摘要：氣球中的氣體含量將直接影響氣球美觀和正常使用效果。氣球中充填的安全氣體為氦氣，本文依據(jù)壓差法原理測(cè)試了氣球用薄膜的氦氣透過(guò)量，并介紹了試驗(yàn)原理、設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀的參數(shù)及適用范圍、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容，為氣球?qū)?nèi)部氣體保存能力的驗(yàn)證提高參考。

關(guān)鍵詞：氣球、氦氣、氦氣透過(guò)量、氣體透過(guò)量、壓差法氣體滲透儀

1、意義

氣球是一種充滿(mǎn)氣體并密封而成的中空袋，常見(jiàn)的外膜材質(zhì)有橡膠、鍍鋁膜、乳膠、牛津布、PVC、PA、PE等。無(wú)論采用何種形狀及材質(zhì)，在充填氣體時(shí)均會(huì)對(duì)氣球用薄膜產(chǎn)生一定的撐脹作用，因此氣球用薄膜應(yīng)具有良好的柔韌性。此外，為了保證氣球具有完好的形狀功能性，延長(zhǎng)其使用時(shí)間，氣球用薄膜應(yīng)很好的保存其內(nèi)部的氣體，減少氣體的散失，這就要求氣球用薄膜具有良好的氣體阻隔性能。

為了降低氣球的危險(xiǎn)系數(shù)，安全性高的氦氣逐漸被廣泛用作氣球的填充氣體，因此，本文針對(duì)性的測(cè)試了氣球用薄膜對(duì)氦氣的阻隔性能。

圖1 常見(jiàn)氣球的樣式

2、試驗(yàn)樣品

本次試驗(yàn)以彩色氣球用塑料薄膜為試驗(yàn)樣品。

3、試驗(yàn)依據(jù)

塑料薄膜氣體透過(guò)量的測(cè)試方法主要包括等壓法(庫(kù)倫法)、壓差法兩種原理方法，前者僅可用于氧氣透過(guò)量的測(cè)試，后者可測(cè)試的氣體種類(lèi)較多。本次試驗(yàn)根據(jù)壓差法原理進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試過(guò)程依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1038-2000《塑料薄膜與薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法 壓差法》。

4、試驗(yàn)原理及設(shè)備

本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

圖1  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗(yàn)原理

壓差法原理是通過(guò)使試樣兩側(cè)保持一定的壓力差實(shí)現(xiàn)氣體滲透過(guò)程，并根據(jù)壓力的變化值計(jì)算氣體透過(guò)量的原理方法。具體的試驗(yàn)過(guò)程為，利用裝夾到設(shè)備測(cè)試腔中的試樣將測(cè)試腔分成上、下兩個(gè)試驗(yàn)腔，上腔中充入一定量的測(cè)試氣體形成高壓環(huán)境，下腔通過(guò)抽真空形成低壓腔，使得試樣的兩側(cè)便存在一定的壓力差，氣體從高壓側(cè)滲透過(guò)試樣進(jìn)入低壓腔，通過(guò)監(jiān)測(cè)低壓腔內(nèi)壓力隨滲透時(shí)間的變化情況，得到試樣的氣體透過(guò)量等相關(guān)滲透性能參數(shù)。

4.2 設(shè)備參數(shù)

• 0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa；控溫范圍為5℃ ~ 95℃，控溫精度為±0.1℃；控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH；有三個(gè)*獨(dú)立的試驗(yàn)腔，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果；經(jīng)過(guò)改制，本設(shè)備還可支持有毒性氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備專(zhuān)業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)量、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。

• 薄膜類(lèi)：如各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料。
• 片材類(lèi)：如各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本設(shè)備還可擴(kuò)展至航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試。

(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過(guò)性能測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣、空氣等?/span>

(4) 本設(shè)備可滿(mǎn)足多項(xiàng)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5、試驗(yàn)過(guò)程

(1) 裁樣  沿著氣球用薄膜的封邊處將樣品剪開(kāi)，平鋪成單片膜，在樣品的平整處裁取3片直徑為97 mm的試樣。

(2) 裝樣  沿3個(gè)測(cè)試腔的周邊分別均勻涂抹一層真空油脂，并在測(cè)試區(qū)域內(nèi)分別放置1片直徑為65 mm濾紙。將裁剪的試樣粘貼在試驗(yàn)腔上，輕輕按壓試樣與測(cè)試腔的貼合處，除去兩者之間的氣泡，合上上腔，并擰緊。

(3) 試驗(yàn)  連接氦氣氣源，在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱(chēng)、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度、抽真空時(shí)間等參數(shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，打開(kāi)真空泵，試驗(yàn)開(kāi)始，設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)低壓腔壓力。試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備顯示測(cè)試結(jié)果。

6、試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)所測(cè)試3個(gè)試樣的結(jié)果值分別為70.16 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、72.62 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、69.31 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，樣品的氦氣透過(guò)量取3個(gè)試樣測(cè)試結(jié)果的平均值70.69 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

氣球用薄膜具有較低的氣體透過(guò)量是保證氣球能夠長(zhǎng)時(shí)間保持飽滿(mǎn)狀態(tài)的關(guān)鍵因素之一。本文利用壓差法原理測(cè)試了一種塑料氣球膜樣品的氦氣透過(guò)量，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，設(shè)備易于操作，試驗(yàn)效率高，測(cè)試結(jié)果的均勻性與穩(wěn)定性好，測(cè)試精度高，可以準(zhǔn)確的反映出樣品對(duì)內(nèi)部氦氣的保存能力。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備可測(cè)試包裝材料對(duì)氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、空氣、氦氣、六氟化硫、水蒸氣等的阻隔性能及其拉伸性能、抗沖擊性能、耐撕裂性能、爽滑性、熱封及密封性能、溶劑殘留及總遷移量等多種性能指標(biāo)。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。