TAPPI T 523 Mesure dynamique du transfert de vapeur d'eau à travers les matériaux en feuille

Dans la norme « TAPPI T 523 Mesure dynamique du transfert de vapeur d'eau à partir de matériaux en feuille » élaborée par l'Association technique des industries de la pâte à papier, du papier et de la transformation (TAPPI), il est précisé que le transfert de vapeur d'eau des matériaux d'emballage en feuille, notamment du papier couché films barrières, à toute température normale ou élevée. Une procédure utilisant une cellule fermée pour évaluer rapidement le rapport (WVTR) est décrite.

Cette procédure consiste à placer une feuille d'échantillon entre une pièce très humide (90 pour cent d'humidité relative) et une pièce sèche (5 pour cent ou moins d'humidité relative) et à déterminer le taux de changement d'humidité dans la pièce sèche. Grâce à une courbe d'étalonnage, ces résultats de tests dynamiques peuvent être convertis en grammes d'humidité par mètre carré-jour.

Cette procédure est une méthode générale qui permet l'utilisation de tout appareil de mesure dynamique. Cette méthode n'est pas destinée à des applications environnementales, à la Food and Drug Administration (FDA) ou à d'autres applications réglementaires.

Les conditions climatiques auxquelles les matériaux d'emballage sont exposés varient considérablement, de sorte que les tests de transmission de la vapeur d'eau, quelle que soit la procédure, servent à comparer différents matériaux plutôt qu'à prédire leurs performances réelles sur le terrain. Bien que certains matériaux barrières subissent des modifications de leur état solide en dessous de 38 degrés, cette température élevée est souvent utilisée pour accélérer les tests gravimétriques de transmission de l'eau (TAPPI T 464 Taux de transmission de la vapeur d'eau du papier et du carton à température et humidité élevées). Les procédures dynamiques sont suffisamment sensibles pour ne nécessiter ni températures dangereusement élevées ni gradient d'humidité important.

Le taux de transfert d'humidité d'une atmosphère relativement humide à travers une barrière vers une atmosphère plus sèche varie avec le temps jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint. La durée de la période de transition varie en fonction de la capacité du matériau d'essai à dissoudre et à retenir l'eau. Si le matériau à tester gonfle, le coefficient de diffusion sera également modifié. Par exemple, avec un film plastique hydrophobe, l’équilibre est normalement atteint en moins d’une heure. Le papier avec un film barrière sur les deux faces peut mettre des jours à se stabiliser.

Cependant, avec une procédure de test dynamique, le taux de transmission de la vapeur d'eau à travers le matériau barrière pendant la période de transition peut être utilisé pour évaluer la qualité barrière du matériau. Les valeurs ainsi mesurées peuvent être comparées aux valeurs obtenues dans des conditions stables ou utilisées directement à des fins de contrôle lorsqu'une corrélation appropriée est obtenue. L’exigence fondamentale des essais dynamiques est que les conditions régissant l’écoulement soient constantes.

L'échantillon de matériau à tester est prélevé conformément à la norme « TAPPI T 400 Échantillonnage et acceptation d'un seul papier, carton, carton ou produit connexe ». Des éprouvettes en triple exemplaire doivent être sélectionnées dans chaque unité d'essai, exemptes de défauts, de trous d'épingle ou d'autres défauts non normaux pour le matériau, et de taille appropriée pour convenir à l'équipement utilisé.

En termes de conditionnement, les échantillons d’essai entièrement hydrophobes ne sont pas sensibles à l’eau et un équilibre satisfaisant est rapidement atteint dans un cycle d’essai normal.

Les composants des appareils de mesure dynamique utilisés dans les tests sont :

Cellule de perméabilité conçue de manière à ce qu'une zone définie de l'échantillon à tester soit prise en sandwich entre deux chambres. Un compartiment contient une atmosphère sèche, l'autre compartiment contient une atmosphère à forte humidité relative.
L'agencement de compression qui permet une insertion et un retrait rapides de l'échantillon à tester lorsque la cellule est ouverte et lorsque la cellule est fermée est correctement scellé pour empêcher une fuite importante de vapeur d'eau entre l'atmosphère environnante et la chambre sèche.
La chambre humide contient des dispositions permettant de maintenir l'humidité à plus/moins 2 pour cent du niveau souhaité. En utilisant de l'eau liquide ou une éponge saturée, une atmosphère sensiblement saturée à l'intérieur de la chambre peut être obtenue avec une distance entre le liquide et l'échantillon faible mais sans contact direct entre le liquide et l'échantillon. Des taux d’humidité plus faibles peuvent être obtenus en utilisant des solutions salines saturées au lieu de l’eau ou d’un flux de gaz avec une humidité contrôlée avec précision.
La chambre sèche, reliée à une source de gaz de purge telle que l'azote ou l'air pur, est séchée à 5 pour cent ou moins d'humidité relative, comme l'exige le dispositif. La chambre est purgée avec du gaz sec, isolée avec des vannes et l'accumulation d'humidité est mesurée. Il est essentiel que les surfaces de la chambre sèche n'absorbent pas de quantités importantes d'humidité.
Capteur d'humidité et indicateur qui répond rapidement et est capable de mesurer un changement d'humidité relative de 0,05 pour cent ou moins. Le capteur mesure le changement d'humidité dans la chambre sèche à des fins de test. Le capteur peut être un faisceau de rayonnement infrarouge, un élément à résistance électrique ou une cellule électrolytique. Le taux de changement d'humidité dans la cellule sèche est déterminé par le temps nécessaire pour que la concentration change entre deux niveaux sélectionnés ou par son changement sur une période de temps.
Le système de contrôle de la température est nécessaire pour maintenir la cellule de perméabilité et l’échantillon à tester à une température constante et connue à plus/moins 0,2 degrés.

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