何賢培，王朝暉，蘇婉霞

（1. 佛山市順德區(qū)特普高實(shí)業(yè)有限公司，廣東 佛山 528318；2. 北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，北京 101399）

干燥劑的使用尤為廣泛：衣服鞋帽、食品藥品、電子產(chǎn)品、物流運(yùn)輸和航空航天[1-2]。吸濕率是干燥劑的關(guān)鍵指標(biāo)[3]，考慮到干燥劑作為一個(gè)整體在產(chǎn)品里面使用，包裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)BB/T 0049-2008《包裝用礦物干燥劑》和藥包材標(biāo)準(zhǔn)YBB 00122005-2015《固體藥用紙袋裝硅膠干燥劑》中吸濕率的測(cè)試方法均沒(méi)有明確規(guī)定除去包裝袋測(cè)試，但由于包裝膜的材質(zhì)和工藝需求，吸濕率的檢測(cè)結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)帶包裝膜樣品比除去包裝膜樣品測(cè)試結(jié)果偏低的情況。

干燥劑包裝膜也稱為干燥劑包裝材料，是干燥劑原料的容器，在干燥劑的使用周期內(nèi)起到阻隔干燥劑原料與產(chǎn)品的作用。雖然干燥劑的使用相當(dāng)廣泛，但是干燥劑行業(yè)在國(guó)內(nèi)外屬于小眾化行業(yè)，研究文獻(xiàn)較少，而專門對(duì)干燥劑包裝膜的研究幾乎處于空白階段。一包完整的干燥劑除了有好的吸附材料以外，包裝袋也是重要的組成部分。精密儀器設(shè)備或線路板IC芯片在運(yùn)輸過(guò)程中需要使用干燥劑，同時(shí)需要對(duì)干燥劑粉塵進(jìn)行限制，這需要特殊的包裝材料。氯化鈣干燥劑吸水前后從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，需要設(shè)計(jì)特殊的包裝容器以免液體滲漏污染產(chǎn)品。干燥劑包裝材料需要用透濕度大的材料進(jìn)行包裝，如用無(wú)紡布或棉布制作干燥劑包裝袋。BB/T 0049-2021《包裝用干燥劑》首次對(duì)干燥劑包裝材料提出干燥劑包裝袋需要符合防塵、防水、水蒸氣透過(guò)率和耐破等相關(guān)要求。按材質(zhì)分類，可分為無(wú)紡布包裝膜、塑料薄膜包裝膜、紙塑復(fù)合包裝膜和其他包裝膜。

無(wú)紡布包裝膜是由塑料材料經(jīng)過(guò)無(wú)紡或者熔噴整理和平壓得到的無(wú)紡布做成的，主要的代表產(chǎn)品是美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的杜邦特衛(wèi)強(qiáng)。杜邦特衛(wèi)強(qiáng)是高密度聚乙烯材料(HDPE)經(jīng)過(guò)閃蒸法壓制而成的無(wú)紡布材料，具有強(qiáng)度高、防塵和水蒸氣透過(guò)率高等特點(diǎn)。

塑料薄膜包裝膜是由聚乙烯薄膜(PE)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)或者聚丙烯薄膜(PP)通過(guò)膠水復(fù)合再通過(guò)表面打孔而成的。塑料薄膜在工業(yè)和生活領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，各種塑料袋和包裝袋都是由塑料薄膜制成的，因此塑料薄膜在干燥劑包裝膜的應(yīng)用上也極為豐富。通過(guò)印刷上特定的文字可以起到警示的作用，特別是食品和藥品干燥劑，由于產(chǎn)品與干燥劑直接接觸，通過(guò)里印的方法可以有效避免油墨與產(chǎn)品接觸，提高產(chǎn)品的安全性。但是由于塑料薄膜本身的水蒸氣透過(guò)率非常低(＜5g/m2·24h)，需要對(duì)塑料薄膜進(jìn)行物理打孔以便干燥劑吸收空氣中的潮氣。

