Oggetto e campo d’applicazione

Nel presente metodo si prescrivono l’apparecchiatura da utilizzare e le modalità operative da seguire per la determinazione della permeabilità all’aria (porosità) della carta.

Il metodo si applica esclusivamente a carte che abbiano un liscio ed una compressibilità tali da garantire una adeguata tenuta all’aria della provetta tra le piastre di serraggio.

Definizione

Permeabilità all’aria della carta: ai fini del presente metodo, è rappresentata dal tempo necessario per far effluire, attraverso un’area della carta di 6,45 cm² (1 pollice quadrato) la quantità di aria contenuta in un volume di 100 ml; essa espressa dal rapporto:

tempo X area della carta

      volume di aria

ed ha, quindi, le dimensioni di secondi / centimetro.

Principio del metodo

Attraverso una provetta di carta, avente l’area utile di 6,45 cm², si fa fluire, con portata praticamente uniforme, l’aria proveniente dall’interno di un cilindro rovesciato, che galleggia su di un liquido in modo da formare una camera che comunica con l’esterno attraverso la provetta; la pressione che provoca l’efflusso dell’aria è dovuta al peso del cilindro stesso.

Il tempo necessario affinché attraverso l’area utile della carta, passi la quantità di aria contenuta in un volume di 100 ml del cilindro rappresenta la resistenza opposta della carta al passaggio dell’aria e viene assunto come misura della permeabilità Gurley.

Apparecchiatura e materiali

Apparecchio di misura composto dai seguenti elementi e disponibile in due modelli diversi.

Cilindro esterno, da riempire parzialmente di olio.

Il cilindro esterno è alto 254 mm e ha un diametro interno di 82,6 mm.

Esso è fornito di 4 risalti, che agiscono come guide del cilindro interno. Sono disposti in direzione parallela a l’asse del cilindro ed a 90° tra di loro rispetto alla sezione dello stesso. Le dimensioni dei risalti sono: lunghezza 190 mm, larghezza 2,4 mm, spessore 2,4 mm.

La parte interna del cilindro porta un segno circolare a circa 130 mm dal fondo, per indicare il livello approssimativo di riempimento dell’olio.

Cilindro interno, che scorre liberamente nel cilindro esterno, lungo le guide.

Il cilindro interno mobile è alto 254 mm, ha un diametro esterno di 76,2 mm e un diametro interno di 74,1 mm.

Esso è graduato in unità di 50 ml di volume interno del cilindro ed ha una scala totale di 350 ml. Spesso i primi 100 ml sono divisi di 25 in 25 ml.

Il cilindro interno pesa 567 = 1 g. Il peso del cilindro interno sottopone l’aria racchiusa dentro di esso ad una pressione che la fa effluire attraverso la provetta di carta con portata proporzionale alla permeabilità di questa, mentre il cilindro scende con velocità praticamente uniforme.

Con carte molto permeabili, il cilindro interno scende troppo velocemente perché si possa misurare il tempo con precisione. In tal caso si usa un apparecchio modificato avente un cilindro interno più leggero o l’apertura di prova più piccola .

Due piastre di bloccaggio anulari.

La camera, formata dal cilindro interno, comunica con l’esterno attraverso un orifizio circolare dell’area di 6,45 cm², munito di due piastre di bloccaggio anulari.

Fra le due piastre di bloccaggio si fissa la provetta di carta; la tenuta dell’aria è assicurata da una guarnizione elastica applicata alla piastra di bloccaggio sul lato esposto alla pressione dell’aria effluente, in modo che la provetta sia a contatto diretto con la guarnizione, quando essa è serrata tra le due piastre di bloccaggio durante la prova.

Guarnizione.

E’ di materiale elastico, resistente all’olio e agli agenti esterni ed ha superficie liscia.

Essa ha lo spessore di 0,8 mm, il diametro interno di 28,6 mm e il diametro esterno di 34,9 mm (nota 1).

La guarnizione è centrata esattamente con l’apertura della piastre di bloccaggio ed è fissata mediante gomma lacca dentro una scanalatura ricavata nella piastra di bloccaggio esposta alla pressione dell’aria effluente.

La corona circolare della piastra di bloccaggio affacciata alla guarnizione ha un diametro interno di 28,7 mm.

Scanalatura.

La scanalatura è concentrica con l’apertura della piastra forata corrispondente, ha un diametro interno di 28,7 mm e una profondità do 0,5 mm. Ha un diametro esterno di 35,2 mm, per facilitare l’inserimento e il fissaggio della guarnizione.

Olio.

L’olio usato per l’apparecchio è un olio lubrificante avente una viscosità di 60-70 secondi Saybolt Universal a 38°C e un punto di infiammabilità non inferiore a 135°C .

Orologio contasecondi.

(1)   Un materiale adatto per la guarnizione è il thiocol tipo ST con la superficie utile ben levigata, avente durezza 50-60 al durometro shore.

Campionamento e preparazione delle provette

Si effettua il campionamento secondo il metodo (campionamento della carta e del cartone per le prove).

Si condiziona il campione in ambiente conforme a quanto prescritto nel metodo MC 20.

Da altrettanti fogli campione si tagliano almeno 5 provette per ciascun lato (tela o feltro), in formato non inferiore a 5 cm X 5 cm, contrassegnandole opportunamente.

Le provette devono essere esenti da filigrane, linee d’acqua, pieghe, crespature, grinze o altri difetti visibili, salvo esplicito accordo fra le parti.

Condizioni e procedimento di prova

Si effettuano le misure nelle condizioni di temperatura ed umidità relativa prescritte nel metodo MC 20 (Condizionamento della carta e del cartone per le prove).

