材料的透气性测试与透气度测试

材料的透气性测试与透气度测试 材料的透气性测试与透气度测试 第l2卷第3期 2006年9月 冷饮与速冻食品工业 Beverage&FastFrozenFoodIndustry VOl12NO3 Sep.,2006 【分析检测】 材料的透气性测试与透气度测试 赵江 (济南兰光机电技术有限公司,山东济南250031) 摘要:根据不同材料对气体渗透性的不同检测需求,介绍了透气性测试和透气度测试两种方法,详述了这两种 检测方法的适用材料,测试的相同点及不同点. 关键词:渗透性;薄膜;非金属 中图分类号:TS2064文献标识码:B文章编号:1007—0818(2006)03—0032—02 GasPermeabilityTest ZHAOJiang (JinanLanguangMechanicalandElectricalTechnologyCo Abstract:TwomethodstOmeasurethegaspermeabilityofmaterialswerediscussedregardin gthetypeofmaterial,and thedifferenceandsimilarityofthemeasurement Keywords:permeability;thinfilm;nonmetallic 0前言 气体对材料的渗透性(Permeability)是材料物 理性能检测的重要项目之一,渗透性低的材料对气 体具有一定的阻隔性,在这些材料中具有极低气体 渗透性的材料称作阻隔性材料,被作为功能材料大 量应用(如商品包装);渗透性高的材料是相对于具 有一定阻隔性的材料而言的,它们的气体透过率非 常大,种类繁多,用途也十分广泛. 1透气性测试 通常所说的透气性测试是指对于具有一定气体 阻隔性的材料进行特定气体渗透性的检测.这类材 料大多是高分子聚合物或是由高聚物制成的多层复 合材料,广泛应用于食品,药品,化工,电子,军工等 领域的产品包装.其中阻隔性极优(气体渗透性极 低)的材料可以用于对氧气,水蒸气敏感商品的包 装,是近几年塑料包装业发展的重点,也是充气包 装,真空包装,无菌包装等新型包装发展的基础. 材料的透气性测试方法主要有压差法和等压法 两类,其中使用范围最广泛的是压差法.压差法是 纯粹的物理检测方法,测试原理清晰明了,是透气性 测试中的根本方法.压差法又分为真空压差法和正 压差法两类,按照检测标准需要采用分辨率非常高 的真空规或压传感器,检测过程中微小的压力变 化均被精确地采集下来. 透气性测试的特点如下: 首先,对于真空压差法透气性测试设备,测试腔 真空度是最重要的一项指标.ASTMD1434—82 (2003)要求真空压差法的低压侧在26Pa以下,ISO 2556:2001及GB/T1038--2000均要求低压侧压力 收稿日期:2006—04—13;修订日期:2006—06—22. 作者简介:赵江(1981一),女,山东潍坊人,主要从事软包装材料的检测 一 32— 不大于27Pa,透气性测试仪需要配备抽真空能力 较高的真空泵.由于真空度的高低与试样的状态直 接相关,因此,能否达到标准要求的真空度会对测试 数据产生一定的影响. 其次,真空规(VacuumGauge)精度直接影响测 试结果的精度,而且精度的选择会对真空规的量程 有一定限制.由于气体对这类材料的渗透性低,因 此在测试过程中,测试下腔的压力变化率也较小,所 以真空规的量程无需太大.表1中列出了5种高阻 隔性材料的透氧性检测的实测数据,在这组试验中, 至试验结束时的最大压力变化量均不大于20Pa. 表15种高阻隔性材料的透氧性实测数据 …. 温度/湿度/厚度/试验持续试验结束透气量材料 ?%m时间/h压力/Pa(mL/(mz.24h.0IMPa)) 0.05 1.04 201 3.467 5.44 第三,温度的变化直接影响了试样的阻隔性. 材料的渗透系数,溶解度系数以及扩散系数受温度 变化的影响遵守Arrhenius方程. 目前,用于这类气体渗透性较低的材料的专业 透气性测试设备发展较快,LabthinkVAC—v1型 气体渗透仪就可以完全满足国标以及ISO标准的 测试要求. 2透气度测试 对于泡沫塑料,皮革,纺织品,纸板,纸张,多孔 陶瓷等透气性较大的材料,用于一些特定领域时需 要量化气体对这些材料的渗透性,例如卷烟纸的透 气性选择是否恰当直接影响了烟支的外观,卷烟的 气味和烟气成分的含量,而对纺织品透气性的控制 是直接影响衣物穿着舒适度的关键因素.对于这类 材料气体渗透性的检测称为透气度测试,试验需要 采用专业的透气度测试仪. 这类材料的透气度测试方法大体可以分为定流 量测压差和定压差测流量两类.定流量测压差法主 要用于聚氨酯泡沫塑料以及软质或半硬质多孔弹性 材料的测试;定压差测流量法主要用于纺织品,无纺 布,皮革,土工布等;纸,皮革等材料的透气度检测需 测试在一定压差下,透过试样一定体积空气的时间, 这可归为定压差测流量一类,再通过测得的流量进 行计算即可. 透气度测试具有的特点如下: 首先,测试对象不同.透气性测试主要用于检 测薄膜,而透气度测试主要用于检测多孔材料,无纺 布等. 其次,透气性测试可以检测氧气,氮气,二氧化 碳,空气等气体对材料的渗透性,而透气度测试主要 检测空气对材料的渗透性. 第三,试验时间长短的差异较大.透气性测试 时间长,透气度测试时间则短得多,这主要是因为两 种测试材料透气性的差异较大. 第四,由于透气度测试主要检测透气性高的材 料,因此无需使用高灵敏度的真空规或压力传感器, 对真空泵的抽真空能力要求较低,但要求压力传感 器具有较宽的量程,以满足不同透气量检测的需要. 第五,透气度测试设备的关键元器件不仅有压 力传感器和真空泵,流量计的精度和量程也非常重 要. 第六,不同材料,由于检测标准及方法差异,试 验数据的单位差别较大,如纺织品的最终测试结果 是透气率(mm/s),而皮革的最终测试结果却是透气 量(mL/(cm2.h)).配合专用操作软件,同一款透气 度测试仪可以完成以上各种试验数据的转换. 目前透气度测试设备的发展极不均衡,例如现 在市场上用于纺织物,纸张等材料的透气度测试仪 品种较多,而用于聚氨酯泡沫塑料及多孔弹性材料 透气度的检测设备却较少.Labthink的TQD—G1 型透气度测试仪是一款同时具备定流量测压差和定 压差测流量两种模式的检测设备,配合专业软件,基 本上能满足多数非金属材料的透气度测试需要,同 时可以根据客户的检测需要,量身定做指定测试范 围和精度的透气度测试仪,实用性更优. 3结语 同是检测气体对材料的渗透性,材料性能的差 异引起了检测设备的明显变化,根据检测需要选择 相应的设备是获得实用的测试范围及精度的最佳方 法.虽然对于软包装材料,卷烟纸,纺织物等材料, 市场上已有专门的检测设备出售,但是对于聚氨酯 泡沫塑料,多孔弹性体等LabthinkTQD—G1型透 气度测试仪的推出无疑对材料透气性控制有利. 一 33一 ,一 ??? 一瑚?一一86631—65542—23141一一ABcDE