Taxa de transmissão de gás oxigênio e permeabilidade ASTM F1927 em umidade relativa controlada

O método de ensaio padrão ASTM F1927 para determinação da taxa de transmissão de gás oxigênio, permeabilidade e transmitância através de materiais de barreira em umidade relativa controlada usando um detector coulométrico, desenvolvido pela Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM) , descreve um método de ensaio para determinar a taxa de transmissão de gás oxigênio através de filmes, folhas, laminados, coextrusões ou papéis ou tecidos revestidos de plástico em estado estacionário, a uma temperatura e nível de umidade relativa específicos.

Este método de ensaio amplia a prática comum de utilizar umidade zero ou, na melhor das hipóteses, umidade presumida. A umidade desempenha um papel significativo na taxa de transmissão de oxigênio gasoso de muitos materiais. Este método de ensaio permite determinar a taxa de transmissão de oxigênio gasoso, a permeabilidade do filme ao oxigênio, a permeabilidade do filme à espessura e o coeficiente de permeabilidade ao oxigênio para materiais homogêneos a uma temperatura e umidade relativa específicas.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• O coeficiente de permeabilidade ao oxigênio representa o produto da permeabilidade pela espessura do filme. A permeabilidade só é significativa para materiais homogêneos, sendo, nesse caso, uma propriedade do material a granel. Essa quantidade não deve ser utilizada a menos que a relação entre espessura e permeabilidade tenha sido verificada em testes com diferentes espessuras de material.
• A permeabilidade ao oxigênio é a razão entre a taxa de transmissão do gás oxigênio e a diferença entre a pressão parcial do oxigênio nos dois lados do filme.
• O coeficiente de permeabilidade ao oxigênio é a razão entre a taxa de transmissão do gás oxigênio e a espessura do filme. O coeficiente de permeabilidade só é significativo para materiais homogêneos, sendo, nesse caso, uma propriedade do material a granel. Essa quantidade não deve ser utilizada a menos que a relação entre espessura e taxa de transmissão seja conhecida.
• A taxa de permeação de oxigênio é a quantidade de gás oxigênio que passa por uma unidade de área de superfícies paralelas de um filme plástico por unidade de tempo, sob condições de teste a uma temperatura e umidade relativa especificadas (taxa de transmissão de gás oxigênio). As condições de teste, incluindo temperatura, umidade relativa e pressão parcial de oxigênio em ambos os lados do filme, devem ser especificadas.
• A relação de transmissão de gás oxigênio é uma relação de transmissão de gás oxigênio comumente usada.

A taxa de transmissão do gás oxigênio é determinada após a amostra atingir o equilíbrio a uma temperatura e umidade específicas. A amostra é montada como uma semibarreira selada entre duas câmaras à pressão atmosférica ambiente. Uma câmara é purgada lentamente com um fluxo de nitrogênio a uma temperatura e umidade relativa específicas, e a outra câmara é purgada com um fluxo de oxigênio, que pode estar na mesma temperatura que o fluxo de nitrogênio, mas em uma umidade relativa diferente. Isso simula mais de perto as condições reais da plataforma. À medida que o gás oxigênio se difunde do filme para o gás de arraste nitrogênio, ele é transportado para o detector coulométrico, onde gera uma corrente elétrica proporcional à quantidade de oxigênio que flui para o detector por unidade de tempo.

A taxa de transmissão de gás oxigênio a uma dada temperatura e umidade relativa é um determinante significativo da proteção proporcionada pelos materiais de barreira para embalagens. No entanto, não é o único determinante, e testes empíricos adicionais devem ser utilizados para correlacionar o desempenho da embalagem com a taxa de transmissão de gás oxigênio. É adequado como um método de teste de arbitragem, desde que o comprador e o vendedor concordem com os procedimentos de amostragem, procedimentos de padronização, condições de teste e critérios de aceitação.

A presença de certas substâncias interferentes no fluxo de gás de arraste pode levar a saídas elétricas indesejadas e fatores de erro. Essas substâncias interferentes incluem cloro livre e alguns agentes oxidantes fortes. A exposição ao dióxido de carbono também deve ser minimizada para evitar danos ao sensor pela reação com o eletrólito de hidróxido de potássio.

Os testes utilizam um dispositivo de fornecimento de gás oxigênio. Sistemas alternativos precisam ser avaliados para garantir desempenho equivalente. O dispositivo possui uma célula de difusão composta por duas metades metálicas que, quando fechadas sobre a amostra de teste, definem com precisão uma área circular. As áreas típicas aceitáveis ​​da célula de difusão são 100 e 50 cm². O volume envolvido por cada metade da célula quando comprimida não é crítico: deve ser pequeno o suficiente para permitir uma rápida troca gasosa, mas não tão pequeno que uma película flácida ou protuberante sem suporte entre em contato com as bordas da célula. A célula de difusão deve ser equipada com um dispositivo de medição e controle de temperatura e um meio de medir e controlar a umidade relativa. O controle da temperatura é crítico porque a umidade relativa pode variar em até 5% UR/grau Celsius em certas zonas de temperatura. Um design compacto da estrutura da célula de difusão, juntamente com os controles associados, permite um melhor controle da temperatura. A temperatura deve ser controlada para mais/menos 0,5 grau Celsius ou melhor.

Um detector coulométrico é um tipo de detector analítico usado em análises químicas, mais comumente em cromatografia gasosa (CG), que mede substâncias com base na carga elétrica total necessária para realizar uma reação química envolvendo um analito. O detector utiliza uma célula eletroquímica na qual o composto alvo sofre oxidação ou redução. A reação produz ou consome elétrons, e a quantidade de corrente elétrica (ou carga total) necessária é medida. Como a corrente elétrica é diretamente proporcional à quantidade de analito, isso permite uma quantificação altamente precisa. Um titulador coulométrico determina o teor de água em amostras medindo a carga necessária para produzir iodo, que reagirá com a água.

O detector coulométrico fornece resultados muito precisos, especialmente quando devidamente calibrado e utilizado em condições ideais. É um método altamente sensível e preciso, especialmente para análise de traços.

Nossa organização, que há anos apoia empresas de todos os setores por meio de uma ampla gama de atividades de teste, medição, análise e avaliação, conta com uma equipe sólida de colaboradores que acompanham de perto os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia e se aprimoram constantemente. Nesse contexto, também oferecemos serviços de teste de acordo com o "Método de Teste Padrão ASTM F1927 para Determinação da Taxa de Transmissão de Oxigênio, Permeabilidade e Permeabilidade Através de Materiais de Barreira em Umidade Relativa Controlada Usando um Detector Coulométrico".