软塑包装对二氧化碳阻隔性能的测试方法

摘要：包装材料对二氧化碳阻隔性能的高低是影响充填二氧化碳气调包装保质效果的重要因素，本文采用压差法设备—VAC-V2压差法气体渗透仪对样品的二氧化碳透过率进行测试，以验证样品对包装内部二氧化碳气体的保存性。通过介绍试验原理、试验过程、设备参数及适用范围等内容，可为企业监控软塑包装对二氧化碳的阻隔性能提供参考。

关键词：二氧化碳透过率、气调包装、保质效果、压差法气体渗透仪、软塑包装材料、阻隔性能

1、意义

二氧化碳具有抑制需氧微生物滋生、调节弱酸性、减弱植物有氧呼吸等作用，因此很多产品的包装采用含有二氧化碳的气调包装，以充分利用二氧化碳的上述性质，达到防止产品霉变、酸败、延长货架期等目的，如新鲜肉制品包装中充填一定比例的氧气、氮气、二氧化碳混合气体，以保持肉制品色泽鲜红，防止肉制品氧化，抑制需氧微生物繁殖；新鲜水果则可通过采用比例适宜的氧气、二氧化碳混合气体作为气调包装气体，以调控并抑制水果的呼吸。

对于气调包装而言，包装内部气体成分的比例直接影响包装的保质效果，选择气体阻隔性适宜的包装材料，防止包装内部气体过度散失或积累，是保证混合气体各成分比例稳定的重要举措。本文通过对软塑包装材料二氧化碳阻隔性的测试，介绍了二氧化碳透过率的测试方法。

图1 气调包装

2、检测依据

目前，软塑包装材料二氧化碳透过率的测试方法主要为压差法，本次试验依据的方法标准为GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》，该标准适用于测试氧气、空气、氮气、二氧化碳等多种试验气体的气体透过量和气体透过系数。

3、试验样品

本文所测试的试验样品为塑料复合膜包装材料。

4、试验设备

本次试样所采用的试验设备为VAC-V2压差法气体渗透仪，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图2  VAC-V2压差法气体渗透仪

4.1 试验原理

压差法是指试验过程中试样两侧保持一定的压力差，并根据低压侧压力的变化情况计算试样气体透过量的试验方法。实现过程为，将试样装夹到设备的测试腔后，测试腔被试样分为上、下两个试验腔，对两个试验腔抽真空，然后上腔充入一定压力的试验气体，如此试样两侧便形成了一定的压力差，试验气体在压力差的作用下由上腔通过试样渗透到下腔，通过对下腔压力随时间变化情况的实时监控，计算试样的气体渗透量及渗透系数等参数。

4.2 设备参数

测试范围为0.05 ~ 50000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可达到0.1 Pa；控温范围为5℃ ~ 95℃，控温精度为±0.1℃；控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH，可满足客户不同试验条件下的检测需求；有三个完全独立的试验腔，可同时测试三种相同或不同的试样；可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端测试条件下的试验结果；经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试；提供标准膜进行快速校准，保证检测数据的准确性和通用性；支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。

4.3 适用范围

(1) 本设备专业用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的多种气体(如氧气、二氧化碳、氮气、氦气、空气等)透过率、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料；片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本设备还可扩展到航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。

(3) 本设备可满足多项国家和国际标准，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5、试验过程

(1) 用专用取样器从样品表面裁取直径为97 mm的试样3片。

(2) 将试样置于23±2℃环境中的干燥器中状态调节48 h。

(3) 样品取出后，对其测厚，取测量平均值为试样的厚度。

(4) 于测试腔周边涂抹一层真空油脂，在测试区域放置一片滤纸，然后将试样装夹到测试腔上，并用夹紧结构夹紧。

(5) 连接二氧化碳气源，设置试样名称、厚度、试验湿度、试验温度、试验模式等参数信息，打开真空泵，点击试验选项，试验开始。待进入试验状态后，关闭真空泵。试验结束后，设备自动显示三个试样的测试值。

6、试验结果

本次试验所测试的三个试样在23℃、0%RH条件下的二氧化碳透过量分别为80.367 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、81.669 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、77.304 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，平均值为79.780 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、结论

对于含有二氧化碳气体的气调包装来说，包装材料的二氧化碳透过量是应重点关注的性能指标，该指标值的高低直接影响包装内部各气体成分所占比例随存储时间的变化情况。本文通过对塑料复合膜样品二氧化碳透过量的测试，介绍了利用压差法测试软塑包装对二氧化碳阻隔性能的方法，试验设备操作简单，智能化程度高，试验结果的均匀性较好，检测精度高。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发、生产与检测服务的高新技术企业，现有检测设备可测试软塑包装材料的抗拉·伸长与弹性模量、抗穿刺力、抗冲击强度、撕裂强度、摩擦系数、热封强度、剥离强度、密封性能、溶剂残留、总迁移量等多种性能指标。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技沟通与合作。