測試方法
包裝廠商以及相關(guān)研究、檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)該選擇基于哪一種測試方法的透氣性測試儀？我們這里給出幾點(diǎn)建議。
首先，設(shè)備所使用的試驗(yàn)方法應(yīng)該符合國家的相關(guān)政策以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如在目前全國開展的食品用塑料包裝、容器、工具等制品生產(chǎn)許可審查中塑料薄膜的透氣性測試方法是壓差法（GB/T 1038），所以執(zhí)行檢測的相關(guān)機(jī)構(gòu)以及相關(guān)薄膜生產(chǎn)廠商所使用的透氣性測試設(shè)備采用的方法就應(yīng)該是壓差法。對于其他從事檢測和科研的機(jī)構(gòu)來講，應(yīng)該執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。
其次，根據(jù)市場上的應(yīng)用情況進(jìn)行選擇。等壓法與壓差法都有各自的一套數(shù)據(jù)體系，盡管很多機(jī)構(gòu)都在嘗試將2種數(shù)據(jù)體系進(jìn)行統(tǒng)一，然而尚無實(shí)質(zhì)性的結(jié)論或者成果。所以設(shè)備的使用者在選購?fù)笟庑詸z測設(shè)備時(shí)選擇與國家機(jī)構(gòu)相同原理的檢測設(shè)備，避免由于測試方法的不同影響到材料的指標(biāo)定論。
再次，對于一些有特殊要求的使用者來講，充分認(rèn)識(shí)壓差法與等壓法的檢測優(yōu)勢是非常必要的。例如容器生產(chǎn)企業(yè)選購等壓法設(shè)備，可以添加附件實(shí)現(xiàn)容器的整體檢測，這樣測試數(shù)據(jù)更具有實(shí)用性。如果測試氣體種類較多，就要選擇壓差法設(shè)備。若將測試成本也納入考慮因素的話，壓差法是更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。
