阻隔性检测设备的试验数据比对及分析

上海市食品药品包装材料测试所  王蓉佳

阻隔性功能材料是目前食品药品包装中zui常用的功能性包装材料，选择具有阻隔性功能的包装材料可以使内容物获得更好的保存效果以及更长的保质期。包装材料的阻隔性检测是软包装材料检测中的技术，随着近几年的发展，我国自主研发的阻隔性检测设备已经覆盖ISO与ASTM标准中的全部阻隔性测试方法，而且从检测精度和检测方法上都能够与国外设备相媲美。但是还是有一些人对于国产设备是否已经达到*水平存在怀疑，突出表现在当进口设备与国产设备在检测数据上出现不一致情况时往往倾向于肯定进口设备的数据而否定国产设备的数据。国产设备真的不如进口设备吗？应该如何看待设备间存在的数据偏差？为此，我所与济南兰光机电技术有限公司（可致电）进行了一次的阻隔性检测数据比对，以全面考察阻隔性检测设备的使用现状。

一、 阻隔性测试介绍

阻隔性检测一般分为对于常见无机气体的检测，对水蒸气的检测以及对于有机气体（有机蒸汽）的检测三部分，通常检测的是材料对于常见无机气体的阻隔性以及材料对水蒸气的阻隔性。

透气性测试，也称作气体阻隔性测试或是气体透过性测试，考察薄膜、薄片对于常见无机气体的阻隔性，一般较为常见的是氧气透过性测试。压差法和等压法是透气性检测设备所使用的主要测试方法，它们的测试原理不同。透湿性测试，也称作水蒸气阻隔性测试或是水蒸气透过性测试，考察薄膜、薄片对水蒸气的阻隔性，是包装材料防潮性能的主要指标，包括称重法和传感器法两种，其中传感器法包括红外检定法、电解分析法、动态相对湿度测定法以及使用其它类型水蒸气传感器的测试方法。可见，对于透气性测试或者透湿性测试都有不止一种检测方法，然而不同测试方法间的测试数据是否*一致目前还没有定论，因此由不同测试方法所检测得到的数据之间就可能存在差异。

二、 比对试验介绍

为了全面、准确地了解我国自主研发的阻隔性检测设备在测试数据准确性以及检测精度上与同类产品的差异，2008年夏我所与济南兰光机电技术有限公司进行了一次的数据比对，涉及国内外全部阻隔性设备品牌生产的阻隔性检测设备，主要针对中高阻隔性材料的测试，采用具有广泛应用基础的PET薄膜以及镀铝薄膜作为本次设备比对的试样。其中我所采用MOCON 2/21、TOYOSEIKI BT-3、BRUGGER透气仪进行试样的透气性检测，采用MOCON 3/33、BRUGGER透湿仪、杯式法（手工）检测试样的透湿性能。兰光则采用自行研发的Labthink VAC-V2以及TOY-C1参加本次比对的透气性检测，同时采用Labthink TSY-T3以及TSY-W33参加本次比对的透湿性检测。测试数据可见表1和表2。

表1. 氧气透过率检测数据

注：单位：cm3/m2•24h•0.1MPa、ml/m2•d。

表2. 水蒸气透过率检测数据

注：单位：g/m2•24h。

三、测试数据统计

1. 统计依据

    本次测试数据统计根据CNAS-GL02《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》进行，采用稳健（Robust）统计方法评价本次参与数据比对的各测试设备的检测能力，实验室能力评价的主要参数是Z比分数，评价结果包含十种综合的统计量——结果数、平均值、标准偏差（SD）、相对标准偏差（RSD）、中位值、标准四分位数间距（IQR）、稳健的变异系数（CV）、zui小值、zui大值和极差。依据Z比分数评定各测试设备的检测能力，Z值大于等于3的结果为离群值，2＜＜3的结果为可疑值。

在本次数据比对中，样品总数为2种，但是有些材料超出参加比对的设备的测试限（或者测量值已经超过了设备所具有的测试精度使得测试结果不可信），而且本次数据比对主要考察对象为检测设备，并未将考察实验室检测能力作为比对目的，因此进行数据统计时我们按照材料统计每个测试设备的数据（采用3次实测数据的平均值为统计数据），对氧气透过率和水蒸气透过率的数据统计都分为2次，比较单一样品的单个结果。

2. 统计数据表

表3. 氧气透过率统计表

注：1. 加§号的数值为离群值，即≥3；加*号的数值为可疑值，即2＜＜3。

2. 单位：cm3/m2•24h•0.1MPa、ml/m2•d。

表4. 水蒸气透过率统计表

注：1. 加§号的数值为离群值，即≥3；加*号的数值为可疑值，即2＜＜3。

    2. 单位：g/m2•24h。

MOCON 2/21、TOYOSEIKI BT-3、BRUGGER透气仪、Labthink VAC-V2、Labthink TOY-C1设备在进行PET（70um）、AL（70um）试样的氧气透过率检测时（由于超出设备的检测量程，TOYOSEIKI BT-3未参与AL试样的比对试验），检测数据全部为满意结果。

MOCON 3/33、BRUGGER透湿仪、杯式法（手工）、Labthink TSY-T3、Labthink TSY-W3/3设备在进行PET（70um）、AL（70um）试样的水蒸气透过率检测时（由于超出设备的检测量程，手工杯式法未参与AL试样的比对试验），检测数据全部为满意结果。

四、总结

由于阻隔性检测的特殊性，由不同检测设备检测同一试样出现数据差异的情况并不罕见，而且有时进口设备所出具的测试数据间存在的差距更大，例如在本次数据比对中，BRUGGER透湿仪检测PET70试样时给出的测试数据平均值是5.46 g/m2•24h，Labthink TSY-T3的测试平均值是4.738 g/m2•24h，与BRUGGER透湿仪的测试数据相差0.722，而MOCON 3/33的测试平均值是6.48 g/m2•24h，与BRUGGER透湿仪的测试数据相差1.02。通过本次数据比对可以看出，国产阻隔性检测设备在测试数据准确性、数据稳定性以及检测精度上与同类产品已经达到了同一水平，排除操作问题，当前普遍使用的阻隔性检测设备所出具的测试数据差异都是可以接受的。本次数据比对只是我所与济南兰光机电技术有限公司进行的*轮数据比对，后续数据比对工作还将继续开展，而且在即将开展的第二轮比对活动中还将包含容器透气、透湿检测项目。