阻隔性薄膜透气性能的压差法和等压法测试分析
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精品文档精心整理材料的透气性测试与透气度测试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,渗透性低的材料我们称作对气体具有一定的阻隔性,在这些材料中具有极低的气体渗透性的材料又称作阻隔性材料,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来讲的,它们的气体透过率非常大,种类繁多,用途也十分广泛。
1、透气性测试我们常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中。
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(可以参阅2005年10月10日及17日的兰光实验室论坛文章《透气性测试方法及设备》)。
压差法是纯粹的物理检测方法,测试原理清晰明了,与后面将要提到的透气度测试设备原理一致,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表压传感器,检测过程中微小的压力变化都需要被精确的采集下来。
透气性测试具有如下特点: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。
ASTM D 1434-82(2003)要求真空压差法的低压侧在26Pa以下,ISO 2556:2001及GB/T 1038-2000均要求低压侧压力不大于27 Pa,透气性测试仪需要配备抽真空能力很高的真空泵。
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试验数据产生一定的影响。
其次,真空规(Vacuum Gauge)精度直接影响测试结果精度,而且精度的选择会对真空规的量程有一定限制。
透气膜检测标准透气膜是一种应用广泛的功能性材料,其主要特点是具有良好的透气性和防水性。
在生产和应用过程中,透气膜的质量检测非常关键,因为质量问题会直接影响到产品的性能和使用寿命。
因此,制定透气膜检测标准非常必要。
透气膜检测标准主要包括以下几个方面:1. 透气性能检测透气膜的主要特点是透气性能,因此透气性能检测是透气膜检测的重点。
透气性能检测的方法主要有两种:静态法和动态法。
静态法是指将透气膜置于一定条件下,测量其透气量;动态法是指将透气膜置于一定条件下,测量其透气速率。
2. 防水性能检测透气膜的另一个重要特点是防水性能。
防水性能检测主要包括水压试验和喷淋试验。
水压试验是指将透气膜置于一定深度的水中,观察其是否渗水;喷淋试验是指将透气膜置于一定条件下,进行喷淋测试,观察其是否渗水。
3. 物理性能检测物理性能检测是指对透气膜的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率等进行测试。
这些物理性能对于透气膜的使用寿命和性能有着重要的影响。
4. 化学性能检测化学性能检测是指对透气膜的耐酸碱、耐油、耐热等化学性能进行测试。
这些化学性能对于透气膜在特殊环境下的使用具有重要意义。
5. 外观质量检测外观质量检测是指对透气膜的表面平整度、色泽、印刷质量等进行测试。
这些外观质量对于透气膜的美观度和市场竞争力有着重要的影响。
以上就是透气膜检测标准的主要内容。
在实际应用中,不同类型的透气膜需要根据其特点制定相应的检测标准。
同时,为了确保检测结果的准确性,需要选择合适的检测设备和方法,并进行标准化操作。
只有这样,才能保证透气膜的质量和性能达到预期要求。
如何选择透气性测试方法摘要:由于压差法和等压法在测试本质上存在差异,因此每一种测试方法都有各自的检测优势以及数据体系。
本文通过介绍真空法和传感器法的测试特点,对包装企业、检测机构以及研究机构在选择透气性测试方法方面给出了一些建议。
关键词:压差法,等压法,透气性随着对食品药品包装安全重视程度的提高,直接影响产品保质期的包装材料阻隔性能成为最受关注的性能指标之一,促进了相关检测的推广。
目前,材料的透气性测试与透湿性测试已经比较普及。
每项阻隔性指标的检测往往都有几种测试方法,这些测试方法在检测原理上存在一定的差异,这对各种测试方法之间数据的可比性会产生一定的影响。
我们希望能获得统一的数据体系,以便于进行材料阻隔性能的数据比对。
对于透湿性测试,按照标准要求通过标定可以统一各种测试方法的数据体系,然而现行的透气性测试中几乎没有采取任何手段来统一不同测试方法之间的数据体系,因此对于透气性测试方法的选择是非常重要的。
1.压差法与等压法在测试本质上存在差异真空法是压差法中最具代表性的一种测试方法,在真空法的整个测试过程中,测试气体在试样中的扩散是单向单质的,因此可以视为自扩散,利用Fick定律就可以对整个扩散过程进行描述。
