電解傳感器法薄膜透濕性測（cè）試國家標準製訂情況概述

 

　　1. 電解傳感器法薄（báo）膜透濕性測試標準製訂介紹

　　根（gēn）據全國（guó）包裝標準化（huà）委員會“關於下達製、修訂國（guó）家（jiā）標準項目的通知”要求，確定由中國包裝科研測試中心（xīn）承擔（dān）《塑料薄膜和薄片水蒸氣（qì）透過（guò）率的測定——電解傳感器（qì）法》國家標準的製定工作，中國包裝科研測試（shì）中心特邀國家包裝產品質量監（jiān）督檢驗（yàn）中心（濟南）、濟南MD传媒视频機電技術有限（xiàn）公司共同起草該（gāi）標準。三家（jiā）單位抽調技（jì）術力量成立了標（biāo）準製訂小（xiǎo）組。標準製訂小組對（duì）標準的意義及可行（háng）性（xìng）、采（cǎi）用國際和國外先進標準以及社會和經濟效（xiào）益進行了調研（yán）、分析和（hé）論證，起草了《塑料薄膜和薄片水蒸（zhēng）氣（qì）透過率（lǜ）的測定（dìng）——電解傳感器法》推薦性（xìng）國家標準項目建議（yì）書上（shàng）報全（quán）國包裝標準化委員會。標準製訂小組修改采用ISO15106-3:2003《塑料  薄膜和薄片  水蒸氣透過率試驗方法（fǎ）  第3部分  電解傳感器檢測法（fǎ）》，並結合MD传媒视频豐富的阻隔性檢測技術研究經驗（yàn）起草了完全符合塑（sù）料包裝（zhuāng）行業應用特（tè）點的標準征求意見稿，在廣泛征求國內企業（yè）、學校以及行業專家意見的基礎（chǔ）上多次修改（gǎi）征求意見稿中的內容，最後於2007年7月24日召開（kāi）專題論證會確定了標（biāo）準報批（pī）稿的內容。標準報批稿已經提交審查，標準將（jiāng）於近日正式發布（bù）。

 

　　電解傳感器法基本測試原理如下（xià）：電解傳感器法使用（yòng）電解池作為濕度傳感器，設備（bèi）的滲透腔被測試薄膜或薄片分成一個幹腔和一個濕度可控的（de）濕腔，水蒸氣從濕腔滲透通過試樣進（jìn）入（rù）幹腔後會（huì）被載氣氣流攜（xié）帶至電解池中，由電解池測量載氣的濕度並輸出電信號，然後計算可得試樣的水蒸氣透過率。

 

　　2. 電解（jiě）傳感器法的標定

 

　　電解傳感器法（fǎ）是透（tòu）濕性檢測傳感器法中的一種，此外傳感器法還包括動態相對濕（shī）度測（cè）定法和紅外檢定法。這一類測試方法自1970年之後才陸續推出，該類方法的試驗環境與減重法完全一（yī）致，測試速度（dù）快（kuài），測試過程穩定，分辨率高，影響因素（sù）少（shǎo），因此這類測試方法更適用於快速測定高阻隔（gé）性塑料薄膜、薄片以及（jí）含有塑料的（de）多層結構材（cái）料的水蒸氣透過性能。

 

　　然而（ér）這（zhè）類測試方法由於傳感器損耗問題或者測試準確性（xìng）問題，需要（yào）定期使（shǐ）用稱重法測試數據進行標定，在相關測試標準中都對標（biāo）定問題做了詳細的介紹。使用標準膜作為標定手段，而標準膜的數據是按照稱重法測試確定（dìng）的。例（lì）如ASTM E 398-03中（zhōng）有如（rú）下描述：“Standard Films, which have been calibration by gravimetric means……A standard, calibration film whose WVTR has been gravimetrically determined…….”（參考膜由稱重法（fǎ）校準。…用於設備標定的參考膜，由稱重法確定其WVTR數據…）。

 

　　電解傳感（gǎn）器是消耗（hào）型元器件，所（suǒ）以（yǐ）電解傳感器法（fǎ）自（zì）身無法持久保持穩定的（de）測試數據，必須定期進行標定，因此標定是測試方法的重點內容。在本次標準製訂過程（chéng）中對於電解傳（chuán）感器法的標定問題（tí）進行了詳細論證，專家們認為為使電解（jiě）傳感器法的測試數據與其他試驗方法的測試（shì）數據具有可比性，標準中有必要增加試驗數據的溯（sù）源性要求（qiú）。因此，在本標（biāo）準“儀器”章（zhāng）節增加（jiā）了“采用標準膜來校（xiào）準設備，標準膜可以（yǐ）是（shì）已知水蒸氣透過率（lǜ）的薄膜或是由重量法測試（shì）得到水蒸氣透過率的薄膜” 。此要求與ISO 15106-1:2003、ISO 15106-2:2003標準對試驗數據的溯源要求（qiú）是一致的。經過標定可以保證按（àn）照電解傳感（gǎn）器法測（cè）得的薄膜透濕性測試數據（jù）與稱重法測試數據是一致的。

 

