PT91892B - Processo para a determinacao do grau de transmissao de vapor de agua - Google Patents
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Description
processo de ensaio da presente invenção proporciona um meio para separar materiais permeáveis ao vapor de água por grau de transmissão de vapor de água (MVTR).
método de teste da presente invenção permite valores de MVTR reproduzíveis e seguros para materiais, tais como alguns têxteis, que passam o vapor de ãgua a elevado grau. A graus elevados é difícil para alguns ensaios diferenciar entre os graus. Ao utilizar o método da presente invenção, esses materiais podem ser avaliados e comparados por meio dos valores da transmissão de vapor de água obtidos pelo método da presente invenção.
O.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
É útil dispor de um método de ensaio para a determinação do grau de transmissão de vapor de água (MVTR) de materiais altamente permeáveis. Aqui, esses materiais serão considerados por referência a têxteis de vestuário, mas entenda-ee que o teste da presente invenção não se limita a têxteis para vestuário.
As experiências de utilização de vestuário mostraram uma correlação positiva de conforto distinto e regulação de calor termofisiológico com a permeabilidade de vapor de água dos têxteis. 0 corpo humano produz transpiração que, por evaporação, liberta o calor e arrefece o corpo.
A evaporação da transpiração e dissipação do vapor é necessária ã regulação da temperatura do corpo. (Veja-se Hollies et al, ” Clothing Comfort Ann Arbor Scientific, publicado em 1977). Sob condições de stress de calor, o grau de produção de transpiraçao pode atingir os 18.000 g/[m x 24 horas]. (Veja-se Kerslake, The Stress of Hot Environments Univereity Press, Cambridge 1972). Um método de teste por MVTR para têxteis possuiria a capacidade de medir graus de transmissão no mínimo iguais ao grau de produção de transpiração possível. Além disso, os valores de MVTR do método de teste deveriam estar numa proporção aproximada ã actual permeabilidade ao vapor de água dos têxteis.
Também se demonstrou que vários polimeros naturais e sintéticos podem apresentar permeabilidades diferentes, dependendo da humidade das duas proximidades (Difusão em Polimeros, Eds. Crank, J. and Park, G.S. Academic Press, London and New York, 1968). A medição sob uma condição pode não ser indicativa de realização numa condição diferente. A humidade dentro de artigos de vestuário pode alcançar níveis elevados durante o stress de calorj as situações de maior stress têm elevada humidade exterior também.
Um teste de MVTR para têxteis para vestuário deveriam simular estas condições de elevada exigência fisiológica por MVTR.
Conhecem-se inúmeros métodos de ensaio
- 2 para a determinação da transmissão de vapor de ãgua através de materiais. Num ensaio tipo, o método do recipiente de agua vertical, corta-se uma amostra que se adapta bem à boca do recipiente de teste que está parcialmente cheia com água. Dirige-se ar de humidade relativa conhecida através do recipiente, retirando vapor de água através da amostra. 0 ensaio é isotérmico. 0 método ASTM Ε 96-80-B e o ensaio de Permeabilidade / Absorção SATRA sao exemplos deste ensaio tipo.
As limitações dos métodos de ensaio do recipiente vertical estão listadas a seguir:
1) É difícil que a temperatura e a humidade relativa da atmosfera, bem como a velocidade do vento seja controlada rigorosamente, tomando o teste dispendioso.
2) 0 espaço superior entre a amostra e a água dentro do recipiente pode ser padronizado, normalmente a 3/4 - 1 polegada.
Um espaço superior demasiado pequeno toma o manuseamento do recipiente difícil pois qualquer água acidentalmente derramada na amostra pode alterar o valor do MVTR. Contudo, ã medida que o espaço aumenta, os valores de MVTR caiem, necessitando de um longo tempo de ensaio. É normal ton tempo de ensaio de 24 horas. Além disso, ã medida que o espaço superior aumenta, o ensaio perde a capacidade de descriminar entre materiais de moderada e elevada permeabilidade e o MVTR perde proporcionalidade à permeabilidade.
3) Os materiais de elevada permeabilidade fazem com que a humídade da amostra sob a superfície se desvie da humidade relativa nominal de 100Z e se aproxime da humidade relativa do ambiente de ensaio.
Saryan, Sarkin S., num artigo, A Method of Determination of Water Vapor Absorption and Simultaneous Transmiesion through Shoe Upper Materials, apresentado na
- 3 na reunião anual da A1CA em Junho de 1968, descreve um método de recipiente de água vertical. Utiliza uma gaze no recipien te para mitigar o derrame de água nas amostras de couro. Contudo, outras limitações do método de recipiente vertical, como se descreveu anteriormente, ainda se encontram presentes.
Seligsberger Ludwig, num artigo, ”A Versatile Method for Measuring the Water Vapor Absorption of Leather and Other Sheet Materials”, apresentado na XI Conferência do IULCS em 9 de Setembro de 1969, descreve um método de recipiente de água vertical que elimina completamente o espaço superior colocando um feltro em torcida dentro do recipiente de água, colocando uma membrana impermeável à água e permeável ao vapor sobre o feltro e colocando a amostra sobre a membrana. Contudo, o método não é isotérmico e exige uma temperatura mais quente no recipiente do que no ar adicionando mais uma limitação ao ensaio. As outras limitações do teste do recipiente de água vertical ainda se mantêm.
