Borracha ISO 2782-1, Vulcanizada ou Termoplástica - Determinação da Permeabilidade a Gases - Parte 1: Métodos de Pressão Diferencial

A norma “ISO 2782-1 Borracha, vulcanizada ou termoplástica - Determinação da permeabilidade a gases - Parte 1: Métodos de pressão diferencial” desenvolvida pela Organização Internacional de Padronização (ISO) descreve três métodos para determinar a permeabilidade de borracha vulcanizada ou termoplástica a gases sob diferentes pressões parciais. Esses métodos incluem:

Um método de sensor de pressão (usando vácuo): Este método é aplicado para determinar a taxa de transmissão de gás, coeficiente de permeabilidade de gás, coeficiente de difusão de gás e coeficiente de solubilidade de gás.
Um método de sensor simplificado (usando pressão aplicada): Este método é aplicado apenas para determinar o coeficiente de permeabilidade ao gás.
Um método de cromatografia gasosa: Este método é aplicado para determinar a taxa de transmissão de gás e o coeficiente de permeabilidade de gás.

Esses métodos se aplicam a borrachas vulcanizadas e termoplásticas com dureza não inferior a 35 IRHD (classificação internacional de dureza de borracha) e a gases individuais e misturas de gases.

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

A taxa de transmissão de gás é o número de moles do gás de teste que passa através de uma peça de teste, por unidade de área, por unidade de tempo, com uma diferença unitária de pressão parcial entre os dois lados da peça de teste.
Coeficiente de permeabilidade ao gás, É o número de moles do gás de teste que passa através de um corpo de prova de espessura unitária, por unidade de área, por unidade de tempo, com uma diferença unitária de pressão parcial entre os dois lados do corpo de prova.
O coeficiente de difusão de gás é a quantidade de gás de teste que passa por difusão através de uma peça de teste de espessura unitária, por unidade de área, por unidade de tempo, quando há um gradiente unitário de concentração de gás através da peça de teste.
O coeficiente de solubilidade do gás é a concentração do gás de teste em uma peça de teste dividida pela pressão parcial do gás de teste na superfície da peça de teste.
A curva de condução do gás (curva do método do sensor de pressão) é o gráfico da mudança de pressão no lado de baixa pressão da célula de teste em relação ao tempo até que a condução do gás atinja um estado estacionário.

Ao realizar testes, o espaço de uma célula de teste mantida a uma temperatura constante é dividido em lados de alta e baixa pressão por uma peça de teste. O lado de alta pressão da célula é preenchido com gás de teste. A quantidade de gás emitida da peça de teste para o lado de baixa pressão é determinada por um sensor de pressão ou cromatógrafo gasoso. No método do sensor de pressão, um valor médio é produzido para uma mistura de gases medindo a taxa de transmissão do gás, o coeficiente de permeabilidade do gás, o coeficiente de difusão do gás e o coeficiente de solubilidade do gás.

Somente no método simplificado do sensor de pressão o coeficiente de permeabilidade ao gás é medido. No método de cromatografia gasosa, as medições podem ser feitas em gases de teste contendo vapor de água, e também é possível analisar misturas de gases para identificar componentes.

O equipamento utilizado no método do sensor de pressão consiste na célula de teste, sensores de pressão, uma câmara de fornecimento de gás de teste, uma bomba de vácuo e tubulações e válvulas associadas:

A célula de teste consiste em duas partes: lado de baixa pressão e lado de alta pressão. Quando uma peça de teste é inserida nela, a área de transmissão de gás é claramente definida. O lado de alta pressão possui uma porta de entrada para fornecer o gás de teste e um sensor de pressão é conectado ao lado de baixa pressão para detectar a mudança de pressão causada pelo gás transmitido através da peça de teste. As superfícies das duas metades da célula em contato com o corpo de prova devem ser lisas e planas para evitar qualquer vazamento de gás.
Uma junta como um O-ring pode ser usada entre essas áreas e a peça de teste, caso em que a taxa de condução de gás da junta deve ser significativamente menor que a taxa de condução de gás do material sob teste e, portanto, não deve afetar o resultado do teste. O material da célula de teste deve ser inerte ao gás de teste e não deve absorver o gás utilizado. O diâmetro da área de transmissão de gás deve estar entre 10 mm e 150 mm, dependendo da velocidade esperada de transmissão de gás.
A célula deve estar equipada com um sistema de aquecimento que possa elevar a temperatura até 80 graus. A precisão da temperatura deve ser para temperaturas entre 40 graus e 80 graus mais/menos 1 grau. Exemplos de sistema de aquecimento são uma camisa de aquecimento elétrico e um forno projetado para conter a célula de teste e a câmara de fornecimento de gás de teste.
O suporte da peça de teste é uma peça instalada no lado de baixa pressão da célula de teste para evitar a deformação da peça de teste devido à diferença de pressão entre os lados de alta e baixa pressão. Qualquer material que não afete o resultado do teste, como papel de filtro ou tela de arame, pode ser utilizado. Quando for utilizado papel filtro, recomenda-se um papel do tipo utilizado em análises químicas com espessura de 0,1 mm a 0,3 mm, dependendo da profundidade do lado de baixa pressão da célula.
Um dos dois sensores de pressão é um sensor capaz de ler 5 Pa ou melhor para medir a mudança de pressão no lado de baixa pressão da célula de teste. Um medidor de vácuo sem mercúrio, um sensor do tipo diafragma eletrônico ou outro sensor adequado é usado como sensor de pressão. O outro dos dois sensores de pressão, capaz de ler 1 por cento ou melhor, é usado para medir a pressão do reservatório de fornecimento de gás de teste.
A câmara de fornecimento de gás de teste fornece gás de teste a pressão constante para o lado de alta pressão da célula de teste. O volume da câmara deve ser suficiente para garantir que, durante o teste, a queda de pressão no lado de alta pressão devido à condução do gás de teste da peça de teste para o lado de baixa pressão não exceda 1% da pressão de teste.
Uma bomba de vácuo é uma bomba que pode evacuar a célula de teste a uma pressão de 10 Pa ou menos.
Um sensor de temperatura é um sensor colocado na célula de teste que é usado para medir a temperatura de teste e pode fornecer uma leitura de 0,1 graus ou melhor.

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