透明塑料光穿透率及霧度的標準檢測方法

1、標識:D 1003 07透明塑料光穿透率及霧度的標準檢測方法本標準以固定標識 D1003發(fā)放;緊跟在標識后的數(shù)字表明初次采用的年代,或 最新一次變更年代。在圓括號內的數(shù)字表明了最新一次的批準年代。上標( 表示從上一次批準至今版本上的變動。本標準已通過美國國防部的批準使用并已取代(實驗方法 3022-聯(lián)邦試驗方法標 準 4061. 范圍1.1 本標準涵蓋了部分平面材料如透明塑料的穿透率及廣角散射的評價方法。 兩 種方法可用來測量光穿透率和霧度。方法 A 使用霧度計中所描述的 第 5條 ,方 法 B 使用分光光度計所描述的 第 8條 。材料的霧度大于 30%時即被認為是光散 射,此時測試標準就應該

2、依據(jù) E167。1.2 SI 單元里出現(xiàn)的數(shù)值都將被認作為標準。標注 1-由于一些材料存在小角度高分散率的巨大差別(如磨損的透明塑 料 ,這些材料的霧度校準及測量依據(jù) D 1044的測試標準。1.3 該標準不足以解決所有的安全問題,如果有的話,要結合它的使用。標準 的使用者有責任在使用該標準之前建立適當?shù)陌踩徒】档墓芾矸椒耙?guī)定 標注 2-該測試方法并不等同于 ISO 13468-1 和 ISO/DIS 147822. 參考文獻2.1 ASTM 標準:條件作用塑料和電絕緣材料測試的 D 618 標準有關塑料專門性的 D 883標準電阻式的透明塑料表面磨損測試 D1044標準塑料抽樣 D189

3、8標準物品和材料角度計 E 167標準E259半球形和雙向定向幾何形狀白色壓粉反射系數(shù)轉移標準外觀標準規(guī)范 E284實驗室內部測試精度標準 E 6912.2 ISO 標準:ISO 13468-1 塑料 -透明材料透光度總標準ISO/DIS 14782 塑料 -透明材料霧度總標準3.專有名詞3.1 定義 - D883和 E284定義的詞組適用本測試標準。3.2 該標準專用的名詞:3.2.1 霧度:光傳輸過程中,透過試樣的散射光通量與透射光通量之比。透射光 的百分率是散射光 , 它在直線方向的偏離角度比入射光的指定角度大。3.2.1.1 討論 -在該測試方法中,指定角度為 0.044弧度(2.5&

4、#186; 。 3.2.2 發(fā)光度 -由 CIE (1987的發(fā)光光譜效率函數(shù) V (來計算。3.2.3 穿透率 -穿透光通量與光源本身入射光通量的比例4.使用范圍及意義4.1 當透過材料看一個物體時,由于材料對光的散射作用,會看到煙霧似的模 糊區(qū)域; 另一個影響是出現(xiàn)如面紗似的眩光 , 就如迎著太陽行進時汽車擋風玻璃 上出現(xiàn)的一樣。4.2 雖然霧度一般用霧度計來衡量,但是一臺滿足如 section 5的幾何光譜要求 的分光光度計亦可以用來衡量霧度。 用分光光度計測量塑料霧度能提供有價值的 霧度產生的判定數(shù)據(jù) , 方法 B 就是使用分光光度計。4.2.1 方法 A(霧度計 測試數(shù)據(jù)要比方法 B

