气球对气体保存能力的测试方法

摘要：气球中的气体含量将直接影响气球美观和正常使用效果。气球中充填的安全气体为氦气，本文依据压差法原理测试了气球用薄膜的氦气透过量，并介绍了试验原理、设备VAC-V2压差法气体渗透仪的参数及适用范围、试验过程等内容，为气球对内部气体保存能力的验证提高参考。

关键词：气球、氦气、氦气透过量、气体透过量、压差法气体渗透仪

1、意义

气球是一种充满气体并密封而成的中空袋，常见的外膜材质有橡胶、镀铝膜、乳胶、牛津布、PVC、PA、PE等。无论采用何种形状及材质，在充填气体时均会对气球用薄膜产生一定的撑胀作用，因此气球用薄膜应具有良好的柔韧性。此外，为了保证气球具有完好的形状功能性，延长其使用时间，气球用薄膜应很好的保存其内部的气体，减少气体的散失，这就要求气球用薄膜具有良好的气体阻隔性能。

为了降低气球的危险系数，安全性高的氦气逐渐被广泛用作气球的填充气体，因此，本文针对性的测试了气球用薄膜对氦气的阻隔性能。

图1 常见气球的样式

2、试验样品

本次试验以彩色气球用塑料薄膜为试验样品。

3、试验依据

塑料薄膜气体透过量的测试方法主要包括等压法(库伦法)、压差法两种原理方法，前者仅可用于氧气透过量的测试，后者可测试的气体种类较多。本次试验根据压差法原理进行试验，测试过程依据标准GB/T 1038-2000《塑料薄膜与薄片气体透过性试验方法 压差法》。

4、试验原理及设备

本文采用VAC-V2压差法气体渗透仪对样品进行测试，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图1  VAC-V2压差法气体渗透仪

4.1 试验原理

压差法原理是通过使试样两侧保持一定的压力差实现气体渗透过程，并根据压力的变化值计算气体透过量的原理方法。具体的试验过程为，利用装夹到设备测试腔中的试样将测试腔分成上、下两个试验腔，上腔中充入一定量的测试气体形成高压环境，下腔通过抽真空形成低压腔，使得试样的两侧便存在一定的压力差，气体从高压侧渗透过试样进入低压腔，通过监测低压腔内压力随渗透时间的变化情况，得到试样的气体透过量等相关渗透性能参数。

4.2 设备参数

• 0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可达到0.1 Pa；控温范围为5℃ ~ 95℃，控温精度为±0.1℃；控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH；有三个完全独立的试验腔，可同时测试三种相同或不同的试样；可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端测试条件下的试验结果；经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试；提供标准膜进行快速校准，保证检测数据的准确性和通用性；支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。

4.3 适用范围

(1) 本设备专业用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的气体透过量、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。

• 薄膜类：如各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料。

• 片材类：如各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本设备还可扩展至航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。

(3) 本设备适用于多种气体的透过性能测试，如氧气、二氧化碳、氮气、氦气、空气等。

(4) 本设备可满足多项国家和国际标准，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5、试验过程

(1) 裁样  沿着气球用薄膜的封边处将样品剪开，平铺成单片膜，在样品的平整处裁取3片直径为97 mm的试样。

(2) 装样  沿3个测试腔的周边分别均匀涂抹一层真空油脂，并在测试区域内分别放置1片直径为65 mm滤纸。将裁剪的试样粘贴在试验腔上，轻轻按压试样与测试腔的贴合处，除去两者之间的气泡，合上上腔，并拧紧。

(3) 试验  连接氦气气源，在设备的控制软件上设置试样名称、试验温度、试验湿度、抽真空时间等参数信息，点击试验选项，打开真空泵，试验开始，设备自动监测低压腔压力。试验结束后，设备显示测试结果。

6、试验结果

本次试验所测试3个试样的结果值分别为70.16 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、72.62 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、69.31 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，样品的氦气透过量取3个试样测试结果的平均值70.69 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、结论

气球用薄膜具有较低的气体透过量是保证气球能够长时间保持饱满状态的关键因素之一。本文利用压差法原理测试了一种塑料气球膜样品的氦气透过量，试验过程简单，设备易于操作，试验效率高，测试结果的均匀性与稳定性好，测试精度高，可以准确的反映出样品对内部氦气的保存能力。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发生产与包装检测服务的高新技术企业，现有设备可测试包装材料对氧气、氮气、二氧化碳、空气、氦气、六氟化硫、水蒸气等的阻隔性能及其拉伸性能、抗冲击性能、耐撕裂性能、爽滑性、热封及密封性能、溶剂残留及总迁移量等多种性能指标。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作。