羅 蘭

（中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039）

用溫濕度儀測定復(fù)合材料包裝容器透濕度

羅 蘭

（中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039）

介紹了采用溫濕度儀連續(xù)監(jiān)測的方法測定復(fù)合材料包裝容器的透濕度，對縮短試驗(yàn)時(shí)間，減小測試誤差具有參考意義。提出對于復(fù)合材料包裝容器部分為金屬材料的情況，透濕面積的計(jì)算方式。

透濕度；包裝容器；溫濕度儀；復(fù)合材料

引言

產(chǎn)品壽命期內(nèi)的運(yùn)輸、貯存和使用狀態(tài)均會(huì)受到各種自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境的影響，包括氣候、力學(xué)和電磁等因素單獨(dú)、組合和綜合的作用。這些環(huán)境因素的各種方式的作用必然會(huì)使產(chǎn)品的材料、部件，甚至產(chǎn)品整體產(chǎn)生腐蝕及性能和功能的破壞[1]。

對于有防潮要求的產(chǎn)品包裝，為防止在各種運(yùn)輸和貯存環(huán)境中外界水汽的侵入，保證包裝內(nèi)的干燥劑、緩蝕劑正常發(fā)揮作用，使產(chǎn)品保存在適宜的微氣候環(huán)境中，從而防止產(chǎn)品的腐蝕、變質(zhì)、失效[2]。除了對產(chǎn)品本身有防潮要求外，對包裝也會(huì)提出防潮要求，包裝的防潮要求包括對包裝容器結(jié)構(gòu)的密封性要求和包裝材料的透濕性要求。

對于硬質(zhì)包裝容器來說，包裝材料的透濕性測定一般采用GB/T 6981所規(guī)定的試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法是用重復(fù)稱量干燥劑的方法測定硬質(zhì)包裝容器的透濕率，該方法存在的缺點(diǎn)在于：測試的精度會(huì)因?yàn)檫^多頻繁的稱量而受影響。為減小在濕熱環(huán)境下多次取放干燥劑帶來的測量誤差，同時(shí)也降低重復(fù)稱量、環(huán)境溫濕度、稱量器具等對測量結(jié)果的影響所引入的不確定度，我們這里采用了溫濕度儀連續(xù)監(jiān)測復(fù)合材料包裝容器內(nèi)部微氣候環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)的方式測定硬質(zhì)包裝容器的透濕率。

1 測試設(shè)備的要求

1.1 溫濕度測試系統(tǒng)的要求

該系統(tǒng)為多通道溫濕度記錄儀，可對微氣候環(huán)境的溫濕度進(jìn)行連續(xù)采樣，采樣時(shí)間可設(shè)置為每10 min、30 min、60 min自動(dòng)記錄溫度、相對濕度一次，一次連續(xù)采樣數(shù)據(jù)存貯量應(yīng)在15天以上。溫度數(shù)據(jù)的顯示分辨力為0.1℃，溫度測量范圍為0~70 ℃，相對濕度顯示分辨力為0.1 % 相對濕度測量范圍為（0 %~100 %）。

1.2 溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱的要求

該試驗(yàn)箱能自動(dòng)控制設(shè)定的溫濕度，可將控制的溫濕度數(shù)據(jù)以Excel方式導(dǎo)出，其溫度顯示分辨力為0.1 ℃，溫度范圍為0~100 ℃，相對濕度顯示分辨力為0.1 %，相對濕度范圍為（20%~95%）。

以上儀器設(shè)備均經(jīng)檢定或校準(zhǔn)合格，并在溯源有效期內(nèi)。滿足上述功能及精度要求的儀器設(shè)備均可使用。

2 測試原理及方法

2.1 測試原理

玻璃鋼包裝箱放入溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)，溫濕度測試系統(tǒng)置于環(huán)境試驗(yàn)箱外。溫濕度測試系統(tǒng)的溫濕度傳感器探頭固定在玻璃鋼包裝箱內(nèi)部的適當(dāng)位置，傳感器連線穿過玻璃鋼包裝箱壁孔的部位安全密封，與溫濕度測試系統(tǒng)連接。溫濕度測試系統(tǒng)接通電源。

