TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7068-3:2008 (ISO 5630-3:1996) VỀ GIẤY VÀ CÁC TÔNG – LÃO HOÁ NHÂN TẠO – PHẦN 3: XỬ LÝ NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN ẨM Ở NHIỆT ĐỘ 80 ĐỘ C VÀ ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI 65%

TCVN 7068-3:2008

ISO 5630-3:1996

GIẤY VÀ CÁCTÔNG – LÃO HÓA NHÂN TẠO – PHẦN 3: XỬ LÝ NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN ẨM Ở NHIỆT ĐỘ 80^oC VÀ ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI 65 %

Paper and board – Accelerated ageing – Part 3: Moist heat treatment at 80^oC and 65 % relative humidity

Lời nói đầu

TCVN 7068-3:2008 hoàn toàn tương đương với ISO 5630-3:1996.

TCVN 7068-3:2008 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC 6 Giấy và cáctông biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 7068 Giấy và cáctông – Lão hóa nhân tạo gồm các phần sau:

– TCVN 7068-1:2006, phần 1: Xử lý nhiệt trong điều kiện khô ở nhiệt độ 105^oC.

– TCVN 7068-3:2008, phần 3: Xử lý nhiệt trong điều kiện ẩm ở nhiệt độ 80^oC và độ ẩm tương đối 65 %.

– TCVN 7068-4:2008, phần 4: Xử lý nhiệt trong điều kiện khô ở nhiệt độ 120^oC hoặc 150^oC.

Lời giới thiệu

Giấy hoặc các tông để ở môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như một số loại tia bức xạ, nhiệt độ cao, hoặc môi trường hóa chất trong một số giờ, những thông tin liên quan đến những thay đổi tính chất có thể xảy ra trong vật liệu sau một vài năm sẽ được cung cấp ^[1,2].

Môi trường khắc nghiệt được sử dụng bao gồm xử lý nhiệt ở điều kiện khô và ẩm, trong tia bức xạ tử ngoại và trong khí lưu huỳnh đioxit.

Các tính chất được so sánh trước và sau khi xử lý trong các môi trường này bao gồm tính chất cơ học, hóa học và quang học.

Độ phân hủy của xenluylô được xác định là rất nhạy với độ ẩm.^[3,4] So sánh lão hóa nhân tạo với lão hóa tự nhiên cho thấy rằng trong môi trường lão hóa nhân tạo vẫn tồn tại một lượng ẩm.^[3,4] Tốc độ phân hủy tăng khoảng 25 % khi độ ẩm tương đối tăng từ 60 % lên 70 %. Để các điều kiện tự nhiên đặc trưng ở một số nước có độ ẩm cao và có thể có nhiệt độ cao, điều mong muốn chung là môi trường lão hóa giấy nhân tạo cần phải có độ ẩm bằng nhau như trong môi trường lão hóa tự nhiên^[3,4]. Vì lẽ đó, sau khi nghiên cứu sự lão hóa của một số loại giấy ở các điều kiện khác nhau về nhiệt độ và độ ẩm tương đối, đã lựa chọn được ^[5,6] các phép thử lão hóa nhân tạo ở 80^oC và độ ẩm tương đối 65 %.

GIẤY VÀ CÁCTÔNG – LÃO HÓA NHÂN TẠO – PHẦN 3: XỬ LÝ NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN ẨM Ở NHIỆT ĐỘ 80^oC VÀ ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI 65%

Paper and board – Accelerated ageing – Part 3: Moist heat treatment at 80^oC and 65 % relative humidity

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định quy trình xử lý nhiệt của giấy và cáctông trong điều kiện ẩm và là cách tiếp cận chung để thử các tính chất của vật liệu được xử lý nhiệt. Phương pháp này áp dụng cho giấy in và giấy viết, nhưng cũng có thể được áp dụng thận trọng cho các loại giấy và cáctông khác.

