稱重法與傳感器法的主要區(qū)別有:1)稱重法可以直接通過稱重數(shù)據(jù)進行計算,整個計算過—程客觀明確;傳感器法的試驗結(jié)果往往是含有一個校驗常數(shù)的乘積,校驗常數(shù)的精度和準(zhǔn)確性都直接影響到試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。2)獲取有效數(shù)據(jù)的手段不同:稱重法采用稱重傳感器,傳感器法采用紅外傳感器、濕度傳感器等。3)試樣裝夾方式不同:禰重法采用標(biāo)準(zhǔn)透濕杯裝夾試樣,專感器法一般采用氣動裝夾方式形成上下測試腔。4)稱重法設(shè)備維護方便,而且測試費用和維護費用都比較低,但傳感器法的測試時間比稱重法短。 對稱重法透濕儀和傳感器法透濕儀可能會有這樣一種觀點:傳感器法是更先進更精確的測試方法,它可以取代稱重法的地位成為基礎(chǔ)性的透濕性測試方法,筆者認(rèn)為這種觀點是片面的。3 傳感器法的測試數(shù)據(jù)是以稱重法數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的 正如筆者之前所說的,稱重法透濕儀的測試時間長是當(dāng)時研發(fā)出能夠進行快速測量的傳感器法透濕儀的主要原因,但當(dāng)時的紅外檢定技術(shù)還有待完善,設(shè)備可能會出現(xiàn)測試腔內(nèi)的氣流未完全干燥等現(xiàn)象,所以在利用傳感器法檢測水蒸氣透過率的標(biāo)準(zhǔn)ASTMF372—99中明確寫到這種測試方法需要使用標(biāo)準(zhǔn)膜校驗。這種測試方法接受已知標(biāo)準(zhǔn)膜的水蒸氣透過率(量),并將其作為一個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值記錄在水蒸氣透過量的“卡尺”上,這種應(yīng)用與在絕對溫標(biāo)中定義冰水混合物的溫度為273.15K完全相同。利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值和校驗得到的電信號輸出值就能夠得到一個校驗常數(shù),利用校驗常數(shù)其它的電信號就能按比例得出試樣的水蒸氣透過率(量),因此校驗常數(shù)是否準(zhǔn)確直接影響到以后試樣測試的結(jié)果。盡管紅外探測技術(shù)發(fā)展迅速,但至今紅外檢定法的設(shè)備仍然需要標(biāo)準(zhǔn)膜校驗,不僅如此,另一種傳感器法——動態(tài)相對濕度檢定法也明確要求使用標(biāo)準(zhǔn)膜校驗。在ASTMFl249—01和ASTME 398—03都明確寫出標(biāo)準(zhǔn)膜的數(shù)據(jù)要由ASTME 96(稱重法)得到。這2種傳感器法都是把稱重法作為基準(zhǔn),使用稱重法的數(shù)據(jù)來標(biāo)定或修正自己的數(shù)據(jù)。所以,要是從試驗數(shù)據(jù)這一方面來說,這2種傳感器法都是通過各種手段盡可能快速準(zhǔn)確地得出稱重法數(shù)據(jù),可以將傳感器法看作是稱重法的延伸。 4 測試方法的試驗偏差 對于稱重法,ASTME 96中有如下描述:這種測試方法即稱重法,不存在試驗偏差,因為材料的水蒸氣透過是根據(jù)這種測試方法來定義的。由此可見稱重法不僅是透濕性測試的最早的試驗方法,而且還是最根本的方法,在透濕性測試領(lǐng)域具有最重要的地位。 ASTMF 372—99中關(guān)于紅外檢定法的測試精度描述:數(shù)據(jù)表明紅外檢定法與E 96得到相同的試驗結(jié)果。關(guān)于試驗偏差描述為:因為當(dāng)紅外檢定法得到認(rèn)可時E96已經(jīng)是被廣泛接受的透濕性方法,而且紅外檢定法中也使用了稱重的步驟,因此試驗偏差的獲得是通過比較同種材料用2種試驗方法檢測分別得到的試驗結(jié)果。試驗方法E96的精度概述及2種方法的平均WVTH比較都收錄在STPl039中。