用滲透法檢測塑料燃油箱阻隔性能

GAS PERMEATION METHOD TESTS PERMEABILITY PROPERTY OF AUTO PLASTIC FUEL CASE

WANG Yuan-ming

(JINAN LANGUANG M&E TECHNOLOGY CO.,LTD., JINAN SHANDONG,CHINA,250031)

Abstract： It introduces the principle, method, characteristics of testing automotive plastic fuel case permeability property through gas permeation method, and analyze the test data.

   Keywords：Automotive plastic fuel case, permeability, gas permeation method, testing

一、前言

    隨著塑料燃油箱越來越多地被推廣應用，對其各項性能的檢測也提出了更高要求，尤其是其阻隔性能的檢測更迫切地需要一種方便、准確的實驗方法。目前國外發達國家用氣體滲透方法對燃油箱的檢測已經起步，相對於傳統方法，氣體滲透測試方法以其各方面的優越性能代表了該項檢測發展的方向。本文在實驗的基礎上，對用氣體滲透方法檢測塑料燃油箱的阻隔性能進行了深入探討，希望能給讀者提供有益的幫助。

二、氣體滲透法的檢測原理及方法

    通過檢測單位時間內滲入塑料燃油箱內的氧氣體積，來衡量塑料燃油箱阻隔性能的方法叫氣體滲透法。

    目前國內對該項檢測方法還沒有相應的標准，而ASTM F1307則詳細規定了用滲透法對塑料容器進行阻隔性能試驗的測試方法，該標准比較適合對塑料燃油箱進行氣體滲透性檢測，依據該標准，我們采用了下圖所示的結構對燃油箱進行檢測。

    在待測塑料燃油箱上安裝三根不鏽鋼管，其中一根接高純氮氣，另外兩根排氣不鏽鋼管均安裝閥門。具體試驗方法為：首先開啟排空閥，關閉信號閥，通過氮氣不鏽鋼管向燃油箱內大流量吹掃（200ml/min）高純氮氣約40小時，稍開信號閥，讓氮氣流流經氧氣傳感器，對由燃油箱內排出的氣體進行氧濃度檢測，當監測到的氣體氧濃度低到某一數值，且在幾個小時內沒有進一步變化時，說明滲入油箱內的氧分子和被氮氣帶走的氧分子數量相等，認為燃油箱內氧分子濃度吹到了最低。把氮氣進氣氣流調至10ml/min，關閉排空閥。此後滲入油箱內的氧分子將遠遠多於被氮氣帶走的數量，箱內氧氣濃度會逐漸上昇，直至達到新的平衡。此時的氧氣傳感器所監測到的氧氣濃度將會達到一個較高值P。根據氮氣流量、濃度P即可推算出單位時間內、一個塑料燃油箱的透氧量，單位為ml/ pkg·day。

三、氣體滲透法檢測的特點

    用氣體滲透方法進行塑料燃油箱的檢測可以大大縮短試驗時間，一次試驗周期從排空到氧濃度P達到動平衡，僅需3～7天（傳統方法約需56天）。

    空氣中的氧分子向燃油箱內的整個滲透過程可由電腦監測、記錄，最後得到的測試結果不僅僅是一個透氣數據，而是有許多數據的過程量。

    設備的精度可以做到0.01ml/ pkg·day，折合成質量為0.014mg/ pkg·day，比傳統方法的測試精度提高了上萬倍。

    上面介紹的測試方法是燃油箱在空氣中進行氧滲透試驗，而不是在氧氣中，這樣做節省了為燃油箱體提供氧氣環境的密封袋，及供氧設備、管道、閥門，但會使測試結果的精度降低5倍。鑒於上面提到的該實驗方法有足夠高的精度，故現在試驗時一般在空氣中進行，同時也為以後更高的檢測要求預留了發展空間。

四、試驗結果分析

我們用上面介紹的試驗方法對一組燃油箱分別進行了滲透實驗，實驗數據見下表：

表中“透氧量”的單位表示單個燃油箱一天的氧氣透過體積，體積計量是在標准大氣壓下的實驗室環境中；

    我們通過試驗得出了大致的燃油箱透氧量和燃油泄露量的對應關系，通過這一關系，計算出了上表中的“對應燃油泄漏量”。

上表中，試驗時間明顯地隨著燃油箱的阻隔性能增加而增加，是因為阻隔性能越好的油箱氧分子達到平衡的時間將越長。

五、結束語

    塑料燃油箱的應用將會越來越廣泛，人們也一直在探索更加理想的材料和更完美的加工方法。不斷地把新技術、新方法應用於塑料燃油箱的檢測，提高檢測的效率和精度，更好地為生產和科研服務，將會是我們不斷奮斗的目標。

參考文獻：

周達飛.汽車用塑料——塑料在汽車中的應用北京：化學工業出版社

李尹熙.汽車用非金屬材料  北京：北京理工大學出版社

ASTM D3985 Standard Test Method for Oxygen Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor

ASTM F1307 Standard Test Method for Oxygen Transmission Rate Through Dry Packages Using a Coulometric Sensor

JIS K 7126 塑料薄膜及薄片的氣體滲透率試驗方法