Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit eines Prüfkörpers bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser sowie eine Anordnung.

Die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Materialien ist für unterschiedliche Zwecke relevant. Beispielsweise ist es erforderlich, die Wasserdampfdurchlässigkeit von Verpackungsmaterialien aus Kunststoff zu bestimmen, um deren Eignung für die Verpackung unterschiedlicher Güter, beispielsweise von Lebensmitteln, feststellen zu können. Besonders relevant ist die Kenntnis der Wasserdampfdurchlässigkeit, wenn die zu verpackenden Güter gegenüber Wasser bzw. Feuchtigkeit empfindlich reagieren.

Im Stand der Technik ist bekannt, die Wasserdampfdurchlässigkeit von Materialien beispielsweise mittels der Norm ISO 2528:1995 zu bestimmen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist ein temperatur- und luftfeuchteabhängiger Materialparameter und üblicherweise erfolgt die Bestimmung bei Temperaturen zwischen 23°C und 38°C, jedenfalls aber über dem Gefrierpunkt von Wasser.

Die meisten Materialien weisen jedoch auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser eine gewisse Wasserdampfdurchlässigkeit auf. Die Kenntnis des Parameters unter dem Gefrierpunkt ist wichtig, wenn die Materialien beispielsweise für die Verpackung von Tiefkühlprodukten eingesetzt werden. Da ein praktisches Verfahren zur direkten Messung des Materialparameters bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt nicht verfügbar ist, ist es im Stand der Technik bekannt, aus bei positiven °C-Temperaturen gemessenen Werten die Wasserdampfdurchlässigkeit bei einer gewünschten negativen °C-Temperatur zu berechnen bzw. zu extrapolieren. Dieser Ansatz ist jedoch sehr unzuverlässig und kann meist nur grobe Schätzwerte liefern.

Eine Durchführung des Normverfahrens bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser ist nicht möglich, da die verwendeten Wägevorrichtungen sehr temperatursensitiv sind und daher nur bei bestimmten Bedingungen verwendet werden können, um verlässliche Messwerte zu liefern. Zudem ergeben sich bei Temperaturänderungen, beispielsweise ausgehend von Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser zu Normbedingungen Probleme in Zusammenhang mit Kondenswasser, was die Messergebnisse verfälschen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit eines Prüfkörpers bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser ermöglicht. Insbesondere soll das Verfahren eine direkte Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit bei einer vorbestimmten Temperatur ohne Notwendigkeit der Extrapolation bzw. weiterer Berechnung erlauben.

Gegebenenfalls werden diese und/oder weitere Aufgaben durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit eines Prüfkörpers bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser. Insbesondere wird das Verfahren bei einem Druck von etwa 1 bar durchgeführt, sodass der Gefrierpunkt von Wasser etwa 0°C beträgt.

Dabei kann der Prüfkörper insbesondere Papier, ein papierähnliches Material und/oder Kunststoff umfassen oder daraus bestehen. Unter die Definition eines „papierähnlichen Materials“ fällt im Rahmen der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls jeder flächige Werkstoff, der ein verdichtetes Faservliesmaterial enthält. Insbesondere umfasst ein „papierähnliches Material“ im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Pappe und Karton, sowie gegebenenfalls auch Pseudopapiere aus unterschiedlichen pflanzlichen Fasern. Ein „papierähnliches Material“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch ein Papier sein, das mit einer Beschichtung aus natürlichen Polymeren, synthetischen Polymeren, Pigmenten, Metall oder einer Mischung aus mehreren der genannten Stoffe versehen ist.

Gegebenenfalls erfolgt die Bestimmung unter Verwendung einer Prüfanordnung. Die Prüfanordnung kann insbesondere eine Messzelle, ein Trocknungsmittel und den Prüfkörper umfassen.

Die Messzelle kann insbesondere eine in der Norm ISO 2528:1995, Punkt 5.1 , gezeigte bzw. beschriebene Messzelle oder eine dazu äquivalente Messzelle sein, bevorzugt eine Messzelle, die in Figur 1 dieser Norm dargestellt ist oder zu einer solchen Messzelle äquivalent ist.

