DIN 53380 Teste de Plásticos - Determinação da Permeabilidade a Gases

A norma “DIN 53380 Teste de plásticos - Determinação da permeabilidade a gases”, publicada pelo Instituto Alemão de Normalização (DIN), consiste nas seguintes subseções publicadas sob o mesmo título:

• O método descrito na norma “DIN 53380-1 Parte 1: Método de medição volumétrica para filmes plásticos” é utilizado para determinar a velocidade de um gás (por exemplo, oxigênio, dióxido de carbono, nitrogênio e misturas destes) que atravessa um filme plástico e, consequentemente, sua adequação para embalagens, por exemplo, de produtos sensíveis. Este método não pode ser utilizado para gases que tendem a condensar ou reagir quimicamente com o material da amostra.

A taxa de fluxo de gás é medida determinando-se o volume de gás que passa através da amostra sob condições específicas. As condições indicadas na Cláusula 8 são adequadas para determinar taxas de fluxo de gás que variam de aproximadamente 3 cm³/(m²•d•bar) a 20000 cm³/(m²•d•bar) (onde d representa dias). Como a taxa de fluxo de gás depende da espessura do produto, resultados reproduzíveis só podem ser obtidos com amostras de espessura uniforme. Para materiais homogêneos, a taxa de fluxo de gás é geralmente inversamente proporcional à espessura.

No mundo da ciência dos materiais e da engenharia de plásticos, garantir a integridade e o desempenho dos materiais de embalagem é fundamental. Uma das propriedades críticas dos filmes utilizados em embalagens de alimentos, dispositivos médicos e aplicações industriais é a sua capacidade de atuar como barreira contra gases. É aqui que entra a norma DIN 53380-1, que fornece um método preciso para medir as taxas de transmissão de gases em filmes plásticos. Essa norma continua sendo um pilar do controle de qualidade na indústria de plásticos. Ao incorporar uma abordagem volumétrica para medir a quantidade de gás que passa através de um filme sob condições controladas, ela ajuda os fabricantes a otimizar os materiais para usos específicos.

A permeabilidade a gases refere-se à taxa na qual as moléculas de gás se difundem através de um material. Para filmes plásticos, uma baixa permeabilidade é preferível para prolongar a vida útil de produtos sensíveis ao oxigênio, como frutas e verduras frescas ou produtos farmacêuticos, enquanto uma alta permeabilidade pode ser necessária para membranas respiráveis ​​usadas em têxteis ou na agricultura. O controle inadequado dessa propriedade pode levar à deterioração, contaminação ou falha do material.

A norma DIN 53380-1 atende a essas necessidades ao padronizar os testes, garantir a conformidade com as regulamentações internacionais e facilitar o comércio. Ela é frequentemente referenciada em conjunto com a ISO 1399 e normas similares para permeabilidade a gases em borracha, o que destaca sua interoperabilidade em laboratórios de testes globais. Em uma era dominada por plásticos ecológicos e compósitos avançados, dados precisos de permeabilidade impulsionam a inovação, desde filmes biodegradáveis ​​até laminados de alto desempenho.

A norma DIN 53380-1 é indispensável para indústrias baseadas em filmes poliméricos:

• Embalagem de alimentos: Medição da liberação de oxigênio para prevenir a oxidação em salgadinhos ou carnes.
• Produtos farmacêuticos: A embalagem blister garante ambientes estéreis, impedindo a fuga de umidade e gases.
• Eletrônica: Teste de materiais de encapsulamento para telas flexíveis contra a entrada de hélio ou nitrogênio.
• Nova tecnologia: Avaliação de barreiras de metano em filmes de armazenamento de biogás, onde o teste de permeabilidade volumétrica ao metano segue este padrão.

A conformidade com a norma DIN 53380-1 não só atende aos requisitos legais (por exemplo, materiais em contato com alimentos na UE), como também apoia a pesquisa e o desenvolvimento de materiais de próxima geração.

• A norma “DIN 53380-2 Parte 2: Método manométrico para ensaio de filmes plásticos” especifica uma técnica manométrica para determinar a velocidade de transmissão de gases através de filmes plásticos finos. Ao contrário dos métodos volumétricos ou de gás de arraste presentes em outras partes da série, a abordagem manométrica concentra-se nas diferenças de pressão, tornando-a ideal para materiais com permeabilidade média a alta, onde as variações de pressão podem ser facilmente detectadas. A norma geralmente abrange filmes com espessuras entre 20 µm e 3 mm, mas adaptações para outras faixas de espessura são possíveis mediante solicitação. Ela é compatível com normas internacionais como a ISO 15105-1 para sensores coulométricos, mas enfatiza a simplicidade do ensaio manométrico para ensaios universais de gases.

Na área de testes de plásticos, onde a sensibilidade determina a confiabilidade do produto, a norma DIN 53380-2 surge como um protocolo vital para avaliar a interação de gases com materiais poliméricos. Esta norma baseia-se em versões anteriores para fornecer uma estrutura robusta para medições manométricas. Ela complementa a série DIN 53380, oferecendo uma abordagem direta baseada na pressão para medir a permeabilidade a gases, tornando-se indispensável para indústrias que exigem avaliações de barreira altamente eficientes e confiáveis. Este método é particularmente valioso devido à sua aplicabilidade e simplicidade a uma ampla gama de gases, do oxigênio ao hidrogênio, em filmes utilizados em embalagens, componentes automotivos e muitas outras áreas.

