透氧、透湿测试方法介绍新.ppt

透氧、透湿测试方法介绍,目前国际上存在的透氧测试方法：,目前，中国gb标准的透氧测试方法,gb1038-1988压差，等同于iso15105-1使用至今已近20年，在20年中并未随着iso的变化而修订。随着新型包装材料的发展，压差法不能适应高阻隔的测试和研究需要。,压差法原理,样品一侧或两侧抽真空，在样品一侧输入测试气体，从而形成压力差。测量低压室的压力增量。,压差法优点,简单方便可以测定多种气体仪器设备价格较低等,压差法缺点,1、它需要在样品的两侧形成一个大气压的压差，在实际使用过程中，不太可能存在这样的一个大气压压差。这个压差会破坏材料本身的性能结构，如产生裂纹、针孔、材料变薄、透气面积变大。2、压差法仪器的测试下限是0.5cc/m2day，再小的显示数据是无法保证精度的。而目前铝箔复合膜、镀铝膜等高阻隔材料的透氧率已经可以达到0.1cc/m2day左右或以下。3、没有国际标准物质可以溯源，每个厂家只能提供各自的参考膜，每个品牌的测试数据之间没有可比性。4、压差法不能测试完整的包装件，只能测试膜材。有时，材料本身的透氧率不存在问题，而包装的封边等因素还是会影响完整包装的透氧率。5、为了检验亲水性材料在高湿环境下的透氧率突变情况，样品需要处于湿度环境下测试。因为有压差的存在，所以测试腔的湿度控制只能用饱和盐溶液，不卫生、有腐蚀性，而且实际湿度不准确。6、重复性较差，一般样品的偏差会在1520%以上。7、测试效率慢，高阻隔材料的抽真空时间长，厂方推荐10小时以上，而且经常会发生抽真空失败。,等压法：更先进、更准确的透氧测试法,起源于astmd3985，它是等压法透氧测试的国际标准的基础。已被iso标准采纳作为其中之一的测试方法(iso15105-2:2003(e)要求采用库仑电量绝对值传感器。,等压法的测试原理,1）等压法-连续流动技术利用氧气在样品两边的恒定浓度差作为渗透的推动力。样品两侧压力相等，一侧通入载气，另一侧通入氧气，由于两侧氧气的浓度差异引起渗透，载气将透过的氧气送到传感器，由传感器将氧气数量转换成电信号。,isostaticflow-throughtechnique等压法-连续流动技术,等压法的优点,1。样品两侧的气压相同，更接近于包装真实使用的环境。2测试下限可达到0.05cc/m2day或是0.005cc/m2day，足够检测这些高阻隔材料。3可以测试完整的包装件或瓶，只需要加装很小的附件。4测试腔的湿度可以控制在0%，或者35%90%之间，而且湿度传感器放置在样品旁，真实反映样品处的湿度，而且可以随时取出来进行校准。5测试重复性很好，一般只有1%或者0.05cc/m2day。6不需要抽真空，一般阻隔样品只需要一个白天就能完成，高阻隔材料也只需要最多12天时间。,美国mocon公司介绍,一、美国mocon公司介绍,美国nasdaq上市公司，资信优秀。近40年历史渗透性测试仪器的专业生产厂，是该领域的先驱。世界上最先进的渗透性测试技术，拥有多种专利和国际标准认可，astm和iso相关标准都是以mocon产品为基础的。世界销量第一的渗透性测试仪器，在美国市场占有率为98%。在全世界有3000多台的使用。同时拥有世界最大的渗透性测试实验室对外服务。,美国mocon渗透性测试仪器,透氧仪ox-tran2/21ox-tran2/21tox-tran2/61ox-tran702superox-tran*其它气体permatran-c4/41permatran-c4/41tmulti-tran400*servicesonly,透湿仪permatran-w3/33permatran-w3/61permatran-w101kpermatran-w700aquatran*,mocon在中国,mocon产品进入中国已有20年的历史。