透氣性測試方法及設備
2013-03-13
透氣性測試，也稱作氣體阻隔性測試或是氣體透過性測試，主要是考察薄膜、薄片對常見無機氣體的阻隔性能，是材料主要的阻隔性能指標之一。通常檢測的是材料的透氧性，由于氣調(diào)包裝的廣泛使用也需對包裝材料的二氧化碳、氮氣透過性能進行檢測。
透氣性測試方法可分為壓差法（Differential-pressure method）與等壓法（Equal-pressure method）。廣泛使用的是壓差法，可分為真空壓差法和正壓差法（體積法）。隨著微量氧探測技術(shù)的發(fā)展，微量氧傳感器逐 步應用在材料的透氧性測試領域中，即透氣性測試中的傳感器法，利用不同的氣體傳感器可以檢測不同氣體對材料的滲透性能，目前對氧氣和二氧化碳的傳感器法檢測工藝已經(jīng)成熟。另外還可以利用氣象色譜法檢測材料的透氣性。傳感器法和氣象色譜法都可以歸為透氣性測試的等壓法。
壓差法對測試氣體的通用性非常好。由于膜技術(shù)理論的支持，真空法在透氣性測試中一直作為基礎方法使用，科研檢測機構(gòu)多采用這種方法。隨著真空規(guī)檢測技術(shù)的進步、以及高真空技術(shù)在設備設計上的應用，大大提高了設備的檢測精度以及測試數(shù) 據(jù)的重復性。它的突出優(yōu)點是能夠通過一次測試得出材料的滲透系數(shù)、擴散系數(shù)、溶解度系數(shù)3項阻隔性指標。
在選購真空壓差法透氣性測試設備時，需要注意以下參數(shù)指標：測試腔能達到的真空度、真空規(guī)的精度及量程、“空白試驗”數(shù)據(jù)及測試數(shù)據(jù)重復性，以及設備是否具備自控溫功能。測試腔真空度不但體現(xiàn)了所采用真空泵的抽真空能力，還體現(xiàn)了測試腔體以及相關(guān)管路的密封性能，如果機械結(jié)構(gòu)中存在泄漏點，則試驗結(jié)果將會受到嚴重的干擾，無法體現(xiàn)材料的真實阻隔性。如果只有某一次試驗達不到要求的真空度，極有可能是由于試樣裝夾密封不當所引起的。標準要求真空規(guī)的精度應不低于6Pa，目前比較優(yōu)秀的真空規(guī)的分辨率是其滿量程的0.1％，由于測試元件的分辨率都要優(yōu)于它的測試精度，因此真空規(guī)的量程一般要小于6kPa。“空白試驗”數(shù)據(jù)以及測試數(shù)據(jù)的重復性是衡量設備經(jīng)受各種因素影響的綜合指標，試驗環(huán)境的溫濕度控制情況對測試結(jié)果也有影響，尤其是溫度對阻隔性測試的影響最為顯著，可以參閱2005年1月17日及2月21日蘭光實驗室論壇文章。選購正壓差法設備時，由于這種方法無須抽真空，因而只需要關(guān)注壓力傳感器的精度和量程、“空白試驗”數(shù)據(jù)以及測試數(shù)據(jù)的重復性等指標就可以了。
傳感器法是隨著氧探測器技術(shù)的不斷成熟而出現(xiàn)的。相對于真空法測試，它的試驗時間有一定的縮短，更常用于國際貿(mào)易中高阻隔性材料的檢測。另外，由于使用的傳感器屬消耗型元件，所以設備標定所得的校正因子并不是長期有效的，需要根據(jù)要求進行周期性設備標定。當傳感器的損耗達到一定程度時必須更換，因此傳感器法設備的檢測成本比壓差法設備的檢測成本要高一些。不同廠商的設備其傳感器的使用壽命會有較大差別， Labthink TOY-C1所采用的氧傳感器在正常使用情況下預計能夠使用12－30個月，算是使用時間比較長的了。等壓法在測試試樣兩側(cè)保持常壓，使得試樣兩側(cè)的壓力相等，這給容器透氣性檢測奠定了基礎，可避免由于容器壁兩側(cè)壓差過大導致容器爆裂的情況。ASTM F 1307是檢測容器透氧性的測試標準，它與ASTM D 3985（檢測薄膜、薄片的透氧性）對設備結(jié)構(gòu)的設計以及氧傳感器的使用方式相近，將容器檢測附件拆卸之后，同一款設備完全可以按照 ASTM D 3985 進行薄膜、片材的透氧性測試。目前市場上已經(jīng)有幾款同時具有容器、薄膜透氧性檢測雙重功能的檢測設備，如Labthink TOY-C1容器/薄膜透氧儀。來源：示波器 http://rengken.cn/
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