測試原理圖如圖1。

2.2 測試方法

1）試驗(yàn)前，首先對溫濕度傳感器連線穿過包裝箱壁孔的部位進(jìn)行安全密封。

2）對包裝箱進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理?xiàng)l件為25 ℃、RH30 %，待包裝箱內(nèi)的溫濕度顯示穩(wěn)定后（或到達(dá)規(guī)定的預(yù)處理時(shí)間），對包裝箱按封閉工藝要求密封。

3）將環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)的溫濕度升到要求的濕熱試驗(yàn)條件，開始透濕試驗(yàn)。當(dāng)包裝箱內(nèi)的溫度達(dá)到濕熱試驗(yàn)條件的溫度并保持48 h后，開始進(jìn)行透濕度測定的記時(shí)，將此時(shí)顯示的包裝箱內(nèi)的相對濕度值作為透濕度測定的初始值H1，透濕度測定結(jié)束時(shí)包裝箱內(nèi)的相對濕度值作為結(jié)束值H2。

3 用溫濕度儀測定透濕度需要注意的幾個(gè)問題

1）確保溫濕度傳感器連線穿過包裝箱壁孔的部位的安全密封。為保證該部位密封后不對測試結(jié)果造成影響，壁孔的徑孔選擇盡可能小且，可用氣密性試驗(yàn)方法對密封后的包裝箱進(jìn)行密封性檢查。

2）包裝箱在試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行充分處理，以確保測試基準(zhǔn)值的一致性。預(yù)處理時(shí)建議打開包裝容器的蓋子，預(yù)處理時(shí)間可依據(jù)容器的材質(zhì)確定。

圖1 測試原理圖

3）透濕試驗(yàn)時(shí)間的確定。試驗(yàn)時(shí)間一般不少于240 h，記錄相對濕度值隨時(shí)間的變化，試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)持續(xù)到至少連續(xù)48 h相對濕度值無變化為止。

4）透濕度測定期間隨時(shí)注意環(huán)境試驗(yàn)箱及包裝箱內(nèi)的溫度和相對濕度變化，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即分析原因（是測試儀器設(shè)備故障，還是包裝箱產(chǎn)生了泄漏），采取措施或停止試驗(yàn)。為確保多通道溫濕度儀在測試過程中因測試通道誤差或異常帶來的風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)包裝箱內(nèi)可接入2～3個(gè)通道的傳感器，然后對測試工作正常的各通道的測試結(jié)果取平均值。

4 測試數(shù)據(jù)的處理

1）在透濕度測試期間，作出包裝箱內(nèi)溫、濕度在試驗(yàn)期間的變化曲線；計(jì)算出包裝箱內(nèi)在透濕試驗(yàn)期間的平均溫度。

式中：

Q—透濕試驗(yàn)后包裝容器的透濕增量，g；

H2—試驗(yàn)結(jié)束時(shí)包裝容器內(nèi)相對濕度；

H1—試驗(yàn)開始時(shí)包裝容器內(nèi)相對濕度初始值；

V—包裝容器的容積，m3。

此試驗(yàn)結(jié)果可根據(jù)用戶的要求換算成透濕量，計(jì)算公式如下：

式中:

WVT—容器透濕量，g/m2.d；

Q—透濕試驗(yàn)后容器的透濕增量，g；

t—透濕試驗(yàn)的時(shí)間，h；

A—容器的面積，m2。

5 采用溫濕度儀測定復(fù)合材料包裝容器的透濕度

5.1 包裝容器的材質(zhì)

所用的復(fù)合材料包裝容器為纏繞成型的玻璃鋼包裝箱，包裝箱的箱體部分為玻璃鋼材料，長方筒狀。由于玻璃鋼材料加工的原因，以及包裝箱整體重量的要求，故前后端蓋部分采用鋁合金材料。

5.2 用溫濕度儀測定玻璃鋼包裝箱透濕度

將多通道溫濕度儀的傳感器線接入包裝箱，為降低測試過程中因通道誤差或異常帶來的風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)包裝箱接入2個(gè)通道的傳感器，測試結(jié)果取各通道的平均值。

