Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM F1927 Standard Test Method for Determining Oxygen Gas Transmission Rate, Permeability and Transmittance through Barrier Materials at Controlled Relative Humidity Using a Coulometric Detector beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Sauerstoffdurchlässigkeit von Folien, Platten, Laminaten, Coextrusionen oder kunststoffbeschichteten Papieren oder Geweben im stationären Zustand bei einer bestimmten Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit.
Diese Prüfmethode erweitert die gängige Praxis, mit Nullfeuchtigkeit oder bestenfalls mit angenommener Feuchtigkeit zu arbeiten. Feuchtigkeit spielt eine bedeutende Rolle für die Sauerstoffdurchlässigkeit vieler Materialien. Mit dieser Prüfmethode können die Sauerstoffdurchlässigkeit, die Sauerstoffdurchlässigkeit der Folie, die Foliendurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Dicke und der Sauerstoffdurchlässigkeitskoeffizient für homogene Materialien bei einer bestimmten Temperatur und relativen Feuchtigkeit bestimmt werden.
Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:
Die Sauerstoffdurchlässigkeit wird ermittelt, nachdem die Probe bei einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit ein Gleichgewicht erreicht hat. Die Probe wird als abgedichtete Halbbarriere zwischen zwei Kammern bei Umgebungsluftdruck montiert. Eine Kammer wird langsam mit einem Stickstoffstrom bei einer bestimmten Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit gespült, die andere Kammer mit einem Sauerstoffstrom, der die gleiche Temperatur wie der Stickstoffstrom, aber eine andere relative Luftfeuchtigkeit aufweisen kann. Dadurch werden die tatsächlichen Lagerbedingungen genauer simuliert. Wenn Sauerstoffgas aus der Folie in das Stickstoffträgergas diffundiert, wird es zum coulometrischen Detektor transportiert, wo es einen elektrischen Strom erzeugt, der proportional zur Sauerstoffmenge ist, die pro Zeiteinheit zum Detektor fließt.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit bei gegebener Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit ist ein wesentlicher Faktor für den Schutz von Barrierematerialien für Verpackungen. Sie ist jedoch nicht der einzige Faktor, und zusätzliche empirische Tests sollten durchgeführt werden, um die Verpackungsleistung mit der Sauerstoffdurchlässigkeit zu korrelieren. Diese Methode eignet sich als Arbitrageur-Testmethode, sofern sich Käufer und Verkäufer über Probenahmeverfahren, Standardisierungsverfahren, Testbedingungen und Abnahmekriterien einigen.
Das Vorhandensein bestimmter Störstoffe im Trägergasstrom kann zu unerwünschten elektrischen Ergebnissen und Fehlerfaktoren führen. Zu den Störstoffen gehören freies Chlor und einige starke Oxidationsmittel. Die Einwirkung von Kohlendioxid sollte ebenfalls minimiert werden, um eine Beschädigung des Sensors durch eine Reaktion mit dem Kaliumhydroxid-Elektrolyten zu vermeiden.
Bei den Tests wird ein Gerät zur Sauerstoffzufuhr verwendet. Um eine gleichwertige Leistung sicherzustellen, müssen alternative Systeme evaluiert werden. Das Gerät verfügt über eine Diffusionszelle aus zwei Metallhälften, die, wenn sie über der Testprobe geschlossen werden, eine genau kreisförmige Fläche definieren. Typische akzeptable Diffusionszellenflächen sind 100 und 50 cm². Das von jeder Zellenhälfte im komprimierten Zustand eingeschlossene Volumen ist nicht kritisch: Es sollte klein genug sein, um einen schnellen Gasaustausch zu ermöglichen, aber nicht so klein, dass ein durchhängender oder sich wölbender, trägerloser Film die Zellränder berührt. Die Diffusionszelle sollte mit einer Einrichtung zur Temperaturmessung und -regelung sowie einer Möglichkeit zur Messung und Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit ausgestattet sein. Die Temperaturregelung ist entscheidend, da die relative Luftfeuchtigkeit in bestimmten Temperaturzonen um bis zu 5 Prozent RH/Grad Celsius schwanken kann. Eine kompakte Bauweise der Diffusionszellenstruktur zusammen mit den dazugehörigen Reglern ermöglicht eine bessere Temperaturregelung. Die Temperatur sollte auf plus/minus 0,5 Grad Celsius oder besser geregelt werden.
Ein coulometrischer Detektor ist ein analytischer Detektortyp, der in der chemischen Analytik, am häufigsten in der Gaschromatographie (GC), eingesetzt wird. Er misst Substanzen anhand der gesamten elektrischen Ladung, die für eine chemische Reaktion mit einem Analyten erforderlich ist. Der Detektor verwendet eine elektrochemische Zelle, in der die Zielverbindung oxidiert oder reduziert wird. Die Reaktion erzeugt oder verbraucht Elektronen, und die benötigte elektrische Strommenge (oder Gesamtladung) wird gemessen. Da die elektrische Stromstärke direkt proportional zur Analytmenge ist, ermöglicht dies eine hochpräzise Quantifizierung. Ein coulometrischer Titrator bestimmt den Wassergehalt in Proben, indem er die Ladung misst, die zur Bildung von Jod erforderlich ist, das mit Wasser reagiert.
Der coulometrische Detektor liefert sehr genaue Ergebnisse, insbesondere bei richtiger Kalibrierung und optimalem Einsatz. Insbesondere für die Spurenanalytik ist er eine hochempfindliche und präzise Methode.
Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Test-, Mess-, Analyse- und Evaluierungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der „ASTM F1927 Standardtestmethode zur Bestimmung der Sauerstoffgasdurchlässigkeit, -permeabilität und -durchlässigkeit durch Barrierematerialien bei kontrollierter relativer Luftfeuchtigkeit unter Verwendung eines coulometrischen Detektors“ an.
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