ASTM F1249 y ASTM E96/E96M miden la transmisión de vapor de agua a través de materiales de envasado mediante principios distintos. ASTM F1249 utiliza un sensor infrarrojo modulado para medir el vapor de agua que atraviesa una película, mientras que ASTM E96/E96M emplea un método gravimétrico con copa que registra el cambio de masa a lo largo del tiempo. Ambos métodos pueden determinar la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR), pero expresar los resultados en las mismas unidades no significa que sean intercambiables.

Para elegir un medidor de WVTR para envases alimentarios, hay que considerar primero el nivel de barrera previsto del material, la humedad y la temperatura que requiere la aplicación, y el método especificado para la aceptación. F1249 suele considerarse para películas que requieren una medición instrumental sensible. E96/E96M ofrece procedimientos gravimétricos que pueden ser útiles para diversos materiales, siempre que el cambio de masa pueda medirse en las condiciones seleccionadas. Antes de utilizar los resultados para una especificación, es necesario identificar la edición y el procedimiento aplicables.

Qué mide cada método

En ASTM F1249, una probeta separa un lado humidificado de un lado con gas portador. El vapor de agua que atraviesa la película se transporta hasta un detector infrarrojo, que mide el vapor que llega al lado seco. La tasa informada se obtiene a partir de la transmisión medida a través del área expuesta en condiciones controladas. El método está diseñado para películas y láminas de plástico; la idoneidad para una estructura concreta también depende de su tasa de transmisión prevista y del intervalo validado del instrumento.

ASTM E96/E96M determina la transmisión de vapor de agua a partir del cambio de masa de un conjunto de ensayo sellado. Una probeta cubre la abertura de una copa y crea una barrera entre la atmósfera interior y la atmósfera exterior controlada. En un procedimiento con desecante, la humedad generalmente entra en la copa y el conjunto gana masa. En un procedimiento con agua, la humedad generalmente sale de la copa y el conjunto pierde masa. La tasa se calcula a partir de la pendiente del cambio de masa respecto del tiempo y del área expuesta.

La dirección del movimiento del vapor es importante en estructuras asimétricas. Una película recubierta o multicapa puede exponer distintas caras al lado húmedo durante el uso, y los efectos superficiales o las capas sensibles a la humedad pueden influir en la respuesta medida. Registre qué cara está en contacto con la humedad más alta en cualquiera de los dos métodos; invertir la probeta sin registrar su orientación dificulta la interpretación de la comparación.

Comience por la tasa de transmisión prevista

Una película alimentaria de alta barrera puede transmitir tan poco vapor de agua que una copa gane o pierda masa muy lentamente. En ese caso, un periodo de pesaje corto puede producir una pendiente dominada por la variabilidad de la balanza, cambios en el sellado o deriva ambiental. Prolongar el ensayo puede mejorar la señal del cambio de masa, pero solo si el conjunto permanece estable y las condiciones de ensayo siguen cumpliendo el procedimiento seleccionado. Un ensayo más largo no corrige un sello con fugas.

Los equipos F1249 pueden ofrecer un método de medición más práctico para películas con valores bajos de WVTR, pero un detector infrarrojo no garantiza por sí solo un resultado útil. El intervalo de medición completo, incluida la transmisión de fondo y la incertidumbre cerca del límite inferior, debe ser adecuado para la probeta prevista. Un resultado próximo al fondo del sistema requiere especial atención: un pequeño cambio en el fondo o en la integridad del sello puede representar una gran proporción de la señal medida.

Con tasas de transmisión más altas, una copa gravimétrica puede producir un cambio de masa fácilmente medible. Aun así, el ensayo requiere suficientes observaciones para establecer una pendiente fiable una vez concluido el periodo inicial de acondicionamiento. El primer intervalo después del montaje puede reflejar cambios en la humedad almacenada en la película o en el conjunto de ensayo, en lugar de una transmisión estable a través de la probeta. Una tendencia lineal y uniforme de masa respecto del tiempo resulta más informativa que una única diferencia entre dos pesajes.

En cualquiera de los dos métodos, compare el resultado previsto con el intervalo de medición utilizable a la temperatura, humedad y área de ensayo previstas. Un límite de detección declarado, por sí solo, no describe la repetibilidad, el comportamiento del fondo ni el tiempo necesario para obtener un resultado notificable.

Por qué las condiciones de ensayo pueden cambiar la clasificación

La WVTR es una tasa determinada en condiciones especificadas. La afectan la temperatura y la diferencia de presión de vapor de agua a través de la película. La humedad relativa forma parte de esa descripción, pero sus valores no pueden interpretarse independientemente de la temperatura: el mismo porcentaje a una temperatura diferente representa una presión de vapor de agua distinta.

Dos informes pueden indicar ambos la WVTR en g/(m²·día) y, aun así, describir ensayos materialmente distintos. Para compararlos se necesitan la temperatura, la humedad o presión de vapor a ambos lados, la orientación de la probeta, el acondicionamiento, el área expuesta y el método. El procedimiento E96/E96M seleccionado también debe indicarse en el informe, ya que las configuraciones con desecante y con agua crean condiciones de contorno diferentes.

La humedad puede cambiar algo más que la fuerza impulsora. Algunas capas sensibles a la humedad absorben agua y modifican su comportamiento como barrera a medida que se humidifican. Una película que funciona bien con un gradiente de humedad moderado puede comportarse de manera distinta cuando su capa de barrera está expuesta a un entorno más húmedo. Por este motivo, dividir la WVTR por una diferencia nominal de presión de vapor no necesariamente hace equivalentes los resultados obtenidos con todas las condiciones de humedad.

