本特生法适用于透气度在0.35~15μm/(Pa·s)之间的纸和纸板,不适合于表面粗糙的纸和纸板,如皱纹纸和瓦楞原纸,因为这类纸难于夹紧,会导致空气泄漏。
由于它以单位时间内空气流量表示结果,同时测定值越大,表示样品表面越粗糙,又称为粗糙度/平滑度仪(除测试头外,其他部分结构基本与本特生粗糙度/平滑度仪相同)。
(一)仪器结构
本特生仪的结构如图5-14所示,由压缩机、压力缓冲器、带稳压的转子流量计、测量头等组成。
图5-14 本特生透气度测定仪
A—压缩机 B—压力缓冲器 C—稳压阀D—中心单元 E—试样夹紧装置
压缩机用以产生压力约127kPa的气流;压力缓冲器的容积约10L,安装于压缩机与流量计之间;稳压阀安装于流量计入口处,以控制空气压力。一般本特生仪有三个稳压阀,分别控制压力为(0.74±0.01)kPa、(1.47±0.02)kPa和(2.20±0.03)kPa,GB/T 458—2008规定为1.47kPa;三个转子流量计的范围不同,分别是10~150、50~500和300~3000mL/min,其读数分别精确至2、5和20mL/min;测量头用于将试样夹于环形板与环形密封胶垫之间,环形板与密封胶垫的尺寸保证被夹试样的测试面积为(10±0.2)cm2,测量头和流量计之间用长不大于600mm、内径为5~6mm的橡皮管或塑料管相连。
(二)工作原理
将试样夹于密封胶垫和已知直径的环形平面之间,使试样一面的绝对空气压力与大气压力相等,两边的压差在试验期间很小,但却相当稳定,在规定的时间内,测定透过测试区的空气流量。
(三)仪器的校对
1.用毛细管校准流量计
流量计的转子对磨损很敏感,如果刻度读数与所连接的毛细管指定值之差大于5%,应按如下步骤进行校准:a.用毛细管校准流量计;b.如读数偏高,则检查流量计与转子的清洁程度,必要时进行清洗;c.如读数偏低,则检查系统是否堵塞或管子打折;d.如两者读数不一致或不好判断故障,则以1.47kPa压力用皂泡计或其他装置校准流量计。
2.用皂泡计校准流量计
皂泡计由容积为1L的玻璃瓶、容积计(具有100mL、250mL、1500mL刻度,不同刻度范围可通过更换流量计得到)和针形阀组成(如图5-15)。
校准前需准备好秒表,配制3%~5%的液体洗涤剂水溶液。然后,在流量计出口胶管处取下测量头,把胶管接到皂泡计1上。先通气,再将1.47kPa稳压阀放在轴上并旋转。打开通气阀,气流从流量计导向皂泡计进行校准。仔细调节管夹和针形阀,使流量计的流量恒定。迅速挤压容积计下部的橡皮球,使皂泡进入容积计内。测定皂泡在标定容积两刻度间通过的时间,以秒表示。所选用的容积计量程应使测试时间超过30s,重复6点不同的气流,并记录当时的大气压。
注:系统在高气流降压下,能产生校准误差。为消除该误差,管子长度和直径必须与测试的相同。
检查流量计的读数误差是否在5%范围内,如果不是,可以绘制校正图。由每个测量时间和测量体积,按式(5-27)修正空气流量:
图5-15 皂泡计结构
l—连接点 2—1L玻璃瓶 3—针形阀 4—容积计 5—橡皮球
式中 qv——空气流量,mL/min
p——实际大气压与(水柱)压力计之和,kPa
p0——校准后压力,取值102.8,kPa [常规大气压(101.3kPa)与23℃下的操作压力(1.47kPa)之和]
V——容积计体积,mL
k——单位换算因子,为60s/(1min)
t——皂泡通过两刻度之间的时间,s(www.xing528.com)
(四)测定步骤
① 从10张样品中分别切取一个试样,试样尺寸为50mm×50mm,并标明反正面,试样面应无折痕、皱纹、孔眼、水印等缺陷,不要用手触摸试样待测试部位,并将试样置于标准温湿度的大气条件下处理至平衡。
② 将仪器置于稳固的工作台上,并调至水平。开动压缩机,应保证没有影响读数的振动。
③ 选择合适的流量计和工作压力(本标准规定为1.47kPa),并使读数范围在流量计标尺的80%范围内,尽量不用小于30mL/min和大于1200mL/min的流量,否则空气流量高时,流量计与测量头之间的压力落差足以抵消流量计的校准。转动通气阀门,让气流通过选定的流量计,再把1.47kPa稳压阀轻轻放在轴上,使其转动。
注:气流开始通入后,才能把稳压阀放在轴上,停机前应先拿出。
④ 调节流量计的出口阀,使气流加大,并用600mm长的管子使其与测量头相连(管子不可太长,否则会引起流量计与测量头之间的压力波动)。
⑤ 在一定时间试验后,对空气泄漏情况作如下检查:用10~150mL/min流量计,在测量头处贴着密封垫夹入一片平滑而硬的非金属板,检验空气泄漏情况。如果读数不为零,应检查非金属板是否损坏或有缺陷。应确保密封垫与非金属板紧紧接触,并检查气流管线是否紧固,以防泄漏。
注:流量计出口阀有两个出口管,应按仪器说明把测量头接于测量透气度的出口管上。
⑥ 校准流量计:选用适当的毛细管替换测量头,空气流量的读数应与校准读数一致,精确到(±5)%。
⑦ 将试样夹于环形板与密封垫之间,夹紧5s后,记录流量计读数。
⑧ 测定时应5张试样正面,5张试样反面进行测定。如果通过试样正反两面的透气度有较大差别,又需要报告这个差别,则应在每个面各测定10张试样,并且分别报告这两个结果。
(五)数据处理及结果计算
1.透气度
使用1.47kPa标准压差,按式(5-28)计算试样的透气度:
式中 P——每张试样的透气度,μm/(Pa·s)
qv——每分钟通过试样测试面的空气量,mL/min
k1——单位换算因子,1000Pa/(1kPa)
k2——单位换算因子,60s/(1min)
Δp——压力差,取值1.47,kPa
A——试样测试区面积,取值10-3,m2
2.算术平均值
计算透气度的算术平均值,以μm/(Pa·s)表示,精确到两位有效数字。
如果试样正反面的气流量有明显差异,则需分别报告正反面透气度的平均值。
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