اختبار DIN 53380 للبلاستيك - تحديد نفاذية الغاز

اختبار DIN 53380 للبلاستيك - تحديد نفاذية الغاز

يتكون المعيار "DIN 53380 اختبار المواد البلاستيكية - تحديد نفاذية الغاز"، الذي نشره المعهد الألماني للتوحيد القياسي (DIN)، من الأقسام الفرعية التالية المنشورة تحت نفس العنوان:

اختبار DIN 53380 للبلاستيك - تحديد نفاذية الغاز

  • تُستخدم الطريقة الموضحة في المعيار "DIN 53380-1 الجزء 1: طريقة القياس الحجمي للأغشية البلاستيكية" لتحديد سرعة الغاز (مثل الأكسجين، وثاني أكسيد الكربون، والنيتروجين، ومخاليطها) المار عبر غشاء بلاستيكي، وبالتالي تحديد مدى ملاءمته للتغليف، على سبيل المثال، المنتجات الحساسة. لا يمكن استخدام هذه الطريقة مع الغازات التي تميل إلى التكثف أو التفاعل الكيميائي مع مادة العينة.

يُقاس معدل تدفق الغاز بتحديد حجم الغاز المار عبر العينة في ظل ظروف محددة. تُناسب الظروف المذكورة في البند 8 تحديد معدلات تدفق الغاز التي تتراوح من 3 سم³/(م²•يوم•بار) إلى 20000 سم³/(م²•يوم•بار) (حيث يرمز d إلى الأيام). وبما أن معدل تدفق الغاز يعتمد على سُمك المنتج، فلا يمكن الحصول على نتائج قابلة للتكرار إلا باستخدام عينات ذات سُمك منتظم. وبالنسبة للمواد المتجانسة، يتناسب معدل تدفق الغاز عكسيًا مع السُمك.

في عالم علوم المواد وهندسة البلاستيك، يُعدّ ضمان سلامة مواد التغليف وأدائها أمرًا بالغ الأهمية. ومن أهم خصائص الأغشية المستخدمة في تغليف المواد الغذائية والأجهزة الطبية والتطبيقات الصناعية قدرتها على العمل كحاجز ضد الغازات. وهنا يأتي دور معيار DIN 53380-1، الذي يوفر طريقة دقيقة لقياس معدلات نفاذية الغاز في الأغشية البلاستيكية. ولا يزال هذا المعيار حجر الزاوية في مراقبة الجودة في صناعة البلاستيك. ومن خلال اعتماده على منهج حجمي لقياس كمية الغاز التي تمر عبر الغشاء في ظل ظروف مُحكمة، يُساعد هذا المعيار المصنّعين على تحسين المواد لتناسب استخدامات مُحددة.

تشير نفاذية الغاز إلى معدل انتشار جزيئات الغاز عبر المادة. بالنسبة للأغشية البلاستيكية، يُفضل انخفاض النفاذية لإطالة فترة صلاحية المنتجات الحساسة للأكسجين، مثل الفواكه والخضراوات الطازجة أو المستحضرات الصيدلانية، بينما قد تكون النفاذية العالية ضرورية للأغشية القابلة للتنفس المستخدمة في المنسوجات أو الزراعة. ويمكن أن يؤدي عدم التحكم الكافي في هذه الخاصية إلى تلف المنتج أو تلوثه أو تلف المادة نفسها.

يلبي معيار DIN 53380-1 هذه الاحتياجات من خلال توحيد الاختبارات، وضمان الامتثال للوائح الدولية، وتسهيل التجارة. وغالبًا ما تتم مقارنته بمعيار ISO 1399 ومعايير مماثلة لنفاذية الغاز في المطاط، مما يُبرز قابليته للتشغيل البيني في مختبرات الاختبار العالمية. في عصر يهيمن عليه البلاستيك الصديق للبيئة والمواد المركبة المتقدمة، تُعد بيانات النفاذية الدقيقة محركًا للابتكار، بدءًا من الأغشية القابلة للتحلل الحيوي وصولًا إلى الصفائح عالية الأداء.

يُعد معيار DIN 53380-1 ضروريًا للصناعات القائمة على الأغشية البوليمرية:

  • تغليف المواد الغذائية: قياس توصيل الأكسجين لمنع الأكسدة في الوجبات الخفيفة أو اللحوم.
  • المستحضرات الصيدلانية: تضمن عبوات البليستر بيئات معقمة عن طريق منع تسرب الرطوبة والغازات.
  • الإلكترونيات: اختبار مواد التغليف للشاشات المرنة ضد دخول الهيليوم أو النيتروجين.
  • تقنية جديدة: تقييم حواجز الميثان في أغشية تخزين الغاز الحيوي حيث يتبع اختبار نفاذية الميثان الحجمي هذا المعيار.

