摘要: 阻隔性測試方法間數(shù)據(jù)不一致的情況確實存在，盡管數(shù)據(jù)相差并不大，也可能引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品的安全問題。本文深入探討了可用于統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系的方法以及標(biāo)準(zhǔn)膜的選擇條件。
關(guān)鍵詞：阻隔性，氧氣透過量，水蒸氣透過量，標(biāo)定，標(biāo)準(zhǔn)膜
通過本次“塑料包裝材料阻隔性能測試——氧氣透過量和水蒸氣透過量的測試"實驗室能力驗證項目可以看出在幾種阻隔性測試方法間確實存在測試數(shù)據(jù)不一致的情況。盡管數(shù)據(jù)相差并不大，也可能引起一定的經(jīng)濟(jì)損失，更可能引起食品、藥品的安全問題。因此通過本次能力驗證，已經(jīng)引起業(yè)界對于統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系的廣泛關(guān)注。本文將對這個問題的可實現(xiàn)性和實現(xiàn)方法進(jìn)行深入的探討。
1. 統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系可利用的方法分析
各種阻隔性測試方法的檢測原理的差別給統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系帶來了困難。例如，透氣性測試方法中的壓差法是通過檢測測試腔中壓力的變化量來計算測試數(shù)據(jù)，而等壓法是通過測量載氣流中的氧含量來計算測試數(shù)據(jù)的。同樣，對于透濕性測試來講，各種方法的主要檢測參數(shù)也相差很大，稱重法測量的是重量、電解傳感器法和紅外檢定法測量的是載氣中的水蒸氣含量，而濕度傳感器法測量的是時間。所以，這些阻隔性測試方法所采用的直接標(biāo)定方法都各不相同，例如，對于等壓法采用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)定，而壓差法采用更高等級的壓力計。
可是這些直接標(biāo)定方法無法用于統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系。首先，這些標(biāo)定方法只是對相應(yīng)測試方法中關(guān)鍵測試參數(shù)的標(biāo)定，但是這些關(guān)鍵參數(shù)之外的其他參數(shù)也會參與zui終測試數(shù)據(jù)的計算。其次，這些標(biāo)定方法間不具有通用性，它們所標(biāo)定的對象各有差異。因此，我們必須找到另外一種通用、可靠的方法來實現(xiàn)這個目的。
參照其它檢測指標(biāo)的標(biāo)定方法，要統(tǒng)一阻隔性檢測數(shù)據(jù)體系需要找到一種能夠直接標(biāo)定檢測設(shè)備的阻隔性測試數(shù)據(jù)的物質(zhì)，就像利用標(biāo)準(zhǔn)量塊可以實現(xiàn)對不同原理測厚儀的校正，因為標(biāo)準(zhǔn)量塊直接標(biāo)定的就是設(shè)備的厚度測量值。對于阻隔性檢測來講，這種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就是標(biāo)準(zhǔn)膜，它具有已知、穩(wěn)定的阻隔性能，使用者只需要通過比較薄膜的已知阻隔性數(shù)值與設(shè)備檢測值就能判斷出該設(shè)備所出具的試驗數(shù)據(jù)是否在允許的范圍內(nèi)。于是，當(dāng)前廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定方法成為統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系的方法。
2. 標(biāo)準(zhǔn)膜及其選擇條件
2.1 標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定介紹
標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定原本就是阻隔性檢測領(lǐng)域中zui常用的一種標(biāo)定方法，無論是透氣性測試、透濕性測試，還是當(dāng)前的研發(fā)重點(diǎn)——有機(jī)物透過性測試，都可以采用這種方法進(jìn)行設(shè)備標(biāo)定，因為標(biāo)定工作是直接針對測試數(shù)據(jù)的，而并非某個試驗參數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定具有很多優(yōu)勢。首先是操作方便，除標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)外，無需額外購買設(shè)備。其次，可以有效保證zui終測試數(shù)據(jù)的正確和一致，而其它的標(biāo)定方法只能標(biāo)定一個測試參數(shù)，而無法消除由于其它因素給zui終測試數(shù)據(jù)帶來的波動。第三，適合頻繁操作或周期標(biāo)定，對于多腔檢測設(shè)備來講如果只是判斷設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常有時可不用中斷正常的檢測工作。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)膜所需檢測項目