Tiêu chuẩn này không nên áp dụng cho các loại giấy đã được thấm tẩm keo hoặc giấy được xử lý bằng vecni có độ bền vật lý tăng khi xử lý nhiệt.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho giấy cách điện dùng cho các điều kiện khác nhau [(xem TCVN 7068-4:2008 (ISO 5630-4:1986)].

Tiêu chuẩn này không đưa ra một số các quyền ưu tiên cho phương pháp thử trên giấy hay cáctông. Các bên có liên quan sẽ tự quyết định phương pháp thử nào là phù hợp cho mỗi loại giấy hoặc cáctông.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

TCVN 3649:2007 (ISO 186:2002), Giấy và cáctông – Lấy mẫu để xác định chất lượng trung bình

TCVN 6725:2007 (ISO 187:1990), Giấy, các tông và bột giấy – Môi trường chuẩn để điều hòa và thử nghiệm, quy trình kiểm tra môi trường và điều hòa mẫu.

3. Nguyên tắc

Các mẫu thử của giấy hoặc các tông được xử lý nhiệt trong một thời gian quy định ở nhiệt độ 80^oC và độ ẩm tương đối 65 %. So sánh tính chất mẫu thử trước và sau khi xử lý nhiệt trong điều kiện ẩm.

4. Thiết bị, dụng cụ

4.1. Bình lão hóa, có khả năng duy trì ở nhiệt độ (80 ± 0,5)^oC và độ ẩm tương đối (65 ± 2) %.

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối có thể được duy trì bằng cách sử dụng tủ khí hậu điều khiển nhiệt độ và độ ẩm tự động hoặc sử dụng bể ổn định nhiệt (xem phụ lục A).

CHÚ THÍCH 1 Graminski và cộng sự ^[3,4] cho biết tốc độ suy giảm độ bền gấp và khoảng cách kéo đứt bằng 0 có thể tăng bằng cách thay đổi độ ẩm tương đối ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, để đạt được độ chính xác cao nhất, nhiệt độ phải được kiểm soát chặt chẽ đến mức 0,5^oC hoặc nhỏ hơn, mục đích là để giữ độ biến thiên của độ ẩm tương đối trong khoảng 2 %.

4.2. Dụng cụ thử nghiệm, tương ứng với các yêu cầu cho phép thử theo thỏa thuận của các bên liên quan, phù hợp với tiêu chuẩn liên quan, nếu có, hoặc với phương pháp chuẩn thích hợp khác.

4.3. Bình hút ẩm, hoặc thiết bị điều hòa sơ bộ khác, duy trì được độ ẩm tương đối từ 10 % đến 35 %.

5. Lấy mẫu

Tiến hành lấy mẫu theo TCVN 3649:2007 (ISO 186:2002).

6. Chuẩn bị mẫu thử

Chọn và chuẩn bị năm tập mẫu thử theo tiêu chuẩn tương ứng, nếu có, hoặc theo phương pháp chuẩn khác phù hợp quy định cho phép thử.

Bảo vệ mẫu thử khỏi các ánh sáng mạnh.

Không cầm tay trực tiếp vào mẫu thử và tránh để mẫu trong môi trường có hóa chất.

CHÚ THÍCH 2: Để thuận tiện nên cắt các mẫu thử lớn hơn kích cỡ quy định và sau đó cắt lại cho đúng kích cỡ sau khi quá trình lão hóa đã hoàn tất.

7. Xử lý nhiệt

Tiến hành xử lý nhiệt trong bóng tối. Giữ bốn trong năm tập mẫu thử (điều 6) để trong bình lão hóa (mô tả ở 4.1) ở trong bể dầu, hoặc trong tủ khí hậu, không uốn cong hoặc gấp. Cho không khí lưu thông với tốc độ (50 ± 25) ml/phút ở nhiệt độ (80 ± 0,5)^oC và độ ẩm tương đối (65 ± 2) % đi qua từng bình lão hóa được ngâm trong bể ổn nhiệt.

