ASTM F1307 نرخ انتقال اکسیژن از طریق بسته‌های خشک با استفاده از یک حسگر کولومتریک
روش آزمون استاندارد ASTM F1307 برای نرخ تحویل اکسیژن از طریق بسته‌های خشک با استفاده از یک حسگر کولومتریک ، که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است ، روشی برای تعیین نرخ تحویل پایدار گاز اکسیژن از طریق بسته‌ها را شرح می‌دهد. به طور خاص، این روش برای بسته‌هایی که در استفاده عادی در یک محیط خشک قرار می‌گیرند، قابل استفاده است.
برای اهداف این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف زیر اعمال می شود:
- نرخ عبور گاز اکسیژن، مقدار گاز اکسیژنی است که در واحد زمان از سطح بسته‌بندی هنگام اعمال بر روی آن عبور می‌کند. شرایط آزمایش، شامل دما، فشار جزئی اکسیژن و رطوبت در دو طرف بسته‌بندی، باید مشخص شود. فیلم معمولی برای تمایز آن از نتایج نرخ انتقال گاز اکسیژن، از اصطلاح بسته‌بندی در واحد نرخ انتقال استفاده می‌شود. برخلاف آزمایش‌های فیلم، که در آن ناحیه آزمایش همیشه مشخص است، اندازه‌گیری نرخ انتقال اکسیژن بسته‌بندی اغلب شامل سیستم‌های پیچیده‌ای، از جمله آب‌بندی‌ها و درپوش‌ها، است که از طریق آنها انتقال اکسیژن رخ می‌دهد. آزمایش نرخ انتقال گاز اکسیژن بسته‌بندی معمولاً یک آزمایش سیستم بسته‌بندی است تا یک آزمایش ساده اجزا.
- ضریب نفوذپذیری اکسیژن حاصلضرب نفوذپذیری مانع در ضخامت آن است. نفوذپذیری فقط برای مواد همگن معنی‌دار است، که در این صورت یک ویژگی مشخصه ماده توده‌ای است. این کمیت نباید استفاده شود مگر اینکه رابطه بین ضخامت و نفوذپذیری در آزمایش‌هایی با استفاده از ضخامت‌های مختلف مواد تأیید شده باشد.
- نفوذپذیری اکسیژن، نسبت نرخ عبور گاز اکسیژن به اختلاف بین فشار جزئی اکسیژن در دو طرف دیواره بسته را بیان می‌کند.
این روش آزمایش از یک حسگر اکسیژن کولومتریک و تجهیزات مرتبط با آن در چیدمانی مشابه آنچه در ASTM D3985، "روش آزمایش استاندارد برای سرعت انتقال گاز اکسیژن از طریق فیلم و ورق‌های پلاستیکی با استفاده از یک حسگر کولومتریک" شرح داده شده است، استفاده می‌کند. سرعت انتقال گاز اکسیژن پس از نصب بسته در یک وسیله آزمایش و تعادل در محیط آزمایش تعیین می‌شود.
بسته‌بندی به گونه‌ای نصب شده است که قسمت بیرونی بسته‌بندی در معرض غلظت مشخصی از اکسیژن قرار می‌گیرد در حالی که داخل بسته‌بندی به آرامی با جریانی از نیتروژن تمیز می‌شود. بسته‌بندی را می‌توان در معرض هوای اتاق حاوی ۲۰.۸ درصد اکسیژن قرار داد یا در اتمسفری با ۱۰۰ درصد اکسیژن غوطه‌ور کرد. همزمان با انتشار اکسیژن از طریق دیواره‌های بسته‌بندی به داخل گاز حامل نیتروژن، به آشکارساز کولومتریک منتقل می‌شود، جایی که جریان الکتریکی متناسب با مقدار اکسیژنی که در واحد زمان به آشکارساز جریان می‌یابد، تولید می‌کند.
نرخ انتقال گاز اکسیژن عامل تعیین‌کننده مهمی در میزان محافظت ارائه شده توسط مواد مانع است. با این حال، این تنها عامل تعیین‌کننده نیست و باید از آزمایش‌های تجربی اضافی برای مرتبط کردن عملکرد بسته‌بندی با نرخ انتقال گاز اکسیژن استفاده شود. این روش آزمایش در صورتی که کاربر و منبع در مورد رویه‌های نمونه‌برداری، رویه‌های استانداردسازی، شرایط آزمایش و معیارهای پذیرش توافق داشته باشند، به عنوان یک روش آزمایش بررسی‌شده توسط همتا مناسب است.
وجود برخی مواد مزاحم در جریان گاز حامل می‌تواند منجر به خروجی‌های الکتریکی نامطلوب و عوامل خطا شود. مواد مزاحم شامل کلر آزاد و برخی عوامل اکسیدکننده قوی هستند. همچنین باید قرار گرفتن در معرض دی اکسید کربن به حداقل برسد تا از آسیب به سنسور از طریق واکنش با الکترولیت هیدروکسید پتاسیم جلوگیری شود.
