包装材料塑料薄膜性能的测试方法

包装材料塑料薄膜性能的测试方法在塑料包装材料中，各种塑料薄膜、复合塑料薄膜具有不同的物理、机械、耐热以及卫生性能。人们根据包装的不同需要，选择合适的材料来使用。如何评价包装材料的性能呢？国内外测试方法有很多。我们应优先选择那些科学、简便、测量误差小的方法。优先选择ISO国际标准、国际先进组织标准，如ASTM、TAPPI等和我国国家标准、行业标准，如BB／T标准、QB／T标准、HB／T标准等等。

笔者在从事检验工作中，使用过一些检测方法，下面向大家简单介绍一下。

GBT2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境

规格、外观

塑料薄膜作为包装材料，它的尺寸规格要满足内装物的需要。有些薄膜的外观与货架效果紧密相连，外观有问题直接影响商品销售。而厚度又是影响机械性能、阻隔性的因素之一，需要在质量和成本上找到最优化的指标。因此这些指标就会在每个产品标准的要求中作出规定，相应的要求检测方法一般有：

1.厚度测定

GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法》该非等效采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械测量法》。适用于薄膜和薄片的厚度的测定，是采用机械法测量即接触法，测量结果是指材料在两个测量平面间测得的结果。测量面对试样施加的负荷应在0.5N～1.0N之间。该方法不适用于压花材料的测试。

2.长度、宽度

GB／T6673－2001《塑料薄膜与片材长度和宽度的测定》非等效采用国际标准ISO4592：1992《塑料－薄膜和薄片－长度和宽度的测定》。该标准规定了卷材和片材的长度和宽度的基准测量方法。

塑料材料的尺寸受环境温度的影响较大，解卷时的操作拉力也会造成材料的尺寸变化。测量器具的精度不同，也会造成测量结果的差异。因此在测量中必须注意每个细节，以求测量的结果接近真值。

标准中规定了卷材在测量前应先将卷材以最小的拉力打开，以不超过5m的长度层层相叠不超过20层作为被测试样，并在这种状态下保持一定的时间，待尺寸稳定后在进行测量。

3.外观

塑料薄膜的外观检验一般采取在自然光下目测。外观缺陷在GB／T2035《塑料术语及其定义》中有所规定。缺陷的大小一般需用通用的量具，如钢板尺、游标卡尺等等进行测量。

物理机械性能

1.塑料力学性能——拉伸性能

塑料的拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验。

塑料拉伸性能试验的方法国家标准有几个，适用于不同的塑料拉伸性能试验。

GB／T1040－1992《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强的塑料材料以及塑料制品。适用于厚度大于1mm的材料。

GB／T13022－1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准ISO1184－1983《塑料薄膜拉伸性能的测定》。适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能测试。

以上两个标准中分别规定了几种不同形状的试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择。如伸长率较大的材料，不宜采用太宽的试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低的速度进行拉伸试验，软质材料选用较高的速度进行拉伸试验等等。

2.撕裂性能

撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类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试验方法裤形撕裂法》是等效采用国际标准ISO6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的测定第1部分；裤形撕裂法》适用于厚度在1mm以下软质薄膜或片材。试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度的切口，像一条裤子。故名裤形撕裂法。然后在恒定的撕裂速度下，使裂纹沿切口撕裂下去所需的力。使用仪器同拉伸试验仪中的非摆锤式的试验机。

QB／T1130－1991《塑料直角撕裂性能试验方法》适用于薄膜、薄片及其它类似的塑料材料。试验方法是将试样裁成带有900直角口的试样，将试样夹在拉伸试验机的夹具上，试样的受力方法与试样方向垂直。用一定速度进行拉伸，试验结果以撕裂过程中的最大力值作为直角撕裂负荷。试样如果太薄，可采用多片试样叠合起来进行试验。但是，单片和叠合试样的结果不可比较。叠合试样不适用于泡沫塑料片。

GB／T11999－1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法埃莱门多夫法》是等效采用国际标准ISO6383／2－1983《塑料薄膜和薄片耐撕裂性的测定――第二部分：埃莱门多夫法》适用于软塑料薄膜、复合薄膜、薄片，不适用于聚氯乙烯、尼龙等较硬的材料。原理是使具有规定切口的试样承受规定大小摆锤贮存的能量所产生的撕裂力，以撕裂试样所消耗的能量计算试样的耐撕裂性。

3.摩擦系数

静摩擦系数是指两接触表面在相对移动开始时的最大阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。

动摩擦系数是指两接触表面以一定速度相对移动时的阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。

试验是由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组成。

试验通过是将两试验表面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，测得试样开始相对移动时的力和匀速移动时的力。通过计算得出试样的摩擦系数。

静（动）摩擦系数＝目前常用的方法标准为GB／T10006－1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定法》它非等效采用国际标准ISO8295－1986《塑料－薄膜和薄片－摩擦系数的测定》。

