ASTM-E96

1/13ASTME96-200505材料透湿性能标准测试1.前言1.1此测试方法用于测定材料的水汽传递(WVT)，这些材料的水汽传递也许很重要，比如纸、塑料薄膜、片状材料、纤维板、石膏和灰泥制品、木制品和塑料。测试要求样品厚度不超过1.25英寸(32mm)(第9部分的例外).测试渗透可用两种方法(干燥剂方法和水杯法)。不同之处在于使用条件，一种是一面湿，另一种是一面湿，另一面湿度高。不同方法得到的结果也许不同。选择的测试方法应尽量接近实际的条件。1.2数值单位以英制为标准。在本文里,国际计量单位显示在括号里.在每个单位系统里数值不是确切相等的,因此,每个数值单位系统要单独使用.标准里从两个单位系统里得出的数值结果不是一致的,然而使用适当的换算系数可以从一个单位系统的数值换算成另一种单位数值.(见表1)1.3此标准不提倡列出使用中所的安全问题，如果有的话，此标准的使用者有责任列出实际相关的安全和健康问题，并在使用该标准前决定常规的应用限制。2.参考文献2.1ASTM标准:C168关于热绝缘材料的术语D449用于防湿防水的沥青规格D2301敏压绝缘聚氯乙烯电胶带的规格E691引起不同实验间同一测试的精密度的研究实践表1公制单位换算系数A，B单位换算系数(相乘)公制（同一测试条件）g/h.m2grains/h.ft2WVT1.430.697grains/h.ft2g/h.m2g/Pa.s.m21Perm(英制单位)透湿度1.75X1075.72X108Perm(英制单位)g/Pa.s.m2g/Pa.s.m1Perminch透湿率6.88X10101.45X10-91Perminchg/Pa.s.mA以上单位换算用于建筑业中。其它单位可用于其它标准中。B所有的mmHg到Pa转换数据均是在0℃情况下进行。3.术语3.1用于此标准的定义见术语C168，引用如下：水汽渗透----在特定的温湿度条件下，由于两个不同的表面间的单位汽压压差引起透过单位厚度、单位面积的平面材料的水汽传递的时间速率。3.1.1讨论----渗透量是材料的性质,但当人的身体被当成材料时,也可以使用该术语.渗透量是渗透性和厚度的综合结果.水汽渗透性----在特定的温湿度条件下，由于两个不同的表面间的单位汽压压差引起透过单位面积的平面材料或建筑的水汽传递的时间速率。3.1.2讨论-----渗透性是材料的性能评价而非品质评价.3.2水汽传递率-----在每个表面的温湿度一定的条件下,单位时间内恒定的水汽流通过单位面积的身体(相当于特殊的平行表面)。4.测试原理2/13ASTME96-2005054.1使用干燥剂法时，试样被封在装有干燥剂的测试杯开口上,组成体并放入受控的环境内，周期性对组成体称重并计算水汽穿透试样进入干燥剂的速度。4.2使用水杯法时，测试杯中装的是蒸馏水。周期性称重并计算水汽穿透试样进入控制环境中的速度。两种测试方法中，汽压差名义上是相同的，不同之处在于对立面的湿度.5.意义和使用5.1此测试方法的目的是通过简单的仪器在适合的单位下得到渗透或半渗透材料的水汽传递的准确数值，并用于设计、制造和市场上。在某实验条件下得到的透湿度并不能代表所有不同测试条件得到的数值。因此测试条件的选择需尽量接近于实用，并在报告中注明。在附录X1中列举了诸多组可使用的测试条件。6.仪器6.1测试杯-测试杯的材料必须耐腐蚀、不透水和水汽，可为任何形状，质地较轻。大且浅的测试杯为最好，但尺寸和重量应控制在能让分析天平称量出其重量的变化。测试杯开口至少3000mm2(4.65in.2)。干燥剂或是水的面积不应小于测试杯的口径,使用格栅时，如12.1中所示，其有效面积不可超过杯口面积的10%。沿着口径外边固定样品，有利于防止试样收缩和起皱。当试样面积超过杯口时，重叠杯口边缘的试样会带来测试误差，尤其是厚的试样。重叠杯口边缘的试样应按10.1中所示模板遮住试样,因此口径的大小决定了测试面积的大小。因为产生了更多的透汽量，重叠的材料会产生正的误差。