介绍美国标准ASTM E96/E96M-24
Standard Test Methods forGravimetric Determination of Water Vapor TransmissionRate of Materials材料水蒸气透过率的重量分析测定的标准试验方法
GUIDE
导读
这些试验方法包括材料的水蒸气传输速率(WVTR)的测定，例如但不限于纸张、塑料薄膜、其他片材、涂料、泡沫、纤维板、石膏和石膏制品、木制品和塑料。提出了测定水蒸气透过率的两种基本方法:干燥剂法和水法。在这些试验中，使用所需的温度和侧向湿度条件，并由此产生的蒸气驱动试样。所采用的测试条件由用户自行决定，但在任何情况下，都将报告测试结果。
测试原理：
1在干燥剂法中，将试样密封到装有干燥剂的试盘的开口处，并将组件置于受控的气氛中。定期称重被用来确定水蒸气通过试样进入干燥剂的速率。
2在水法中，容器中装有蒸馏水，称重器用于确定蒸汽通过试样从水到被测大气的运动速率。
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01
关于术语及测试方法介绍
1 透湿术语
透湿系数(PV)
water vapor permeability
在规定的温度和湿度条件下，由两个特定表面之间的单位蒸气压差引起的水蒸气通过单位厚度的平板材料的单位面积的时间速率。
注：渗透性是材料的一种特性，但可以使用具有类似材料性能的物体的渗透性。渗透率是渗透率和厚度的算术乘积。
透湿度(WVP)
water vapor pereance
在特定的温度和湿度条件下，由两个特定表面之间的单位蒸气压差引起的水蒸气通过单位面积的平面材料或建筑物的传输时间。
注：Permeance是一种性能评估，而不是材料的属性。
透湿率(WVTR)
water vapor transmission rate
在每个表面的特定温度和湿度条件下，垂直于特定平行表面，在单位时间内通过物体单位面积的稳定水蒸气流量。
注：以上所有中文翻译名称均参考GB/T 12704，国标GB/T 12704中透湿率（water vapor transmission rate）缩写为WVT，与ASTM E96中缩写不同。
2、引用的文档
ASTM C168 Terminology Relating to Thermal Insulation
有关隔热的术语
ASTM C1809 Practice for Preparation of Specimens and Reporting of Results for Permeance Testing of Pressure Sensitive Adhesive Sealed Joints in Insulation Vapor Retarders
绝缘蒸汽缓凝剂中压敏粘合剂密封接头渗透性试验样品制备和结果报告的实施规程
ASTM D449/D449M Specification for Asphalt Used in Dampproof-ing and Waterproofing
防潮和防水用沥青规范
ASTM D2301 Specifcation for Vinyl Chloride Plastic Pressure-Sensitive Electrical Insulating Tape
聚氯乙烯塑料压敏电绝缘带规范
ASTM E177 Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test Methods
ASTM试验方法中术语精度和偏差的使用实施规程
ASTM E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method
进行实验室间研究以确定试验方法精度的实施规程
02
设备及测试条件
1、用到的仪器设备
(1)透湿杯Test Dish
透湿杯应由任何不受腐蚀、不透水或水蒸气的材料制成。透湿杯没有指定的形状或最大尺寸。重量轻是可取的。较浅的透湿杯是优选的，但当选择分析天平来检测小重量变化时，其大小和重量是有限的。透湿杯的口应尽可能大，面积至少为3000mm²。除非按13.1的规定使用网格，否则干燥剂或水的面积不得小于口腔面积，其有效面积不超过口腔面积的10%。为了确保密封，通常使用试样靠在口周围的法兰或支架，但允许使用其他结构。
(2)试验箱Test Chamber