5、 (分光光度計的測試數(shù)據(jù)來得高且 相對穩(wěn)定一些。4.3 一般透光率是將干凈樣品置于離積分球的入口一段距離處測量得到的。然 而, 當樣品結露后, 要測得總半球透光率則必須將樣品置于球體的入口處。 由于 樣品的光學特性, 測出的總半球透光率將比一般的透光率大。 用這種方法測量霧 度和總半球透光率,樣品必須置于球體的入口處。4.4 表面均勻且內部無缺陷的特性材料才能量測霧度。4.5 霧度和透光率數(shù)據(jù)主要用于質量控制和制定規(guī)范。4.6 執(zhí)行該測試方法前,應先制定被測材料的規(guī)范參照。在該實驗方法中任何 測試樣本的預處理、條件、尺寸,測試參數(shù)或組合,包括材料規(guī)格應優(yōu)先考慮。 如果沒有材料的詳細說明,則被視

6、為實驗條件違規(guī)。5. 測試樣品5.1 根據(jù) D1898規(guī)范來準備材料樣品。樣品不應該有特征缺陷,除非經過研究 發(fā)現(xiàn)這些缺陷構成變數(shù)。5.2 樣品尺寸大小應足夠覆蓋積分球入口。 樣品尺寸相當于直徑 50mm (2英寸 磁盤的大小或是同樣尺寸的面積。 樣品水平表面必須無粉塵、 油脂、 刮痕和瑕疵 且無明顯的肉眼可見的內部孔洞和粒子,除非針對這些缺陷有特別的測試條件。 5.3用三片樣品測試每個樣品的特定材料,除非另有指明否則材料應符合規(guī)格。6. 條件6.1 條件 -除非另有規(guī)定,否則在適當?shù)牟牧弦?guī)格及客戶與供應商達成一致的情 況下,樣品的測試前期 40h 的溫度和相對濕度條件一般參照 D618的方法

7、 A ,溫 度:23+2(73.4+3.6 ,相對濕度:50+5%。有誤差時,允許 +1(1.8 的溫度和 +2%相對濕度的誤差。6.2 測試條件 -測試儀器環(huán)境溫度保持在溫度: ,相對濕度:。7. 方法 A-霧度計7.1 儀器7.1.1 在本階段,用于測量的儀器應滿足規(guī)定的幾何和光譜條件。7.1.2 儀器必須配備光源(light source和光電探測器,且這些儀器組合必須能 夠提供 CIE (1931要求的光源色度(參照 CIE 照明標準 C 或 A 。發(fā)散光源輸 出的有效光源應在 1%的范圍之內。在每次測試中應保證光源和探測器的穩(wěn)定。7.1.3 用積分球來收集發(fā)射光源; 積分孔直徑可以是

8、可能的任何長度, 只要它的 總面積不超過積分球內反射面積的 4.0%。 積分球入口和出口中心應在球體的同 一個圓上,并且在該球面至少相距 2.97弧度(170º 。積分球出口距入口 0.14弧度(8º 。 在未放置樣品且光阱位置固定時,光束應能同時從積分球入口和出 口的中心穿過。 對霧度計來說, 光源位置一般在入口的 1.57+0.17弧度 (90+10度 的球面上并且不允許它直接對著出口。 用修正過的臨近積分球出口的內球面用來 作為反射參考,球體的旋轉角度應該在 0.140+0.008弧度 (8.0+0.5º 。7.1.4 用實體光束單向照亮樣品;該光束的最大偏

9、射角不能超過 0.05弧度 (3º 。 該光束面積不能超過任何一個積分孔的面積。7.1.5 當樣品置于積分球的入口處時, 垂直于樣品直線方向和連接積分球出口和 入口中心直線夾角角度不應超過 0.14弧度 (8º 。7.1.6 當光束不被樣品阻擋時, 光束其在出口部分應該近似圓, 邊界清晰并且和 積分球出口同心,同心角度偏離不超過 0.023+0.002弧度 (1.3+0.1º標注 3:保證實體光束直徑中心在積分球出口中心位置是很重要的。特別是在孔 隙和焦距被改變的情況下。 圖 1. 霧度計結構簡圖標注 4:由于圓心可允許 0.002弧度 (0.1º 的偏

