專利名稱：調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料測試領(lǐng)域，涉及新型調(diào)濕功能材料性能測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括測試設(shè)備及測試方法，可以用于以濕度反應(yīng)法檢測各種材料的調(diào)濕性能。
背景技術(shù)：
空氣相對濕度的高低影響著人們的工作和生活，濕度控制無論對人們的居住環(huán)境，還是對物品的保護(hù)都顯得尤為重要。隨著科技新材料技術(shù)的發(fā)展，人們相繼研發(fā)出具有濕度調(diào)節(jié)功能的材料，并將這種材料廣泛應(yīng)用于建材制品、紡織制品等產(chǎn)品上，使傳統(tǒng)產(chǎn)品在滿足原有使用功能的同時，具備了調(diào)節(jié)環(huán)境相對濕度、改善生活空間舒適度的能力。具有濕度調(diào)節(jié)功能的產(chǎn)品發(fā)展速度很快，調(diào)濕功能涂料、壁紙、膩?zhàn)?、陶瓷等制品大量涌入市場，但是相?yīng)的檢測方法及設(shè)備發(fā)展相對滯后，嚴(yán)重影響了行業(yè)的發(fā)展。目前市場上對材料調(diào)濕性能的測試方法主要有濕度反應(yīng)法與溫度反應(yīng)法兩種。溫度反應(yīng)法是把材料放入被密閉的箱子中，通過變動箱子周圍的溫度來使箱內(nèi)濕度發(fā)生變動，根據(jù)箱內(nèi)濕度和溫度的變化，通過計(jì)算來求出材料每變化l°c的吸放濕量。日常生活中溫濕度的變化主要是由空氣中水蒸氣含量的變化引起的，受環(huán)境溫度的影響較小。但是在實(shí)際生活中，環(huán)境溫差的變化并不是很大，很難對產(chǎn)品的飽和吸濕量產(chǎn)生影響。濕度反應(yīng)法以恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的相對濕度變化，在相對濕度的變化下，由于內(nèi)外濕度差的作用，檢測樣品對周圍環(huán)境吸收或釋放水蒸氣，根據(jù)檢測樣品質(zhì)量的變化值，衡量樣品調(diào)濕能力的大小。與溫度反應(yīng)法相比，濕度反應(yīng)法具有較強(qiáng)的實(shí)用性及推廣性，而且簡單易操作，加上影響產(chǎn)品吸放濕量的主要因素是環(huán)境相對濕度的變化量，所以絕大多數(shù)企業(yè)都采用濕度反應(yīng)法作為產(chǎn)品吸放濕性能檢測方法。目前廣泛用于以濕度反應(yīng)法檢測調(diào)濕性能的儀器往往都是恒溫恒濕試驗(yàn)箱與電子天平組合。其中恒溫恒濕試驗(yàn)箱可以通過機(jī)械式控制溫濕的方式，控制試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度，由于機(jī)械控制技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的精確度可以滿足測試的要求。但是由于內(nèi)部氣流速度無法控制，且檢測樣品表面氣流對測試結(jié)果影響較大，因此需要解決這一問題，形成一套更完整的調(diào)濕性能檢測系統(tǒng)；另一方面，由于電子天平讀數(shù)的需要往往要在實(shí)驗(yàn)過程中開關(guān)試驗(yàn)箱門，會影響測試環(huán)境的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一套完整的并提高測試穩(wěn)定性的調(diào)濕功能材料性能測試系統(tǒng)，包括測試設(shè)備及測試方法。本發(fā)明的調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，包括相對濕度控制部分、稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分，所述相對濕度控制部分有一可調(diào)溫度和濕度的密閉空間，所述稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分置于該密閉空間內(nèi)，稱量部分為電子天平，所述溫濕度監(jiān)測部分包括溫度探頭和濕度探頭，電子天平、溫度探頭和濕度探頭均連線于一設(shè)于該密閉空間外的計(jì)算機(jī)。