Das Trocknungsmittel ist insbesondere in einem Innenraum der Messzelle angeordnet, wobei der Innenraum der Messzelle durch die Messzelle selbst und den Prüfkörper zur Umgebung abgeschlossen ist. Jener Bereich des Prüfkörpers, der den Innenraum der Messzelle abdeckt, kann auch als Prüffläche bezeichnet werden. Das Trocknungsmittel kann jedes Material sein, das dazu geeignet ist, Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit aufzunehmen bzw. zu binden. Beispiele für besonders geeignete Trocknungsmittel sind wasserfreies oder zumindest teilweise wasserfreies Calciumchlorid oder Silicagel, also poröses Siliciumdioxid. Weitere hygroskopische Materialien sind jedoch gegebenenfalls auch als Trocknungsmittel geeignet.

Insbesondere ist der Innenraum der Messzelle derart von der Umgebung abgeschlossen, dass Luft und/oder Feuchtigkeit im Wesentlichen nur über die Prüffläche in den Innenraum und damit zum Trocknungsmittel gelangen kann. Zu diesem Zweck kann der Prüfkörper an der Messzelle festgeklemmt und/oder festgeklebt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Klemmeinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, den Prüfkörper an der Messzelle festzuklemmen. Die Klemmeinrichtung kann einen Klemmring umfassen, der mittels Klemmen an der Messzelle gehalten wird. Der Prüfkörper kann zwischen Klemmring und Öffnung der Messzelle angeordnet bzw. gehalten sein.

Insbesondere kann der Klemmring einen offenen Innenquerschnitt aufweisen, der in Geometrie und Größe im Wesentlichen dem Querschnitt der Öffnung der Messzelle entspricht.

In dem Verfahren kann die initiale Masse der Prüfanordnung oder ein Wert, der für die initiale Masse der Prüfanordnung indikativ ist, bestimmt werden. Dabei bezeichnet die „initiale Masse der Prüfanordnung“ insbesondere jene Masse, die die Prüfanordnung vor der Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist.

Vor der Bestimmung der initialen Masse der Prüfanordnung kann ein Konditionierungsschritt vorgesehen sein, bei dem der Prüfkörper ohne sich in der Prüfanordnung zu befinden einer ersten Umgebungsbedingung ausgesetzt wird. Die erste Umgebungsbedingung kann insbesondere jene Temperatur und relative Luftfeuchte aufweisen, bei der auch die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit erfolgt. Diese Temperatur und relative Luftfeuchte können zusammengefasst auch als Prüfbedingung bezeichnet werden. Der Konditionierungsschritt kann eine vorgegebene Konditionierungsdauer aufweisen, die zumindest 2, 5, 10 oder 15 Stunden betragen kann.

Der Konditionierungsschritt ist vorteilhaft, da während dieses Schritts eine Equilibrierung des Wassergehalts des Prüfkörpers erfolgen kann. Erfolgt der Konditionierungsschritt bei der Prüfbedingung, also bei im Wesentlichen derselben Temperatur und relativen Luftfeuchte wie die Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit, weist der Prüfkörper nach Ablauf der Konditionierungsdauer einen ähnlichen Wassergehalt auf, wie er nach Ablauf der Prüfdauer zu erwarten ist. So kann der Einfluss einer gegebenenfalls auftretenden Massendifferenz, die durch einen unterschiedlichen Wassergehalt des Prüfkörpers zu unterschiedlichen Messzeitpunkten bedingt ist, verringert werden. Um die Prüfanordnung mit konditioniertem Prüfkörper zu erhalten kann der Prüfkörper nach Ablauf der Konditionierungsdauer in einer Kammer gasdicht eingeschlossen und so in die zweite Umgebungsbedingung verbracht werden.

Bei der Kammer kann es sich um eine beliebige gasdicht verschließbare Kammer handeln, die den Prüfkörper aufnehmen kann. Insbesondere kann es sich aber auch um jene Kammer handeln, die im weiteren Verfahren zur Aufnahme der Prüfanordnung verwendet wird.

Um die Temperatur der zweiten Umgebungsbedingung anzunehmen, kann die verschlossene Kammer für eine Prüfkörper-Aufwärmzeit bei der zweiten Umgebungsbedingung belassen werden. Dabei ist die Prüfkörper-Aufwärmzeit insbesondere zumindest so lange gewählt, dass sich die Temperatur des Prüfkörpers der Temperatur der zweiten Umgebungsbedingung im Wesentlichen angleichen kann. Die Prüfkörper-Aufwärmzeit ist im Vergleich zur Verweildauer bei der ersten Umgebungstemperatur bevorzugt relativ kurz. Es ist empfohlen, die Prüfkörper- Aufwärmzeit bei mehreren Versuchen gleich lang auszuwählen, damit sie als eine zusätzliche Quelle von Messabweichungen ausgeschlossen werden kann.

