壓差法氣體滲透儀操作規程

對于材質結構相同的包裝材料而言，材料的厚度是影響其阻隔性能的重要因素。材料的厚度增加，延長了氣體在包裝材料中的滲透路徑，使得氣體從試樣的一側滲透到另一側的時間增加，從而降低了滲透過材料的氣體量，提高了材料對氣體的阻隔性能。然而，材料厚度增加勢必會提高包裝成本，且環保性降低，因此，在選用包裝時如何協調控制包裝成本、保證包裝環保性及阻隔性三者的關系，則需要研究材料厚度與其阻隔性能的關系。本文針對性測試了相同材質材料、不同厚度薄膜對應的氧氣透過量，并繪制厚度與氧氣透過量關系趨勢圖，以評價厚度對材料阻氧性的影響。

1、試驗樣品

本次試驗以某種單層膜材料為試驗樣品，分別測試厚度為10μm、12μm、15μm、25μm樣品的氧氣透過量。

2、試驗依據

目前，軟塑包裝材料氧氣透過量的測試方法包括壓差法、等壓法(庫侖計法)，本次試驗采用壓差法對樣品進行測試，試驗過程依據方法標準GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》進行。

3、試驗設備

本文采用GPT-203 壓差法氣體滲透儀測試樣品的氧氣透過量，該設備由濟南賽成儀器電子科技有限公司自主研發生產。

3.1 試驗原理

壓差法原理即根據壓力傳感器所測得氣體壓力的變化情況得到材料的氣體滲透性能相關參數，也是通過壓力差使氣體在試樣兩側發生滲透。將試樣裝夾在設備的測試腔中，使設備的上、下腔分開，上腔中充填測試氣體，下腔通過抽真空形成低壓環境，上腔的氣體通過試樣滲透到下腔中，下腔中的氣體壓力因此而發生變化。通過下腔中的壓力傳感器對下腔氣體壓力隨滲透時間的增加情況的實時監測，即可計算得到試樣的氣體透過量、氣體滲透系數、擴散系數及溶解度系數等氣體滲透參數。

3.2設備參數

測試范圍 0.1 ~ 10,000 cm3/m2·24h·0.1MPa（常規）

試樣件數 1件

真空分辨率 0.05 Pa

測試腔真空度

控溫范圍 室溫 ~ 50°C

控溫精度 ±0.5°C

試樣尺寸 Φ95 mm

透過面積 33.18 cm2

試驗氣體 O2、N2、CO2等氣體 (氣源用戶自備）

試驗壓力 0.4 MPa ~ 0.6 MPa

接口尺寸 Ф6 mm聚氨酯管

外形尺寸 400 mm (L) × 475 mm (W) × 450 mm (H)

電源 AC 220V 50Hz

凈重 75 kg

4、試驗過程

(1) 從厚度為10 μm的樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣，在設備的三個測試腔周邊均勻涂抹真空油脂，并各放置一片支撐用濾紙，然后將3片試樣分別裝夾在3個測試腔中，擰緊測試腔蓋。

(2) 設備連接氧氣氣源。在控制軟件中設置試樣名稱、試樣厚度、試驗溫度、濕度及試驗模式等參數信息，點擊試驗選項，打開真空泵，啟動試驗。設備按照設定的參數對試樣的氧氣滲透性能進行測試，并在試驗結束后顯示試驗結果。

(3) 按照(1)、(2)中的步驟依次測試厚度為12 μm、15 μm、25 μm樣品的氧氣透過量。

5、試驗結果

取每種樣品3片試樣測試結果的算術平均值為該樣品的氧氣透過量。本次所測得厚度為10 μm、12 μm、15 μm、25 μm樣品的氧氣透過量分別為84.608 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、67.069 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、56.483 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、29.164 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。

6、結論

本次試驗利用壓差法設備GPT-203 壓差法氣體滲透儀對4種厚度不同的相同材質薄膜樣品的氧氣透過量進行了測試，設備易于操作，試驗效率高，試驗結果的精度高，重復性好，可以真實的反映出樣品對氧氣的阻隔性能。隨著厚度的增加，樣品的氧氣透過量降低，說明樣品對氧氣的阻隔性能隨樣品厚度的增加而提高；另外，隨著厚度的增加，樣品氧氣透過量的變化趨勢變緩，即在樣品厚度較薄時，厚度增加，樣品的阻氧性能提高明顯，但隨著厚度的繼續增加，厚度的變化對提高樣品阻氧性能的影響變小。

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