包裝材料塑料薄膜性能的測試方法

包裝材料塑料薄膜性能的測試方法在塑料包裝材料中，各種塑料薄膜、復(fù)合塑料薄膜具有不同的物理、機械、耐熱以及衛(wèi)生性能。人們根據(jù)包裝的不同需要，選擇合適的材料來使用。如何評價包裝材料的性能呢？國內(nèi)外測試方法有很多。我們應(yīng)優(yōu)先選擇那些科學(xué)、簡便、測量誤差小的方法。優(yōu)先選擇ISO國際標準、國際先進組織標準，如ASTM、TAPPI等和我國國家標準、行業(yè)標準，如BB／T標準、QB／T標準、HB／T標準等等。

筆者在從事檢驗工作中，使用過一些檢測方法，下面向大家簡單介紹一下。

GBT2918-1998塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標準環(huán)境

規(guī)格、外觀

塑料薄膜作為包裝材料，它的尺寸規(guī)格要滿足內(nèi)裝物的需要。有些薄膜的外觀與貨架效果緊密相連，外觀有問題直接影響商品銷售。而厚度又是影響機械性能、阻隔性的因素之一，需要在質(zhì)量和成本上找到最優(yōu)化的指標。因此這些指標就會在每個產(chǎn)品標準的要求中作出規(guī)定，相應(yīng)的要求檢測方法一般有：

1.厚度測定

GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度測定機械測量法》該非等效采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度測定－機械測量法》。適用于薄膜和薄片的厚度的測定，是采用機械法測量即接觸法，測量結(jié)果是指材料在兩個測量平面間測得的結(jié)果。測量面對試樣施加的負荷應(yīng)在0.5N～1.0N之間。該方法不適用于壓花材料的測試。

2.長度、寬度

GB／T6673－2001《塑料薄膜與片材長度和寬度的測定》非等效采用國際標準ISO4592：1992《塑料－薄膜和薄片－長度和寬度的測定》。該標準規(guī)定了卷材和片材的長度和寬度的基準測量方法。

塑料材料的尺寸受環(huán)境溫度的影響較大，解卷時的操作拉力也會造成材料的尺寸變化。測量器具的精度不同，也會造成測量結(jié)果的差異。因此在測量中必須注意每個細節(jié)，以求測量的結(jié)果接近真值。

標準中規(guī)定了卷材在測量前應(yīng)先將卷材以最小的拉力打開，以不超過5m的長度層層相疊不超過20層作為被測試樣，并在這種狀態(tài)下保持一定的時間，待尺寸穩(wěn)定后在進行測量。

3.外觀

塑料薄膜的外觀檢驗一般采取在自然光下目測。外觀缺陷在GB／T2035《塑料術(shù)語及其定義》中有所規(guī)定。缺陷的大小一般需用通用的量具，如鋼板尺、游標卡尺等等進行測量。

物理機械性能

1.塑料力學(xué)性能——拉伸性能

塑料的拉伸性能試驗包括拉伸強度、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、斷裂伸長率等試驗。

塑料拉伸性能試驗的方法國家標準有幾個，適用于不同的塑料拉伸性能試驗。

GB／T1040－1992《塑料拉伸性能試驗方法》一般適用于熱塑性、熱固性材料，這些材料包括填充和纖維增強的塑料材料以及塑料制品。適用于厚度大于1mm的材料。

GB／T13022－1991《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》是等效采用國際標準ISO1184－1983《塑料薄膜拉伸性能的測定》。適用于塑料薄膜和厚度小于1mm的片材，該方法不適用于增強薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能測試。

以上兩個標準中分別規(guī)定了幾種不同形狀的試樣，和拉伸速度，可根據(jù)不同產(chǎn)品情況進行選擇。如伸長率較大的材料，不宜采用太寬的試樣；硬質(zhì)材料和半硬質(zhì)材料可選擇較低的速度進行拉伸試驗，軟質(zhì)材料選用較高的速度進行拉伸試驗等等。

