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水蒸汽透過率的檢測
點擊次數(shù)：555 發(fā)布時間：2013-3-28
目前國內(nèi)外常用的水蒸氣透過率的測試方法從檢測原理上來分，主要有稱重法和紅外檢定法兩類。
稱重法的原理是先將一定的干燥劑（一般用無水氯化鈣）放入透濕杯中，在透濕杯放上被檢測的薄膜，并用蠟密封，使透濕杯內(nèi)形成一個封閉的空間，將透濕杯放入恒溫濕的環(huán)境中，水蒸氣透過測試材料后被干燥劑吸收，以適當?shù)臅r間稱量透濕杯的增重，從而計算出水蒸氣的透過率。作為透濕杯的發(fā)展變形，容器可以是袋、瓶或其它一些容器。稱重量法具有簡單、方便以及儀器設(shè)備價格低廉等優(yōu)點。我國的GB/T1037－1998《塑料薄膜和片材透水蒸汽性試驗方法 杯試法》、GB/T6982－1997《包裝材料試驗方法 透濕率》。GB/T6981－1986《硬包裝容器透濕度試驗方法》、GB/T6982－1986《軟包裝容器透濕度試驗方法》都是采用稱重法。但我們從其試驗設(shè)計和實踐中都可以發(fā)現(xiàn)稱重法具有如下明顯的缺點：
①稱重法無法在一個穩(wěn)定的狀態(tài)下進行實驗。本來水蒸汽的透過是在一個滲透的平衡狀態(tài)下測定的，擴散和滲透從一個非平衡態(tài)到一個平衡態(tài)需要一定的時間，這就是我們所說的平衡時間。而有些方法（如GB/T1037－1988）的試樣是在23℃的干燥條件下平衡30min后進行稱量的，這必然會破壞原來測試條件下的擴散和滲透平衡，從而影響實驗結(jié)果的準確性。GB/T16928－1997雖然已注意到了這一問題，規(guī)定“稱量在試驗環(huán)境中進行，否則稱量時間不能超過30秒”，但在實際操作中，很少把高精度的天平放在38℃，相對濕度90％的條件下使用，稱量時間不超過30秒，更是很難做到的事。
②重復(fù)性差。稱重法（特別是杯式法）測試過程中環(huán)節(jié)很多，操作人員的試樣制備習慣、稱量習慣都對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，因而實驗的重復(fù)性較差。據(jù)美國ASTM報道，同一材料不同實驗室采用稱重法測量材料的水蒸汽透過率，其誤差可高達20％，而紅外檢定法其誤差僅為3％。
③可靠性差。稱重法中的杯式法用密封蠟密封，密封蠟的組成和其質(zhì)量對實驗結(jié)果有較大影 響，一方面密封蠟若質(zhì)量不好，容易在密封時產(chǎn)生微泄漏，從而產(chǎn)生誤差，另一方面，密封蠟在38℃的條件下，存放長時間會引起重量變化，GB/T1037－1987雖然也考慮到了這方面的問題，并規(guī)定“密封蠟應(yīng)在38℃，相對濕度90％條件下暴露不會軟化變形，若暴露面積為50cm2，則24h內(nèi)質(zhì)量變化不能超過1mg”。從這一句話中我們就可以明顯看出該法的檢驗精度不可能高于0.2g/m2.24h。
④測量時間長。由于稱重法的準確度和精密度較差，重量法一般需要很長的檢測時間，其檢測時間是紅外檢定法的20倍，一般3g/m2.24h的包裝材料需要約10天的檢測時間。
⑤精度低，適用范圍窄。正因為稱重法（特別是其中的杯式法）的測量誤差較大，因而一些標準（如ISO2528－1995、GB/T16928－1997）明確規(guī)定透濕率小于1g/m2.24h的包裝材料的檢測不適用干杯式稱重法。
紅外檢定法的原理是用試驗薄膜隔成兩個獨立的氣流系統(tǒng)，一側(cè)為具有穩(wěn)定相對濕度的氮氣流，另一側(cè)為干燥的氧氣氣流，水蒸氣從潮濕的氮氣流一側(cè)透過薄膜到達干燥的氮氣流，并隨著干燥的氮氣流流向紅外檢定傳感器，測量出氮氣中水蒸汽的含量，進而得出水蒸汽透過率。紅外檢定法在整個實驗過程中全自動測定，不破壞擴散和滲透的平衡，因而其結(jié)果準確可靠，同時由于紅外檢定法其檢測傳感器的高靈敏度，因而可以在短時間內(nèi)測量高阻隔性的材料。紅外檢定法測試儀器的檢測精度一般可達到材料為0.005g/m2.24h，包裝件為0.000052g/24h，紅外檢定法的精度是稱重法的100倍。
我國現(xiàn)有的水蒸汽透過率檢測儀器，有稱重法和紅外檢定法，目前國家標準僅有稱重法。對于水蒸汽透過率較大的包裝材料可以用杯式稱重法。即GB/T 1037－1988，對于水蒸汽透過率較小，而雙可熱封的材料，可用成袋的稱重法，即GB/T 16928－1997的B法；對于水蒸汽透過量較小，且不可熱封的材料或結(jié)構(gòu)中含有吸濕性較大的材料（如紙、玻璃紙、尼龍等）時一般應(yīng)以紅外檢定法為宜。紅外檢定法試驗重復(fù)性好、精度高、適應(yīng)材料廣，當對包裝材料的透濕性能有較高要求，或需對材料透濕性作精密測量時，建議采用紅外檢定法來測量?？上У氖?，目前還沒有紅外檢定法測量包裝材料透濕率的國家標準。