而对于等压法(应用最广泛的等压法是传感器法),由于测试环境中存在两种数量相当的气体,从测试下腔向测试上腔存在载气(氮气)的逆向渗透,因此扩散物质有两种,是互扩散,实际数据比对证明等压法数据与压差法数据相近但不完全一致,这表明氮气的逆向渗透确实在影响着氧气的渗透过程。
所以等压法与传统压差法存在着本质上的不同,是两类不同的测试方法。
2.各种透气性测试方法的检测优势2.1真空法由于膜技术理论的支持,真空法在透气性测试中一直作为基础方法使用,是国际上通用性最强的测试方法,国际上制订的真空法透气性测试标准也是最多的,它常作为第一法被采用。
真空法的突出优点有:1.对于测试气体没有选择性,可以进行对氧气、二氧化碳、氮气、空气等常见无机气体的检测。
高阻隔性材料透气性测试技术材料的阻隔性能直接影响商品的质量,它的优劣能够导致商品变质、失效、失去使用价值,可以说包装材料阻隔性的好坏直接影响到内容物的质量。
然而,材料的阻隔性会由于不同的加工条件而发生变化,因此对制品的阻隔性进行测试必不可少。
压差法是用于检测软包材透气性的基本测试方法之一,世界通用,普遍应用于各类包装质检机构。
Labthink 兰光于2004 年下半年推出真空压差法阻隔性检测设备——VAC-V1 气体渗透仪。
该仪器完全按照GB 1038、ISO 2556、ISO 15105-1、ASTM D 1434 等标准制造,试验过程全自动,操作软件功能强大。
兰光推出的VAC-V1 气体渗透仪高阻隔测试的必要条件高阻隔性试样对透气性测试条件要求严格众所周知,要想得到科学准确的测试数据,必须注意多种因素对测试结果的影响。
试验方法设备采用试验不同,测试结果往往存在差异。
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个指标。
ASTM D 1434-82(2003)要求真空压差法的低压侧在26Pa 以下,ISO 2556:2001 以及GB/T 1038-2000 均要求低压侧压力不大于27 Pa。
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测试腔的真空度,也是影响试验数据的一个重要因素。
设备硬件必须合理选择真空规的量程。
标准中对于真空规(vacuum gauge)精度也做了要求,ISO 15105-1 要求最低为5Pa,GB/T 1038-2000 要求真空规准确度不低于6Pa。
需要特别说明的是,显示分辨率和真空规的分辨率是完全不同的两个概念。
显示分辨率取决于AD 转换器的位数,而真空规的分辨率才是真正的检测限度。
测试温度测试腔气体比较稀薄,很接近理想气体模型,遵守理想气体状态方程。
当下腔气体体积一定时,从静态的角度看,气体压力随温度变化明显。
如果无法在整个测试时间内保持环境温度的稳定性,设备自身就需。
真空度对压差法透气性测试的影响摘要:使用真空法设备检测试样的透气性能时应特别关注试验的抽真空时间以及系统所达到的真空度,缩短抽真空时间将导致测试腔的真空度降低,进而引起测试结果的精度降低。
一味地强调抽真空时间而忽略“真空度”的想法和做法是片面的。
关键词:真空度,透气性检测材料的透气性能主要有压差法和等压法两种方法,其中应用最广泛、影响力最大的方法是压差法。
真空法是以膜工业检测技术中的时间滞后法为基础加以改进获得的,是最早用于材料透气性能检测的方法。
真空法能检测材料对多种气体的阻隔性能,同时还能检测气体分子在材料中的扩散系数以及气体对材料的溶解度系数。
由于真空法的这些优势,使它成为全世界范围内认可度最高的一种方法,也是进行材料研究改性工作的实用测试方法。
1真空测试环境真空法的试验步骤主要是:放置试样、抽真空、充入测试气体、气体渗透通过试样并记录下腔压力的变化、试验结束并计算试验结果。
抽真空是真空法中重要的一步操作,也是形成试验环境(试样两侧一侧为0.1MPa 测试气体、另一侧为真空)的唯一途径。
同时通过这步操作,还能有效地检测试样的装夹密封效果(如果试样装夹中存在泄漏点,那么很可能长时间抽真空而未达到理想的真空度),并且排除设备以及试样上所吸附的杂质和干扰气体,而这些因素都会对试验数据、数据重复性、试验时间以及试验数据有效性等产生明显的影响。
因此,在真空法中抽真空所达到的效果是非常重要的,操作得当,不但可以大大提高试验数据的有效性,而且试验数据的重复性也会非常理想。
2 抽真空时间曾经有用户反映Labthink VAC-V1所推荐使用的抽真空时间比较长,认为要达到标准中所要求的真空度比较容易,抽真空过程可以很快结束,短时间内就能达到非常低的真空度。
需要说明的是:VAC-V1气体渗透仪可以在很短的时间内达到所要求的真空度,大约30min就可使得系统的真空度降到“中真空”的范围。
但是如果想获得精确的试验结版权声明:文章版权所有济南兰光机电技术有限公司,未经许可禁止转载!。