具體的，所述相對濕度控制部分為機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)、濕度變化設(shè)備系統(tǒng)或飽和鹽水溶液系統(tǒng)。所述機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)由一恒溫恒濕箱形成密閉空間，其內(nèi)設(shè)用于稱量待測樣品的電子天平，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方50mm的位置，且在待測樣品、溫度探頭、濕度探頭和電子天平外設(shè)一防風(fēng)罩，防風(fēng)罩的側(cè)壁面上留有多個通孔。所述濕度變化設(shè)備系統(tǒng)由一隔熱隔濕箱形成密閉空間，其內(nèi)設(shè)用于稱量待測樣品的電子天平，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方50mm的位置，該隔熱隔濕箱上部設(shè)一入口連通一濕度變化裝置，與入口相對側(cè)面上另設(shè)一出口，且在隔熱隔濕箱內(nèi)中部、樣品側(cè)上方裝有可調(diào)風(fēng)速的風(fēng)扇。所述飽和鹽水溶液系統(tǒng)包括一恒溫室，其中放置兩個干燥器；干燥器形成密閉空間，其底部放置飽和鹽水溶液槽，分體吊盤式電子天平托盤懸掛于干燥器內(nèi)部，讀數(shù)部分位于干燥器外部，待測樣品置于天平的托盤上，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方 50mm的位置。可以在飽和鹽水溶液槽、待測樣品、溫度探頭、濕度探頭和電子天平托盤外和干燥器之間設(shè)一防風(fēng)罩，防風(fēng)罩的側(cè)壁面上留有多個通孔，風(fēng)扇設(shè)于防風(fēng)罩一側(cè)頂端。以上所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備中，所述密閉空間的內(nèi)容積不小于0. 5m3，溫度設(shè)定值的偏差不超過士0. 5°C，相對濕度與設(shè)定值偏差不超過士2%，(23士0. 5)°C時，相對濕度從30%到95%相互轉(zhuǎn)換的時間不超過20min。在設(shè)有防風(fēng)罩的方案中，所述防風(fēng)罩的體積不小于0.3m3，防風(fēng)罩側(cè)壁面的孔均勻或不均勻分布在左右兩側(cè)，孔直徑為1. 5cm 3cm，不同孔的大小相同或不相同。本發(fā)明提供的調(diào)濕功能材料性能測試方法，是利用之前所述的調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，進(jìn)行以下操作1)先將樣品在所述密閉空間內(nèi)于23 士0. 5°C環(huán)境溫度、33%相對濕度條件下養(yǎng)護(hù) Mh，至電子天平顯示的樣品質(zhì)量的變化量不大于0. 1% ；2)將密閉空間內(nèi)相對濕度調(diào)整至93%，由計(jì)算機(jī)連續(xù)24h記錄電子天平傳輸?shù)臉悠焚|(zhì)量，并按式(1)計(jì)算得到樣品的24h吸濕量；3)再將密閉空間內(nèi)的相對濕度改變?yōu)?3%，繼續(xù)由計(jì)算機(jī)連續(xù)24h記錄電子天平傳輸?shù)臉悠焚|(zhì)量，并按式(2)計(jì)算得出樣品Mh的放濕量；Wa= (ma-m0)/A ...................................................(1)Wd= (ma-md)/A ...................................................O)式中Wa-吸濕過程結(jié)束時的吸濕量，單位為千克每平方米(kg/m2)；Wd-放濕過程結(jié)束時的放濕量，單位為千克每平方米(kg/m2)；ma-吸濕過程結(jié)束時樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)；md-放濕過程結(jié)束時樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)；Hitl-養(yǎng)護(hù)后樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)；A-吸濕/放濕面積，單位為平方米(m2)。采用以上設(shè)計(jì)，本發(fā)明設(shè)備主要由相對濕度控制部分、稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分組成，根據(jù)不同的相對濕度控制部分，配以相應(yīng)的測試系統(tǒng)，由此分為機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)、濕度變化設(shè)備系統(tǒng)和飽和鹽水溶液系統(tǒng)三種。本發(fā)明通過不同的控制溫濕度方式，通過精密的檢測手段準(zhǔn)確實(shí)時監(jiān)控樣品的質(zhì)量變化，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時記錄電子天平稱量的到得檢測樣品數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣品吸放濕能力的大小。本發(fā)明精確控制測試環(huán)境溫濕度的同時使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確，并減少環(huán)境因素對測試結(jié)果的影響，不僅可以準(zhǔn)確測定材料的調(diào)濕性能，且測試結(jié)果穩(wěn)定性好。