這些資料表明由這2種方法得到的平均水蒸氣透過率是沒有明顯差別的。因此,這種試驗方法與測試方法E96相比沒有偏差”??梢娂t外檢定法在測試精度偏差上并沒有超越稱重法,在計算其精度和偏差時仍是以以重法作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。 通過以上論述,可以明顯地看出稱重法是透濕性測試的基本方法,盡管使用傳感器法透濕儀可能會達到很高的重復(fù)性,但是只有由禰重法取得的數(shù)據(jù)才是嚴(yán)格按照水蒸氣滲透定義褐到的,無論其精度如何,都是真實有效的。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定稱重法可以作為仲裁試驗方法使用。5 應(yīng)用于全自動透濕性測試的稱重法 作為基礎(chǔ)測試方法的稱重法也分為增重法和減重法2類,其中早期使用比較多的是增重法,這種利用干燥劑在透濕杯內(nèi)吸濕、同時將透濕杯放在恒溫恒濕環(huán)境中使杯內(nèi)外保持恒定相對濕度差的測試方法現(xiàn)在仍有很廣泛的應(yīng)用(見圖4)。它對透濕杯及干燥劑的使用有一些限制,如要求透濕杯中應(yīng)有足夠的空間,使得操作者在每次稱重后都能輕微振動杯中的干燥劑使其上下混合,以免長時間使用上層干燥劑使其干燥效用減弱,而且在干燥劑干燥效用明顯減弱之前必須完成試驗。在實際應(yīng)用中這些都影響了增重法推廣,也為增量法的改進帶來了很大的困難。減重法的興起要比增重法晚一些,但其自身的優(yōu)勢十分突出,可以長時間保持透濕杯內(nèi)部環(huán)境100%RH(見圖1)。而且由圖1—3也可以看出,減重法與傳感器法的測試壞境完全一致,全部采用蒸餾水或飽和鹽溶液來實現(xiàn)試樣--M為100%RH或其它穩(wěn)定相對濕度的條件”,事實證明這樣達到的相對濕度差要比使用干燥劑更加穩(wěn)定。 由于傳統(tǒng)稱量法和測試不是在同一個環(huán)境中,所以透濕杯需要在試驗環(huán)境和稱重環(huán)境中往復(fù)移動。本來水蒸氣滲透是在一個滲透的平衡狀態(tài)下測定的,這樣對透濕杯的反復(fù)操作會給實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來一定的影響。 減重法透濕儀可以通過改變設(shè)備的機械設(shè)計,實現(xiàn)測試過程和稱量過程在同一個環(huán)境中自動進行,有效避免透濕杯的震動,有助于透濕杯在整個測試以及禰重過程中保持水平,減少試驗誤差,提高試驗結(jié)果的重復(fù)性,完全避免了在稱重過程中濟南蘭光的TSY-TI型透濕儀就是按照以上改良的減重法來設(shè)計制造的,長期使用證明,TSY-TI型透濕儀達試驗精度非常高,并且大大縮短了試驗時間: 當(dāng)透濕量在1g/(m’.24h)以上時測試重復(fù)性非常好,在1g/(m’.24h)以下也有良好的重復(fù)性。 2)改良密封方式,提高透濕杯的密封性,并且有效地避免試樣邊緣泄漏問題,能取的十分理想的空白試驗數(shù)據(jù),因此在測試高阻隔試樣時也無須進行空白試驗。 3)目前的試驗時間比起早期稱重法設(shè)備已經(jīng)大大縮短,測試高阻隔試樣最多只需十幾個小時,對低阻隔膜僅需1-2ho蘭光子2004年又推出能夠同時測試12個試樣的TSY-T3型透濕儀,減重法仍為墨礎(chǔ)制造原理,該設(shè)備還具有先進的干濕度控制功能。6 結(jié) 語 通過以上論述,可以明確稱重法是透濕性測試的基本方法。而且在2種稱重法中減重法要比增重法更適用子全自動透濕儀的設(shè)計制造,發(fā)展?jié)摿薮?,相信隨著減重法技術(shù)的不斷提高,稱重法透濕儀的精度也將不斷取得突破性的進展。由于稱量法是透濕性測試的基本方法,稱重法的進步無疑會推動整個透濕性測試領(lǐng)域的發(fā)展。(作者/趙江 蘭光實驗室)《包裝工程》
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