ISO 15512 البلاستيك - تحديد محتوى الماء

تصف المواصفة القياسية ISO 15512 الخاصة بالبلاستيك - تحديد محتوى الماء، الصادرة عن المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO)، طرق تحديد محتوى الماء في البلاستيك في صورة مسحوق أو حبيبات أو منتج نهائي. ولا تختبر هذه الطرق امتصاص الماء (الحركي والتوازني) للبلاستيك كما هو مُقاس وفقًا للمواصفة القياسية ISO 62.

تُناسب الطريقة (أ) تحديد محتوى الماء بنسبة منخفضة تصل إلى 0,1% بدقة 0,1%. وتُناسب الطريقتان (ب) و(ج) تحديد محتوى الماء بنسبة منخفضة تصل إلى 0,01% بدقة 0,01%. وتُناسب الطريقة (د) تحديد محتوى الماء بنسبة منخفضة تصل إلى 0,01% بدقة 0,01%. وتُناسب الطريقة (هـ) تحديد محتوى الماء بنسبة منخفضة تصل إلى 0,001% بدقة 0,001%. وتُمثل هذه الدقة حدود الكشف، وتعتمد على أقصى كتلة ممكنة للعينة. ويُعبّر عن محتوى الماء كنسبة مئوية من كتلة الماء.

تُعدّ الطريقة د مناسبةً للبولي أميد (PA)، والبولي كربونات (PC)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين (PE)، وراتنج الإيبوكسي، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، والبوليستر، والبولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)، والبولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي لاكتيد (PLA)، والبولي أميديميد (PAI). ولا يُنصح باستخدامها، خاصةً للعينات التي قد تُطلق الأمونيا. أما الطرق أ، ب، ج، وهـ فهي مناسبةٌ عمومًا لجميع أنواع البلاستيك ومستويات الرطوبة.

يُعد محتوى الماء معيارًا مهمًا لمعالجة المواد، ومن المتوقع أن يظل أقل من المستوى المحدد في معيار المواد ذي الصلة.

تم تحديد ست طرق بديلة في هذا المعيار:

• الطريقة (أ) هي طريقة استخلاص باستخدام الميثانول اللامائي، متبوعة بمعايرة كارل فيشر للماء المستخلص. يمكن استخدام هذه الطريقة مع جميع أنواع البلاستيك، وهي مناسبة للحبيبات التي يقل حجمها عن 4 مم × 4 مم × 3 مم. كما يمكن استخدامها مع مواد ما قبل البوليمر في صورة مسحوق غير قابلة للذوبان في الميثانول، على سبيل المثال.
• الطريقة B1 هي طريقة تبخير باستخدام فرن أنبوبي. يُبخر الماء الموجود في عينة الاختبار ويُنقل إلى خلية معايرة باستخدام هواء جاف أو غاز النيتروجين كناقل، ثم يُخضع الماء المُجمع لمعايرة كارل فيشر أو لتحديد كثافته باستخدام مستشعر رطوبة. يمكن استخدام هذه الطريقة مع جميع أنواع البلاستيك، وهي مناسبة للحبيبات التي يقل حجمها عن 4 مم × 4 مم × 3 مم.
• الطريقة B2 هي طريقة تبخير تُجرى باستخدام قارورة عينة مُسخّنة. يُبخر الماء الموجود في عينة الاختبار ويُنقل إلى خلية معايرة باستخدام هواء جاف أو غاز النيتروجين كناقل، ثم يُخضع الماء المُجمّع لمعايرة كارل فيشر. يمكن استخدام هذه الطريقة مع جميع أنواع البلاستيك، وهي مناسبة للحبيبات التي يقل حجمها عن 4 مم × 4 مم × 3 مم.
• الطريقة ج هي طريقة قياس الضغط. يُحدد محتوى الماء من خلال زيادة الضغط الناتجة عن تبخر الماء تحت الفراغ. هذه الطريقة غير مناسبة لعينات البلاستيك التي تحتوي على مركبات متطايرة أخرى غير الماء بكميات تُساهم بشكل كبير في ضغط البخار عند درجة حرارة الغرفة. يجب فحص وجود كميات كبيرة من المركبات المتطايرة دوريًا، على سبيل المثال باستخدام كروماتوغرافيا الغاز. هذه الفحوصات ضرورية بشكل خاص لأنواع أو خصائص المواد الجديدة.
• الطريقة د هي طريقة قياس حراري كولومبي تستخدم خلية خماسي أكسيد ثنائي الفوسفور للكشف عن الماء المتبخر. يُبخر الماء الموجود في عينة الاختبار ويُنقل إلى خلية الاستشعار بواسطة هواء جاف أو غاز النيتروجين كناقل، وبعد ذلك يُجرى قياس كولومبي لكمية الماء المُجمعة. لا تُناسب هذه الطريقة عينات البلاستيك التي تحتوي على مركبات متطايرة أخرى غير الماء بكميات تُساهم بشكل كبير في ضغط البخار عند درجة حرارة الغرفة. يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية خاصةً بالنسبة للمكونات المتطايرة التي يُمكن أن تتفاعل مع الطلاء الحمضي لمستشعر خماسي أكسيد ثنائي الفوسفور، مثل الأمونيا أو أي نوع من الأمينات. يجب فحص وجود كميات كبيرة من المركبات المتطايرة بشكل دوري. تُعد هذه الفحوصات ضرورية بشكل خاص لأنواع أو درجات المواد الجديدة.
• الطريقة (هـ) هي طريقة تعتمد على هيدريد الكالسيوم. يتبخر الماء الموجود في العينة نتيجةً لتأثير كلٍ من الفراغ والتسخين. يتفاعل الماء المتبخر مع هيدريد الكالسيوم لتكوين الهيدروجين الجزيئي وهيدروكسيد الكالسيوم. يتسبب الهيدروجين في زيادة الضغط داخل الفراغ بما يتناسب مع كمية الماء المتبخرة. أما المكونات المتطايرة التي لا تتفاعل مع هيدريد الكالسيوم فتتكثف في مصيدة تبريد ولا تؤثر على القياس.