4.热合强度

塑料薄膜作为包装材料，常常用热合的方法将被包装物封装在内，是否达到良好的密封，热合的质量很重要，目前试验室常用的仪器设备是“热梯度仪”是一台可设定不同温度、压力、时间的热合试验设备，它可用于试验某种材料在某种条件下封合的最佳效果，封合质量可用QB／T2358－1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》是常用的方法标准。本标准适用于各种塑料薄膜包装袋的热合强度测定。

试验是将条形试样的两端夹在拉力试验的两个夹具上，进行拉伸，破坏试样封合部位的最大力值，就是热合的力值，结果一定以单位长度的试样所用的力值来表示，即热合强度。所用的力用N／m来表示。*]:bP&{i9

5.剥离力

复合薄膜是用干复式或共挤式将不同单膜复合在一起，复合的好环直接影响着复合膜的强度，阻隔性及今后的使用寿命。所以在选用包装材料前测试复合层的剥离力很重要。

GB／T8808－1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》是将预先剥开起头的被测膜的预分离层的两端夹在拉力试验机上，测试剥开材料层间时所需的力。

6.抗冲击性能

GB／T8809－1988《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》适用于各种塑料薄膜抗摆锤冲击试验。试验是测量半圆形摆锤冲击在一定速度下冲击穿过塑料膜所消耗的能量。

GB／T9639－1988《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法自由落标法》适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。试验是在给定的自由落标冲击下，测定50％塑料薄膜和薄片试样破损时的能量。以冲击破损质量表示。阻隔性能

塑料薄膜作为包装材料，需要有对内装物起到保护作用，阻隔外界环境对商品的影响。如防潮、防氧化、防油、防气味等。

1.阻隔水蒸气性能

防潮性能的测试方法有很多。常用的测试方法有GB／T1037－1988《塑料薄膜和片材透水蒸汽性能试验方法杯式法》该方法适用于塑料薄膜、复合塑料薄膜、片材和人造革等材料。被测试样在规定的温度、相对温度条件下，将试样用混合的石蜡和蜂蜡封在透湿杯上，杯内装一定量的干燥剂，试样的两端保持一定的水蒸气压差。称量封好试样在试验前和加湿后重量的变化，其增量即水蒸气透过量。

GB／T16928－1997《包装材料试验方法透湿率》该标准等效采用美国联邦标准FED－STD－101中第3030，该方法适用于纸塑复合材料等。试验是将干燥剂封装在试样中，将被测面暴露在测试环境中，经一定时间，称量其试验前后重量变化的增量。

GB／T6982－2003《软包装容器透湿度试验方法》适用于密封的软包装容器，将干燥剂装入被测容器中，将其密闭，然后置于规定的温湿度条件下，经一定的时间试样增重的量，即水蒸气透过量。

以上方法的缺点是试验时间长，受环境影响较大。特别是近年来，高阻隔的塑料包装材料越多，有些方法的精度显然不够了。现在本实验室引进美国M0CON公司和香港拔萃公司的透湿度测定仪。M0CON公司采用美国ASTM《F1249－2001（代替F1249－90）Standardtestmethodforwatervaportransmissionratethroughplasticfilmandsheetingusingamodulatedinfraredsensor》的标准。香港拔萃公司的透湿度标准正在研制检测方法标准，不久将采用于材料透水蒸气的试验。

2.阻气性能

目前国内普通应用的透气性试验方法为GB／T1038－2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》该标准等效采用ISO2556：1974适用于测定塑料薄膜和片材。试验仪器有低压和高压腔组成，将试样贴在高、低压腔之间，密闭腔将两腔用真空泵抽真空，然后向高压腔充1个大气压（0.1MPa）的试验气体。通过测量低压室内的压力增量来计算气体透过量。本实验室也引进美国M0CON公司的仪器。采用的是美国ASTM《Designation:D3985-81(Reapproved1988)StandTestMethodforOxygenGasTransmissionRateThroughPlasticFilmandSheetingUsingaCoulometricSensor》的标准。

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1、透气性测试

透气性是高聚物最重要的物理性能之一。特别是塑料片材、薄膜、涂层等高聚物制品，对透气性能有特殊的要求。透气性能与耐老化性能有密切关系，也与高分子结构有关，因而测定透气性具有重要的理论意义与实际价值。]

测量高聚物透气性方法很多，用得较多的有压力法、容积法等，而用得最广泛的是压力法。因为压力法准确性高、重复性好，容易自动记录，也容易实现。

从测试原理分类，包装材料的透气性测试有压差法和通过电量分析传感器的成分分析法两类。

压差法的测定原理是用试验薄膜隔成两个独立的空间，将其中一侧（高压室）充入测定用气体，而另一侧（低压室）则抽真空，这样在试样两侧就产生了一定的压差，高压室的气体就会通过薄膜渗透到低压室，通过测量低压室的压力或体积变化就可以得出气体的渗透率。压差法具有简单、方便，可以测定各种气体，以及仪器设备价格较低等优点。我国唯一的气体透过率国家标准GB/T1038-2000就是采用了压差法，我国目前企业和事业单位所使用的气体透过率测试仪器也基本上是压差法的仪器。