误差的大小是厚度、边宽、口径、透湿性的复杂函数。对此JOY和WILSON已做出相关讨论。此类误差应控制在10到12%内。厚质材料:测试杯口径（方形或圆形杯)测试杯外缘宽度＞254mm(10in.)19mm(0.75in.)127mm(5in.)3mm(1/8in.)76mm(3in.)2.8mm(0.11in.)用中间插值法或根据JOY和WILSON（1）的理论计算出允许的边值，可以沿着边加环，如果使用环，环高则不应超过样品厚度加上1/4in（6mm）。干燥剂法和水法的透湿盘深度可以不同，但低于杯口3/4in.(19mm)的深度对二者均适用.6.2测试室----一个可控制温度(见注1)和相对湿度的实验室或箱体，测试时将透湿盘放入其中。附录X1中给出了一些标准的测试条件。温度的选择将根据测试材料的实用性来决定(见附录X1),相对湿度保持在50±2%，除非要求使用极大(小)的相对湿度。如果要求温度38±1℃(100±1.8ºF)和相对湿度90±2%时,温湿度都应经常测量,或者更好是进行连续记录.箱内空气连续循环流动,流过试样上方的风速为0.066~1ft/S(0.02~0.3m/s),箱体内要有适当的架子以便放置透湿盘.注1---仅用加热就能简单控制温度在32℃(90ºF)。然而进入受控空间安放试样时,温度最好舒适,因此,使用的温度为23℃(73.4ºF)或26.7℃(80ºF)。循环控制时,平衡的试验温度来自于大量干燥沙子中的热敏仪.面对着水面上的试样时,箱体温度不应比水温低,以避免水汽在试样上冷凝.6.3天平和称量在稳定状态时,天平的感量应小于重量变化的1%,平衡状态时,称重必须精确到重量的1%(见注2)。在天平中用轻质金属吊环取代称重托盘以适应更大或更重的称重需求。6.4厚度测量仪----精确度为测量的样品厚度值的±1%或者最小读数为0.0001in.(0.0025mm)的厚度测量仪.注2---例如:1-perm(57ng.Pa-1s-1m-2)边长254mm(in.)正方形的试样在26.7℃(80ºF)下透湿量为8.6grains或0.56g/天。在18天稳定状态中，透湿水汽10g。因此，天平必须有称出10g的1%即0.1g的灵敏度，称重必须精确到0.1g，但是，当天平灵敏度为0.2g而称重精3/13ASTME96-200505确度小于0.2g时,可继续保持稳定状态到36天再称重,同样可达到测试需求。当试验组件盘不十分重时,更灵敏的分析天平对低于1perm透过系数(57ng.Pa-1s-1m-2)的试样能更快地得到测试结果.7.材料7.1干燥剂和水7.1.1干燥剂法中，使用可通过NO.8[2.36mm(0.1in.)]到NO.30[600µm]筛网的无水CaCl2(注3)。使用前需在200℃(400ºF)的烘箱内烘干。注3-如果CaCl2会在试样上发生化学反应，可选用能在200℃(400ºF)激活的硅胶代替。但测试中吸收湿气需控制在4%。7.1.2水法中测试杯使用蒸馏水。7.2密封剂-用于将试样密封在测试杯上.它必须具有优良的耐水汽(和水)性能。且在测试期间，重量不会增减,因为重量变化天于2%就会影响试验结果.密封蜡不应影响装了水的透湿盘的汽压.当透湿度低于4perm(230ng.m-2.s-1.Pa-1)时，需用熔融沥青或蜡做密封剂。关于密封剂的讨论参见附录X2。8.制样8.1制样需按照标准取样方法和测试方法进行。样品厚度要均匀一致。如果样品结构不对称,用明显的记号来区别两个表面(例如:涂层样品涂层面用“I”来表示，未涂层的一面用“II”来表示)。9．试样9.1测试的试样需具有代表性，当材料只设计成用于一种方向透汽时，在设计透汽方向上用同一测试方法测试3块样品。如果成品各面不能区别鉴定，用同一测试方法测试3块样品。如果成品的各面均不相同，且均会与水汽源接触，同一测试方法测试4块样品，每一方向分别测试2片透湿性，并记录。9.2片材(如有天然”皮肤”的泡沫塑料)应测试使用厚度.