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幹燥劑相關概念、原理、標準、安全及用量知識

文章出處:www.delinglove.com責任編輯:春旺查看手機網址
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人氣:-發表時間:2018-09-14 11:53【

一、概念

吸附劑:就是俗稱的幹燥劑原料,是幹燥劑的主要組成部分,通過自身物理或化學吸附作用吸收空氣中的水分子。

包材:對於袋式幹燥劑來說,就是把原料包起來的袋子作用的材料,需要具備一定的透氣性和防粉塵性能,某些情況下還需要具備一定的防水性。

矽膠:常見的吸附劑,呈透明或半透明球狀,機械強度高,粉塵少,安全無毒,但不可降解,生產過程會汙染環境,近年來發達國家在逐漸限製或禁止使用。

蒙脫石:又稱陶土、膨潤土,是一種天然的礦物,作為幹燥劑的蒙脫石呈不規則顆粒狀,顏色多種多樣,安全環保,是一種新型的幹燥劑產品。

相對濕度:空氣中實際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的百分比值,叫做空氣的“相對濕度”。空氣的幹濕程度和空氣中所含有的水汽量接近飽和的程度有關,而和空氣中含有水汽的絕對量卻無直接關係。相對濕度的符號為RH。

吸濕率:幹燥劑在一定溫度和相對濕度條件下吸收水汽的重量與自身重量之比,用百分數表示。

水汽透過率:單位麵積的包材在一定時間內透過水汽的能力,通常用克每平方每天來表示,即g/m2/d。

UNIT:即“單位”,在(23±2)℃和40%相對濕度的空氣中達到平衡時,吸收水汽至少能達到6.0g的指定數量的幹燥劑為"一個單位"幹燥劑。幹燥劑單位數就是幹燥劑袋吸濕能力的總數。

二、原理

矽膠吸濕原理:矽膠的主要成分為二氧化矽,經過加工的矽膠,具有獨特的微孔結構,平均孔徑可達24A,它的結構非常像一個海綿體,由互相連通的小孔構成一個有巨大的表麵積的毛細孔吸附係統,對水分子具有良好的親和力,它的微孔結構能夠吸附和保存水汽,它即使在溫度大於105℃時仍能吸收潮氣,但當溫度大於38℃後,它的吸濕速度開始下降,它的最佳吸濕狀態在21℃--32℃,即使相對濕度較高60%--90%時,也能使容器內的相對濕度維持在40%。

蒙脫石吸濕原理:蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁矽酸鹽構成的礦物,屬單斜晶係的含水層狀結構矽酸鹽礦物。蒙脫石顆粒細小,約0.2~1微米,具膠體分散特性,在電子顯微鏡下可見到片狀的晶體,顏色或白灰,或淺藍或淺紅色。當溫度達到 100~200℃時,蒙脫石中的水分子會逐漸跑掉。失水後的蒙脫石對水分子具有極強的吸附力。

三、標準

1、藥品食品幹燥劑相關標準

藥品食品用幹燥劑的標準主要是由國家食品藥品監督管理局製定的藥品包裝容器(材料)標準:《藥用固體紙袋裝幹燥劑標準》YBB00122005。該標準規定了對“固體製劑濾紙袋包裝的細孔球型矽膠幹燥劑”的要求,其中除了對幹燥劑袋外觀、強度,吸附劑的含水率、吸濕率等幹燥劑基本性能要求外,著重就幹燥劑在有害物質含量(如:砷含量等),微生物限度,脫色性能等方麵進行了規定。

項目要求YBB00122005
矽膠原料含水率≤4.0%
 粒度
 吸濕率20%RH,≥7.0%;
  50%RH,≥19.0%;
  90%RH,≥29.0%;
包材熒光測試不得含有
 坤含量≤0.0001%
 鉛含量≤0.0005%
 脫色試驗無色
 溶劑殘留量≤10mg/m2
幹燥劑袋外觀幹淨整潔無破損
 牢度(抗跌性)1.2m高跌落無破損
 粉塵
 吸濕速度
 微生物限度符合藥典要求
交貨要求產品規格及
 包裝數量 
 包裝袋要求
 濕度指示卡
其他透明條連續式
 橫封及縱封 

