泡罩包裝系統水分擴散的絕對測量

本應用說明書描述了一種使用DVS自動重力吸附分析儀來測定泡罩包裝系統滲透率的快速方法。

介紹

泡罩包裝系統通常被用作防潮產品的主要屏障。由于成型過程中聚合物材料中的局部缺陷/應力，這些泡塑包裝系統通常表現出與未成型聚合物膜在屏障性能上有巨大差異。DVS結果可用于評估批次之間的質量變化，或可用于預測產品在存儲條件下的壽命。 

方法

這種方法的基本原理是測量水分的吸收進入密封泡罩包裝預先干燥的沸石分子篩壓縮虛擬片。沸石吸附任何穿透泡罩包裝的水分，從而有效地保持泡罩包內恒定的0% RH環境。由于DVS儀器精確地控制泡罩包裝外部的相對濕度，因此相對容易測量一定濃度梯度范圍內的穩態擴散。如果知道泡罩的表面積，就可以很容易地計算出滲透率常數的范圍。

結果

圖1顯示了在30°C下觀察水蒸汽擴散到PVC泡罩包裝的單個實驗的DVS數據。很明顯，穩態擴散非常快，泡罩包裝表面的吸附效應幾乎可以忽略不計，并發生在每個階段的前10-20分鐘。

圖1. PVC泡罩包裝30℃下DVS擴散數據

通過對穩態數據擬合線性函數，用標準回歸分析得到每條線的斜率，可以很容易地從數據中計算出擴散通量。如果知道泡罩的表面積，就可以計算出滲透率常數，并可用于比較不同的泡罩幾何形狀。原則上，如果泡罩包裝的厚度是已知的，就有可能計算出與濃度相關的擴散常數，但是在解釋這些數據時必須小心，因為泡罩包裝中的壁厚可能顯示出前面提到的明顯的局部變化。

圖2. 濕度在40%RH時通過PVC泡罩包裝擴散的阿倫尼烏斯圖。

測量在不同溫度下的擴散通量也可用于探測擴散過程的動力學。圖2顯示了在40%RH條件下，通過同一泡罩的水分擴散ln (Flux)對1/T的曲線，得到一條直線，正如預期的阿倫尼烏斯型行為一樣。從這條線的斜率可以計算出水分擴散的有效激活屏障。然后，可以使用該參數對不同泡罩包裝的滲透性對水分擴散的溫度依賴性進行排序，從而為包材的選擇提供依據。

結論

該方法可用于快速可靠地測量各種泡罩包裝系統的透濕性，并允許做出簡單的QA/QC決策。同時，該技術也為開發具有特定透濕性要求的新型包裝系統提供了有用的數據。