盡管標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定已經(jīng)獲得廣泛使用，然而這種方法若要勝任統(tǒng)一阻隔性數(shù)據(jù)體系的工作還需要加強(qiáng)對標(biāo)準(zhǔn)膜性能的檢測。保證所用薄膜材料由同一臺檢測設(shè)備在同樣的試驗環(huán)境下進(jìn)行同一項指標(biāo)的檢測時不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的偏差是選擇標(biāo)準(zhǔn)膜zui重要的一點(diǎn)。特別是薄膜這種載體，經(jīng)歷存放、運(yùn)輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)后，是否還能穩(wěn)定（或者在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定）、有效地保證其阻隔性能是關(guān)注的重點(diǎn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)膜的阻隔性能必須具有很好的均勻性和穩(wěn)定性。
2.3 如何選擇標(biāo)準(zhǔn)膜
首先，選擇阻隔性能均勻性和穩(wěn)定性良好的薄膜。
其次，應(yīng)該優(yōu)先選擇均勻薄膜。例如美國NIST發(fā)行的用于透氣性設(shè)備校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)薄膜就是均勻的薄膜材料。因為薄膜中所含材料的種類越多則影響檢測數(shù)據(jù)均勻性、穩(wěn)定性的因素也就越多。
第三，所選材料的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)該具有普遍性，數(shù)據(jù)不應(yīng)太接近檢測設(shè)備的檢測極限，屬于中等水平是比較理想的。否則當(dāng)檢測數(shù)據(jù)比較接近設(shè)備的檢測極*，環(huán)境等其他因素所造成的影響就會變得顯著起來。
第四，優(yōu)先選擇受外力作用后仍能保持良好阻隔性能的材料。盡管阻隔性能的均勻性和穩(wěn)定性是選擇材料的重點(diǎn)，但是也要考慮到在材料傳遞過程中運(yùn)輸因素可能帶來的影響。因此，在均勻性、穩(wěn)定性都滿足要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選擇受外力作用后仍能保持良好阻隔性能的材料。
實際上，符合標(biāo)準(zhǔn)膜選擇要求的材料并不少，例如PET材料。PET材料是軟包裝zui常用的材料之一，屬于中阻隔的范疇，性質(zhì)穩(wěn)定。“塑料包裝材料阻隔性能測試——氧氣透過量和水蒸氣透過量的測試"實驗室能力驗證項目中所采用的2種試樣均為PET薄膜（厚度略有差異），其阻隔性能的均勻性、穩(wěn)定性非常好，而且通過Labthink實驗室進(jìn)行的揉搓試驗可以看出該材料在經(jīng)受外力作用后仍能保持很好的阻隔性能（參見表1），*可以抵抗在運(yùn)輸過程中可能存在的外力作用。
表1. 揉搓試驗數(shù)據(jù)表
厚度 未進(jìn)行揉搓試驗前WVTR1，2 D模式揉搓后
WVTR1，2 C模式揉搓后
WVTR1，2 B模式揉搓后
WVTR1，2
VMPET 12μm 1.248 18.352 22.112 30.363
PET 20μm 15.64 16.654 16.321 26.012
PE/EVOH/PE 76μm 5.09 5.523 5.556 5.083
注：1. WVTR單位是：g/m2·24h。
2. 測試平均值。
3. 總結(jié)
我國相關(guān)機(jī)構(gòu)一直在為統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)而努力，例如，zui初只制定了壓差法和稱重法兩個基礎(chǔ)方法的國家測試標(biāo)準(zhǔn)，因為控制測試方法基本上也就能實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)體系的穩(wěn)定控制。然而，隨著我國阻隔性檢測的快速發(fā)展，等壓法、電解傳感器法標(biāo)準(zhǔn)的逐步出臺，非標(biāo)設(shè)備也時有應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)無法通過控制測試方法來穩(wěn)定測試數(shù)據(jù)體系，因此尋找另外一種新的方法來統(tǒng)一阻隔性測試數(shù)據(jù)體系就越來越急迫。已獲得廣泛應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定可以勝任統(tǒng)一阻隔性能測試數(shù)據(jù)體系的任務(wù)，進(jìn)而從根本上消除不同測試方法之間的測試數(shù)據(jù)比對障礙。
