L'augmentation ou la diminution de l'épaisseur du matériau d’un film est l'un des paramètres importants pour améliorer les performances barrières de l'emballage. Cependant, l'augmentation de l'épaisseur du matériau entraîne l’augmentation du coût de l'emballage et de la charge environnementale. Cet article examine comment l’augmentation de l’épaisseur de certains films monocouches affecte la capacité de l’emballage composite à bloquer l’oxygène. Les tests de perméabilité à l'oxygène permettent de comparer les films de différentes épaisseurs. L’article décrit également comment utiliser l’appareil VAC-V2 de Labthink pour mesurer la perméabilité des gaz, expliquant les principes, les paramètres, les applications possibles et la procédure de test. Ces informations peuvent aider à améliorer les performances barrières des matériaux d’emballage.
Thèmes abordés : Matériau en film, épaisseur, propriété barrière, perméabilité à l'oxygène, quantité de perméabilité à l'oxygène, résistance à l'oxygène, instrument de perméation de gaz à pression différentielle, membrane composite.
1. Définition
La performance barrière est l'une des propriétés de base des matériaux d'emballage pour protéger les produits internes. La différence de propriétés des différents produits détermine les exigences de performance barrière des matériaux d'emballage utilisés. La performance barrière des matériaux d'emballage est liée à des facteurs tels que la structure et l'épaisseur du matériau. Si on utilise le même type de film pour fabriquer un matériau, plus il est épais, mieux il protège contre les éléments extérieurs.
Le matériau de film composite est un emballage en plastique couramment utilisé par la plupart des produits. La forme d'emballage faite en mélangeant différents types de matériaux de film monocouche peut tirer pleinement parti des avantages des différents matériaux pour répondre aux exigences d'emballage du produit. Les différents types de films monocouches jouent des rôles différents dans la structure de l'emballage, l'augmentation de l'épaisseur des différents matériaux de couche structurelle a un effet très différent sur l'amélioration des propriétés barrières globales de l'emballage. Par conséquent, l'augmentation importante de l'épaisseur du matériau d'emballage ne peut pas atteindre la barrière attendue, mais également sérieusement affecter la protection de l'environnement et augmenter le coût de l'emballage. Dans cet article, à travers le test de la perméabilité à l'oxygène de matériaux de film de différentes épaisseurs, nous analyserons l'effet de l'augmentation de l'épaisseur de différentes couches structurelles sur les performances barrières à l'oxygène de l'emballage.
2. Échantillons d'essai
Dans cet essai, des matériaux de film composite de trois épaisseurs et structures différentes, tels que PET (12 µm) / PE (45 µm), PET (12 µm) / PE (60 µm), PET (25 µm) / PE (45 µm), ont été utilisés comme échantillons pour tester leur débit d'oxygène.
3. Base d'essai
Dans cet article, l'échantillon est testé en utilisant le principe de la méthode de la pression différentielle. Le processus de test est basé sur la norme GB/T 1038-2000 "Méthode de test pour la perméabilité aux gaz des films et feuilles en plastique. Méthode de la pression différentielle".
4. Équipement d'essai
Ce test utilise le perméamètre à gaz à méthode de pression différentielle VAC-V2 pour tester l'échantillon. L'équipement est développé et produit exclusivement par Labthink Instruments.
4.1 Principe du test
La méthode de pression différentielle consiste à réaliser le processus de pénétration du gaz à travers la différence de pression et à calculer la perméation du gaz en fonction de la variation de la pression du gaz. L'échantillon est serré entre les chambres d'essai et sont divisées en chambres supérieures et inférieures. La chambre inférieure est évacuée pour former un environnement à basse pression et la chambre supérieure est remplie d'une certaine pression de gaz d'essai pour former un environnement à haute pression. La chambre haute pression pénètre dans la chambre basse pression à travers l'échantillon, provoquant une modification de la pression de la chambre basse pression. En fonction de la variation de pression mesurée de la chambre basse pression avec le temps de pénétration, les paramètres pertinents tels que la perméabilité aux gaz de l'échantillon peuvent être calculés.
Figure 1. VAC-V2 Mesureur de perméabilité aux gaz à pression différentielle
4.2 Champ d'application
(1) Cet équipement est spécialement utilisé pour tester la perméabilité aux gaz, le coefficient de perméabilité, le coefficient de solubilité et le coefficient de diffusion de divers échantillons de film et de feuille à différentes températures.
- Films : tels que divers films plastiques, films composites papier-plastique, films coextrudés, films aluminisés, papier d'aluminium, films composites de papier d'aluminium et autres.
- Matériau en feuille : tels que divers plastiques techniques, caoutchouc, matériaux de construction et autres matériaux en feuille, comme feuille PP, feuille PVC, et feuille PVDC.
(2) Cet équipement peut également être étendu au test de perméabilité à l'air de matériaux pour l'aérospatiale, le papier et le carton, le film de peinture, le tissu en fibre de verre, le papier en fibre de verre, la feuille de tuyau cosmétique, diverses feuilles de caoutchouc et d'autres matériaux.