近20年前的mocon产品仍在完好运行中（上海sfda、重庆59所）mocon渗透性测试仪在中国已有近150多台的销售记录，正以每年2030台的速度增加。国内权威检测机构已普遍接受mocon产品。中检所、上海药包所、sfda上海、济南医疗器械、江苏医疗器械、国家塑料制品测试中心、天津质检、广州质检、山东质检等都已采用mocon高端型号。,mocon的中国主要用户名单,上海市检测中心（药品包装材料测试所）国家包装产品质量监督天津测试中心国家包装产品质量监督广州测试中心国家包装产品质量监督济南测试中心中检所，sfda上海科研中心、济南医疗器械、江苏医疗器械安徽药检所、国家塑料制品质量检测中心杜邦（中国）研发中心霍尼韦尔（中国）有限公司雀巢研发中心上海有限公司法国西德乐上海公司希悦尔（高明）有限公司双汇集团质量检测中心喜之郎食品上海紫江彩印、上海三樱、宝柏（北京、江阴、惠州）、河北宝硕、江阴申恒、大连大富、黄山永新、苏州嘉合、昆山彩华等。,mocon和中国标准,mocon的库仑电量法透氧测试方法已列入ybb标准。mocon的红外法透湿测试方法已列入国家食品药品监督管理局药品注册司2006年计划制定的标准。mocon品牌的透氧和透湿仪已被列入国家食品药品监督管理局药品注册司2006年计划制定的药包材测试仪器操作规范之一。mocon的透氧和透湿测试方法已被国家塑料标准化委员会计划修订入国家标准。相信以上这些权威部门都是通过长期全面的调查研究才把国际上更先进的测试方法及仪器引入国内标准的，透氧标准在现行压差法的基础上增加了库仑法，透湿标准在现行电解法的基础上增加了红外法，先进性不言而喻。,如果选用mocon产品,就意味着您相信和利用了国外astm、iso标准体系的悠久历史以及国内这么多部门的集中智慧，并且加入到这个标准体系中去。mocon仪器的绝对市场占有率，让您的测试结果与国内外众多实验室达到更好的一致性。能让用户在测试行业保持权威性和前瞻性。,danbell和mocon的合作,丹贝尔公司是mocon在中国的独家代理。丹贝尔公司是众多世界著名仪器制造商在中国和香港等地区的独家代理商，我们提供的专业包装印刷质量检测仪器已经广泛应用于食品、医药（包括隐形眼镜等）、饮料、烟酒、日化、石化、和电子产品等行业，并已成为这些行业测试设备的典范。丹贝尔公司北京总部、上海办事处（维修中心）、广州特约维修中心、香港国际贸易公司,二、渗透性原理,材料的渗透性可用来描述气体分子从物体的高浓度的一侧到另一侧的流动速率渗透量x样品厚度/(面积x时间x压力差),标准大气压下气体体积,材料厚度,面积,时间,压力下降，驱动力,常用单位,渗透系数常用单位渗透率常用单位,溶解-扩散机理,气体在其高浓度的一侧吸附于薄膜表面，在高分子薄膜体内扩散,最后于其低浓度的薄膜一侧脱附而挥发。,溶解-扩散机理,质量的传递速率与薄膜中渗透物的浓度梯度成正比,并与渗透物在薄膜两侧的压力差成正比。,三、影响材料渗透性的因素,材料自身的影响外部因素的影响,材料自身的影响,高分子的立体结构结晶度链取向亲水性表面性能添加物厚度多层结构,外部因素的影响,环境温度相对湿度浓度（渗透物的推动力）,温度的影响,温度每升高1oc,渗透率增加5-7%,相对湿度的影响,相对湿度影响含氢键的极性高分子,故对相对湿度的产生和测定应给予重视！,nylon6,selar,nylonmxd6,30%evoh,selarohplus,44%evoh,渗透物的推动力（浓度）的影响,渗透率与渗透物浓度成正比(fickian材料)；渗透率与渗透物浓度关系非线性(non-fickian材料）；,外部因素对渗透率影响的小结,温度每升高1c,渗透率增加5-7%湿度影响evoh,nylon等non-fickian材料的透气率渗透率与渗透物浓度成正比(fickian材料)渗透率与渗透物浓度关系非线性(non-fickian材料）结晶度,分子间吸引力,添加剂,等等渗透率与样品厚度成反比,四、mocon透氧测试仪,1、测试原理2、技术特点3、符合的国际标准4、和其它产品的比较,1、测试原理,1）等压法-连续流动技术利用氧气在样品两边的恒定浓度差作为渗透的推动力。