Um outro ensaio tipo conhecido é o ensaio de recipiente invertido. 0 ensaio é semelhante aos métodos de recipiente vertical excepto o recipiente de medição estar invertido, colocando a amostra em contacto directo com a água. 0 Método ASTM £96-80 também descreve este tipo de ensaio.
As limitações deste ensaio são as descritas a seguir:
1) De novo, a temperatura, a humidade relativa e a velocidade do vento devem ser controladas com rigor.
2) Os materiais a ser ensaiados devem de ser impermeáveis ã água.
3) 0 MVTR é limitado pela permeabilidade da camada de ar circundante que é influenciada pela forma da superficie do recipiente, pela turbulência do ar, bem como pela velocidade do vento.
Um outro método conhecido para a determinação da transmissão do vapor de água é designado pelo método
dessecante modificado. Este é vulgarmente utilizado com materiais de baixa absorção, como os tecidos. Neste método, uma membrana porosa, não-hidrófila, impermeável ã água e permeável ao vapor está suportada por um aro flutuante suficientemente largo para segurar o conjunto de recipiente de teste e da amostra a seguir descrito. 0 aro com a membrana está a boiar sobre um banho de água de temperatura controlada.
A amostra assenta sobre a membrana. Faz-se um recipiente de£ secante enchendo parcialmente um recipiente com uma solução saturada de sal de acetato de potássio, com excesso de sal.
A boca do recipiente é pesada e colocada sobre a amostra por um tempo pre-determinado, pesada de novo, e calcula-se o MVTR a partir da captação do peso da água. Este método elimina muitas das limitações do ensaio tipo do recipiente vertical. Especificamente, não há necessidade de um apertado controle da humidade do ambiente como também da interface — ar-amostra. Os problemas associados com o espaço superior de ar entre a amostra e a água são eliminados com a utilização da membrana impermeável ã água e permeável ao vapor. Contudo, o método ainda possui limitações de praticabilidade e simulação de actuação. 0 acetato de potássio possui uma humidade relativa de equilíbrio de cerca de 20Z. Esta baixa humidade faz com que o sal absorva o vapor de água do ar do laboratório típico. Oe cristais derramados formarão uma película vis^ cosa que se espalha e é difícil de remover por completo das paredes do laboratório. Os recipientes de dessecante expostos ao ar absorverão a humidade, reduzindo o seu tempo de vida útil. Além disto, a parte superior do material de teste é exposto a uma humidade relativa baixa, atípica de muitas apli. cações. A solubilidade do acetato de potássio é de cerca de 230 gm/100 gm de água. Esta elevada solubilidade faz com que uma grande quantidade de sal entre na solução quando a humidade passa para dentro do recipiente e o tempo de vida do recipiente, até que todo o sal em excesso tenha entrado na solu ção, é assim curto. Para alcançar um tempo de vida útil prático, a solução deve ser misturada com uma concentração de sal inicial que resulta numa consistência semelhante a uma pasta que faz contacto completo, entre o dessecante e a mem- 5 -
brana do recipiente, difícil de alcançar.
Álém disto, a preparaçao de dessecante requer mais de 12 horas para atingir uma mistura uniforme da solução saturada com sal em excesso.
A presente invenção proporciona um método de teste mais satisfatório de medição do MVTR por utilização de um sal diferente, especialmente do grau de transmissão do vapor de água (MVTR) de materiais altamente permeáveis tais como os têxteis. Testaram-se materiais diferentes por este método e determinou-se que podem ser avaliados e comparados pela permeabilidade por meio de valores de MVTR obtidos por este teste.
teste proporciona resultados reproduzíveis que não são facilmente influenciados por erro do operador.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista ampliada do conjunto de ensaio da presente invenção.
A Figura 2 é uma vista do conjunto de ensaio da presente invenção .
RESUMO DA INVENÇÃO
Referindo a Figura 1 e 2, o método da presente invenção é constituído, em combinação com a solução de sal apropriada, pela sequência seguinte:
i) coloca-se a amostra a ser testada sobre uma membrana permeável ao vapor de água (1) num suporte (2) em banho de água a temperatura controlada (3) mantido a uma temperatura substancíalmente igual ã do ambiente de ensaio, ii) inverte-se sobre a amostra um recipiente de ensaio de peso determinado (4), que contem uma solução salina saturada (5) e vedado com uma membrana impermeável ã água mas permeável ao vapor de água (6),
iii) após um tempo pre-determinado, pesa-se o recipiente e regista-se a captação de água por comparação com o peso do recipiente antes do passo ii).
