ASTM D1434-23 Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeitseigenschaften von Kunststofffolien und -platten

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM D1434-23 Standardtestmethode zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeitseigenschaften von Kunststofffolien und -platten“ beschreibt eine manometrische Methode zur Bestimmung der stationären Transmissionsrate eines Gases durch Kunststoffe in Form von Folien, Platten, Laminaten und kunststoffbeschichteten Papieren oder Geweben. Mit dieser Prüfmethode können folgende Punkte ermittelt werden:

• Gasübertragungsrate
• Permeabilität
• Durchlässigkeit bei homogenen Materialien

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Die Gasdurchlässigkeitsrate bezeichnet die Menge eines bestimmten Gases, die unter Testbedingungen pro Zeiteinheit durch parallele Oberflächen einer Kunststofffolie dringt. Die Testbedingungen, einschließlich Temperatur und Partialdruck des Gases auf beiden Seiten der Folie, sollten angegeben werden. Andere Faktoren, die den Gastransport beeinflussen, wie z. B. relative Luftfeuchtigkeit und hydrostatischer Druck, sollten ebenfalls beachtet werden.
• Die Leitfähigkeit ist das Verhältnis der Gasdurchlässigkeitsrate zur Differenz des Partialdrucks des Gases auf den beiden Seiten der Folie.
• Die Permittivität ist das Produkt aus Leitfähigkeit und Filmdicke. Die Permeabilität ist nur bei homogenen Materialien von Bedeutung, bei denen es sich um eine Eigenschaft des Gesamtmaterials handelt. Diese Menge sollte nur verwendet werden, wenn die Konstanz der Durchlässigkeit anhand mehrerer unterschiedlicher Materialstärken überprüft wurde.
• Unter stationärem Zustand versteht man die Situation, in der die im Film absorbierte Gasmenge im Gleichgewicht mit dem Gasfluss durch den Film steht.

Beim Testen wird die Probe in einer Gasübertragungszelle montiert, wodurch eine geschlossene Halbbarriere zwischen den beiden Kammern entsteht. Eine Kammer enthält das Testgas bei einem bestimmten hohen Druck und die andere Kammer empfängt das Permeatgas bei einem niedrigeren Druck. Die Niederdruckkammer wird zunächst evakuiert. Nach der Evakuierung kann sich in der Niederdruckkammer das eindringende Testgas ansammeln. Die Gasdurchlässigkeit der Testprobe wird durch Überwachung der Steigung des zunehmenden Drucks im Laufe der Zeit ermittelt.

Diese Messungen liefern halbquantitative Schätzungen der Gasleitung einzelner reiner Gase durch Filme und Platten. Die Korrelation der Messwerte mit einer bestimmten Verwendung, beispielsweise dem Schutz des Verpackungsinhalts, muss durch Erfahrung ermittelt werden. Die Gasdurchlässigkeitsrate wird durch Bedingungen beeinflusst, die in diesen Tests nicht ausdrücklich erwähnt werden, wie etwa Feuchtigkeitsgehalt, Weichmachergehalt und Inhomogenität. Diese Tests beinhalten keine Bestimmungen zum Testen von Siegeln, die in Verpackungsanwendungen enthalten sein können. Die Tests werden mit Gas mit 0 Prozent Feuchtigkeitsänderung durchgeführt.

Um die Gefahr einer Materialentgasung (wie etwa absorbierter Wasserdampf oder Lösungsmittel) zu verringern, werden alle Testproben für Tests, bei denen eine Konditionierung erforderlich ist, gemäß ASTM D618-21 mindestens 48 Stunden vor dem Test in einem Exsikkator bei 23 Grad plus/minus 2 Grad über Calciumchlorid oder einem anderen geeigneten Trockenmittel konditioniert.

Alternative Methoden zur Konditionierung der Proben können verwendet werden, wenn diese Bedingungen im Bericht beschrieben werden. Eine alternative Konditionierung wäre beispielsweise, die Probe in eine Reinigungsbox zu legen, um absorbierte Feuchtigkeit oder Lösungsmittel zu entfernen.

Für Umgebungstests sollte die Temperatur der Zelle auf 23 Grad plus/minus 2 Grad geregelt werden. Bei Geräten, die die Zelltemperatur regeln können, sollte eine Toleranz von plus/minus 1 Grad verwendet werden.

Die beschriebenen Testmethoden und die zum Entnehmen von Proben aus einer zu testenden Materialcharge verwendeten Techniken sollten von der Art der gesuchten Informationen abhängen. Es muss darauf geachtet werden, dass die Proben die Bedingungen über die gesamte Breite und Länge der Folienrollen hinweg repräsentativ darstellen. „ASTM D1898-68(1989) Standard Practice for Sampling of Plastics“ besagt, dass bei der Probenahme einer großen Menge an Material eine ausreichende Anzahl an Proben getestet werden sollte, um sicherzugehen, dass die Informationen für die getestete Menge oder eine andere Menge an Menge repräsentativ sind.

Bei der Durchführung des Tests wird der entsprechende Füllstoff in die Niederdruckkammer gegeben. In die Niederdruckkammer wird ein Filterpapier gelegt. Auf die Dichtfläche der Niederdruckkammer, die mit der Probe in Kontakt steht, wird eine dünne und gleichmäßige Schicht Vakuumfett aufgetragen. Übermäßiges Fett sollte vermieden werden, da es auf das Filterpapier gelangen und die Transmissionsrate des Expositionsbereichs verringern kann.

Die konditionierte Probe wird in die Niederdruckkammer gelegt und auf Falten oder Lockerheit geprüft. Durch Faltenbildung in der Probe kann es zu Undichtigkeiten in der Kammer kommen und eine lose montierte Probe weist eine größere Oberfläche auf. Beides kann zu falschen Testergebnissen führen.

Der O-Ring und die Dichtfläche in der Hochdruckkammer werden leicht eingefettet und dann vorsichtig über die Probe gelegt und mit gleichmäßigem Druck fixiert, um eine vakuumdichte Abdichtung zu gewährleisten.

Die Vakuumpumpe wird gestartet und Umgebungsluft aus dem Niederdruckkammersystem evakuiert, dann wird die Hochdruckkammer evakuiert. Wenn die Luft auf 26 Pa oder weniger abgelassen wird, wird das entsprechende Ventil geschlossen und die Vakuumpumpe gestoppt. Die zum Evakuieren des Systems erforderliche Zeit hängt vom Systemvolumen und der Probengasentwicklung ab.

Steigt der Druck in der Niederdruckkammer sofort an, kann dies ein Hinweis auf ein Leck sein oder darauf, dass eine große Menge Probengas entwichen ist und die Probenanordnung bzw. die erste Evakuierung oder beides wiederholt werden muss.

Das Prüfgas wird in die Hochdruckkammer eingeleitet. Wenn der Druck den gewünschten Prüfdruck erreicht, wird die Gaszufuhr abgeschaltet. Der Hochdruckwert wird aufgezeichnet. Bei der Zugabe von Prüfgas bestätigt ein Druckanstieg auf der Niederdruckseite, dass das Gas durch die Probe geströmt ist.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt werden, gehören auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ASTM D1434-23 Standardprüfmethode zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeitseigenschaften von Kunststofffolien und -platten“.