Nach Ablauf der Prüfkörper-Aufwärmzeit kann der Prüfkörper zur Bildung der Prüfanordnung an der Messzelle angeordnet werden.

In einer Ausführungsform kann die Konditionierung des Prüfkörpers auch unterbleiben.

In einer weiteren Ausführungsform kann die gesamte Prüfanordnung vor der Durchführung der Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit einem Trocknungsschritt unterzogen werden, in dem das Trocknungsmittel zumindest teilweise getrocknet wird.

In einem Schritt des Verfahrens kann die Prüfanordnung bei einer ersten Umgebungsbedingung angeordnet werden. Die erste Umgebungsbedingung kann auch als Prüfbedingung bezeichnet werden und sie weist insbesondere eine vorbestimmte bzw. bekannte Temperatur und eine vorbestimmte bzw. bekannte relative Luftfeuchte auf. Die Temperatur liegt insbesondere unter 0°C, beispielsweise bei etwa -20°C, bei etwa -30°C oder bei -40°C.

Gemeinsam mit der Prüfanordnung kann eine gasdicht verschließbare Kammer in geöffnetem Zustand bei der ersten Umgebungsbedingung angeordnet werden. Die Kammer ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie die Prüfanordnung vollständig aufnehmen kann.

Prüfanordnung und Kammer können für eine Prüfdauer bei der ersten Umgebungsbedingung belassen werden. Insbesondere sind Temperatur und relative Luftfeuchte bei der ersten Umgebungsbedingung über die gesamte Prüfdauer im Wesentlichen konstant. Die Temperatur und die relative Luftfeuchte bei der ersten Umgebungsbedingung können als Mittelwert über die gesamte Prüfdauer ausgedrückt werden.

Während der Prüfdauer kann die Prüfanordnung in der Kammer angeordnet sein, wobei die Kammer in geöffnetem Zustand vorliegen sollte.

Nach Ablauf der Prüfdauer kann die Kammer gasdicht verschlossen werden, wobei die Prüfanordnung dabei in der Kammer angeordnet ist oder wird. Das gasdichte Verschließen kann beispielsweise mittels einer Verschlusseinrichtung der Kammer, etwa mit einem Deckel, erfolgen.

Nachdem die Kammer verschlossen wurde, kann diese bei einer zweiten Umgebungsbedingung angeordnet werden. Insbesondere liegt die Temperatur bei der zweiten Umgebungsbedingung über der Temperatur bei der ersten Umgebungsbedingung, bevorzugt über dem Gefrierprunkt von Wasser, weiter bevorzugt bei zumindest 15°C. Beispielsweise kann diese Temperatur zwischen 20°C und 25°C liegen.

Insbesondere weist die zweite Umgebungsbedingung jene Temperatur und relative Luftfeuchte auf, bei der die Bestimmung der Massenzunahme der Prüfanordnung im Vergleich zu ihrer initialen Masse erfolgt. Die Kammer mit darin angeordneter Prüfanordnung kann über eine Aufwärmdauer bei der zweiten Umgebungsbedingung belassen werden. Die Aufwärmdauer ist insbesondere so gewählt, dass sich die Temperatur der in der Kammer befindlichen Prüfanordnung im Wesentlichen an die Temperatur der zweiten Umgebungsbedingung angleichen kann.

Nach Ablauf der Prüfdauer kann die Kammer geöffnet und die Prüfanordnung aus dieser entnommen werden.

Die Anordnung der Prüfanordnung in der gasdicht verschlossenen Kammer kann insbesondere verhindern, dass während der Aufwärmdauer eine Kondensation von Wasser an der Prüfanordnung erfolgt, was die darauffolgende Bestimmung der Massendifferenz verfälschen könnte.

Nach Abschluss der Aufwärmdauer kann eine Bestimmung der Massendifferenz im Vergleich zur initialen Masse der Prüfanordnung erfolgen. Die Bestimmung der Massendifferenz kann insbesondere durch Differenzwägung erfolgen, jedoch sind auch andere Varianten denkbar. Insbesondere ist anzumerken, dass zur Bestimmung der genannten Massendifferenz die genaue initiale Masse der Prüfanordnung nicht notwendigerweise bekannt sein muss.

