摘要：氮气透过量是影响包装材料对其内部充填氮气保存能力的重要指标。本文通过对不同温度下氮气透过量的测试，评价了温度对样品保存氮气能力的影响，并介绍了试验原理，设备VAC-V2压差法气体渗透仪的参数及适用范围、试验过程等内容，为企业监测包装材料的氮气透过量提供参考。
关键词：氮气透过量，温度，压差法，压差法气体渗透仪，包装材料
1、意义
氮气是一种化学性质不活泼的气体，在常温下很难与其他物质发生反应，因此常被用来作为保护气体充填到包装材料中，如充氮包装的输液袋、充氮包装的奶粉、充氮包装的薯片、充氮包装的蛋糕等，这些产品包装中填充的氮气具有防止产品氧化变质的效果，且能够抑制微生物的生长繁殖，防止产品霉变。除此之外，包装中的氮气还具有一定的缓冲作用，能够防止产品在受外力挤压或跌落时发生变形或破碎。
为了确保充氮包装充分发挥上述保护功能，包装材料应具有良好的氮气保存能力，才能够有效防止包装中的氮气散失或含量降低。影响氮气在包装材料中渗透能力的因素包括包装的材质结构、厚度、环境温度、湿度等，本文通过测试同种材料在不同温度下的氮气透过量，研究温度对包装材料保存氮气能力的影响。
2、试验样品
本次试验以常见的KPA/CPP包装材料为试验样品，测试其在不同温度下的氮气透过量。
3、试验依据
目前有关软塑包装材料气体透过量的测试方法有等压法(库仑计法)与压差法。等压法原理受传感器种类的限制，仅能用于氧气透过量的测试，因此，本次试验采用压差法原理进行测试，试验过程依据GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》。
4、试验设备
本文采用VAC-V2压差法气体渗透仪测试样品的氮气透过量，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。
4.1 试验原理
压差法原理是通过压力传感器对气体压力随渗透时间的变化情况的监测得到试样的气体渗透性能，因此压差法原理可测试气体种类不受传感器的限制，适用于氧气、氮气、二氧化碳、空气、氦气、六氟化硫等多种气体的测试。试验时，装夹的试样将设备的测试腔分为上、下两个腔，上腔中充填一定压力的测试气体，下腔通过抽真空形成低压环境。测试气体从上腔通过试样渗透到下腔中，引起下腔压力变化，压力传感器实时监测下腔压力随渗透时间的变化情况，并据此得到试样的气体透过量等参数。
图1 VAC-V2压差法气体渗透仪
4.2 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气体透过率、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) 本设备适用于多种气体的透过率测试，如氧气、二氧化碳、氮气、氦气、空气等。
(4) 本设备可满足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等多项国家和标准。
4.3 设备参数
测试范围为0.05 ~ 50,000 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*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LystemTM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。
5、试验过程
(1) 从样品表面裁取直径为97 mm的试样3片。
(2) 在设备三个测试腔测试区域周边均匀涂抹一层真空油脂，并在测试区域各放置一片滤纸。将3片试样分别粘贴在测试腔上，并轻轻按压，赶走试样与测试腔接触部位的气泡，夹紧测试腔上盖。
(3) 将设备与氮气气源相连。设置试样名称、试样厚度、试验温度、湿度等参数信息，点击试验选项，试验开始。设备按照设定的参数进行试验，并在试验结束后显示试样的氮气透过量等参数。
(4) 按照上述步骤依次测试试样在23℃、40℃下的氮气透过量。
6、试验结果
试验测得试样在23℃下的氮气透过量为0.974 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，在40℃下的氮气透过量为2.162 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
7、结论
从试验结果来看，测试结果的精度高，且准确可靠。相比23℃下的测试结果，KPA/CPP样品在40℃下的氮气透过量明显较高，这说明温度升高后，氮气在样品材料中的渗透能力增强，样品对氮气的阻隔能力降低。从试验过程来看，设备易于操作，一次试验可同时测试3种相同或不同的试样，试验效率高。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包装检测服务的高新(分隔符)技术企业，新推出的C系列阻隔性检测设备，采用自主传感器技术，在测试精度、效率与自动化方面进行了革命性升级，实现了包装阻隔性设备的震撼蜕变。了解相关设备信息，可登陆济南兰光电技术有限公司网站查看具体信息或致电咨询。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作。
