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包裝材料測試中溫度對滲透率的影響
發(fā)布時間：2023-12-28 15:47:21來源：瀏覽：358
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經(jīng)常有客戶在測試實驗室現(xiàn)場問我們：“OTR、WVTR或CO2TR測試應(yīng)該用什么溫度來預(yù)估貨架期？”這個問題很難準(zhǔn)確回答，因為溫度會直接影響滲透率的測試結(jié)果。通常會根據(jù)設(shè)置溫度條件下的薄膜或包裝件的滲透率來預(yù)估所需數(shù)值，雖然這是一個很好的方法，但僅適用在部分測試應(yīng)用。
溫度對滲透率的影響有多大？
當(dāng)我們在理解滲透的原理時，要知道較高的溫度會增加測試系統(tǒng)內(nèi)的“能量”，使?jié)B透分子移動（或擴(kuò)散）得更快。更簡單地說，滲透率隨著溫度的升高而增加。根據(jù)經(jīng)驗，溫度每升高10°C，滲透率就會增加一倍。實際的情況會根據(jù)測試材料的不同而略有變化。下面是在從20°C到80°C溫度變化下材料的滲透率曲線圖。
通過繪制這種圖，我們可以估計各種溫度條件下的滲透率。這種溫度和滲透率數(shù)據(jù)遵循Arrhenius公式。如果數(shù)據(jù)顯示為直線，使用Arrhenius公式可以計算其他溫度的OTR。Arrhenius公式（lnTR與1/Temp K）繪制數(shù)據(jù)圖就變成一個強(qiáng)大的預(yù)測工具。
Arrhenius圖可以很好地用于確定研究數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的滲透率值。在推斷較低（冷凍或干冰）溫度條件時，也可以使用公式計算出滲透率。
如果是更高的溫度，則必須考慮材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，它會改變氣體的滲透率及其Arrhenius關(guān)系。下圖顯示了同一材料的更高溫度OTR結(jié)果，最高可達(dá)120°C。
圖示表明，材料的滲透率/溫度關(guān)系確實發(fā)生了變化，高溫范圍內(nèi)的曲線表明了這一點。
上圖所示，當(dāng)溫度低于材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，通過Arrhenius公式推算材料滲透率的方法效果最佳。
考慮到樣品的阻隔性能是否受到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上溫度升高的影響。120℃下的測試完成后，在低溫下進(jìn)行連續(xù)測試。
結(jié)果表明，測試材料的OTR阻隔性能確實會隨著玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的變化而改變。然而變化并不劇烈，材料恢復(fù)得很好。
關(guān)鍵注意事項
當(dāng)溫度超過材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，Arrhenius圖則變得有限。對于品牌商和代加工商來說，理解這一點很重要，特別是對于有高溫儲存風(fēng)險的產(chǎn)品。每個客戶和材料都是獨一無二的，以下建議是一個很好的參考。
對氧氣和濕度敏感的產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品的用途，可能是冷藏、環(huán)境溫度或熱倉庫。預(yù)計最佳貨架期由實際溫度和濕度存儲條件下的滲透率數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
當(dāng)所需數(shù)據(jù)超出滲透分析儀的溫度限制時，可以通過一系列連續(xù)溫度測試生成Arrhenius圖，以推算出材料在低溫或高溫下的滲透率。當(dāng)在材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時，該方法則變得不太適用。
最有效的滲透率數(shù)據(jù)是通過在相同的測試環(huán)境下對新的包裝材料與現(xiàn)有材料進(jìn)行測試比對得出的。
關(guān)鍵注意事項
當(dāng)溫度超過材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，Arrhenius圖則變得有限。對于品牌商和代加工商來說，理解這一點很重要，特別是對于有高溫儲存風(fēng)險的產(chǎn)品。每個客戶和材料都是獨一無二的，以下建議是一個很好的參考。
對氧氣和濕度敏感的產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品的用途，可能是冷藏、環(huán)境溫度或熱倉庫。預(yù)計最佳貨架期由實際溫度和濕度存儲條件下的滲透率數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
當(dāng)所需數(shù)據(jù)超出滲透分析儀的溫度限制時，可以通過一系列連續(xù)溫度測試生成Arrhenius圖，以推算出材料在低溫或高溫下的滲透率。當(dāng)在材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時，該方法則變得不太適用。
最有效的滲透率數(shù)據(jù)是通過在相同的測試環(huán)境下對新的包裝材料與現(xiàn)有材料進(jìn)行測試比對得出的。
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