Os plásticos expostos à água são afetados de várias maneiras:
No entanto, a exposição à umidade, a imersão em água e a exposição à água fervente podem resultar em respostas materiais significativamente diferentes. O teor de umidade em equilíbrio pode ser usado para comparar a quantidade de água absorvida por diferentes tipos de plásticos quando expostos à umidade. O teor de umidade determinado em condições de desequilíbrio pode ser usado para comparar diferentes lotes do mesmo material e para determinar a constante de difusão do material, determinada sob condições de exposição à umidade em desequilíbrio cuidadosamente controladas e ao utilizar amostras de plástico de dimensões especificadas.
A norma "ISO 62 Plásticos - Determinação da absorção de água", desenvolvida pela Organização Internacional de Normalização (ISO), descreve um procedimento para determinar as propriedades de absorção de umidade em toda a espessura de plásticos sólidos em formas planas ou curvas. Esta norma também descreve procedimentos para determinar a quantidade de água absorvida por amostras de plástico de dimensões definidas quando imersas em água ou expostas ao ar úmido sob condições controladas.
O coeficiente de difusão de umidade através da espessura pode ser determinado para um material monofásico assumindo o comportamento de difusão Fickiana com propriedades de sorção de umidade constantes em toda a espessura do corpo de prova. Na difusão Fickiana, há um fluxo de um nível de concentração mais alto para um nível de concentração mais baixo. Este modelo é válido para materiais homogêneos e compósitos de matriz polimérica reforçada testados abaixo de suas temperaturas de transição vítrea. No entanto, algumas matrizes bifásicas, como epóxis curados, podem exigir um modelo de sorção multifásica não abrangido por esta norma.
Idealmente, a melhor comparação das propriedades de absorção de água ou dos coeficientes de difusão dos materiais deve ser feita usando apenas o teor de umidade de equilíbrio dos plásticos submetidos às mesmas condições. A comparação de materiais usando suas propriedades de equilíbrio de umidade não pressupõe, e portanto não se limita a, comportamento de difusão Fickiana monofásica.
Alternativamente, a absorção de água de amostras plásticas de dimensões definidas submetidas à imersão ou umidade por um período arbitrário sob condições controladas pode ser usada para comparar diferentes lotes do mesmo material ou para testes de controle de qualidade de um material específico. Para tais comparações, é essencial que todas as amostras de teste tenham as mesmas dimensões e, na medida do possível, as mesmas propriedades físicas (por exemplo, lisura da superfície, tensões internas). No entanto, o equilíbrio de umidade não é alcançado nessas condições. Portanto, os resultados desses testes não podem ser usados para comparar as propriedades de absorção de água de diferentes tipos de plásticos. Testes simultâneos são recomendados para resultados mais confiáveis.
Os resultados obtidos com os métodos descritos nesta norma internacional são válidos para a maioria dos plásticos, mas não para plásticos celulares, grânulos ou pós, que podem apresentar efeitos adicionais de absorção e capilaridade. A exposição de plásticos à umidade sob condições controladas por períodos específicos permite comparações relativas entre eles. Os testes descritos para determinar o coeficiente de difusão podem não ser aplicáveis a todos os plásticos.
Os corpos de prova são imersos em água destilada a 23°C ou em água destilada fervente por períodos específicos, ou são expostos a 50% de umidade relativa a temperaturas específicas. A quantidade de água absorvida por cada corpo de prova é determinada medindo-se sua variação de massa — ou seja, a diferença entre sua massa inicial e sua massa após a exposição à água — e essa variação é expressa como uma porcentagem da massa inicial. Se necessário, a quantidade de água perdida após a secagem dos corpos de prova também pode ser determinada. Em algumas aplicações, níveis de umidade relativa de 70 a 90% e temperaturas de 70 a 90°C podem ser necessários. Umidade relativa e temperaturas mais altas do que as recomendadas nesta norma podem ser utilizadas mediante acordo entre as partes envolvidas. Quando forem utilizadas condições de umidade relativa e temperatura diferentes das recomendadas, uma descrição completa dessas condições (com as tolerâncias apropriadas) deve ser incluída no relatório de ensaio.
Os seguintes equipamentos são usados principalmente nestes testes:
Pelo menos três corpos de prova devem ser ensaiados para cada material a ser avaliado. Corpos de prova com as dimensões desejadas podem ser preparados por moldagem ou extrusão. Os métodos utilizados para preparar todos os corpos de prova devem ser incluídos no relatório de ensaio.
Os resultados deste método podem ser afetados por efeitos de superfície. Para alguns materiais, podem ser obtidos resultados diferentes entre amostras moldadas e amostras cortadas de uma chapa maior. Quaisquer contaminantes na superfície da amostra de teste que possam afetar a absorção de água devem ser removidos com um agente de limpeza que não seja prejudicial ao plástico. O grau de dano deve ser determinado de acordo com a norma ISO 175.
Após a limpeza, as amostras devem ser deixadas secar por pelo menos duas horas a 23 °C e 50% de umidade relativa antes de iniciar o teste. Luvas limpas devem ser usadas ao manusear as amostras para evitar contaminação. O agente de limpeza não deve afetar a absorção de água. Os efeitos do agente de limpeza podem ser ignorados na determinação do teor de umidade de equilíbrio.
As amostras devem ser cuidadosamente secas antes do teste. Por exemplo, a 50 graus Celsius, é necessário um tempo de secagem de um a dez dias; o tempo exato depende da espessura da amostra. Utilizam-se pelo menos 8 ml, mas não menos que 300 ml, de água destilada para cada centímetro quadrado da superfície total da amostra de teste. Isso evita a concentração excessiva de quaisquer produtos de extração na água durante o teste. Cada conjunto de três amostras de teste é colocado em um recipiente separado e completamente submerso em água ou exposto a 50% de umidade relativa.
Se várias amostras da mesma composição forem testadas, elas podem ser colocadas juntas no mesmo recipiente, adicionando-se pelo menos 300 ml de água. No entanto, neste caso, o contato superficial significativo entre as amostras ou com as paredes do recipiente é inaceitável e deve ser evitado. Grades de aço inoxidável podem ajudar a manter uma separação aceitável entre as amostras. Para amostras com densidade inferior à da água, as amostras são imersas em uma cesta de arame de aço inoxidável conectada a um peso de ancoragem por um fio de aço inoxidável. O contato superficial do peso de ancoragem com as amostras deve ser evitado.
De acordo com esta norma, os seguintes métodos de teste são aplicados:
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