摘要: 阻隔性測(cè)試方法間數(shù)據(jù)不一致的情況確實(shí)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(cè)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(cè)試——氧氣透過量和水蒸氣透過量的測(cè)試"實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證項(xiàng)目可以看出在幾種阻隔性測(cè)試方法間確實(shí)存在測(cè)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(yàn)證，已經(jīng)引起業(yè)界對(duì)于統(tǒng)一阻隔性測(cè)試數(shù)據(jù)體系的廣泛關(guān)注。本文將對(duì)這個(gè)問題的可實(shí)現(xiàn)性和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入的探討。
1. 統(tǒng)一阻隔性測(cè)試數(shù)據(jù)體系可利用的方法分析
　　各種阻隔性測(cè)試方法的檢測(cè)原理的差別給統(tǒng)一阻隔性測(cè)試數(shù)據(jù)體系帶來了困難。例如，透氣性測(cè)試方法中的壓差法是通過檢測(cè)測(cè)試腔中壓力的變化量來計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)，而等壓法是通過測(cè)量載氣流中的氧含量來計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)的。同樣，對(duì)于透濕性測(cè)試來講，各種方法的主要檢測(cè)參數(shù)也相差很大，稱重法測(cè)量的是重量、電解傳感器法和紅外檢定法測(cè)量的是載氣中的水蒸氣含量，而濕度傳感器法測(cè)量的是時(shí)間。所以，這些阻隔性測(cè)試方法所采用的直接標(biāo)定方法都各不相同，例如，對(duì)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(jí)的壓力計(jì)。
　　可是這些直接標(biāo)定方法無法用于統(tǒng)一阻隔性測(cè)試數(shù)據(jù)體系。首先，這些標(biāo)定方法只是對(duì)相應(yīng)測(cè)試方法中關(guān)鍵測(cè)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(huì)參與zui終測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)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(duì)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
　　參照其它檢測(cè)指標(biāo)的標(biāo)定方法，要統(tǒng)一阻隔性檢測(cè)數(shù)據(jù)體系需要找到一種能夠直接標(biāo)定檢測(cè)設(shè)備的阻隔性測(cè)試數(shù)據(jù)的物質(zhì)，就像利用標(biāo)準(zhǔn)量塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同原理測(cè)厚儀的校正，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)量塊直接標(biāo)定的就是設(shè)備的厚度測(cè)量值。對(duì)于阻隔性檢測(cè)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(cè)值就能判斷出該設(shè)備所出具的試驗(yàn)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(cè)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(cè)領(lǐng)域中zui常用的一種標(biāo)定方法，無論是透氣性測(cè)試、透濕性測(cè)試，還是當(dāng)前的研發(fā)重點(diǎn)——有機(jī)物透過性測(cè)試，都可以采用這種方法進(jìn)行設(shè)備標(biāo)定，因?yàn)闃?biāo)定工作是直接針對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的，而并非某個(gè)試驗(yàn)參數(shù)。
　　標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)定具有很多優(yōu)勢(shì)。首先是操作方便，除標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)外，無需額外購(gòu)買設(shè)備。其次，可以有效保證zui終測(cè)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(gè)測(cè)試參數(shù)，而無法消除由于其它因素給zui終測(cè)試數(shù)據(jù)帶來的波動(dòng)。第三，適合頻繁操作或周期標(biāo)定，對(duì)于多腔檢測(cè)設(shè)備來講如果只是判斷設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常有時(shí)可不用中斷正常的檢測(cè)工作。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)膜所需檢測(cè)項(xiàng)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?jiǎng)偃谓y(tǒng)一阻隔性數(shù)據(jù)體系的工作還需要加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)膜性能的檢測(cè)。保證所用薄膜材料由同一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備在同樣的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行同一項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)時(shí)不會(huì)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€(gè)環(huán)節(jié)后，是否還能穩(wěn)定（或者在一段時(shí)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(guó)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?yàn)楸∧ぶ兴牧系姆N類越多則影響檢測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)該具有普遍性，數(shù)據(jù)不應(yīng)太接近檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)極限，屬于中等水平是比較理想的。否則當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)比較接近設(shè)備的檢測(cè)極*，環(huán)境等其他因素所造成的影響就會(huì)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(shí)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?！八芰习b材料阻隔性能測(cè)試——氧氣透過量和水蒸氣透過量的測(cè)試"實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證項(xiàng)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的揉搓試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)表
  厚度 未進(jìn)行揉搓試驗(yàn)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(cè)試平均值。
3. 總結(jié)
　　我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)一直在為統(tǒng)一阻隔性測(cè)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(gè)基礎(chǔ)方法的國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榭刂茰y(cè)試方法基本上也就能實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)體系的穩(wěn)定控制。然而，隨著我國(guó)阻隔性檢測(cè)的快速發(fā)展，等壓法、電解傳感器法標(biāo)準(zhǔn)的逐步出臺(tái)，非標(biāo)設(shè)備也時(shí)有應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)無法通過控制測(cè)試方法來穩(wěn)定測(cè)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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)體系的任務(wù)，進(jìn)而從根本上消除不同測(cè)試方法之間的測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)障礙。