有效控製透氣性測試中的濕度

1.濕度對材料（liào）透氣性的影響

 

　　軟包裝材料主要是由各種各樣的高分子聚合物製成的。有（yǒu）些高分子聚合（hé）物（如纖維素材料、尼龍6、PVA、EVOH等）中（zhōng）含有羥基—OH、酰胺基—CNH—等，這些聚合物對水敏感，若環境濕度升高，環境（jìng）中（zhōng）的水分會向高分子聚合物中擴散，相當於加入了（le）一定（dìng）量的增塑劑，不僅會使材料中的自由體積增加，也使高分子的一（yī）些運動單元重排運動易於進行，提（tí）供使氣體（tǐ）分子擴散通過的瞬時縫隙的機會增（zēng）多，使氣體的滲透係數增大。然（rán）而對於另（lìng）外的（de）一些高分子聚（jù）合物，例如含有（yǒu）酯基（jī）—C—O—、氰基—C=N的高分子聚合物，濕度升高並不（bú）影響材料的透氣（qì）性。可（kě）見濕度的變化會對一些材料（liào）的透氣性帶來（lái）影響（xiǎng），而這（zhè）種（zhǒng）情況與材料（liào）的極性及親水性有（yǒu）關。

 

　　為了消除濕度帶來的影響，要求在進行試驗之前需按照同一調（diào）節環境進行（háng）試樣的狀（zhuàng）態調節，這樣（yàng）測試數據才具有可比性。GB/T 1038-2000中規定試樣應在GB/T 2918中（zhōng）規定的23℃±2℃環境下，將試樣放在幹燥器中進行48h以上狀態調節或按產品標準（zhǔn）規定（dìng）處理，其他透氣性測試標準也要求試（shì）驗前應對試樣（yàng）進行幹燥處理。

 

2.控（kòng）製透氣性測試（shì）中的濕度

 

　　由於在實際應用中對於測試環境濕度可控需求的增加，為了增強測試數據的實（shí）用性（xìng），在同一溫濕度條件下進行的材料透氣性測試數據也（yě）可以進行比對。然而濕度在影響材料透氣性的同時，本身也受（shòu）溫度等（děng）因素的影響，而且濕度控製不能依靠（kào）其他介質進行傳導必須對於測試氣體（tǐ）進行直接控製，因此實現透氣性（xìng）測（cè）試中的濕度控製（zhì）要比實現溫度控製困難。

 

2.1 對等壓法測試氣體濕度的（de）控製

 

　　等壓法的測試原理（參見圖1）是利用測試薄（báo）膜或薄片將滲透腔隔成兩個獨立的氣（qì）流係統，一側為流動（dòng）的測試氣體（可以是純氧氣或（huò）是含氧氣（qì）的混合（hé）氣體），另一（yī）側為流動的幹燥氮氣，試樣兩邊的（de）壓力（lì）相等，但氧氣分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣（qì）透過（guò）薄膜並被氮氣流送至氧傳感器中，由氧傳感器精確測量出氮氣流中攜帶的氧氣量，從而計（jì）算出材料的氧氣透過率。

                                

         圖（tú）1 等壓法測試原理

　　可見，對於等壓法來（lái）講，在整個測試過程中測試上腔和測試下腔中都有持續不斷的氣流通過，而試（shì）樣兩側氧氣分壓差的形成也是一種動態的（de）平衡。這種動（dòng）態的平衡不利（lì）於參數的（de）準確測量以及平（píng）衡（héng）的準確控製，然而卻有利於對測試氣體進行濕度控製，主要體現在（zài）氣（qì）流濕度測量的（de）方（fāng）便性、濕度的均勻性等幾個方麵。目前實際應用效（xiào）果較好的加濕方法有幹濕氣混合法、雙壓法，這兩種方法的濕度控製精度一（yī）般是（shì）±2％RH。

 

2.2 對壓差法測試氣體濕度的控製

 

　　壓差法測試原（yuán）理（參見圖2）是利用試樣將滲透腔隔成兩個獨立的（de）空間，先將試（shì）樣兩側（cè）都抽成真（zhēn）空，然後向其中一（yī）側充入0.1MPa（絕壓）的測試氣體，而另（lìng）一側則保（bǎo）持真空狀態。這樣在試樣兩側就形成了0.1MPa的測試氣體壓差，測試氣體滲透通過薄膜進入低壓側並引起低壓（yā）側壓力的變（biàn）化。通過使用（yòng）高精度測壓計測量（liàng）低壓側的壓力（lì）變化量就可以利用公式計算得到氣體透過量（liàng）。壓差法可用於（yú）氧氣、氮氣、二氧化（huà）碳、空氣等多種常見無機氣體的檢測。

                              

    圖2 壓差法測試原理

　　對於壓差法來講，在整個測試過程中，測試上腔和測試下腔（qiāng）中的測試氣體總量（liàng）是一定的，而試樣兩側測試氣體壓力差的形（xíng）成是一（yī）種穩定的靜態平衡。靜態（tài）平衡非常有利於各項試（shì）驗參數的（de）測量，然而卻給該法的測試氣體（tǐ）加濕帶來了（le）一定的困難（nán）。過去一直沒有實現（xiàn）在一定濕度下的壓差法試驗，因此該法的濕度控製一直被視為不可實（shí）現的。今年LabthinkMD传媒视频（guāng）依靠自身（shēn）豐富的檢測設備研發經驗，總結（jié）各種加濕方法的（de）優劣，將飽和鹽溶液濕度發生法與幹濕氣混合法加以結合，開發出獨特（tè）的專用於真空壓差法氣體滲透儀的濕度發生係統，來實現對各種幹燥試驗氣體的（de）加濕，從而得到（dào）具有一（yī）定濕度（dù）和溫度的試驗氣體，目前可實現0%～100％RH中各種濕度的發生，技術手段新穎。

 

3. 總結

 

　　實現測試環境的溫濕（shī）度控製是檢測包裝材料在實際應用環境中透氣性能的條件之一，為避免由於環境變化而導致的設計失誤提供檢測手（shǒu）段。目前，通過幹濕氣混合法、雙壓法可以實現對於等（děng）壓法中測試氣體的濕度控製，而由LabthinkMD传媒视频開發的SHG-01 濕度發生裝置（zhì）首次實現了對於壓差法測試氣體的濕度控（kòng）製。