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透氣性測(cè)試方法及設(shè)備
2013-03-13
透氣性測(cè)試，也稱作氣體阻隔性測(cè)試或是氣體透過(guò)性測(cè)試，主要是考察薄膜、薄片對(duì)常見(jiàn)無(wú)機(jī)氣體的阻隔性能，是材料主要的阻隔性能指標(biāo)之一。通常檢測(cè)的是材料的透氧性，由于氣調(diào)包裝的廣泛使用也需對(duì)包裝材料的二氧化碳、氮?dú)馔高^(guò)性能進(jìn)行檢測(cè)。
透氣性測(cè)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(cè)技術(shù)的發(fā)展，微量氧傳感器逐 步應(yīng)用在材料的透氧性測(cè)試領(lǐng)域中，即透氣性測(cè)試中的傳感器法，利用不同的氣體傳感器可以檢測(cè)不同氣體對(duì)材料的滲透性能，目前對(duì)氧氣和二氧化碳的傳感器法檢測(cè)工藝已經(jīng)成熟。另外還可以利用氣象色譜法檢測(cè)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(cè)試的等壓法。
壓差法對(duì)測(cè)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(cè)試中一直作為基礎(chǔ)方法使用，科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)多采用這種方法。隨著真空規(guī)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步、以及高真空技術(shù)在設(shè)備設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，大大提高了設(shè)備的檢測(cè)精度以及測(cè)試數(shù) 據(jù)的重復(fù)性。它的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)一次測(cè)試得出材料的滲透系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、溶解度系數(shù)3項(xiàng)阻隔性指標(biāo)。
在選購(gòu)真空壓差法透氣性測(cè)試設(shè)備時(shí)，需要注意以下參數(shù)指標(biāo)：測(cè)試腔能達(dá)到的真空度、真空規(guī)的精度及量程、“空白試驗(yàn)”數(shù)據(jù)及測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性，以及設(shè)備是否具備自控溫功能。測(cè)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(cè)試腔體以及相關(guān)管路的密封性能，如果機(jī)械結(jié)構(gòu)中存在泄漏點(diǎn)，則試驗(yàn)結(jié)果將會(huì)受到嚴(yán)重的干擾，無(wú)法體現(xiàn)材料的真實(shí)阻隔性。如果只有某一次試驗(yàn)達(dá)不到要求的真空度，極有可能是由于試樣裝夾密封不當(dāng)所引起的。標(biāo)準(zhǔn)要求真空規(guī)的精度應(yīng)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(cè)試元件的分辨率都要優(yōu)于它的測(cè)試精度，因此真空規(guī)的量程一般要小于6kPa。“空白試驗(yàn)”數(shù)據(jù)以及測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性是衡量設(shè)備經(jīng)受各種因素影響的綜合指標(biāo)，試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度控制情況對(duì)測(cè)試結(jié)果也有影響，尤其是溫度對(duì)阻隔性測(cè)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(shí)驗(yàn)室論壇文章。選購(gòu)正壓差法設(shè)備時(shí)，由于這種方法無(wú)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(yàn)”數(shù)據(jù)以及測(cè)試數(shù)據(jù)的重復(fù)性等指標(biāo)就可以了。
傳感器法是隨著氧探測(cè)器技術(shù)的不斷成熟而出現(xiàn)的。相對(duì)于真空法測(cè)試，它的試驗(yàn)時(shí)間有一定的縮短，更常用于國(guó)際貿(mào)易中高阻隔性材料的檢測(cè)。另外，由于使用的傳感器屬消耗型元件，所以設(shè)備標(biāo)定所得的校正因子并不是長(zhǎng)期有效的，需要根據(jù)要求進(jìn)行周期性設(shè)備標(biāo)定。當(dāng)傳感器的損耗達(dá)到一定程度時(shí)必須更換，因此傳感器法設(shè)備的檢測(cè)成本比壓差法設(shè)備的檢測(cè)成本要高一些。不同廠商的設(shè)備其傳感器的使用壽命會(huì)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(yù)計(jì)能夠使用12－30個(gè)月，算是使用時(shí)間比較長(zhǎng)的了。等壓法在測(cè)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(cè)奠定了基礎(chǔ)，可避免由于容器壁兩側(cè)壓差過(guò)大導(dǎo)致容器爆裂的情況。ASTM F 1307是檢測(cè)容器透氧性的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，它與ASTM D 3985（檢測(cè)薄膜、薄片的透氧性）對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及氧傳感器的使用方式相近，將容器檢測(cè)附件拆卸之后，同一款設(shè)備完全可以按照 ASTM D 3985 進(jìn)行薄膜、片材的透氧性測(cè)試。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有幾款同時(shí)具有容器、薄膜透氧性檢測(cè)雙重功能的檢測(cè)設(shè)備，如Labthink TOY-C1容器/薄膜透氧儀。來(lái)源：示波器 http://www.91zenqing.cn/
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