開始記錄包裝箱內(nèi)的溫濕度，測試期間，溫濕度儀測試系統(tǒng)每10 min自動(dòng)記錄箱體內(nèi)的溫、濕度。將包裝箱經(jīng)25℃、RH30 %、9 h的預(yù)處理溫濕度達(dá)到穩(wěn)定，且按封閉工藝要求密封后，在40℃，RH90 %條件下，保持環(huán)境試驗(yàn)箱溫濕度不變，測試并記錄312 h后，數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，結(jié)束并保存測試數(shù)據(jù)。

測試期間（含預(yù)處理）包裝箱內(nèi)溫濕度隨時(shí)間的變化曲線見圖2。由于測試過程中各測試通道工作正常，故該曲線為兩個(gè)通道的測試值的平均值數(shù)據(jù)。從曲線可以發(fā)現(xiàn)，該包裝箱在濕熱環(huán)境條件下測試144 h后，每24 h相對濕度增量趨緩，僅為1 %，在測試到大約288 h后，包裝箱內(nèi)連續(xù)48 h相對濕度增量為0，此時(shí)結(jié)束測試。透濕測試的有效測試時(shí)間為250 h。

透濕度測試結(jié)果如表1。

通過上述測試數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，由于包裝箱前后端蓋為鋁合金，為不透濕材料，因此參與透濕度計(jì)算的包裝箱有效內(nèi)表面積為長方筒狀的箱體部分，考核的對象也只是箱體部分。

6 結(jié)論及建議

1）由于GB/T 6981所采用的方法在對一個(gè)硬質(zhì)包裝容器進(jìn)行考核時(shí)試驗(yàn)周期太長，完成一次測試需要30天，利用溫濕度儀連續(xù)監(jiān)測的方法既可找出不同材料透濕增量與試驗(yàn)時(shí)間非線性變化的規(guī)律，又方便進(jìn)

圖2 測試期間包裝箱內(nèi)溫濕度隨時(shí)間的變化曲線

表1 透濕度測試結(jié)果

行材料的分析研究，縮短了測試時(shí)間。

2）包裝容器用該方法進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，處理時(shí)間可依據(jù)容器的材質(zhì)確定，根據(jù)我們多次測試的結(jié)果，建議金屬容器一般不少于2 h，非金屬容器一般不少于8 h。

3）對玻璃鋼包裝箱等復(fù)合材料包裝容器來說，由于材料加工或其它的原因造成包裝容器部分結(jié)構(gòu)為金屬材料或其它不透濕的材料時(shí)，進(jìn)行透濕量計(jì)算不應(yīng)考慮金屬材料等不透濕材料的面積帶來的影響。

[1] 祝耀昌,常文君,傅耘.武器裝備環(huán)境適應(yīng)性與環(huán)境工程[J].裝備環(huán)境工程, 2003(預(yù)刊號):8-13.

[2]王一臨,羅蘭.軍用包裝與武器裝備的環(huán)境適應(yīng)性[J].裝備環(huán)境工程, 2005(5):54-58

[3] GB/T 6981-2003 硬質(zhì)包裝容器透濕度試驗(yàn)方法[s].

[4] 中國氣象局,濕度查算表[M].北京:中國氣象出版社,1983.

羅蘭，女，47歲，重慶市，研究員，主要從事包裝及環(huán)境試驗(yàn)研究。

Determination of Water Vapor Transmission of Packaging Container for Composite Material Using A Temperature and Humidity Instrumente

LUO Lan
(No.59 Institute of China ordinary Industry, Chongqing 400039)

This paper introduces the methods of determination of water vapor transmission of packaging container for composite material by using a temperature and humidity instrument.It has reference significance to shorten the time of test and reduce test error.Finally, it puts forward the account form of area of water vapor transmission, when part of the packaging container for composite material is metallic material.

water vapor transmission; packaging container; temperature and humidity instrument; composite material

TB487

B

1004-7204（2016）05-0006-04