A norma DIN 53380-2 é amplamente utilizada em diversos setores industriais:

• Embalagem: Avaliação de barreiras de dióxido de carbono em garrafas de bebidas ou proteções de oxigênio para produtos perecíveis.
• Automotivo e energia: Avaliando a permeabilidade ao hidrogênio em membranas de células a combustível e viabilizando novos dispositivos para fornecer testes seguros e em conformidade com as normas.
• Medicina e eletrônica: Teste de filmes para vedação hermética em dispositivos ou telas.
• Sustentabilidade: Medição da transferência de nitrogênio ou metano em filmes biodegradáveis ​​para a agricultura.

Esta norma acelera a P&D ao permitir testes rápidos e versáteis, como se observa em poliuretanos termoplásticos, onde os dados de permeabilidade orientam as formulações para aplicações com baixa emissão de gases.

• A norma “DIN 53380-3 Parte 3: Gás de arraste específico para oxigênio - Método de medição em filmes plásticos e peças plásticas moldadas” descreve um método para determinar a permeabilidade ao oxigênio (ao oxigênio puro ou a misturas gasosas de oxigênio, por exemplo, ao ar) de filmes plásticos, folhas e corpos plásticos ocos (por exemplo, recipientes de embalagem, tubos plásticos), conforme definido na norma DIN 16922, permitindo assim a avaliação da sua adequação para aplicações de embalagem e engenharia. Este método pode ser utilizado para determinar taxas de permeabilidade que variam de 0,05 cm³/(m²•d•bar) a 1000 cm³/(m²•d•bar) para filmes e folhas, e de aproximadamente 0,0005 cm³/(d•bar) a 10 cm³/(d•bar) para corpos ocos. Aqui, d representa uma unidade de 24 horas.

Na engenharia de materiais moderna, a precisão do desempenho da barreira a gases é inegável, e a norma DIN 53380-3 é considerada o padrão ouro para a medição da taxa de transmissão de oxigênio em filmes plásticos utilizando o método do gás de arraste. Esta norma representa a abordagem mais avançada e precisa para testes específicos de oxigênio na série de normas DIN 53380. Ao contrário das técnicas volumétricas ou manométricas, o método do gás de arraste utiliza um sistema de fluxo contínuo com um sensor de oxigênio dedicado e proporciona limites de detecção tão baixos quanto 0,0005 cm³/(m²•d•bar), o que é crucial para filmes de alta barreira utilizados em embalagens de alimentos, farmacêuticas e eletrônicas.

O oxigênio é um fator crucial na oxidação, deterioração e crescimento microbiano em produtos embalados. Mesmo quantidades mínimas de permeabilidade, como 0,1 cm³/m²/dia, podem reduzir a vida útil de produtos sensíveis de meses para semanas. Em contrapartida, o fornecimento controlado de oxigênio é preferível em aplicações como embalagens de produtos frescos (embalagens em atmosfera modificada) ou curativos.

A norma DIN 53380-3 prevê o seguinte:

• Limites de detecção ultrabaixos para materiais de alta barreira (por exemplo, PET revestido com alumínio).
• Alta repetibilidade (normalmente mais ou menos 5 por cento)
• Monitoramento em tempo real com fluxo contínuo de gás.
• Conformidade com o Regulamento (CE) n.º 1935/2004 e com o regulamento 21 CFR da FDA para materiais em contacto com alimentos.

Com o surgimento de dispositivos eletrônicos flexíveis, barreiras biodegradáveis ​​e embalagens ativas, dados precisos sobre a taxa de fornecimento de oxigênio são essenciais para a inovação e a aprovação regulatória.

• A norma “DIN 53380-4 Parte 4: Método específico de absorção infravermelha para ensaio de dióxido de carbono em filmes plásticos e moldes plásticos” descreve um método de absorção infravermelha para determinar as velocidades de transmissão de gases como dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e outros gases que absorvem infravermelho. Este método, que garante consistência internacional, está em conformidade com a norma ISO 15105-3.

No complexo mundo dos testes de barreira de polímeros, a norma DIN 53380-4 oferece uma solução especializada e de alta sensibilidade para medir as taxas de transmissão de dióxido de carbono e outros gases ativos no infravermelho através de filmes plásticos. Esta norma utiliza espectroscopia infravermelha não dispersiva para obter detecção seletiva em tempo real, com limites de detecção tão baixos quanto 0,1 cm³/(m²•d•bar). Com foco em aplicações críticas para o dióxido de carbono, que vão desde embalagens de bebidas a sistemas de atmosfera modificada e membranas sustentáveis ​​para biogás, esta norma complementa os métodos específicos para oxigênio (DIN 53380-3), manométricos (DIN 53380-2) e volumétricos (DIN 53380-1).

A norma DIN 53380-4 é amplamente utilizada nas seguintes áreas:

• Embalagens para bebidas: as garrafas PET devem apresentar uma taxa de perda de dióxido de carbono inferior a 10% em um período de 3 meses. Esta norma valida revestimentos de barreira e misturas de PET reciclado.
• Embalagens para alimentos: Café, salgadinhos, queijo e outros produtos requerem embalagens com atmosfera modificada e lavadas com dióxido de carbono, o que exige entrada e saída balanceadas. Isso evita que a embalagem se deforme durante o transporte.
• Biogás e energia renovável: Barreiras de metano em revestimentos de digestores anaeróbios. Filtro de metano (3,3 µm), em conformidade com a norma DIN 53380-4, mede o risco de vazamento.
• Produtos farmacêuticos: Frascos e embalagens blister lavados com dióxido de carbono previnem a oxidação sem necessidade de teste de oxigênio.

A norma DIN 53380-4 define com precisão a permeabilidade a gases ativos no infravermelho e ao dióxido de carbono em filmes plásticos.

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