滲透率檢測的意義

滲透率是薄膜類材料的重要特性，測量薄膜、紙張等的水分子滲透率對于評估其作為包裝材料在不同水蒸汽分壓環境下隔絕水分的功能有著重要的意義。

滲透率檢測方法

一種很常見的方法是將薄膜（紙張）置于一邊是相對濕度很高，另一邊是干燥流動氣體的環境中。水分子會透過薄膜（紙張）被干燥氣體吹至NIR檢測器。這種方法能夠快速給出結果，但是需要有參考方法建立滲透率的標準模型。

另一種則是更為的滲透率檢測法，甚至能夠用來建立前一種NIR快速檢測法的標準模型。該方法是將薄膜（紙張）覆蓋在樣品盤上，將盤內放置干燥劑、飽和食鹽水溶液或水來制造一個與環境不同的水蒸汽分壓，從而使水分子透過薄膜（紙張），遷移到達另一邊。這種水分子的遷移可以通過稱量樣品盤的重量來檢測。

這種方法比NIR檢測法耗時長，但是結果非常準確，可以得到薄膜（紙張）材料的滲透率。

SPS-permeability kit滲透率檢測儀

SPS-permeability kit滲透率檢測儀包括一個高靈敏度的天平和能夠調節溫濕度，氣流循環的密閉空間。為滲透率的檢測提供的環境。

儀器有六個樣品盤，可以同時測量個薄膜（紙張）樣品的滲透率，大大節省了試驗時間。

 應用實例：

如下圖所示，為市面常見的包裝塑料薄膜和鋁箔的滲透性對比試驗結果。樣品盤內放置分子篩作為吸附劑，能夠透過薄膜和鋁箔吸附周圍的水分，并保持較低的水蒸氣分壓。

除了表面吸附效應，鋁箔并未顯示出明顯的水分穿透作用，說明采用該種材料密封樣品盤的效果很好。

而兩種塑料薄膜樣品均顯示出明顯的線性重量增加，是由水分子穿透了薄膜被分子篩吸附引起的。曲線的斜率與樣品盤內外的水蒸氣分壓差直接相關。

兩種塑料薄膜吸附的差異性是由于薄膜的厚度差異導致的。

當環境濕度從80%降到10%時，可以薄膜樣品看到有一個很短暫的解吸現象，然后又重新出現了重量的線性增加，盡管斜率與高濕度時相比變小，說明從樣品盤外到樣品盤內的水分遷移繼續進行。

滲透率的計算：

滲透率計算的原理基于EN IO7783-1 中檢測水蒸氣滲透率的方法part 1“游離膜的盤式檢測法”。

該種檢測法的計量單位是“g/(m²*d)”：

薄膜表面積：A=3504mm2=0.003504m2

時間：t=600minutes=0.417days （每個恒定的相對濕度條件下）

RH 20% ： 擴散率 2.34 g/(m² day)

擴散率 2.33 g/(m² day)

RH 60% ： 擴散率 8.72 g/(m² day)

擴散率8.20 g/(m² day)

RH 80% ： 擴散率11.58 g/(m² day)

擴散率10.89 g/(m² day)

結論：

1. ProUmid公司生產的SPS和Vorp系列動態水分吸附儀能夠的檢測水蒸氣透過薄膜的滲透率。
2. 儀器溫濕度可調，可以模擬在范圍非常廣的環境條件下檢測滲透率。
3. 儀器的稱重度很高，可以檢測低至0.05g/(m² day)的滲透率。
4. SPS和Vsorp系列動態水分吸附儀具備多樣品高通量的特點，每次可同步檢測5個樣品，非常適合對比不同組成薄膜之間滲透性能的差異。