Die Massendifferenz bzw. Massenzunahme der Prüfanordnung ist indikativ für jene Menge an Wasser bzw. Wasserdampf, die während der Prüfdauer bei der ersten Umgebungsbedingung durch den Prüfkörper aus der Umgebung in den Innenraum der Prüfanordnung dringen konnte. Die genannte Menge an Wasser ist insbesondere im Trocknungsmittel gebunden.

Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem Öffnen der verschlossenen Kammer und der Bestimmung der Massendifferenz eine möglichst geringe Zeitdauer vergeht, um eine Verfälschung des Prüfergebnisses zu vermeiden. Insbesondere kann die Zeitdauer zwischen dem Öffnen der verschlossenen Kammer und der Bestimmung der Massendifferenz weniger als 10 Minuten, weniger als 5 Minuten oder weniger als 2 Minuten betragen. Aus der bekannten Wassermenge, der bekannten Größe der Prüffläche sowie der bekannten Prüfdauer bei der ersten Umgebungsbedingung kann die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR - water vapour transmission rate) berechnet werden.

Gegebenenfalls kann eine Abdeckvorrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die Prüffläche abzudecken. Insbesondere kann die Abdeckvorrichtung auch dazu eingerichtet sein, gegebenenfalls seitlich offene Flächen des Prüfkörpers abzudecken.

Beispielsweise kann die Abdeckvorrichtung eine Abdeckfläche und einen Abdeckmantel aufweisen, wobei die Größe der Abdeckvorrichtung derart dimensioniert ist, dass diese über die Prüfanordnung gestülpt werden kann.

Durch Verwendung der Abdeckvorrichtung kann die Messgenauigkeit des Verfahrens weiter verbessert werden, da das Risiko der Wasseraufnahme durch den freiliegenden Prüfkörper weiter reduziert werden kann.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit eines Prüfkörpers bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser kann gegebenenfalls auch mit einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden. Die eingangs genannten Aufgaben können gegebenenfalls zumindest teilweise auch durch das alternative Verfahren gelöst werden.

In dem alternativen Verfahren kann der Prüfkörper Papier, ein papierähnliches Material und/oder Kunststoff umfassen oder daraus bestehen. Gegebenenfalls kann die Bestimmung mittels einer Prüfanordnung erfolgen, die eine Messzelle, ein Trocknungsmittel, sowie den Prüfkörper umfasst, wobei das Trocknungsmittel in einem Innenraum der Messzelle angeordnet ist, wobei der Prüfkörper mit einer Prüffläche den Innenraum der Messzelle abdeckt.

Gegebenenfalls kann das alternative Verfahren folgenden Schritt umfassen: Anordnen der Prüfanordnung, die eine initiale Masse aufweist, in einer ersten

Umgebungsbedingung mit einer ersten Temperatur, wobei die erste Temperatur unter 0°C liegt, und Belassen der Prüfanordnung während einer Prüfdauer bei der ersten Umgebungsbedingung.

Gegebenenfalls kann das alternative Verfahren folgenden Schritt umfassen: nach Ablauf der Prüfdauer, Anordnen der Prüfanordnung in einer Kammer und gasdichtes Verschließen der Kammer mit darin angeordneter Prüfanordnung, wobei die Kammer in einer zweiten Umgebungsbedingung mit einer zweiten Temperatur angeordnet ist, wobei die zweite Temperatur mindestens 15°C und insbesondere höchstens 30°C beträgt.

Gegebenenfalls kann das alternative Verfahren folgenden Schritt umfassen: Einstellen der Luftfeuchte in der Kammer auf weniger als 2,0 g/m ³ , insbesondere auf weniger als 1 ,0 g/m ³ . Das Einstellen der Luftfeuchte kann gegebenenfalls durch zumindest teilweises Entfernen von Luft aus der Kammer und/oder durch Austauschen der in der Kammer befindlichen Luft erfolgen. Durch die niedrige Luftfeuchte in der Kammer kann das Risiko der Bildung von Kondenswasser und eine damit einhergehende Verfälschung der Messergebnisse reduziert werden.

