Metode penimbangan dengan cangkir merupakan “metode utama” untuk pengukuran WVTR: sampel dimasukkan ke dalam cangkir yang tertutup rapat, di dalamnya diletakkan bahan pengawet atau air. Seluruh cangkir tersebut disimpan dalam kotak yang memiliki suhu dan kelembapan yang dapat dikontrol. Berat sampel diukur secara berkala menggunakan timbangan, dan gradien kurva massa-waktu digunakan untuk menghitung tingkat transmisi cahaya. Satuan yang digunakan adalah g/(m²·24jam). Hasil dari semua metode pengukuran (inframerah, elektrokimia) harus sejalan dengan hasil yang diperoleh menggunakan metode ini.
Perbandingan: Metode penurunan berat badan mirip dengan memasukkan secangkir air ke dalam gurun dan setiap hari mengukur beratnya—lihat seberapa cepat ia “menyusut”. Metode peningkatan berat badan mirip dengan memasukkan bahan pengering ke dalam sauna—lihat seberapa cepat ia “menambah berat”. Kedua metode memiliki arah yang berlawanan, tetapi mengukur hal yang sama: berapa banyak uap air yang masuk ke dalam lapisan tersebut setiap hari.
Definisi dalam standar tersebut
ASTM E96/E96M-24a menyediakan dua prosedur dasar untuk pengukuran kelembapan: Prosedur Penggunaan Bahan Pengering (cangkir kering), di mana bahan pengering digunakan untuk menjaga bagian dalam cangkir tetap kering, dan cangkir akan mengalami peningkatan massa ketika uap air masuk dari luar; serta Prosedur Penggunaan Air (cangkir basah), di mana air yang ada di dalam cangkir mempertahankan kelembapan relatif sekitar 100%, dan cangkir akan mengalami penurunan massa ketika uap air keluar. ISO 2528:2017 menetapkan prosedur gravimetri untuk material lembaran.
Bagaimana cara memilih antara metode penambahan berat badan dan metode pengurangan berat badan?
Kuncinya terletak pada arah penggerak uap air dan besarnya gradiennya. Dalam metode penambahan berat, kelembapan relatif di dalam cangkir hampir mencapai 0%, sedangkan di bagian luar, kelembapan relatif mencapai 90%, sehingga gradiennya paling besar. Metode ini cocok untuk bahan yang memiliki tingkat penyaringan tinggi dan permeabilitas lambat—meskipun peningkatan beratnya kecil, namun arah penggerakannya stabil. Dalam metode pengurangan berat, kelembapan relatif di dalam cangkir hampir mencapai 100%, sehingga lebih sesuai dengan arah permeasi kandungan cairan seperti larutan obat atau saus. Metode ini cocok untuk bahan yang memiliki permeabilitas sedang hingga tinggi. Perlu diperhatikan bahwa desikator akan mencapai titik jenuh; sebelum kapasitas penyerapan air mencapai batas maksimum, desikator perlu diganti atau eksperimen harus dihentikan. Dalam metode air, permukaan air di dalam cangkir harus dibiarkan memiliki celah udara antara air dan sampel, agar tekanan uap di dalam cangkir tetap stabil.
Poin-poin penting dalam operasi kunci
Lima langkah untuk memastikan keandalan data: ① Penyesuaian kondisi sampel – Sebelum pengujian, sampel perlu dibiarkan dalam kondisi suhu dan kelembapan yang sesuai selama waktu yang cukup, agar gradien kelembapan di dalam material dapat dihilangkan; ② Penjepitan permukaan – Penggunaan lilin atau flange harus dilakukan sehingga uap air hanya mengalir ke arah “muka depan”, karena kebocoran dari sisi merupakan sumber kesalahan terbesar; ③ Akurasi penimbangan – Balancer harus memiliki tingkat akurasi sekitar 0,1 mg, jika peningkatan berat terlalu kecil, hal tersebut akan terlupakan oleh derau balancer; ④ Jarak waktu penimbangan – Peningkatan (atau pengurangan) berat perlu berada dalam kisaran yang dapat diprediksi dengan baik oleh balancer, dan waktu penimbangan setiap kali sampel terpapar udara harus sependek mungkin; ⑤ Kecepatan angin di dalam kotak lingkungan – Kecepatan udara mempengaruhi ketebalan lapisan permukaan sampel, sehingga kecepatan udara harus diatur sesuai standar. ASTM E96 Lampiran X1 menyajikan lima kombinasi suhu dan kelembapan yang umum digunakan, dan kondisi yang digunakan dalam laporan harus dicantumkan secara jelas.
Keterbatasan dan pembagian tugas antara metode instrumen
ISO 2528:2017 menyatakan bahwa metode yang menggunakan cangkir tidak cocok digunakan ketika tingkat transparansi yang diharapkan kurang dari 1 g/(m²·24jam), atau ketika ketebalan sampel melebihi 3 mm. Dalam kasus seperti itu, lebih baik menggunakan metode ISO 9932. Untuk bahan dengan tingkat penghalangan yang lebih tinggi, metode pengujian menggunakan sensor inframerah (ASTM F1249, ISO 15106-2) merupakan pilihan yang tepat, dengan rentang pengukuran sekitar 0.05–50. Metode pengujian menggunakan sensor elektrolitik (ISO 15106-3, ASTM F3299) memiliki sensitivitas yang paling tinggi. Namun demikian, metode penimbangan tetap menjadi standar untuk pengujian arbitrase dan kalibrasi alat-alat pengukur: metode ini menghitung massa secara langsung, tanpa bergantung pada sistem transmisi sensor apa pun.
Sumber yang dikutip
- ASTM E96/E96M-24a, Metode Uji Standar untuk Penentuan Laju Transmisi Uap Air pada Bahan-Bahan, ASTM International, 2024.
- ISO 2528:2017, Bahan lembaran – Penentuan laju transmisi uap air (WVTR) – Metode gravimetri (dish method), ISO/TC 6/SC 2.
- ISO 9932, Kertas dan bahan berkarbon – Penentuan laju transmisi uap air pada bahan-bahan tersebut – Metode aliran gas dinamis dan metode gas statis. Metode ini dapat digunakan untuk kasus-kasus di mana laju transmisi uap air sangat rendah atau ketika menggunakan sampel yang berbahan keras.
- ASTM F1249 dan ISO 15106-3 merupakan metode pengukuran menggunakan teknik inframerah dan elektrolitik.
