包装的渗透和泄漏（三）

　　称重法的原理是先将一定的干燥剂（一般用无水氯化钙）放入透湿杯中，在透湿杯放上被检测的薄膜，并用蜡密封，使透湿杯内形成一个封闭的空间，将透湿杯放入恒温湿的环境中，水蒸气透过测试材料后被干燥剂吸收，以适当的时间徇透湿杯的增重，从而计算出水蒸气的透过率。作为透湿杯的发展变形，容器可以是袋、瓶或其它一些容器。称重量法具有简单、方便以及仪器设备价格低廉等优点。我国的GB/T1037-1998《塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法　杯试法》、GB/T6982-1997《包装材料试验方法　透湿率》。GB/T6981-1986《硬包装容器透湿度试验方法》、GB/T6982-1986《软包装容器透湿度试验方法》都是采用称重法。但我们从其试验设计和实践中都可以发现称重法具有如下明显的缺点：
　　①称重法无法在一个稳定的状态下进行实验。本来水蒸汽的透过是在一个渗透的平衡状态下测定的，扩散和渗透从一个非平衡态到一个平衡态需要一定的时间，这就是我们所说的平衡时间。而有些方法（如GB/T1037-1988）的试样是在23℃的绝对干燥条件下平衡30min后进行称量的，这必然会破坏原来测试条件下的扩散和渗透平衡，从而影响实验结果的准确性。GB/T16928-1997虽然已注意到了这一问题，规定“称量最好在试验环境中进行，否则称量时间不能超过30秒”，但在实际操作中，很少把高精度的天平放在38℃，相对湿度90%的条件下使用，称量时间不超过30秒，更是很难做到的事。
　　②重复性差。称理法（特别是杯式法）测试过程中环节很多，操作人员的试样制备习惯、称量习惯都对实验结果产生很大的影响，因而实验的重复性较差。据美国ASTM报道，同一材料不同实验室采用称重法测量材料的水蒸汽透过率，其误差可高达20%，而红外检定法其误差仅为3%。
　　③可靠性差。称重法中的杯式法用密封蜡密封，密封蜡的组成和其质量对实验结果有较大影响，一方面密封蜡若质量不好，容易在密封时产生微泄漏，从而产生误差，另一方面，密封蜡在38℃的条件下，存放长时间会引起重量变化，GB/T1037-1987虽然也考虑到了这方面的问题，并规定“密封蜡应在38℃，相对湿度90%条件下暴露不会软化变形，若暴露面积为50cm2，则24h内质量变化不能超过1mg”。从这一句话中我们就可以明显看出该法的检验精度不可能高于0.2g/m2.24h。
　　④测量时间长。由于称重法的准确度和精密度较差，重量法一般需要很长的检测时间，其检测时间是红外检定法的20倍，一般3g/m2.24h的包装材料需要约10天的检测时间。
　　⑤精度低，适用范围窄。正因为称重法（特别是其中的杯式法）的测量误差较大，因而一些标准（如ISO2528-1995、GB/T16928-1997）明确规定透湿率小于1g/m2.24h的包装材料的检测不适用干杯式称重法。
　　红外检定法的原理是用试验薄膜隔成两个独立的气流系统，一侧为具有稳定相对湿度氮气流，另一侧为绝对干燥的氧气气流，水蒸气从潮湿的氮气流一侧透过薄膜到达干燥的氮气流，并随着干燥的氮气流流向红外检定传感器，测量出氮气中水蒸汽的含量，进而得出水蒸汽透过率。红外检定法在整个实验过程中全自动测定，不破坏扩散和渗透的平衡，因而其结果准确可靠，同时由于红外检定法其检测传感器的高灵敏度，因而可以在短时间内测量高阻隔性的材料。红外检定法测试仪器的检测精度一般可达到材料为0.005m2.24h，包装件为0.000052g/24h，红外检定法的精度是称重法的100倍。
　　我国现有的水蒸汽透过率检测仪器，有称重法和红外检定法，目前国家标准仅有称重法。对于水蒸汽透过率较大的包装材料可以用杯式称重法。即GB/T1037-1988，对于水蒸汽透过率较小，而双可热封的材料，可用成袋的称重法，即GB/T16928-1997的B法；对于水蒸汽透过量较小，且不可热封的材料或结构中含有吸湿性较大的材料（如纸、玻璃纸、尼龙等）时一般应以红外检定法为宜。红外检定法试验重复性好、精度高、适应材料广，当对包装材料的透湿性能有较高要求，或需对材料透湿性作精密测量时，建议采用红外检定法来测量。可惜的是，目前还没有红外检定法测量包装材料透湿率的国家标准。
　　3.注意事项
　　包装材料的渗透性能，不论是水蒸汽透过率还是氧气透过率，在检测和检测结果的应用过程中应注意如下几个问题：
　　①渗透率这一概念是薄膜符合虎克定律（FicRian）条件下得出的，对于氧气而言，除了个别吸氧材料外，一般都是符合虎克法定律。但是由于水蒸汽和有机物的渗透过程中，会与不少聚合物会发生相互作用，因而一般发球非虎克定律型扩散。
　　②对于复合材料，其结构不一定对称，因而存在试样的正反面问题。某些材料，如PVDC涂布BOPP或PVDC与PVC复合硬片，其正反面的氧气透过率测量结果差别较大，有时甚至可以达到1倍之差。这是因为在实际测试过程中，所测得的结果是穿过试样的渗透和密封部的渗透两者之和。在药品的泡罩包装中使用的PVDC和PVC复合硬片，有些厂家是用PVDC面与PTP铝箔热封，有些厂家用PVC面与PTP铝箔热封，有些厂家用PVC面与PTP铝箔热封，从原理是讲，应该是高阻镉层PVDC与PTP铝箔热封才合理，因为这样可以最有效地密封药品。
　　③对于吸附性吸湿性较大的包装材料，在试验过程中应考虑其吸附和脱附等对实验结果的影响，同时应清楚平衡时间一般较长，而且即使是同一环境下，经过不同过程的平衡态也未必相同，这就是说材料的平衡态，不但与平衡的环境有关，而且与过程有关。
　　④应该高度重视检测过程中的泄漏问题，任何实验得出的水蒸汽透过率和氧气透过率都是渗透和泄漏的总和，只有在泄漏可以忽略不计的条件下，所测得的渗透才是准确的。操作的细节和一些辅助材料（如密封蜡，真空脂等）都对测试过程中的泄漏有重大影响。
　　⑤包装材料与包装件是两个不同的概念，用高阻镉性的包装材料，不一定可以生产出高阻隔性的包装件。从包装材料到包装件，从包装件到消费者手中，在这一过程中其中许多因素都会影响产品的最终阻隔性能。
　　三、包装的泄漏
　　包装的泄漏一般有两类：一类是由于设计和结构本身的原因而产生的不可避免的泄漏（如瓶与瓶盖的泄漏），这种泄漏要通过改变包装的设计和结构才能解决问题（如瓶与瓶盖的泄漏可通过增加瓶口热封垫片来解决泄漏）；另一类是由于包装在制造、运输等过程中产生的缺陷造成的泄漏，这种泄漏在不改变设计和结构的条件下，通过调整能得到解决。确定一个包装中是否存在泄漏，以及判定泄漏的位置，对于包装工程来说是十分重要的。目前国内外常用的包装泄漏测试方法如表3。
　　表3　包装气密性测试方法