Gegebenenfalls kann das alternative Verfahren folgenden Schritt umfassen: Belassen der verschlossenen Kammer während einer Aufwärmdauer bei der zweiten Umgebungsbedingung.

Gegebenenfalls kann das alternative Verfahren folgenden Schritt umfassen: nach Ablauf der Aufwärmdauer, Bestimmen der Massenzunahme der Prüfanordnung im Vergleich zur initialen Masse der Prüfanordnung.

Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße alternative Verfahren auch beliebige der in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale, insbesondere jene gemäß den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13, aufweisen.

Es ist jedoch anzumerken, dass das erfindungsgemäße Verfahren dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren in Hinblick auf die Reduktion des Risikos von Messfehlern überlegen ist. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann gegebenenfalls vorgesehen sein, dass der Prüfkörper Papier, ein papierähnliches Material und/oder Kunststoff umfasst oder daraus besteht.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung mittels einer Prüfanordnung erfolgt, die eine Messzelle, ein Trocknungsmittel, sowie den Prüfkörper umfasst, wobei das Trocknungsmittel in einem Innenraum der Messzelle angeordnet ist, wobei der Prüfkörper mit einer Prüffläche den Innenraum der Messzelle abdeckt.

Gegebenenfalls kann das Verfahren folgenden Schritt umfassen: Anordnen der Prüfanordnung, die eine initiale Masse aufweist, in einer ersten Umgebungsbedingung mit einer ersten Temperatur, wobei die erste Temperatur unter 0°C liegt, und Belassen der Prüfanordnung während einer Prüfdauer bei der ersten Umgebungsbedingung.

Gegebenenfalls kann das Verfahren folgenden Schritt umfassen: Anordnen einer gasdicht verschließbaren Kammer in der ersten Umgebungsbedingung, wobei die Kammer in geöffnetem Zustand vorliegt.

Gegebenenfalls kann das Verfahren folgenden Schritt umfassen: Nach Ablauf der Prüfdauer, gasdichtes Verschließen der Kammer mit darin angeordneter Prüfanordnung.

Gegebenenfalls kann das Verfahren folgenden Schritt umfassen: Anordnen der verschlossenen Kammer mit darin angeordneter Prüfanordnung in einer zweiten Umgebungsbedingung mit einer zweiten Temperatur, wobei die zweite Temperatur mindestens 15°C und insbesondere höchstens 30°C beträgt, und Belassen der verschlossenen Kammer während einer Aufwärmdauer bei der zweiten Umgebungsbedingung.

Gegebenenfalls kann das Verfahren folgenden Schritt umfassen: Nach Ablauf der Aufwärmdauer, Bestimmen der Massenzunahme der Prüfanordnung im Vergleich zur initialen Masse der Prüfanordnung. Bevorzugt erfolgt die Aufwärmphase bei der gleichen Temperatur, bei der auch die Massenzunahme bestimmt wird, beispielsweise im gleichen Prüfraum. Insbesondere wird die Massenzunahme der Prüfanordnung im Vergleich zur initialen Masse der Prüfanordnung bei der zweiten Umgebungsbedingung bestimmt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die erste Temperatur zwischen -15°C und -40°C beträgt und insbesondere -18°C ± 2°C, -30°C ± 2°C oder -40°C ± 2°C beträgt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die erste Umgebungsbedingung eine erste relative Luftfeuchte aufweist, wobei die erste relative Luftfeuchte wenigstens 60% beträgt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die erste Temperatur und/oder die erste relative Luftfeuchte während der Prüfdauer im Wesentlichen konstant ist/sind.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die zweite Temperatur zwischen 20°C und 25°C beträgt, und/oder dass die zweite Umgebungsbedingung eine zweite relative Luftfeuchte aufweist, wobei die zweite relative Luftfeuchte zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60%, beträgt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Aufwärmdauer wenigstens 1 Stunde, insbesondere wenigstens 3 Stunden, beträgt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Prüfanordnung zum Bestimmen der Masse der Prüfanordnung aus der Kammer entfernt wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass aus der Massenzunahme (Am) der Prüfanordnung im Vergleich zur initialen Masse der Prüfanordnung, der Prüffläche (A), und der Prüfdauer (t) gemäß der Formel die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) des Prüfkörpers berechnet wird. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass der Prüfkörper während einer Konditionierungsdauer vor dem Bestimmen der initialen Masse der Prüfanordnung bei der ersten Umgebungsbedingung belassen wird, wobei der Prüfkörper insbesondere nach Ablauf der Konditionierungsdauer an der Messzelle angeordnet wird, wobei die Konditionierungsdauer insbesondere wenigstens 12 Stunden beträgt.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass der Prüfkörper nach Ablauf der Konditionierungsdauer in einer Kammer angeordnet und die Kammer gasdicht verschlossen wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Kammer mit darin angeordnetem Prüfkörper in der zweiten Umgebungsbedingung angeordnet wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die verschlossene Kammer während einer Prüfkörper-Aufwärmdauer bei der zweiten Umgebungsbedingung belassen wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass der Prüfkörper nach Ablauf der Prüfkörper- Aufwärmdauer zur Bildung der Prüfanordnung an der Messzelle angeordnet wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die initiale Masse der Prüfanordnung oder ein Wert, der indikativ für die initiale Masse der Prüfanordnung ist, bei der zweiten Umgebungsbedingung bestimmt wird.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Prüfanordnung eine Messzelle gemäß ISO 2528:1995, Punkt 5.1 umfasst.