相应地,片材可分为二层或更多层时,分别对各层测试并报结果按9.4。且测试中置于测试杯边缘的材料(6.1)不可超过3mm(1/8in.)。9.3如果材料表面为凹凸不平或者有纹理，按实际使用厚度测试；但如果材料是匀质的，可切成薄层按9.4测试。9.4在9.2或者9.3两种情况下,测试件全部厚度(如果小于实际使用中的厚度),应为两面最大凹坑深度和的五倍,测试的透湿性应小于5perms(约等于300ng.m-2.s-1.Pa-1).9.5对于厚度超过0.5in.均质的材料(不是层压的),每片试样需对其每一象限的中心分别测试厚度取平均值,精确到记录值的±1%.9.6当测试的任一材料的透汽性小于0.05perms(3ng.m-2.s-1.Pa-1)透过系数时,或通过测试可能增重或失重(因氧化作用或汽化作用)的低透湿性的材料,推荐应象其它测试一样精确测试另一样品或“试样模型”(但透湿盘中不放干燥剂和水),如果不采用试样模型来明确修正透湿盘重量,则可能会极大地增加整个试验所需的时间.由于达到透湿平衡的时间增加为厚度的平方,特别是吸湿的厚材料可能要长达60天才能达到平衡状态.10.试样安装到测试盘10.1将试样封装(如果需要把它夹紧)到透湿盘上,这样透湿盘的口径就决定了试样承受透湿盘内水汽的面积.如果必要,将置于受控环境中试样的上表面罩上,这种安置显示了透湿杯口的形状和大小,试样直接置于透湿盘上.推荐使用卡板安装罩子.彻底密封试样边缘,防止水汽沿着试样边缘的任何部分进入或逸出.这也同样适用于试样外表面规定范围的任何部分.建议安装的方法见附录X2.4/13ASTME96-200505注4:为了减少测试体放在测试室内,水杯中的水在试样面上冷凝的风险,准备试样之前，水的温度就应保持在测试温度的±1℃(2ºF)。11.干燥剂法的测试步骤11.1在测试杯中装入干燥剂至试样面6mm(0.25in.)，并留取足够的空间，每次称重前摇晃测试杯混匀干燥剂。11.2将试样安装在测试杯(见10.1)上，把它放入受控的实验箱体内，试样向上,立刻称重(这个重量有利于了解试样的最初的回潮)。11.3定时称重测试杯,取够8组到10组数据。一个数据点是测试组件特定的时间的重量,称重时间要记录,精确到两次连续称重之间的时间段的1%。因此,如果每小时称重一次，记录时间到最近的30S；每天称重一次，时间记录要到最近的15分钟。刚开始，重量变化较大，一段时间后会达到变化率为常数的稳定状态。称重必须在不离开控制条件下进行，如果必须离开测试条件，试样置于不同条件、温度和相对湿度的时间应尽量小。当测出的水汽渗透结果小于0.05perm(3ng.m-2.s-1.Pa-1)透过系数时,应推荐使用试样模型.这种试样模型可依照正常试验条件安装在空的透湿盘上.由于大气压的波动影响温度和浮力变化能够求出重量的算术值.这个预防措施能更快更可靠地达到平衡状态.分析结果见13.1.11.4结束试验或调换干燥剂时,当干燥剂的吸湿量超过其原重的10%,此限定需经判断才能准确确定,当试样的含湿量变化时,干燥剂的增重或许会高于或低于透湿盘的增重.注5---某些材料的WVT(特别是木材)可能取决于测试前的周围环境的相对湿度。如果测试前相对湿度比测试时的相对湿度要大，生成较高WVT值会明显滞后，反之亦然。因此建议木质材料或造纸在测试前放置在50%相对湿度环境中稳定重量，某些试样应预调湿以减少试样释放到干燥剂的湿气.当试样含湿可能很高或在水汽进入面有涂层时,必须预调湿.12.水法实验步骤12.1将透湿盘中装入蒸馏水,距离试样3/4±1/4in.(19±6mm),应该留有一个小的拒水汽的空间,但必须保证处理透湿盘时水不接触到试样.若有接触,会导致某些材料(如纸,木头)或其它亲水性材料的试验无效.水的高度不低于1/8in.(3mm),保证实验过程中水要覆盖满标底.然而如果透湿盘的材质是玻璃,在任何时候都应看到其底部的水,并不需要特别指定水的深度.水面上