Quando um ensaio de permeação precisa representar a aplicação
O MPA Horizon é um analisador de permeação em fluxo cruzado para membranas e filmes finos. Ele permite medir gases, vapor de água e compostos orgânicos em uma mesma plataforma, sob temperatura e umidade controladas. A diferença prática está em não limitar a análise a um único permeante em condição seca: o experimento pode reproduzir misturas, ciclos de concentração e alterações térmicas que mudam a propriedade de barreira do material.
Isso é relevante para grupos que precisam comparar formulações, estruturas multicamadas ou membranas de separação com dados que sustentem seleção de material, desenvolvimento de produto ou publicação científica.
O que o MPA Horizon mede
| Propriedade ou variável | Como o equipamento contribui | Decisão experimental suportada |
|---|---|---|
| Permeabilidade e seletividade | Detecção no fluxo de alimentação ou no permeado, com gases puros ou misturas. | Comparar membranas para CO2, N2, O2 e outros gases. |
| WVTR - transmissão de vapor de água | Sondas capacitivas de umidade e cálculo por área efetiva da amostra. | Avaliar filmes de barreira, revestimentos e laminados em diferentes temperaturas. |
| OTR e transmissão de CO2 | Sensor óptico de O2 e sensor NDIR para CO2. | Estudar barreira gasosa para embalagem, eletrônica e materiais funcionais. |
| Cinética, difusão e tempo de atraso | Curvas de permeação em tempo real e software de análise. | Distinguir equilíbrio final de resposta transitória do material. |
| Interação competitiva | Gases, vapores e umidade controlados individualmente. | Identificar o efeito de água, VOCs ou contaminantes na permeação alvo. |
Condições controladas e configuração de referência
| Parâmetro | Especificação informada |
|---|---|
| Incubadora | 5 a 60 °C; precisão de controle de ±0,2 °C. |
| Aquecimento local da amostra | 10 a 150 °C; precisão de ±1 °C; diâmetro aquecido de 120 mm. |
| Umidade | Geração de 0 a 98% RH entre 5 e 60 °C; estabilidade de ±0,1% RH por 6 h em alta umidade. |
| Fluxo de gás | Seis MFCs configuráveis, até 200 sccm; calibrações para N2, He, O2, CO2 e Ar. |
| Amostra | Porta-amostras com vedação por duplo O-ring; até 11 cm de diâmetro e espessura inferior a 0,5 mm. |
| Detecção | Umidade, CO2, VOCs, O2 e TCD para outros gases. |
| Materiais em contato | Manifold em aço inox 316; vedações Viton® ou equivalente, com Kalrez® opcional. |
As faixas e os materiais de contato devem ser confirmados para a configuração, o gás e a amostra do projeto.
Por que medir mais de um permeante
Em membranas para captura de carbono, o desempenho em CO2 pode mudar quando há umidade. No estudo apresentado pelo fabricante com PIM-1 e cPIM-1, a permeabilidade relativa ao CO2 caiu cerca de 20% e 40%, respectivamente, a 60% RH. No mesmo estudo, a seletividade CO2/N2 da membrana hidrofílica também diminuiu com o aumento de umidade. Esses dados mostram por que resultados com gás seco não devem ser usados isoladamente para prever operação real.
Para filmes de barreira, o folder compara PET e Kapton em temperatura e umidade variadas. Acima da transição vítrea do PET, em torno de 70 °C, a transmissão de água aumentou; no Kapton, de transição vítrea muito superior, o comportamento de barreira à água foi mais estável no intervalo estudado. Em outro ensaio, a concentração de tolueno permeada através do PET diminuiu com o aumento de umidade relativa, evidenciando competição entre vapor de água e composto orgânico.
Desenhos de ensaio que podem ser reproduzidos
- Filmes e laminados: comparar WVTR e OTR antes e depois de uma camada de barreira, em gradientes de temperatura e umidade definidos.
- Membranas de gases: aplicar uma etapa de umidade seguida de uma etapa de CO2 para acompanhar permeabilidade e seletividade em mistura.
- VOCs e revestimentos: injetar concentrações de headspace ou contaminantes e observar alterações no fluxo de alimentação e no permeado.
- Dependência térmica: programar ciclos entre 10 e 150 °C para calcular parâmetros de difusão e energia de ativação.
Dados entregues ao laboratório
O software registra MFCs, sensores e unidades de aquecimento em tempo real, permite criar métodos e sequências e exporta os dados para análise. A rotina inclui gráficos, cálculo de permeabilidade, WVTR e tempo de atraso de difusão. Para resultados comparáveis, o relatório deve registrar área efetiva, espessura, temperatura, umidade, composição e fluxo de alimentação, gás de varredura, pressão, número de réplicas e critério de equilíbrio.
Fale com a Dafratec com a composição da amostra, os permeantes, a faixa de temperatura e a condição de umidade desejada para avaliar a configuração experimental aplicável.
Da caracterização à decisão
Para avaliar a configuração aplicável, envie à Dafratec a ficha da amostra, espessura, permeantes, faixa de temperatura e umidade, além do critério de aceitação. Esses dados permitem transformar a pergunta de pesquisa em um método comparável entre materiais, formulações ou lotes.