　　現在，按照全球（qiú）透濕性測試（shì）標準的要求，幾種傳感器法的測試數據都需要使用稱重法（fǎ）的測（cè）試數據進行校準，從而保證與（yǔ）稱重法數據的一致性。同時（shí）由於稱重（chóng）法是透濕性測（cè）試的基本方（fāng）法，可以保證按照同一試驗環境檢測同一種薄膜能獲得同樣的測試數據，這樣電解傳感器法的實際測試數據就可以與全球的透濕（shī）性測試數據（jù）保持很好的一致性。

 

　　3. 該標準的應用優勢

 

　　與ISO 15106-3:2003相比，這次（cì）製訂的電解傳感器（qì）法國標在以下方（fāng）麵存在應用優勢：

 

　　1. 增加了濕度實現的方法。在ISO 15106-3:2003標（biāo）準中僅提供了通過硫酸溶液實現指定相對濕度的方（fāng）法，然而在實際操作（zuò）中，對（duì）於（yú）硫（liú）酸溶液的使用安全（quán）性值得重視，因此國標製訂時在原先標準（zhǔn）內（nèi）容的基礎上（shàng），結合ASTM E 104-02《使用水溶液（yè）保持恒定相對濕度的標準方法》和DIN 53122.2（1982）《測試塑料薄膜、橡膠（jiāo）、紙張、紙（zhǐ）板以及其他片材  水蒸氣透過率的測定  電解法》增加了使用飽和鹽溶液輕鬆實現（xiàn）指定相對濕度的方法。

 

　　2. 降低了標準中一（yī）些限製（zhì）性條件的使用。例如本（běn）次製定的電解傳感器法標準對於電解傳感器的工作電壓沒有做規定，在（zài）流速選擇範（fàn）圍以及滲透麵積的選擇上都放寬（kuān）了要求。同時，為使本標準具有廣泛的實用性，標準（zhǔn）中不但沒有（yǒu）對試驗儀器（qì）的結構及其元件作（zuò）出詳細、具體的規定，而且增加了選用材料的種類。這些舉措有助於新型材料以及新型設計在檢測設備中的（de）應用，為該標（biāo）準適應今後的技術發展做好了（le）鋪墊。

 

　　3. 增加了滲透穩定的判斷條件。我們知道，水蒸氣對於薄膜的滲透過程需要經曆一個非平衡態（滲透不穩定）再到達平衡態（滲透穩定），而測定材（cái）料的透濕性能參數一定要在平衡態下進行，否則數據就是錯（cuò）誤（wù）的。然而對於不（bú）同（tóng）材質（zhì）的（de）薄膜，水蒸（zhēng）氣（qì）的滲透（tòu）過程從非（fēi）平衡態到達平衡態所需要的時（shí）間是不一樣的，而對於電解（jiě）傳感器（qì）法而言，進（jìn）入滲透過（guò）程後隻要單位時間（jiān）內進入（rù）傳感器的水蒸（zhēng）氣含量不超過傳感器的測量上限檢（jiǎn）測（cè）就可以無限期延長直到傳感（gǎn）器消耗殆盡（jìn），所以按照試驗時間的長短判定試驗能否結束（shù）是非常（cháng）不可取的。如果隻通過操（cāo）作人員的觀察來判斷滲透過程（chéng）是否達到穩定，則會致使測試數據準確性降低以及測試數據重複性變差。可見，像稱重法那樣設定（dìng）滲透穩定的判斷條（tiáo）件是非常必要（yào）的，因此（cǐ）本標準中增加判（pàn）定滲透穩定（dìng）的相關描述如下：“按一定的時間間隔定時測量電解電流的變化量，當相鄰3次電流采樣（yàng）值波動（dòng）幅度不大（dà）於5%時，可視為電流已保（bǎo）持恒定，水（shuǐ）蒸氣（qì）滲透達到（dào）穩定狀態。”經過Labthink的實際應用證明，按照該方法（fǎ）判定滲透穩定並出具試驗數據將大（dà）大提高設備測試數據的重複性和穩（wěn）定性，避免判斷失誤。

 

　　4. 引入了標準膜的概念。本標準增加了對試驗數據溯源性的（de）要求（qiú），在標準製訂（dìng）的過程中參照ISO、ASTM相關標準的標定（dìng）方法首次引入了標準膜的（de）概念，要求“采用標準膜（mó）來校準設（shè）備”。標準膜的使用使得標定方（fāng）法更加清晰、簡便（biàn），同時可以（yǐ）確保電解傳感器法的測試數據與（yǔ）其他試驗方法的測試數據具有可比性。

 

　　4. 該（gāi）標準的應用優勢（shì）

 

　　電解傳感器（qì）法適用於快速測定塑料（liào）薄膜、薄片（piàn）以及含有塑料的（de）多層結構材料的水蒸氣透過性能。該（gāi）方法國家標準的製訂不但可以豐富我國包裝材料阻隔性能檢（jiǎn）測方法的種類，同時更能（néng）滿（mǎn）足當前對高（gāo）阻隔性包裝材料（liào）的（de）檢測要求。該（gāi）方法的（de）國家標（biāo）準是在（zài）ISO 15106-3:2003的基礎上（shàng）結（jié）合豐富的阻隔性檢（jiǎn）測經驗製訂（dìng）的，相信會更適合（hé）我國的實際（jì）應用需求。