Gegebenenfalls betrifft die Erfindung auch ein System, das eine Prüfanordnung, eine gasdicht verschließbare Kammer und eine Kühlvorrichtung umfasst. In dem System kann vorgesehen sein, dass die Prüfanordnung eine Messzelle, ein Trocknungsmittel, sowie den Prüfkörper umfasst, wobei das Trocknungsmittel in einem Innenraum der Messzelle angeordnet ist, und wobei der Prüfkörper den Innenraum der Messzelle verschließt. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine nach oben weisende Zugriffsöffnung aufweist, wobei die Kühlvorrichtung insbesondere eine Kühltruhe ist.

Gegebenenfalls betrifft die Erfindung auch eine Anordnung, die eine Prüfanordnung, eine gasdicht verschließbare Kammer und eine Kühlvorrichtung umfasst. In der Anordnung kann vorgesehen sein, dass die Prüfanordnung eine Messzelle, ein Trocknungsmittel, sowie den Prüfkörper umfasst, wobei das Trocknungsmittel in einem Innenraum der Messzelle angeordnet ist, und wobei der Prüfkörper den Innenraum der Messzelle verschließt. Die Prüfanordnung kann in der geöffneten Kammer angeordnet sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsbeispielen im Detail erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prüfanordnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren; und

Fig. 2 die Anordnung mehrerer Prüfanordnungen in Kammern, wobei die Kammern in einer Kühlvorrichtung angeordnet sind.

In den Figuren sind sofern nicht anders bezeichnet, die folgenden Merkmale gezeigt: Prüfkörper 1 , Prüfanordnung 2, Messzelle 3, Innenraum 4, Trocknungsmittel 5, Kammer 6, Kühlvorrichtung 7, Zugriffsöffnung 8, Prüffläche 9, Klemme 10, Klemmring 11 , Deckel 12.

Fig. 1 zeigt eine Prüfanordnung 2 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Prüfanordnung 2 umfasst eine Messzelle 3 mit einem Innenraum 4, in dem getrocknetes Silicagel als Trocknungsmittel 5 angeordnet ist. Es befinden sich etwa 250 g Trocknungsmittel 5 in der Messzelle 3. Der Innenraum 4 der Messzelle 3 wird durch den Prüfkörper 1 begrenzt, der aus Papier, einem papierähnlichem Material oder Kunststoff besteht. Details zu den im Ausführungsbeispiel konkret verwendeten Prüfkörpern 1 sind weiter unten angegeben.

Der Prüfkörper 1 wird mittels einer Klemmeinrichtung, die einen Klemmring 11 sowie Klemmen 10 umfasst, an der Messzelle 3 gehalten. Dadurch wird eine reversible Verbindung zwischen Messzelle 3 und Prüfkörper 1 ermöglicht. Ein Gasaustausch zwischen Umgebung und Innenraum 4 der Messzelle 3 kann im Wesentlichen ausschließlich über den Prüfkörper 1 erfolgen.

Jener Bereich des Prüfkörpers 1 , in dem der genannte Gasaustausch möglich ist, wird als Prüffläche 9 bezeichnet. In der in Fig. 1 dargestellten Prüfanordnung 2 wird die Größe der Prüffläche 9 durch die innere Querschnittsfläche des Klemmrings 11 bzw. durch die Querschnittsfläche der Öffnung der Messzelle 3 definiert.

