ICS83.140 A82 中华人民共和国国家标准 GB/T31355—2014 包装件和容器水蒸气透过性 测试方法 红外传感器法 Determinationofwatervaportransmissionratethroughdrypackages— Modulatedinfraredsensor 2014-12-31发布 2015-03-02实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会(SAC/TC374)提出并归口。 本标准起草单位:国家包装产品质量监督检验中心(广州)、佛山市南方包装有限公司、广东省潮州 市质量计量监督检测所、辽宁省出入境检验检疫局技术中心、广州质量监督检测研究院。 本标准主要起草人:孙世彧、程小炼、刘名扬、刘贵深、郑雪菲、林晓亮、吴健兴、侯晓东、马军、 方六英、郑灿伟。 ⅠGB/T31355—2014 包装件和容器水蒸气透过性 测试方法 红外传感器法 1 范围 本标准规定了在稳态条件下采用红外传感器法对包装件和容器水蒸气透过性进行测试的试验 方法。 本标准适用于塑料及其复合材料包装件和容器(以下简称包装件)的水蒸气透过性的测试。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T2918 塑料试样状态调节和试验的标准环境(GB/T2918—1998,ISO291:1997,IDT) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 水蒸气透过率 watervaportransmissionrate; R 在规定的试验条件下,试验达到平衡时在单位时间内,从包装件外部透入内部的水蒸气量,常用的 单位是克每天(g/d)。 3.2 参考膜 referencespecimen 在特定的试验条件下,水蒸气透过率为已知的膜片。 4 试验原理 将包装件装在仪器上,并将包装件的开口密封。包装件内通入干燥载气,包装件外侧则置于已知相 对湿度环境中。由于包装件内外存在一定的湿度差,水蒸气从高湿度侧,通过包装件壁向低湿度侧渗 透。透过包装件壁的水蒸气随载气一起传送到红外传感器中,传感器测量由水蒸气吸收的红外能量的 比例,产生一定强度的电信号,电信号的强度与水蒸气的浓度呈比例关系。通过检测一定时间内电信号 的强度计算出试样的水蒸气透过率。 5 试样 试样应具有代表性,保证密封良好。折痕或其他缺陷会影响测试结果。 1GB/T31355—2014 6 样品状态调节和试验环境 6.1 实验室环境 实验室环境条件为23℃±2℃,相对湿度为50%±10%。 6.2 样品状态调节 将样品放到测试条件下进行试样状态调节,时间为48h以上。 7 测试仪器及辅助材料 7.1 仪器构成 仪器包括透湿仪和温湿度控制装置(如外置的恒温恒湿箱)。 透湿仪由包装件试验装置、透湿室、湿度调节装置、流量计、干燥管、气流变换阀门、红外传感器、电 压记录仪等部件组成。 温湿度控制装置的控温精度为±0.5℃,控湿精度为±2%。 7.2 透湿仪仪器部件 7.2.1 包装件试验支架 将包装件连接到透湿仪的支架,含有可供载气输入和输出的通路,而不会产生明显的气流损失或 泄漏。 7.2.2 透湿室 由两个金属腔组成,使用参考膜进行系统校正时应关闭。透湿室应同时配有温度控制装置,控温精 度为±0.5℃。 7.2.3 湿度调节装置 湿度调节装置用于调节透湿室高湿腔的相对湿度,控湿精度为±2%。 7.2.4 流量计 流量计用于测量载气的流量,其量程为5mL/min~100mL/min,准确度等级不低于1.0。 7.2.5 干燥管 可将载气干燥至检测限或检测限以下。 7.2.6 气流变换阀门 用于变换干燥载气和测试气体。 7.2.7 红外传感器 对水蒸气的灵敏度为1μg/L或1mm3/dm3。 2GB/T31355—2014 7.2.8 电压记录仪 用于记录电压数据。 7.3 试剂和材料 7.3.1 干燥剂 用于干燥载气。 