TAPPI T 523 Medição dinâmica de transferência de vapor de água através de materiais em folha

Na norma "TAPPI T 523 Medição dinâmica da transferência de vapor de água de materiais em folha" desenvolvida pela Associação Técnica das Indústrias de Celulose, Papel e Conversão (TAPPI), afirma-se que a transferência de vapor de água de materiais de embalagem em folha, especialmente papel revestido filmes de barreira, em qualquer temperatura normal ou alta. É descrito um procedimento utilizando uma célula fechada para avaliar rapidamente a proporção (WVTR).

Este procedimento envolve colocar uma folha de amostra entre uma sala com alta umidade (90% de umidade relativa) e uma sala seca (5% ou menos de umidade relativa) e determinar a taxa de mudança de umidade na sala seca. Por meio de uma curva de calibração, esses resultados de testes dinâmicos podem ser convertidos em gramas de umidade por metro quadrado-dia.

Este procedimento é um método geral que permite o uso de qualquer dispositivo de medição dinâmica. Este método não se destina a nenhuma aplicação ambiental, da Food and Drug Administration (FDA) ou outras aplicações regulatórias.

As condições climáticas às quais os materiais de embalagem são expostos variam muito, portanto, o teste de transmissão de vapor de água por qualquer procedimento serve para comparar diferentes materiais, em vez de prever seu desempenho real em campo. Embora alguns materiais de barreira sofram alterações em seu estado sólido abaixo de 38 graus, essa temperatura elevada é frequentemente usada para acelerar testes gravimétricos de transmissão de água (TAPPI T 464 Taxa de transmissão de vapor de água de papel e papelão em temperatura e umidade elevadas). Os procedimentos dinâmicos são suficientemente sensíveis para que não sejam necessárias temperaturas perigosamente elevadas nem um grande gradiente de humidade.

A taxa de transferência de umidade de uma atmosfera relativamente úmida através de uma barreira para uma atmosfera mais seca varia com o tempo até que o equilíbrio seja alcançado. A duração do período de transição varia dependendo da capacidade do material de teste em dissolver e reter água. Se o material de teste inchar, também haverá uma alteração no coeficiente de difusão. Por exemplo, com uma película plástica hidrofóbica, o equilíbrio é normalmente alcançado em menos de uma hora. O papel com película de barreira em ambos os lados pode levar dias para estabilizar.

Contudo, com um procedimento de teste dinâmico, a taxa de transmissão do vapor de água através do material de barreira durante o período de transição pode ser utilizada para avaliar a qualidade da barreira do material. Os valores medidos desta forma podem ser comparados com valores obtidos em condições de estado estacionário ou usados ​​diretamente para fins de controle quando uma correlação adequada for alcançada. O requisito básico para testes dinâmicos é que as condições que governam o fluxo sejam constantes.

A amostra do material para teste é coletada de acordo com a norma “TAPPI T 400 Amostragem e aceitação de um único papel, papelão, caixa recipiente ou produto relacionado”. Amostras de teste em triplicado devem ser selecionadas de cada unidade de teste, livres de defeitos, furos ou outros defeitos não normais ao material, e de tamanho apropriado para se adequar ao equipamento utilizado.

Em termos de condicionamento, as amostras de teste totalmente hidrofóbicas não são sensíveis à água e o equilíbrio satisfatório é rapidamente alcançado num ciclo de teste normal.

Os componentes do dispositivo de medição dinâmica utilizados nos testes são:

• Célula de permeabilidade projetada para que uma área definida da amostra de teste fique imprensada entre duas câmaras. Um compartimento contém uma atmosfera seca, o outro compartimento contém uma atmosfera de alta umidade relativa.
• O arranjo de compressão que permite a rápida inserção e remoção da amostra de teste quando a célula está aberta e quando a célula está fechada é devidamente vedado para evitar vazamento significativo de vapor de água entre a atmosfera circundante e a câmara seca.
• A câmara de umidade contém provisões para manter a umidade dentro de mais/menos 2% do nível desejado. Utilizando água líquida ou uma esponja saturada, pode ser alcançada uma atmosfera substancialmente saturada dentro da câmara com a distância entre o líquido e a amostra sendo pequena, mas sem contato direto entre o líquido e a amostra. Taxas de umidade mais baixas podem ser alcançadas usando soluções salinas saturadas em vez de água ou um fluxo de gás com umidade controlada com precisão.
• A câmara seca, com conexões a uma fonte de gás de purga, como nitrogênio ou ar limpo, é seca até 5% ou menos de umidade relativa, conforme exigido pelo dispositivo. A câmara é purgada com gás seco, isolada com válvulas e o acúmulo de umidade é medido. É essencial que as superfícies da câmara seca não absorvam quantidades significativas de humidade.
• Sensor e indicador de umidade que responde rapidamente e é capaz de medir uma mudança de umidade relativa de 0,05% ou menos. O sensor mede a mudança de umidade dentro da câmara seca para teste. O sensor pode ser um feixe de radiação infravermelha, um elemento de resistência elétrica ou uma célula eletrolítica. A taxa de mudança de umidade na célula seca é determinada pelo tempo que leva para a concentração mudar entre dois níveis selecionados ou pela sua mudança ao longo de um período de tempo.
• O sistema de controle de temperatura é necessário para manter a célula de permeabilidade e a amostra de teste a uma temperatura constante e conhecida dentro de mais/menos 0,2 graus.

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