2.撕裂性能

撕裂性能一般用來考核塑料薄膜和薄片及其它類似塑料材料抗撕裂的性能。

GB／T16578－1996《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能試驗方法褲形撕裂法》是等效采用國際標準ISO6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的測定第1部分；褲形撕裂法》適用于厚度在1mm以下軟質(zhì)薄膜或片材。試驗方法是將長方形試樣在中間預(yù)先切開一定長度的切口，像一條褲子。故名褲形撕裂法。然后在恒定的撕裂速度下，使裂紋沿切口撕裂下去所需的力。使用儀器同拉伸試驗儀中的非擺錘式的試驗機。

QB／T1130－1991《塑料直角撕裂性能試驗方法》適用于薄膜、薄片及其它類似的塑料材料。試驗方法是將試樣裁成帶有900直角口的試樣，將試樣夾在拉伸試驗機的夾具上，試樣的受力方法與試樣方向垂直。用一定速度進行拉伸，試驗結(jié)果以撕裂過程中的最大力值作為直角撕裂負荷。試樣如果太薄，可采用多片試樣疊合起來進行試驗。但是，單片和疊合試樣的結(jié)果不可比較。疊合試樣不適用于泡沫塑料片。

GB／T11999－1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性試驗方法埃萊門多夫法》是等效采用國際標準ISO6383／2－1983《塑料薄膜和薄片耐撕裂性的測定――第二部分：埃萊門多夫法》適用于軟塑料薄膜、復(fù)合薄膜、薄片，不適用于聚氯乙烯、尼龍等較硬的材料。原理是使具有規(guī)定切口的試樣承受規(guī)定大小擺錘貯存的能量所產(chǎn)生的撕裂力，以撕裂試樣所消耗的能量計算試樣的耐撕裂性。

3.摩擦系數(shù)

靜摩擦系數(shù)是指兩接觸表面在相對移動開始時的最大阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比。

動摩擦系數(shù)是指兩接觸表面以一定速度相對移動時的阻力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之比。

試驗是由水平試驗臺、滑塊、測力系統(tǒng)和使水平試驗臺上兩試驗表面相對移動的驅(qū)動機構(gòu)等組成。

試驗通過是將兩試驗表面平放在一起，在一定的接觸壓力下，使兩表面相對移動，測得試樣開始相對移動時的力和勻速移動時的力。通過計算得出試樣的摩擦系數(shù)。

靜（動）摩擦系數(shù)＝目前常用的方法標準為GB／T10006－1988《塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測定法》它非等效采用國際標準ISO8295－1986《塑料－薄膜和薄片－摩擦系數(shù)的測定》。

4.熱合強度

塑料薄膜作為包裝材料，常常用熱合的方法將被包裝物封裝在內(nèi)，是否達到良好的密封，熱合的質(zhì)量很重要，目前試驗室常用的儀器設(shè)備是“熱梯度儀”是一臺可設(shè)定不同溫度、壓力、時間的熱合試驗設(shè)備，它可用于試驗?zāi)撤N材料在某種條件下封合的最佳效果，封合質(zhì)量可用QB／T2358－1998《塑料薄膜包裝袋熱合強度試驗方法》是常用的方法標準。本標準適用于各種塑料薄膜包裝袋的熱合強度測定。

試驗是將條形試樣的兩端夾在拉力試驗的兩個夾具上，進行拉伸，破壞試樣封合部位的最大力值，就是熱合的力值，結(jié)果一定以單位長度的試樣所用的力值來表示，即熱合強度。所用的力用N／m來表示。*]:bP&{i9

5.剝離力

復(fù)合薄膜是用干復(fù)式或共擠式將不同單膜復(fù)合在一起，復(fù)合的好環(huán)直接影響著復(fù)合膜的強度，阻隔性及今后的使用壽命。所以在選用包裝材料前測試復(fù)合層的剝離力很重要。

GB／T8808－1988《軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗方法》是將預(yù)先剝開起頭的被測膜的預(yù)分離層的兩端夾在拉力試驗機上，測試剝開材料層間時所需的力。

6.抗沖擊性能

GB／T8809－1988《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗方法》適用于各種塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗。試驗是測量半圓形擺錘沖擊在一定速度下沖擊穿過塑料膜所消耗的能量。

