DIN 53122-1 Stanovenie priepustnosti vodnej pary plastových a elastomérnych fólií, papierov, kartónov a iných plochých materiálov - Časť 1: Gravimetrická metóda

Norma „DIN 53122-1 Skúšanie plastových a elastomérových fólií, papierov, kartónov a iných plochých materiálov – Stanovenie priepustnosti vodnej pary – Časť 1: Gravimetrická metóda“, vydaná Nemeckým inštitútom pre normalizáciu (DIN), opisuje testovaciu metódu na stanovenie priepustnosti vodnej pary pomocou gravimetrickej metódy.

Norma DIN 53122-1 obsahuje gravimetrickú testovaciu metódu na meranie pomeru priepustnosti vodnej pary (WVTR), známeho aj ako pomer priepustnosti vodnej pary (MVTR), plochých materiálov. Táto norma poskytuje spoľahlivú, konvenčnú metódu na meranie toho, ako ľahko vodná para prechádza plochými materiálmi. Táto metóda sa široko používa v oblasti kontroly kvality a vývoja materiálov v odvetviach, ako sú:

Obaly (pre potraviny, liečivá, elektroniku a všade tam, kde je kritická kontrola vstupu alebo výstupu vlhkosti)
Plastové a polymérne fólie
Papier, kartón a vlnitá lepenka
Gumové dosky a elastoméry
Potiahnuté textílie alebo iné bariérové materiály

Materiály s vysokou bariérovou schopnosťou (napr. hliníkové fóliové lamináty) zvyčajne vykazujú veľmi nízku priepustnosť vodnej pary (<0,1 – 1 g/m²/deň), zatiaľ čo priepustnejšie materiály, ako je papier alebo niektoré plasty, môžu prekročiť 10 – 50 g/m²/deň.

Táto testovacia metóda sa spolieha na zmenu hmotnosti (gravimetriu) na určenie množstva vodnej pary prechádzajúcej testovanou vzorkou. Existujú dve bežné konfigurácie (často označované ako suchý pohár a mokrý pohár):

Metóda A (najbežnejšia pre bariérové materiály): Skúšobná vzorka sa uzavrie v nádobe obsahujúcej silné vysúšadlo (suchá strana, napr. chlorid vápenatý alebo silikagél). Nádoba sa umiestni do prostredia s kontrolovanou vysokou vlhkosťou (zvyčajne 85 alebo 90 percent relatívnej vlhkosti pri teplote 23 alebo 38 stupňov Celzia). Vodná para z prostredia difunduje cez materiál do nádoby, čo spôsobuje, že nádoba časom priberá na hmotnosti.
Metóda B (pre materiály s vyššou priepustnosťou): Nádoba sa naplní vodou (mokrá strana, 100 % relatívna vlhkosť vo vnútri) a vonkajšia strana sa reguluje na nižšiu vlhkosť. Voda sa odparuje a difunduje smerom von, čo spôsobuje stratu hmotnosti nádoby.

Tento proces vo všeobecnosti nasleduje tieto kroky:

Pripravia sa a kondicionujú kruhové alebo plošne testovacie vzorky.
Nádoba na vzorku je tesne utesnená (na zabránenie úniku sa používa vosk, mastnota alebo mechanické stlačenie).
Testovacie zariadenie je vystavené konštantnej teplote a relatívnej vlhkosti v klimatickej komore.
Nádoby sa pravidelne vážia (denne alebo v definovaných intervaloch), kým sa nedosiahne konštantná lineárna zmena hmotnosti.
Koeficient prenosu vodnej pary (WVTR) sa vypočíta zo sklonu krivky závislosti hmotnosti od času.

Prenosová rýchlosť sa vo všeobecnosti vyjadruje v g/(m²·deň) (gramy vodnej pary na meter štvorcový/deň), normalizovaná na referenčnú hrúbku, pre homogénne materiály.

Pokiaľ ide o testovacie podmienky, teplota a vlhkosť sú presne definované (napr. tropické podmienky, ako napríklad 23 stupňov Celzia s 85-percentnou relatívnou vlhkosťou alebo 38 stupňov Celzia s 90-percentnou relatívnou vlhkosťou).

