压差法气体渗透测试仪是一种用于测定塑料薄膜、片材、纸张、复合膜等材料对气体渗透性能的检测设备,广泛应用于食品包装、药品包装、医疗器械及新材料研发等领域。在包装行业中,材料的气体阻隔性能直接影响产品的保质期和储存稳定性。例如,食品包装需要控制氧气透过率以延缓氧化变质,药品包装需要控制水蒸气透过率以防止药品吸潮。压差法气体渗透测试仪通过测量在恒定压差下气体透过试样的速率,获得材料的气体透过率、渗透系数和扩散系数等参数,为包装材料的选择和质量控制提供数据依据。
该设备的核心工作原理基于压差法。测试时,将试样固定在测试腔中,将腔体分为高压侧和低压侧。高压侧充入测试气体(如氧气、二氧化碳、氮气等),低压侧抽真空或保持较低压力,在两侧之间形成恒定的压差。气体分子在压差驱动下透过试样从高压侧向低压侧扩散,低压侧的压力随时间逐渐升高。通过测量低压侧压力随时间的变化速率,结合试样面积、厚度和测试温度,计算出材料的气体透过率。以下从主要结构、操作方法和注意事项三个方面展开介绍。
一、主要结构与功能
1.测试腔体:由高压腔和低压腔组成,中间用于夹持试样。腔体材质通常为不锈钢,密封面经过精密加工,配备密封圈以保证测试过程中的气密性。
2.压力控制系统:包括高压侧气源接口、减压阀和压力传感器,用于设定和维持高压侧的压力。低压侧配备真空泵和真空传感器,用于抽真空和测量低压侧的压力变化。
3.温度控制系统:通过恒温箱或加热夹套将测试腔体维持在设定温度(通常为23℃或38℃),温度稳定性对测试结果有直接影响。
4.数据采集与处理系统:由压力传感器、数据采集卡和计算机软件组成,自动记录低压侧压力随时间的变化曲线,并根据预设公式计算气体透过率。
5.测试气体:常用氧气、二氧化碳、氮气等。测试气体纯度通常要求≥99.9%。
二、使用方法
1.样品准备:从待测材料上裁取平整、无褶皱、无缺陷的试样,通常为圆形或方形。用测厚仪测量试样厚度,取多点平均值。若试样表面有灰尘或油污,应先用软布轻轻擦拭。
2.试样安装:打开测试腔,将试样放置在低压腔和高压腔之间,确保试样完全覆盖测试区域且无偏斜。合上腔体,均匀拧紧密封螺栓,避免用力过猛导致试样变形或密封圈损坏。
3.开机与预热:接通电源,启动仪器和计算机软件,预热至设定温度(通常15-30分钟),确保腔体温度稳定。
4.抽真空与检漏:启动真空泵对低压侧抽真空至设定值(如<10Pa),关闭真空阀,观察压力上升速率。若压力快速上升,说明系统存在泄漏,需检查密封圈和管路连接。
5.参数设置与测试:在软件中输入试样名称、厚度、测试面积、测试温度和测试气体类型。设定高压侧压力(通常为0.1MPa或100kPa)。启动测试程序,高压侧充入测试气体,软件自动记录低压侧压力变化。
6.数据读取与报告:测试达到设定时间或压力变化达到规定值后自动结束。软件计算气体透过率、渗透系数和扩散系数,生成测试报告。
三、使用注意事项与维护
1.密封性检查:每次测试前必须进行系统检漏,密封圈应保持清洁、无划痕。发现密封圈老化或变形时及时更换。
2.试样状态要求:试样应平整、无穿孔和裂纹。对于有涂层的材料,注意涂层面朝向应与实际使用方向一致。试样厚度不均匀会导致测试偏差。
3.温度控制:温度对气体渗透速率影响较大,测试过程中应保持温度稳定(波动通常不超过±0.5℃)。不同温度下的测试结果不可直接比较。
4.压力设定:高压侧压力应与实际应用条件匹配,过高的压力可能导致试样破裂或密封失效。测试气体应干燥、洁净,避免水分和油污进入腔体。
5.真空泵维护:定期检查真空泵油位和油质,油质乳化或变黑时及时更换。保持真空泵进气口过滤器清洁。
6.清洁与保养:每次测试后清洁测试腔体和密封面,去除残留物。长期不使用时,应关闭气源和电源,保持腔体干燥。
压差法气体渗透测试仪是评价包装材料阻隔性能的常用设备,其测试结果对于包装设计、材料选型和产品质量控制具有参考意义。规范的操作包括试样的平整制备、系统检漏、温度稳定和压力准确设定。使用中应注意密封圈状态、试样方向和真空泵维护。定期校准仪器和清洁腔体有助于保证测试结果的可靠性。通过规范操作和有效维护,压差法气体渗透测试仪可在材料气体阻隔性能检测中发挥其应有的作用。