如何对薄膜厚度，结构，微观形貌及成份进行测试

薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜，并高速流动，热传递效率高，停留时间短，可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型蒸发器。薄膜蒸发器是一种蒸发器的类型，特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。

机组由蒸发器、汽液分离器、预热器三个部件和一只简易分离器组成，蒸发器为升膜式列管换热器。该蒸发器具有生产能力大、效率高、物料受热时间短等特点，适用于制药、食品、化工等行业的稀溶液浓缩，本设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能，经久耐用。

蒸发器主要由加热室及分离室组成。

按加热室的结构和操作时溶

液的流动情况，可将工业中常用的间接加热蒸发器分为循环型(非膜

式)和单程型(膜式)两大类。

一、循环型(非膜式)蒸发器

这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的循环运动，

以提高

传热效果、

缓和溶液结垢情况。由于引起循环运动的原因不同，

可分

为自然循环和强制循环两种类型。

前者是由于溶液在加热室不同位置

上的受热程度不同，

产生了密度差而引起的循环运动；

后者是依靠外

加动力迫使溶液沿一个方向作循环流动。

(一)*循环管式(或标准式)蒸发器

*循环管式蒸发器，

加热室由垂直管束组成，

管束*有一根

直径较粗的管子。

细管内单位体积溶液受热面大于粗管的，

即前者受

热好，溶液汽化得多，因此细管内汽液混合物的密度比粗管内的小，

这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的连续规则的自然

循环运动。

粗管称为降液管或*循环管，

细管称为沸腾管或加热管。

为了促使溶液有良好的循环，

*循环管截面积一般为加热管总截面

积的

40％一

100％。管束高度为

1—2m；加热管直径在

25～75mm

之

间、长径之比为

20～40

摘要：薄膜的厚度是影响氧气透过量的重要因素。本文分别测试了厚度为10 μm、12 μm、15 μm、25 μm的同种材质的薄膜材料的氧气透过量，对比了该材质薄膜的氧气透过量随相应厚度变化情况，并介绍了试验原理、相关压差气体渗透仪的参数及适用范围、试验过程等内容，为材料氧气透过量的研究及测试提供参考。

关键词：厚度、氧气透过量、压差法、压差法气体渗透仪、薄膜材料、阻氧性能

1、意义

对于材质结构相同的包装材料而言，材料的厚度是影响其阻隔性能的重要因素。材料的厚度增加，延长了气体在包装材料中的渗透路径，使得气体从试样的一侧渗透到另一侧的时间增加，从而降低了渗透过材料的气体量，提高了材料对气体的阻隔性能。然而，材料厚度增加势必会提高包装成本，且环保性降低，因此，在选用包装时如何协调控制包装成本、保证包装环保性及阻隔性三者的关系，则需要研究材料厚度与其阻隔性能的关系。本文针对性测试了相同材质材料、不同厚度薄膜对应的氧气透过量，并绘制厚度与氧气透过量关系趋势图，以评价厚度对材料阻氧性的影响。

2、试验样品

本次试验以某种单层膜材料为试验样品，分别测试厚度为10μm、12μm、15μm、25μm样品的氧气透过量。

3、试验依据

目前，软塑包装材料氧气透过量的测试方法包括压差法、等压法(库仑计法)，本次试验采用压差法对样品进行测试，试验过程依据方法标准GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》进行。

4、试验设备

本文采用GPT-203压差法气体渗透仪测试样品的氧气透过量，该设备由济南赛成电子科技有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理

仪器采用压差法测试原理，将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，夹紧。首先对低压腔（下腔）进行真空处理，然后对整个系统抽真空；当达到规定的真空度后，关闭测试下腔，向高压腔（上腔）充入一定压力的试验气体，并保证在试样两侧形成一个恒定的压差（可调）；这样气体会在压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透，通过对低压侧内压强的监测处理，从而得出所测试样的各项阻隔性参数。

4.2 适用范围

基础应用

薄膜——适用于各种塑料薄膜、塑料复合薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料的气体渗透性能测试

片材——适用于各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料的气体渗透性能测试，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等