放置所装透湿杯的试验箱应有受控的温度和相对湿度。常见的测试条件列于附录X1。如果未列出，则使用与待测材料的预期应用或规格相对应的温度和相对湿度(见附录X1)。为了分类或符合性的目的，请参阅产品标准规范的测试条件。在给定测量点温度应保持在±5°F[2.8°C]，试验期结束时的平均值应在规定的试验的±2°F[1.1°C]范围内条件在给定的测量点，相对湿度应保持在±5%，试验期结束时的平均值应在规定的试验条件的±2%以内。在高湿度条件下进行试验时，当室壁可能发生冷凝时，应作出规定，防止水滴到试样的表面上。在试验期间，温度和相对湿度应至少每15分钟测量和记录一次。空气应在整个室内持续循环，其速度应足以维持室内的均匀状况。试验盘放置在腔内时，应使气流不受试样顶部的限制。在静气校正中，每次称重时均应测量并记录气压。
(3)天平Balance
应使用具有适当能力的电子分析天平进行平衡称重。
注1-在选择适合于这些测试的称重要求的设备时，除容量和分辨率外，还应考虑平衡规格和性能的各个方面。在使用中，应遵循用于验证平衡性能的最佳实验室实践，以及适当的护理和维护。
3.1余量应具有足够的容量，以补充组装好的碟状物如采用干燥剂法试验，则应补充所获得的水分。
3.2在每14.3连续使用6次或更多次稳态称重期间，余额的分辨率(或可读性)应不超过组装盘组件重量变化的1%。
3.2.1若分辨率不符合6.3.2的要求，则应延长称重时间，直至其重量变化至少为余额分辨率的100倍(见注2)。
NOTE2-示例:下表列出了在各种平衡分辨率下所需的稳定状态天数，这些天数小于所示假设试样所使用的平衡的天数。
3.2.2如果透湿率 WVTR接近于零，且重量增减很小，无论试验持续时间如何，都不能满足本节的要求，则报告应对此作出说明。
(4)厚度测量量具Thickness Measure Gauge
量具的准确度应为读数的±1%或0.0001英寸。【0.0025毫米】，以较大者为准。
(5)干燥剂Desiccant
在干燥剂法（Desiccant Method）中，应使用将通过No8(2.36毫米)筛网的球状无水氯化钙。
5.1未规定筛网尺寸或分类为大于No8(2.36毫米)筛网的物料，在使用前应通过8号筛网。
5.1.2已放在密闭容器中的初级干燥剂，在使用前不必干燥。不得使用靠近容器底部的材料，其中含有可见的粉状细粉。
5.1.3重复使用的干燥剂应在400°F[200°C]温度下干燥，干燥时间为每英寸干燥剂深度的4小时或其任何部分。再干燥的干燥剂应储存在密封容器中，并在室温下使用。在使用之前，它应该通过30号(0.6mm)的网目进行筛选。
(6)水Water
对于水法（Water Method），应在试验皿中使用蒸馏水
(7)密封剂Sealant
用于将试样附着在盘上的密封剂必须不渗透水蒸气(和水)。对于产生低于的结果的测试，需要熔融沥青或蜡的密封。密封方法在附录X2中讨论。
2、测试条件
常用的试验条件有:
(1)程序A-干燥剂法Desiccant Method，温度23℃，相对湿度50%。
(2)程序B-水法Water Method，温度73.4°F[23°C]，相对湿度50%。
(3)程序BW-反水法Inverted Water Method，温度73.4°F[23°C]，相对湿度50%。
(4)程序C-干燥剂法Desiccant Method，温度90°F[32.2°C]，相对湿度50%。
(5)程序D-水法Water Method，温度90°F[32.2°C]，相对湿度50%。
(6)程序E-干燥剂法Desiccant Method，温度100°F[37.8°C]，相对湿度90%。
注：除非法规、规范、ASTM标准或其他规范性文件另有规定，否则在每份试验方法说明中，应选择与材料实际使用时的试验条件相似的试验条件。
03
测试方法 干燥剂法
1、在透湿杯中加入试样1/4英寸（6mm）以内的干燥剂。称量每个透湿杯中放置的干燥剂的量。留出足够的空间，以便在每次称重时摇动透湿杯子，混合干燥剂。
2、将试样附在透湿杯上，并将其置于试验箱内。
3、定期称量透湿杯，通常足以在稳定状态下获得至少六个数据。数据点是特定时间的重量。称重时间的记录精度应约为连续称重之间时间跨度的1%。因此，如果每小时称重，记录时间至接近30秒;如果每天记录，时间接近15分钟是可以接受的。理想情况下，称重不需要将透湿杯从受控环境中移出，但如有必要移出，则应将测试环境外的时间控制在最小范围内。
4、在干燥剂吸收的水超过其起始重量的10%之前，终止试验或更换干燥剂。利用空白试样分离干燥剂增益，以调整试样的含水率变化。