圖1為本發(fā)明使用機(jī)械式恒溫箱設(shè)備的構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明使用濕度變化設(shè)備的構(gòu)成示意圖。圖3為本發(fā)明使用飽和鹽水溶液設(shè)備的構(gòu)成示意圖。圖4為本發(fā)明針對調(diào)濕壁紙和調(diào)濕瓷磚樣品檢測的質(zhì)量-時間變化曲線圖。圖5為針對該調(diào)濕壁紙樣品日本檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測結(jié)果(文獻(xiàn)截圖)。圖6為針對該調(diào)濕瓷磚樣品日本檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測結(jié)果(文獻(xiàn)截圖)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是為調(diào)濕建材的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定而做出。主要提供一種合理科學(xué)穩(wěn)定的調(diào)濕材料性能測試系統(tǒng)，用于以濕度反應(yīng)法檢測材料的吸放濕性能。本發(fā)明的調(diào)濕材料測試設(shè)備主要由相對濕度控制部分、稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分組成。相對濕度控制部分用以制造及保持測試樣品的測試環(huán)境；稱量部分為電子天平， 用以對測試樣品進(jìn)行實(shí)時準(zhǔn)確稱量；溫濕度監(jiān)測部分包括溫度探頭和濕度探頭，伸入相對濕度控制部分裝置內(nèi)位于測試樣品表面上方用于監(jiān)測樣品表面溫度和濕度；電子天平、溫度探頭和濕度探頭均連線于一外接計(jì)算機(jī)以便記錄并顯示各自變化數(shù)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控，同時避免開關(guān)箱門對檢測環(huán)境造成的影響。一、相對濕度控制部分在本發(fā)明中，相對濕度控制部分可根據(jù)測試需要以機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)、濕度變化設(shè)備系統(tǒng)或飽和鹽水溶液系統(tǒng)三種形式實(shí)現(xiàn)。其中參見圖1所示，機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)是利用恒溫恒濕試驗(yàn)箱控制測試環(huán)境的溫度與相對濕度，在一現(xiàn)有恒溫恒濕箱1內(nèi)放置稱量部分的電子天平2，再將待測樣品S放在電子天平2上，監(jiān)測部分的溫度探頭3和濕度探頭4分別懸掛于待測樣品上方50mm的位置，并且在恒溫恒濕箱1內(nèi)加設(shè)一防風(fēng)罩5，將待測樣品S、溫度探頭3、濕度探頭4和電子天平2同時罩入該防風(fēng)罩5內(nèi)，防風(fēng)罩5的側(cè)壁面上留有較多數(shù)量的孔。該系統(tǒng)中，恒溫恒濕箱1的內(nèi)容積不小于0. 5m3，箱內(nèi)溫度設(shè)定值的偏差不應(yīng)超過士0.5°C，相對濕度與設(shè)定值偏差不應(yīng)超過士2%，(23士0. 5) °C時，相對濕度從30%到95%相互轉(zhuǎn)換的時間不超過20min ；防風(fēng)罩5的體積應(yīng)不小于0. 3m3，根據(jù)恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)氣流速度的大小，開在罩的側(cè)壁面的孔的分布特點(diǎn)為左右兩側(cè)均有，位置分布可以均勻或不均勻，孔的大小以直徑為1. 5cm 3cm 為宜，大小分布也可以規(guī)則或不規(guī)則，孔的數(shù)量按進(jìn)入箱內(nèi)風(fēng)速的大小確定，防風(fēng)罩5在減小風(fēng)力的同時也通過其孔的設(shè)計(jì)保證防風(fēng)罩5內(nèi)部空間有一定的風(fēng)速，確保內(nèi)部環(huán)境溫濕度快速達(dá)到平衡，使罩內(nèi)校正水蒸氣表面阻力數(shù)值在(12. 0 14. 6) X IO3Hi2 · h · Pa/mg范圍內(nèi)。該機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)由于加設(shè)了防風(fēng)罩5，可以減小內(nèi)部檢測樣品上方的氣流對測試結(jié)果的影響，同時亦可保證有一定的氣流速度保持內(nèi)部環(huán)境的溫濕度均勻。