TAPPI T 523 Dynamische Messung der Wasserdampfübertragung durch Blattmaterialien

In der vom Technischen Verband der Zellstoff-, Papier- und Verarbeitungsindustrie (TAPPI) entwickelten Norm „TAPPI T 523 Dynamische Messung der Wasserdampfübertragung von Blattmaterialien“ wird angegeben, dass die Wasserdampfübertragung von Blattverpackungsmaterialien, insbesondere beschichtetem Papier Es wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine geschlossene Zelle zur schnellen Bestimmung des Verhältnisses (WVTR) verwendet wird.

Bei diesem Verfahren wird ein Probenblatt zwischen einen Raum mit hoher Luftfeuchtigkeit (90 Prozent relative Luftfeuchtigkeit) und einen Trockenraum (5 Prozent oder weniger relative Luftfeuchtigkeit) gelegt und die Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsänderung im Trockenraum bestimmt. Mithilfe einer Kalibrierkurve können diese dynamischen Testergebnisse in Gramm Feuchtigkeit pro Quadratmeter und Tag umgerechnet werden.

Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine allgemeine Methode, die den Einsatz beliebiger dynamischer Messgeräte ermöglicht. Diese Methode ist nicht für Anwendungen im Umweltbereich, der Food and Drug Administration (FDA) oder anderen behördlichen Vorschriften vorgesehen.

Die klimatischen Bedingungen, denen Verpackungsmaterialien ausgesetzt sind, sind sehr unterschiedlich. Daher dient die Prüfung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach einem beliebigen Verfahren eher dem Vergleich verschiedener Materialien als der Vorhersage ihrer tatsächlichen Leistung in der Praxis. Obwohl einige Barrierematerialien unterhalb von 38 Grad Veränderungen in ihrem festen Zustand erfahren, wird diese erhöhte Temperatur oft verwendet, um gravimetrische Wasserdurchlässigkeitstests zu beschleunigen (TAPPI T 464 Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von Papier und Pappe bei erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit). Dynamische Verfahren sind empfindlich genug, sodass weder gefährlich hohe Temperaturen noch ein großer Feuchtigkeitsgradient erforderlich sind.

Die Geschwindigkeit des Feuchtigkeitstransfers von einer relativ feuchten Atmosphäre über eine Barriere zu einer trockeneren Atmosphäre variiert mit der Zeit, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Die Länge der Übergangszeit variiert je nach Fähigkeit des Testmaterials, Wasser aufzulösen und zurückzuhalten. Wenn das Prüfmaterial quillt, ändert sich auch der Diffusionskoeffizient. Beispielsweise wird bei einer hydrophoben Kunststofffolie das Gleichgewicht normalerweise in weniger als einer Stunde erreicht. Es kann Tage dauern, bis sich Papier mit beidseitiger Barrierefolie stabilisiert.

Bei einem dynamischen Testverfahren kann jedoch die Geschwindigkeit der Wasserdampfdurchlässigkeit durch das Barrierematerial während der Übergangszeit zur Bewertung der Barrierequalität des Materials herangezogen werden. Auf diese Weise gemessene Werte können mit Werten verglichen werden, die unter stationären Bedingungen erhalten wurden, oder bei Erreichen einer geeigneten Korrelation direkt für Kontrollzwecke verwendet werden. Grundvoraussetzung für dynamische Prüfungen ist, dass die Strömungsbedingungen konstant sind.

Die Materialprobe für die Prüfung wird gemäß der Norm „TAPPI T 400 Probenahme und Abnahme eines einzelnen Papiers, Kartons, Behälterkartons oder verwandten Produkts“ entnommen. Aus jeder Testeinheit sollten dreifache Testproben ausgewählt werden, die frei von Fehlern, Nadellöchern oder anderen Fehlern sind, die nicht normal für das Material sind, und eine geeignete Größe haben, um zur verwendeten Ausrüstung zu passen.

Hinsichtlich der Konditionierung sind vollständig hydrophobe Testproben unempfindlich gegenüber Wasser und in einem normalen Testzyklus wird schnell ein zufriedenstellendes Gleichgewicht erreicht.

Die in den Tests verwendeten dynamischen Messgerätekomponenten sind:

• Permeabilitätszelle ist so konzipiert, dass ein definierter Bereich der Testprobe zwischen zwei Kammern eingeschlossen ist. Eine Kammer enthält eine trockene Atmosphäre, die andere Kammer enthält eine Atmosphäre mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit.
• Die Kompressionsanordnung, die ein schnelles Einsetzen und Entfernen der Testprobe bei geöffneter und geschlossener Zelle ermöglicht, ist ordnungsgemäß abgedichtet, um ein erhebliches Austreten von Wasserdampf zwischen der umgebenden Atmosphäre und der Trockenkammer zu verhindern.
• Die Feuchtigkeitskammer enthält Vorkehrungen, um die Luftfeuchtigkeit innerhalb von plus/minus 2 Prozent des gewünschten Niveaus zu halten. Durch die Verwendung von flüssigem Wasser oder einem gesättigten Schwamm kann eine im Wesentlichen gesättigte Atmosphäre in der Kammer erreicht werden, wobei der Abstand zwischen der Flüssigkeit und der Probe gering ist, jedoch kein direkter Kontakt zwischen der Flüssigkeit und der Probe besteht. Niedrigere Luftfeuchtigkeitswerte können durch die Verwendung gesättigter Salzlösungen anstelle von Wasser oder eines Gasstroms mit genau kontrollierter Luftfeuchtigkeit erreicht werden.
• Die Trockenkammer mit Anschlüssen an eine Spülgasquelle wie Stickstoff oder saubere Luft wird je nach Gerätebedarf auf 5 Prozent oder weniger relative Luftfeuchtigkeit getrocknet. Die Kammer wird mit trockenem Gas gespült, mit Ventilen isoliert und die Feuchtigkeitsansammlung wird gemessen. Es ist wichtig, dass die Oberflächen der Trockenkammer keine nennenswerten Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen.
• Feuchtigkeitssensor und -anzeige, der schnell reagiert und eine Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit von 0,05 Prozent oder weniger messen kann. Der Sensor misst zu Testzwecken die Feuchtigkeitsänderung innerhalb der Trockenkammer. Der Sensor kann ein Infrarotstrahl, ein elektrisches Widerstandselement oder eine Elektrolysezelle sein. Die Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsänderung in der Trockenzelle wird durch die Zeit bestimmt, die die Konzentration benötigt, um zwischen zwei ausgewählten Werten zu wechseln, oder durch ihre Änderung über einen bestimmten Zeitraum.
• Das Temperaturkontrollsystem ist erforderlich, um die Permeabilitätszelle und die Testprobe auf einer konstanten, bekannten Temperatur innerhalb von plus/minus 0,2 Grad zu halten.

Neben den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die es für Unternehmen in verschiedenen Branchen anbietet, bietet unsere Organisation auch Testdienstleistungen gemäß der Norm „TAPPI T 523 Dynamische Messung der Wasserdampfübertragung von Plattenmaterialien“ mit geschultem und fachkundigem Personal an und fortschrittliche technologische Ausrüstung.