GB／T9639－1988《塑料薄膜和薄片抗沖擊性能試驗方法自由落標法》適用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。試驗是在給定的自由落標沖擊下，測定50％塑料薄膜和薄片試樣破損時的能量。以沖擊破損質(zhì)量表示。阻隔性能

塑料薄膜作為包裝材料，需要有對內(nèi)裝物起到保護作用，阻隔外界環(huán)境對商品的影響。如防潮、防氧化、防油、防氣味等。

1.阻隔水蒸氣性能

防潮性能的測試方法有很多。常用的測試方法有GB／T1037－1988《塑料薄膜和片材透水蒸汽性能試驗方法杯式法》該方法適用于塑料薄膜、復(fù)合塑料薄膜、片材和人造革等材料。被測試樣在規(guī)定的溫度、相對溫度條件下，將試樣用混合的石蠟和蜂蠟封在透濕杯上，杯內(nèi)裝一定量的干燥劑，試樣的兩端保持一定的水蒸氣壓差。稱量封好試樣在試驗前和加濕后重量的變化，其增量即水蒸氣透過量。

GB／T16928－1997《包裝材料試驗方法透濕率》該標準等效采用美國聯(lián)邦標準FED－STD－101中第3030，該方法適用于紙塑復(fù)合材料等。試驗是將干燥劑封裝在試樣中，將被測面暴露在測試環(huán)境中，經(jīng)一定時間，稱量其試驗前后重量變化的增量。

GB／T6982－2003《軟包裝容器透濕度試驗方法》適用于密封的軟包裝容器，將干燥劑裝入被測容器中，將其密閉，然后置于規(guī)定的溫濕度條件下，經(jīng)一定的時間試樣增重的量，即水蒸氣透過量。

以上方法的缺點是試驗時間長，受環(huán)境影響較大。特別是近年來，高阻隔的塑料包裝材料越多，有些方法的精度顯然不夠了?，F(xiàn)在本實驗室引進美國M0CON公司和香港拔萃公司的透濕度測定儀。M0CON公司采用美國ASTM《F1249－2001（代替F1249－90）Standardtestmethodforwatervaportransmissionratethroughplasticfilmandsheetingusingamodulatedinfraredsensor》的標準。香港拔萃公司的透濕度標準正在研制檢測方法標準，不久將采用于材料透水蒸氣的試驗。

2.阻氣性能

目前國內(nèi)普通應(yīng)用的透氣性試驗方法為GB／T1038－2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法壓差法》該標準等效采用ISO2556：1974適用于測定塑料薄膜和片材。試驗儀器有低壓和高壓腔組成，將試樣貼在高、低壓腔之間，密閉腔將兩腔用真空泵抽真空，然后向高壓腔充1個大氣壓（0.1MPa）的試驗氣體。通過測量低壓室內(nèi)的壓力增量來計算氣體透過量。本實驗室也引進美國M0CON公司的儀器。采用的是美國ASTM《Designation:D3985-81(Reapproved1988)StandTestMethodforOxygenGasTransmissionRateThroughPlasticFilmandSheetingUsingaCoulometricSensor》的標準。

[推薦]包裝材料阻隔性檢測

1、透氣性測試

透氣性是高聚物最重要的物理性能之一。特別是塑料片材、薄膜、涂層等高聚物制品，對透氣性能有特殊的要求。透氣性能與耐老化性能有密切關(guān)系，也與高分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而測定透氣性具有重要的理論意義與實際價值。]

測量高聚物透氣性方法很多，用得較多的有壓力法、容積法等，而用得最廣泛的是壓力法。因為壓力法準確性高、重復(fù)性好，容易自動記錄，也容易實現(xiàn)。

從測試原理分類，包裝材料的透氣性測試有壓差法和通過電量分析傳感器的成分分析法兩類。

壓差法的測定原理是用試驗薄膜隔成兩個獨立的空間，將其中一側(cè)（高壓室）充入測定用氣體，而另一側(cè)（低壓室）則抽真空，這樣在試樣兩側(cè)就產(chǎn)生了一定的壓差，高壓室的氣體就會通過薄膜滲透到低壓室，通過測量低壓室的壓力或體積變化就可以得出氣體的滲透率。壓差法具有簡單、方便，可以測定各種氣體，以及儀器設(shè)備價格較低等優(yōu)點。我國唯一的氣體透過率國家標準GB/T1038-2000就是采用了壓差法，我國目前企業(yè)和事業(yè)單位所使用的氣體透過率測試儀器也基本上是壓差法的儀器。