參見圖2所示，濕度變化設(shè)備系統(tǒng)是利用一外部設(shè)備濕度變化裝置6制出恒定濕度的氣體，由入口 8通入一隔熱隔濕箱10內(nèi)，隔熱隔濕箱10中放置電子天平2、測試樣品S 和溫度探頭3和濕度探頭4(與圖1相同)，隔熱隔濕箱10內(nèi)與入口 8相對側(cè)面上另設(shè)一出口 9，出口 9附近裝有可調(diào)風(fēng)速的風(fēng)扇7，在風(fēng)扇7的作用下可以保持內(nèi)部空氣流通，保證箱內(nèi)空氣溫濕度的均勻性，入口 8通入箱內(nèi)的水汽在風(fēng)扇7作用下使箱內(nèi)部溫濕度達(dá)到均勻狀態(tài)。參見圖3所示，飽和鹽水溶液系統(tǒng)是利用飽和鹽水溶液上部空氣的相對濕度確定的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)柠}制成飽和水溶液，以控制密閉空間內(nèi)的相對濕度。該系統(tǒng)在23°C的恒溫室11中放置兩個干燥器12，一個為高相對濕度的干燥器，另一個為低相對濕度的干燥器，干燥器內(nèi)設(shè)有敞口的溶液槽13，干燥器內(nèi)部的相對濕度由裝于溶液槽13中的飽和鹽水控制。干燥器12內(nèi)裝設(shè)可調(diào)速風(fēng)扇7以加快氣體流動，保證溫濕度的均勻，同時為了防止氣流對測試結(jié)果產(chǎn)生影響加入一個防風(fēng)罩5。電子天平2采用分體式天平，讀數(shù)部分置于恒溫室11內(nèi)干燥器12的上部，避免受到鹽溶液的腐蝕，天平的托盤置于干燥器12內(nèi)部，用于稱量樣品質(zhì)量。置于低相對濕度的干燥器內(nèi)的待測樣品S養(yǎng)護(hù)至質(zhì)量平衡后，將樣品移至高相對濕度的干燥器內(nèi)進(jìn)行吸濕測試，吸濕結(jié)束后將樣品移至低相對濕度干燥器內(nèi)進(jìn)行放濕測試。該系統(tǒng)中，干燥器12的內(nèi)容積不小于0. 5m3，恒溫室11內(nèi)溫度設(shè)定值的偏差不應(yīng)超過士0.5°C，干燥器12內(nèi)相對濕度與設(shè)定值偏差不應(yīng)超過士2%，(23士0. 5) °C時，防風(fēng)罩5 的體積應(yīng)不小于0. 3m3，罩的側(cè)壁面上開若干孔，其分布在左右兩側(cè)，可均勻或不均勻分布， 孔的大小以直徑為1.5cm 3cm為宜，大小分布可以規(guī)則或不規(guī)則，根據(jù)干燥器12內(nèi)氣流速度的大小，開孔的數(shù)量、排布以及孔的大小以罩內(nèi)校正水蒸氣表面阻力數(shù)值在(12.0 14. 6) X IO3Hi2 · h · Pa/mg范圍內(nèi)為宜，防風(fēng)罩5在減小風(fēng)力的同時也通過孔的設(shè)計(jì)保證內(nèi)部空間有一定的風(fēng)速，確保內(nèi)部環(huán)境溫濕度快速達(dá)到平衡。表1給出了可供選擇的飽和鹽溶液及相對濕度值。表1飽和鹽溶液及其相對濕度
權(quán)利要求
1.調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，包括相對濕度控制部分、稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分，其特征在于，所述相對濕度控制部分有一可調(diào)溫度和濕度的密閉空間，所述稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分置于該密閉空間內(nèi)，稱量部分為電子天平，所述溫濕度監(jiān)測部分包括溫度探頭和濕度探頭，電子天平、溫度探頭和濕度探頭均連線于一設(shè)于該密閉空間外的計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述相對濕度控制部分為機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)、濕度變化設(shè)備系統(tǒng)或飽和鹽水溶液系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)由一恒溫恒濕箱形成密閉空間，其內(nèi)設(shè)用于稱量待測樣品的電子天平，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方50mm的位置，且在待測樣品、溫度探頭、濕度探頭和電子天平外設(shè)一防風(fēng)罩，防風(fēng)罩的側(cè)壁面上留有多個通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述濕度變化設(shè)備系統(tǒng)由一隔熱隔濕箱形成密閉空間，其內(nèi)設(shè)用于稱量待測樣品的電子天平，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方50mm的位置，該隔熱隔濕箱上部設(shè)一入口連通一濕度變化裝置，與入口相對側(cè)面上另設(shè)一出口，且在隔熱隔濕箱內(nèi)中部、樣品側(cè)上方裝有可調(diào)風(fēng)速的風(fēng)扇。