10、差所以對應的霧度讀數(shù)有 +0.6%的 不確性。 這也是這個測試方法的精度差。7.1.7 積分球內表面, 擋板, 反射標準片都要磨光以保證大幅均勻反射且能高度 反映可見光光譜。7.1.8 光阱必須在沒有放樣品時能完全吸收光束, 或者設備設計時應具備此項功 能。7.1.9 霧度計的概要圖和單向發(fā)光散射圖見圖 1。7.1.10 霧度計校準標準部分要求定期校準儀器相應的準確性。最好如此,但如 果測量小角散射樣品(如塑料薄膜時就應用小角散射標準,然而,這些標準現(xiàn) 在還沒廣泛應用。 在這些標準缺少的情況下, 可以使用大角塑料散射標準, 但對 于由 billmeyer , chen , weidner ,

11、hsia 等設計的規(guī)格和環(huán)狀中心敏感性較差,特 別是當塑料霧度標準時,應當注意“標注 1” 。7.2 過程7.2.1 確定以下四個讀數(shù):讀數(shù)標志 有無放樣品 有無光阱 有無反射標準片數(shù)量描述T 1無 無 有 入射光 T 2有 無 有 總穿透光 T 3無 有 無 儀器散射光T 4有 有 無 樣品與儀器的 總散射光7.2.2 為保證準確,當有加入額外指定樣品時, T 1 , T 2 , T 3 , T 4 要重復讀 數(shù)。7.3 計算7.3.1 計算總的透光率, T t (標注 5 ,等于 T 2/ T17.3.2 計算散透光率, T d (標注 5 ,如下:T d =T4 - T3 (T2/ T1

12、 / T17.3.3 現(xiàn)行霧度計算公式:Haze= Td / Tt ×100標注 5:為獲得最大限度的準確度要用單束光設備測量,必要時用一種標準,且 用雙光束校準, 因為單光束在穿過樣品時會改變球體的效率。 這種改變可能導致 清晰,無色的樣品出現(xiàn)虛假過高的讀數(shù)和黑色或高飽和顏色的樣品產生錯誤信 息。 在這些情況下, 帶有與測試樣品相似透光率的已知標準光度計必須作為對照 儀器。 亮度穿透率測試方法通過樣品穿透率與相似的亮度穿透標準校準樣本的比 能獲得最大的精確度。 在穿透率測量中為達到最大精度, 樣品的穿透率應與校正 的標準穿透率進行對比。7.4 報告:7.4.1 報告須有以下數(shù)據(jù):7

13、.4.1.1 樣品的來源7.4.1.2 樣品一般厚度要接近于 0.025mm7.4.1.3 總的透光率 T t 接近于 0.1%(平均值 7.4.1.4 散透率 T d 接近于 0.1%(平均值 7.4.4.5 霧度率接近于 0.1% (平均值 7.5 精度和誤差 -霧度計:7.5.1 精度:7.5.1.1 表 1和表 2基于 1985年 11個實驗室對 6片薄膜材料進行循環(huán)測試(根 據(jù) E691標準 的結果。 在循環(huán)測試中 , 每個實驗室用 8種實驗方法重復測定材料 的一種特性,測試材料如表 1和表 2的 1到 6所示。7.5.1.2 表 3基于 1991年 6個實驗室對 8片材料進行循環(huán)測

14、試的結果。該表格 結果可以和表 4(分光光度計 結果直接進行比較。 (注意:r 和 R (7.5.1.3-7.5.1.7 的解釋只在精度接近于這個測試方法時使才有意義。 表 1-3中數(shù)據(jù)不能嚴格用來 作為材料驗收標準, 因為 這些數(shù)據(jù)是循環(huán)測試的具體數(shù)據(jù), 它不能代表其他地區(qū), 條件, 材料,實驗室的結果。使用這種測試方法應該應用 E691的標準原則在具體實驗室和材料之 間或具體實驗室之間產生數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的有效期在 7.5.1.3-7.5.1.7幾項原則中會闡述。 表格 1 1985年 11家實驗室根據(jù)方法 A (霧度計對霧度進行循環(huán)測試結果摘要 材料 平均值 S(r S(R r R 3 3