注:1“—”代表沒有此項要求

2、DIN55473標準

《包裝輔助用品 幹燥劑袋 交貨技術條件》DIN5473標準是德國標準化協會針對袋裝幹燥劑製定的一個標準,標準中對袋裝幹燥劑的原料性能、包材性能、成品性能、包裝袋(阻隔性包裝)性能、產品標識等均作了明確的規定。

A、原料(吸附劑)性能要求

檢驗項目指標測試或檢驗方法
PH3.5~8.5水溶液PH計測定
電導率≤0.3S/m水溶液電導率儀測定
水溶物含量≤2.0%水溶液過濾蒸發法
粒度≤0.25mm ≤2.0%標準金屬篩網篩選
 ≤6.3mm 100%
單位吸濕能力(23℃、40%RH)≥6g動態法或恒溫恒濕箱法測試吸濕能力百分比後根據單位重量換算而得。
單位重量≤39g生產前根據吸濕能力百分比製訂單位重量數值,生產後根據幹燥劑袋內吸附劑淨重確認實際的單位重量數值。
單位體積≤45cm3測量堆積密度後根據單位重量換算而得。

B、包材(幹燥劑袋子的材料,透氣性包裝)性能要求

檢驗項目指標測試或檢驗方法
防粉塵性A型: ≤10mg/u帶包裝跌落試驗,收集粉塵稱重
 B型: ≤1mg 
吸濕速度(23℃、40%RH)    ≤16u: ≥0.25g/7h·u帶包裝動態吸附7小時測試增重
32u:≥0.1 g/7h·u 
印刷及標識至少需印刷有以下內容:目視
1. 幹燥劑 DIN55473
2. 廠家名稱及通信地址
3. 幹燥劑單位數量(隻允許有1/6、1/3、1/2、1、2、4、8、16、32單位)
4. 幹燥劑袋的類型        (A型或B型)
不允許標有重量

C、包裝袋(阻隔性包裝)

檢驗項目指標測試或檢驗方法
水蒸氣透過率(23℃、85%RH)≤0.5g/m2·24h電解法測試水蒸氣透過率
濕度指示卡每袋8%點卡目視
印刷及標識需印刷有以下內容(英文、德文):目視
1.注意!對潮氣敏感;
2.濕度指示卡必須為藍色;
3.應在使用時打開;
4.如隻抽取部分,則應立即對包裝密封。

3、電子行業相關標準

電子產品,特別是濕度敏感電子元器件對包裝濕度控製也有很高的要求, 美國電子工業聯接協會(IPC)和美國電子器件工程聯合委員會(JEDEC)聯合編製的《濕度敏感表麵貼裝元器件的包裝運輸處理使用標準》J-STD- 033b是被廣泛使用的針對濕度敏感電子元器件表麵處理、烘幹、幹燥包裝等各方麵要求的綜合標準。該標準中的第3章規定了這些電子元器件的幹燥包裝要求,其主要內容如下:

項目要求備注
濕氣敏感度分級按照J-STD-020或JESD22-A113可靠性試驗進行分級,不同等級的產品,包裝要求也是不一樣的。必須要進行防潮包裝的是2~5a級,1級和6級可選擇進行防潮包裝。
包裝前要求2a~5a等級產品在包裝前需進行烘幹去除水分烘幹時間等要求另有規定
包裝內其他材料也進行幹燥處理,或酌情增加幹燥劑用量 
元器件在烘幹後到包裝的時間間隔也有規定 
包裝的要求水蒸汽阻隔袋:須滿足MIL-PRF-81705的耐撓曲性,靜電屏蔽性,強度,耐刺破性;水蒸汽透過率≤0.002mg/100in2·24h。 
幹燥劑:須符合MIL-D-3464中Ⅱ型幹燥劑產品的要求,無塵、無腐蝕性、且具有指定的吸濕能力。 
幹燥劑用量:幹燥劑用量應足夠,使阻隔袋內濕度保持在10%相對濕度以下(25℃),用量估算公式:用量=(0.304*保質期月份*水蒸汽透過率*阻隔袋表麵積)/(25℃、10%RH下幹燥劑吸濕能力)該計算公式未考慮包裝內含水材料的情況,在遇到這種情況時尚需進行用量修正。
濕度指示卡:每個水蒸汽阻隔袋內須放置5%、10%、60%的三點濕度指示卡一張,對適度指示卡版麵內容以及指示靈敏度均有明確的要求。 
濕氣敏感警示標簽不同等級的電子元器件需要的標簽要求也有所不同 
其他阻隔袋須熱封,並且適當的抽取真空 

