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BS ISO 15106——塑料薄膜薄片水蒸气透过率测定标准系列
Plastics — Film and sheeting — Determination of water vapour transmission rate（ISO 15106 系列）
🥫 BS ISO 15106 系列是英国标准学会（BSI）采用 ISO 15106 系列的英国国家标准，规定了塑料薄膜与薄片水蒸气透过率（Water Vapour Transmission Rate, WVTR）测定的方法。水蒸气透过率是衡量包装材料阻隔性能的核心指标，直接影响食品、药品、电子产品等包装内容物的保质期与品质。该系列涉及多种测定手段，本批次覆盖压力传感器法、常压电离质谱法与钙腐蚀法三个部分（ISO 15106-5/-6/-7），与早期发布的重量法（-1/-2）和电解传感器法（-3/-4）共同构成完整的测定方法体系。
💡 水蒸气透过率反映水分穿透薄膜的能力：对于干燥食品、药品与电子元件，低 WVTR 的阻隔包装是保证货架寿命的关键；对于新鲜果蔬等呼吸型包装，则需要适当的 WVTR。
一、标准适用范围与系列构成 📌
BS ISO 15106 系列由英国技术委员会 PRI/75（塑料与橡胶薄膜及薄片）负责制定，ICS 分类号为 83.140.10（薄膜与薄片）。本批次涉及的三个部分如下：
| 标准号 | 名称 | 发布年份 | 测定原理 |
|---|---|---|---|
| BS ISO 15106-5 | 压力传感器法（Pressure sensor method） | 2015 | 压差法 + 压力传感器 |
| BS ISO 15106-6 | 常压电离质谱法（Atmospheric pressure ionization mass spectrometer method） | 2015 | 质谱检测渗透水汽 |
| BS ISO 15106-7 | 钙腐蚀法（Calcium corrosion method） | 2015 | 钙膜腐蚀光度监测 |
三个部分（ISO 15106-5、-6、-7）均于 2015-04-15 发布第一版。
二、水蒸气透过率的基本原理 💧
水蒸气透过率测定的基础是渗透原理：当薄膜两侧存在水蒸气分压差时，水分子在浓度梯度驱动下经薄膜扩散透过。透过率通常以单位时间、单位面积透过的水蒸气质量表示（如 g/(m²·d)）。影响测量结果的要素包括：
- 温湿度条件：标准试验条件（如 38 ℃/90 %RH、23 ℃/85 %RH 等）的选择，直接影响结果。
- 试样状态：厚度、面积、边缘密封与调湿处理。
- 测量方法：压差/等压法、红外传感器、电解传感器、质谱或钙腐蚀等探测方式的灵敏度与适用性。
三、压力传感器法（第 5 部分）📊
BS ISO 15106-5 规定了压力传感器法（压差法）。其原理是：将试样密封于渗透池中，一侧保持规定的相对湿度（湿侧），另一侧为干燥侧；透过薄膜的水汽使干燥侧压力升高，由压力传感器监测压力随时间的变化，计算水蒸气透过率。标准对渗透池设计、压力传感器、试验条件与计算作出规定。
四、常压电离质谱法与钙腐蚀法（第 6、7 部分）🔬
BS ISO 15106-6 规定了常压电离质谱法：以载气将渗透通过薄膜的水汽送入常压电离质谱仪，通过检测水分子离子的质荷比信号定量水蒸气透过量。该方法灵敏度高、响应快，适合高阻隔材料与低透过率的精确测量。
BS ISO 15106-7 规定了钙腐蚀法：在薄膜试样上沉积钙膜，钙与水蒸气反应生成透明氧化钙/氢氧化钙，通过透光率变化实时监测水的渗透。该方法具有极高的灵敏度，可测量极低透过率（如有机发光器件、电子封装用超阻隔膜），适合超高阻隔材料的表征。
⚠️ 不同方法的灵敏度与适用范围差异较大：压力传感器法适合常规阻隔膜；质谱法灵敏度高、适合高阻隔与快速测定；钙腐蚀法灵敏度极高，适合超低透过率的超高阻隔膜，但制样与操作要求严格。应根据被测材料阻隔水平选择合适方法。
五、关键技术要求与应用实践 🛠️
| 技术环节 | 关键要求 | 作用 |
|---|---|---|
| 试样制备 | 均匀厚度、无针孔、尺寸正确 | 保证结果代表性 |
| 调湿处理 | 按标准规定的温湿度预处理 | 消除水分状态差异 |
| 试验条件 | 温度、相对湿度与载气流量固定 | 保证结果可比 |
| 边缘密封 | 试样边缘严密密封 | 防止边缘渗透误差 |
| 仪器校准 | 标准膜校准、本底扣除 | 保证量值准确 |
| 结果表达 | g/(m²·d) 及试验条件标注 | 支撑材料选型与质控 |
工程实践中，WVTR 测定广泛应用于食品包装、药品泡罩包装、电子产品防潮包装、建筑防潮膜与太阳能电池/OLED 封装膜的阻隔性能评价。高阻隔材料（如铝箔复合膜、镀膜膜）通常需要高灵敏度方法（质谱法、钙腐蚀法）进行验证。
✅ 选择 WVTR 测定方法时，应结合被测材料阻隔水平与精度需求：常规膜用压力传感器法即可，高阻隔膜推荐质谱法，超高阻隔（<0.01 g/(m²·d) 量级）须采用钙腐蚀法等超高灵敏度方法。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：WVTR 的单位是什么？
答：通常为 g/(m²·d)，即每平方米膜每天透过的水蒸气克数。数值越低表示阻隔性能越好。还可换算为渗透率（与厚度相关）等参数。
答：通常为 g/(m²·d)，即每平方米膜每天透过的水蒸气克数。数值越低表示阻隔性能越好。还可换算为渗透率（与厚度相关）等参数。
❓ 问：为什么试验温湿度条件如此重要？
答：水蒸气渗透强烈依赖温度与相对湿度差，不同条件下测得值差异很大。只有按标准规定的条件（如 38 ℃/90 %RH）测量并标注，结果才具有可比性。
答：水蒸气渗透强烈依赖温度与相对湿度差，不同条件下测得值差异很大。只有按标准规定的条件（如 38 ℃/90 %RH）测量并标注，结果才具有可比性。
❓ 问：钙腐蚀法为什么灵敏度极高？
答：极薄的钙膜对微量水汽极为敏感，水汽使钙局部腐蚀、透光率变化，可检测每平米每天 10⁻⁴ g 量级的透过率，远高于常规传感器法，适合有机电子封装等超高阻隔场合。
答：极薄的钙膜对微量水汽极为敏感，水汽使钙局部腐蚀、透光率变化，可检测每平米每天 10⁻⁴ g 量级的透过率，远高于常规传感器法，适合有机电子封装等超高阻隔场合。
🔍 问：常规膜选哪种方法合适？
答：常规阻隔膜（WVTR 在 0.1～几十 g/(m²·d) 量级）用压力传感器法（压差法）即可满足；若需快速或更高精度，可选用质谱法。
答：常规阻隔膜（WVTR 在 0.1～几十 g/(m²·d) 量级）用压力传感器法（压差法）即可满足；若需快速或更高精度，可选用质谱法。