扩展应用

多种不同气体——适合于多种气体的透过率测试，如氧气、二氧化碳、氮气、空气、氦气等

易燃易爆气体——适用于各种薄膜对易燃易爆气体的阻隔性能测试

生物降解膜——适用于生物降解膜的透气性能测试，如淀粉生物降解袋等

航空航天用材料——适用于航空航天用材料的气体透过率测试，如飞艇气囊的氦气透过性测试

纸及纸板——适用于纸及纸塑等复合材料的透气性测试，如烟包铝箔纸、利乐包装片材、方便面纸碗、一次性纸杯等

漆膜——适用于基材上涂覆油漆薄膜的透气性测试

玻纤布、玻纤纸等材料——适用于玻纤布、玻纤纸等材料的透气性测试，如特氟龙漆布、特氟龙高温布、氟硅胶布等

化妆品软管片材——适用于各种化妆品软管、铝塑管、牙膏管片材的气体透过性测试

各种橡胶片材——适用于各种橡胶片材的透气性测试，如汽车轮胎透气性测试

5、试验过程

(1) 从厚度为10 μm的样品表面裁取3片直径为97 mm的试样，在设备的三个测试腔周边均匀涂抹真空油脂，并各放置一片支撑用滤纸，然后将3片试样分别装夹在3个测试腔中，拧紧测试腔盖。

(2) 设备连接氧气气源。在控制软件中设置试样名称、试样厚度、试验温度、湿度及试验模式等参数信息，点击试验选项，打开真空泵，启动试验。设备按照设定的参数对试样的氧气渗透性能进行测试，并在试验结束后显示试验结果。

(3) 按照(1)、(2)中的步骤依次测试厚度为12 μm、15 μm、25 μm样品的氧气透过量。

6、试验结果

取每种样品3片试样测试结果的算术平均值为该样品的氧气透过量。本次所测得厚度为10 μm、12 μm、15 μm、25 μm样品的氧气透过量分别为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)。根据样品厚度及对应的氧气透过量作图，如图2所示。

7、结论

本次试验利用压差法设备GPT-203 压差法气体渗透仪对4种厚度不同的相同材质薄膜样品的氧气透过量进行了测试，设备易于操作，试验效率高，试验结果的精度高，重复性好，可以真实的反映出样品对氧气的阻隔性能。从图2中可以看出，随着厚度的增加，样品的氧气透过量降低，说明样品对氧气的阻隔性能随样品厚度的增加而提高；另外，随着厚度的增加，样品氧气透过量的变化趋势变缓，即在样品厚度较薄时，厚度增加，样品的阻氧性能提高明显，但随着厚度的继续增加，厚度的变化对提高样品阻氧性能的影响变小。

济南赛成仪器一直致力于为大部分国家客户提供高性价比的整体解决方案，公司的核心宗旨就是持续创新，打造高精尖检测仪器，满足行业内不同客户的品控需求，期待与行业内的企事业单位增进交流和合作。

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瓦楞纸板是一个多层的黏合体，具有较高的机械强度，能抵受搬运过程中的碰撞和摔跌，在包装行业中应用广泛。瓦楞纸是制造各种纸箱及包装的主要材料，瓦楞纸的质量以及强度将直接影响到纸箱或是包装的质量。瓦楞纸的厚度也是纸箱外观重要缺陷检验项目之一。瓦楞纸的厚度指标如何,直接影响到纸板的边压强度,戳穿强度和抗压强度等个性能。因此，严格的测定瓦楞纸的厚度指标在包装印刷和生产中是非常重要的环节，对于保证产品质量和性能有着相当重要的意义。

为此就有必要，对纸板的厚度制定一个标准，目前主要性能参数和技术指标的有关规定是：GB/T 6547《瓦楞纸板厚度测定法》，本标准规定了瓦楞纸板厚度的测定方法，其原理：瓦楞纸板试样在规定的压力下，在厚度计两平行平面之间测量的距离。适用于测定各种类型的瓦楞纸板的厚度。

除了这些外，GB/T 6547还规定了测试的仪器。瓦楞纸板厚度测试仪具有一个圆形底盘和一个与该底盘是同心圆的柱状轴向活动平面、底盘和活动平面的接触面积都是(100.2)cm2，测量平面间的不平行度应在圆形底盘直径的 1/1000之内。柱状活动平面施加的压力为(20+0.5)kpa。仪器足够准确，所测数据较好至0.05mm。

测试步骤：

1.大气条件下进行测试,每个试样在不同的点测量两次

2.将试样水平地放入仪器的两个平面之间，试样的边缘与圆形底盘边缘之间的较小距离不小于50mm。

3.测量时应轻轻地以2-3mm/min 的速度将活动平面压在试样上，以避免产生任何冲击作用，并保证试片与厚度仪测量平面的平行。

4.当示值稳定但要在纸板被“压陷”下去前读数。读数时不许将手压在仪器上和试片上。

5.重复上述步骤测试其余的四个试样。

基于该标准规定济南赛成电子科技有限公司自主研发了一款专业测试瓦楞纸厚度的仪器——CHY-CA 测厚仪，采用机械接触式测量原理，严格按照标准方法进行测量，有效保证了测试的规范性和准确性。

