膜类片材水蒸气透过量的测试及注意事项探讨

2021年第1期
1月
中国建筑防水
China Building Waterproofing
2021No.1
January
D01：10.15901/ki.1007-497x.2021.01.012
膜类片材水蒸气透过量的测试及注意事项探讨
于梅,李冬雪
（北京东方雨虹防水技术股份有限公司，北京100123）
摘要：选取透气膜、隔汽膜、硅酮密封胶膜片、聚乙烯膜、自粘片材等多种膜类片材，按照JC/T2291—2014（2017）（透汽防水垫层》中的水法（减重法）进行水蒸气透过量测试，对不同面迎水和采用不同边缘密封方式下的测试结果进行对比分析,在此基础上总结影响因素，减少因操作而带来的检测误差。

关键词:水蒸气透过量;膜类片材；水法;测试面;边缘密封
文章编号：1007-497X（2021）-01-0045-05中图分类号:TU502;TU57+3文献标志码:A
Vapor Transmission Testing and Precautions Discussion for
Membrane Sheets
Yu Mei,Li Dongxue
(Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co.,Ltd.,Beijing100123,China)
Abstract；Breathable film,air impervious film,silicone sealing membrane,PE film,self-adhesive membrane and many other membrane sheets are chosen to have vapor transmission tests as per the water method(loss of weight)of JC/T2291—2014 (2017)"Water resistive&vapor permeance barriers".The article compares and analyzes the testing results obtained by facing water with different sides and adopting different edge sealing methods,and it summarizes the influential factors on this basis to reduce test deviations due to operation problems.
Key words；vapor transmission;membrane sheet;water method;testing side;edge sealing
0引言
水蒸气透过量是指在规定的温度、相对湿度环境中，一定的水蒸气压差和一定厚度的条件下，1m2的试样在24h内透过的水蒸气量，其单位是g/（m2-24 h）o常用的水蒸气透过量的测试方法主要有以下几种,GB1037—88《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法＞[1],GB/T17146—2015（建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法沪中的干燥剂法、湿法
收稿日期:2020-04-28
作者简介：于梅，女,987年生，北京东方雨虹防水技术股份有限公司研发测试经理。

联系地址：100123北京市朝阳区高碑店北路康家园4号楼,E-mail：。

（饱和溶液法）,JC/T2291—2014（2017）（透汽防水垫层沪中的水法（减重法）等。

这几种测试方法的原理一致,利用在一定温度下,使试样两侧形成湿度差，水蒸气透过试样从一测进入另一侧，通过测定透湿杯的质量变化计算结果。

防水片材按功能分为两种，一种是主要防止雨水、雪水、地下水的渗透，也防止蒸汽、湿气等的侵入,作为隔汽隔水层使用；另一种就是既能防水又能透气，作为隔水透气层使用。

前者主要是沥青类或高分子类防水卷材、防水涂膜、防水薄膜等;后者主要就是透气膜。

本文选取部分有代表性的膜类片材进行水蒸气透过量的测试,并根据产品自身特性总结了测试时
2021年第1期中国建筑防水总第433期
的注意事项。

1试验设计和试验设备
选取透气膜、隔汽膜、硅酮密封胶膜片、聚乙烯膜、自粘片材，按照JC/T2291—2014（2017）（水法），试验温度（23±0.6）"、相对湿度（90±2）%,使用全自动称重法试验设备测试其水蒸气透过量。

本试验采用济南兰光机电技术有限公司的PERMETM W3/060型水蒸气透过率测试系统（已通过计量部门检定）,其工作原理是在一定的温度下使试样的两侧形成特定的湿度差,水蒸气透过透湿杯中的试样进入干燥的一侧,通过测定透湿杯重量随时间的变化量,求出试样的水蒸气透过率等参数。

工作原理示意图如图1所示。

（高水分度侧）
（低空气侧）
图1水蒸气透过率测试系统（水法）原理示意图
2试验结果及其分析
2.1透气膜测试结果及分析
透气膜由无纺布、透气膜,再加一层无纺布叠合而成，主要采用微孔膜、亲水性膜、微孔亲水性膜3种形式叫透气膜大部分铺装于保温层之外,既能使保温层结构内部的水汽有效排出，又可以防止室外侧的雨水或水蒸气结露反渗入保温层,使保温层始终保持干燥。

透气膜水蒸气透过量普遍较大，均大于100g/（m2-24h）,最大能超过1000g/（m2-24h）,按文献[5]划分，属于部分中高透、大部分高透或超高透材料,测试时间间隔定在10min或30min（间隔时间过长会因透湿杯中水位下降过多，导致湿度要求达不到）。

选取似纸质类、常规类、带纤维类（单面）、带毛类（双面）、织物类、表面带膜类的防水透气膜样本，如图2所示，针对不同种类的透气膜进行水蒸气透过量测试,包括上表面迎水和下表面迎水的测试比对，以及采用丁基胶密封与橡胶垫密封的测试比对。

