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)壓差法原理測試了氣球用薄膜的氦氣透過量，并介紹了試驗原理、設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀的參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為氣球?qū)?nèi)部氣體保存能力的驗證提高參考。

關(guān)鍵詞：氣球、氦氣、氦氣透過量、氣體透過量、壓差法氣體滲透儀

1、意義

氣球是一種充滿氣體并密封而成的中空袋，常見的外膜材質(zhì)有橡膠、鍍鋁膜、乳膠、牛津布、PVC、PA、PE等。無論采用何種形狀及材質(zhì)，在充填氣體時均會對氣球用薄膜產(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，延長其使用時間，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，本文針對性的測試了氣球用薄膜對氦氣的阻隔性能。

圖1 常見氣球的樣式

2、試驗樣品

本次試驗以彩色氣球用塑料薄膜為試驗樣品。

3、試驗依據(jù)

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

4、試驗原理及設(shè)備

本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀對樣品進行測試，該設(shè)備由濟南蘭光機電技術(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 試驗原理

壓差法原理是通過使試樣兩側(cè)保持一定的壓力差實現(xiàn)氣體滲透過程，并根據(jù)壓力的變化值計算氣體透過量的原理方法。具體的試驗過程為，利用裝夾到設(shè)備測試腔中的試樣將測試腔分成上、下兩個試驗腔，上腔中充入一定量的測試氣體形成高壓環(huán)境，下腔通過抽真空形成低壓腔，使得試樣的兩側(cè)便存在一定的壓力差，氣體從高壓側(cè)滲透過試樣進入低壓腔，通過監(jiān)測低壓腔內(nèi)壓力隨滲透時間的變化情況，得到試樣的氣體透過量等相關(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、RH，控濕精度為±1%RH；有三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣；可進行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測試條件下的試驗結(jié)果；經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒性氣體、易燃易爆氣體的測試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進行快速校準(zhǔn)，保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結(jié)果和檢測報告。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備專業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過量、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴散系數(shù)的測試。

• 薄膜類：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：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)備還可擴展至航空航天用材料、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試。

(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過性能測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、空氣等。

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

5、試驗過程

(1) 裁樣  沿著氣球用薄膜的封邊處將樣品剪開，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個測試腔的周邊分別均勻涂抹一層真空油脂，并在測試區(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腔上，輕輕按壓試樣與測試腔的貼合處，除去兩者之間的氣泡，合上上腔，并擰緊。

(3) 試驗  連接氦氣氣源，在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、試驗溫度、試驗濕度、抽真空時間等參數(shù)信息，點擊試驗選項，打開真空泵，試驗開始，設(shè)備自動監(jiān)測低壓腔壓力。試驗結(jié)束后，設(shè)備顯示測試結(jié)果。

6、試驗結(jié)果

本次試驗所測試3個試樣的結(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)，樣品的氦氣透過量取3個試樣測試結(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量是保證氣球能夠長時間保持飽滿狀態(tài)的關(guān)鍵因素之一。本文利用壓差法原理測試了一種塑料氣球膜樣品的氦氣透過量，試驗過程簡單，設(shè)備易于操作，試驗效率高，測試結(jié)果的均勻性與穩(wěn)定性好，測試精度高，可以準(zhǔn)確的反映出樣品對內(nèi)部氦氣的保存能力。濟南蘭光機電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備可測試包裝材料對氧氣、氮氣、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)單位增進技術(shù)溝通與合作。