第五章塑料薄膜性能测试课件

第五章塑料包装材料第五章塑料包装材料性能测试性能测试第五章塑料包装材料性能测试1一、塑料材料的预处理标准环境：标准环境：GB/T2918-2019GB/T2918-2019：温度温度2323,RH50%,RH50%,或温度或温度2727,RH65%,RH65%,简称简称“温度温度23”23”和和“温度温度27”27”。如果湿度对所测性能没有影响或其影响可忽略。如果湿度对所测性能没有影响或其影响可忽略不计，则不必控制相对湿度。不计，则不必控制相对湿度。预处理环境以及预处理时间长短都会对试验结果产生影响，预处理环境以及预处理时间长短都会对试验结果产生影响，这主要是因为试样的制造环境不一致、内应力消除不完全这主要是因为试样的制造环境不一致、内应力消除不完全所致，比对试验需要在相同的预处理环境以及预处理时间所致，比对试验需要在相同的预处理环境以及预处理时间下进行。下进行。状态调节周期应在材料的相关标准中规定。当在相应标状态调节周期应在材料的相关标准中规定。当在相应标准中未规定状态调节周期时，应采用下列周期：准中未规定状态调节周期时，应采用下列周期：对于标准环境对于标准环境23/5023/50和和27/6527/65，不少于，不少于88h88h。对于对于1818一一2828的室温，不少于的室温，不少于4h4h。一、塑料材料的预处理标准环境：GB/T2918-2019：2二、塑料基本性能测试 1 1、薄膜宽度的检测、薄膜宽度的检测 塑料薄膜通常需要经过印刷、复合、分切、制袋塑料薄膜通常需要经过印刷、复合、分切、制袋等工序加工而成为复合膜、袋，在印刷复合时对薄膜等工序加工而成为复合膜、袋，在印刷复合时对薄膜的工艺边料宽度都有一定的要求，因而薄膜的宽度偏的工艺边料宽度都有一定的要求，因而薄膜的宽度偏差就成为能否满足加工工艺要求，同时又有效控制边差就成为能否满足加工工艺要求，同时又有效控制边料成本的关键所在。料成本的关键所在。（1 1）.测定方法测定方法 展开薄膜或薄片成叠状，测量前保持这种叠层状态展开薄膜或薄片成叠状，测量前保持这种叠层状态1h1h。将材料放置在平面上，刻度划分为将材料放置在平面上，刻度划分为lmm lmm 的直尺放在材的直尺放在材料上与材料纵向成直角。直尺上的零点刻度对准材料料上与材料纵向成直角。直尺上的零点刻度对准材料左纵向边，测量材料右边在直尺上的确切位置，精确左纵向边，测量材料右边在直尺上的确切位置，精确至至1mm1mm，记录结果。，记录结果。二、塑料基本性能测试 1、薄膜宽度的检测3二、塑料基本性能测试（2 2）注意事项）注意事项 以上测定的是薄膜的自然宽度，但是对于尼龙以上测定的是薄膜的自然宽度，但是对于尼龙膜可能会出现较大的测量误差，因为在自然状膜可能会出现较大的测量误差，因为在自然状态放置时材料吸水及不同的张力状态会导致材态放置时材料吸水及不同的张力状态会导致材料尺寸的变化。例如，原装卷筒状的尼龙膜的料尺寸的变化。例如，原装卷筒状的尼龙膜的宽度是宽度是822mm822mm，切取的单片膜的宽度测量数据，切取的单片膜的宽度测量数据是是833mm833mm，存在很大的误差。，存在很大的误差。解卷时的操作拉力也会造成材料尺寸的误差解卷时的操作拉力也会造成材料尺寸的误差二、塑料基本性能测试（2）注意事项4塑料薄膜的透气性测定塑料薄膜的透气性测定n n测试薄膜透气性能的方法很多除确定气体传递量的三个基本方法(压力法、体积法，浓度法)外，还有热传导法和气相色谱法而应用最广泛的是压力法和浓度法压力法的主要特点是准确性高，重复性好，也容易实现自动记录，在测定透气系数的同时，还能求得扩散系数，并且求得溶解度系数 塑料薄膜的透气性测定测试薄膜透气性能的方法很多除确定气体传5n n1：压力法n n试验原理，气体从高压通过阻隔材料而流至低压侧，在薄膜的一侧造成真空或负压，使薄膜两侧产生压差，测量其通过阻隔材料的压力变化采用压力法能在短时间内准确地测量出透过透气性较低的薄膜的微量气体量 1：压力法6n n 影响因素：影响因素：n n a a压压力力对对于于O O2 2、N N2 2、COCO2 2等等气气体体，其其透透气气系系数数与与压压力力无无关关聚聚乙乙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯对对N N2 2进进行行试试验验时时，薄薄膜膜两两侧侧压压力力差差的的大大小小对对透透气气系系数数、透气量影响狠小透气量影响狠小n n b b扩扩散散气气体体的的种种类类、性性质质对对同同一一种种薄薄膜膜的的渗渗透透，气气体体分分于于直直径径愈愈大大；所所需需扩扩散散活活化化能能愈愈犬犬，则则扩扩散散系系数数愈愈小小。