Al evaluar materiales para un alimento seco envasado en un entorno húmedo, colocar la cara exterior prevista hacia el lado de mayor humedad permite relacionar los datos con mayor claridad con las condiciones de uso. En el caso de un producto húmedo, puede ser relevante invertir la dirección. Ninguna configuración de laboratorio reproduce todas las características de un envase lleno, pero la dirección elegida debe ser coherente con la cuestión que se está evaluando.

La estructura y preparación de la película afectan el resultado

La medición de una película representa el área expuesta en la celda o copa de ensayo. No incluye automáticamente la contribución de los sellos, pliegues, cierres o esquinas formadas del envase. Por lo tanto, un buen resultado en una película plana no establece la barrera contra la humedad de una bolsa terminada. A la inversa, un resultado deficiente en un envase terminado no demuestra por sí solo que la película tenga una alta transmisión intrínseca.

Corte probetas de material representativo y sin daños, e identifique la dirección de máquina, la orientación de la superficie y la ubicación de muestreo cuando sean relevantes para la estructura. Los poros, arañazos, arrugas y defectos locales del recubrimiento pueden generar resultados muy diferentes entre probetas. Repetir los ensayos en ubicaciones distintas ayuda a diferenciar los defectos locales del comportamiento general de la película.

El espesor también debe considerarse en contexto. En un material uniforme, el espesor afecta la transmisión; sin embargo, comparar dos películas multicapa únicamente por su espesor total puede ocultar cambios en la capa de barrera, la continuidad del recubrimiento o la estructura adhesiva. Registre la información disponible sobre la estructura y el espesor de la muestra. Si se calcula la permeancia o la permeabilidad, informe la base y las unidades; multiplicar por el espesor total no permite comparar de forma sencilla las propiedades del material en todos los laminados.

El sellado es un aspecto distinto del rendimiento de la película. En un ensayo con copa, las fugas alrededor de la probeta pueden confundirse con la transmisión a través de esta. En una celda instrumental, un contacto deficiente, sellos dañados o contaminación también pueden elevar la tasa aparente. Una comprobación en blanco u otra verificación de idoneidad del sistema adecuada al equipo ayuda a identificar problemas de fondo y sellado antes de atribuirlos al material.

Comparación de los datos de F1249 y E96/E96M

No existe un factor de conversión universal entre los resultados de los dos métodos. Utilizan sistemas de medición distintos y pueden exponer la probeta a diferentes distribuciones de humedad, circulación de aire e historiales de equilibrio. Incluso cuando las condiciones nominales de temperatura y humedad son similares, esas diferencias pueden ser importantes en una película cuyas propiedades cambian con su contenido de humedad.

Si una especificación vigente indica un método, utilice ese método y las condiciones indicadas para la aceptación. Los datos del otro método pueden servir para el desarrollo o la resolución de problemas, pero sustituir el método especificado requiere una comparación acordada. Un estudio útil incluye materiales representativos de todo el intervalo de transmisión relevante, varias probetas, una orientación uniforme y condiciones tan similares como permitan los procedimientos. Examine tanto las diferencias entre métodos como la repetibilidad dentro de cada método; la concordancia para una película no demuestra que todos los tipos de estructura concuerden.

No considere que la diferencia entre dos resultados individuales demuestra que uno de los métodos es inexacto. Primero revise el tiempo de acondicionamiento, la integridad del sello, el área utilizada en el cálculo, el intervalo de estado estacionario y la humedad real a cada lado. Un ensayo interrumpido durante la absorción transitoria de humedad puede diferir de uno más largo, aunque ambos instrumentos funcionen correctamente.

Elección de la configuración de ensayo para una película alimentaria

Para un laminado de transmisión muy baja, comience con un sistema F1249 cuyo intervalo demostrado cubra la WVTR prevista en las condiciones requeridas. Confirme que el fondo sea suficientemente bajo y estable, y deje que la probeta y la celda alcancen una respuesta estable. Si se especifica un método con copa, determine si el cambio de masa previsto puede resolverse en un periodo de ensayo viable sin perder el control del conjunto.

Para una película más permeable, un procedimiento con copa E96/E96M puede ser una opción práctica cuando su configuración de humedad se ajuste al propósito del ensayo y permita obtener una pendiente estable del cambio de masa. El procedimiento seleccionado también debe reflejar el gradiente de humedad previsto. Una copa con desecante y una copa con agua no deben considerarse equivalentes por el simple hecho de que ambas produzcan una WVTR gravimétrica.

Cuando se comparen varias películas, mantenga constantes el método, las condiciones, el acondicionamiento y la orientación. Si las tasas previstas abarcan un intervalo amplio, una sola configuración quizá no ofrezca una resolución igualmente útil para todas las muestras; documente cualquier cambio de método o de condiciones de ensayo antes de interpretar la clasificación.

El informe final debe identificar la norma y su edición, el procedimiento, la temperatura, las condiciones de humedad, el área expuesta, la orientación de la probeta, el acondicionamiento, el número de probetas y la WVTR informada con sus unidades. Incluya las desviaciones pertinentes y el criterio utilizado para seleccionar el intervalo de medición estable. Estos detalles permiten comparar posteriormente un resultado con el mismo ensayo, en lugar de hacerlo con un número aislado.