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1.濕度對(duì)材料透氣性的影響

 

      軟包裝材料主要是由各種各樣的高分子聚合物制成的。有些高分子聚合物（如纖維素材料、尼龍6、PVA、EVOH等）中含有羥基—OH、酰胺基—CNH—等，這些聚合物對(duì)水敏感，若環(huán)境濕度升高，環(huán)境中的水分會(huì)向高分子聚合物中擴(kuò)散，相當(dāng)于加入了一定量的增塑劑，不僅會(huì)使材料中的自由體積增加，也使高分子的一些運(yùn)動(dòng)單元重排運(yùn)動(dòng)易于進(jìn)行，提供使氣體分子擴(kuò)散通過的瞬時(shí)縫隙的機(jī)會(huì)增多，使氣體的滲透系數(shù)增大。然而對(duì)于另外的一些高分子聚合物，例如含有酯基—C—O—、氰基—C=N的高分子聚合物，濕度升高并不影響材料的透氣性?？梢姖穸鹊淖兓瘯?huì)對(duì)一些材料的透氣性帶來影響，而這種情況與材料的極性及親水性有關(guān)。

 

       為了消除濕度帶來的影響，要求在進(jìn)行試驗(yàn)之前需按照同一調(diào)節(jié)環(huán)境進(jìn)行試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)，這樣測試數(shù)據(jù)才具有可比性。GB/T 1038-2000中規(guī)定試樣應(yīng)在GB/T 2918中規(guī)定的23℃±2℃環(huán)境下，將試樣放在干燥器中進(jìn)行48h以上狀態(tài)調(diào)節(jié)或按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定處理，其他透氣性測試標(biāo)準(zhǔn)也要求試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行干燥處理。

 

2.控制透氣性測試中的濕度

 

        由于在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于測試環(huán)境濕度可控需求的增加，為了增強(qiáng)測試數(shù)據(jù)的實(shí)用性，在同一溫濕度條件下進(jìn)行的材料透氣性測試數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行比對(duì)。然而濕度在影響材料透氣性的同時(shí)，本身也受溫度等因素的影響，而且濕度控制不能依靠其他介質(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)必須對(duì)于測試氣體進(jìn)行直接控制，因此實(shí)現(xiàn)透氣性測試中的濕度控制要比實(shí)現(xiàn)溫度控制困難。

 

2.1 對(duì)等壓法測試氣體濕度的控制

 

         等壓法的測試原理（參見圖1）是利用測試薄膜或薄片將滲透腔隔成兩個(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為流動(dòng)的測試氣體（可以是純氧氣或是含氧氣的混合氣體），另一側(cè)為流動(dòng)的干燥氮?dú)猓嚇觾蛇叺膲毫ο嗟?，但氧氣分壓不同，在氧氣的濃度差作用下，氧氣透過薄膜并被氮?dú)饬魉椭裂鮽鞲衅髦校裳鮽鞲衅鳒y量出氮?dú)饬髦袛y帶的氧氣量，從而計(jì)算出材料的氧氣透過率。

                                

         圖1 等壓法測試原理

        可見，對(duì)于等壓法來講，在整個(gè)測試過程中測試上腔和測試下腔中都有持續(xù)不斷的氣流通過，而試樣兩側(cè)氧氣分壓差的形成也是一種動(dòng)態(tài)的平衡。這種動(dòng)態(tài)的平衡不利于參數(shù)的準(zhǔn)確測量以及平衡的準(zhǔn)確控制，然而卻有利于對(duì)測試氣體進(jìn)行濕度控制，主要體現(xiàn)在氣流濕度測量的方便性、濕度的均勻性等幾個(gè)方面。目前實(shí)際應(yīng)用效果較好的加濕方法有干濕氣混合法、雙壓法，這兩種方法的濕度控制精度一般是±2％RH。

 

2.2 對(duì)壓差法測試氣體濕度的控制

 

         壓差法測試原理（參見圖2）是利用試樣將滲透腔隔成兩個(gè)獨(dú)立的空間，先將試樣兩側(cè)都抽成真空，然后向其中一側(cè)充入0.1MPa（絕壓）的測試氣體，而另一側(cè)則保持真空狀態(tài)。這樣在試樣兩側(cè)就形成了0.1MPa的測試氣體壓差，測試氣體滲透通過薄膜進(jìn)入低壓側(cè)并引起低壓側(cè)壓力的變化。通過使用高精度測壓計(jì)測量低壓側(cè)的壓力變化量就可以利用公式計(jì)算得到氣體透過量。壓差法可用于氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、空氣等多種常見無機(jī)氣體的檢測。

                              

    圖2 壓差法測試原理

       對(duì)于壓差法來講，在整個(gè)測試過程中，測試上腔和測試下腔中的測試氣體總量是一定的，而試樣兩側(cè)測試氣體壓力差的形成是一種穩(wěn)定的靜態(tài)平衡。靜態(tài)平衡非常有利于各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)的測量，然而卻給該法的測試氣體加濕帶來了一定的困難。過去一直沒有實(shí)現(xiàn)在一定濕度下的壓差法試驗(yàn)，因此該法的濕度控制一直被視為不可實(shí)現(xiàn)的。今年Labthink蘭光依靠自身豐富的檢測設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)各種加濕方法的優(yōu)劣，將飽和鹽溶液濕度發(fā)生法與干濕氣混合法加以結(jié)合，開發(fā)出*的于真空壓差法氣體滲透儀的濕度發(fā)生系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)各種干燥試驗(yàn)氣體的加濕，從而得到具有一定濕度和溫度的試驗(yàn)氣體，目前可實(shí)現(xiàn)0%～100％RH中各種濕度的發(fā)生，技術(shù)手段新穎。

 

3. 總結(jié)

 

        實(shí)現(xiàn)測試環(huán)境的溫濕度控制是檢測包裝材料在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中透氣性能的條件之一，為避免由于環(huán)境變化而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失誤提供檢測手段。目前，通過干濕氣混合法、雙壓法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于等壓法中測試氣體的濕度控制，而由Labthink蘭光開發(fā)的SHG-01 濕度發(fā)生裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)于壓差法測試氣體的濕度控制。