但但当当气气体体的的临临界界温温度度相相当大时，透气系数主要取决于溶解度系数当大时，透气系数主要取决于溶解度系数n n c c，薄膜性质，薄膜性质 影响因素：7n n2 2 浓浓度度法法 在在浓浓度度法法试试验验中中，使使用用两两种种气气体体，一一种种是是标标准准气气体体，另另一一种种是是确确定定透透过过量量的的试试验验气气体体对对于于试试验验气气体体来来说说，试试样样两两边边存存在在着着一一个个分分压压差差，而而对对总总压压来来说说，试试样样两两边边是是相相等等的的这这种种方方法法也也可可称称之之为为等等压压法法因因为为试试样样两两侧侧压压力力是是相相等等的的，对对试试样样不不需需要要用用支支架架来来支支撑撑试试验验时时应应注注意意控控制制试试验验气气体体和和标标准准气气体体二二者者的的相相对对湿湿度度，一一般般纤纤维维素素薄薄膜膜的的透透气气率率受受相相对对湿湿度度影影响响很很大大，相相对对湿湿度度高高于于65%65%时时，透透气气率率就就会会迅迅速速增增加加，对对干干燥燥薄薄膜膜来来说说，透透气气量量约约为为(9.8719.7)10(9.8719.7)10-5-5cmcm3 3/m/m2 224hPa,24hPa,而而在在100%100%的的相相 对对 湿湿 度度 下下 其其 透透 气气 量量 可可 达达 3000 3000 1010-5 5cmcm3 3/m/m2 224hPa24hPan n 2 浓度法 在浓度法试验中，使用两种气体，一种是标准气体8n n测定浓度变化有许多方法，如化学分析法、气相层析法、热传导法和放射扫描法当测定透气性能很低的材料时，可采用一种扫描气体技术，如图4-2-5测定浓度变化有许多方法，如化学分析法、气相层析法、热传导法和9第五章塑料薄膜性能测试课件10n n气相色谱法 n n透气室的混合气体与标准气体一起以一定的建度直接流过色谱仪的检测系统，进行分析或用注射器抽出气体样品，再注入到气相色谱的分析装置中。气相色谱法 11塑料薄膜透湿率的测定塑料薄膜透湿率的测定n n 由于薄膜具有透湿性，会直接影响被包装物的由于薄膜具有透湿性，会直接影响被包装物的质量和保守期，特别是药片饼干、茶叶等，质量和保守期，特别是药片饼干、茶叶等，保存期吸湿增加水分，以至降低质量，所以有保存期吸湿增加水分，以至降低质量，所以有必要测试薄膜的透湿性，以合理选择产品包装必要测试薄膜的透湿性，以合理选择产品包装所需的薄膜所需的薄膜 。n n 水水蒸蒸气气透透过过量量(WVT)(WVT)一一在在规规定定的的温温度度，相相对对湿湿度度，一一定定的的水水蒸蒸气气压压差差和和一一定定厚厚度度的的条条件件下下，lmlm2 2的试样在的试样在24h24h内透过的水蒸气量。内透过的水蒸气量。n n 对对蒸蒸气气透透过过系系数数(Pv)(Pv)一一在在规规定定的的温温度度、相相对对湿湿度度环环境境中中，单单位位水水蒸蒸气气压压差差下下，透透过过单单位位厚度、单位面积试样的水蒸气量。厚度、单位面积试样的水蒸气量。塑料薄膜透湿率的测定 由于薄膜具有透湿性，会直接影响被包装物122 基本原理 在规定的温度，相对湿度条件下，试样两侧保持一定的水蒸气压差，测量透过试样的水蒸气量，计算水蒸气透过量和水蒸气透过系数。3 测试方法 测试塑料薄膜透湿性能的方法有：透湿杯法、快速试验法、电量测量透湿杯法、气动蒸气透湿测定仪法等最常用的是透湿杯法和快速试验法。2 基本原理 在规定的温度，相对湿度条件下，试样两侧13（1）透湿杯试验法n n 测试仪器及试剂：按测试仪器及试剂：按GBl037GBl0378787选用恒温、湿温箱、选用恒温、湿温箱、分析天平；量具、密封蜡和干燥剂，分析天平；量具、密封蜡和干燥剂，n n试验条件：试验条件：n n 条件条件A A，温度，温度380.6380.6，相对湿度，相对湿度9090土土2%2%n n 条件条件B B：温度：温度23230.60.6，相对湿度，相对湿度9090士士2 2。n n试验步骤；试验步骤；n n a.a.用标准图片冲刀切取一定直径用标准图片冲刀切取一定直径(为杯环内径与凹槽为杯环内径与凹槽宽度之和宽度之和)的图形试样，要求试样干整、均匀、不得有的图形试样，要求试样干整、均匀、不得有孔洞、针眼、皱折、划伤等缺陷孔洞、针眼、皱折、划伤等缺陷 （1）透湿杯试验法 测试仪器及试剂：按GBl037814n n b b将干燥剂放入清洁的杯皿中，其加入量应使将干燥剂放入清洁的杯皿中，其加入量应使干燥剂距试样表面干燥剂距试样表面3mm3mm为宜为宜 n n c.c.小小心心地地取取下下导导正正环环，将将熔熔融融的的密密封封蜡蜡浇浇灌灌在在杯杯子子的的凹凹槽槽中中。密密封封蜡蜡凝凝固固后后不不允允许许产产生生裂裂纹纹及及气气泡泡n n e.e.