《精编》纸及塑料材料测试概述.doc

第四章 纸及塑料材料测试一、厚度测试以YQ—Z—11型电动式厚度仪为例，如下图：1、测试功能：测定纸、纸板及具他板片状材料的厚度2、结构及工作原理：这种厚度仪由标准测量表头和能完成测量动作的机架组成在机架3内装有电机、凸轮及杠杆电机运转后凸轮的运动可使重砣5产生测量接触压力，经上下运动可完成测量厚度的动作3、校准程序：开动电机，使测量头处于最低位置，观察干分表指针，并旋转表盘使指针指零，然后按下按钮，使测量头重复升降几次，至指针稳定指示零位为止 设备实例：① 包装测试设备文件及视频\CHY-C2 测厚仪.wmv②手持式③红外测厚仪本仪器广泛用于透明,半透明塑料薄膜厚度的测量工作原理:本测量装置是利用成对红外线探头组成红外线发射和接受系统.当被测塑料薄膜通过这组探头时,由于塑料薄膜吸收红外线而使发出来的红外线发生衰减.本仪器就是同过测量此衰减量,以确定薄膜厚度. 技术参数: 1,具有信号采集,处理,数显,报警等功能. 2,具有生产过程控制调节及计算机串口RS485通讯功能 3测量范围： 被测物厚度：≤0.8mm 4测量精度：0.1um――１um 5工作电压：220V，1A 6结构尺组寸：视测量尺寸的不同结构有异二、粗超度/平滑度测试1、Bekk平滑度仪为例，如下图：①工作原理：采用空气泄漏法，测定在特定的真空度及压力条件下，一定量的空气通过一定面积试样和玻璃间所需的时间(s)。

试样愈平滑，空气通过就愈慢，测定所需时间就越长②操作过程：二通阀指着“P”时两只空气圆筒8、7都与真空泵相连接；指着“Po”时，只有小圆筒7连接真空泵，抽出圆筒中的空气，玻璃管中的水银柱随即上升，高度由刻度标尺11指示测试时大使水银柱升高到规定的高度，然后旋转三通阀到“M”，外界空气通过试样与玻璃砧接触面之间的空隙而进入小圆筒中或同时进入两个圆筒中，水银柱随之下降，试样愈光滑，它与玻璃砧表面的接触就愈紧密，空气进入圆筒愈慢，水银柱下降得愈慢，下落时间就愈长，则表示平滑度越大反之则平滑度就愈小 目前市场上的平滑度测定仪有：①别克平滑度测定仪是依据BEKK法设计生产的新型有数显功能的平滑度仪，内设采用压力传感器的控制系统来取代传统的有很多缺点的水银柱系统参数： 测量范围0 - 12,000秒 尺寸：80 cm56cm61cm 电源：220V/50Hz/单相/2A 重量：51kg ②BST平滑度测定仪2、针描粗糙度仪 ①主要测试功能：本仪器用于测定印刷表面凹凸形状的程度，表面微细情况和真直度的形状精度 ②测试原理：触针接触印刷纸试样表面，并在其上扫过一定的距离根据印刷表面的凹凸不平给出相应的曲线，并由放大装置放大表示出来，曲线的形状反映纸面凹凸不平的程度。

并与已有的标准面相比较，曲线越平缓，则平滑度越高，反之则粗糙度越高图 标准面的记录图形 设备实例：①丘永达表面粗糙度仪：一种高精度触针式表面粗糙度测量仪器，该仪器可对平面，斜面，外圆柱面，内孔表面，深槽表面，圆弧面和球面等各种零件表面的粗糙度进行测试，并实现表面粗糙度的多种参数测量②日本三丰SJ-301粗糙度仪：三、白度测试 测试设备：白度仪 1、测试功能：测定纸、纸板、布、粉末、化学纤维、涂料、洗涤剂等平整制品及陶瓷、搪瓷、面粉、淀粉等物品的白度及材料中荧光增白剂显示的荧光白度 2、工作原理：如图所示，用钨丝灯作光源，光束以45投射在试样上，而在法线方向由硒光电池接收试样漫反射的光通量、试样越白，光电池接收的光通量就越大，输出的光电流也就越大试样的白度与光电池输出的光电流成直接关系图 白度仪光路图1----光源 2、4----滤光片 3----光电池 5----试样YQ-Z-48B 白度测定仪：本仪器符合GB3978-83：标准照明体和照明观测条件模拟D65照明体照明采用d/o照明观测几何条件（ISO2469），漫射球直径φ150mm，测试孔直径有φ30mm和φ19mm两种，设有光吸收器，消除了试样镜面反射光的影响。