إن الامتثال لمعيار DIN 53380-1 لا يفي فقط بالمتطلبات القانونية (مثل مواد التلامس مع الأغذية في الاتحاد الأوروبي) ولكنه يدعم أيضًا البحث والتطوير لمواد الجيل القادم.

  • تحدد المواصفة القياسية "DIN 53380-2 الجزء 2: طريقة قياس الضغط لاختبار الأغشية البلاستيكية" تقنية قياس الضغط لتحديد سرعة انتقال الغاز عبر الأغشية البلاستيكية الرقيقة. وعلى عكس طرق القياس الحجمي أو طرق الغاز الحامل في أجزاء أخرى من هذه السلسلة، تركز طريقة قياس الضغط على فروق الضغط، مما يجعلها مثالية للمواد ذات النفاذية المتوسطة إلى العالية حيث يمكن رصد تغيرات الضغط بسهولة. تغطي المواصفة القياسية عمومًا الأغشية التي يتراوح سمكها بين 20 ميكرومترًا و3 مليمترات، ولكن يمكن تعديلها لتناسب نطاقات أخرى عند الطلب. وهي متوافقة مع المعايير الدولية مثل ISO 15105-1 لأجهزة الاستشعار الكولومترية، ولكنها تؤكد على بساطة اختبار قياس الضغط لاختبار الغازات بشكل عام.

في مجال اختبار البلاستيك، حيث تحدد الحساسية موثوقية المنتج، يبرز معيار DIN 53380-2 كبروتوكول أساسي لتقييم تفاعل الغازات مع المواد البوليمرية. يستند هذا المعيار إلى الإصدارات السابقة ليُوفر إطارًا متينًا للقياسات المانومترية. وهو يُكمّل سلسلة معايير DIN 53380 الأوسع نطاقًا من خلال تقديم نهج مباشر قائم على الضغط لقياس نفاذية الغاز، مما يجعله لا غنى عنه للصناعات التي تتطلب تقييمات حاجز عالية الكفاءة والموثوقية. وتكتسب هذه الطريقة أهمية خاصة نظرًا لتطبيقها وبساطتها على نطاق واسع من الغازات، من الأكسجين إلى الهيدروجين، في الأغشية المستخدمة في التغليف ومكونات السيارات والعديد من المجالات الأخرى.

يُستخدم معيار DIN 53380-2 على نطاق واسع في مختلف الصناعات:

  • التعبئة والتغليف: تقييم حواجز ثاني أكسيد الكربون في زجاجات المشروبات أو دروع الأكسجين للمنتجات القابلة للتلف.
  • السيارات والطاقة: تقييم نفاذية الهيدروجين في أغشية خلايا الوقود وتمكين الأجهزة الجديدة من توفير اختبار آمن ومتوافق مع المعايير.
  • الطب والإلكترونيات: اختبار الأغشية لضمان إحكام إغلاق الغاز في الأجهزة أو الشاشات.
  • الاستدامة: قياس انتقال النيتروجين أو الميثان في الأغشية القابلة للتحلل الحيوي للزراعة.

يعمل هذا المعيار على تسريع البحث والتطوير من خلال تمكين الاختبار السريع والمتعدد الاستخدامات، كما هو الحال في البولي يوريثان الحراري حيث توجه بيانات النفاذية تركيبات التطبيقات منخفضة الغاز.

  • يصف المعيار "DIN 53380-3 الجزء 3: غاز ناقل خاص بالأكسجين - طريقة القياس على الأغشية البلاستيكية والأجزاء البلاستيكية المقولبة" طريقة لتحديد نفاذية الأكسجين (للأكسجين النقي أو مخاليط غاز الأكسجين، مثل الهواء) للأغشية البلاستيكية والصفائح والأجسام البلاستيكية المجوفة (مثل عبوات التغليف والأنابيب البلاستيكية)، كما هو محدد في المعيار DIN 16922، مما يتيح تقييم مدى ملاءمتها لتطبيقات التغليف والهندسة. يمكن استخدام هذه الطريقة لتحديد معدلات النفاذية التي تتراوح من 0,05 سم³/(م²•يوم•بار) إلى 1000 سم³/(م²•يوم•بار) للأغشية والصفائح، ومن حوالي 0,0005 سم³/(يوم•بار) إلى 10 سم³/(يوم•بار) للأجسام المجوفة. هنا، يمثل "يوم" وحدة زمنية مقدارها 24 ساعة.