Chuyển các tập mẫu thử ra sau khi đã được xử lý nhiệt (24 ± 0,25) h, (48 ± 0,5) h, (72 ± 0,75) h và (144 ± 1,5) h.

CHÚ THÍCH

3 Có thể sử dụng số liệu của tất cả hoặc chỉ sử dụng số liệu của một thời gian xử lý theo sự thỏa thuận giữa bên thử nghiệm và bên yêu cầu thử nghiệm, số liệu được vẽ ở dạng đồ thị và so sánh với mẫu đối chứng.

4 Bình hoặc tủ lão hóa chỉ được chứa một loại giấy ở một lần thử để tránh nguy cơ nhiễm bẩn do bay hơi hoặc sự thăng hoa của sản phẩm.

5 Giá đỡ thích hợp, ví dụ làm bằng lưới thép không gỉ, có thể được sử dụng để giữ các mẫu thử trong bình lão hóa. Bằng cách này, hai lớp của mẫu thử có thể được giữ trong bình lão hóa ở kích cỡ cho trong phụ lục A.

Trong khi tiến hành xử lý, mẫu thử thứ năm không xử lý được giữ trong bóng tối.

8. Điều hòa sơ bộ và điều hòa mẫu thử

8.1. Khi kết thúc hoàn toàn quá trình xử lý nhiệt ẩm theo điều 7, điều hòa sơ bộ các mẫu thử đã được xử lý và không xử lý như mô tả trong TCVN 6725:2007 (ISO 187:1990), và giữ trong bình hút ẩm (4.3) cho đến khi được thử.

8.2. Khi kết thúc hoàn toàn quá trình điều hòa sơ bộ (8.1), chuyển cả tập mẫu thử đã xử lý và không xử lý vào môi trường theo TCVN 6725:2007 (ISO 187:1990) và điều hòa trong ít nhất 4 h, và tốt nhất là để qua đêm.

9. Thử các tính chất

Mỗi tập mẫu thử được tiến hành đo các tính chất được xác định trước phù hợp với loại giấy hoặc cáctông được đánh giá (xem điều 1). Sử dụng tiêu chuẩn liên quan, nếu có, hoặc bất kỳ phương pháp chuẩn thích hợp khác.

10. Biểu thị kết quả

Những cách sau có thể là một trong các cách trình bày số liệu:

a) ghi lại kết quả trung bình và độ lệch chuẩn của các số liệu thử của các mẫu được xử lý hoặc không xử lý;

b) ở phần đơn vị đo được sử dụng, tính toán sự duy trì của các tính chất, được biểu thị bằng phần trăm so với giá trị không xử lý.

Sự duy trì này có thể vẽ ở dạng đồ thị.

CHÚ THÍCH 6 Khi mẫu gấp được sử dụng như là một phép đo độ bền lão hóa, nên tính toán phần trăm sự duy trì từ số lượng gấp đôi ghi lại được trước và sau khi lão hóa và không sử dụng độ bền gấp (logarit 10 của số lượng gấp).

c) Có thể sử dụng phép thử thống kê trong trường hợp các tính chất thay đổi đáng kể do sự lão hóa nhân tạo.

11. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau a) viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) viện dẫn các tiêu chuẩn, hoặc phương pháp thử chuẩn khác được áp dụng để xác định các tính chất của mẫu thử;

c) tất cả các thông tin cần thiết để nhận dạng mẫu thử;

d) thời gian, nhiệt độ và độ ẩm tương đối của quy trình xử lý nhiệt;

e) giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các kết quả xác định tính chất tương ứng của các mẫu không xử lý;

f) giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các kết quả xác định tính chất tương ứng của các mẫu được xử lý;

g) bất kỳ số liệu xử lý nào khác theo thỏa thuận giữa bên thử nghiệm và bên yêu cầu thử nghiệm;

h) bất kỳ sai lệch nào so với các tiêu chuẩn liên quan hoặc các tiêu chuẩn được sử dụng, hoặc bất kỳ tình huống hoặc các tác động nào có ảnh hưởng đến kết quả thử;

i) ngày và nơi thử nghiệm.