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述飽和鹽水溶液系統(tǒng)包括一恒溫室，其中放置兩個干燥器；干燥器形成密閉空間，其底部放置飽和鹽水溶液槽，分體吊盤式電子天平托盤懸掛于干燥器內(nèi)部，讀數(shù)部分位于干燥器外部，待測樣品置于天平的托盤上，溫度探頭和濕度探頭分別位于待測樣品上方50mm的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，在飽和鹽水溶液槽、 待測樣品、溫度探頭、濕度探頭和電子天平托盤外和干燥器之間設(shè)一防風(fēng)罩，防風(fēng)罩的側(cè)壁面上留有多個通孔，風(fēng)扇設(shè)于防風(fēng)罩一側(cè)頂端。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述密閉空間的內(nèi)容積不小于0. 5m3，溫度設(shè)定值的偏差不超過士0. 5°C，相對濕度與設(shè)定值偏差不超過士2%，(23士0. 5) °C時，相對濕度從30%到95%相互轉(zhuǎn)換的時間不超過20min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述防風(fēng)罩側(cè)壁面的孔均勻或不均勻分布在左右兩側(cè)，孔直徑為1. 5cm 3cm，不同孔的大小相同或不相同。
9.根據(jù)權(quán)利要3或6或7或8所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，其特征在于，所述防風(fēng)罩的體積不小于0. 3m3。
10.調(diào)濕功能材料性能測試方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1至9任一所述調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備，進(jìn)行以下操作1)先將樣品在所述密閉空間內(nèi)于23士0.5°C環(huán)境溫度、33%相對濕度條件下養(yǎng)護(hù)Mh， 至電子天平顯示的樣品質(zhì)量的變化量不大于0. 1% ；2)將密閉空間內(nèi)相對濕度調(diào)整至93%，由計(jì)算機(jī)連續(xù)24h記錄電子天平傳輸?shù)臉悠焚|(zhì)量，并按式(1)計(jì)算得到樣品的24h吸濕量；3)再將密閉空間內(nèi)的相對濕度改變?yōu)?3%，繼續(xù)由計(jì)算機(jī)連續(xù)24h記錄電子天平傳輸?shù)臉悠焚|(zhì)量，并按式(2)計(jì)算得出樣品Mh的放濕量；Wa= (ma-m0)/A ...................................................(1)Wd= (ma-md)/A ...................................................O)式中Wa-吸濕過程結(jié)束時的吸濕量，單位為千克每平方米(kg/m2)； Wd-放濕過程結(jié)束時的放濕量，單位為千克每平方米(kg/m2)； ma-吸濕過程結(jié)束時樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)； md-放濕過程結(jié)束時樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)； mQ-養(yǎng)護(hù)后樣品的質(zhì)量，單位為千克(kg)； A-吸濕/放濕面積，單位為平方米(m2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了調(diào)濕功能材料性能測試設(shè)備及測試方法，該設(shè)備包括相對濕度控制部分、稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分，相對濕度控制部分為機(jī)械式恒溫箱系統(tǒng)、濕度變化設(shè)備系統(tǒng)或飽和鹽水溶液系統(tǒng)，有一可調(diào)溫度和濕度的密閉空間，稱量部分以及溫濕度監(jiān)測部分的溫度探頭和濕度探頭置于該密閉空間內(nèi)，稱量部分為電子天平，電子天平、溫度探頭和濕度探頭均連線于一設(shè)于該密閉空間外的計(jì)算機(jī)。通過不同的控制溫濕度方式，以濕度反應(yīng)法檢測材料的吸放濕性能，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時記錄電子天平稱量的到得檢測樣品數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣品吸放濕能力的大小。本發(fā)明可以準(zhǔn)確測定材料的調(diào)濕性能，且測試結(jié)果穩(wěn)定性好。
文檔編號G01N5/02GK102252932SQ20111017094
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者侯國艷, 冀志江, 王曉燕, 王繼梅, 王靜 申請人:中國建筑材料科學(xué)研究總院