La méthode de pesage en verre est la méthode de base utilisée pour déterminer la perméabilité. Pour cette méthode, le échantillon est placé dans un verre résistant à l’humidité ; à l’intérieur du verre, on place un agent dessiclateur ou de l’eau. Le verre entier est ensuite placé dans une boîte contenant une température et une humidité contrôlées. La poids de l’échantillon est régulièrement mesuré avec un pesoire. La perméabilité est calculée à partir de la pente de la courbe masse-temps, exprimée en g/(m²·24h). Tous les résultats obtenus par les différentes méthodes d’analyse (infrarouge, électrolyse, etc.) doivent être cohérents avec ceux obtenus par cette méthode de base.
Par exemple, la méthode pour perdre du poids consiste à placer un verre d’eau dans le désert et à le peser chaque jour – afin de voir à quelle vitesse elle “maigrit”. La méthode pour gagner du poids, quant à elle, consiste à placer un verre contenant un agent séchant dans une sauna – afin de voir à quelle vitesse il “gagne en poids”. Les deux méthodes fonctionnent de manière opposée, mais elles mesurent la même chose : la quantité d’eau que cette membrane reçoit chaque jour.
Définitions dans les normes
La norme ASTM E96/E96M-24a prévoit deux procédures de mesure fondamentales : la méthode à l’état sec, où un agent dessiccant maintient l’intérieur de la tasse presque sec ; lorsque de l’eau vaporisée entre par l’extérieur, la tasse gagne en masse. La méthode à l’état humide, quant à elle, consiste à maintenir une humidité relative de près de 100 % dans la tasse ; lorsque la vapeur s’échappe, la tasse perd en masse. La norme ISO 2528:2017 spécifie également une méthode gravimétrique pour les matériaux en feuille.
Comment choisir entre la méthode de prise de poids et celle de perte de poids ?
L’important est la direction du mouvement de l’eau vapeur et l’intensité du gradient. Dans le cas de la méthode par l’augmentation de poids, l’humidité relative à l’intérieur de la tasse est proche de 0 %, tandis qu’à l’extérieur, elle atteint 90 % d’humidité relative. Ce niveau de humidité permet aux matériaux à forte barrière et à faible perméabilité de fonctionner efficacement – bien que l’augmentation de poids soit modérée, la direction du mouvement est stable. Dans la méthode par la réduction de poids, l’humidité relative à l’intérieur de la tasse est proche de 100 %, ce qui correspond plus fidèlement à la direction de la diffusion du contenu, qui est généralement une solution aqueuse (solution médicamenteuse, sauce, etc.). Cette méthode convient donc aux matériaux ayant un taux de perméabilité moyen à élevé. Il convient de noter que le sédimentateur peut se saturiser : il doit être remplacé ou les tests doivent être arrêtés avant que l’absorption d’eau ne dépasse la capacité maximale du sédimentateur. Pour la méthode par l’évaporation de l’eau, il est nécessaire de maintenir une distance d’air entre la surface de l’eau dans la tasse et le préparatif testé, afin que la pression de vapeur dans la tasse reste stable.
Points clés de la manipulation
Les cinq étapes importantes pour garantir la fiabilité des données sont les suivantes : ① Réglage de l’état de l’échantillon – avant le test, il est nécessaire de permettre à l’échantillon de s’équilibrer pendant suffisamment de temps à la température et à l’humidité désirées, afin d’éliminer les gradients d’humidité présents dans le matériau ; ② Serrure des bords – il est indispensable que les joints en cire ou les flanges empêchent l’humidité de s’échapper uniquement par les côtés ; ③ Précision de pesée – le balanceur doit être de classe 0,1 mg. Si l’augmentation de poids est trop faible, elle sera masquée par le bruit du balanceur ; ④ Intervalles de pesée – il est important que les variations cumulées de poids se situent dans la zone linéaire du balanceur, et que le temps de pesée à chaque fois soit aussi court que possible ; ⑤ Vitesse du vent dans la boîte d’environnement – la vitesse du flux d’air affecte la épaisseur de la couche limite sur la surface de l’échantillon. Cette vitesse doit être fixée selon les normes. L’ASTM E96, annexe X1, liste cinq combinaisons de température et d’humidité couramment utilisées. Il est obligatoire d’indiquer ces conditions dans le rapport.
Limitations et division du travail entre les différentes méthodes d’analyse utilisées par les instruments scientifiques
La norme ISO 2528:2017 stipule que lorsque la perméabilité attendue est inférieure à 1 g/(m²·24h) ou lorsque l’épaisseur de l’échantillon dépasse 3 mm, la méthode en verre ne devrait plus être utilisée. Il est préférable d’opter pour la norme ISO 9932. Pour les matériaux encore plus résistants à la perméation, on peut utiliser la méthode instrumentale – celle basée sur la détection par infrarouge (ASTM F1249, ISO 15106-2), avec une plage de sensibilité allant de 0,05 à 50. La méthode basée sur la détection par électrolyse (ISO 15106-3, ASTM F3299) offre une sensibilité maximale. Néanmoins, la méthode de pesée reste la référence pour les inspections arbitrales et le calibration des instruments : elle permet de mesurer directement la masse, sans dépendre de la transmission des données fournies par les capteurs.
Source d’ citation
- ASTM E96/E96M-24a, Méthodes de test standard pour la détermination gravimétrique du taux de transmission de l’humidité par les matériaux, ASTM International, 2024.
- ISO 2528:2017, Matériaux en feuille – Détermination du taux de transmission de l’humidité (WVTR) – Méthode gravimétrique, ISO/TC 6/SC 2.
- ISO 9932, Papier et carton – Détermination du taux de transmission de l’humidité des matériaux en feuilles – Méthodes basées sur un flux gazeux dynamique ou statique. Cette norme est une alternative pour les cas où le taux de transmission de l’humidité est faible et que les échantillons sont épais.
- ASTM F1249 et ISO 15106-3 : méthodes d’analyse par infrarouge et par électrolyse.