Phụ lục A
(tham khảo)

Thiết bị xử lý nhiệt trong điều kiện ẩm

Thiết bị này cho phép kiểm soát mức độ cao đối với nhiệt độ và độ ẩm tương đối và do đó là hệ thống được sử dụng tốt nhất.

Cần hai bể dầu theo yêu cầu. Một thiết bị gia nhiệt được đặt ngập trong mỗi bể, được kiểm soát bằng một hộp rơle và thiết bị điều chỉnh nhiệt, sử dụng để duy trì nhiệt độ trong mức ± 0,1^oC của giá trị yêu cầu.

CHÚ THÍCH Độ ẩm tương đối yêu cầu được coi là đã đạt, nếu nhiệt độ cho thấy là đã được duy trì trong phạm vi ± 0,1^oC.

Dầu phải được lưu thông liên tục trong mỗi bể bằng cách sử dụng bơm loại đặt ngập để đảm bảo nhiệt độ được đồng đều.

Trong bể thứ nhất, được duy trì ở 69,7^oC (áp suất hơi nước ở 69,7^oC bằng 65 % áp suất hơi nước ở 80^oC), không khí được bão hòa với hơi nước trong các máy sục khí bằng thủy tinh kế tiếp nhau. Không khí này đi qua một ống thủy tinh hoặc ống bằng chất dẻo bền đã được làm nóng (để tránh ngưng tụ) đến bình lão hóa trong bể thứ hai được duy trì ở 80^oC. Không khí phải đi qua ống thủy tinh xoắn trong bể giữ ở nhiệt độ 80^oC, tốt nhất là bọc xung quanh bình lão hóa, mục đích là để đảm bảo không khí đạt được nhiệt độ 80^oC trước khi đi vào bình lão hóa.

Sử dụng các bình giữ ẩm cao 250 mm và đường kính 60 mm là phù hợp nhất.

Các bình lão hóa cao 300 mm và đường kính 60 mm có độ côn chuẩn 60/50 là phù hợp, nhưng các bình với kích cỡ thích hợp khác cũng có thể sử dụng được.

Sơ đồ hệ thống được mô tả ở Hình A.1. Hình A.2 mô tả một thiết bị chuyên dụng.

Hình A.1 – Sơ đồ thị thiết bị xử lý nhiệt ẩm

Kích thước tính bằng milimét

Hình A.2 – Thiết bị chuyên dụng dùng để xử lý nhiệt ẩm

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] CARDWELL, R.D. Ageing of paper, Doctoral thesis, N.Y. State, College of Forestry, Syracuse, N.Y., 1973.

[2] LUNER, P. Paper permanence. Tappi 52 1969: 796-805.

[3] GRAMINSKI, E.L., PARKS, E.J. and TOTH, E.E. The effects of temperature and moisture on the accelerated ageing of paper. ACS Symposium Series No. 95, Durability of Macromolecular Materials, R.K. Eby (Ed.)., 1979.

[4] GRAMINSKI, E.L., PARKS, E.J. and TOTH, E.E. The effects of temperature and moisture on the accelerated ageing of paper. NBSIR 78-1443, Report to the National Archives and Records Service. Available from: Springfield, VA 22151 National Technical Information Service (NTIS).

[5] BANSA, H. and HOFER, H.H. Die Aussagekraft einer kuenstlichen Alterung von Papier fuer Prognosen ueber seine Benutzbarkeit. Restaurator 6, (1,2) 1984: 21-60.

[6] BANSA, H. And HOFER, H.H. Die Beschreibung der Benutzbarkeitsqualitaet gealterter Papiere in Bibliotheken und Archiven. Das Papier 34 (8) 1980: 348-355.