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封套材料透湿率影响因素分析 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2012-11-21

关键词：封套材料透湿率影响因素

封套封存就是在设备四周人为的创造一个满足于设备贮存要求的微气候环境，阻止或延缓设备在储运过程中的腐蚀和霉变。由于具有技术适用性广、经济耐用、结构简单、省时省力、日常维护少等特点，在设备封存领域具有厂泛的应用前景。封套材料的透湿率(g/m2·24h)是衡量封套材料防止水蒸气渗透能力的指标，其大小对封存效果起着至关重要的作用。文中对封套材料透湿率影响因素进行了分析，并提出了封套材料设计应注意的几个问题。
1  封套材料透湿率计算方法
    封套材料一般包括基材、阻隔层和热封层，主要依靠高分子材料构成的阻隔层实现阻隔水蒸气的功能。由于水蒸气具有从高浓度向低浓度扩散的性质，而高分子材料链与链之间的搭接、分子支链或末端基团以及分子链的热运动作用，都会产生许多分子内或分子间空隙。活化的水蒸气分子可以通过这些间隙实现从材料的一侧向另一侧的渗透，所以封套材料具有一定的透湿率。
封套材料透湿率的计算公式于一般包装材料的透湿率计算公式相同，即：

    式中：m为水蒸气在单位时间、单位面积渗透过阻隔层的质量(g)；p1、p2为封套材料两侧的水蒸气压强，cmHg；P为阻隔层的水蒸气渗透系数，g·cm／cm2·s·cmHg；d为阻隔层的厚度。
2  影响封套材料透湿率的因素分析
    从公式(1)可知，封套材料的透湿率主要与构成阻隔层的高分子材料、环境条件、阻隔层厚度等有关。
2．1高分子材料对透湿率的影响
表1给出了几种常用的阻隔材料在不同环境条件下的透湿率。

    从表1可以看出，不同材料的透湿率不同。这是因为高分子材料自身内部各种因素，如化学结构、结晶度、链长、
2．2环境条件对透湿率的影响
    从表1还可以看出，封套材料的透湿率受环境条件的影响很大，材料两侧压差或温、湿度条件的变化，将导致透湿率的变化。一般来说，材料两侧压差越大，透湿率越大；温度越高，相对湿度越大，透湿率也越大。
    通常所说的透湿率是在40℃、90％相对湿度的条件下测定的。不同温、湿度条件下的透湿率与40℃、90％相对湿度的透湿率具有一定的换算关系。即：温度40℃、相对湿度差(90－0)％时的透湿率Q40和任意温度θ℃、相对湿度差(h1－h2)％时的透湿率Qθ之间存在以下关系：

    式中：V40、V为在温度40℃、θ℃时的透湿系数(g·cm／cm2·s·cmHg)；P40、Pθ为在温度40℃、θ℃时的饱和水蒸气压强；(90－0)％为在温度40℃测试时材料两侧的相对湿度差；(h1－h2)％为在任意温度臼℃时材料两侧的相对湿度差。
    由公式(2)可知，任意温、湿度条件下封套材料的透湿  率与其在40℃、90％相对湿度条件下的透湿率之比，等于这两种条件下透湿系数、饱和水蒸气压强和相对湿度差的乘积的比。
2．3材料厚度对透湿率的影响
    由公式(1)可知，材料的透湿率和厚度成反比。这是因时间内的渗透量也就越小，透湿率越低。
3  封套材料设计应注意的几个问题
根据上述分析，封套材料在设计时应注意以下几个问题：
a．为使封套材料的透湿率较低，阻隔层选材应尽量选用水蒸气渗透系数较小的高分子材料作为阻隔层，如PVDC等。此外还必须对其它各种因素综合考虑，如热合性能、抗老化性能、机械性能、阻燃性能、耐酸碱性能以及成本价格等，以期获得综合性能良好的封套材料；
b．合理确定阻隔层的配方。增塑剂、添加剂和颜料等都会使封套材料的透湿率增加。但是，由于高分子材料加工成型的需要或使封套材料的综合性能达到使用要求，配方中必须使用增塑剂、添加剂以及颜料。因此，如何选用增塑剂、添加剂以及颜料，使配方更加合理，是降低封套材料透湿率的关键。配方设计是一个反复实践、反复认识的过程。笔者研制的一种防潮耐侯PVC封套材料，配方经过多次调整，透湿率达到比较满意的效果，所制封套经野外试验，完全能够满足封存某种设备的需要；
c．根据封套使用环境的温、湿度特点以及设备封存防护的具体要求，计算封套材料的透湿率指标，使封套材料的设计具有针对性，在保证封存效果的基础上降低封套材料的成本；
d．合理确定阻隔层的厚度。材料越厚，透湿率越低，但同时单位面积的重量也越大，使用方便性越差。因此，应合理解决这一矛盾，在透湿率能够满足使用要求的前提下，合理确定阻隔层的厚度。