薄膜的透气性能探究一、国内外研究现状目前, 处理塑料薄膜透气性测试的方法有压力法(压差法和等压法)、浓度法、体积法、气相色谱法和热传导法。
根据不同的测试方法, 国内外已研制出类型不同的塑料薄膜透气性测试装置。
其中压差法是塑料薄膜透气性测试中的首要方法[ 8]。
国际上基于压差法的薄膜透气性测试标准有ASTM D1434 , ISO15105 -1 , ISO 2556 -2001 , JIS K7126 等,我国执行的标准为GB /T 1038 -2000 。
传导法。
根据不同的测试方法, 国内外已研制出类型不同的塑料薄膜透气性测试装置。
其中压差法是塑料薄膜透气性测试中的首要方法[ 8]。
国际上基于压差法的薄膜透气性测试标准有ASTM D1434 , ISO15105-1 , ISO 2556 -2001 , JIS K7126 等,我国执行的标准为GB /T 1038 -2000 。
由于压差法仍然是软包装材料透气性测试的首要方法, 我国积极引进国际先进标准, 制定了新的GB /T 1038 -2000 塑料薄膜和薄片气体透过量试验方法———压差法,与国际上现有的压差法薄膜透气性测试标准AS TM D1434 ,ISO 15105 -1 ,ISO 2556 -2001 ,JIS K7126 等相比,其主要的检测性能指标完全与它们相同。
国内的软塑包装行业正积极研制薄膜透气性测试装置, 以替代高昂的进口产品。
国内山东济南兰光于2002 年开发出了一款基于压差法原理的塑料薄膜透气性能测仪, 该仪器已用于包装行业薄膜、复合膜、薄片等包装材料的氧气、氮气和二氧化碳等气体透过率的测试。
直到今天,为满足各种不同的包装需要, 以济南兰光和广州标际等为龙头的软包装基地和包装厂仍然大力发展和研究透气性测试装置。
国内已研制出满足国标而型号不同的薄膜透气性测试装置。
其测试数据准确性、数据稳定性以及检测精度等测试性能与国外先进的同类产品已达同一水平[ 12 -13]。
包装材料对不同气体阻隔性能的比较分析摘要:随着包装形式的多样化发展,与包装直接接触的气体种类增多,包装材料对不同气体的阻隔性是影响包装保质效果的重要因素。
本文通过测试BOPP/CPP薄膜对氧气、氮气的阻隔性能对比分析了包装材料对不同气体阻隔性的高低,并描述了试验原理、试验过程、设备参数及适用范围等内容,为企业监控分析材料对气体的阻隔性能提供参考。
关键词:氧气透过量、氮气透过量、BOPP/CPP、包装材料、阻隔性能、压差法气体渗透仪1、意义随着产品种类的增多及包装技术的进步,产品的包装形式越来越多,例如抽真空包装、充氮包装、气调包装等,对这些形式的包装来说,包装材料对气体的阻隔性能是影响包装效果的重要因素。
若包装材料的阻隔性较差,包装内部与环境中的气体交换量较大,则会引起包装中的气体成分含量发生变化,影响包装的保质效果。
以气调包装为例,气调包装通过对包装内部不同气体含量比例的控制以保持产品的外观及质量,而同种包装材料对不同气体的阻隔能力并不相同,这与气体分子的大小及其与包装材料的相容性有关,一般来说气体分子越小,与材料的相容性越好,气体越容易在材料中渗透,即气体透过量越高。
这种不同气体透过量的差异很可能会导致包装内部气体比例发生变化。
因此,通过对不同气体阻隔性的比较分析,研制并选择合适阻隔性能的包装材料,对保证包装发挥其保质效果具有重要意义。
2、试验依据气体透过性能的检测方法有压差法与等压法两种测试原理,受传感器种类及试验原理的限制,等压法一般仅可测试氧气透过量,本文采用压差法可测试样品对不同气体的阻隔性能,所依据的标准为GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》。
3、试验样品本次试验所选择的样品为干法复合而成的BOPP/CPP薄膜,分别测试该样品的氧气透过量与氮气透过量。
4、试验设备本文所利用的试验设备为VAC-VBS压差法气体渗透仪,该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。
材料的透气性测试与透气度测试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,渗透性低的材料我们称作对气体具有一定的阻隔性,在这些材料中具有极低的气体渗透性的材料又称作阻隔陛材料,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来讲的,它们的气体透过率非常大,种类繁多,用途也十分广泛。
l、透气性测试我们常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中。
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,其中使用蒗围最广泛的是压差法(可以参阅2005年10月10日及17日的兰光实验室论坛文章《透气性测试方法及设备》)。