称量封好的透湿杯。称量封好的透湿杯。n n f.f.将将透透湿湿杯杯放放入入已已调调好好温温度度、湿湿度度的的恒恒温温，恒恒湿湿箱箱中中，16h16h后后从从箱箱中中取取出出，放放入入处处于于2323士士3 3环环境下的干燥器中，平衡境下的干燥器中，平衡30min30min后后进行称量进行称量 n n g.g.称称量量后后将将透透湿湿杯杯重重新新放放入入恒恒温温箱箱内内，以以后后每每两两次次称称量量的的间间隔隔时时间间为为2424、4848或或96h96h若若试试样样透透湿湿量量过过大大，亦亦可可对对初初始始平平衡衡时时间间和和称称量量间间隔隔时时间间做做相应调整但应控制透湿杯增量不少于相应调整但应控制透湿杯增量不少于5mg5mg b将干燥剂放入清洁的杯皿中，其加入量应使干燥剂距试样表面15n n h h重重复复g g步步骤骤，直直到到前前后后两两次次质质量量增增量量相相差差不不大于大于5%5%时，方可结束试验时，方可结束试验n n要要求求：每每次次称称量量时时，透透湿湿杯杯的的先先后后顺顺序序应应一一致致，称称量量时时间间不不得得超超过过间间隔隔时时间间的的1%1%，每每次次称称量量后后应应轻轻微微撮撮动动杯杯子子中中的的干干燥燥剂剂使使其其上上下下混混合合而而且干燥剂吸湿总增量不得超过且干燥剂吸湿总增量不得超过10%10%n n 结果计算：结果计算：n n A A、水蒸气透过量，、水蒸气透过量，n n WVT=(24 WVT=(24 m)/(At)m)/(At)n n式中式中 WVT WVT一水蒸气透过量，一水蒸气透过量，g gmm2 224h24hn n t t一质量增量稳定后的两次间隔时间一质量增量稳定后的两次间隔时间h h：n n mtmt时间内的质量增量时间内的质量增量g g，n n A A一试样透水蒸气的面积，一试样透水蒸气的面积，mm2 2 h重复g步骤，直到前后两次质量增量相差不大于5%时，方可16n n B水蒸气透过系数；n nPv=(Md)/(AtP）=1.15710-9（WVTd)/Pn n式中 Pv一水蒸气透过系数，gcmcm2SPan n WVT一水蒸气透过量，gm224h，n n d-试样厚度，cmn n P一试样两侧的水蒸气压差，Pa B水蒸气透过系数；17（2）快速试验法n n 试试验验原原理理如如图图4-3-34-3-3所所示示用用于于测测定定在在一一定定的相对湿度下，试样干燥面的微小变化的相对湿度下，试样干燥面的微小变化n n试试样样下下面面装装上上水水，使使其其有有一一个个饱饱和和气气压压(100%(100%相相对对湿湿度度)，试试样样夹夹在在透透气气室室上上下下的的中中间间位位置置，保保持持密密封封状状态态，整整个个透透气气室室保保持持恒恒温温，透透气气室室上上半半部部装装有有一一个个探探湿湿头头，用用干干燥燥空空气气使使上上半半部部干干燥燥当当完完全全干干燥燥后后，关关闭闭进进气气口口和和出出气气口口这这时时，通通过过试试样样的的蒸蒸气气使使探探湿湿头头周周围围的的空空气气相相对对湿湿度度上上升升，记记录录一一定定的的上上升升时时间间，可可计计算算出出透湿量透湿量（2）快速试验法 试验原理如图4-3-3所示用于18第五章塑料薄膜性能测试课件194 塑料包装袋的渗漏试验（1 1）基本概念）基本概念 渗透：渗透是气体或蒸气由于高浓度区域的渗透：渗透是气体或蒸气由于高浓度区域的吸附吸附(或吸入或吸入)作用而直接穿过包装材科，通过材作用而直接穿过包装材科，通过材料的壁向低浓度方向扩散，然后以低浓度的一料的壁向低浓度方向扩散，然后以低浓度的一面吸收。面吸收。泄泄漏漏；泄泄漏漏是是指指气气体体或或蒸蒸气气穿穿过过材材料料或或包包装装容容器器中中有有限限的的间间断断点点，这这个个间间断断点点可可以以是是薄薄膜膜上上的的一一个个针针孔孔，也也可可以以是是瓶瓶的的边边缘缘：或或泡泡罩罩的的底底部部的的一一个个裂裂缝缝，或或盖盖子子和和瓶瓶颈颈端端部部之之间间的的微微小小裂裂口口，也也可可能能是是热热封封区区域域两两层层之之间间微微小小的的毛毛孔孔泄泄漏漏速速度度取取决决于于裂裂口口尺尺寸寸与与泄泄漏漏分分子子尺尺寸寸的的比值，取决于封合系统的局部压力和总压力。比值，取决于封合系统的局部压力和总压力。4 塑料包装袋的渗漏试验（1）基本概念20第五章塑料薄膜性能测试课件21n n 由由于于试试样样在在加加热热和和降降温温时时收收缩缩膨膨胀胀，所所以以试试样样的的环环境境温温度度对对泄泄漏漏速速度度有有明明显显的的影影响响大大多多数数密密封封容容器器不不只只由由一一种种材材料料组组成成，很很难难保保证证它它们们具具有有同同样样的的热热膨膨胀胀系系数数。