(3) Cet équipement est adapté pour le test de transmission de divers gaz, tels que l'oxygène, le dioxyde de carbone, l'azote, l'hélium, l'air, l’hydrogène, etc…
(4) Il répond à de nombreuses normes nationales et internationales, telles que GB/T 1038, ISO 15105-1, ISO 2556, ASTM D1434, JIS K7126-1, YBB00082003.
4.3 Paramètres de l'équipement
La plage de test est de 0,05 à 50 000 cm3 / (m2 • 24h • 0,1 MPa), la résolution du vide peut atteindre 0,1 Pa, la plage de contrôle de la température est de 5 ~ 95℃, la précision du contrôle de la température est de ± 0,1℃, la plage de contrôle de l'humidité est de 0% HR, 2% HR ~ 98,5% HR, 100% HR, la précision du contrôle de l'humidité est de ± 1% HR, ce qui peut répondre aux besoins de test des échantillons dans différentes conditions de test ; il y a trois chambres de test complètement indépendantes, qui peuvent tester simultanément trois types d’échantillons (identiques ou différents) ; l'ajustement des données à n'importe quelle température peut être effectué pour obtenir facilement des résultats de test dans des conditions de test extrêmes ; après restructuration, cet appareil peut également prendre en charge le test des gaz toxiques et des gaz inflammables et explosifs ; fournir des membranes standard pour un étalonnage rapide afin d'assurer la précision et la polyvalence des données de test ; supporter le système de partage de données de laboratoire LystemTM, la gestion unifiée des résultats et des rapports de test.
5. Procédure de test
(1) Utilisez un échantillonneur pour couper un échantillon d'un diamètre de 97 mm à partir de la surface des trois échantillons à tester.
(2) Appliquez une fine couche de graisse sous vide sur la périphérie des trois chambres de test de l'appareil, puis placez le papier filtre et l'échantillon sur chaque chambre de test en séquence, appuyez doucement sur l'échantillon et expulsez les bulles d'air de la partie où l'échantillon entre en contact avec la chambre de test. Fermez le couvercle de la chambre d'essai et serrez.
Figure 2. Processus de serrage de l'échantillon
(3) Définissez les informations de paramètre telles que le nom de l'échantillon, l'épaisseur de l'échantillon, la température et l'humidité de test, etc. Allumez la pompe à vide et cliquez sur l'option de démarrage du test. L'appareil effectue le test selon les paramètres définis et affiche les résultats une fois terminé.
6. Résultats de test
La perméabilité à l'oxygène testée sur trois échantillons.
| Échantillon | Perméabilité à l'oxygène |
|---|
| PET (12 µm) / PE (45 µm) |
106,297 cm3 / (m2 • 24h • 0,1 MPa) |
| PET (12 µm) / PE (60 µm) |
87,406 cm3 / (m2 • 24h • 0,1 MPa) |
| PET (25 µm) / PE (45 µm) |
45,617 cm3 / (m2 • 24h • 0,1 MPa) |
7. Conclusion
À partir des résultats des tests, par rapport aux échantillons PET (12 µm) / PE (45 µm), la perméabilité à l'oxygène avec une épaisseur accrue des échantillons PET (12 µm) / PE (60 µm), PET (25 µm) / PE (45 µm), les deux ont diminué. Avec l'augmentation de 15 μm de l'épaisseur de la couche de PE, la diminution de la transmission d'oxygène est plus faible qu'avec l'augmentation de l'épaisseur de la couche de PET, 13 μm. Le taux de diminution de la transmission d'oxygène était plus fort avec l’augmentation de l’épaisseur de la couche de PET. Cela montre que l'épaisseur accrue de l'échantillon améliore les performances barrières globales à l'oxygène de l'emballage. Comme la couche de PET porte l'effet principal de barrière à l'oxygène dans l'échantillon testé, l'augmentation de l'épaisseur de la couche de PET est plus propice à l'amélioration des performances globales barrières à l'oxygène de l'emballage.
Du point de vue du processus de test, cette étude a obtenu les résultats des tests de perméabilité à l'oxygène des trois échantillons à travers un seul test, dont l'efficacité de l’appareil est élevée. Labthink est une entreprise de haute technologie spécialisée dans la R&D et la production d'équipements et de services de test d'emballage. L'équipement existant comprend un système de test de perméabilité à l'oxygène en plus du perméamètre à gaz à pression différentielle utilisé dans cet article. Système de test de taux de transmission de vapeur d'eau, testeur de traction électronique intelligent, compteur de coefficient de frottement, testeur d'épaisseur, testeur d'impact, testeur de joint, testeur de force de thermoscellage, testeur de rétrécissement thermique, testeur de force d'adhérence à chaud, analyseur de gaz d'espace de tête, etc... : contactez nos experts pour vérifier les équipements associés et les informations de service. Plus vous comprenez, plus vous avez confiance !
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