15、.8 0.10 0.33 0.28 0.941 8.7 0.18 0.42 0.50 1.182 13.5 0.08 0.40 0.23 1.124 18.0 0.27 0.61 0.76 1.725 21.0 0.41 1.68 1.16 4.746 26.5 0.35 1.13 0.98 3.19 表格 2 1985年 11家實驗室根據(jù)方法 A (霧度計對穿透率進行循環(huán)測試結果摘要 材料 平均值 S(r S(R r R 2 83.6 0.25 1.21 0.69 3.42 4 84.8 0.15 1.06 0.42 3.02 1 86.4 0.08 1.08 0.22 3.06 3 87.

16、5 0.20 1.07 0.57 3.02 6 88.5 0.14 2.10 0.38 5.93 5 88.6 0.35 2.23 0.99 6.32 表格 3 1991年 6家實驗室根據(jù)方法 A (霧度計對霧度進行循環(huán)測試結果摘要 材料 平均值 S(r S(R r R LDPEA 0.58 0.031 0.133 0.086 0.372B 1.89 0.029 0.216 0.080 0.604C 2.08 0.021 0.200 0.058 0.568 PETD 2.69 0.042 0.313 0.117 0.075E 5.74 0.031 0.395 0.086 1.106F 8.06

17、 0.049 0.566 0.137 1.584G 12.68 0.050 0.490 0.140 1.372H 28.57 0.091 1.042 0.256 2.9918 表格 4 1991年 7家實驗室根據(jù)方法 B (分光光度計對霧度進行循環(huán)測試結果摘要材料 平均值 S(rA S(RB r C R D LDPEA 0.55 0.076 0.186 0.213 0.522B 1.77 0.087 0.658 0.244 1.019C 1.01 0.042 0.397 0.175 1.112 PETD 2.51 0.115 0.331 0.323 0.927E 5.05 0.081 0.59

18、6 0.227 1.669F 6.55 0.189 1.138 0.305 3.186G 11.35 0.137 1.289 0.385 3.610H 25.45 0.158 3.020 0.443 8.455A Sr 是顯示材料的實驗室內部的標準偏差。 它的數(shù)值來源于實驗室內部的實驗 數(shù)據(jù)匯總： Sr =(S1 2+(S2 2+(Sn 2/n1/2 B SR 是各個實驗室之間重復實驗得到的標準偏差： SR= Sr2 + SL21/2 其中 SL 是實驗室的標準偏差。 C r 是實驗室內部兩個測試結果的關鍵區(qū)間 關鍵區(qū)間 關鍵區(qū)間=2.8 Sr 關鍵區(qū)間= D R 是各個實驗室之間兩個測試結果

19、的關鍵區(qū)間 2.8SR 關鍵區(qū)間 7.5.3.1 為達到數(shù)據(jù)統(tǒng)計的目的，我們把 3 次測量數(shù)據(jù)的平均值定義為該次測量 的最終結果，這也是我們指定的測試方法。統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄在表 1-3 中。在每個表 格中，為表征材料特性，S(r是實驗室內測試的標準偏差的匯總，S(R是實驗室 之間測試的標準偏差的， r=2.83×S(r(詳見 7.5.1.4， R=2.83×S(R 詳見 7.5.1.5） （ 。 則 7.5.1.4 重復性-在同一實驗室的兩個測試結果如果都與材料的 r 值差別較大， 這兩個測試結果可判定為不相等。r 值代表同一材料在同一天，同一個實驗室由 同一個測試者利用同一設

