来自 hg平台 2019-08-01 05:14 的文章

利用新型TOY-C1容器/薄膜透氧仪测定容器阻氧性能

外包装阻氧性能的好坏直接影响着产品的货架期,由于材料的特性,玻璃瓶及易拉罐的阻氧性能都很优秀,但是塑料容器的阻隔性就没有这么完美了,因此对其阻氧性能进行标准化测试的要求十分迫切。

塑料容器在我国的发展速度十分惊人。在上世纪80年代,国内食品市场上各式碳酸软饮料、热灌装饮料、矿泉水、食用油、调味类、酒类、果酱等产品的包装几乎还是全部使用可回收的玻璃瓶,而现在已被品种繁多的塑料瓶、二片易拉罐、三片易拉罐、纸塑铝复合软包装等新型材料所取代。尤其是PET塑料瓶的市场需求增长非常快,现已占据国内饮料包装市场的主要份额。

外包装阻氧性能的好坏直接影响着产品的货架期,由于材料的特性,玻璃瓶及易拉罐的阻氧性能都很优秀,但是塑料容器的阻隔性就没有这么完美了,因此对其阻氧性能进行标准化测试的要求十分迫切。

传统的解决方法

传统的透氧性测试方法是将材料制成片材进行试验,再根据瓶壁的厚度以及瓶体的表面积进行估算。由于瓶体各处厚薄不一且材料性质在生产过程中发生了变化,对于片材测试的数据能否代表整个容器的透氧性能,生产厂家半信半疑,业内专家也认为仅用局部的透氧量来评定整个容器的阻氧性能,以点代面不科学。

容器阻隔性检测的局限性

塑料容器的特点是它可以根据客户的需要制成各种不同的形状,瓶体的壁厚也可以调节。但是这些特点也给容器阻隔性的测试带来了一些困难,这主要表现在:

■容器尺寸不确定

随着社会的发展,制造工艺的进步,市场上大大小小的容器包装瓶随处可见,容器的大小、规格、体积、表面积大小很难一致,这给容器透气性检测带来了一定的难度。
■容器口差别大

容器的种类繁多,容器口的样式也多种多样,而且容器口的形状随着市场的发展也呈现出多变的趋势。因为容器口的尺寸和形状的变化显著影响了容器的固定及密封,所以容器口与设备的连接是测试过程中的一大难题。

■测试腔体与透氧仪之间的连接与密封


图 制作完成的试样

测试腔体主要有以下3种:一是不采用测试腔,试验只能在开放状态下(测试环境的氧气浓度是试验室环境的氧气浓度)进行;二是使用透明塑料袋作为测试腔,套封在容器试样外面,这种方法很难实现氧气流的循环,袋内的氧气浓度调节受到一定的限制,也容易引起容器口密封不牢的情况;三是采用高阻隔材料制成专用测试腔体,与容器分离密封,密封效果好,可实现氧气循环。

此外,容器阻隔性测试对实验室的温度环境要求较高。一是因为传感器的性质所致,再者透氧性测试本身受实验室环境影响较大。

国外容器阻隔性测试的发展

对于如何解决容器阻隔性测试这个难题,全球的阻隔性研究机构和专家们做过多方探讨。目前,国标对这方面的测试标准还没有明确的规定。下面,我们以ASTM F 1307-02标准为例,来看一下容器阻隔性测试在国外的发展现状。

ASTM F 1307-02使用库仑传感器检测干燥包装物氧气透过率的标准测试方法,它的测试原理与库仑法薄膜透氧性测试完全相同。氧气透过率(O2 GTR)是将试样固定在测试装置上并在测试环境中达到平衡后测定的。固定试样要满足使包装物内侧被氮气流缓慢净化、外侧暴露在氧气浓度已知的环境中的条件。用于测试的与设备相连的包装物的准备方法取决于包装物的外形、类型以及测试对象。

图1所示的固定方式适用于瓶、热成型塑料杯、桶。另有一种外面不罩透明外包装袋的固定方式可用于固定质地柔软的袋子。


图1 塑料瓶、桶的典型固定方式

国内在容器阻隔性测试方面的突破

Labthink兰光最新研制的TOY-C1容器/薄膜透氧仪采用电化学法测试原理,具有检测薄膜及包装容器透氧性的双重功能,满足ASTM F 1307、ASTM D 3985等标准的要求。测试腔由不锈钢制成,表面光洁度高,有利于试样密封。

图3给出的是TOY-C1在进行塑料瓶透氧性测试时试样固定方式的示意图。


图3 TOY-C1包装容器固定方式

TOY-C1容器透氧性测试特点

■氧气腔所用材料阻隔性优,体积大,可以满足2.5L及2.5L以下的塑料瓶以及其他包装容器的测试,要求瓶体尺寸小于f120mm,瓶高小于360mm。如果不采用氧气腔,进行开放测量,则对包装容器的外形尺寸没有限制。
■独特的容器固定结构有利于容器口处的牢固密封。瓶口规格为:内径大于13mm,外径小于50mm,检测袋、盒类容器时有专用附件支持。无需密封气体管路,试样的固定及更换简单方便。
■试验温度是实验室的环境温度,但氧气腔的特殊设计有利于保持测试环境中的温度。

展望

实现容器的阻氧性测试意义重大,这不仅为获得科学的容器阻氧性测试数据提供了有利的技术支持,而且还为全面了解容器的阻隔性能打下了坚实的基础。

原载PROCESS《流程工业》

            中国电子市场网   曹涵 推荐