隨著單包干燥劑的重量減少，包裝膜占整包干燥劑的重量百分比就越高，而包裝膜一般為紙塑復(fù)合或無(wú)紡布類材料，具有透濕性和阻水性[4]，不具有吸濕性，會(huì)造成吸濕率測(cè)試結(jié)果偏低。新公布實(shí)施的包裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)BB/T 0049-2021《包裝用干燥劑》中關(guān)于吸濕率的測(cè)試方法已明確拆去外包裝進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)規(guī)定包裝膜的水蒸氣透過(guò)率要大于20 g/(m2·d)。應(yīng)用于車燈的干燥劑，需要吸濕速度慢和吸濕速度快的兩包干燥劑同時(shí)作用，快速吸收車燈組件內(nèi)的水份，同時(shí)需要吸濕速度慢的干燥劑發(fā)揮長(zhǎng)效的作用，這些都是通過(guò)控制干燥劑包裝材料的水蒸氣透過(guò)率而實(shí)現(xiàn)的。但在對(duì)干燥劑包裝材料的研究過(guò)程中，材料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試方法種類繁多，不同的測(cè)試方法測(cè)試結(jié)果偏差較大，需要通過(guò)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、重復(fù)性優(yōu)異的方法衡量干燥劑包裝膜水蒸氣透過(guò)率。

水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試方法有紅外檢測(cè)器法[5]、電解傳感器法[6]、濕度傳感器法[7]和稱重法（杯式法）[8-9]。稱重法是通過(guò)試樣的兩側(cè)（透濕杯內(nèi)、外）形成一定的環(huán)境濕度差后實(shí)現(xiàn)水蒸氣滲透，再稱量透濕杯質(zhì)量變化，通過(guò)計(jì)算得到樣品的水蒸氣透過(guò)率[11-12]，由于水蒸氣透過(guò)材料的時(shí)間較慢，一般稱重法測(cè)試時(shí)間在24h以上。而上述前三種傳感器法利用水蒸氣與傳感器之間的物理或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電信號(hào)測(cè)試出相應(yīng)樣品的水蒸氣透過(guò)率[13]，測(cè)試時(shí)間較短，但需要用經(jīng)過(guò)杯式法標(biāo)定的參考膜對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。傳感器法測(cè)試上限一般只有100 g/(m2·d)，稱重法的測(cè)試上限可達(dá)10000 g/(m2·d)。為研究傳感器法和稱重法對(duì)干燥劑包裝膜水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果的影響，本文采用紅外法和稱重法測(cè)試幾種不同類干燥劑包裝膜的水蒸氣透過(guò)率。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 方法與原理

傳感器法均先通過(guò)標(biāo)定的參考膜進(jìn)行校準(zhǔn)，利用傳感器的電信號(hào)測(cè)試出樣品的水蒸氣透過(guò)率，而且測(cè)試上限只有100 g/(m2·d)，而干燥劑包裝材料一般的水蒸氣透過(guò)率都在100 g/(m2·d)以上，所以本文研究依據(jù)GB/T 26253-2010規(guī)定的紅外法進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)為了能滿足設(shè)備測(cè)試的需要，把測(cè)試腔的測(cè)試面積從50 cm2縮小50倍至1 cm2，見(jiàn)圖1。

圖1 紅外傳感器法測(cè)試腔體示意圖

GB 1037-1988只規(guī)定了增重法，但在實(shí)際測(cè)試中，增重法和減重法沒(méi)有明顯差異[14]，本文研究依據(jù)ASTM E96-2016標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的增重法和減重法分別對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量。增重法為透濕杯內(nèi)放置干燥劑，測(cè)試時(shí)水蒸氣透過(guò)材料進(jìn)入透濕杯，引起透濕杯重量增加；減重法為透濕杯內(nèi)放置蒸餾水，測(cè)試時(shí)蒸餾水汽化透過(guò)材料釋放到透濕杯外部，引起透濕杯重量減少，其原理見(jiàn)圖2。

圖2 稱重法原理

1.2 試樣及設(shè)備

選取幾種常見(jiàn)的干燥劑包裝膜為試驗(yàn)樣品，見(jiàn) 表1。

表1 樣品名稱及材質(zhì)

由于傳統(tǒng)的稱重法需要人工不斷從恒溫恒濕箱把透濕杯放到分析天平去稱量，恒溫恒濕箱的開(kāi)關(guān)和樣品的移除會(huì)影響樣品的溫濕度環(huán)境，人為稱量也會(huì)造成誤差。為排除人為操作和環(huán)境等引發(fā)的測(cè)試誤差，采用由廣州西塘電機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的恒溫恒濕試驗(yàn)腔內(nèi)自動(dòng)稱量的W-B-31E水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀進(jìn)行試驗(yàn)。紅外傳感器法使用美國(guó)膜康公司生產(chǎn)的Model 3/34水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 測(cè)試條件

考慮到干燥劑的吸濕率測(cè)試通用條件一般為相對(duì)濕度90%，另外參考ASTM E96-2016和GB/T 26253-2010，本研究選定的試驗(yàn)條件分別為溫度23℃，相對(duì)濕度90%（條件1），溫度38℃，相對(duì)濕度90%（條件2）。

