包裝機(jī)械透氣性測試的衡量指標(biāo)

    一、透氣性測試的影響因素

　　透氣性試驗(yàn)的影響因素較多，例如傳感器的精度、有效量程、系統(tǒng)泄漏、試樣處理、材料特性、試驗(yàn)環(huán)境、硬件設(shè)計(jì)、軟件處理等等。其中很多影響因素都是由設(shè)計(jì)的先天性決定的，從應(yīng)用的角度看，使用者關(guān)心的不是制造商是如何改善這些條件的，而是達(dá)到什么要求，滿足什么條件之后，才能獲得客觀準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文介紹兩項(xiàng)主要衡量指標(biāo)——“空白試驗(yàn)”以及試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性。

　　二、“空白試驗(yàn)”數(shù)據(jù)

　　1.“空白試驗(yàn)”

　 “空白試驗(yàn)”是設(shè)備綜合誤差的反映。測試誤差是因?yàn)橥笟庑詼y試中確實(shí)存在無法得到有效改善的影響因素，比如系統(tǒng)泄漏以及其它不可預(yù)知的因素。雖然在透氣測試標(biāo)準(zhǔn)中一直沒有明確“空白試驗(yàn)”，但有關(guān)“空白試驗(yàn)”的檢測工作已經(jīng)得到了社會的廣泛認(rèn)可。

　　2.VAC-V1的“空白試驗(yàn)”數(shù)據(jù)

　　為了獲得所有因素的綜合影響數(shù)值，VAC-V1使用認(rèn)為完全不透氣的試樣按正常的操作程序進(jìn)行試驗(yàn)，然后來觀察系統(tǒng)泄漏以及其它因素對整個(gè)設(shè)備的綜合影響。由這種方法得的“空白試驗(yàn)”數(shù)值來確定設(shè)備的優(yōu)劣更具可信度。

　　Labthink VAC-V1的“空白試驗(yàn)”使用55μm的銅箔（也可采用較厚的鋁箔試樣）作為試樣進(jìn)行試驗(yàn)，嚴(yán)格密封，系統(tǒng)抽真空48h（進(jìn)入測試狀態(tài)前，上下腔真空度要在10Pa以下），使用VAC-V1的常規(guī)體積（該設(shè)備具有可選的擴(kuò)展體積功能）進(jìn)行試驗(yàn)。為了分析環(huán)境溫濕度變化對試驗(yàn)的影響，沒有啟動(dòng)設(shè)備的自控溫功能。得到壓力時(shí)間變化曲線如圖1。（另外也有溫度時(shí)間、濕度時(shí)間曲線，在此不再贅述）

　　試驗(yàn)歷時(shí)12天（包括抽真空時(shí)間），溫度在18～23℃之間，環(huán)境濕度在50±8％RH（如使用設(shè)備的自控溫功能，測試效果更優(yōu)）。進(jìn)入試驗(yàn)狀態(tài)后，下腔壓力共上升6.0Pa，試驗(yàn)結(jié)果是0.023ml / m2·24h·0.1MPa（如果選用擴(kuò)展體積或模糊測試模式，以上各類因素的綜合影響均能被有效降低，得到的測試結(jié)果會更精確）。配合數(shù)據(jù)列表對整條試驗(yàn)曲線進(jìn)行分析，不難得出溫濕度變化對試驗(yàn)的影響是很小的。

　　在最初60h內(nèi)，壓力變化相對較大，從0Pa升到了3.84Pa，在隨后的180h中，壓力增加幅度遞減，折合透氣量為0.012ml/m2·24h·0.1MPa。之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，與脫氣狀態(tài)有關(guān)，試驗(yàn)證明，延長抽真空時(shí)間可有效改善對試驗(yàn)結(jié)果的影響。

　　三、數(shù)據(jù)重復(fù)性

　　1．?dāng)?shù)據(jù)重復(fù)性的要素

　　由于各個(gè)廠商在實(shí)現(xiàn)某一測試方法時(shí)，選用的元件差距較大，所以設(shè)備的數(shù)據(jù)重復(fù)性也是評定設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過分析設(shè)備的數(shù)據(jù)重復(fù)性，可以更加了解設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)誤差以及波動(dòng)情況，提高檢測效率。數(shù)據(jù)重復(fù)性包括：S（standard deviation 標(biāo)準(zhǔn)偏差）、CV（percent coefficient of variation數(shù)據(jù)波動(dòng)百分?jǐn)?shù)）以及LSD（least significant difference between two individual test results based on a 95％ confidence level 置信水平95％的兩獨(dú)立試驗(yàn)結(jié)果的最小有效差）。

　　2.實(shí)測數(shù)據(jù)

　　選用A、B、C、D、E五種試樣進(jìn)行氧氣透過性檢測，使用Labthink VAC-V1氣體滲透儀。五種試樣的測試溫度、O2GTR值以及試驗(yàn)結(jié)果等參數(shù)如表1所示：

　　A 、D試樣由泰國包裝檢測中心提供

　　B試樣由德國Mecadi實(shí)驗(yàn)室提供

　　隨著五種試樣氧氣透過量O2GTR值的依次遞增，標(biāo)準(zhǔn)偏差有所增大，數(shù)據(jù)波動(dòng)度逐漸減小。主要是由于檢測高阻隔性試樣時(shí)，試樣脫氣狀態(tài)以及綜合因素對測試腔的影響，要比檢測中低阻隔性試樣時(shí)明顯，比如，試樣B、E的某次氧氣透過性試驗(yàn)結(jié)果與各自的平均O2GTR值都相差0.4，對于試樣B，數(shù)據(jù)波動(dòng)影響占2.06%，而對于試樣E僅僅為0.0332%，所以，單獨(dú)討論波動(dòng)度的數(shù)值是有些片面的，還要注意試樣的阻隔性。

　 “空白試驗(yàn)”數(shù)據(jù)以及試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性是衡量透氣性檢測設(shè)備的重要指標(biāo)，試驗(yàn)誤差不純粹是由設(shè)備決定的，還與測試原理有關(guān)。一般可以認(rèn)為，設(shè)備空白試驗(yàn)結(jié)果的好壞對高阻隔試樣的檢測影響較大，但是設(shè)備數(shù)據(jù)重復(fù)性的優(yōu)劣是設(shè)備在任何透氣量范圍內(nèi)檢測得到的數(shù)據(jù)誤差的綜合體現(xiàn)。