Fig. 2 zeigt die Anordnung mehrerer Prüfanordnungen 1 , wie sie in Fig. 1 im Detail dargestellt sind, in Kammern 6, wobei die Kammern 6 in einer Kühlvorrichtung 7 angeordnet sind.

Die Kammern 6 sind als gasdicht verschließbare Behälter ausgebildet, wobei jene Kammer 6 einen Deckel 12 aufweist, der die Kammern 6 gasdicht verschließen kann. In dieser Ansicht sind die Kammern 6 geöffnet, was dadurch illustriert ist, dass der Deckel 12 die obere Öffnung der Kammern 6 nicht vollständig abdeckt. Diese Anordnung entspricht der Anordnung während der Prüfdauer.

Die Kühlvorrichtung 7 ist als Kühltruhe ausgeführt, die einen nach oben öffenbare Zugriffsöffnung 8 aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird die Temperaturkonstanz in der Kühlvorrichtung 7 verbessert, da durch die nach oben weisende Zugriffsöffnung 8 das Abfließen von kalter Luft aus dem Inneren der Kühlvorrichtung 7 verringert wird. Dies ist insbesondere beim Öffnen der Kühlvorrichtung 7, etwa beim Be- und Entladen mit Prüfanordnungen 2 und Kammern 6, von Vorteil. Die Kühlvorrichtung 7 umfasst ein Kontroll- und Regelsystem (nicht gezeigt), das dazu eingerichtet ist, zumindest die im Inneren der Kühlvorrichtung 7 vorherrschende Temperatur auf einen vorbestimmten Wert zu regeln. Das Kontroll- und Regelsystem ist zudem dazu eingerichtet, die im Inneren der Kühlvorrichtung 7 vorherrschende relative Luftfeuchte zu messen. Eine Steuerung oder Regelung der relativen Luftfeuchte ist möglich, jedoch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich.

Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Prüfanordnungen 2, Kammern 6 sowie einer Kühlvorrichtung 7 wie oben beschrieben kann wie folgt durchgeführt werden:

Als Prüfkörper 1 wurden in diesem Verfahren Proben unterschiedlicher Materialien eingesetzt. Zwei dieser Proben waren unterschiedliche Spezialpapiere (nachfolgend „Papier 1 “ und „Papier 2“), die für die Verpackung von Tiefkühlprodukten, insbesondere Speiseeis, geeignet sind. Eine weitere Probe war ein papierähnliches Material, nämlich ein mit einer Aluminiumschicht versehenes Papier (nachfolgend „Al-Papier“), das ebenfalls für die Verpackung von Tiefkühlprodukten, insbesondere Speiseeis, geeignet ist. Die Prüfkörper 1 waren Materialstücke vordefinierter Geometrie und Größe.

In einem ersten Schritt wurden die Prüfkörper 1 einem Konditionierungsschritt unterzogen. Dazu wurden die Prüfkörper 1 für eine Konditionierungsdauer von etwa 12 Stunden in der Kühlvorrichtung 7 gelagert. Die Temperatur während der Konditionierungsdauer betrug konstant etwa -18°C, die relative Luftfeuchte etwa 80%.

Während der Konditionierungsdauer befanden sich die Prüfkörper 1 in Kammern 6, die nachfolgend auch zur Aufnahme der Prüfanordnungen 2 verwendet wurden. Die Kammern 6 waren während der Konditionierungsdauer geöffnet.

Nach Ablauf der Konditionierungsdauer wurden die Kammern 6 gasdicht verschlossen und aus der Kühlvorrichtung 7 entnommen. Nach einer Prüfkörper-Aufwärmzeit von etwa 3 Stunden wurde mit dem Zusammenbau der Prüfanordnungen 2 begonnen, wobei pro Prüfanordnung 2 ein einziger konditionierter Prüfkörper 1 verwendet wurde. Dann wurde mittels Wägevorrichtung die initiale Masse der Prüfanordnungen 2 bestimmt.