电量分析型氧气透过率测试仪的原理是用试验膜隔成两个独立的气流系统，一侧为流动的待测气体（可以是纯氧气或含氧气的混合气体，可以设定相对湿度），另一侧为流动的具有稳定相对湿度的氧气。试样两边的总气压相等，但氧的分压不同，在氧气的浓度差作用下，氧气透过薄膜。通过薄膜的氧气在氮气流的载运下送至电量分析传感器中，电量分析传感器能测量出气流中所含的氧气量，从而计算出材料的氧气透过率。

电量分析型氧气透过率测试仪可以控制不同的湿度、温度及不同氧含量的气体等测试条件，能更有效地模拟包装在实际中的作用条件，测试过程中试样两侧压力相同，有利于减少试验过程中的泄漏和对试样的破坏，且其检测使用寿命不长，对于高氧气透过率的材料，测试过程中对检测探头的寿命影响不大，试验成本较高。

目前，我国所使用的氧气透过率检测仪器以压差法的产品居多。国内氧气透过率仅有GB1038《塑料薄膜和膜片气体透过性试验方法压差法》这一标准，这也是检测单位选择购买压差法的氧气透过率测试仪的一个原因。制定一个类似ASTMD3985的电量分析法测量氧气透过率的国家标准是相当有必要的。

2、透湿性测试

从检测原理上来分，透湿性测试方法主要有称重法和红外线检定法两类。

称重法分为增重法和减重法。增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，在透湿杯上放置被检测的薄膜，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，以适当的时间称量透湿杯的重量的增加，从而计算出水蒸气的透过率。减重法的测试原理与增重法相似，只是透湿杯内盛的是蒸馏水或盐溶液，将试样放置在透湿杯上，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，透湿杯内的水蒸气透过测试材料后恒温恒湿箱中的干燥物质吸收，以适当的时间称量透湿杯重量的减少，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、或其他类型。称重法具有简单、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气性试验方法杯试法》，GB/T6985-1997《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》都采用称重法。

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，测量出氮气中水蒸气透过率。红外线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，结果准确可*，同时由于红外检定法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。

目前，我国的国家标准仅有称重法标准，即GB/T1037-1998。对于水蒸气透过率较小，而且可热封的材料，可用成袋的称重法，即GB/T16928-1997的B法。对于水蒸气透过量较小，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。目前我国还没有红外检定法测量包装材料透湿率的相关标准。

3、注意事项

包装材料的阻隔性能，不论是水蒸气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方面；

①渗透率这一概念是在薄膜符合菲克（Fick）定律条件下得出的，对于氧气而言，除了个别吸氧材料外，一般都符合菲克定律。但是，由于水蒸气和有机物的渗透过程中，会与不少聚合物发生相互作用，因而一般属于非菲克定律型扩散。

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PVCD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。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。

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气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露有重大影响。包装材料与包装件是两个不同的概念，用高阻隔性的包装材料，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，许多因素都会影响产品的最终阻隔性能。

卫生性能

包装材料的卫生性能越来越受到人们的关注。在国际貿易中，许多国家禁止含有有害物质的材料进入市场，如对重金属,溶剂残留等等的含量，各国都有所限制。我国对有关食品包装材料的卫生性能也有许多规定。用于塑料包装材料卫生性能的检验方法标准常用的有：GB/T5009.58-2003《食品包装用聚乙烯树脂卫生标准的分析方法》、GB/5009.59-2003《食品包装用聚苯乙烯树脂卫生标准的分析方法》、GB/5009.60-2003《食品包装用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙乙烯成型品卫生标准的分析方法》、GB/5009.61-2003《食品包装用三聚氢胺成型品卫生标准的分析方法》。这些标准主要规定了对食品包装材料的有机物、无机物、重金属、脱色性的实验方法。将被侧材料按一定比例、在一定温度的水、乙醇、乙酸、正己烷中浸泡一定时间，获得浸泡液。这些液体分别模拟包装材料接触的水、醋类、酒类、油类。upOK6!P9:$

试样经过浸泡后，溶出的有机物含量一般用测定高锰酸钾消耗量来表示。

浸泡液经蒸发后，可称量出包装材料被溶出的残渣的含量。!

食品包装材料中的重金属（以铅计），一般采用定性的实验方法。实验原理是浸泡液中的重金属（与铅计）与硫化钠作用，在酸性溶液中形成黄棕色硫化铅，与标准色样进行比色，若深于标准色样，就表示不符合标准。

脱色实验是观察试样浸泡液不得染有颜色，以及用沾有冷餐油、乙醇等溶剂的棉花在包装材料或容器表面擦拭，棉花上不得沾有颜色来试验试样是否脱色。

包装材料在制造、印刷过程中，会残留一些溶剂。GB/T