有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在壓差法中氣體壓力差的存在會(huì)影響軟包裝高分子聚合物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，進(jìn)而會(huì)影響透氣性測(cè)試結(jié)果。為此，蘭光實(shí)驗(yàn)室與湖南工業(yè)大學(xué)（株洲工學(xué)院）合作，針對(duì)“壓力差對(duì)聚合物透氣性能的影響”進(jìn)行項(xiàng)目研究。通過大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，證明了壓差法中壓力差的存在不會(huì)影響材料的透氣性。
      一般，在透氣性測(cè)試過程中，對(duì)試樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控是很難實(shí)現(xiàn)的。所以要考證聚合物材料在壓差法中是否因?yàn)閴毫Σ畹拇嬖诙a(chǎn)生材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，并對(duì)壓力差的存在與材料透氣性測(cè)試數(shù)據(jù)的關(guān)系進(jìn)行分析，需要借助試樣的可測(cè)性能指標(biāo)進(jìn)行判斷。
連續(xù)測(cè)試的數(shù)據(jù)重復(fù)性以及試樣厚度的變化量
        如果氣體壓力差對(duì)試樣微觀結(jié)構(gòu)的影響是使其由松散結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，即將結(jié)構(gòu)松散的物質(zhì) “壓實(shí)”，以增加氣體透過的困難，那么材料經(jīng)受較長(zhǎng)時(shí)間的壓力作用后其厚度會(huì)減小，同時(shí)透氣性測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)隨連續(xù)測(cè)試次數(shù)的增加而呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。在測(cè)試中，選擇了鋁箔復(fù)合膜、PET薄膜和PC薄膜這三種透氣性能分別屬于高阻隔、中阻隔和低阻隔的薄膜作為試樣，然后對(duì)同一試樣進(jìn)行連續(xù)多次透氣性測(cè)試，測(cè)試設(shè)備選用Labthink VAC-V1壓差法氣體滲透儀以及CHY-C2測(cè)厚儀。測(cè)試結(jié)果見表1。

注：透氧量的單位是ml/m2·24h·0.1MPa；厚度測(cè)量在試樣的有效試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，
其他區(qū)域受真空酯的污染，測(cè)量意義不大。

        從表中可以看出，透氣性測(cè)試數(shù)據(jù)基本保持不變，并沒有出現(xiàn)隨測(cè)試次數(shù)增加而減小的趨勢(shì)，而且試樣的厚度在試驗(yàn)前后也沒有變化，由此可以斷定，“氣體壓力差會(huì)使材料松散的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，進(jìn)而影響透氣性測(cè)試結(jié)果”的說法是不成立的。

不同壓力差與材料透氣量的關(guān)系 
        理論上，試樣的透氣量和透氣系數(shù)與壓力差是無關(guān)的，即在不同的壓力差下檢測(cè)同一種材料，測(cè)得的透氣量與透氣系數(shù)應(yīng)該是一致的。如果氣體壓力差對(duì)試樣微觀結(jié)構(gòu)的影響是破壞材料結(jié)構(gòu)，由此導(dǎo)致材料產(chǎn)生小的裂紋和針孔等缺陷，則測(cè)得的透氣量和滲透系數(shù)會(huì)隨著壓力差的增大而增大。相反地，如果材料兩側(cè)壓力差增大但透氣量和滲透系數(shù)保持不變，則可以證明壓力差的存在并沒有對(duì)材料的結(jié)構(gòu)帶來破壞。
        蘭光實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)8種十余件試樣在不同的氣體壓力差下進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，試驗(yàn)選擇在壓力差為30kPa、50kPa、70kPa、90kPa、110kPa、130kPa和150kPa這7個(gè)測(cè)試點(diǎn)下進(jìn)行，在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)下至少重復(fù)測(cè)試3遍，測(cè)試溫度均為40℃。選擇的試驗(yàn)材料包括PC（125μm）、PC（175μm）、PET（12μm）、PET（23μm）、PET（25μm）、PA（35μm）、PE（40μm）、CPP（40μm）和OPP（38μm）等軟包裝材料中zui常用的高聚物，還進(jìn)行了PE/EVOH/PE（55μm）和PA/PE（80μm）等復(fù)合材料的檢測(cè)，材料涉及高、中、低阻隔性范圍，透氣量從1.5cm3/m2·24h·0.1MPa至7000cm3/m2·24h·0.1MPa。由于篇幅原因，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可登陸Labthink查詢。在此僅對(duì)PC（125μm）和PC（175μm）的透氣量與試樣兩側(cè)壓力差之間的關(guān)系，以及PET（12μm）、PET（23μm）和PET（25μm）的滲透系數(shù)與試樣兩側(cè)壓力差之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，如圖1、圖2所示。從圖1、圖2可以明顯看出，壓差法中壓力差的存在及變化對(duì)試樣的透氣量以及滲透系數(shù)沒有影響。
 

