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紙和紙板耐脂度檢測——表面排斥法解析

簡介

紙和紙板作為包裝材料的重要品類，其性能直接影響產(chǎn)品的保護(hù)效果和使用安全性。其中，耐脂性能是衡量材料阻隔油脂能力的關(guān)鍵指標(biāo)，尤其在食品包裝、醫(yī)療用品及工業(yè)制品等領(lǐng)域中至關(guān)重要。耐脂度檢測通過評估材料表面抵抗油脂滲透的能力，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)制定提供科學(xué)依據(jù)。

表面排斥法是一種基于物理接觸角原理的檢測技術(shù)，通過測量油脂在材料表面的接觸角或滲透時(shí)間，量化材料的抗油脂性能。該方法具有操作簡便、重復(fù)性高、適用范圍廣的特點(diǎn)，已成為國內(nèi)外廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)化檢測手段。

檢測的適用范圍

表面排斥法主要適用于以下場景：

1. 食品包裝材料：如烘焙食品、油炸食品的包裝紙，需具備高耐脂性以防止油脂滲出污染。
2. 工業(yè)用紙：例如機(jī)械零件防油包裝紙、潤滑油容器內(nèi)襯等，需滿足長期阻隔油脂的需求。
3. 醫(yī)療防護(hù)材料：手術(shù)器械包裝紙、醫(yī)用敷料等，需避免油脂滲透引發(fā)污染。
4. 特殊功能紙品：如防油標(biāo)簽紙、涂布紙板等，需通過耐脂性能驗(yàn)證其功能性。

此外，該方法還可用于研發(fā)階段新型防油涂層的效果評估，以及生產(chǎn)過程中原材料批次的質(zhì)量監(jiān)控。

檢測項(xiàng)目及簡介

表面排斥法的核心檢測項(xiàng)目包括以下內(nèi)容：

1. 接觸角測定 通過測量油脂滴在材料表面形成的接觸角，評估材料的表面疏油性。接觸角越大，表明材料對油脂的排斥能力越強(qiáng)。

2. 滲透時(shí)間測定 記錄油脂完全穿透材料所需的時(shí)間，用于表征材料的阻隔效率。滲透時(shí)間越長，耐脂性能越優(yōu)異。

3. 表面張力分析 結(jié)合材料表面張力參數(shù)，分析其與油脂的相互作用機(jī)制，為改性工藝提供理論支持。

4. 重復(fù)性驗(yàn)證 對同一樣品進(jìn)行多次測試，確保檢測結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。

檢測參考標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)外針對耐脂度檢測已形成多套標(biāo)準(zhǔn)化文件，主要參考標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. GB/T 22805.8-2023《紙和紙板 耐脂度的測定 第8部分：表面排斥法》 中國國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了接觸角法和滲透時(shí)間法的操作流程及結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)。

2. ISO 16532-3:2020《Paper and board—Determination of grease resistance—Part 3: Surface repellency test》 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的方法，適用于各類紙制品的防油性能測試。

3. TAPPI T559 cm-2012《Grease Resistance Test for Paper and Paperboard》 美國制漿造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)描述了油脂滲透試驗(yàn)的具體步驟。

檢測方法及儀器

1. 樣品制備

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，將待測紙樣裁剪為10 cm×10 cm的方形試樣，在溫度（23±1）℃、濕度（50±2）%的環(huán)境下平衡24小時(shí)，以消除環(huán)境因素對測試結(jié)果的影響。

2. 試劑選擇

檢測常用試劑包括：

• 標(biāo)準(zhǔn)油脂：如橄欖油、礦物油或特定合成油脂（需與標(biāo)準(zhǔn)要求一致）。
• 染色劑：若需觀察滲透路徑，可添加油溶性染料（如蘇丹紅）。

3. 接觸角測量法

步驟：

• 將試樣水平固定在測試臺(tái)，使用微量注射器在表面滴加（5±0.1）μL油脂。
• 通過接觸角測量儀（如Krüss DSA100）記錄液滴形態(tài)，并計(jì)算靜態(tài)接觸角。
• 每個(gè)樣品至少測試5個(gè)不同位置，取平均值作為最終結(jié)果。

儀器：

• 接觸角測量儀：配備高分辨率攝像頭和圖像分析軟件，精度需達(dá)±0.1°。
• 恒溫恒濕箱：確保測試環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)條件。

4. 滲透時(shí)間測定法

步驟：

• 將試樣置于支撐網(wǎng)上，滴加0.1 mL油脂于表面。
• 使用計(jì)時(shí)器記錄油脂穿透試樣并滴落至下方吸水濾紙的時(shí)間。
• 若30分鐘內(nèi)未發(fā)生滲透，判定為“未穿透”，標(biāo)注耐脂等級為最高級。

儀器：

• 滲透測試架：含試樣固定裝置和濾紙托盤。
• 電子天平：精度0.001 g，用于定量油脂滴加。

5. 數(shù)據(jù)處理

測試結(jié)果需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分級（如A級：接觸角≥110°，B級：90°~110°，C級：＜90°），并結(jié)合滲透時(shí)間進(jìn)行綜合評價(jià)。若出現(xiàn)異常值，需排查操作誤差或材料均勻性問題。

技術(shù)難點(diǎn)與改進(jìn)方向

1. 材料非均質(zhì)性：紙張纖維分布不均可能導(dǎo)致局部耐脂性差異，需通過多點(diǎn)測試降低誤差。
2. 環(huán)境干擾：溫濕度波動(dòng)可能影響油脂黏度，需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件。
3. 自動(dòng)化升級：引入機(jī)器視覺技術(shù)替代人工判讀，可提升檢測效率和一致性。

結(jié)語

表面排斥法作為紙和紙板耐脂度檢測的核心手段，其科學(xué)性和實(shí)用性已得到行業(yè)廣泛認(rèn)可。隨著包裝材料向高性能、環(huán)?；较虬l(fā)展，該方法將持續(xù)優(yōu)化，并與光譜分析、納米級表征等技術(shù)結(jié)合，推動(dòng)耐脂檢測向更精準(zhǔn)、智能化的方向演進(jìn)。生產(chǎn)企業(yè)通過標(biāo)準(zhǔn)化檢測，不僅能提升產(chǎn)品質(zhì)量，更能增強(qiáng)市場競爭力，滿足日益嚴(yán)格的法規(guī)和消費(fèi)者需求。