R457白度光学系统的光谱功率分布的峰值波长457nm，半高宽44nm；RY光学系统符合GB3979-83：物体色测量方法四、光泽度测试（参照附件1 GB 8807－88）测试设备：光泽度仪 原理：如图所示、Sl和S 2分别为透镜L1和L2的光栏，白炽灯灯丝位于透镜L1的焦点上，受光器位于L2的焦点上来自光源的入射光束(其角度可任意固定20、40、60、75)，通过滤光器F1，经透镜L1形成平行光线射入试样表面T，从试样表面反射的光被接收器接收入射角为θ时，试样表面T所反射的光束为Qs，折射率为1.567的玻璃表面射出的镜面反射光束为Q0，则镜面光泽度为：Qs/Q0100设备实例：五、透湿度测试1、 调温调湿箱以DL一302型调温调湿箱为例用途：用于模拟气候环境，对纸样进行温、湿度处理设备实例：为产业研究、生物技术测试提供所需的各种环境模拟条件，因此可广泛适用于药物、纺织、食品加工等无菌试验、稳定性检查以及工业产品的原料性能、产品包装、产品寿命等测试2、 干燥箱电热鼓风干燥箱用途：用于试验样品的烘焙干燥处理等设备实例： 3、透湿杯（参照附件2 GB/T2679.2—1995）测试功能：用于测定薄片材料的透湿度。

4、设备实例：①TSY-T1透湿性测试仪包装测试设备文件及视频\TSY-T1 透湿性测试仪.wmv②TSY-T3透湿性测试仪包装测试设备文件及视频\TSY-T3 透湿性测试仪.wmv工作原理：在一定的温度下,使试样的两侧形成一特定的湿度差，水蒸气透过试样进入干燥的一侧,通过测定透湿杯减重随时间的变化量，从而求出试样的透湿量和透湿系数① TSY-W3/3电解法水蒸气透过率测试仪包装测试设备文件及视频\TSY-W3_3 电解法水蒸气透过率测试仪.wmv适用于塑料薄膜、复合膜等包装材料，以及卫生医疗领域多种高阻隔材料的水分渗透特性的测定通过水蒸气透过率的测定，达到控制与调节包装材料等产品的技术指标，满足产品应用的不同需求工作原理：将待测试样装夹在恒温的干、湿腔之间，试样两侧存在一定的湿度差，由于湿度梯度的存在，水气会从高湿腔向低湿腔扩散，在低湿腔，水气被干燥载气携带至传感器，进入传感器时会产生同比例的电信号，通过对传感器电信号的分析计算，从而得到试样的透湿量和透湿系数参考资料：传感器法透湿性测试仪的检测优势传感器法透湿性测试仪的检测优势摘要：测试环境的温度和湿度是影响透湿性测试数据的两大主要因素，因此对这两项进行有效控制，可使测试数据准确性和重复性明显提高。

本文对两类透湿性检测方法进行了对比，并以Labthink TSY-W3电解法透湿仪为例介绍了传感器法的检测优势关键词：透湿性，传感器法，称重法，温度控制由于包装内的水蒸气含量能使一些产品的质量发生变化，因此在选择包装材料时应该特别注意材料的透湿性能包装材料的透湿性能因材料的不同而存在显著差异，因此透湿性能的检测非常重要影响透湿性测试结果的因素很多，其中以试验温度和试样两侧湿度差的稳定性对试验结果所产生的影响最显著1.透湿性测试中温度控制的重要性绝大多数结晶高聚物都是半晶聚合物，理论上认为聚合物的结晶部分是渗透物分子在聚合物内部扩散过程所经途径中的不可穿过区域，扩散主要发生在无定形部分聚合物分子链越长，其构象越多当温度升高时，由于热运动，分子链构象变化得越快，聚合物内聚度下降，渗透质分子在聚合物内的扩散速度加快，即当温度升高时材料的阻隔性会降低 水蒸气对聚合物的渗透过程受温度波动影响明显（这点与无机气体渗透类似），与温度的关系均服从Arrhenius方程：随温度升高，透湿系数增大，但不同聚合物膜增加的情况有差别有文献指出，无定形的材料随温度的升高透湿系数增加较快，而具有一定结晶度的材料增加的就会慢一些。