因因此此，周周围围温温度度升升高高或或降降低低时时，封封合合物物可可能能频频繁繁地地被被疏疏松松或或紧紧缩缩，泄泄漏漏可可能能出出现现在在瓶瓶颈颈端端部部和和有有衬衬垫垫的的塑塑料料封封合合物物之之间间(如如图图a a，b b所所示示)，也也可可能能出出现现在在瓶瓶口口和和无无盏盏垫垫封封合合物物之之间间(如如图图c c所所示示)，或或出出现现在在有有皱皱纹或不完善的热封区域纹或不完善的热封区域(如图如图d d所示所示)n n 为为了了减减少少泄泄漏漏，可可改改变变无无盖盖热热封封合合物物的的几几何何设设计计或或有有盖盖垫垫封封合合增增加加盖盖垫垫的的厚厚度度，减减少少封封合合物与容器接触部分的裂缝物与容器接触部分的裂缝n n 由于试样在加热和降温时收缩膨胀，所以试样的环境温度对泄漏速22n n为了减少热封区域的泄漏，必须优化如下参数：加热或冷却过程中对试样的张紧与夹持压力，温度及停留时间，热封层的厚度(大厚则不利于热传导，太薄则会形成热封不完善)，薄膜层的厚度(太薄会产生针孔而出现泄漏；太厚则热量过快地离开热封区，影响热封质量 为了减少热封区域的泄漏，必须优化如下参数：加热或冷却过程中对232 渗漏检测方法真空法：多适用于含气量较多的包装袋但由于水的影响而使包装袋的强度下降较大时不能采用此方法。2 渗漏检测方法真空法：多适用于含气24n n当当包包装装袋袋含含气气量量较较少少，或或不不能能用用真真空空法法测测定定时时，可可用用下下述述简简单单方方法法进进行行检检测测测测试试原原理理如如图图4-4-3-63-6所示所示n n 把把内内装装物物从从袋袋中中取取出出，把把袋袋洗洗净净，用用作作试试验验袋袋，数数量量在在5 5个个以以上上：在在试试验验袋袋中中装装上上试试验验液液，封封好好后后放放在在滤滤纸纸上上，放放置置5min5min，再再翻翻过过来来放放置置5min5min，看有无渗漏，看有无渗漏。当包装袋含气量较少，或不能用真空法测定时，可用下述简单方法进25n n 重量变化法，利用测定容器重量的变化来检测渗漏在容器中充入液体，将容器放入相对湿度为0%的干燥器里，由于渗漏，容器的重量会发生变化定期称容器的重量，由重量一时间曲线的斜率可得到试样在稳定状态下的渗透速度，正斜率表示重量的增加负斜率表示重量损失 重量变化法，利用测定容器重量的变化来检测渗漏在容器中充263、针孔试验n n为为了了更更好好地地了了解解包包装装薄薄膜膜的的抗抗针针孔孔性性能能，首首先先介介绍绍几几种种针针孔孔测测试试方方法法，然然后后说说明明针针孔孔强强度度试试验方法验方法（1 1）染染料料法法 适适合合于于由由聚聚乙乙烯烯、纸纸等等组组成成的的复复合材料合材料n n用用次次甲甲基基蓝蓝染染料料1%1%，甲甲醇醇99%99%，用用毛毛刷刷涂涂在在包包装装材材料料的的树树脂脂面面上上，经经过过一一段段时时间间后后，在在针针孔孔位位置置就就会会渗渗透透出出蓝蓝色色的的点点切切取取一一定定面面积积的的试试样样，进进行行上上述述试试验验，就就可可检检测测出出针针孔孔点点的的数数量量 3、针孔试验为了更好地了解包装薄膜的抗针孔性能，首先介绍几种27n n电阻法：有针孔的部位，电阻比较小，通过测量试样的电阻的变化检测出针孔的数量利用这个方法可以检测袋状制品的针 孔测试原理如图4-4一l所示；n n 电阻法：有针孔的部位，电阻比较小，通过测量试样的电阻的变化28n n在装有1%的氯化钠溶液的容器中，固定两个电极，一个电极如b图所示，另一个电极装在试样品中，如a图所示试验样品中注入l氯化钠溶液，同时把试样漫在容器中，注入溶液达30s后测量两极间的电阻，根据电阻的变化检测出针孔在装有1%的氯化钠溶液的容器中，固定两个电极，一个电极如b图29n n 放电法：多用于检测金属和纸，塑料及涂层的复合材料n n把试验样品放置在两极之间，当试样有针孔时，就会产生放电电流，用检测装置可以测出，并发出信号，自动排出有针孔的包装如果包装没有针孔，不会引起电火花和放电电流，合格品自动输送到下道工序 放电法：多用于检测金属和纸，塑料及涂层的复合材料30第五章塑料薄膜性能测试课件312抗针孔强度试验n n 抗针孔强度是包装材料的重要性质，特别是液体包装袋，在输送过程中，由于搬动容易产生针孔，将会造成很大的损失包装的振动试验方法，只以能模拟流通过程由于运输工具和振动所造成的损坏，还不能真正模拟针孔试验下面介绍两种抗针孔强度试验法2抗针孔强度试验 抗针孔强度是包装材料的重要性质，特别是液32（1 1）仪仪表表测测量量法法 如如图图4-4-44-4-4所所示示，把把试试样样装装在在金金属属柜柜上上，放放入入低低温温槽槽内内，然然后后使使其其以以6cm6cmminmin的的速速度度上上升升，用用黄黄铜铜制制的的针针(前前端端为为7070o o顶顶角角的的圆圆锥锥形形)，与与检检测测器器相相连连，试试样样向向上上移移动动时时，碰碰到到针针销销薄薄膜膜破破坏坏产产生生针针孔孔，由由检检测测器器测测出出产产生生针针孔孔时时的的载载荷荷和和伸伸长长。