DIN 53122-1 Oznaczanie przepuszczalności pary wodnej folii z tworzyw sztucznych i elastomerów, papieru, tektury i innych materiałów arkuszowych – Część 1: Metoda wagowa

Norma „DIN 53122-1 Badanie folii z tworzyw sztucznych i elastomerów, papieru, tektury i innych materiałów płytowych - Oznaczanie przepuszczalności pary wodnej - Część 1: Metoda wagowa”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę badania służącą do oznaczania przepuszczalności pary wodnej z wykorzystaniem metody wagowej.

Norma DIN 53122-1 zawiera grawimetryczną metodę pomiaru współczynnika przepuszczalności pary wodnej (WVTR), znanego również jako współczynnik przepuszczalności pary wodnej (MVTR), materiałów o strukturze arkuszowej. Norma ta określa wiarygodną, ​​konwencjonalną metodę pomiaru łatwości przenikania pary wodnej przez materiały płaskie. Metoda ta jest szeroko stosowana w kontroli jakości i rozwoju materiałów w takich branżach jak:

• Opakowania (żywności, produktów farmaceutycznych, elektroniki i wszędzie tam, gdzie kontrola dostępu i odpływu wilgoci ma kluczowe znaczenie)
• Folie plastikowe i polimerowe
• Papier, tektura i tektura falista
• Arkusze gumowe i elastomery
• Tekstylia powlekane lub inne materiały barierowe

Materiały o wysokiej barierowości (np. laminaty z folii aluminiowej) zwykle wykazują bardzo niską przepuszczalność pary wodnej (<0,1–1 g/m²/dzień), podczas gdy materiały o większej przepuszczalności, takie jak papier lub niektóre tworzywa sztuczne, mogą przekraczać 10–50 g/m²/dzień.

Ta metoda badawcza opiera się na zmianie masy (wagowej) w celu określenia ilości pary wodnej przepływającej przez próbkę. Istnieją dwie popularne konfiguracje (często określane jako kubek suchy i kubek mokry):

• Metoda A (najczęściej stosowana w przypadku materiałów barierowych): Próbka badana jest szczelnie zamknięta w pojemniku zawierającym silny środek pochłaniający wilgoć (strona sucha, np. chlorek wapnia lub żel krzemionkowy). Pojemnik umieszcza się w kontrolowanym środowisku o wysokiej wilgotności (zwykle 85 lub 90% wilgotności względnej przy temperaturze 23 lub 38 stopni Celsjusza). Para wodna z otoczenia dyfunduje przez materiał do pojemnika, powodując z czasem przyrost jego ciężaru.
• Metoda B (dla materiałów o wyższej przepuszczalności): Pojemnik napełnia się wodą (strona mokra, 100% wilgotności względnej wewnątrz), a wilgotność na zewnątrz utrzymuje się na niższym poziomie. Woda paruje i dyfunduje na zewnątrz, powodując utratę wagi pojemnika.

Proces ten zazwyczaj przebiega następująco:

• Przygotowuje się i kondycjonuje próbki do badań o kształcie koła lub zdefiniowanego obszaru.
• Pojemnik na próbkę jest szczelnie zamknięty (aby zapobiec wyciekom, stosuje się wosk, smar lub ściskanie mechaniczne).
• Stanowisko testowe poddaje się działaniu stałej temperatury i wilgotności względnej w komorze klimatycznej.
• Kontenery są ważone okresowo (codziennie lub w określonych odstępach czasu), aż do uzyskania stałej liniowej zmiany masy.
• Współczynnik transmisji pary wodnej (WVTR) oblicza się na podstawie nachylenia krzywej zależności masy od czasu.

W przypadku materiałów jednorodnych szybkość transmisji jest zazwyczaj wyrażana w g/(m²·dzień) (gramach pary wodnej na metr kwadratowy/dzień), znormalizowanych do grubości odniesienia.

Jeśli chodzi o warunki testowe, temperatura i wilgotność są dokładnie zdefiniowane (np. warunki tropikalne to 23 stopnie Celsjusza przy 85 procentach wilgotności względnej lub 38 stopni Celsjusza przy 90 procentach wilgotności względnej).

Jeśli chodzi o czas stabilizacji, materiały muszą osiągnąć stabilny stan dyfuzji (zwykle trwa to od kilku dni do kilku tygodni, aby stworzyć dobrą barierę).