電量分析型氧氣透過率測試儀的原理是用試驗?zāi)じ舫蓛蓚€獨立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為流動的待測氣體（可以是純氧氣或含氧氣的混合氣體，可以設(shè)定相對濕度），另一側(cè)為流動的具有穩(wěn)定相對濕度的氧氣。試樣兩邊的總氣壓相等，但氧的分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣透過薄膜。通過薄膜的氧氣在氮氣流的載運下送至電量分析傳感器中，電量分析傳感器能測量出氣流中所含的氧氣量，從而計算出材料的氧氣透過率。

電量分析型氧氣透過率測試儀可以控制不同的濕度、溫度及不同氧含量的氣體等測試條件，能更有效地模擬包裝在實際中的作用條件，測試過程中試樣兩側(cè)壓力相同，有利于減少試驗過程中的泄漏和對試樣的破壞，且其檢測使用壽命不長，對于高氧氣透過率的材料，測試過程中對檢測探頭的壽命影響不大，試驗成本較高。

目前，我國所使用的氧氣透過率檢測儀器以壓差法的產(chǎn)品居多。國內(nèi)氧氣透過率僅有GB1038《塑料薄膜和膜片氣體透過性試驗方法壓差法》這一標準，這也是檢測單位選擇購買壓差法的氧氣透過率測試儀的一個原因。制定一個類似ASTMD3985的電量分析法測量氧氣透過率的國家標準是相當有必要的。

2、透濕性測試

從檢測原理上來分，透濕性測試方法主要有稱重法和紅外線檢定法兩類。

稱重法分為增重法和減重法。增重法的原理是先將一定的干燥劑（一般用無水氯化鈣）放入透濕杯中，在透濕杯上放置被檢測的薄膜，并用蠟密封，使透濕杯內(nèi)形成一個封閉的空間，將透濕杯放入恒溫濕的環(huán)境中，水蒸氣透過測試材料后被干燥劑吸收，以適當?shù)臅r間稱量透濕杯的重量的增加，從而計算出水蒸氣的透過率。減重法的測試原理與增重法相似，只是透濕杯內(nèi)盛的是蒸餾水或鹽溶液，將試樣放置在透濕杯上，并用蠟密封，使透濕杯內(nèi)形成一個封閉的空間，將透濕杯放入恒溫濕的環(huán)境中，透濕杯內(nèi)的水蒸氣透過測試材料后恒溫恒濕箱中的干燥物質(zhì)吸收，以適當?shù)臅r間稱量透濕杯重量的減少，從而計算出水蒸氣的透過率。作為透濕杯的發(fā)展變形，容器可以是袋、瓶、或其他類型。稱重法具有簡單、方便以及儀器設(shè)備價格低廉等優(yōu)點。我國的GB/T1037-1998《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法杯試法》，GB/T6985-1997《包裝材料試驗方法透濕率》，GB/T6981-1986《硬包裝容器透濕度試驗方法》，GB/T6982-1986《軟包裝容器透濕度試驗方法》都采用稱重法。

紅外檢定法的原理是用試驗薄膜隔成兩個獨立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為具有穩(wěn)定相對濕度的氮氣流，并隨著干燥的氮氣流流向紅外檢定傳感器，測量出氮氣中水蒸氣透過率。紅外線檢定法在整個實驗過程中全自動測定，不破壞擴散和滲透的平衡，結(jié)果準確可*，同時由于紅外檢定法檢測傳感器的高靈敏度，因而可以在短時間內(nèi)測量高阻隔性的材料。

目前，我國的國家標準僅有稱重法標準，即GB/T1037-1998。對于水蒸氣透過率較小，而且可熱封的材料，可用成袋的稱重法，即GB/T16928-1997的B法。對于水蒸氣透過量較小，且不可熱封的材料或結(jié)構(gòu)中含有吸濕性較大的材料（如紙、玻璃紙、尼龍等）時，一般應(yīng)以紅外檢定法為宜。目前我國還沒有紅外檢定法測量包裝材料透濕率的相關(guān)標準。