破破坏坏载载荷荷和和伸伸长长的的关关系系近近似似为为线线性性函函数数，因因此此，可可用用下下式式求求出出其其韧韧性性：=P=P L/2L/2n n式中式中 -材料的韧性，材料的韧性，NmmNmmn n P P一破裂载荷，一破裂载荷，N N，n n L-L-破裂伸长，破裂伸长，mmmmn n 本本方方法法是是用用锐锐角角的的针针销销，以以比比较较低低的的速速度度触触及及薄薄膜膜，检检测测薄薄膜膜的的强强度度实实际际在在流流通通过过程程中中，冲冲击击速速度度是是比比较较高的，模拟高速冲击下的针孔强度可采用下述方法高的，模拟高速冲击下的针孔强度可采用下述方法（1）仪表测量法 如图4-4-4所示，把试样装在金33第五章塑料薄膜性能测试课件34（2）冲击验法 图4-4-5所示为冲击试验装置结构图聚乙烯管的端点装有冲头和载荷当冲头离开水平位置时，冲击试样，产生针孔，从而检测薄膜抵抗针孔强度的能力，所加的载荷一般为60g。（2）冲击验法 图4-4-5所示为冲击试验装置355、耐药性试验（1 1）塑料薄膜的耐药性试验塑料薄膜的耐药性试验 试试 样样 采采 用用 5050mm5050mm的的 正正 方方 形形 或或 直直 径径 为为500.25mm500.25mm的的圆圆形形浸浸渍渍药药品品之之前前应应在在温温度度为为2323士士1 1、相相对对湿湿度度为为5050的的条条件件下下处处理理4040小小时时，然然后后测测定定其其强强度度和和重重量量。药药品品根根据据包包装装的的要要求求选选择择。按按规规定定的的时时间间浸浸渍渍后后，用用软软布布或或薄薄纸纸擦擦掉掉，然然后后测测量量其其重重量量(测测试试结结果果取取平平均均值值)用下式计算重量的变化：用下式计算重量的变化：n n W=W=（WW1 1-W-W2 2）100100/W/W1 1n n 式中式中 WW一重量变化率：一重量变化率：n n W W1 1一处理后的试样重量一处理后的试样重量(N)(N)；n n w w2 2一试验终了时的试样重量一试验终了时的试样重量(N)(N)5、耐药性试验（1）塑料薄膜的耐药性试验36n n2 2 薄膜的药品渗透性试验薄膜的药品渗透性试验n n 从从原原理理上上看看，类类似似于于透透湿湿杯杯试试验验，但但有有机机溶溶液液药药品品的的蒸蒸气气压压较较高高，放放入入杯杯内内以以后后，薄薄膜膜由由于于压压力力而而膨膨胀胀，因因此此，在在对对有有机机溶溶液液药药品品的的渗渗透透进进行行试试验验时时，最最好好采采用用图图4-5-14-5-1所所示示的的装装置置n n 把把薄薄膜膜试试样样3 3安安装装在在如如图图所所示示的的位位置置上上，然然后后把把整整个个装装置置放放入入恒恒温温箱箱时时，根根据据其其重重量量变变化化求求出渗透系数，方法同上出渗透系数，方法同上n n 如如果果测测定定香香料料的的渗渗透透性性，应应采采用用红红外外分分光光器器进进行行气气体体色色谱谱分分析析。其其测测试试装装置置如如图图4-5-24-5-2所所示示。用用红红外外分分光光器器测测定定其其吸吸收收光光谱谱或或在在硅硅钢钢橡橡胶胶窗窗插插入入注注射射器器，取取样样5ml5ml进进行行气气体体光光谱谱分分析析.画画出出测测量量曲曲线线，求求出出重重量量变变化化平平均均值值R R，然然后后计计算算出出渗透系数渗透系数PtPt2 薄膜的药品渗透性试验37第五章塑料薄膜性能测试课件38缓冲包装材料力学物性测试缓冲包装材料是一类具有高度压缩和复原性能的弹性体。当受外力时，形状尺寸发生变化，卸除外力时，应即恢复到原有的形状尺寸。其功效是受压时吸改了冲击能量，减小了外界对产品的冲击力，从而降低了产品的冲击加速度，提高了产品在装卸运输过程中的防护能力。缓冲包装材料力学物性测试缓冲包装材料是一类具有高度压缩和复原39（1）静态压缩试验 n n主要用于评定在静载荷作用下缓冲材料的缓冲性能及其在流通过程中对内装产品的保护作用。n nA、取样 试验样品应在放置24h以上的成品中抽取5件，并切割为规则的直方体形，上、下底面积均为联100100mm，厚度为25mm以上(当厚度小于25mm时，允许叠放使用)。