带毛类（双面）试样4织物类试样5表面带膜类试样6
图2防水透气膜试样示意图
2.1.1上表面迎水和下表面迎水的测试比对
不同种类透气膜水蒸气透过量测试结果列于表1,其中结果1为采用材料上表面迎水测得，结果2为采用材料下表面迎水测得。

表1透气膜上下表面分别迎水的测试结果
项目
样品编号
试样1试样2试样3试样4
结果1/[g/(m'・24h)]163.09657.581046.87515.08
结果2/[g/(m'・24h)]171.45697.301004.06427.92
相对偏差/% 2.50 2.93 2.099.24数据显示，试样1、试样2、试样3分别采用上下表面迎水测得的水蒸气透过量数值相对偏差在5%以内，这是由于这3种材料上下表面都是类似的无纺布,仅在外观上有所不同，因而对于上表面迎水还是下表面迎水差别不大，上下表面透气能力比较持平。

而试样4双面都有纤维覆盖,一面纤维偏长,一面纤维偏短，结果1为短纤维面迎水测得，结果2为长纤维面迎水测得。

由于长纤维表面容易吸附水汽，当水汽吸附到一定程度后，会在试样表面形成一层水膜,使水汽不易透过试样，从而使得水蒸气透过量试验结果偏小。

因此，在测试这类带纤维、织物的透气膜水蒸
于梅，等:膜类片材水蒸气透过量的测试及注意事项探讨
气透过量时，首先需要确定材料哪一面迎水，按照透气膜工作原理，应该选取材料迎水面进行测试。

2.1.2丁基胶密封与橡胶垫密封的测试比对
仪器提供的透湿杯是由配套的橡胶垫来进行试件边缘密封的，对于较厚或有背衬的透气膜来说，橡胶垫的密封效果往往会不尽如意。

在此，选用双面丁基胶密封来替换橡胶垫密封,丁基胶的水蒸气透过量很低，而且很稳定，一般在0.1 g/（m2•24h）冋左右，对材料测试结果的影响可以忽略不计。

在材料上下表面边缘都封上一圈窄窄的丁基胶,拧上上盖后保证实验面积为33cm2,其边缘密封后的示意图见图3,为了凸显出两种密封效果的差别，未去除多余的丁基胶。

图3边缘密封后的示意图
选取3种级别的水蒸气透过量样品进行测试，结果见表2,其中结果1是采用橡胶垫密封测得，结果2是采用丁基胶密封测得。

表2透气膜丁基胶密封与橡胶垫密封的测试结果
项目
样品编号
试样1试样5试样6
结果1/[g/(m2・24h)]163.09451.231084.65
结果2/[g/(m'・24h)]146.03453.981009.76
相对偏差/% 5.520.30 3.58数据显示，高透样品（试样6）采用丁基胶密封和采用橡胶垫密封，水蒸气透过量测得结果差距不大,试验偏差在5%以内；而低透样品（试样1）采用丁基胶密封和采用橡胶垫密封，水蒸气透过量测得结果偏差较大。

检测中密封不严导致水汽从样品边缘处渗出，测试结果出现偏差，相对于高透样品，低透样品的这种影响表现更为显著。

因此,在进行透气膜的水蒸气透过量测试时，如果是低透材料，可以考虑用丁基胶密封边缘,防止水汽从密封圈边缘渗出,造成所测结果假性增加。

对于织物类的材料（试样5）,采用丁基胶密封与采用橡胶垫密封测得的水蒸气透过量结果相差不大，是由于丁基胶不易与其粘结。

测试时可将材料边缘一圈的织物用热刮刀去除,或选用其他适用的边缘密封方式。

2.2隔汽膜测试结果及分析
隔汽膜也是一种复合材料,涂有涂层的表面为第1道防水隔汽层；中间的高分子功能膜表面致密无孔，防水又隔汽问,作为第2道防水隔汽层。

隔汽层一般铺设于基础层之上,在双重作用下,这种材料几乎不透气，能有效阻止室内的潮气向保温层渗透,确保保温层的功效;有一些隔热反射型透气膜,多用于屋面、外墙上，具有隔热保温防潮功能。

隔汽膜水蒸气透过量普遍较小，基本小于100&/（m2-24h）,按文献%5+划分，属于部分中高透、大部分中低透或低透材料，测量时间间隔定在30min或60 min o本文选取常规类、织物类、反射隔热类3种隔汽膜做样本，见图4,其水蒸气透过量测试结果见表3o 其中，结果1是采用橡胶垫密封（材料上表面迎水）,结果2是采用丁基胶密封（材料上表面迎水），结果3是采用丁基胶密封（材料下表面迎水）o
常规类试样1织物类试样2反射隔热类试样3
图4隔汽膜试样示意图
数据显示，隔汽膜的水蒸气透过量结果普遍很低，基本都小于10g/（m2-24h）,在采用橡胶垫密封
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表3隔汽膜水蒸气透过量测试结果
项目
样品编号
试样1试样2试样3
结果1/[g/(m2・24h)]7.11 3.7011.50
结果2/[g/(m'・24h)] 4.35 2.897.40
结果3/[g/(m2・24h)]7.98 3.7822.42
结果1与结果2相对偏差/%24.0812.2921.69
结果2与结果3相对偏差/%29.4413.3450.37
或采用丁基胶密封时，结果偏差都超过10%(结果1与结果2相对偏差)可见,与透气膜相比，边缘密封好坏对隔汽膜的水蒸气透过量测试结果影响更大。

