Tỷ lệ truyền hơi nước (Water Vapor Transmission Rate, WVTR) là khối lượng hơi nước được phép đi qua một mét vuông vật liệu bao bì trong một ngày, trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm quy định, thường được biểu thị bằng g/(m²·24h). Giá trị càng thấp, khả năng cản ẩm của vật liệu càng mạnh.
Hình dung: hãy coi màng bao bì như một chiếc áo mưa, còn hơi nước là độ ẩm luôn tìm cách len lỏi vào bên trong. WVTR chính là tổng lượng hơi nước len vào được mỗi ngày. Áo mưa càng kín (vật liệu cản cao), lượng hơi nước lọt vào càng ít — bánh quy và viên thuốc bên trong hút ẩm càng chậm, thời hạn sử dụng càng dài.
Định nghĩa trong tiêu chuẩn
ASTM E96/E96M-24a, Standard Test Methods for Gravimetric Determination of Water Vapor Transmission Rate of Materials, định nghĩa truyền hơi nước là “dòng hơi nước ổn định đi qua một đơn vị diện tích của vật thể trong một đơn vị thời gian, theo phương vuông góc với các bề mặt song song xác định, trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm xác định tại mỗi bề mặt.” Tiêu chuẩn này quy định hai phương pháp cơ bản: phương pháp chất hút ẩm (cốc khô) và phương pháp nước (cốc ướt). ISO 2528:2017 quy định phương pháp cốc trọng lượng cho vật liệu tấm và lưu ý rằng WVTR “thường bị gọi nhầm là permeability (độ thấm).”
Một chỉ số, nhiều tên gọi
Trong các ngữ cảnh khác nhau, WVTR còn xuất hiện dưới các tên WVT, tỷ lệ truyền hơi ẩm, độ thấm ẩm và các tên tương tự — nguồn gốc phổ biến gây nhầm lẫn. ASTM E96 phân biệt ba thuật ngữ: WVTR — tỷ lệ truyền qua, đơn vị g/(m²·24h); permeance (lượng hơi nước truyền qua) — tốc độ truyền qua trên một đơn vị diện tích và một đơn vị chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước, đơn vị g/(Pa·s·m²) (lĩnh vực xây dựng thường dùng perm); permeability (hệ số thấm) — permeance chia cho độ dày, chỉ có ý nghĩa với vật liệu đồng nhất. ISO 2528:2017 cảnh báo rõ trong phần tóm tắt rằng gọi WVTR là “permeability” là lỗi thường gặp — thuật ngữ hệ số thấm chỉ áp dụng khi giá trị được quy đổi thành tính chất cố hữu của vật liệu.
Phương pháp thử và dải giá trị điển hình
Phương pháp cổ điển là phương pháp cốc trọng lượng (ASTM E96, ISO 2528): cốc chứa chất hút ẩm hoặc nước được hàn kín bằng mẫu thử, sau đó cân định kỳ để theo dõi lượng tăng hoặc giảm. ISO 2528:2017 khuyến nghị chuyển sang phương pháp của ISO 9932 khi tỷ lệ truyền qua dự kiến dưới 1 g/(m²·24h) hoặc vật liệu dày hơn 3 mm. Với dải cản cao ở mức thấp hơn cần dùng phương pháp thiết bị: phương pháp cảm biến hồng ngoại điều biến (ASTM F1249, ISO 15106-2) và phương pháp cảm biến điện phân (ISO 15106-3). Dải giá trị điển hình: vật liệu cản cao như màng ghép giấy bạc thường được quy định dưới 0,5 g/(m²·24h); màng ghép cản cao dạng PVDC hoặc EVOH vào khoảng 0,1–5; màng đơn PE hoặc PP có thể từ vài đến vài chục g/(m²·24h).
Quan hệ với OTR và GTR
Ba chỉ số thuộc cùng một họ cản của bao bì: WVTR đo hơi nước, GTR đo nhiều loại khí bằng phương pháp chênh áp, còn OTR chỉ đo oxy. Hầu hết các tiêu chuẩn sản phẩm bao bì dược phẩm và thực phẩm quy định đồng thời từ hai chỉ số trở lên, vì vậy phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng thường trang bị đồng thời thiết bị đo truyền hơi ẩm và thiết bị đo truyền khí/oxy.
Tài liệu tham khảo
- ASTM E96/E96M-24a, Standard Test Methods for Gravimetric Determination of Water Vapor Transmission Rate of Materials, ASTM International, 2024.
- ISO 2528:2017, Sheet materials — Determination of water vapour transmission rate (WVTR) — Gravimetric (dish) method, ISO/TC 6/SC 2.
- ASTM F1249, Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor, ASTM International.
- ISO 15106-2 (phương pháp cảm biến phát hiện hồng ngoại) và ISO 15106-3 (phương pháp cảm biến phát hiện điện phân), ISO.