n n（1）静态压缩试验 主要用于评定在静载荷作用下缓冲材料的缓冲40（2 2）样品尺寸测量样品尺寸测量 分分别别沿沿试试验验样样品品的的长长、宽宽方方向向，用用精精度度不不低低下下0.05mm0.05mm的的量量具具测测量量两两端端及及中中间间三三个个位位置置的尺寸，并求出平均值，精确到的尺寸，并求出平均值，精确到0.001mm0.001mm 在在试试验验样样品品的的上上表表面面放放置置一一块块平平整整的的刚刚性性平平板板，使使试试验验样样品品受受到到0.20.2土土0.02kPa0.02kPa的的压压缩缩载载荷荷，30s30s后后在在载载荷荷状状态态下下用用精精度度不不低低于于0.05mm0.05mm的的量量具具测测量量四四角角的的厚厚度度，并并求求出出平平均均值值，精精确确到到0.001mm(0.001mm(测测定定丝丝状状、粒粒状状等等样样品品厚厚度度时时，可采用压缩箱进行测量可采用压缩箱进行测量)用用感感量量为为0.0lg0.0lg以以上上的的天天平平称称量量试试验验样样品品的的质质量量，并并记记录录测测定定值值按按下下式式计计算算样样品品的的密密度度(g(gcmcm3 3)（2）样品尺寸测量41=m=m(I(IWWT)T)式中式中 m m一试验样品的质量，一试验样品的质量，g;g;L L一试验样品的长度，一试验样品的长度，cm;cm;w w一试验样品的宽度，一试验样品的宽度，cmcm T T一试验样品的厚度，一试验样品的厚度，cmcmA A法法试试验验：以以12123mm3mmminmin的的速速度度沿沿厚厚度度方方向向对对试试验验样样品品逐逐渐渐增增载载荷荷(丝丝状状、粒粒状状等等样样品品试试验验，可可以以利利用用压压缩缩箱箱进进行行试试验验)记记录录压压缩缩力力及及相相应应的的变变形形如如果果不不能能使使用用仪仪器器记记录录连连续续的的压压缩缩力力一一变变形形曲曲线线时时，则则应应测测出出十十五五个个点点以以上上的的压压缩缩力力及及变变形形值值，并并把把它它们们绘绘成成曲曲线线 。当当压压缩缩载载荷荷急急剧剧增增加加时时停停止止试试验验卸卸去去载载荷荷3min3min后后测测量量试试验验样样品品的的厚厚度度，作作为为试试验验样样品品经经试试验验后后的的厚厚度度(T(Ts s)=m(IWT)42n n B法试验：试验前，根据材料的性质以试验样品厚度。0-65%之间的某一变形量反复压缩试验品l0次卸去载荷30min后测量试验样品的厚度，作为试验样品预压缩后的厚度(Tp)试验时以此作为压缩试验的变形原点n n 预压缩试验后的试验步骤与A法试验相同 B法试验：试验前，根据材料的性质以试验样品厚度。0-65%433 计算（1 1）压缩应力压缩应力=（P/AP/A）10104 4式中式中 -压缩应力，压缩应力，PaPa；P P一压缩载荷，一压缩载荷，N N，A A一试验样品承载面积，一试验样品承载面积，cmcm2 2（2 2）压缩应变压缩应变 A A法试验时压缩应变法试验时压缩应变a=a=（T-TT-T1 1）100%/T100%/T式中式中 a a-A-A法试验时压缩应变，法试验时压缩应变，T T一试验样品原始厚度，一试验样品原始厚度，cmcm；T T1 1试验样品试验过程中的厚度，试验样品试验过程中的厚度，cmcm3 计算（1）压缩应力44n nB B法试验时压缩应变法试验时压缩应变 b b=（T Tp p-T-T1 1）100%/T100%/Tp p式中式中 b b-B-B法试验时压缩应变，法试验时压缩应变，T Tp p试验样品预压缩后的厚度，试验样品预压缩后的厚度，cmcm（3 3）厚度减少率厚度减少率(回弹性回弹性)厚度减少率（厚度减少率（T-TT-Tp p）100%/T100%/T（4 4）静态压缩残余应变静态压缩残余应变 静态压缩残余应变静态压缩残余应变=（T-TT-Tj j）100%/T100%/T式中式中 T Tj j一试验样品压缩试验后的厚度，一试验样品压缩试验后的厚度，cmcm（4 4）绘制绘制曲线如图曲线如图521521所示所示 B法试验时压缩应变45第五章塑料薄膜性能测试课件46影响曲线的主要因素 a.同一缓冲材料，受力方向不同，曲线也不同，如图5-2-2所示 b.环境温度、湿度不同，曲线也不同如图5-2-3所示如p=0.03gcm3的聚乙烯泡沫材料在温度为+27和-54时的曲线影响曲线的主要因素 a.同一缓冲材料，受力方向不47第五章塑料薄膜性能测试课件483 动态压缩试验（1）试验原理 用自由跌落的重锤对包装用缓冲材料施加冲击载荷，以模拟装卸中缓冲材料受到的冲击作用，试验结果表示为缓冲材料的动态压缩特性曲线 3 动态压缩试验（1）试验原理49第五章塑料薄膜性能测试课件50（2 2）试验步骤试验步骤n n 在在规规定定的的温温、湿湿度度条条件件下下预预处处理理试试样样24h24h以以上上后后，用用符符合合GB8167-87GB8167-87所所规规定定的的试试验验机机和和测测试试系系统统上上对对试试样样进进行行动动态态压压缩缩试试验验，如如达达不不到到相相同同条条件件，则则必必须须在在试试验验样样品品离离开开预预处处理理条条件件5min5min内开始试验内开始试验n n a.a.