2 結(jié)果與討論

2.1 減重法與增重法

不同樣品在兩種條件下測(cè)試面積均為33cm2，杯式增重法和減重法的水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果（每個(gè)結(jié)果為相應(yīng)條件下3組平行測(cè)試數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值）見(jiàn)表2。

從表2可以看出，不同干燥劑包裝材料的水蒸氣透過(guò)率能達(dá)兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)的差距。隨著溫度的升高，水蒸氣透過(guò)率增大。相對(duì)濕度不變的情況下，隨著溫度的升高，空氣中的絕對(duì)濕度增加[15]，包裝膜材料兩側(cè)的蒸氣壓也增大，有利于水蒸氣擴(kuò)散，引起水蒸氣透過(guò)率增大。另外，從增重法和減重法的差值可以看出，增重法的測(cè)試數(shù)據(jù)比減重法低，差值隨著水蒸氣透過(guò)率的增大而擴(kuò)大。表明了對(duì)于干燥劑包裝膜這種水蒸氣透過(guò)率較大的材料，在使用增重法的時(shí)候，透濕杯內(nèi)的干燥劑容易因?yàn)槲鼭衲芰ο陆祵?dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏少。當(dāng)使用增重法時(shí)，透濕杯內(nèi)的干燥劑會(huì)因?yàn)槲者^(guò)多的水蒸氣而導(dǎo)致吸濕能力下降，最終導(dǎo)致透濕杯內(nèi)外的濕度差不能滿足測(cè)試需求。而減重法由于透濕杯內(nèi)是液態(tài)水，能在測(cè)試過(guò)程中一直保持透濕杯內(nèi)外的濕度差，因此減重法更適合用于測(cè)試干燥劑包裝膜的水蒸氣透過(guò)率。

表2 不同樣品增重法和減重法的水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果對(duì)比

2.2 紅外傳感器法與稱重法

不同樣品在兩種條件下的紅外傳感器法、稱重法（這里用減重法作比較）的水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果（每個(gè)結(jié)果為相應(yīng)條件下3組平行測(cè)試數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值）見(jiàn)表3。

表3 紅外法和減重法的水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果對(duì)比

從表3可看出，以上干燥劑包裝膜樣品紅外傳感器法兩組數(shù)據(jù)結(jié)果有明顯偏差，而且差值大于所測(cè)水蒸氣透過(guò)率的10%，有兩組結(jié)果甚至有超過(guò)一倍的偏差。相比之下，減重法的偏差均在±10%以內(nèi)，具有良好的重復(fù)性。一般紅外傳感器法測(cè)試面積在30cm2以上，而無(wú)紡布纖維排列不規(guī)則、雜亂，致使包裝膜材料不均勻度增加。不均勻的材料在樣品制作的時(shí)候，由于采樣面積縮小，引起了數(shù)據(jù)偏差的增大。同時(shí)，杜邦紙是單層材料，而杜特Ⅱ是多層復(fù)合材料，相對(duì)來(lái)說(shuō)，多層復(fù)合材料的不均勻性比單層材料的不均勻性更大，因此其水蒸氣透過(guò)率的偏差也較大。相對(duì)于減重法來(lái)說(shuō)，同一個(gè)樣品兩組試驗(yàn)結(jié)果偏差均小于10%，說(shuō)明使用稱重法測(cè)試面積擴(kuò)大，有利于數(shù)據(jù)的一致性和重復(fù)性?？紤]到干燥劑吸濕率的測(cè)試溫度一般為23℃～25℃，在評(píng)價(jià)干燥劑包裝膜的水蒸氣透過(guò)率時(shí)，更適合使用溫度為23℃，相對(duì)濕度為90%作為測(cè)試條件。

3 結(jié)語(yǔ)

研究發(fā)現(xiàn)，干燥劑包裝膜是一種不均勻且水蒸氣透過(guò)率較大的包裝材料。在評(píng)價(jià)此類型材料的水蒸氣透過(guò)率時(shí)，勉強(qiáng)用傳感器法縮小面積進(jìn)行測(cè)試會(huì)引起很大的測(cè)試偏差。用增重法測(cè)試水蒸氣透過(guò)率較大材料時(shí)容易引起測(cè)試數(shù)據(jù)偏低，減重法更適合應(yīng)用于測(cè)試干燥劑的水蒸氣透過(guò)率，建議在選用測(cè)試條件時(shí)從應(yīng)用角度出發(fā)選擇合適的測(cè)試條件。