基本介紹
- 中文名：透濕度
- 外文名：Permeability
- 內容：包裝材料透過水蒸汽的能力
- 計算：RC=ΔQ/At
- 意義：貯存、保鮮
- 測定：吸濕劑稱重法
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透濕度的概述
透濕度就是包裝材料透過水蒸汽的能力。包裝容器透濕度是在規定的濕熱試驗大氣條件下，單位時間內，單位表面積透過的水蒸氣量，可用下式來表示：RC=ΔQ/At；式中：RC為包裝容器透濕度；A為包裝容器的表面積；t為試驗測試時間；ΔQ為透入包裝容器的水汽量。
包裝薄膜的透濕度對於其包裝產品有至關重要的作用。例如在自然條件下對於金屬來說，只有在氧和水的共同作用下才會發生氧化反應；而對於延長農產品的保鮮時間就必須使其處於合適的濕度空間(濕度並不是很高或者很低就好)。就包裝薄膜的透濕度問題，一方面對於大多數食品或藥品我們必須阻止水蒸汽進人包裝內部，從而有效防止食品或藥品酶化變質；另一方面，在很多有生命的食品中，如活鮮食品、非加工食品等，我們需要維持食品保存空間一定的濕度，以利於其最基本的生理機能。合適的濕度空間是保證食品在包裝與儲藏中使其保質、保量、延長壽命的必備條件。
容器透濕度測試方法現狀
對於包裝容器的透濕度測試方法，不管是GB/T6981-2003硬包裝容器透濕度試驗方法，GB/T6982-2003軟包裝容器透濕度試驗方法，還是國軍標GJB1444-1992彈藥包裝通用規範中規定的試驗與測試方法都沒有大的發展，多年來，一直沿用傳統的吸濕劑稱重法，雖然操作簡單，但是很有可能會出現以下幾個問題：(1)吸濕劑在裝取和稱量過程中，很容易造成人為誤差，造成測試值不準確；(2)這種測試方法是“盲目”的，不能明確的了解整個透濕過程，對於試驗過程中的誤操作需要等到試驗結束時才能發現，這就很容易造成時間和資源的浪費；(3)這種方法都要求連續進行30d的濕熱試驗，試驗周期過長，對試驗設備和輔助條件提出了較高的要求；(4)對於透濕度較大的包裝容器很容易造成試驗未結束，而吸濕劑已飽和的情況，從而得到錯誤的測試結果。
隨著電子技術的飛速發展，溫濕度感測器的測試精度已大大提高，國外高精度、小體積溫濕度感測器在我國也十分容易獲得，設計製作能用於實時監測軍用包裝容器內部溫濕度變化的測試儀器已成為可能，也使利用感測器技術測定包裝容器透濕度的方法變得可行。利用感測技術來測定包裝容器的透濕度，既可以克服傳統方法的人為誤差，還可以使包裝容器透濕過程可視化，獲得軍用包裝容器的透濕規律，同時還能有效縮短試驗周期，及時剔除無效試驗。
容器透濕度測試方法
原理
當密封包裝容器處於比其內部水蒸氣壓高(即容器內部濕度低於外部環境濕度)的環境中時，水汽分子會從高濕度的環境中逐漸向容器內部擴散。首先高濕度環境中的水分子吸附於包裝容器表面，通過包裝材料的分子間隙，由高水蒸氣壓一側向低水蒸氣壓一側擴散、傳輸，最後從低濕度一側蒸發，實現了水蒸氣向包裝容器內部的透過。包裝容器透濕度是在規定的濕熱試驗大氣條件下，單位時間內，單位表面積透過的水蒸氣量，可用式(1)來表示：
RC=ΔQ/At(1)
式中：RC為包裝容器透濕度；A為包裝容器的表面積；t為試驗測試時間；ΔQ為透入包裝容器的水汽量。
由於一定溫度下大氣的相對濕度就是該溫度下單位體積大氣中的含水量與飽和濕度的百分比。因此，當溫度一定時，式(1)可用式(2)來代替：
RC=(HR2-HR1)RSV/At(2)
式中：HR1為透濕前包裝容器內的相對濕度；HR2為透濕後包裝容器內的相對濕度；RS為一定溫度下空氣中的飽和濕度；V為包裝容器的容積。
從式中可以看出，要測試包裝容器的透濕度，RS可以通過查表獲得，V和A可以通過尺寸測量計算，因此只需要測量試驗前後包裝容器內部的相對濕度，並記錄試驗時間就可以獲得包裝容器的透濕度值。基於感測技術的包裝容器透濕度測試方法，就是通過測試一定溫度下包裝容器內部相對濕度的變化，計算透入包裝容器內部水汽質量，從而獲得密封包裝容器透濕度的一種方法。
試驗設計
試驗條件的選擇
在GJB1444-1992附錄A中，給出了透濕度試驗的條件，為了測試結果能與現行標準有可比性，因此本方法選擇相同的試驗條件：溫度(40±1)℃，相對濕度90%±2%。
樣品預處理
對於密封包裝容器，在恆定溫度下引起內部相對濕度變化的主要水分來源一般包括：裝配密封時滯留在容器空間內水分；容器內各零部件在裝配前和裝配過程中自由表面吸附的水分；裝配前和裝配過程中滲入或溶解於有機材料中的水分；外部環境氣氛通過容器表面及密封界面泄漏或滲透進入容器內的水分。在這4項影響包裝容器內部相對濕度的水分來源中，第1和第4種是可以通過測試計算獲得的，另外2種的影響必須通過預處理儘量減小，預處理方法通常選擇在溫度30℃、相對濕度40%的環境中放置24h。
確定有效試驗周期
從式(2)中可以看出，試驗測試時間即有效的試驗周期，與透濕度密切相關，要準確計算密封包裝容器的透濕度，必須確定出有效的試驗周期。從熱力學觀點來看，水蒸氣分子的透過過程是單分子擴散過程，符合氣體擴散定律，即單位時間、單位面積的水蒸氣滲透量與濃度梯度(相對濕度差)成正比。而水蒸氣的濃度(相對濕度)又與溫度密切相關，單位體積內，同質量的水蒸氣，溫度越高相對濕度示值越低。因此，為了剔出溫度引起的相對濕度梯度誤差，要選擇包裝容器內外溫度達到平衡時的時間作為透濕度試驗的開始時間。包裝容器內部的相對濕度變化與透濕試驗時間並不成線形關係，而是成一定的對數關係，前期變化快，後期變化慢。隨著時間的增加，包裝容器內部相對濕度逐漸趨於外部環境濕度，因此選擇包裝容器內外相對濕度達到平衡時的時間作為試驗結束時間，可以更加準確的反映包裝容器平均透濕度。研究表明，當包裝容器內部相對濕度達到外部環境相對濕度的95%即認為達到平衡，根據試驗條件，包裝箱體內部相對濕度達到85%時，即可作為試驗結束時間。開始到結束的這一個時間段就是有效試驗周期。