4、濕度指示卡標準

濕度指示卡有很多種類,相關的標準也有很多,僅針對濕度指示卡的標準有國軍標《GJB2494》,美軍標《MIL- I-8835》等,而一些與幹燥包裝相關的標準如:《DIN55473》,《J-STD-033b》,《MIL-P-116》等,也都提到了對濕度指示卡的一些要求,總的來說,這些標準中對濕度指示卡的性能要求大體是相同的,概括如下:

項目要求備注
吸墨水紙定量:300g/m2左右的白色纖維紙張 
吸墨水性:50s以內吸收1ml墨水 
油墨及印刷高耐久性油墨,一般為黑色 
指示點一般為圓圈,配有相應的說明性文字 
浸漬液一般要求為不同濃度的氯化鈷水溶液 
顏色及靈敏度一般要求為:環境濕度低於指示斑麵值5%,斑麵顏色為藍色; 
環境濕度高於指示斑麵值5%,斑麵顏色為粉紅色;環境濕度和指示斑麵值相同時一般為中間色。
耐溫要求在約70℃下和-55℃下進行高低溫循環試驗,其顏色和靈敏度仍符合上述的要求。僅限軍標
穩定性在與甘油水溶液接觸後,其顏色和靈敏度仍符合上述的要求。 
交貨包裝采用鐵罐包裝,並且每罐濕度指示卡內須放置幹燥劑 

5、相關軍用幹燥劑標準

除DIN55473標準外,袋裝幹燥劑的標準主要是國內外幾個軍用幹燥劑的標準,如:中國軍用標準《袋裝用靜態吸濕袋裝活性幹燥劑通用規範》GJB2714,美國軍用標準《包裝用靜態吸濕袋裝活性幹燥劑通用規範》MIL-D-3464,英國國防標準《矽膠袋裝幹燥劑及活性礦物袋裝幹燥劑》DEF STAN 81-68等。這些標準的內容要求摘抄如下:

標準號主要內容及要求備注
MIL-D-3464E以unit為計量單位的袋裝幹燥劑標準,和DIN55473類似。GJB2714標準是MIL-D-3464E標準的中文版本,其中主要內容完全一樣。
GJB27141Unit的定義:23℃、20%RH吸濕能力達到3g,23℃、40%RH吸濕能力達到6g; 
分為Ⅰ型低塵、Ⅱ型無塵和Ⅲ型特殊用途;
在防粉塵性和幹燥劑袋的安全性要求上較DIN55473更嚴格;
允許每單位幹燥劑吸濕能力有5%的不足;
DEF        STAN81-68以規定的重量為袋裝幹燥劑規格的標準,著重定義了幹燥劑原料的種類和幹燥劑袋規格。蒙脫石幹燥劑符合其中活性礦物幹燥劑的要求,通常所說的“活礦”並不符合。
基本幹燥劑(基礎幹燥劑) 指在25℃,50%R.H下吸濕率達到27%的材料。定義矽膠為基本幹燥劑原料,活性礦物需1.35倍的量才與矽膠吸濕性能相同;
規定了不同原料的幹燥劑袋的規格以及尺寸;
以擠壓的方式測試幹燥劑袋的強度(其他標準一般為跌落);
對吸附速度的要求更詳細、更嚴格;
對幹燥劑產品的保質期以及回烘作了相應的規定;
對印刷標識的規定更詳盡。

6、關於幹燥劑原料的一些標準

幹燥劑原料通常都有自己單獨的標準,如:化工行業分子篩標準《4A分子篩》HG/T2524,化工行業矽膠標準《A型細孔矽膠》HG/T2765.1,英國標準《粒狀矽膠幹燥劑標準》BS7554,日本工業標準《矽膠》JIS Z 7010,英國標準《活性礦物幹燥劑標準》BS7529等。這些標準著重闡述了對幹燥劑原料本身的理化性能的要求以及相關的測試方法,並沒有涉及對袋裝幹燥劑的要求。這些標準的內容要求摘抄如下:

標準號主要內容及要求備注
HG/T2524規定了4A分子篩的含水率、磨耗率、顆粒規格、抗壓碎強度、靜態吸附量等指標及測試方法。 
HG/T2765.1規定了A型細孔矽膠的外觀、含水率、吸濕能力、PH、比電阻、粒度合格率等指標以及相關的測試方法。 
BS7554規定了矽膠幹燥劑的含水率、PH值、氯化物含量、硫酸鹽含量、吸附性能、氨及其化合物、粒度、耐壓性及粉塵等指標及測試方法。 
JIS Z 7010規定了不同種類矽膠的孔徑、含水率、比表麵、PH、比電阻、粒度合格率等指標以及相關的測試方法。其中的A型矽膠作為幹燥劑原料,即HG/T2765.1中描述的A型細孔矽膠。
BS7529規定了活性礦物幹燥劑的含水率、PH值、氯化物含量、硫酸鹽含量、吸附性能、粒度、耐壓性及粉塵等指標及測試方法。通常所說的“活礦”並不符合活性礦物幹燥劑的要求。

四、安全

1、保質期

幹燥劑在生產之後到最後使用之前,都有一段運輸以及儲存的時間,需要用一定的包裝材料進行包裝以保證幹燥劑完好以及有效。

由於幹燥劑是通過吸附空氣中的水蒸氣來發揮功效的,所以幹燥劑的外包裝材料(與包材相區別)除了要具有普通包裝材料的性能(如一定的強度、韌性)外,還要密封包裝並對水蒸氣有一定的阻隔性。

衡量材料水蒸氣阻隔性的指標是水蒸氣透過率(water vapor transmission rate,簡稱WVTR或WDD),是指阻隔性材料在一定的溫濕度條件差下,指定時間內透過該材料的水蒸氣的量與材料表麵積的比,國際單位製單位為g/m2•24h。

包裝材料水蒸氣透過率越小,阻隔性越好,包裝內的幹燥劑保存時間就越長;水蒸氣透過率越大,阻隔性越差,包裝內的幹燥劑保存時間就越短。

當然,實際幹燥劑的保存期限還與包裝大小、保存環境、密封好壞等因素相關,下表是根據經驗得出的不同阻隔包裝材料的水蒸氣透過率以及相對應的幹燥劑保存期限:

包裝種類阻隔包裝選用典型的WVTR(23℃、85%RH,g/m2•24h)幹燥劑保質期
普通HDPE 5S1.8g/m2•24h3個月
小袋包裝HDPE 3S2.5g/m2•24h
特殊包裝LDPE 10S0.9g/m2•24h6個月
出口包裝MDPE 14S or LDPE 20S0.4g/m2•24h or 0.5g/m2•24h12個月
鋁箔包裝PA/Al/LDPE(10s)小於0.01 g/m2•24h18個月
鐵桶包裝Fe 2.5mm024個月或以上

2、幹燥劑粉塵

矽膠幹燥劑具有微量粉塵,如果特殊要求,其粉塵泄露可以忽略,但蒙脫石及其他礦物幹燥劑粉塵相對較多,必須選擇防粉塵材料作為包材,否則會造成產品的汙染。係列無紡布都具有良好的防粉塵性能,是優秀的蒙脫石幹燥劑包材。

3、幹燥劑滲水

礦物幹燥劑、氯化鈣幹燥劑、高吸濕幹燥劑吸濕後會有不同程度的液態水產生,必須使用防滲水材料作為包材,否則會造成產品的潮濕、汙染。LF、LD無紡布都具有良好的防滲水性能,特別適合上述幹燥劑的包裝。

4、幹燥劑破包

如果幹燥劑遭到擠壓、碰撞、針刺等情況,會存在破包的可能,一旦幹燥劑破包,會不同程度的造成產品的汙染。幹燥劑破包主要有兩種原因,一是產品本身的質量存在問題,大多數的劣質幹燥劑存在這種情況,二是沒有選擇合適的幹燥劑包材,即包材的封口強度或抗撕裂強度不夠,係列無紡布均具有最優秀的封口強度和抗撕裂強度。

五、用量

幹燥劑用量是幹燥劑應用中最關鍵的一點。如果幹燥劑用少了,起不到有效防潮的作用,產品會受到濕氣的侵害;如果幹燥劑用多了,則會產生浪費,不經濟。

產品包裝內目標濕度的設定

在開始計算幹燥劑用量前,我們必須要設定一個目標濕度,即包裝內允許的最高濕度。一般來說,普通產品在50%以下的濕度環境下就能安全保存,也有很多產品要求更低的濕度,比如20%的環境。目標濕度設定越低,就需要用更多的幹燥劑去保持包裝內的幹燥。