将将试试验验样样品品放放置置在在试试验验机机的的底底座座上上，并并使使其其中中心心与与重重锤锤的的中中心心在在同同一一垂垂线线上上适适当当地地固固定定试试验验样样品品，固固定定时时应应不不使使试试验验样样品品产产生生变变形形(丝丝状状、粒粒状状等等试试验验样样品品，可可以以利利用用压压缩缩箱箱进进行行试验试验)n n （2）试验步骤51n nb.b.使使试试验验机机的的重重锤锤从从预预定定的的跌跌落落高高度度冲冲击击试试验验样样品品，连连续续冲冲击击5 5次次，每每次次冲冲击击脉脉冲冲的的间间隔隔不不小小于于lminlmin记记录录每每次次冲冲击击的的加加速速度度一一时时间间历历程程试试验验过过程程中中，若若未未达达到到5 5次次冲冲击击时时就就巳巳确确认认样样品品发发生生损损坏坏或或丧丧失失缓缓冲冲能能力力时时，则则中中断断试试验验n n c.c.冲冲击击试试验验结结束束3min3min，测测量量试试验验样样品品的的厚厚度度，作为动态压缩试验后的厚度作为动态压缩试验后的厚度(Tel)(Tel)n n d d同同样样的的方方法法对对组组内内的的其其余余试试验验样样品品进进行行冲击试验冲击试验n n b.使试验机的重锤从预定的跌落高度冲击试验样品，连续冲击5次52（3）计算a、最大加速度 最大加速度取5次连续冲击后4次的最大速度的平均值b、静应力at，(Pa)at=(W/A)104n n式中 w一重锤的重力，N；n nA一试验样品受冲击的表面面积cm2（3）计算53(3)(3)动态压缩残余应变动态压缩残余应变(厚度变化厚度变化)动态压缩残余应变动态压缩残余应变=（T-TT-Td d）100%/T 100%/T式中式中 T T一试验样品的原始厚度，一试验样品的原始厚度，cmcm，T Td d一一试试验验样样品品动动态态压压缩缩试试验验后后的的厚厚度度，cmcm(4)(4)绘制曲线绘制曲线 以以最最大大加加速速度度为为纵纵坐坐标标，以以静静应应力力为为横横坐坐标标，绘出量大加速度一静应力曲线绘出量大加速度一静应力曲线以以厚厚度度变变化化为为纵纵坐坐标标，以以静静应应力力为为横横坐坐标标，绘绘制制厚厚度度变变化化一一静静应应力力曲曲线线 例例如如在在2020、6565R RH H条条件件下下测测得得聚聚苯苯乙乙烯烯泡泡沫沫(=0.0125(=0.0125，T=4cmT=4cm，A=1010mmA=1010mm，h h50cm)50cm)的的厚厚度度变变化化-静应力曲线。静应力曲线。(3)动态压缩残余应变(厚度变化)54（5 5）确定动态缓冲系数）确定动态缓冲系数由缓冲原理可推导知，缓冲系数由缓冲原理可推导知，缓冲系数 C=TG/H C=TG/H当当试试样样厚厚度度T T和和跌跌落落高高度度H H设设定定后后，读读出出固固定定于于垂垂径上的加速度径上的加速度G G值便可求得缓冲系敷值便可求得缓冲系敷C C，又最大应力又最大应力 mm=s sGG 所所以以，只只要要改改变变静静应应力力 s s，就就可可求求出出在在不不同同负负荷下的缓冲系数荷下的缓冲系数（5）确定动态缓冲系数554 压缩蠕变的测量n n蠕变是指材料在应力作用下，引起的与时间有关的应变，使材料保持一定的静压状态，随时间的增长变形逐渐增加的现象，缓冲包装物品在保管贮藏过程中常常引起这种变形；在蠕变前后，既使从同一高度落下，内装物中产生的加速度值也有变化。4 压缩蠕变的测量蠕变是指材料在应力作用下，引起的与时间有56第五章塑料薄膜性能测试课件57n n 将将试试样样装装在在外外箱箱内内放放上上的的内内箱箱，内内箱箱上上加加重重锤锤，加加载载应应缓缓慢慢，保保持持试试样样受受载载均均匀匀预预先先在在内内外外箱箱中中央央、前前后后位位置置上上作作好好标标记记，加加载载60s60s后后，测测量量施施加加负负荷荷时时的的厚厚度度，取平均值取平均值n n 负负荷荷的的大大小小用用先先按按静静态态压压缩缩试试验验时时绘绘制制的的应应力力一一应应变变曲曲线线，以以变变形形达达5%5%的的负负荷荷作作为为标标准准值值，还还可可以以变变形形达达2 2、lolo的的负负荷荷进进行行试试验验测测量量厚厚度度的的时时间间间间隔隔以以6 6分分钟钟、1 1小小时时、2424小小时时，4 4天天，7 7天天为为标标准准还还可可作作更更长长时间如时间如3030天，天，9090天等进行试验天等进行试验n n 试试验验结结束束后后，从从试试验验台台上上取取下下内内箱箱(压压缩缩板板)，分分别别在在30s30s、30min30min、24h24h后测量其厚度，做为回弹性后测量其厚度，做为回弹性 n n 应应特特别别注注意意，在在测测量量过过程程中中，试试验验装装置置应应放放置置在在不不受受振动和冲击外力影响的环境中，蠕变可由下式计算：振动和冲击外力影响的环境中，蠕变可由下式计算：n n 蠕变蠕变()=(T)=(To o-T-Tn n)l00)l00/T/To on n式中式中 T To o一试验前试样的厚度一试验前试样的厚度(cm);(cm);n n T Tn n一指定时间内，载荷作用下，试样厚度一指定时间内，载荷作用下，试样厚度(cm)(cm)。