圖1 PC薄膜透氣量與壓力差的關(guān)系（透氧量單位：cm3/m2·24h·0.1MPa）

圖2 PET薄膜滲透系數(shù)與壓力差的關(guān)系（滲透系數(shù)單位：（E-12）cm3·cm/cm2·s·cmHg）

IAPRI會(huì)議觀點(diǎn)以及同類研究進(jìn)展
           IAPRI 是包裝研究組織協(xié)會(huì)International Association of Packaging Research Institutes的縮寫，是范圍內(nèi)的包裝技術(shù)研究組織。在2007年度的IAPRI技術(shù)會(huì)議上，“壓力差對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不會(huì)產(chǎn)生影響”的結(jié)論得到了各國(guó)專家學(xué)者的肯定與廣泛認(rèn)同。 
          值得一提的是，南美智利的協(xié)會(huì)成員也進(jìn)行了與蘭光實(shí)驗(yàn)室類似的學(xué)術(shù)研究，并得到了一致的結(jié)論。在其發(fā)表的《高壓處理對(duì)食品軟包裝材料機(jī)械性能、熱學(xué)性能及阻隔特性的影響》一文中，介紹了HPP處理過程對(duì)于食品軟包裝材料的機(jī)械性能、熱學(xué)性能以及阻隔性能三方面的影響，其中對(duì)“經(jīng)受高壓處理的材料的阻隔性能”的研究結(jié)果正好為蘭光實(shí)驗(yàn)室的研究成果提供了補(bǔ)充。一方面，受試驗(yàn)設(shè)備所限，蘭光實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試都是在通常的試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，無法模擬高壓以及超高壓的情況。而在南美智利的研究中，壓力范圍得到了擴(kuò)大；另一方面，南美智利對(duì)于特殊涂層材料的研究可以給蘭光實(shí)驗(yàn)室關(guān)于“涂層材料的阻隔性能是否會(huì)受到壓力差的影響”提供了寶貴數(shù)據(jù)。由于其在HPP處理中所施加的壓力是在壓差法測(cè)試中施加壓力的4000倍，而涂層材料在如此大的壓力下依然具有很好的阻隔性，由此表明了這些材料的透氣性在壓差法測(cè)試中不會(huì)受壓力差變化的影響。

總結(jié)

          綜上所述，對(duì)于絕大多數(shù)薄膜（包括復(fù)合薄膜），壓力不會(huì)對(duì)材料的阻隔性造成影響。對(duì)于部分涂層材料（例如鍍鋁薄膜），只有在施加極大的壓力（400MPa）時(shí)，其阻隔性能才會(huì)出現(xiàn)變化，但在壓差法的壓力差范圍內(nèi)（0.1MPa）是絕不會(huì)受到影響的。為了得到更科學(xué)、更全面的結(jié)論，目前蘭光實(shí)驗(yàn)室還在進(jìn)行更寬范圍的試驗(yàn)驗(yàn)證。