Metode penimbangan menggunakan cawan merupakan “metode utama” yang digunakan dalam pengukuran WVTR: sampel tersebut disimpan dalam cawan yang dapat menahan kelembapan, dan di dalam cawan tersebut diletakkan bahan pengering atau air. Seluruh cawan kemudian dimasukkan ke dalam kotak yang memiliki suhu dan kelembapan yang dapat dikontrol. Berat cawan dilakukan penimbangan secara berkala, dan nilai transmisi dapat dihitung berdasarkan gradien kurva massa-waktu tersebut. Satuan pengukurannya adalah g/(m²·24jam). Hasil pengukuran menggunakan semua metode instrumen (inframerah, elektrolisis) harus sejajar dengan hasil yang diperoleh menggunakan metode ini.
Analogy: the loss method is like putting a cup of water in the desert and weighing it daily — watching how fast it thins; the gain method is like putting a cup of desiccant in a sauna — watching how fast it gains. Opposite directions, same question: how much water vapor does this film let through per day.
Definisi dalam standard tersebut
ASTM E96/E96M-24a provides two basic procedures: the Desiccant Method (dry cup), in which a desiccant keeps the inside of the cup nearly dry and the cup gains mass as water vapor enters from outside, and the Water Method (wet cup), in which water inside the cup maintains nearly 100% relative humidity and the cup loses mass as vapor escapes. ISO 2528:2017 specifies the corresponding gravimetric (dish) method for sheet materials.
Bagaimana cara memilih antara metode penambahan berat badan dan metode pengurangan berat badan?
Kuncinya terletak pada arah penggerak uap air dan besarnya gradien tersebut. Dalam metode penambahan berat, kelembapan relatif di dalam cawan hampir mencapai 0%, sedangkan pada bagian luar, kelembapan relatif mencapai 90%. Gradien yang tinggi ini sangat cocok untuk bahan-bahan yang memiliki tingkat permeabilitas rendah—meskipun peningkatan beratnya kecil, namun arah pergerakannya stabil. Dalam metode pengurangan berat, kelembapan relatif di dalam cawan hampir mencapai 100%, sehingga lebih sesuai dengan arah permeasi bahan-bahan yang berbentuk larutan air (misalnya larutan obat, saus). Metode ini cocok untuk bahan-bahan yang memiliki tingkat permeabilitas sedang hingga tinggi. Perlu diperhatikan bahwa zat pengering akan mencapai titik jenuh; zat pengikat air perlu diganti atau eksperimen harus dihentikan sebelum kapasitas zat pengikat air mencapai batas maksimum. Dalam metode air, permukaan air di dalam cawan harus tetap memiliki celah udara antara air dan sampel, agar tekanan uap di dalam cawan tetap stabil.
Poin-poin penting dalam proses operasi
Menentukan keandalan data terdiri daripada lima langkah berikut: ① Penyesuaian keadaan sampel – Sebelum ujian, sampel perlu diletakkan dalam keadaan suhu dan kelembapan yang sesuai untuk waktu yang cukup lama, agar gradien kelembapan di dalam bahan dapat dihilangkan. ② Penyekatan tepi – Penggunaan penyegel lilin atau flange harus memastikan bahawa udara hanya mengalir ke arah “hadapan”, kerana kebocoran dari sisi merupakan sumber kesalahan yang paling sering terjadi. ③ Ketepatan pengukuran berat – Balun yang digunakan harus berkualiti tinggi, dengan ketepatan sekitar 0.1 mg. Jika peningkatan berat terlalu kecil, bunyi bising dari balun akan mengganggu hasil pengukuran. ④ Jarak waktu pengukuran berat – Peningkatan (atau penurunan) berat harus berada dalam kisaran yang boleh diterima oleh balun, dan waktu pengukuran setiap kali harus singkat sebisa mungkin. ⑤ Kecepatan angin di dalam kotak lingkungan – Kecepatan angin mempengaruhi ketebalan lapisan permukaan sampel, dan kecepatan ini harus ditetapkan sesuai dengan standar yang ditetapkan. ASTM E96 Appendix X1 menyenaraikan lima kombinasi suhu dan kelembapan yang biasa digunakan, dan syarat-syarat yang digunakan dalam pengukuran harus dicatat dalam laporan.
Limits and the role of instrument methods
ISO 2528:2017 menyatakan dengan jelas bahwa metode ini tidak cocok digunakan ketika kadar transmisi 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 sensitivitas sekitar 0.05–50. Metode pengujian menggunakan sensor elektrolitik (ISO 15106-3, ASTM F3299) memiliki sensitivitas tertinggi. Namun demikian, metode penimbangan tetap menjadi standar untuk pengujian arbitrase dan kalibrasi peralatan: metode ini langsung menimbang massa bahan tersebut, tanpa bergantung pada sistem transfer sensor apa pun.
References
- ASTM E96/E96M-24a, Kaedah Ujian Standard untuk Penentuan Kadar Pemindahan Wap Air oleh Bahan-Bahan, ASTM International, 2024.
- ISO 2528:2017, Bahan-bahan lembaran – Penentuan kadar penghantaran wap air – Kaedah gravimetrik, ISO/TC 6/SC 2.
- ISO 9932, Kertas dan kotak kertas – Penentuan kadar penghantaran wap air pada bahan-bahan tersebut – Kaedah aliran gas dinamik dan kaedah gas statik. Kaedah ini merupakan alternatif yang sesuai untuk kes-kes di mana kadar penghantaran wap air adalah rendah, atau apabila bahan tersebut tebal.
- ASTM F1249 dan ISO 15106-3 merupakan piawaian untuk kaedah pengukuran menggunakan teknologi inframerah dan elektrolitik.
