GB/T21332-2008《硬质泡沫塑料水蒸气透过性能的测定》

GB/T21332-2008硬质泡沫塑料水蒸气透过性能的测定 1范围本标准规定了硬质泡沫塑料的水蒸气透过量、水蒸气透过率、水蒸气透过系数和水蒸气扩散阻力指数的测定方法。本标准适用于厚度为10mm以上的硬质泡沫塑料。可以是完整材料,也可以是自结层或粘附表层材料的泡沫材料。本标准规定三种不同的温度和湿度条件:
a)38℃,湿度梯度为0%~88%;
b)23℃,湿度梯度为0%~85%;
c)23C,湿度梯度为0%~50%。
通过此方法获取的结果可用于产品设计、生产控制以及产品规范。本方法适用于水蒸气透过量在3mg/(m²·s)~20.0mg/(m²·s)范围内的材料。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的*版本。凡是不注日期的引用文件,其*版本适用于本标准。
GB/T2918—1998塑料试样状态调节和试验的标准环境(idt ISO291:1997)
GB/T6342—1996泡沫塑料与橡胶线性尺寸的测定(idt ISO1923:1981)
ISO483:2005塑料水溶液水密封容器中恒定相对湿度值方法
3术语与定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1水蒸气透过量water vapour transmission rate
在规定的温度、湿度和厚度条件下,单位时间内通过单位面积试样的水蒸气的质量。用微克每平方米秒[μg/(m²·s)]表示。注:所测得的水蒸气透过量结果是该厚度下的试样所特有的。
3.2水蒸气透过率water vapour permeance
在试验过程中,试样水蒸气传播速度与在试验过程中试样上下表面间蒸气压差的比值。用纳克每平方米秒帕斯卡[ng/(m²·s·Pa]表示。注:所测得的水蒸气透过率结果是该厚度下的试样所特有的。
3.3水蒸气阻力water vapour resistance
水蒸气透过率的倒数。
3.4水蒸气透过系数water vapour permeabi1ity
水蒸气透过率和厚度的乘积。
它表明在单位时间、单位蒸气压差、单位厚度下,水蒸气透过一定面积试样的质量。用纳克每米秒帕斯卡[ng/(m·s·Pa]表示。
注:对于均一材料,水蒸气透过系数的值可以反映出材料的特性。
3.5水蒸气扩散阻力指数 water vapour diffusion resistance index
空气中的水蒸气透过系数与材料的水蒸气透过系数的比值。它表明在同一温度下,材料的水蒸气透过与相同厚度下静态空气的水蒸气透过的对比情况。无单位。
注:对于均一材料来讲,水蒸气扩散阻力指数的值可以反映出材料的特性
4原理
将试样密封在装有干燥剂,上端开口的试验器皿上,然后将整个试验装置放入温度、湿度可控制的环境中,定期进行称量,以此测定水蒸气透过试样进入干燥剂中的量。
5器具和材料
5.1薄壁圆形开口容器
该容器由不透水气的材料制成,如玻璃或金属,内径至少为65m,顶部能用密封蜡轻轻封住。见附录A中的典型透湿杯和5.3中透湿杯中所需要的限位器。
5.2量具
线性尺寸的神符合GBT6342-1996的规定
5.3圆形限位器(边呈圆锥状,便于使用后移走)
该限位器应使试样暴露面积的偏差不超过0.1cm²,并使试样表至少90%暴露在外,从而减少因非线性密封而引起的边缘影响。
5.4罐或器皿
用来熔融密封蜡(5.8)
5.5分析天平
用来称量透湿杯,可精确到0.1mg
5.6恒温恒湿箱
应满足相对湿度保持在±2%,温度保持在±1℃的范围要求,且能保证在整个试验期间对温湿度进行连续控制(见图1).也可以在满足上述温度、湿度要求的恒温恒室进行调节控制。精确称量时,应关闭空气循环。
5.7下列溶液可用于制作非喷射型湿度箱
5.7.1用于38℃,相对湿度梯度为0%~8%的试验:含有大量未溶解的硝酸钾过饱和溶液。
5.7.2用于23℃,相对湿度梯度为0%~85%的试验:含有大量未溶解的氯化物过饱和溶液。
注1:用于23℃,相对湿度梯度为0%~50%的试验,没有合适的盐溶液能满足8.1所需要的允差。
注2:对于尚没有合适湿度箱的实验室,下面的溶液可任选其一,虽然使用者知道这并不符合国际标准的要求。
a)在23℃,含有大量未溶解的硝酸镁溶液;
b)在23℃,含有大量未溶解的重铬酸钠溶液。
更多的恒湿溶液详见ISO483:2005。
5.8密封蜡
下面是适宜的密封蜡,它们不受试验条件的影响。
5.8.1 90%的微晶蜡和10%的增塑剂(如低分子量聚异丁烯)。
5.8.2 60%的微晶蜡和40%的精炼透明石蜡。 