赛成仪器立足济南，服务寰球。公司始终秉承持续创新的经营理念，用匠心铸就精品，以品质赢得信赖。赛出品质，成就共赢！期待与行业内的企事业单位增进交流和合作。

对于材质结构相同的包装材料而言，材料的厚度是影响其阻隔性能的重要因素。材料的厚度增加，延长了气体在包装材料中的渗透路径，使得气体从试样的一侧渗透到另一侧的时间增加，从而降低了渗透过材料的气体量，提高了材料对气体的阻隔性能。然而，材料厚度增加势必会提高包装成本，且环保性降低，因此，在选用包装时如何协调控制包装成本、保证包装环保性及阻隔性三者的关系，则需要研究材料厚度与其阻隔性能的关系。本文针对性测试了相同材质材料、不同厚度薄膜对应的氧气透过量，并绘制厚度与氧气透过量关系趋势图，以评价厚度对材料阻氧性的影响。

1、试验样品

本次试验以某种单层膜材料为试验样品，分别测试厚度为10μm、12μm、15μm、25μm样品的氧气透过量。

2、试验依据

目前，软塑包装材料氧气透过量的测试方法包括压差法、等压法(库仑计法)，本次试验采用压差法对样品进行测试，试验过程依据方法标准GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》进行。

3、试验设备

本文采用GPT-203 压差法气体渗透仪测试样品的氧气透过量，该设备由济南赛成仪器电子科技有限公司自主研发生产。

3.1 试验原理

压差法原理即根据压力传感器所测得气体压力的变化情况得到材料的气体渗透性能相关参数，也是通过压力差使气体在试样两侧发生渗透。将试样装夹在设备的测试腔中，使设备的上、下腔分开，上腔中充填测试气体，下腔通过抽真空形成低压环境，上腔的气体通过试样渗透到下腔中，下腔中的气体压力因此而发生变化。通过下腔中的压力传感器对下腔气体压力随渗透时间的增加情况的实时监测，即可计算得到试样的气体透过量、气体渗透系数、扩散系数及溶解度系数等气体渗透参数。

3.2设备参数

测试范围 0.1 ~ 10,000 cm3/m2·24h·0.1MPa（常规）

试样件数 1件

真空分辨率 0.05 Pa

测试腔真空度 <10 Pa

控温范围 室温 ~ 50°C

控温精度 ±0.5°C

试样尺寸 Φ95 mm

透过面积 33.18 cm2

试验气体 O2、N2、CO2等气体 (气源用户自备）

试验压力 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)

电源 AC 220V 50Hz

净重 75 kg

4、试验过程

(1) 从厚度为10 μm的样品表面裁取3片直径为97 mm的试样，在设备的三个测试腔周边均匀涂抹真空油脂，并各放置一片支撑用滤纸，然后将3片试样分别装夹在3个测试腔中，拧紧测试腔盖。

(2) 设备连接氧气气源。在控制软件中设置试样名称、试样厚度、试验温度、湿度及试验模式等参数信息，点击试验选项，打开真空泵，启动试验。设备按照设定的参数对试样的氧气渗透性能进行测试，并在试验结束后显示试验结果。

(3) 按照(1)、(2)中的步骤依次测试厚度为12 μm、15 μm、25 μm样品的氧气透过量。

5、试验结果

取每种样品3片试样测试结果的算术平均值为该样品的氧气透过量。本次所测得厚度为10 μm、12 μm、15 μm、25 μm样品的氧气透过量分别为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、结论

本次试验利用压差法设备GPT-203 压差法气体渗透仪对4种厚度不同的相同材质薄膜样品的氧气透过量进行了测试，设备易于操作，试验效率高，试验结果的精度高，重复性好，可以真实的反映出样品对氧气的阻隔性能。随着厚度的增加，样品的氧气透过量降低，说明样品对氧气的阻隔性能随样品厚度的增加而提高；另外，随着厚度的增加，样品氧气透过量的变化趋势变缓，即在样品厚度较薄时，厚度增加，样品的阻氧性能提高明显，但随着厚度的继续增加，厚度的变化对提高样品阻氧性能的影响变小。

济南赛成仪器一直致力于为大部分国家客户提供高性价比的整体解决方案，公司的核心宗旨就是持续创新，打造高精尖检测仪器，满足行业内不同客户的品控需求，期待与行业内的企事业单位增进交流和合作。

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