压差法是纯粹的物理检测方法,测试原理清晰明了,与后面将要提到的透气度测试设备原理一致,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表压传感器,检测过程中微小的压力变化都需要被精确的采集下来。
透气性测试具有如下特点: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。
ASTM D 1434-82( 2003)要求真空压差法的低压侧在26Pa以下,IS0 2556:2001及GB/T 1038-2000均要求低压侧压力不大于27 Pa,透气性测试仪需要配备抽真空能力很高的真空泵。
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试验数据产生一定的影响。
其次,真空规( Vacuum Gauge)精度直接影响测试结果精度,而且精度的选择会对真空规的量程有一定限制。
压差法和等压法薄膜透氧性测试数据比较包装材料的氧气阻隔性能可以直接影响内容物的保存质量和保存时间,是最受关注的材料性能之一。
透气性测试设备所使用的检测方法大都可归为压差法和等压法两类,它们的测试原理不同,测试条件差别较大,但在阻隔性测试领域中都占有很重要的地位。
1、透气性测试概述压差法和等压法的概念是从标准ISO 15105 中得来的,即标准中的Differential-pressure method 和Equal-pressure method,相互对应,使得整个透气性测试领域的方法分类更加条理。
两种试验结果的单位不同,压差法的单位是cm3/m2·24h·0.1MPa,而等压法的单位是ml/m2·day。
真空法是压差法中最具代表性的一种测试方法:利用试样将渗透腔隔成两个独立的空间,先将试样两侧都抽成真空,然后向其中一侧(高压侧)充入0.1MPa(绝压)的测试气体,而另一侧(低压侧)保持真空状态,使试样两侧形成0.1MPa 的测试气体压差。
测试气体渗透通过薄膜进入低压侧并引起低压侧压力的变化,利用高精度真空规来测量这个压力变化量就可计算出测试气体对试样的气体透过量。
真空法采用负压差法来实现试样两侧0.1MPa 的压差,当然也可以通过正压差法来实现,最常用的正压差法是体积法。
传感器法测试原理是:利用试样将渗透腔隔成两个独立的气流系统,一侧为流动的测试气体(可以是纯氧气或是含氧气的混合气体),另一侧为流动的干燥氮气,试样两边的压力相等,但氧气分压不同。
在氧浓度差的作用下,氧气透过薄膜并被氮气流携带至传感器中,由传感器精确测量出氮气流中的氧气量,从而计算出材料的氧气透过率。
2、进行测试方法间数据比较的需要由于膜技术理论的支持,压差法在透气性测试中一直作为基础方法使用,科研检测机构多采用这种方法。
它的突出优点是对测试气体没有选择性,对不同气体的检测通用性非常好。
传感器法是随。
包装材料阻隔性检测摘要:本文详细介绍了材料的各类透气性测试方法及透湿性测试方法,并对测试过程中的注意事项进行了系统描述。
关键词:透气性,压差法,等压法,透湿性,传感器法1、透气性测试透气性是高聚物最重要的物理性能之一。
特别是塑料片材、薄膜、涂层等高聚物制品,对透气性能有特殊的要求。
透气性能与耐老化性能有密切关系,也与高分子结构有关,因而测定透气性具有重要的理论意义与实际价值。
测量高聚物透气性方法很多,用得较多的有压力法、容积法等,而用得最广泛的是压力法。
因为压力法准确性高、重复性好,容易自动记录,也容易实现。
从测试原理分类,包装材料的透气性测试有压差法和通过电量分析传感器的成分分析法两类。
压差法的测定原理是用试验薄膜隔成两个独立的空间,将其中一侧(高压室)充入测定用气体,而另一侧(低压室)则抽真空,这样在试样两侧就产生了一定的压差,高压室的气体就会通过薄膜渗透到低压室,通过测量低压室的压力或体积变化就可以得出气体的渗透率。
压差法具有简单、方便,可以测定各种气体,以及仪器设备价格较低等优点。
我国唯一的气体透过率国家标准GB/T1038-2000 就是采用了压差法,我国目前企业和事业单位所使用的气体透过率测试仪器也基本上是压差法的仪器。
电量分析型氧气透过率测试仪的原理是用试验膜隔成两个独立的气流系统,一侧为流动的待测气体(可以是纯氧气或含氧气的混合气体,可以设定相对湿度),另一侧为流动的具有稳定相对湿度的氮气。
试样两边的总气压相等,但氧的分压不同,在氧气的浓度差作用下,氧气透过薄膜。
通过薄膜的氧气在氮气流的载运下送至电量分析传感器中,电量分析传感器能测量出气流中所含的氧气量,从而计算出材料的氧气透过率。
电量分析型氧气透过率测试仪可以控制不同的湿度、温度及不同氧含量的气体等测试条件,能更有效地模拟包装在实际中的作用条件,测试过程中试样两侧压力相同,有利于减少试验过程中的泄漏和对试样的破坏,且其检测使用寿命不长,对于高氧气透过率的材料,测试过程中对检测探头的寿命影响不大,试验成本较高。