样品两侧压力相等，一侧通入载气，另一侧通入氧气，由于两侧氧气的浓度差异引起渗透，载气将透过的氧气送到传感器，由传感器将氧气数量转换成电信号。,isostaticflow-throughtechnique等压法-连续流动技术,1、测试原理：,2)传感器：真正coulox库仑电量法的氧气传感器根据法拉第定律，库仑电量传感器被定义为绝对值传感器，检测效率高达95%-98%。当传感器中每进入一个氧气分子时，传感器就会释放出4个电子。根据电流大小，就能准确地判断渗透的氧气数量和速率。,其它厂家的氧气传感器（相对值传感器）(usesonlyaportionofthestream)红色部分是包覆在传感器外的覆膜，这层膜的存在形成了二次透过，使传感器成为一个需要校准的相对值传感器，准确性会受到这层膜自身透过率的严重影响，不能符合库仑电量法标准的要求！,moconcoulox绝对值传感器(100%efficient),o2+n2,o2+n2,n2,n2,o2+n2,sensortypes,sensor,sensor,o24e-,o24e-,2、mocon透氧仪的技术特点,只测试氧气，排除干扰，精度非常高0.005cc*2000cc/m2/24h.1atm，灵敏度是传统仪器的近百倍。真正的绝对值传感器，无需校准精确控制测试条件（温度、相对湿度、时间等）不改变材料本身性能（材料两侧气压相等）可检测薄膜和包装件除薄膜外，还可以测量瓶子，袋子等重复性好*2/21ml可达到0.005cc/m224h,透氧测试腔的温湿度控制：,温度精度：+/-0.5度湿度精度：+/-3%rh温度和湿度传感器均处于样品位置附近，能反映最真实的样品温湿度。湿度传感器能被取出，然后放置在干燥剂和饱和盐溶液的湿度环境中，通过内部校准程序进行修正，以保证传感器回路的正确状态。,透氧试验中的载气要求：,根据iso15105-2:2003(e)，库仑电量法透氧仪的载气气源应当是干燥氮气与0.5%至3%的氢气的混合气体，这样做是为了利用化学反应，除去载气中残留的氧气，以进一步提高测试结果的精度。,astmd3985filmsampleotrtesting符合astmd3985的薄膜样品测试,otr-flatfilmanalysis薄膜otr测试(astmd3985),使用面罩-用于较差阻隔材料,可延伸测试上限,一次性面罩,永久性面罩,改装后符合astmf1307的包装件otr测试,astmf1307-mountingpackages,ox-tran2/61测试透氧用100%o2或空气(21%o2),packagetestingexample包装样品测试举例,wvtrando2emptybottlesbagstraysetc.co2empatypackagespre-filedbottles,其它包装测试举例,3、透氧测试最新国际标准方法氧气透过率测试方法注释astm-d-3985films-当前美国mocon透氧率测试方法mocon是唯一被列出的供应商.astm-f-1307packages-当前美国mocon透氧率测试方法mocon是唯一被列出的供应商astm-f-1927o2trfilmswithrh-当前美国mocon透氧率测试方法mocon是唯一被列出的供应商jis-k-7126(japan)films-当前美国mocon部分设备使用此标准din-53380(germany)films-当前美国mocon部分设备使用此标准iso14663-2-determinationofsteady-staterateoftransmissionofoxygengasthroughethylene/vinylalcoholcopolymerintheformoffilmusingacoulometricsensor.,astmd3985标准的广泛应用,它是等压法透氧测试的国际标准的基础。