7.3.2 密封油脂 活塞用的高粘度有机硅油脂或真空油脂,校正系统时用于密封参考膜。 7.3.3 环氧树脂 能快速固化,密封性良好的环氧树脂,用于试样与包装件试验装置的连接紧固。 7.3.4 载气 载气可以为氮气或其他惰性气体。载气应干燥,含量不低于99.5%。 7.3.5 蒸馏水或饱和盐水 校正仪器时,用于产生所需的相对湿度。 7.3.6 参考膜 用于校正仪器。 8 测试条件 应优先从表1选择测试条件,也可根据实际情况调整测试条件。 表1 测试条件 序号 温度/℃ 相对湿度/% 1 25±0.5 90±2 2 38±0.5 90±2 3 40±0.5 90±2 4 23±0.5 85±2 5 23±0.5 75±2 9 仪器校正 9.1 用参考膜校正仪器,每年校正3~4次,或根据实际情况安排校正的频次。一般地,采用阻隔性不 同的参考膜,在仪器的测量范围内进行多点校正,可以较全面地校正系统。各个实验室可利用自认或互 认(经过比对确认为中间值)的参考膜进行校正。 9.2 通干燥载气,测定仪器的零电压E0。 3GB/T31355—2014 9.3 按参考膜标识上的使用温湿度条件,设置透湿室的温度和高湿腔的湿度。 9.4 将参考膜平铺于透湿腔内,并关闭透湿腔。 9.5 通干燥载气,调节载气流量至规定值(参考膜上标识的流量),并保持流量稳定,流量示值偏差应在 5%以内。开始测试,直至电压输出值的变化在5%以内时,试验达到稳定状态,记录此电压输出值 为ER。 9.6 根据参考膜的测试结果,按仪器的使用说明校正仪器。 10 测试步骤 10.1 将待测试样安装在仪器的包装件试验支架上,用环氧树脂将试样与试验支架连接处密封。待测 试样与仪器的连接方式取决于包装件的形状、类型和检测目的。连接时,进气管与出气管的位置应尽量 远离,进气管应高于出气管。容器的连接方式见图1和图2,包装袋的连接方式见图3。 图1 容器连接示意图(不带盖) 图2 容器连接示意图(带盖) 4GB/T31355—2014 图3 包装袋连接示意图 10.2 将待测试样安装于已知温湿度的恒温恒湿装置中。 注:也可将试样安装于实验室条件下进行测试,但实验室内温度和湿度的波动会影响试验结果,应在试验报告中予 以说明。 10.3 向试样内通干燥的载气,以不小于40mL/min的流量将待测试样品内的空气吹净。吹扫时间根 据样品的体积而定,不少于以下规定时间: 体积V<100mL时:30min 100mL≤V<200mL时:1h 200mL≤V<500mL时:2h V≥500mL时:3h以上 空气吹扫时间结束后,将流量降低至5mL/min~15mL/min,并维持30min。 10.4 吹扫完毕后,调节载气流量到选定值,载气流量应保持稳定,流量示值偏差应在5%以内。试验所 选用的载气流量应与所选参考膜校正时用的流量相同。 10.5 开始测试,直至电压输出值的变化在5%以内时,试验达到稳定状态,记录此电压输出值为Es。 10.6 记录试样内外的温度,精确到0.5℃。 11 结果计算 11.1 按照式(1)计算每个样品的水蒸气透过率: R=C×Es-E0 ER-E0……………………(1) 式中: R———试样的水蒸气透过率,单位为克每天(g/d); C———仪器的校正参数,单位为克每天(g/d); Es———试样测试稳态时输出电压,单位为毫伏(mV); E0———试验前零电压,单位为毫伏(mV); ER———参考膜测试稳态时的输出电压,单位为毫伏(mV)。 注:仪器的校正参数C与校正时使用的参考膜有关,新型的检测设备可自动计算水蒸气透过率。 5GB/T31355—2014 11.2 试验结果保留三位有效数字。 12 试验报告 试验报告应包括如下内容: a) 所用的试验方法; b) 试验条件,包括温度、湿度、载气流量等; c) 样品预处理信息; d) 样品的有关信息; e) 样品数量; f) 参考膜的有关信息; g) 试验结果; h) 试验人员和试验日期; i) 其他有必要说明的事项。 6GB/T31355—2014