Para se traduzir a recuperação de peso num meio para se comparar oe graus de transmissão entre materiais, calcula-se o MVTR de acordo com a seguinte fórmula
MVTR (g/[m xtempo do teste])-(Peso (g) da captação de água no recipiente [Área (m ) do bocal do recipiente x s ' t 7 x tempo do teste ]) sal utilizado descreve-se mais adiante.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO
As membranas preferidas são as membranas micro-porosas, permeáveis ao vapor de água, de poli(tetra-fluo ro-etileno)expandido, (ePTFE), como as descritas na Patente Americana n2.3953566. Outros tipos de membranas que podem ser utilizados incluem os fabricados a partir poliuretanos respiráveis. É suficiente que as duas membranas utilizadas no método de teste da presente invenção sejam permeáveis ao ( - ; vapor de ãgua. Contudo, de preferência, a permeabilidade ao vapor de água combinada das duas membranas deve ser suficientemente elevada para produzir um MVTR de pelo menos dez vezes o da amostra.
Um sal preferido é o cloreto de sódio.
As soluções salinas saturadas de certos sais mantêm humidades relativas definidas a temperatura constante. Estas soluções devem conter um excesso de sais para assegurar a saturação permanente. Outros sais utilizáveis incluem o cloreto de potássio. Ê suficiente que o sal possua :
1) uma humidade relativa de equilíbrio que estimule • de modo apropriado condições de utilização finais « !
. e que seja maior do que a humidade da atmosfera em
- 7 que se desenvolve o método de teste. De preferência esta humidade relativa é maior do que 20Z , com maior preferência superior a 50Z e de modo ainda mais preferido maior do que 70Z,
2) solubilidade suficientemente baixa para que os recipientes de deseecante possuam um tempo de vida útil prático, e
3) a solução seja livre de fluir com sal em excesso presente. 0 cloreto de sódio como um sal preferido preenche estas características, mantendo uma humidade relativa de equilíbrio de cerca de 76Z uma solubilidade de 35g/100 gm de água, e fluxo livre.
A temperatura de ensaio preferida é de 232C. Aumentando a temperatura aumentará o MVTR medido, ediminuindo a temperatura diminuirá o MVTR medido. Pode utilizar-se qualquer temperatura à qual o sal forme um dessecante prático de humidade relativa conhecida.
Conduziram-se as experiências para demons trar a capacidade do método de ensaio para medir elevados graus de transmissão, e graus aproximadamente proporcionais à permeabilidade do material.
Para demonstrar os elevados graus de transmissão obtíveis com a presente invenção, realizou-ee o ensaio sem amostra entre as duas membranas de ePTFE do aro e do recipiente. A temperatura foi de 232C e o sal dessecante foi o cloreto de sódio. 0 MVTR de médio medido foi de cerca de 34,200 g/ [m x 24b]. Ensaiou-se uma camada da mesma membrana por ASTM E96-80-B a 232C e 50Z de humidade relativa. 0 MVTR de média medido foi de cerca de 1120 g/[m^x24h].
Para demonstrar proporcionalidade aproximada à permeabilidade, ensaiou-se um material constituído por ePTFE laminado a um tafetá de nylon numa camada simples, depois em duas camadas, e quatro camadas. Cada camada adicional reduz a permeabilidade total de modo proporcional. Realizaram-se ensaios por ASTM E96-80-B (23SC, 50Z de hnmidade
relativa) e pelo método da presente invenção (a 232C) utilizando cloreto de sal como sal dessecante. Os resultados estão representados no Quadro 1.
QUADRO 1
Efeito de camadas adicionais de materiais idênticos sobre o
MVTR
MVTR(g/ [m2x24b])
Número de camadas de material de teste
ASTM-E96-80-B
Método da
Presente
Invenção
1130 820
2620 950
4880 1020
Notoriamente, a proporcionalidade está muito mais aproximada pelo método da presente invenção.
Também são possíveis variações deste método. Por exemplo, o material da amostra pode ser agrafado no aro no lugar da membrana que está normalmente colocada no aro.
Nesta variação, o limite superior de MVTR mensurável pode atingir cerca de 70.000 g/[m2x24h]. Noutra variação, o material da amostra pode ser selado directamente à superfície aberta do recipiente, em lugar da membrana a qual está normalmente selada ao recipiente. 0 material da amostra deve ser impermeável ã água.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÕES- lã. Processo para a determinação do grau de transmissão de vapor de água de determinados materiais impermeáveis à água e permeáveis ao seu vapor caracterizado por:i) se colocar uma amostra do material sobre uma membrana impermeável á água e permeável ao vapor de água num suporte em banho de água a temperatura controlada mantido a uma temperatura essencialmente igual á temperatura ambiente, ii) se inverter sobre a amostra um recipiente de ensaio de peso determinado, que contem uma solução salina saturada, e vedado com uma membrana ã prova de água mas permeável ao vapor de água, possuindo o referido sal uma humidade relativa de equilíbrio maior do que a da atmosfera em que se desenvolve o processo e na qual uma solução do sal flui livremente nas condições ambientais, iii) apõs um tempo pre-determinado, se pesar o recipiente e registar a captação de água por comparação com o peso de recipiente anterior ao passo ii), iv) se determinar a velocidade de transmissão do vapor de água.- 2§. Processo de acordo com a reivindicação1, caracterizado por o material ser constituído por têxteis para vestuário.- 10 A requerente reivindica a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 3 de Outubro de 1988, sob o número de série 252,832.
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