Jeśli chodzi o czułość i źródła błędów, na wyniki mogą mieć wpływ efekty krawędziowe, słabe uszczelnienie, wahania temperatury lub niejednorodność materiałów.

Metoda ta nadaje się do szerokiego zakresu wartości przepuszczalności pary wodnej, od bardzo niskich (folie o wysokiej barierowości) do wysokich. W przypadku ultraniskich przepuszczalności zaleca się normę DIN 53122-2 (metoda gazu nośnego/manometryczna lub elektrolityczna) lub normę ISO 15106.

Metoda zamykania jest bardzo podobna do norm ASTM E96 (procedura A lub B), ISO 2528, JIS Z 0208 i TAPPI T 464. Wiele nowoczesnych urządzeń deklaruje również zgodność z normą DIN 53122-1.

Chociaż nadal są one stosowane jako metoda odniesienia, szczególnie w Europie, w przypadku niektórych starszych specyfikacji, wiele laboratoriów stosuje obecnie szybsze metody oparte na czujnikach (np. czujniki podczerwieni zgodne z normą ISO 15106-1/2/3, elektrolityczne lub modulowane czujniki podczerwieni) do rutynowych badań. Metody kubkowe grawimetryczne pozostają jednak metodą odniesienia do weryfikacji oraz dla materiałów o bardzo niskiej lub bardzo wysokiej transmisji.

W skrócie, norma DIN 53122-1 opisuje metodę określania grubości papieru i tektury za pomocą pomiaru mechanicznego w określonych warunkach. Dokładny pomiar grubości ma kluczowe znaczenie dla obliczeń gęstości i objętości oraz kontroli jakości w przemyśle papierniczym i przetwórczym.

Norma ta definiuje:

• Specyfikacje urządzeń pomiarowych
• Ciśnienie wywierane podczas pomiaru
• Przygotowanie i kondycjonowanie próbek
• Wymagania dotyczące sprawozdawczości

Grubość materiału określa się, umieszczając próbkę papieru lub tektury między dwiema równoległymi powierzchniami pomiarowymi pod określonym naciskiem. Pionowa odległość między powierzchniami jest rejestrowana jako grubość materiału.

Sprzęt używany w testach zazwyczaj składa się z następujących elementów:

• Kowadło płaskie (powierzchnia pomiarowa)
• Ruchoma stopka dociskowa.
• Mechanizm stałego obciążenia
• Wskaźnik czułości (analogowy lub cyfrowy)

Norma DIN 53122-1 określa rygorystyczne parametry badań mające na celu zapewnienie powtarzalności:

• Próbki należy kondycjonować w atmosferze standardowej. Zapobiega to zmianom wymiarów spowodowanym wilgocią.
• Norma ta definiuje nacisk kontaktowy między powierzchniami pomiarowymi a próbką. Nacisk musi być kontrolowany, ponieważ:
• Zbyt duże ciśnienie powoduje ściśnięcie papieru.
• Zbyt niskie ciśnienie skutkuje niejednoznacznymi odczytami.
• Aby zapewnić spójne właściwości zacisku, średnica i powierzchnia styku stopki dociskowej są znormalizowane.

Przeprowadzono wiele pomiarów w różnych miejscach, a następnie podano średnią arytmetyczną.

Norma DIN 53122-1 jest szeroko stosowana w następujących obszarach:

• Kontrola jakości w produkcji papieru.
• Produkcja opakowań kartonowych
• Weryfikacja specyfikacji papieru do drukowania
• Laboratoria badawczo-rozwojowe
• Testy przydatności dla transakcji handlowych

Branże takie jak opakowaniowa, wydawnicza i produkująca papier specjalistyczny opierają się na standardowych pomiarach grubości w celu zapewnienia spójnej wydajności.

Grubość ma bezpośredni wpływ na następujące parametry:

• Twardość i sztywność
• Możliwość drukowania
• Nieprzezroczystość
• Objętość i gęstość
• Zachowanie składania
• Wydajność wycinania

Podsumowując, norma DIN 53122-1 zapewnia precyzyjną, powtarzalną i zharmonizowaną na szczeblu międzynarodowym metodę określania grubości papieru i tektury.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53122-1.