5、按规定对结果进行分析。
注意-某些材料(特别是木材和纸张)的WVTR 受测试前环境相对湿度的影响。当试样在测试前暴露的相对湿度高于测试条件时，滞后会导致较高的 WVTR，反之亦然。在测试之前，将具有显著水分含量的木材、纸张或其他材料的试样在50%相对湿度的气氛中调节至恒定重量，可以减少达到稳定状态增重所需的时间。
04
1、用蒸馏水将测试皿注满至离试样3/4±1/4in.[19±6mm]，这样允许的空气空间具有较小的蒸汽阻力但这是必要的，以便在处理盘子时减少水接触标本的风险。这种接触会使某些材料(如纸张、木材或其他吸湿材料)的测试失效。水深应不小于1/8in.[3mm]，保证整个测试过程中透湿杯底部被覆盖。当使用玻璃盘子时，它的底部必须在任何时候都明显地被覆盖，但不需要特定的深度。 为了减少水浪涌可以放置一个网格轻的非腐蚀性材料在盘子打破水面。这个网格应至少在样品下方1/4in.[6mm]，且其水面缩小不应超过10%。
注意-当需要将组装好的试样重复用于后续的试验系列时，可通过水管上方的容器中一个可密封的小孔加水。
2、将试样连接到透湿杯上，并将其水平置于实验舱中。按照干燥剂法中3-5步骤给出的程序进行测试。
注意-在制备试样时，为避免试样的内表面可能形成凝结，在将试样放入受控的试验环境之前，最好将制备好的透湿杯的温度控制在试验温度±2°F[1°C]范围内。
注意-用水法称量试样时，如果试样暴露在低于温度的环境中。控制的环境和样品的内表面可以达到露点指的是盘子里的空气，上面可能会形成冷凝物表面上。
3、 如果在使用过程中水预计会与隔板接触，则按照2操作，但将透湿杯子倒置。透湿杯必须足够平坦，以使水覆盖试样的内表面，即使试样因水的重量而变形。定位透湿杯，使空气在暴露的表面上循环。将透湿杯置于水平位置的天平上称重，但试样湿润表面未被水覆盖的时间应保持在最小范围内。
05
1、稳态的确定与利用Determination and Utilization of Steady State
1.1、当试样的重量变化率在一段期间内基本保持不变时，试样重量变化率即为稳定状态（至少连续称重六次。额外的称重可增加测量的可信度。）
1.2、由于内部水分含量变化或干燥剂效率损失或过量水分损失，称重序列开始或结束或两者的数据并不总是测试稳定状态部分的一部分。需要对数据进行分析，以确保仅使用测试的稳定状态部分来计算 WVTR。
1.3试验的稳态部分最容易用图形识别。
1.3.1绘制由空白试样修改的重量与时间的对比图。
1.3.2如果一条直线与至少六个适当间隔的点的图完全吻合(周期性的权重变化符合或超过100倍刻度灵敏度倍数的20%)，则假定为稳定状态。
1.3.3拟合线的斜率为水蒸气透过率（ water vapor transmission rate）。关于水蒸气渗透率（water vapor permeance）(WVP)为零或接近于零的材料的测量的其他讨论，见附录X4。
2、结果计算Calculation and Analysis of Results
2.1、计算透湿率 water vapor transmission rate(WVTR)
G同一透湿杯（试验组合体）两次重量称量之差
t试验时间
G/t直线的斜率
A有效试验面积
2.2、计算透湿度 water vapor permeance(WVP)
Δp试样两侧水蒸气压差
S在试验温度下的饱和水蒸气压力
R1试验时试验箱的相对湿度（相对湿度和温度是试验期间实际测量值的平均值）
R2透湿杯内的相对湿度（干燥剂法的相对湿度标称为0%，水法的相对湿度为100%）
注：
对于那些保持在所需条件下（CaCl中的水分不超过10%，水上空气空间不超过25mm）时值小于的试样，这些值通常在实际相对湿度的3%以内。
3、计算透湿系数 permeability(当试样均质且厚度大于1/2in.时才计算)
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点击下方图片查看国标透湿率测试方法
GB/T 12704.1-2009 纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法、
GB/T 12704.2-2009纺织品 织物透湿性试验方法 第2部分：蒸发法
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