ISO 13468-22021 双束仪器透明的总透光率的材料 - 第2部分的塑料的测定标准立项发展报告

塑料透明材料总透光率的测定第2部分：双束仪器标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plastics—Determinationofthetotalluminoustransmittanceoftransparentmaterials—Part2:Double-beaminstrument摘要关键词：总透光率；双束仪器；透明塑料；光学性能；国际标准；ISO13468Keywords:totalluminoustransmittance;double-beaminstrument;transparentplastics;opticalproperties;internationalstandard;ISO13468一、引言1.1研究背景透明塑料材料以其优异的透光性能、轻量化特性和良好的加工成型能力，在光学透镜、显示面板、汽车灯具、建筑采光板、食品包装及光伏组件封装等众多领域获得了广泛应用。在这些应用场景中，材料的总透光率直接关系到产品的光学性能和用户体验，因此成为材料选型、工艺控制和产品质量验收的关键指标之一。总透光率（TotalLuminousTransmittance）定义为透过物体的光通量与入射光通量之比，涵盖规则透射和漫透射两部分。由于透明材料在实际使用中往往同时存在镜面透射和散射透射，如何准确、可重复地测定总透光率，是光学计量和材料检测领域长期关注的技术问题。不同测试原理、不同仪器配置和不同操作条件可能导致测量结果的显著差异，因此亟需建立统一的国际标准来规范测试方法。1.2标准立项的必要性在国际标准化组织ISO/TC61（塑料技术委员会）的工作框架下，透明塑料光学性能测定方法的标准体系经历了长期的发展和完善。其中，ISO13468标准分为两个部分：第1部分规定了使用单束仪器的测定方法，第2部分则规定了使用双束仪器的测定方法。相较于单束仪器，双束仪器通过参考光束和样品光束的同时测量，能够有效消除光源波动和电子漂移带来的系统误差，具有更高的测量精度和稳定性。因此，制定和完善双束仪器测定总透光率的标准方法，对于满足高精度光学测量需求、促进国际间检测结果的互认具有重要意义。二、标准基本信息2.1标准概况ISO13468-2:2021《Plastics—Determinationofthetotalluminoustransmittanceoftransparentmaterials—Part2:Double-beaminstrument》由国际标准化组织（ISO）发布，现行有效，发布日期为2021年6月4日。该标准归属于ISO/TC61/SC5（塑料技术委员会/物理化学性能分技术委员会）归口管理，标准分类号为塑料综合（ICS83.080.01）。2.2版本沿革本版标准为ISO13468-2的第二版，取代了1999年发布的第一版（ISO13468-2:1999）。相较于旧版标准，2021版在技术内容上进行了多处修订，主要包括：更新了规范性引用文件；完善了仪器校准和验证的技术要求；增加了对现代双束分光光度计性能指标的详细规定；补充了关于试样制备和状态调节的指导性内容；进一步明确了试验报告应包含的信息要素等。2.3标准定位ISO13468-2:2021是透明塑料材料总透光率测定方法标准体系的重要组成部分。该标准与ISO13468-1（单束仪器法）共同构成了完整的双通道测定方法体系，同时又与ISO14782（透明材料雾度的测定）等标准形成配套关系，为塑料材料光学性能的全面表征提供了系统的标准支撑。三、标准技术内容解析3.1方法原理ISO13468-2:2021规定的方法基于双束分光光度计的工作原理。仪器光源发出的光束经过单色器分光后，被分为样品光束和参考光束两路。样品光束透过被测材料样品，参考光束直接进入检测系统。通过比较两束光的强度差异，计算得到样品在不同波长下的光谱透射率，再经可见光谱段（380nm～780nm）内按标准照明体和光谱光视效率函数加权积分，最终获得总透光率数值。双束设计的核心优势在于：由于样品光束和参考光束来自同一光源并经过相同的光学路径，光源强度的波动、检测器灵敏度的漂移以及环境温度变化等共模干扰可以在测量过程中被有效抵消，从而显著提高测量结果的重复性和再现性。3.2仪器要求标准对测试仪器提出了明确的技术指标要求，主要包括：-光源：应能提供覆盖可见光谱区（380nm～780nm）的连续光谱，且在测量期间保持足够的稳定性；-单色器：应具备足够的波长分辨率和波长准确度，通常要求波长精度优于±1nm；-积分球：用于收集透过样品的全部光通量（包括规则透射光和散射透射光），积分球内壁应具有高反射率、漫反射特性的涂层材料，其直径和开口比应满足标准规定的几何条件；-检测器：应在可见光谱范围内具有线性响应特性，且响应稳定性满足测量精度要求；-数据处理系统：应能够对测量数据进行光谱加权积分计算，并输出总透光率结果。3.3试样要求与制备标准规定，试样应具有均匀的厚度和光学性质，表面应平整、清洁、无划痕和污渍。对于不同成型工艺制备的样品（如注塑、挤出、流延等），应按照相应产品标准或供需双方协议确定取样方法和试样尺寸。试样厚度通常建议为2mm～4mm，但在实际应用中可根据材料特性和使用要求进行调整。标准还要求试样在测试前应按照ISO291规定的标准环境条件进行状态调节。3.4试验步骤试验过程主要包括以下步骤：1.仪器预热与校准：开启仪器并按制造商规定的时间预热，进行空白校准（无样品时的100%透光率校准）和暗电流校准（0%透光率校准）；2.基线校正：在不放置样品的情况下扫描基线，确保仪器在整个测量波长范围内的响应一致性；3.样品测量：将试样置于样品光束中，使光束垂直入射于样品表面，在380nm～780nm范围内进行光谱扫描，记录各波长下的透光率值；4.