Si livella bene l’apparecchio su di un tavolo esente da vibrazioni e si controlla che il cilindro esterno contenga olio fino ad una altezza di circa 130 mm (segno circolare di riferimento).

Si controlla che le piastre di bloccaggio e la guarnizione siano pulite ed esenti da olio.

Per l’apparecchio avente il sistema di bloccaggio sulla piastra superiore del cilindro interno, si alza quest’ultimo e, tenendolo in posizione sollevata, si serra la provetta tra le piastre di bloccaggio. I bottoni zigrinati devono essere serrati alternativamente, in modo che la pressione di bloccaggio risulti uguale dalle due parti.

Per l’apparecchio avente il dispositivo di bloccaggio nella base, si solleva dapprima il cilindro interno finché il suo bordo superiore sia sostenuto dall’arresto e poi si serra la provetta tra le piastre di bloccaggio.

Una volta serrata bene la provetta, si abbassa lentamente il cilindro interno, finché galleggi sull’olio, quindi si lascia che esso scenda liberamente per proprio peso, facendo attenzione che assuma un movimento continuo e uniforme.

Quando la guarnizione zero del cilindro mobile passa in corrispondenza dell’orlo del cilindro esterno, si avvia un contasecondi, fermandolo quando, in corrispondenza dello stesso punto, passa la graduazione 100 ml.

Con carte poco permeabili, si può fare la lettura in corrispondenza della graduazione 50 ml (in alcuni casi 25 ml). Con carte molto permeabili, si può misurare il tempo corrispondente ad un volume maggiore di 100 ml. In entrambi i casi si deve riferire il risultato a 100 ml secondo quanto stabilito nel paragrafo 7.2..

Se il cilindro interno non a assunto un movimento uniforme prima di raggiungere il segno zero, si incomincia la prova partendo da un segno più alto.

Se una provetta si sporca di olio durante la prova, si annulla la misura, si puliscono bene la piastre di bloccaggio e si ripete la prova con un’altra provetta.

Si effettuano almeno 10 determinazioni su altrettante provette, 5 per ciascun lato.

Calcolo ed espressione dei risultati

Si calcola la media di tutte le misure fatte, espressa in secondi al centimetro, con l’approssimazione a meno di un’unità.

Si calcola la permeabilità all’aria della carta in base alla seguente espressione:

            100 x b

X =

                 A

Dove:

x = permeabilità della carta espressa in secondi / centimetro;

a = volume per il quale è stata fatta la determinazione, in millilitri;

b = media delle misure, in secondi al centimetro;

100 = volume di riferimento, in millilitri.

Resoconto della prova

Nel resoconto della prova si riportano:

- la permeabilità all’aria della carta, calcolata secondo quanto stabilito nel paragrafo 7.2.;

- il volume dell’aria per il quale è stata effettuata la determinazione;

- le eventuali variazioni previste nell’appendice B, apportate alla determinazione;

- le eventuali modifiche a quanto prescritto nel presente metodo.

Avvertenze

L’olio non deve contenere frazioni votili; per questo motivo si è stabilito un limite minimo per il suo punto di infiammabilità. Un olio leggero per filatura è adatto allo scopo.

Non è possibile usare acqua come liquido di prova, perché essa influisce sull’umidità della provetta e può deteriorare il cilindro interno che, per motivi di peso, è fatto con lega di alluminio.

Appendice A

Modelli dell’apparecchio conformi alla norma.

Modelli con le piastre di bloccaggio sul cilindro mobile.

L’apparecchio (vedi fig. 2) ha il cilindro mobile aperto nella piastra superiore, alla quale sono applicate le piastre di bloccaggio.

La piastra superiore è serrata contro la piastra inferiore per mezzo di due viti e di due bottoni zigrinati.

Per questo apparecchio la provetta deve avere dimensioni di circa 5 cm x 5 cm; non è possibile far la prova su una striscia di carta, perché il peso di questa altera il risultato.

Modello con piastre di bloccaggio nella base.

L’apparecchio ha il cilindro mobile chiuso nella parte superiore.

La camera interna comunica con l’esterno per mezzo di un tubo coassiale con il cilindro esterno e solidale con esso; questo tubo attraversa il fondo del cilindro esterno e termina con l’apertura della piastra di bloccaggio che porta la guarnizione.

La pressione di serraggio agisce sulla piastra inferiore ed è dovuta ad una leva munita di contrappeso, che fa sollevare la piastra stessa, oppure ad un dispositivo di vite e madrevite che permette di alzare la piastra inferiore portandola a contatto dell’altra.

Alla parte superiore del cilindro esterno è applicato un perno sul quale si poggia il cilindro mobile quando l’apparecchio non è in funzione.

Variante al modello descritto in A.1.2..

Una variante al modello descritto in A.1.2., che può essere usata anche per le altre determinazioni non previste da questa norma, ha la piastra di bloccaggio superiore (quella esposta alla pressione dell’aria), che è sprovvista di guarnizione.

Per misurare la permeabilità all’aria, si introduce nell’apertura della piastra di bloccaggio superiore un raccordo che porta due guarnizioni, uguali a quelle descritte al punto 4.1.4.; la guarnizione inferiore, che va a contatto della carta, è conforme alla presente norma, mentre quella superiore deve assicurare la tenuta dell’aria fra le piastre di bloccaggio superiore ed il raccordo.

Appendice B

Varianti nella dotazione dell’apparecchio.

Lo stesso tipo di apparecchio può essere dotato di cilindri aventi massa ed area di prova diverse da quelle descritte nel paragrafo 4.

Si può usare un cilindro avente il peso di 141,8 g, dividendo poi il risultato per 4.

Si può anche usare un’apertura di prova pari a 1,61 cm² oppure a 0,645 cm², dividendo poi il risultato rispettivamente per 4 o per 10.