Pokiaľ ide o čas stabilizácie, materiály musia dosiahnuť stabilný difúzny stav (zvyčajne dni až týždne pre dobré bariéry).

Z hľadiska citlivosti a zdrojov chýb môžu výsledky ovplyvniť okrajové efekty, zlé utesnenie, kolísanie teploty alebo nehomogénne materiály.

Táto metóda je vhodná pre široký rozsah hodnôt priepustnosti vodnej pary, od veľmi nízkych (fólie s vysokou bariérou) až po vysoké hodnoty. Pre ultra nízke priepustnosti možno uprednostniť normu DIN 53122-2 (nosný plyn/manometrické alebo elektrolytické metódy) alebo normu ISO 15106.

Metóda uzatvárania je veľmi podobná normám ASTM E96 (postup A alebo B), ISO 2528, JIS Z 0208 a TAPPI T 464. Mnoho moderných zariadení tiež tvrdí, že sú v súlade s normou DIN 53122-1.

Hoci sa stále používa ako referencia, najmä v Európe, pre niektoré staršie špecifikácie, mnohé laboratóriá teraz používajú rýchlejšie metódy založené na senzoroch (napr. infračervené, elektrolytické alebo modulované infračervené senzory podľa normy ISO 15106-1/2/3) na rutinné testovanie. Gravimetrické metódy s pohárikmi však zostávajú referenčnou technikou na overovanie a pre materiály s veľmi nízkou alebo veľmi vysokou prenosovou rýchlosťou.

Stručne povedané, norma DIN 53122-1 opisuje metódu na určenie hrúbky papiera a kartónu pomocou mechanického merania za špecifických podmienok. Presné meranie hrúbky je kľúčové pre výpočet hustoty a objemu a kontrolu kvality v papierenskom priemysle a spracovateľskom priemysle.

Táto norma definuje:

Špecifikácie meracieho zariadenia
Tlak aplikovaný počas merania
Príprava a kondicionovanie vzorky
Požiadavky na podávanie správ

Hrúbka sa určuje umiestnením vzorky papiera alebo kartónu medzi dva rovnobežné meracie povrchy pod špecifickým tlakom. Vertikálna vzdialenosť medzi povrchmi sa zaznamenáva ako hrúbka materiálu.

Zariadenia používané pri testoch zvyčajne pozostávajú z nasledujúcich zariadení:

Plochá nákova (meracia plocha)
Pohyblivá prítlačná pätka.
Mechanizmus s pevným zaťažením
Indikátor citlivosti (analógový alebo digitálny)

Norma DIN 53122-1 špecifikuje prísne testovacie parametre na zabezpečenie opakovateľnosti:

Vzorky by mali byť kondicionované v štandardnej atmosfére. Tým sa zabráni rozmerovým zmenám súvisiacim s vlhkosťou.
Táto norma definuje kontaktný tlak medzi meracími plochami a vzorkou. Tlak musí byť kontrolovaný, pretože:
Príliš veľký tlak stlačí papier.
Príliš nízky tlak vedie k nekonzistentným údajom.
Pre zabezpečenie konzistentných upínacích charakteristík sú priemer a kontaktná plocha prítlačnej pätky štandardizované.

Na rôznych miestach sa vykonávajú viaceré merania a zaznamenáva sa aritmetický priemer.

Norma DIN 53122-1 sa široko používa v nasledujúcich oblastiach:

Kontrola kvality pri výrobe papiera.
Výroba obalových kartónov
Overenie špecifikácie tlačového papiera
Výskumné a vývojové laboratóriá
Testy vhodnosti pre obchodné transakcie

Odvetvia ako baliarstvo, vydavateľstvo a výroba špeciálneho papiera sa spoliehajú na štandardizované merania hrúbky, aby sa zabezpečila konzistentnosť výkonu.

Hrúbka priamo ovplyvňuje nasledujúce faktory:

Tvrdosť a tuhosť
Tlačiteľnosť
Nepriehľadnosť
Objem a hustota
Skladacie správanie
Výkon vysekávania

Záverom možno povedať, že norma DIN 53122-1 poskytuje presnú, opakovateľnú a medzinárodne harmonizovanú metódu na určovanie hrúbky papiera a kartónu.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 53122-1.