数据处理：按照标准规定的加权函数计算总透光率；5.结果报告：记录试验条件、样品信息和测量结果，按照标准要求编制试验报告。3.5精密度与结果表示标准给出了方法的精密度数据，包括重复性限和再现性限。在通常情况下，同一实验室内的重复性标准偏差应不大于0.2%，不同实验室间的再现性标准偏差应不大于0.5%。试验结果以百分比（%）表示，精确至小数点后一位。四、标准修订的企事业单位及技术委员会4.1ISO/TC61/SC5技术委员会ISO13468-2:2021由ISO/TC61（塑料技术委员会）下属的SC5分技术委员会（物理化学性能）负责制定和维护。该分技术委员会汇聚了来自全球各主要工业国家的标准化专家，涵盖塑料材料研究机构、检测认证机构、高等院校及骨干企业的技术人员，致力于塑料材料物理化学性能测试方法标准的制修订工作。4.2主要参与单位介绍在ISO13468-2:2021的修订过程中，德国标准化协会（DIN）及其下属的塑料技术委员会承担了重要的技术牵头工作。作为全球标准化领域最具影响力的国家标准化机构之一，DIN在塑料材料测试方法标准化方面积累了深厚的技术底蕴和丰富的实践经验。德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）作为DIN体系下的核心技术支持机构，深度参与了本标准的技术验证工作。BAM是德国联邦经济技术部下属的公益性科研机构，成立于1871年，在材料科学、化学安全、无损检测等领域享有国际声誉。其塑料光学性能测试实验室配备了国际领先的双束分光光度计和积分球系统，在透明材料透光率、雾度、光泽度等光学参数的高精度测量方面拥有数十年的研究积累和技术数据。在本标准的修订过程中，BAM的研究团队针对旧版标准中存在争议的技术细节进行了系统的实验验证，特别是对积分球的几何条件、试样厚度对测量结果的影响等关键因素进行了深入分析，为新版标准中相关技术条款的修订和完善提供了坚实的实验依据。同时，BAM还承担了国际实验室间比对试验的组织工作，为确定标准的精密度数据贡献了大量可靠的实验数据。此外，中国国家标准化管理委员会（SAC）下属的全国塑料标准化技术委员会（SAC/TC15）作为ISO/TC61的国内技术对口单位，组织国内相关科研院所和企业积极参与了本标准的投票和意见反馈工作。中国在塑料光学性能测试领域的研究成果和实践经验，为标准的技术完善提供了有益参考。五、标准应用与行业影响5.1应用领域ISO13468-2:2021广泛应用于以下领域：-塑料材料研发：在新材料开发过程中，用于评价不同配方、不同工艺条件下材料的透光性能；-产品质量控制：作为透明塑料制品出厂检验和型式试验的依据，保障产品质量的一致性和稳定性；-光学元件制造：用于光学透镜、导光板、扩散板等光学元件的性能评价；-国际贸易与仲裁：作为国际贸易中透明塑料产品质量争议的技术仲裁依据；-科研与教学：为高等院校和科研机构提供标准化的光学性能测试方法。5.2行业影响双束仪器法以其高精度和高稳定性优势，在高端光学材料检测领域占据了主导地位。该标准的实施，有力地推动了以下方面的进步：-检测技术的规范化和统一化：消除了不同实验室之间因测试条件差异导致的测量结果不可比问题，促进了检测结果的国际互认；-产品质量的整体提升：明确的检测方法和量化指标为生产企业提供了清晰的质量目标，推动了透明塑料制品质量的持续改进；-技术贸易壁垒的消除：统一的国际标准为各国间的贸易往来提供了共同的技术语言，降低了因检测方法差异导致的贸易摩擦风险；-新型光学材料的推广应用：为高性能光学塑料、功能性光学薄膜等新型材料的性能评价和市场准入提供了可靠的技术依据。六、结论与展望ISO13468-2:2021作为透明塑料材料总透光率测定的国际标准方法，以其科学性、规范性和可操作性在塑料光学性能检测领域发挥着核心作用。该标准的实施不仅为材料研发和产品质量控制提供了统一的技术准则，也为国际贸易和技术交流搭建了共同的技术平台。展望未来，随着光学技术的不断进步和应用领域的持续拓展，透明塑料材料的光学性能检测需求将更加多元化和精细化。以下几个方面值得持续关注：第一，随着微型化和集成化光学系统的发展，微小尺寸透明样品的光学性能测试需求日益增长，开发适用于微区测量的标准化方法将成为未来标准修订的重要方向。第二，数字化和智能化技术的融入将为光学检测带来新的可能。在线检测、智能数据处理和远程校准等新型技术模式有望在标准化框架下得到整合和推广。第三，新型光学材料如柔性透明薄膜、纳米结构光学材料等的不断涌现，对现有测试方法提出了新挑战，标准体系需要与时俱进，不断扩展和完善。第四，国际标准化合作的深化将进一步推动各国在塑料光学性能测试领域的标准协调与互认，为全球塑料产业的健康可持续发展提供更加坚实的技术支撑。参考文献[1]ISO13468-2:2021,Plastics—Determinationofthetotalluminoustransmittanceoftransparentmaterials—Part2:Double-beaminstrument.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO13468-1:2019,Plastics—Determinationofthetotalluminoustransmittanceoftransparentmaterials—Part1:Single-beaminstrument.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2019.[3]ISO14782:2021,Plastics—Determinationofhazefortransparentmaterials.Geneva:InternationalOrganizationforStandardizatio