已被iso标准采纳作为其中之一的测试方法(iso15105-2:2003(e)。该标准中明确要求使用库仑电量传感器。目前只有mocon才是唯一符合该标准的仪器。,astmd3985标准的最新动态,2004年中，在该标准的更新会议上（每5年一次），有其它品牌的设备供应商要求将标准中的“库仑电量传感器”的条款删除，因为这样它们的设备才可能符合3985标准。基于这个请求，该委员会决定进行大量的实验室数据对比，如果库仑和非库仑传感器的数据之间没有偏差的话，那这个请求就是合理的。2004年10月，大量的实验数据表明，这两种传感器的数据无法吻合，尤其在测试1cc/m2day以下时会产生较大的误差。最后委员会通过投票决定，保留d3985中的库仑电量传感器的要求。并建议非库仑电量法传感器的设备商可另行创建一个新的astm标准。,4、与其它产品的比较,1）与其它等压法产品的比较：mocon是真正的库仑电量绝对传感器，对透过的氧气进行100%的检测，符合astm标准要求。-其它产品的传感器外围还有一层覆膜，透过的氧气中只有部分才能到达传感器检测，它只是相对值传感器，它的实际测量值还需要标定，对于高阻隔材料测试更不准确，所以不能符合astm标准要求。（有些产品的最大测试范围据称能到40多万cc/m2day，由于电量传感器是消耗型的，按照这么大的测试量，传感器的使用寿命会非常短。）,水蒸汽透过率检测的方法回顾,1.,杯式法/重量法,原理比较吸湿材料在测试前后的重量，通过重量差计算出透湿率。优点操作简单、实验成本低、硬件要求,低、仪器设备价格低廉缺点操作人员因素（密封性）、灵敏度低（天平的精度和吸湿材料效率）、可靠性差（温度和相对湿度控制）、测量时间长（有时长达1、2个月）适用范围透湿率2g/m2day的低阻隔材料(中国药包材ybb标准规定)iso国际标准已经淘汰这个方法.,电解法的缺点,1需要先用吸湿剂来吸收水蒸气，再通过电极电解水蒸气，再根据电解电流来判断。这样对水蒸气进行了二次处理过程，吸湿剂的效率、电极的损耗都会影响测试的精度，累积误差大。2电解槽需要定期再生，可能还需要寄回原厂，费时费力。,五、mocon透湿测试仪,1、测试原理2、技术特点3、符合的国际标准4、和其它产品的比较,1、测试原理,1)同样的等压法-连续流动技术利用水蒸气在样品两边的恒定浓度差作为渗透的推动力。样品两侧压力相等，一侧通入干燥的载气，另一侧通入制造的湿度空气，水汽分子从高湿度一端渗透到低湿度一侧，载气将透过的水汽分子送到传感器，由传感器产生电信号。,1。测试原理,2）传感器它采用压力调控红外传感器，可测量红外光谱中对水汽敏感的波长部分并输出电信号，其数值与水汽的浓度成正比.红外检测器是种相对值检测器，需要做定量线性标定.信号与已知wvtr的标定膜对照后可得到样品的wvtr结果.最大测试范围：0.005g/m2day1000g/m2daymocon提供标准标定膜和追溯nist标定膜.,2、mocon透湿仪的技术特点,所采用的红外传感器,被公认为世界上最精确的透湿测试方法.因为在测试过程中，只是检测红外能量的损失，水蒸气不经过任何处理，不存在其它误差因素的干扰。精确控制温度和相对湿度（同透氧仪）双压力法生成相对湿度条件，安全无腐蚀性测试时间比杯式法更短精度高，0.0051000g/m2/day可靠性高,3、透湿测试最新国际标准方法astm-f-1249wvtr-当前美国mocon透湿率测试方法mocon是唯一被列出的供应商astmd6701wvtr-当前moconpermatran-w101k使用方法，mocon是唯一被列出的供应商astm-e398-通过动力计量来检测片材美国mocon在2003年底提供了permatran-we398测试仪jisk-7129wvtr-当