في هندسة المواد الحديثة، لا جدال في دقة أداء حاجز الغاز، ويُعتبر معيار DIN 53380-3 المعيار الذهبي لقياس معدل نفاذية الأكسجين في الأغشية البلاستيكية باستخدام طريقة الغاز الحامل. يُمثل هذا المعيار النهج الأكثر تطورًا ودقةً لاختبارات الأكسجين ضمن سلسلة معايير DIN 53380. على عكس التقنيات الحجمية أو المانومترية، تستخدم طريقة الغاز الحامل نظام تدفق مستمر مزودًا بمستشعر أكسجين مُخصص، وتوفر حدود كشف منخفضة تصل إلى 0,0005 سم³/(م²•يوم•بار)، وهو أمر بالغ الأهمية للأغشية ذات الحاجز العالي المستخدمة في تغليف الأغذية والأدوية والإلكترونيات.

يُعدّ الأكسجين عاملاً أساسياً في الأكسدة والتلف ونمو الميكروبات في المنتجات المُغلّفة. حتى كميات ضئيلة من النفاذية، مثل 0,1 سم³/م²/يوم، يُمكن أن تُقلّل من مدة صلاحية المنتجات الحساسة من أشهر إلى أسابيع. في المقابل، يُفضّل التحكم في إمداد الأكسجين في تطبيقات مثل تغليف المنتجات الطازجة (التغليف في جو مُعدّل) أو ضمادات الجروح.

يوفر معيار DIN 53380-3 ما يلي:

  • حدود كشف منخفضة للغاية للمواد ذات الحاجز العالي (مثل البولي إيثيلين تيريفثالات المطلي بالألومنيوم).
  • قابلية تكرار عالية (عادةً زائد/ناقص 5 بالمائة)
  • مراقبة فورية مع تدفق غاز مستمر.
  • الامتثال للوائح (EC) رقم 1935/2004 و FDA 21 CFR الخاصة بمواد ملامسة الطعام.

مع ازدياد استخدام الأجهزة الإلكترونية المرنة، والحواجز القابلة للتحلل الحيوي، والتغليف النشط، أصبحت بيانات معدل توصيل الأكسجين الدقيقة ضرورية للابتكار والحصول على الموافقات التنظيمية.

  • يصف المعيار "DIN 53380-4 الجزء 4: طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء المحددة لاختبار ثاني أكسيد الكربون في الأغشية والقوالب البلاستيكية" طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء لتحديد سرعات انتقال غازات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز وغيرها من الغازات الماصة للأشعة تحت الحمراء. وتتوافق هذه الطريقة، التي تضمن الاتساق الدولي، مع معيار ISO 15105-3.

في عالم اختبارات حواجز البوليمر المعقد، يقدم معيار DIN 53380-4 حلاً متخصصاً وعالي الحساسية لقياس معدلات نفاذية ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى النشطة بالأشعة تحت الحمراء عبر الأغشية البلاستيكية. يستخدم هذا المعيار مطيافية الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة لتحقيق كشف انتقائي وفوري بحدود كشف منخفضة تصل إلى 0,1 سم³/(م²•يوم•بار). ويركز هذا المعيار على التطبيقات الحساسة لثاني أكسيد الكربون، بدءاً من تغليف المشروبات وصولاً إلى أنظمة الغلاف الجوي المعدل وأغشية الغاز الحيوي المستدامة، وهو يُكمل الطرق الخاصة بالأكسجين (DIN 53380-3)، والطرق المانومترية (DIN 53380-2)، والطرق الحجمية (DIN 53380-1).

يُستخدم معيار DIN 53380-4 على نطاق واسع في المجالات التالية:

  • تغليف المشروبات: يجب ألا تتجاوز نسبة فقدان ثاني أكسيد الكربون في زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) 10% خلال 3 أشهر. يُؤكد هذا المعيار فعالية الطلاءات العازلة ومزيج البولي إيثيلين تيريفثالات المعاد تدويره.
  • تغليف المواد الغذائية: تتطلب القهوة والوجبات الخفيفة والجبن وغيرها من المنتجات تغليفًا في جو معدل يتم غسله بثاني أكسيد الكربون، مما يستلزم توازنًا في دخول وخروج الهواء. وهذا يمنع انهيار العبوة أثناء النقل.
  • الغاز الحيوي والطاقة المتجددة: حواجز الميثان في بطانات الهاضم اللاهوائي. مرشح الميثان (3,3 ميكرومتر)، المتوافق مع معيار DIN 53380-4، يقيس خطر التسرب.
  • المستحضرات الصيدلانية: يتم غسل القوارير والعبوات البلاستيكية بثاني أكسيد الكربون لمنع الأكسدة دون الحاجة إلى اختبار الأكسجين.

DIN 53380-4 هو المعيار الدقيق لنفاذية ثاني أكسيد الكربون والغازات النشطة بالأشعة تحت الحمراء في الأغشية البلاستيكية.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي يحتاجونها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار للشركات وفقًا لمعيار "DIN 53380 اختبار البلاستيك - تحديد نفاذية الغاز".

واتس اب