用溫濕度儀測定復合材料包裝容器透濕度

羅 蘭

（中國兵器工業第五九研究所，重慶 400039）

用溫濕度儀測定復合材料包裝容器透濕度

羅 蘭

（中國兵器工業第五九研究所，重慶 400039）

介紹了采用溫濕度儀連續監測的方法測定復合材料包裝容器的透濕度，對縮短試驗時間，減小測試誤差具有參考意義。提出對于復合材料包裝容器部分為金屬材料的情況，透濕面積的計算方式。

透濕度；包裝容器；溫濕度儀；復合材料

引言

產品壽命期內的運輸、貯存和使用狀態均會受到各種自然環境和誘發環境的影響，包括氣候、力學和電磁等因素單獨、組合和綜合的作用。這些環境因素的各種方式的作用必然會使產品的材料、部件，甚至產品整體產生腐蝕及性能和功能的破壞[1]。

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

對于硬質包裝容器來說，包裝材料的透濕性測定一般采用GB/T 6981所規定的試驗方法，該試驗方法是用重復稱量干燥劑的方法測定硬質包裝容器的透濕率，該方法存在的缺點在于：測試的精度會因為過多頻繁的稱量而受影響。為減小在濕熱環境下多次取放干燥劑帶來的測量誤差，同時也降低重復稱量、環境溫濕度、稱量器具等對測量結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監測復合材料包裝容器內部微氣候環境的溫濕度數據的方式測定硬質包裝容器的透濕率。

1 測試設備的要求

1.1 溫濕度測試系統的要求

該系統為多通道溫濕度記錄儀，可對微氣候環境的溫濕度進行連續采樣，采樣時間可設置為每10 min、30 min、60 min自動記錄溫度、相對濕度一次，一次連續采樣數據存貯量應在15天以上。溫度數據的顯示分辨力為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 溫濕度環境試驗箱的要求

該試驗箱能自動控制設定的溫濕度，可將控制的溫濕度數據以Excel方式導出，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%）。

以上儀器設備均經檢定或校準合格，并在溯源有效期內。滿足上述功能及精度要求的儀器設備均可使用。

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境試驗箱內，溫濕度測試系統置于環境試驗箱外。溫濕度測試系統的溫濕度傳感器探頭固定在玻璃鋼包裝箱內部的適當位置，傳感器連線穿過玻璃鋼包裝箱壁孔的部位安全密封，與溫濕度測試系統連接。溫濕度測試系統接通電源。

測試原理圖如圖1。

2.2 測試方法

1）試驗前，首先對溫濕度傳感器連線穿過包裝箱壁孔的部位進行安全密封。

2）對包裝箱進行預處理，預處理條件為25 ℃、RH30 %，待包裝箱內的溫濕度顯示穩定后（或到達規定的預處理時間），對包裝箱按封閉工藝要求密封。

3）將環境試驗箱內的溫濕度升到要求的濕熱試驗條件，開始透濕試驗。當包裝箱內的溫度達到濕熱試驗條件的溫度并保持48 h后，開始進行透濕度測定的記時，將此時顯示的包裝箱內的相對濕度值作為透濕度測定的初始值H1，透濕度測定結束時包裝箱內的相對濕度值作為結束值H2。

3 用溫濕度儀測定透濕度需要注意的幾個問題

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果造成影響，壁孔的徑孔選擇盡可能小且，可用氣密性試驗方法對密封后的包裝箱進行密封性檢查。

2）包裝箱在試驗前應進行充分處理，以確保測試基準值的一致性。預處理時建議打開包裝容器的蓋子，預處理時間可依據容器的材質確定。

圖1 測試原理圖

3）透濕試驗時間的確定。試驗時間一般不少于240 h，記錄相對濕度值隨時間的變化，試驗時間應持續到至少連續48 h相對濕度值無變化為止。

4）透濕度測定期間隨時注意環境試驗箱及包裝箱內的溫度和相對濕度變化，發現異常現象應立即分析原因（是測試儀器設備故障，還是包裝箱產生了泄漏），采取措施或停止試驗。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險，每個包裝箱內可接入2～3個通道的傳感器，然后對測試工作正常的各通道的測試結果取平均值。

4 測試數據的處理

1）在透濕度測試期間，作出包裝箱內溫、濕度在試驗期間的變化曲線；計算出包裝箱內在透濕試驗期間的平均溫度。

式中：

Q—透濕試驗后包裝容器的透濕增量，g；

H2—試驗結束時包裝容器內相對濕度；

H1—試驗開始時包裝容器內相對濕度初始值；

V—包裝容器的容積，m3。

此試驗結果可根據用戶的要求換算成透濕量，計算公式如下：

式中:

WVT—容器透濕量，g/m2.d；

Q—透濕試驗后容器的透濕增量，g；

t—透濕試驗的時間，h；

A—容器的面積，m2。

5 采用溫濕度儀測定復合材料包裝容器的透濕度

5.1 包裝容器的材質

所用的復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險，每個包裝箱接入2個通道的傳感器，測試結果取各通道的平均值。

開始記錄包裝箱內的溫濕度，測試期間，溫濕度儀測試系統每10 min自動記錄箱體內的溫、濕度。將包裝箱經25℃、RH30 %、9 h的預處理溫濕度達到穩定，且按封閉工藝要求密封后，在40℃，RH90 %條件下，保持環境試驗箱溫濕度不變，測試并記錄312 h后，數據趨于穩定，結束并保存測試數據。

測試期間（含預處理）包裝箱內溫濕度隨時間的變化曲線見圖2。由于測試過程中各測試通道工作正常，故該曲線為兩個通道的測試值的平均值數據。從曲線可以發現，該包裝箱在濕熱環境條件下測試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，包裝箱內連續48 h相對濕度增量為0，此時結束測試。透濕測試的有效測試時間為250 h。

透濕度測試結果如表1。

通過上述測試數據可發現，由于包裝箱前后端蓋為鋁合金，為不透濕材料，因此參與透濕度計算的包裝箱有效內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 結論及建議

1）由于GB/T 6981所采用的方法在對一個硬質包裝容器進行考核時試驗周期太長，完成一次測試需要30天，利用溫濕度儀連續監測的方法既可找出不同材料透濕增量與試驗時間非線性變化的規律，又方便進

圖2 測試期間包裝箱內溫濕度隨時間的變化曲線

表1 透濕度測試結果

行材料的分析研究，縮短了測試時間。

2）包裝容器用該方法進行預處理時，處理時間可依據容器的材質確定，根據我們多次測試的結果，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構為金屬材料或其它不透濕的材料時，進行透濕量計算不應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.武器裝備環境適應性與環境工程[J].裝備環境工程, 2003(預刊號):8-13.

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

[3] GB/T 6981-2003 硬質包裝容器透濕度試驗方法[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，主要從事包裝及環境試驗研究。

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