图1一种恒温恒湿装置示意图
5.9干燥剂
无水氯化钙粒径约5mm,不含有小于600um的粉料。
5.10限位环
用于薄的试样(见图A.1)。
6样品
样品应是具有代表性的材料。可带自结皮或带有构成材料一部分粘附层的材料。
一些有表皮的泡沫材料,其表皮密度和芯层密度有着较大的不同。如测量材料的水蒸气透过系数,应将样品的自结皮或粘附层去除。
7试样
7.1尺寸
7.1.1形状和密封
试样应为圆形,将试样按照图A.1所示的透湿杯的大小切成合适的尺寸。
7.1.2厚度
试样厚度应至少为10mm,如果试样厚度小于10mm,应采用原厚度进行试验。
优先采用的试样厚度为25mm。
7.1.3表面积
试样的直径应小于其厚度的4倍,*小表面积为50cm²。
7.2数量
至少5个试样。
当样品可能具有各向异性时,切完后试样的平行面应与实际使用时水蒸气通过制品的方向相垂直。当试样表面带有自然表皮或两侧粘附不同材料皮层时,试样的试验方向应与实际使用时水蒸气的流向相同。如果不知道实际使用时的气流方向,应双倍取样,以获取不同方向上水蒸气透过的结果。
7.3状态调节
试验前,试样应按照GB/T2918—1998中所规定的试验条件进行调节。
8步骤
8.1选择下列三种试验环境之一进行试验:
a)(38±1)℃,相对湿度梯度为0%~(88±2)%;
b)(23±1)℃,相对湿度梯度为0%~(85±2)%;
c)(23±1)℃,相对湿度梯度为0%~(50±2)%
注:由于便用干燥剂,相对湿度为0%的条件无偏差。
从一种试验条件下获取的结果与另外一种条件下获取的结果会有所不同,应选择*接近实际使用时的条件进行试验
8.2恒温恒湿装置内的环境应连续监测,其所处的环境温度变化应在±2℃之间。
8.3从图A.1中选择一种透湿杯。
8.4准备圆形试样,使其与所选择的透湿杯相适宜
8.5按照GB/T6342的规定,测量试样每个象限内的厚度并精确到0.1m或5%,计算每个试样厚度的平均值。
8.6在每个透湿杯的底部放置深为(20±5)mm的干燥剂(5.9)。在器皿中加热密封蜡直至熔化,然后按照附录A进行操作。试样和干燥剂之间的间距应为(15±5)mm,暴露的试样面积应至少为试样面积的90%。见图2给出的一种透湿杯。
 
1——试样直径d;
2——暴露面积的直径应大于0.9d;
3——试样厚度应大于10mm;
4——空气间距为(15±5)mm;
5——干燥剂深(20±5)mm;
6——密封蜡。
图2典型的透湿杯
8.7测定水蒸气扩散阻力指数时,应每天测量大气压力并记录。
8.8将透湿杯置于所选择的环境中经24h小时状态调节后称量,精确到100ug。
8.9每隔24h,称量每个透湿杯,如果将透湿杯从试验环境中取出,应在较短的时间内将其放回原处。
8.10连续称量,直到单位时间内所获取的5个有效质量变化值恒定,且在平均值的±2%范围以内为止(见9.1)。可以绘出质量与时间的曲线图,以显示变化率达到恒定的位置。
9 结果表示
9.1 质量变化恒定速率的计算
m1-m2是透湿杯任意两次有效称量的质量差 ,单位为微克 (μg),t1-t2是透湿杯两次有效称量的时间差 ,单位为小时(h)。
G12=(m1-m2)/(t1-t2)
式中:
G12——单位时间内两次有效称量质量的变化,单位为微克每小时(g/h)。
5个G12的平均值为G,用微克每少时(μg/h)表示。当得到的G12值均在0.980G〜1.020G范围内时,试验终止。
9.2水蒸气透过量的计算
水蒸气透过量g用式2计算,单位为微克每平方米秒μg(m²•s)。
g=G/A×100/36
式中:
A一试样暴露在湿度侧的面积,单位为平方厘米(cm²)
9.3水蒸气透过率的计算
水蒸气透过率Wp。用式(3)计算,单位为纳克每平方米秒帕斯卡[ng/(m²•s•Pa)]
Wp=G/AP×10⁵/36
式中:
P一不同的水蒸气压力,单位为帕斯卡(Pa),可以选释下列相应的值:
a)5860Pa,在38℃,相对湿度0%~88%;
b)2390Pa,在23℃,相对湿度0%~88%;
c)1400Pa,在23℃,相对湿度0%~50%。
9.4水蒸气透过系收的计算
水蒸气透过系数δ用式(4)计算,单位为纳克每米秒帕斯卡[ng/(m•s•Pa)]
δ=(Wp×s)/10³
式中:
s——试样厚度,单位为毫米(mm)。
9.5水蒸气扩散阻力指数的计算
在两次称量时间间隔内计算每天的平均大气压,并用这些值在表1中查找所对应的H值。
表1用于计算水蒸气扩散阻力指数的H值的确定

试验条件		大气压/kPa	H
温度/"C	相对湿度/%
23	0〜50	90 95 100 105 110	26.7 25.3 24.0 22.9 21.8
23	0〜85	90 95 100 105 110	45.3 43.0 40.8 38.9 37.1
38	0〜90	90 95 100 105 110	115.8 109.7 104.3 99.3 94.8

   
 
用式(5)计算水蒸气扩散阻力指数μ:
μ=115.74×H/(g×s)
式中:
s——试样厚度,单位为毫米(mm);
g——水蒸气透过量(见9.2);
H——在特定的试验条件和大气压力下,万值表示为[24000×δL×(p1-p2)](见附录B),这个值可以从表1中查到。
10精度
因未得到试验室间的数据,所以此方法的精度不详。
11试验报告
试验报告应包括下列内容:
a)本标准编号;
b)试验材料的说明,包括厚度以及有无表皮;
d)用于测试的温度和相对湿度梯度;⊙使用的试验装置;
e)使用的试验条件以及如何达到该条件;
f)水蒸气传播性能的计算(透过量、透过率、透过系数和/或水蒸气扩散阻力指数)(如果适宜的话,应报告所有的性能),若试样的两表面不同,还应包括水蒸气相对试样表面的流向;
g)每个试验结果的单值;
h)试验结果的算术平均值;
i)任何与本标准的差异,以及任何可能影响结果的因素;
j)试验日期。