隔汽膜上下表面材质有明显区别,上表面涂有一种致密涂层,不如透气膜柔软,安装时与橡胶密封垫不易紧密服帖，因此边缘密封不严会导致水汽从边缘渗出,使试验结果偏大(结果1＞结果2)o
对比上、下表面迎水测得的水蒸气透过量结果，结果2与结果3偏差较大，且上表面迎水结果均小于下表面迎水。

这是由于隔汽膜防水隔汽功能都依靠材料的上表面涂层，该结果符合材料本身的隔汽要求。

由此可见,对于隔汽膜来说,做水蒸气透过量试验时应密封严实，如采用丁基胶密封，同时要注意材料上表面为迎水面。

2.3硅酮密封胶膜片测试结果及分析
这类材料需要自己制备成膜,因此成膜质量是保证试验准确性的关键。

成膜需要在光滑、易脱膜的基材上实施，膜片不应有凹坑、孔洞，厚度应均匀。

这类材料只要成膜来自同一支胶，材料上下表面相同,都能保证均匀一致，因此试验时不区分上下表面。

在密封方法上，由于产品中含有硅油，与丁基胶和石蜡都接触不良，因此试验时不采用丁基胶密封或石蜡密封;因自身就是弹性材料，所以目前最适宜的方法是利用自身的弹性来机械密封。

通过批量试验，这类材料厚度在(2±0.2)mm时,水蒸气透过量普遍在8~15g/(m2・24h)之间，按文献［5］划分,属于低透材料，测量时间间隔定在60min o 2.4聚乙烯膜测试结果及分析
这类材料常作为包装材料或覆盖于其他材料表面用以提高材料特性,表面光滑、致密,以高分子合成材料为主，属于均质类材料，上下表面没有区别,稳定性好。

通过试验,此类材料都属于低透型材料,测量时间间隔按文献%5］定为60min o根据本试验选取的6种不同样品试验结果统计,均小于5g/(m2-24h)；在采用丁基胶密封或采用橡胶垫两种不同密封方式时水蒸气透过量测试结果对比见图5o结果表明，对于低透过量的材料,采用丁基胶密封有时可以使水蒸气透过量测试结果下降一个数量级。

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试样1试样2试样3试样4试样5试样6图5聚乙烯膜在不同密封方式下的水蒸气透过量结果2,5自粘片材测试结果及分析
自粘片材测试时需要先观察产品,如果产品没有增强层，需要加层铁丝网给予支撑;如果为预铺材料时,需要把覆砂的自粘层去除后再按均质材料试验。

此类材料根据实际应用，自粘层都会贴于基础层上，然后继续进行后道工序，所以试验面应为上表面。

这类材料一般也都是低透材料，测量时间间隔定在60min o同样选取了3类自粘材料:PE膜为上表面的自粘卷材、P类预铺材料、带自粘层的隔汽膜,其结果见图6o可以看出，即使是带自粘层的材料，这些自粘材料自身密封效果还是不如丁基胶密封效果好，丁基胶柔软、粘性大,可塑性、延展性强,因此在与材料能相互粘合时,密封效果是最好的。

3结论
自动化水蒸气测试仪能大大提高水蒸气透过量的测试效率，但不同材料在测试过程中会因不同原因导致结果不准确,本试验总结如下：
于梅，等:膜类片材水蒸气透过量的测试及注意事项探讨
图
1）测试时观察材料,确定其特性和使用要求,普遍选择上表面为测试面；如果有纤维或织物类的材料,则尽量避开,选取光面作为测试面。

2）根据不同的材料选择不同的密封方式o边缘密封效果会影响检测结果时（高透材料），需要进行丁基胶密封或其他有效密封方式;低透材料优先选用丁基胶密封;硅酮密封胶片材则优先采用机械密封。

3）初判材料的透过量范围，选择合理的测试时间，中低透过量的材料测试间隔要延长,而高透过量的材料测试间隔要缩短（防止水位下降达不到湿度要求）。

在经验和理论结合下，对各种材料灵活选择适合的测试面和边缘密封方式，可降低因操作不同对水蒸气透过量测试结果带来的误差,提高试验的准确性。

参考文献：
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1037—1988塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法[S].
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水材料分技术委员会.JC/T2291—2014（2017）透气防水垫层[S].
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（编辑:夏琴）
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