TAPPI T 523 Dynamisk mätning av vattenångaöverföring genom arkmaterial

I standarden "TAPPI T 523 Dynamic measurement of water vapor transfer from sheet materials" utvecklad av Technical Association of the Pulp, Paper and Converting Industries (TAPPI), anges att vattenångöverföringen av arkförpackningsmaterial, särskilt bestruket papper barriärfilmer, vid vilken normal eller hög temperatur som helst. En procedur som använder en sluten cell för att snabbt bedöma förhållandet (WVTR) beskrivs.

Denna procedur innebär att ett provark placeras mellan ett rum med hög luftfuktighet (90 procent relativ luftfuktighet) och ett torrt rum (5 procent eller mindre relativ luftfuktighet) och bestämning av hastigheten för fuktförändringar i det torra rummet. Med hjälp av en kalibreringskurva kan dessa dynamiska testresultat omvandlas till gram fukt per kvadratmeter-dygn.

Denna procedur är en allmän metod som tillåter användning av vilken dynamisk mätanordning som helst. Denna metod är inte avsedd för miljö-, Food and Drug Administration (FDA) eller andra regulatoriska tillämpningar.

De klimatförhållanden som förpackningsmaterial utsätts för varierar mycket, så testning av vattenångtransmission med vilken procedur som helst tjänar till att jämföra olika material snarare än att förutsäga deras faktiska prestanda i fält. Även om vissa barriärmaterial genomgår förändringar i sitt fasta tillstånd under 38 grader, används denna förhöjda temperatur ofta för att påskynda gravimetrisk vattengenomsläppningstestning (TAPPI T 464 Vattenångtransmissionshastighet för papper och kartong vid förhöjd temperatur och luftfuktighet). Dynamiska procedurer är tillräckligt känsliga så att varken farligt höga temperaturer eller en stor luftfuktighetsgradient krävs.

Hastigheten för fuktöverföring från en relativt fuktig atmosfär över en barriär till en torrare atmosfär varierar med tiden tills jämvikt uppnås. Längden på övergångsperioden varierar beroende på testmaterialets förmåga att lösa upp och hålla kvar vatten. Om testmaterialet sväller blir det också en förändring av diffusionskoefficienten. Till exempel, med en hydrofob plastfilm, uppnås jämvikt normalt på mindre än en timme. Papper med barriärfilm på båda sidor kan ta dagar att stabilisera sig.

Med ett dynamiskt testförfarande kan dock hastigheten för överföring av vattenånga genom barriärmaterialet under övergångsperioden användas för att utvärdera barriärkvaliteten hos materialet. Värden uppmätta på detta sätt kan jämföras med värden som erhålls under steady-state förhållanden eller användas direkt för kontrolländamål när en lämplig korrelation uppnås. Grundkravet för dynamisk provning är att förhållandena som styr flödet är konstanta.

Materialprovet för testning tas i enlighet med standarden "TAPPI T 400 Provtagning och godkännande av ett enda papper, kartong, kartong eller relaterad produkt". Trippelprover bör väljas från varje testenhet, fria från defekter, nålhål eller andra defekter som inte är normala för materialet, och av lämplig storlek för att passa den utrustning som används.

När det gäller konditionering är helt hydrofoba testprover inte känsliga för vatten och tillfredsställande jämvikt uppnås snabbt i en normal testcykel.

De dynamiska mätanordningskomponenterna som används i testerna är:

• Permeabilitetscell utformad så att ett definierat område av testprovet är inklämt mellan två kammare. Det ena facket innehåller en torr atmosfär, det andra facket innehåller en atmosfär med hög relativ fuktighet.
• Kompressionsarrangemang som möjliggör snabb insättning och borttagning av testprovet när cellen är öppen och när cellen är stängd är ordentligt förseglad för att förhindra betydande läckage av vattenånga mellan den omgivande atmosfären och den torra kammaren.
• Fuktkammaren innehåller åtgärder för att hålla luftfuktigheten inom plus/minus 2 procent av den önskade nivån. Genom att använda flytande vatten eller en mättad svamp kan en väsentligen mättad atmosfär i kammaren uppnås med avståndet mellan vätskan och provet som är litet men utan direkt kontakt mellan vätskan och provet. Lägre luftfuktighet kan uppnås genom att använda mättade saltlösningar istället för vatten eller en gasström med noggrant kontrollerad luftfuktighet.
• Den torra kammaren, med anslutningar till en reningsgaskälla såsom kväve eller ren luft, torkas till 5 procent eller mindre relativ fuktighet enligt kravet på enheten. Kammaren renas med torr gas, isoleras med ventiler, och fuktackumulering mäts. Det är viktigt att ytorna på den torra kammaren inte absorberar betydande mängder fukt.
• Fuktsensor och indikator som reagerar snabbt och kan mäta en relativ luftfuktighetsförändring på 0,05 procent eller mindre. Sensorn mäter fuktighetsförändringen i den torra kammaren för testning. Sensorn kan vara en stråle av infraröd strålning, ett elektriskt motståndselement eller en elektrolytisk cell. Hastigheten för fuktförändringen i den torra cellen bestäms av den tid det tar för koncentrationen att ändras mellan två valda nivåer eller dess förändring över en tidsperiod.
• Temperaturkontrollsystemet krävs för att hålla permeabilitetscellen och testprovet vid en konstant, känd temperatur inom plus/minus 0,2 grader.

Bland de många test-, mätnings-, analys- och utvärderingsstudier som den tillhandahåller för företag inom olika sektorer, tillhandahåller vår organisation även testtjänster definierade i standarden "TAPPI T 523 Dynamisk mätning av vattenångaöverföring från arkmaterial", med en utbildad och expert personal och avancerad teknisk utrustning.