用温湿度仪测定复合材料包装容器透湿度

罗 兰

（中国兵器工业第五九研究所，重庆 400039）

用温湿度仪测定复合材料包装容器透湿度

罗 兰

（中国兵器工业第五九研究所，重庆 400039）

介绍了采用温湿度仪连续监测的方法测定复合材料包装容器的透湿度，对缩短试验时间，减小测试误差具有参考意义。提出对于复合材料包装容器部分为金属材料的情况，透湿面积的计算方式。

透湿度；包装容器；温湿度仪；复合材料

引言

产品寿命期内的运输、贮存和使用状态均会受到各种自然环境和诱发环境的影响，包括气候、力学和电磁等因素单独、组合和综合的作用。这些环境因素的各种方式的作用必然会使产品的材料、部件，甚至产品整体产生腐蚀及性能和功能的破坏[1]。

对于有防潮要求的产品包装，为防止在各种运输和贮存环境中外界水汽的侵入，保证包装内的干燥剂、缓蚀剂正常发挥作用，使产品保存在适宜的微气候环境中，从而防止产品的腐蚀、变质、失效[2]。除了对产品本身有防潮要求外，对包装也会提出防潮要求，包装的防潮要求包括对包装容器结构的密封性要求和包装材料的透湿性要求。

对于硬质包装容器来说，包装材料的透湿性测定一般采用GB/T 6981所规定的试验方法，该试验方法是用重复称量干燥剂的方法测定硬质包装容器的透湿率，该方法存在的缺点在于：测试的精度会因为过多频繁的称量而受影响。为减小在湿热环境下多次取放干燥剂带来的测量误差，同时也降低重复称量、环境温湿度、称量器具等对测量结果的影响所引入的不确定度，我们这里采用了温湿度仪连续监测复合材料包装容器内部微气候环境的温湿度数据的方式测定硬质包装容器的透湿率。

1 测试设备的要求

1.1 温湿度测试系统的要求

该系统为多通道温湿度记录仪，可对微气候环境的温湿度进行连续采样，采样时间可设置为每10 min、30 min、60 min自动记录温度、相对湿度一次，一次连续采样数据存贮量应在15天以上。温度数据的显示分辨力为0.1℃，温度测量范围为0~70 ℃，相对湿度显示分辨力为0.1 % 相对湿度测量范围为（0 %~100 %）。

1.2 温湿度环境试验箱的要求

该试验箱能自动控制设定的温湿度，可将控制的温湿度数据以Excel方式导出，其温度显示分辨力为0.1 ℃，温度范围为0~100 ℃，相对湿度显示分辨力为0.1 %，相对湿度范围为（20%~95%）。

以上仪器设备均经检定或校准合格，并在溯源有效期内。满足上述功能及精度要求的仪器设备均可使用。

2 测试原理及方法

2.1 测试原理

玻璃钢包装箱放入温湿度环境试验箱内，温湿度测试系统置于环境试验箱外。温湿度测试系统的温湿度传感器探头固定在玻璃钢包装箱内部的适当位置，传感器连线穿过玻璃钢包装箱壁孔的部位安全密封，与温湿度测试系统连接。温湿度测试系统接通电源。

测试原理图如图1。

2.2 测试方法

1）试验前，首先对温湿度传感器连线穿过包装箱壁孔的部位进行安全密封。

2）对包装箱进行预处理，预处理条件为25 ℃、RH30 %，待包装箱内的温湿度显示稳定后（或到达规定的预处理时间），对包装箱按封闭工艺要求密封。

3）将环境试验箱内的温湿度升到要求的湿热试验条件，开始透湿试验。当包装箱内的温度达到湿热试验条件的温度并保持48 h后，开始进行透湿度测定的记时，将此时显示的包装箱内的相对湿度值作为透湿度测定的初始值H1，透湿度测定结束时包装箱内的相对湿度值作为结束值H2。

3 用温湿度仪测定透湿度需要注意的几个问题

1）确保温湿度传感器连线穿过包装箱壁孔的部位的安全密封。为保证该部位密封后不对测试结果造成影响，壁孔的径孔选择尽可能小且，可用气密性试验方法对密封后的包装箱进行密封性检查。