2.湿度差对试验数据的影响由于水蒸气是极性分子，在水蒸气对极性聚合物的渗透过程中，一些聚合物会首先吸收水蒸气出现溶胀现象，使其中的自由体积增大材料的透湿系数具有明显的水蒸气浓度依赖性，相应地，材料的透湿量也受湿度变化的影响，表现为部分聚合物的透湿量与其两侧的相对湿度差成非线性的变化，如亲水性聚合物赛璐酚的透湿量与相对湿度差的关系就不成线性这种渗透量与分压差（对于透湿性测试来讲即是相对湿度差）不成线性关系的现象就是水蒸气与常见无机气体在聚合物渗透过程中最显著的区别3.称重法和传感器法差异目前所采用的透湿性检测主要是两类：称重法和传感器法，它们的检测原理不同，设备结构具有明显差异简单说，称重法就是将试样密封在透湿杯中，然后将透湿杯放置在恒温恒湿的环境中，利用恒温恒湿的环境和透湿杯内放置的干燥剂或是饱和盐溶液来控制试样两侧的相对湿度，通过测量试验过程中透湿杯重量的增减来计算试样的透湿量这种测试方法的试验温度是由恒温恒湿环境提供的，湿度则取透湿杯内湿度与环境湿度的差值由于在试验前及试验过程中需要在恒温恒湿环境中对透湿杯进行放置、移位等操作，因此所需的恒温恒湿环境往往体积较大，这不利于对环境的温度和湿度进行控制。

图1. 减重法测试原理图传感器法依照所采用的传感器种类的不同分为红外传感器法、电解法以及动态相对湿度测定法其中红外传感器法与电解法的检测结构相近，原理相似，都是将试样密封在上下测试腔中，利用饱和盐溶液将试样的一侧控制为高湿的状态，而另一侧用干燥气体吹扫以保持干燥，这样试样两侧就形成了特定的湿度差透过试样进入干燥侧的水蒸气被干燥气流携带进入传感器中测定其中的水分含量以判断试样的透湿量基于这两种检测原理的设备工作独立性都很好，而且所需的测试腔体积非常小，使得控温控湿易于进行动态相对湿度测定法的检测原理与红外传感器法以及电解法有一定差别，在这种方法中温度控制也易于实现，而试样两侧的湿度差根据测试原理在整个测试过程中都是在不断变化的图2. 电解法示意图4.传感器法透湿性测试仪的温湿度控制优势体积是在某个空间中实现温度和湿度均匀的主要影响因素之一，体积越小，温度、湿度的均匀控制效果越好如前所述，传感器法的设备结构比称重法的设备结构更易于实现测试环境中的温湿度均匀控制，可以通过特殊技术处理获得理想的控制效果以Labthink TSY-W3为例说明一下电解法在温湿度控制方面的优势Labthink TSY-W3电解法透湿仪采用高精度电解法湿度传感器，其突出结构特点是在采用水浴控温的原理上加以改进利用恒温循环水来保持测试腔的温度，而且恒温循环水由外循环控制器来控温并提供循环动力。

尤其值得一提的是，TSY-W3所采用的循环控制器既可制热又可制冷，控温范围在0℃～100℃，控温精度可达0.1℃，不但完全满足国内外检测标准的需要，而且在Labthink系列透湿性测试仪中控温也是最理想的选择饱和盐溶液进行湿度控制可使试样高湿一侧的湿度均匀稳定，而低湿一侧的气流由干燥器控制湿度，因此试样两侧能获得非常稳定的湿度差，波动非常小温湿度控制得越精确越有利于试验结果，TSY-W3的实测数据重复性在其整个测试范围内都非常好（当然材料的均一性也是影响测试数据重复性的一个关键因素）此外这款设备测试时间相对与称重法设备有一定的缩短，尤其是在进行透湿性较低的材料的检测时能体现。