3、注意事項

包裝材料的阻隔性能，不論是水蒸氣透過率還是氧氣透過率，在檢測和檢測結(jié)果的應(yīng)用過程中應(yīng)注意如下幾個方面；

①滲透率這一概念是在薄膜符合菲克（Fick）定律條件下得出的，對于氧氣而言，除了個別吸氧材料外，一般都符合菲克定律。但是，由于水蒸氣和有機物的滲透過程中，會與不少聚合物發(fā)生相互作用，因而一般屬于非菲克定律型擴散。

②對于復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)不一定對稱，因而存在試樣的正反面問題。某些材料，如PVCD涂布BOPP，或PVDC與PVC復(fù)合硬片，其正反面的氧氣透過率測量結(jié)果差別較大，有時甚至可以達到1倍。這是因為在實際測試過程中，所測得的結(jié)果是穿過試樣的滲透和密封部的滲透兩者之和。

③對于吸附性、吸濕性較大的包裝材料，在試驗過程中應(yīng)考慮其吸附和脫附等對實驗結(jié)果的影響，同時應(yīng)清楚平衡時間一般較長，而且即使是同一環(huán)境下，經(jīng)過不同過程的平衡態(tài)也未必相同，這就是說材料的平衡態(tài)，不但與平衡的環(huán)境有關(guān)，而且與過程有關(guān)。

④應(yīng)該高度重視檢測過程中的泄漏問題，任何實驗得出的水蒸氣透過率和氧氣透過率都是滲透和泄漏的總和，只有在泄漏可以忽略不計的條件下，所測得的滲透才是準確的。操作的細節(jié)和一些輔助材料（如密封蠟、真空脂等）都對測試過程中的泄露有重大影響。包裝材料與包裝件是兩個不同的概念，用高阻隔性的包裝材料，不一定可以生產(chǎn)出高阻隔性的包裝件。從包裝材料到包裝件，從包裝件到消費者手中，在這一過程中，許多因素都會影響產(chǎn)品的最終阻隔性能。

衛(wèi)生性能

包裝材料的衛(wèi)生性能越來越受到人們的關(guān)注。在國際貿(mào)易中，許多國家禁止含有有害物質(zhì)的材料進入市場，如對重金屬,溶劑殘留等等的含量，各國都有所限制。我國對有關(guān)食品包裝材料的衛(wèi)生性能也有許多規(guī)定。用于塑料包裝材料衛(wèi)生性能的檢驗方法標準常用的有：GB/T5009.58-2003《食品包裝用聚乙烯樹脂衛(wèi)生標準的分析方法》、GB/5009.59-2003《食品包裝用聚苯乙烯樹脂衛(wèi)生標準的分析方法》、GB/5009.60-2003《食品包裝用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙乙烯成型品衛(wèi)生標準的分析方法》、GB/5009.61-2003《食品包裝用三聚氫胺成型品衛(wèi)生標準的分析方法》。這些標準主要規(guī)定了對食品包裝材料的有機物、無機物、重金屬、脫色性的實驗方法。將被側(cè)材料按一定比例、在一定溫度的水、乙醇、乙酸、正己烷中浸泡一定時間，獲得浸泡液。這些液體分別模擬包裝材料接觸的水、醋類、酒類、油類。upOK6!P9:$

試樣經(jīng)過浸泡后，溶出的有機物含量一般用測定高錳酸鉀消耗量來表示。

浸泡液經(jīng)蒸發(fā)后，可稱量出包裝材料被溶出的殘渣的含量。!

食品包裝材料中的重金屬（以鉛計），一般采用定性的實驗方法。實驗原理是浸泡液中的重金屬（與鉛計）與硫化鈉作用，在酸性溶液中形成黃棕色硫化鉛，與標準色樣進行比色，若深于標準色樣，就表示不符合標準。

脫色實驗是觀察試樣浸泡液不得染有顏色，以及用沾有冷餐油、乙醇等溶劑的棉花在包裝材料或容器表面擦拭，棉花上不得沾有顏色來試驗試樣是否脫色。

包裝材料在制造、印刷過程中，會殘留一些溶劑。GB/T