阻隔性薄膜透气性能的压差法和等压法测试分析
压力差对薄膜材料气体透过量测试的影响分析
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压 力差 对薄膜材料气体 透过 量测试 的影 响分析
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材料的透气性测试与透气度测试
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。
阻隔性方法介绍
221200.00
压差法气体渗透仪 VAC-V2 （三腔独立）
355000.00
2、等压法气体透过量的测 试方法
等压法原理 又称：库仑法或电量分析法
单位为：cm3/（m2.24h)
名称
型号
氧气透过率测试仪 OX2/231 (两腔均值)
价格 （元）
122000.00
图形
氧气透过率测试系 OX2/230 统
基础方法
常规方法
商业方法
高
高
高
GB/T 1037-1988 、ISO 15106-3 、 DIN ASTM F1249-06 、
ASTM E96、ISO 53122-2 、 GB/T ASTM F372-01 、 ISO
2528：1995
21529ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
15106-2
测试成本 特点比较
低
1. 国家标准方法 2. 基础方法 3. 测试成本低
对应兰光产品：
名称
型号
水蒸气透过率测 W3/030 试仪
（三测试腔）
价格（元） 图形
125000.00
水蒸气透过率测 W3/060 试系统
（六测试腔）
178000.00
水蒸气透过率测 试仪
（十二测试腔）
W3/0120 238000.00
• 2、电解法测试方法又称电量法，是在杯式法基础上发展 起来的一种方法，这种测试方法效率较高，精度高，是商 业用途非常广的一种方法，像ISO 15106-3、DIN 531222均采用此方法。原来的国家标准测试水蒸汽渗透率均采 用GB1037（杯式法）来测试，我们在2008年10月起草的 GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 电解传感器法》正式实施。
食品包装材料阻隔性能检测方法介绍41页PPT
4.全球首创的全自动重量法透湿性测试 □ 测试时间短，重复性高，测试效率高 □ 试验时间不受干燥剂能力的限制 □ 实现自动化检测 □ 一台主机可连接九台卫星机
W3/060 水蒸气透过率测试系统
阻隔性能检测技术创新
传统的称重法测试
人工称量：恒温恒湿箱 + 天平 + 手工计算 □ 无法在恒定条件下进行实验，破坏渗透平衡 □ 精度低，重复性差，测试时间长 □ 试验过程人工操作，人为因素多
阻隔性能检测技术创新
2.等差法（库仑法）测试设备
□ 三腔一体集成块专利技术；
OX2/230 氧气透过率测试系统
传统设备控制示意图
阻隔性能检测技术创新
2.等差法（库仑法）测试设备
□一台主机可连接九台卫星机； □氧气透过率与水蒸汽透过率混合测试控制；
阻隔性能检测技术创新
3.透气性测试——双检法 压差法 等压法
阻隔性能检测技术创新
1.压差法测试设备
□ 扩展有毒、易爆等危险气体的试验.
■ 北京化工大学 （测试CH4-甲烷） ■ 北京科技大学 （测试CH4-甲烷） ■ 中国石油大学 （测试CH4-甲烷，氢气）
阻隔性能检测技术创新
1.压差法测试设备
□压差法原理测试容器整体气体透过率，全球首创；
G2/130 压差法容器气体透过率测试仪
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
渗透原理图
常用的检测方法：
气体：压差法（基础方法） 等压法（库仑传感器法-商业方法）
水蒸气：称重法（基础方法 仲裁方法） 传感器法（湿度传感器法、 红外传感器法、 电解传感器法）
如何选择透气性测试方法(精)
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
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
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！。
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第３３卷 第７期 ２０１９年７月
檼檼檼檼檼殥 标准与测试
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Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ，２０１９
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阻隔性薄膜透气性能的压差法和等压法测试分析
郭彦峰１，付云岗１，王 思１，张 伟１，王思宇２，夏荣厚１
（１．西安理工大学印刷包装与数字媒体学院，西安７１００４８；２．陕西省产品质量监督检验研究院，西安７１００４８）
摘 要：利用压差法、等法研究了４种阻隔性塑料薄膜的氧气和二氧化碳气体透过量，分析了温度、薄膜类型和厚度、 相对湿度对透气性能的影响关系，对比了２种测试方法的薄膜透氧量。结果表明，１２μｍＰＥＴ、１２μｍＰＥＴ／Ａｌ、２５μｍＰＥＴ 和２５μｍＰＶＤＣ薄膜的氧气、二氧化碳气体的透过量都受温度影响显著，都随着温度的升高而增大，其对数形式与热力学 温度的倒数都呈线性关系；这４种阻隔性薄膜对氧气、二氧化碳气体的透过性能都存在明显差异，１２μｍＰＥＴ 薄膜的透过 量最大，２５μｍＰＥＴ薄膜和２５μｍＰＶＤＣ薄膜次之，１２μｍＰＥＴ／Ａｌ薄膜最小，而且它们对二氧化碳和氧气的透过量之比值 都超过了４倍，都具有优良的阻隔性能和选择透过性。 关 键 词：薄膜；透气性能；压差法；等压法 中图分类号：ＴＱ３２５．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１９２７８（２０１９）０７００８９０７ 犇犗犐：１０．１９４９１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１９２７８．２０１９．０７．０１５
０ 前言
目前全球包装领域的塑料使用量约占塑料总消费
收稿日期：２０１８１２２５ 陕西省教育厅重点实验室科学研究计划项目（１５ＪＳ０７４）；国 家质检总局科技计划项目（２０１４ＱＫ１３１） 联系人，ｇｕｏｙｆ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
量的３５ ％，而我国塑料包装在包装产业总产值中的比 例已超过３０ ％，其中阻隔性薄膜在食品、药品、果品等 保质保鲜包 装 技 术 领 域 发 挥 着 重 要 作 用，其 渗 透 性 能 及其测试方法是一个非常重要的研究重点［１４］。例如， 潘建 平、刘 孝 锋 等［５６］对 比 分 析 了 压 差 法 和 等 压 法，李 霞等［７］提 出 了 小 袋 法，张 长 峰 等［８］建 立 了 一 种 基 于 聚 乙烯薄 膜 气 调 包 装 的 条 件 的 透 气 系 数 计 算 方 法，而 Ａｃｅｒｂｉ等［１］提出在热封形态和使用条件下检测食品包