将试样装在外箱内放上的内箱，内箱上加重锤，加载应缓慢，保持585 振动传递特性试验主主要要评评定定在在正正弦弦振振动动作作用用下下包包装装袋袋用用缓缓冲冲材材料料的的振振动动传传递递(隔隔纸纸)特特性性及及对对包包装装内内袋袋物物的的保保护护能能力其试验数据可用于包装的隔振设计。力其试验数据可用于包装的隔振设计。（1 1）试验原理试验原理 本本试试验验由由质质量量块块、缓缓冲冲材材料料、固固定定装装置置及及振振动动台台构构成成振振动动系系统统，以以模模拟拟包包装装件件在在正正弦弦作作用用下下缓缓冲冲材材料料的的受受力力状状态态。试试验验中中记记录录振振动动状状态态下下质质量量块块和和振振动动台台上上的的加加速速度度信信号号，并并归归其其表表示示成传递率一频率特性曲线成传递率一频率特性曲线5 振动传递特性试验主要评定在正弦振动作用下包装袋用缓冲材592试验设备 试验用振动台、固定装置，质量块、测试系统应满足GB8169-87中所规定的条件。如：可调质量块上、下底面积应大于2020cm2；测试系统应包括速度传感器，放大器，显示、记录装置等，且要求具有足够的频率响应，测试精度应在5之内 2试验设备60n n3 3 试验步骤试验步骤试验步骤试验步骤 a a从从从从放放放放置置置置24h24h以以以以上上上上的的的的成成成成品品品品中中中中抽抽抽抽取取取取试试试试验验验验样样样样品品品品，并并并并切切切切成成成成上上上上、下底面积为下底面积为下底面积为下底面积为20X20cm20X20cm2 2的规则立方体的规则立方体的规则立方体的规则立方体l0l0件。件。件。件。b b测量试验样品尺寸测量试验样品尺寸测量试验样品尺寸测量试验样品尺寸(长、宽、厚度、密度长、宽、厚度、密度长、宽、厚度、密度长、宽、厚度、密度)。c c分别在质量块中和振动台上安装加速度传感器分别在质量块中和振动台上安装加速度传感器分别在质量块中和振动台上安装加速度传感器分别在质量块中和振动台上安装加速度传感器 d d调调调调节节节节质质质质量量量量块块块块的的的的质质质质量量量量，以以以以对对对对试试试试验验验验样样样样品品品品施施施施加加加加所所所所需需需需的的的的部部部部压压压压力。力。力。力。e e将两块试验样品分别放置在质量块的上，下部将两块试验样品分别放置在质量块的上，下部将两块试验样品分别放置在质量块的上，下部将两块试验样品分别放置在质量块的上，下部 f f将将将将固固固固定定定定装装装装置置置置的的的的盖盖盖盖板板板板压压压压在在在在质质质质量量量量块块块块上上上上的的的的试试试试验验验验样样样样品品品品上上上上，并并并并适适适适当当当当加加加加固固固固一一一一般般般般应应应应使使使使上上上上部部部部的的的的试试试试验验验验样样样样品品品品受受受受到到到到0.7kPa0.7kPa的的的的静静静静压压压压力力力力试试试试验验验验中中中中应应应应尽尽尽尽量量量量避避避避免免免免由由由由于于于于质质质质量量量量块块块块与与与与试试试试验验验验样样样样品品品品收收收收生生生生分分分分离而导致试验数据的畸变离而导致试验数据的畸变离而导致试验数据的畸变离而导致试验数据的畸变 3 试验步骤61n n按下列条件进行扫描试验按下列条件进行扫描试验:n n 频频率率范范围围：从从3Hz3Hz开开始始增增加加频频率率，并并使使其其通通过过系系统统的的共共振振点点，直直到到传传递递率率减减少少到到大大约约0.20.2为为止：止：n n 扫扫频频速速率率；1 12 2个个倍倍频频minmin或或1 1个个倍倍频频段段minminn n 加速度加速度,5m/s,5m/s2 2n n h.h.在在试试验验过过程程中中，记记录录振振动动台台台台面面和和质质量量块块上的加速度信号及相应的振动频率上的加速度信号及相应的振动频率 n n i i以传递率为纵坐标、以频率为横坐标，绘以传递率为纵坐标、以频率为横坐标，绘制振动传递率一频率曲线制振动传递率一频率曲线 按下列条件进行扫描试验:62第五章塑料薄膜性能测试课件63