تُعدّ قابلية المقارنة بين المختبرات في تحديد محتوى الماء في البلاستيك منخفضة عمومًا. ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى الاختلافات في تغليف العينات ومعالجتها، بالإضافة إلى اختلاف الأجهزة والإعدادات. ينبغي تغليف العينات، على سبيل المثال، في عبوات زجاجية خاصة أو أكياس محكمة الإغلاق مزودة بحاجز مائي. ويُفضّل إجراء معالجة العينات في جو من النيتروجين الجاف أو الهواء. ولزيادة قابلية التكرار والاستنساخ، يُنصح باتباع الإجراء الموضح في هذه الوثيقة بدقة.

لم تُحدد هذه المواصفة القياسية إعدادات درجة الحرارة لطريقة التبخير. أما بالنسبة لطريقة قياس الضغط، فتُستخدم عادةً درجة حرارة 200 درجة مئوية. مع ذلك، قد تكون هذه الدرجة مرتفعة جدًا بالنسبة لبعض مواد التكثيف، وقد تؤدي إلى تكوّن الماء، على سبيل المثال، نتيجةً لتفاعل التكثيف.

ينبغي ضبط درجة حرارة التسخين وفقًا للمادة المراد اختبارها، والمعدات المستخدمة، والظروف العملية. فإذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فلن يتبخر الماء الموجود في المادة المختبرة بالكامل، بينما تؤدي درجات الحرارة المرتفعة جدًا إلى تكوّن الماء نتيجةً لتفاعلات التحلل والتكثيف.

يتضمن هذا المعيار إجراءً لتحسين درجة حرارة التسخين لاختيار درجة الحرارة الصحيحة لتحديد محتوى الماء ولتحسين قابلية المقارنة بين المختبرات.

حتى الكميات الضئيلة من الماء في المواد البلاستيكية قد تُسبب مشاكل كبيرة أثناء عمليات مثل قولبة الحقن أو البثق. فالرطوبة الزائدة قد تؤدي إلى التحلل المائي (التدهور الكيميائي)، مما ينتج عنه عيوب مثل الفقاعات والفراغات وعلامات الانتشار وانخفاض القوة الميكانيكية وعدم استقرار الأبعاد وتسارع التلف. لذا، يُعد التحكم في الرطوبة أمرًا بالغ الأهمية لضمان الجودة في صناعات مثل السيارات والتغليف والإلكترونيات والبناء.

باختصار، يضمن معيار ISO 15512 نتائج متسقة وقابلة للتكرار بين المختبرات والمصنعين. ويدعم هذا المعيار الامتثال لخصائص المواد، حيث يجب أن يبقى محتوى الماء أقل من الحدود المحددة لضمان سلامة المعالجة. وقد اعتُمد كمعيار وطني في العديد من البلدان، ويُستخدم على نطاق واسع للمواد البلاستيكية الحرارية، والمواد المتصلبة حرارياً، والأغشية، والصفائح. ويلعب هذا المعيار دوراً حيوياً في الحفاظ على سلامة وأداء المنتجات البلاستيكية في جميع أنحاء العالم.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي يحتاجونها، والمساعدة في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار للشركات وفقًا لمعيار "ISO 15512 البلاستيك - تحديد محتوى الماء".