阻隔包裝的水汽透過率

水汽透過率是(克/平方米·天)指在一個穩定溫度濕度條件下的靜態環境中,經過24小時(一天)的測試時間後滲透過測試材料的水蒸汽的克重。

阻隔包裝物的水汽透過率對幹燥劑用量的影響非常大,同樣一個體積的包裝要求保存相同的時間,如果使用阻隔性很好的材料如鋁箔,則幹燥劑就可少用一點,如果使用阻隔性很差的材料如薄的PE袋,則需要放入很多的幹燥劑才能起到同樣的效果。

所以在條件允許的情況下,我們建議盡量采用阻隔性好(即水汽透過率低)的阻隔材料來包裝產品。另外,阻隔包裝的封口一定要嚴實,且絕對不可以有氣孔,任何一個的微小的漏氣孔都會使得幹燥劑的效用大打折扣。

在不同的溫度、濕度條件下,同一種阻隔材料的水汽透過率也是不同的。溫度、濕度越高,水汽透過率也越高。但是我們在計算時候,隻能取一個平均值來使用。 DIN55474是建議我們使用23℃,85%RH條件下的水汽透過率的值。如果結合實際情況取值會使計算更精確。

包裝中濕氣的三個來源

在一個特定的包裝中,濕氣有三個來源,幹燥劑的使命就是吸收這三部分水汽,將包裝內的濕度控製在目標濕度之下。

(1) 產品包裝時候,包裝內空氣含有的初始濕氣。比如產品包裝的體積是1個立方,包裝時初始溫度和濕度是23℃,85%相對濕度的時候,該空氣中就含有17.47克水。

(2) 產品包裝內的包裝輔料所含的水分,在儲 藏運輸過程中會逐步揮發出來。比如木料通常有15-30%的含水率。

(3) 在儲藏運輸過程中,通過阻隔包裝物滲透到產品包裝中的水汽。比如水汽透過率為2克/平方米·天的阻隔PE袋,麵積為6平方米,經過90天後會滲透1080克水到包裝中去。

幹燥劑用量的計算公式及參數

n = 1/a * (V*b + m*c + A*e*WDD*t)

n: 所需使用的幹燥劑單位(unit)數

a: 目標濕度條件下,一單位幹燥劑所能吸收的水汽量(克 g)

V: 包裝的內容積(立方米 m3)

b: 初始包裝時溫濕度條件下的空氣水含量 (克/立方米 g/m3)

m: 包裝內含水包裝輔料的重量(千克 kg)

c: 含水包裝輔料的含水率(克/千克 g/kg)

A: 阻隔包裝物的表麵積(平方米 m2)

e: 目標濕度條件下的校正係數

WDD: 阻隔包裝的水汽透過率 (克/平方米·天 g/m2·d)

t: 儲存運輸的天數(天 d)

六、鑒別

大多數的顧客並不具備專業的幹燥劑知識,但是隻要稍加觀察和判斷,依然可以識別幹燥劑產品的優劣。

1、外觀:優秀的袋式幹燥劑外形整齊,印刷清晰,封口寬度適中,封口無夾料,原料飽滿度適中,而劣質幹燥劑往往做工粗糙,歪歪扭扭,封口寬窄不一,印刷模糊,因袋子過小而顯得特別鼓脹。

2、包材:好的包材厚薄均勻、無斑點、表麵光滑、強度高,劣質的包材厚薄不均,甚至有個別地方能明顯看到原料,表麵粗糙、有色斑,用手揉搓有纖維脫落、掉色嚴重,用手擠壓會從封口處開裂,易撕破。

3、原料:優秀的幹燥劑原料顆粒均勻,用手摸有明顯的發熱,劣質的幹燥劑原料顆粒不均,破碎較多,發熱不明顯,能明顯看到雜質。

4、稱重:稱出幹燥劑的原始重量並記錄,置於潮濕環境中48小時後再稱重,與原始重量對比,看重量增加是否明顯,然後在105度的溫度下烘幹3小時,再次稱重,如果低於原始重量,則證明該幹燥劑不符合標稱重量。


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