2）包装箱在试验前应进行充分处理，以确保测试基准值的一致性。预处理时建议打开包装容器的盖子，预处理时间可依据容器的材质确定。

图1 测试原理图

3）透湿试验时间的确定。试验时间一般不少于240 h，记录相对湿度值随时间的变化，试验时间应持续到至少连续48 h相对湿度值无变化为止。

4）透湿度测定期间随时注意环境试验箱及包装箱内的温度和相对湿度变化，发现异常现象应立即分析原因（是测试仪器设备故障，还是包装箱产生了泄漏），采取措施或停止试验。为确保多通道温湿度仪在测试过程中因测试通道误差或异常带来的风险，每个包装箱内可接入2～3个通道的传感器，然后对测试工作正常的各通道的测试结果取平均值。

4 测试数据的处理

1）在透湿度测试期间，作出包装箱内温、湿度在试验期间的变化曲线；计算出包装箱内在透湿试验期间的平均温度。

式中：

Q—透湿试验后包装容器的透湿增量，g；

H2—试验结束时包装容器内相对湿度；

H1—试验开始时包装容器内相对湿度初始值；

V—包装容器的容积，m3。

此试验结果可根据用户的要求换算成透湿量，计算公式如下：

式中:

WVT—容器透湿量，g/m2.d；

Q—透湿试验后容器的透湿增量，g；

t—透湿试验的时间，h；

A—容器的面积，m2。

5 采用温湿度仪测定复合材料包装容器的透湿度

5.1 包装容器的材质

所用的复合材料包装容器为缠绕成型的玻璃钢包装箱，包装箱的箱体部分为玻璃钢材料，长方筒状。由于玻璃钢材料加工的原因，以及包装箱整体重量的要求，故前后端盖部分采用铝合金材料。

5.2 用温湿度仪测定玻璃钢包装箱透湿度

将多通道温湿度仪的传感器线接入包装箱，为降低测试过程中因通道误差或异常带来的风险，每个包装箱接入2个通道的传感器，测试结果取各通道的平均值。

开始记录包装箱内的温湿度，测试期间，温湿度仪测试系统每10 min自动记录箱体内的温、湿度。将包装箱经25℃、RH30 %、9 h的预处理温湿度达到稳定，且按封闭工艺要求密封后，在40℃，RH90 %条件下，保持环境试验箱温湿度不变，测试并记录312 h后，数据趋于稳定，结束并保存测试数据。

测试期间（含预处理）包装箱内温湿度随时间的变化曲线见图2。由于测试过程中各测试通道工作正常，故该曲线为两个通道的测试值的平均值数据。从曲线可以发现，该包装箱在湿热环境条件下测试144 h后，每24 h相对湿度增量趋缓，仅为1 %，在测试到大约288 h后，包装箱内连续48 h相对湿度增量为0，此时结束测试。透湿测试的有效测试时间为250 h。

透湿度测试结果如表1。

通过上述测试数据可发现，由于包装箱前后端盖为铝合金，为不透湿材料，因此参与透湿度计算的包装箱有效内表面积为长方筒状的箱体部分，考核的对象也只是箱体部分。

6 结论及建议

1）由于GB/T 6981所采用的方法在对一个硬质包装容器进行考核时试验周期太长，完成一次测试需要30天，利用温湿度仪连续监测的方法既可找出不同材料透湿增量与试验时间非线性变化的规律，又方便进

图2 测试期间包装箱内温湿度随时间的变化曲线

表1 透湿度测试结果

行材料的分析研究，缩短了测试时间。

2）包装容器用该方法进行预处理时，处理时间可依据容器的材质确定，根据我们多次测试的结果，建议金属容器一般不少于2 h，非金属容器一般不少于8 h。

3）对玻璃钢包装箱等复合材料包装容器来说，由于材料加工或其它的原因造成包装容器部分结构为金属材料或其它不透湿的材料时，进行透湿量计算不应考虑金属材料等不透湿材料的面积带来的影响。

[1] 祝耀昌,常文君,傅耘.武器装备环境适应性与环境工程[J].装备环境工程, 2003(预刊号):8-13.

[2]王一临,罗兰.军用包装与武器装备的环境适应性[J].装备环境工程, 2005(5):54-58

[3] GB/T 6981-2003 硬质包装容器透湿度试验方法[s].

[4] 中国气象局,湿度查算表[M].北京:中国气象出版社,1983.

罗兰，女，47岁，重庆市，研究员，主要从事包装及环境试验研究。

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