渗透测试与阻隔性能——能测什么?为什么要测? - 工业物理 渗透测试与阻隔性能——能测什么?为什么要测? - 工业物理

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渗透测试与阻隔性能——能测什么?为什么要测?

 

根据您需要测试的对象及测试的具体需求,渗透率(透过率)计算的方法会有所不同。

如果您想了解氧气会通过多少量的包装,或者需要分析水蒸气通过包装薄膜与阻隔层的速率,那么就需要选用合适的渗透测试仪器。

那么,目前主流的渗透测试仪器有哪些呢?我们的客户通常会选择用于不同测试类型的设备:氧气渗透测试(OTR)和水蒸气渗透测试(WVTR)。以下将为您一一展开介绍。

 


 

氧气与水蒸气渗透测试

 

在食品与饮料行业中,这两种测试方法尤为常见,适用于对包装或包装材料的质量控制。对于采用气调包装(MAP)的食品生产商而言,限制氧气的渗透以抑制微生物生长,是延长保质期并保障消费者健康的关键。

氧气虽是“生命之气”,但它也可能破坏食品香气、损耗维生素C,影响口味。如果您希望检测所选薄膜的阻隔性能,确定其氧气渗透率,那么高质量的氧气渗透测试仪是必不可少的。

近年来,包装材料的氧气阻隔性能有了巨大提升。例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这种聚酯可挤出或模塑成食品饮料包装瓶和容器、个人护理用品以及其他消费品的包装。如今,PET瓶已能实现令人瞩目的阻隔效果——每天每升瓶仅渗透约0.015 cm³的氧气。

在工业中,人们大多会在薄膜尚未成型进包装前,先测其氧气渗透率。然而在加热、拉伸和成型后,其阻隔性能往往会发生变化。

您可以在我们的《渗透测试指南》中进一步了解:如何使用我们经济、精准的仪器,准确测定氧气透过率(OTR)。

 


 

水蒸气渗透测试

 

显而易见,您并不希望水蒸气穿透包装薄膜和阻隔层。对于食品行业来说,这很容易理解——没人喜欢潮湿发软的薯片!但对于涉及高敏感电子器件的汽车或航空航天行业客户来说,这一需求就更加严苛。

为测量材料的水蒸气渗透性,您需要知道其水蒸气透过率(WVTR)或湿气透过率(MVTR)。简单来说,这种透过率计算表示在特定温湿度条件下,单位时间、单位面积透过的水蒸气质量。

水蒸气透过率分析仪可实现此类测试。目前多数设备提供宽广的测量范围(0.002–1000 g/m²/天),并具备精准的温度、湿度和流量控制功能,可确保测试结果准确且可重复。无论您是要在研发中检测现有或新开发包装薄膜的WVTR,还是用于快速质量控制,都能满足需求。

在进行透过率计算时,必须特别关注温度对渗透率的影响。即使仅一摄氏度的变化,也可能显著改变结果。我们在包装行业的客户对此尤为敏感。因此,实验中的温控必须到位,才能得到准确、可重复的测试结果。

 


 

我们可为您提供全方位支持

 

工业物理在帮助各行业客户进行渗透测试方面拥有30多年经验。我们的渗透测试设备操作简单、用途广泛,内置市场上高性能传感器,能快速提供精确读数——即使在极低透过率水平下亦是如此。

无论您需要进行渗透测试以支持研发,还是用于有效的质量控制流程,我们都可提供氧气、气体及水蒸气渗透测试设备。我们还可为您提供产品开发、第三方分析或学术研究服务。

欢迎随时联系我们,了解更多信息!

 


 

💡 水蒸气渗透测试技术

 

传统WVTR测试方法

通常,WVTR测试和透过率计算系统包括一个潮湿腔体与相邻的干燥腔体,中间用一张被测阻隔材料分隔。依据“菲克定律”(Fick’s Law),严格控制潮湿与干燥环境,即可计算水蒸气通过阻隔层的传输速率。该定律指出,气体通过阻隔的扩散与浓度梯度及厚度成线性关系。

 

主要检测技术

最常见的水蒸气渗透检测方法是红外光谱吸收(IR)法。

  • NDIR(非分散红外):基于单一光学过滤波峰吸收,已在渗透测试中广泛使用。

  • 库仑传感器:最新技术如P205设备符合ASTMF3299-18标准,利用水蒸气吸收在吸湿材料中产生的电解电流进行测量。

 


 

🌟 水蒸气透过率测量仪器的校准

多数基于红外传感器的渗透测试仪,会因探测器设计特性而在长时间使用后发生漂移,因此需要定期校准。

相比之下,P205的库仑传感器基于法拉第定律(Faraday’s Law):水分子的电化学分解恰好涉及两个电子,因此所产生的电流与水消耗量直接对应,实现绝对测量。

市场上可提供可追溯的标准气体瓶(5-2000 ppbv)用于校准。

 


 

⚖ 不同的商业水蒸气测量设备

 

目前市场上主要有两大类WVTR渗透测试仪器:

  • NDIR光谱吸收型:需要定期校准以抵消漂移并维持准确性。

  • 库仑型:虽然需要一定的传感器维护,但操作便捷、读数直接且无需使用标准气体校准;其灵敏度已超越NDIR型,且可进一步提升。

 

在过去数十年中,我们积累了大量气体渗透测试经验。工业物理也一直是推动氧气测试仪器创新上市的重要力量。

选择我们的渗透测试方案,可在降低成本的同时,确保检测的准确性与生产效率。欢迎查看我们的渗透测试产品合集,进一步了解。

 

此外,您还可阅读我们关于渗透测试与阻隔材料的文章,了解可以测试哪些特性以及原因。或者查看我们提出的用于分析包装薄膜氧气渗透率的创新方法。

🛠 浏览我们完整的渗透测试设备系列,并随时联系工业物理,解答您的所有疑问!