飛艇氣囊材料對氦氣保存能力的測試方法

摘要：氦氣是常用的飛艇浮升氣體，飛艇氣囊所用材料對氦氣的保存能力是影響飛艇使用的重要因素。本文通過對飛艇氣囊樣品氦氣透過量的測試及對試驗原理、試驗設備參數、適用范圍、試驗過程等的描述，介紹了一種驗證飛艇氣囊對氦氣保存能力的有效測試方法。

關鍵詞：氦氣、氦氣透過量、飛艇氣囊、氦氣阻隔性、壓差法氣體滲透儀

1、意義

飛艇是一種浮空器，主要靠氣囊中的輕于空氣的氣體實現浮升，如氫氣、氦氣，由于氫氣具有一定的危險性，因此，現代的飛艇通常采用安全性更高的氦氣作為浮升氣體。根據浮力原理，氣囊中所充填氦氣量是決定可產生浮力大小的重要因素，直接影響飛艇可飛升的高度。在飛艇的使用過程中，氣囊中的氦氣量則與氣囊外部材料對氦氣的保存能力息息相關，若氣囊材料對氦氣的保存能力較差，使用過程中易散失，將降低飛艇的飛行高度與飛行時間。

氦氣在材料中的滲透性能是衡量氣囊對氦氣保存能力的重要指標，因此，本文針對性的測試了飛艇氣囊的氦氣透過量。

2、試驗樣品

本文以飛艇氣囊層壓復合材料為試驗樣品。

3、試驗依據

本次試驗采用壓差法原理測試樣品的氦氣透過量，所依據的標準為GB/T 1038-2000 《塑料薄膜與薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》。

4、試驗設備

本文利用VAC-VBS壓差法氣體滲透儀進行試驗，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產。

圖1  VAC-VBS壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗原理

壓差法原理是指試樣兩側存在一定壓力差，通過測試低壓側壓力的變化情況得到試樣氣體滲透性能相關參數的試驗方法，因此本原理方法可以用于測試氧氣、氮氣、二氧化碳、六氟化硫、氦氣等多種氣體的滲透性能。

該方法是通過試樣將設備的測試腔分為高壓腔、低壓腔，高壓腔內充入一定壓力的試驗氣體，低壓腔內通過抽真空形成一定的低壓環境，試驗氣體在壓力差的作用下，由高壓腔通過試樣滲透到低壓側，通過測試達到穩定滲透時低壓腔內壓力隨時間的變化情況，計算試樣的氣體透過量及相關參數。

4.2 設備參數

測試范圍為0.1 ~ 100,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)；可同時完成3個試樣的測試，試驗結果為3個試樣測試結果的平均值；試樣的溫度范圍為15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃；提供標準膜進行快速校準，保證檢測數據的準確性和通用性；支持Lystem^TM實驗室數據共享系統，統一管理試驗結果和檢測報告。

4.3 適用范圍

(1) 本設備適用于多種薄膜、片材的氣體滲透性能測試。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料；片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本設備還可擴展到航空航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測試。

(3) 本設備適用于多種氣體的透過率測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、空氣等。

(4) 本設備滿足多項國家和標準，如ISO15105-1、ISO2556、GB/T1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003。

5、試驗過程

(1) 從飛艇氣囊樣品上裁取3片直徑為97mm的試樣。

(2) 在每個測試腔的周邊涂抹一層真空油脂，并在測試區域分別放置一片濾紙，將試樣附著在測試腔上，輕輕按壓，去除試樣與測試腔之間的氣泡，再分別用夾緊裝置將試樣夾緊。

(3) 設備接通氦氣后在控制軟件上設置試樣名稱、厚度、試驗模式、試驗溫度、濕度、抽真空時間等參數，點擊“開始試驗”選項，打開真空泵，進行試驗。設備按照設定的參數進行自動試驗，試驗結束后，顯示測試結果。

6、試驗結果

本次試驗所測試飛艇氣囊樣品的氦氣透過量為28.91 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結論

飛艇氣囊應具有較高的氣體阻隔性能，以防止內部氣體的散失及外部氣體向氣囊中的滲透，從而保持內部浮升氣體量與氣體純度。本文通過氦氣透過量的測試評估所測試飛艇氣囊材料對內部氦氣的保存能力，試驗過程簡單，人為因素干擾少，設備智能化程度高，試驗結果可靠。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業從事包裝檢測設備研發生產與包裝檢測服務的高新技術企業，現有設備包括氣體透過量測試儀、氧氣透過量測試儀、水蒸氣透過量測試儀、智能電子拉力試驗機、密封試驗儀、熱封試驗儀、落鏢沖擊質量、擺錘沖擊試驗儀、摩擦系數儀等等。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術溝通與合作。