20、備測得的兩個測試結果的關鍵差別區(qū)間。 7.5.1.5 重復性-在各個實驗室間的兩個測試結果如果都與材料的 R 值差別較大， R 則這兩個測試結果可判定為不相等。 值代表同一材料在不同實驗室由不同測試 者利用不同設備測得的兩個測試結果的關鍵差別區(qū)間。 7.5.1.6 如 7.5.1.3 和 7.5.1.4 描述的方法做比較判斷，正確率大約為 95%。 7.5.1.7 想獲得更詳盡的說明，參照標準 E691。 7.5.2 誤差-如果沒有按該判定標準量測，則測量的誤差是不能確定的。 8.方法 B（分光光度計） 方法 （分光光度計） 8.1 儀器 8.1.1 在本階段，用于測量的儀器應滿足規(guī)定的幾何和

21、光譜條件。 8.1.2 該儀器應該能從光譜數(shù)據(jù)中計算 CIE 標準 C 光或 A 光的 1931CIE 三刺激 值及相關色坐標。 8.1.3 儀器利用半球光學測量系統(tǒng)，內有積分球且積分球孔能反復放置樣品。積 分球內表面，擋板，反射標準片都要磨光以保證大幅反射且能高度反映可見光光 譜。 8.1.4 使用兩種幾何構型： 有散射視點的單向照明和有單向視點的散射照明， 有散射視點的單向照明和有單向視點的散射照明 應 用有單向視點的散射照明應滿足以下幾點： 8.1.4.1 用積分球發(fā)散光照在樣品上；積分孔直徑可以是可能的任何長度，只要它 的總面積不超過積分球內反射面積的 4.0%。樣品孔和光阱孔中心應在

22、球體的同 樣品孔和光阱孔中心 樣品孔和光阱孔中心應在球體的同 一個圓 弧度（ º 。 。光阱孔距樣品放置孔中心 一個圓上，并且在該球面至少相距 2.97 弧度（170º） 光阱孔距樣品放置孔中心 0.14 弧度（8º） 弧度（ º 。 。在未放置樣品且光阱位置固定時，可見光束軸線要能打在樣品 放置孔和光阱孔的中心。 8.1.4.2 沿實體光束軸線觀察樣品；光束的最大偏射角不能超過 0.05 弧度(3º。 該光束面積不能超過任何一個積分孔的面積。 8.1.4.3 當樣品置于樣品放置孔時垂直于樣品直線方向和連接光阱孔中心直線夾 角角度不應超過 0.

23、14 弧度(8º。 8.1.4.4 當光束不被樣品阻擋時，光束其在出口部分應該近似圓，邊界清晰并且 和光阱孔同心，同心角度偏離不超過 0.023+0.002 弧度(1.3+0.1º 標注 6-滿足標注 3 和 4。雖然有困難，但很關鍵。 8.1.5 光阱必須在沒有放樣品時能完全吸收光束，或者設備設計時應具備此項功 能。 8.1.6 分光光度計的概要圖和單向發(fā)光散射圖見圖 2。 標注 7-由于光度計難以確認符合測試方法，強烈建議使用適當?shù)男ＵF度 標準來確認 圖 2 分光光度計 8.2 過程-根據(jù)霧度測量的使用說明，若不可行，則使用第 8 部分 第 部分。 8.3 計算-絕大部分分光光度計都是計算機操作，穿透率，霧度等數(shù)值也是自動 讀取。如果沒有計算機使用則參照第 9 部分 第 部分。 8.4 報告 8.4.1 報告中要有以下數(shù)據(jù)： 8.4.1.1 樣品來源 8.4.1.2 樣品厚度一般要接近 0.025 8.4.1.3 霧度率接近于 0.1% （平均值） 8.4.1.4 穿透率接近 0.1% （平均值） 8.4.1.5 散透率 Td 接近于 0.1%（平均值） 8.5 精度和誤差： 8.5.1 精度 8.5.1.1 表 4 基于 1991 年 7 個實驗室對 8 片材料進行循環(huán)測試的結果。為比較 材料，在同一組循環(huán)測試中依次測