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氣體軟包裝材料的選擇與應用

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  隨著改革開放促進了技術的大發展,在包裝領域里,軟包裝已成為包裝中不可分割的部分。在特種氣體的貯存方面,多年來沿用金屬鋼版作為包裝容器,隨著高科技的迅速發展,已與環??茖W、電子技術、國防工業、航空航天工業、食品工業、治金工業、化學工業、分析儀器儀表的調校等業不相適應,使之逐漸發生改變和更新。

  由于對特種氣體及標準氣貯存的嚴格性,金屬懈裝容器內氣體產生一定的化學反應,特別對貯存的標準氣體組分濃度的改變,影響了分析儀器儀表的標定工作并對氣體檢測量值帶來誤差,甚至嚴重影響氣體的監督檢測,因而大力促進了氣體軟包裝工作的研討和開展。

  雖然各類新型的氣體小包裝容器相繼問世,并采用先進涂覆技術,如對包裝容器內表面進行金屬鍍覆、有機物涂覆、鋁合金光譜密封、鋁制包裝容器電解拋光自身處理技術等等。鉻鉬鋼或鋁合金小鋼瓶、鋁質小氣瓶、塑料氣袋、橡膠氣袋等,但其中以多層復合膜制成的軟包裝容器最為引人關注。

  根據國外資料報道,早在20世紀70年代歐美國家如德國、美國、日本等國已經在這方面進行研討和開發,德國的林德公司研制開發出多種多層復合膜軟包裝容器,美國校驗設備公司研制出聚酯—鋁箔復合氣體軟包裝容器。

  盡管不同材料制造的復合軟包裝已廣泛用于食品、肉制品類、飲料、茶葉、化妝品等領域內,但采用軟包裝來貯存氣體對我國的氣體工業、儀器儀表工業、電子工業、航空航天工業等來講,是一個新的課題。軟包裝具有許多優點:小巧輕便、隨身攜帶、運輸安全、使用方便、包裝費低廉,特別是充裝純氣和標準氣量值,穩定可靠,在交通不便的不發達地區使用是非常有利的。

  多層復合膜制成的氣體軟包裝容器必須是由一種柔韌性強,不會受外界環境變化而膨脹的氣密性好的金屬箔與多層塑料薄膜復合,內襯聚乙烯膜(或其他分子穩定的塑料膜)經熱壓成型而制成的,在其軟包裝容器上配有輸入氣體和取出氣體,能多次使用(通常用于低濃度氣體的軟懈裝可再用于高濃度氣體貯存,反之用于高濃度的一般不能用于低濃度氣體)。

  綜上所述,使用的氣體軟包裝,須有下列特性要求:柔軟彈性小(不受外界氣候條件改變面改變);氣密性強作氣密性實驗時不允許有滲漏現象);具有50℃以上的耐熱性;具有0.3巴(1巴=105帕以上的承壓性;貯存標準氣(組分濃度10ppm-5%V/V時,組分濃度穩定,不會有任何改變,貯存高純度以上純的氣體時,不會影響純度;具有密封性好的橡膠隔膜和供充氣及取氣的小閥門。

  在使用氣體軟包裝時,使用者最為關心的是:它貯存的氣體組分濃度是否會發生改變;軟包裝內膜壁是否會產生吸附現象;標準氣中某些微量組分是否會發生公演改變,影響定標等等。對上述問題,國內外在研制和使用氣體軟包裝時,對其材料和容器在進行可行性研究的同時,進行大量的可靠性試驗及測試,對貯存氣體進行色譜等高精儀器的測試。

  例如林德公司對其生產制造的氣體軟裝內貯存的以高純氮(99.999%V/V)為底氣配入ppm級(10-6V/V)的丙烷、正丁烷、正已烷、1,3-丁二烯、氯乙烯或氟利昂-21的混合氣時,貯存幾周內對混合氣中的組分濃度進行測試,其組分濃度變化最大值為1ppm(1×10-6V/V)。

  美國校驗設備公司生產制造的聚酯—鋁箔復合膜的氣體軟包裝,在環保監測時收集空氣中磷化氫樣品,并進行穩定性實驗,檢測結果磷化氫濃度為0.1ppb(1×10-9V/V),組分濃度在±4%內變化,在允許誤差范圍內,實驗表明,對化學性能活潑的磷化氫氣體也能夠在這類軟包裝中保存一個月以上。

  國內一化工研究院也同樣對氣體軟包裝進行穩定性實驗考查,分別貯存以氬氣為底氣配入甲烷、以氮氣為底氣配入一氧化碳、以氬氣為底氣配入二氧化碳、以氫氣為底氣配入二氧化碳、以二氧化碳為底氣配入氧等5種標準混合氣,實驗結果表明,其組分濃度值的變化皆在分析誤差范圍內。

  國內另一化工研究設計院也同樣進行穩定性考查實驗,對氫中乙烷、氮中磷化氫、氮中甲烷等均在分析誤差范圍內,說明氣體軟包裝是能夠適應特種氣體的標準混合氣的貯存,所以被美國材料檢驗學會定為標準采樣和稀釋配氣容器。經過幾年來的使用,基本達到 研討和開發時所提出的目標和要求。

  在此也必須指出,由一種復合膜制成的氣體軟包裝并不能完全適用于所有氣體、不同濃度的混合氣及標準氣,應根據材料的汪同來貯存適應于不同種類、不同濃度的混合氣和標準氣,目前已進行過氣體穩定性實驗的材料有:聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚酯膜、偏氯綸樹酯等等,隨著新材料的開發氣體軟包裝品種將會不斷增加。

  正因為氣體軟包裝有它的特殊優點,所以它的前景是十分看好的:氣體軟包裝可替代笨重的鋼瓶和易碎的玻璃懈裝來貯運氣體,特別是現場監測的標樣貯放、簡化儀器儀表的定標工作;可作為特殊的稀釋氣體的容器,還可在特殊的情況下配制標準氣;可以方便的收集或貯存少量的反應組分氣體;攜帶方便特別是現場的氣體樣品提取;用于綠色食品的保鮮氣貯存(如水果、蔬菜、食品、糧食等)。

  軟包裝已廣泛用于食品、水果、肉類、水產、飲料、蔬菜等,由于它的優越性加速了軟包裝材料發展。復合膜材料繁多,如聚酯薄膜鍍鋁復合膜、雙向拉伸聚丙烯薄膜鍍鋁復合膜、聚乙烯/聚乙烯醇/聚丙烯復合膜、聚酯/聚丙烯復合膜等等。

  近年來又開發出不少新品種復合膜,在些不再一一列舉出來。從而給氣體軟包裝材料上的選擇創造了有利條件,也給氣體軟包裝打下了良好的基礎,因此在選擇材料時必須選擇無透氣性、韌性強度較高、吸附性極弱(特別分子吸附值小)又能耐腐蝕的復合膜。

  為了降低成本,可多次使用,對軟包裝的橡膠隔膜或小氣閥一定要可靠,在作密封性試驗時不能有澤漏產生,隨著氣體、電子、國防、冶金、航空航天等工業的蓬勃發展,氣體軟包裝也將有一個美好的前景。

  說明:氣體軟包裝實驗時所配制的混合氣均以高純氣體(99.999%V/V)為底氣。

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