Im nächsten Schritt wurde jeweils eine der vorbereiteten Prüfanordnungen 2 in einer offenen Kammer 6 platziert und in die Kühlvorrichtung 7 gebracht. In der Kühlvorrichtung 7 herrschte eine erste Umgebungsbedingung, die in Temperatur und relativer Luftfeuchte etwa den Werten während der Konditionierung entsprach, also einer Temperatur von etwa -18°C sowie einer relativen Luftfeuchte von etwa 80%.

Der Vorteil der Übereinstimmung von Temperatur und relativer Luftfeuchte zwischen Konditionierung und eigentlichem Prüfvorgang liegt darin, dass die Prüfkörper 1 vor der Bestimmung der initialen Masse ungefähr denselben Wassergehalt aufweist wie nach der Prüfung. Dadurch kann insbesondere eine eventuelle Feuchtigkeitsdifferenz zwischen den beiden Massebestimmungen verringert werden.

Die Prüfanordnungen 2 wurden über eine Prüfdauer von etwa zwei Wochen in der Kühlvorrichtung 7 belassen, wobei die Kühlvorrichtung 7 während dieser Dauer nicht geöffnet wurde.

Nach Ablauf der Prüfdauer wurde die Kühlvorrichtung geöffnet, die Kammern 6 wurden mit ihren Deckeln 12 gasdicht verschlossen und anschließend aus der Kühlvorrichtung 7 entnommen.

Die verschlossenen Kammern 6 mit darin angeordneten Prüfanordnungen 2 wurden in einen klimatisierten Raum gebracht, in dem eine zweite Umgebungsbedingung herrschte, mit einer Temperatur von etwa 23°C und einer relativen Luftfeuchte von etwa 50%. Die verschlossenen Kammern 6 wurden für eine Aufwärmzeit von etwa 6 Stunden bei der zweiten Umgebungsbedingung belassen.

Die vorliegenden Erfinder gehen davon aus, dass die Mobilität des vorhandenen Wasserdampfes bei höherer Temperatur, also bei der zweiten Umgebungsbedingung, höher ist. Der Gehalt des Wasserdampfes wird aber kontrolliert und entspricht insbesondere jenem bei negativen Temperaturen. Die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Messungen ist dann besonders gut, wenn die Aufwärmzeit im Wesentlichen gleich lang ist.

Eine etwaige Unterschätzung der tatsächlichen Barrierewirkung des Prüfkörpers 1 (d.h. die ermittelten WVTR-Werte sind gegebenenfalls geringfügig höher, als wenn der Prüfkörper 1 immer bei negativen Temperaturen gelagert und auch vermessen werden würde) kann in Kauf genommen werden, da eine Bestimmung der WVTR bei durchgehend negativen Temperaturen auf andere Weise nicht möglich ist - dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.

Nach Ablauf der Aufwärmzeit wurden die Kammern 6 geöffnet und die Prüfanordnung wurde mittels der Wägevorrichtung sofort gewogen.

Aus der Differenz zwischen der initialen Masse der Prüfanordnung und der Masse der Prüfanordnung nach Ablauf der Aufwärmzeit wurde die durch Feuchtigkeitsdiffusion durch den Prüfkörper 1 bedingte Massezunahme berechnet. Durch weitere Kenntnis der Größe der Prüffläche 9 und der Prüfdauer kann der Materialparameter der Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) in g/m ² /Tag bestimmt werden.

Pro Materialprobe wurden mehrere Prüfkörper 1 nach dem oben beschriebenen Verfahren geprüft, um Mittelwerte der Messwerte berechnen zu können. Die Ergebnisse der Messungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1: Wasserdampfdurchlässigkeit von Prüfkörpern aus drei unterschiedlichen Materialproben bestimmt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren

Die höhere Wasserdampfdurchlässigkeit der Probe „Papier 2“ lässt sich dadurch erklären, dass die Grammatur (gemäß ISO 536:2020) dieses Papiermaterials geringer ist als von „Papier 1“. Zum Vergleich wurde mittels des nicht erfindungsgemäßen Normverfahrens die Wasserdampfdurchlässigkeit der drei Materialien bei etwa 23°C und etwa 50% relativer Luftfeuchte (gemäß ISO 187:1990) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt, woraus sich im Vergleich mit Tabelle 1 deutliche Unterschiede zeigen.

Tabelle 2: Wasserdampfdurchlässigkeit von Prüfkörpern aus drei unterschiedlichen Materialproben bestimmt mit dem nicht erfindungsgemäßen Normverfahren