دستگاه انتقال گاز اکسیژن مورد استفاده در آزمایش‌ها از بخش‌های زیر تشکیل شده است:
- ایستگاه‌های تست بسته‌بندی، وسیله‌ای برای ورود و خروج جریان‌های گاز حامل نیتروژن بدون اتلاف یا نشت قابل توجه فراهم می‌کنند. تجربه نشان داده است که چیدمان با استفاده از چندین ایستگاه تست بسته‌بندی، روشی عملی برای افزایش تعداد اندازه‌گیری‌های موجود از یک حسگر کولومتری است. یک منیفولد شیر، سمت گاز حامل هر ایستگاه تست را با یک الگوی از پیش تعیین‌شده به حسگر متصل می‌کند. گاز حامل به طور مداوم سمت‌های گاز حامل بسته‌بندی‌هایی که به حسگر متصل نیستند را تخلیه می‌کند. گاز تست مناسب (۱۰۰ درصد اکسیژن) یا هوای معمولی اتاق (۲۰.۸ درصد اکسیژن) با قسمت بیرونی بسته‌بندی تماس پیدا می‌کند.
- سلول انتشار، قطعه‌ای فلزی است که از دو نیمه تشکیل شده است و وقتی روی فیلم مورد استفاده برای کالیبراسیون سیستم بسته می‌شود، مساحت دایره‌ای آن فیلم را به طور دقیق تعریف می‌کند. مساحت‌های معمول سلول انتشار ۱۰۰ سانتی‌متر مربع و ۳۰ سانتی‌متر مربع هستند. حجم‌های داخل سلول بالا و پایین فیلم بسته حیاتی نیستند؛ آنها باید به اندازه‌ای کوچک باشند که امکان تبادل سریع گاز را فراهم کنند، اما نه آنقدر کوچک که یک فیلم بدون تکیه‌گاه آویزان یا برآمده با بالا یا پایین سلول تماس پیدا کند. ابزارهایی برای اندازه‌گیری دمای سلول ارائه شده است.
- یک شیار با اندازه مناسب که در سمت اکسیژن (یا گاز آزمایشی) سلول انتشار ماشین‌کاری شده است، یک حلقه O نئوپرن را در خود جای می‌دهد. ناحیه آزمایش به عنوان ناحیه‌ای تعریف می‌شود که توسط قطر تماس داخلی حلقه O فشرده شده، هنگامی که سلول انتشار در برابر نمونه آزمایشی فشرده می‌شود، ایجاد می‌شود. این ناحیه را می‌توان با اندازه‌گیری قطر داخلی اثری که حلقه O روی نمونه پس از برداشتن از سلول انتشار باقی می‌گذارد، تعیین کرد.
- سمت نیتروژن (یا گاز حامل) سلول انتشار باید دارای لبه‌ای صاف و برجسته باشد. این لبه، سطح آب‌بندی است که نمونه آزمایش به آن فشار داده می‌شود، بنابراین باید صاف و مسطح باشد و عاری از خراش‌هایی باشد که می‌توانند باعث نشت شوند. هر دو نیمه سلول انتشار باید اتصالات مناسبی برای ورودی و خروجی گاز بدون اتلاف یا نشت قابل توجه داشته باشند. کنترل ترموستاتیک سلول انتشار مطلوب است. یک گرمکن مقاومتی ساده متصل به سمت گاز حامل سلول برای اطمینان از تماس حرارتی خوب، برای این منظور کافی است. یک حسگر ترمیستور و یک مدار کنترل مناسب، دمای سلول را تنظیم می‌کنند، مگر اینکه اندازه‌گیری‌ها در نزدیکی دمای محیط انجام شوند. در این حالت، مطلوب است که کویل‌های خنک‌کننده برای حذف مقداری از گرما تعبیه شوند.
- بستر کاتالیزور یک لوله فلزی کوچک با اتصالاتی برای اتصال به ورودی اتصالات پنوماتیکی گاز نیتروژن حاوی ۳ تا ۵ درصد کاتالیزور پلاتین یا پالادیوم روی آلومینا است و یک گاز حامل اساساً عاری از اکسیژن را برای سلول انتشار و هر ایستگاه آزمایش بسته فراهم می‌کند.
- برای نظارت بر میزان جریان گاز حامل نیتروژن که از هر ایستگاه آزمایش عبور می‌کند، به یک جریان‌سنج با محدوده عملیاتی ۵ تا ۱۰۰ میلی‌لیتر در دقیقه نیاز است.
- شیرهای تغییر مسیر جریان، دو یا چند شیر هستند که برای تغییر مسیر جریان نیتروژن و گاز آزمایشی استفاده می‌شوند.
- برای نظارت بر میزان اکسیژن تحویل داده شده، از یک حسگر کولومتری حساس به اکسیژن استفاده می‌شود که با راندمان اساساً ثابتی کار می‌کند.
سازمان ما که سال‌هاست از طریق طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی، از کسب‌وکارها در تمام بخش‌ها پشتیبانی می‌کند، دارای تیمی قوی از کارکنان است که از نزدیک پیشرفت‌های جهانی در علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً در حال بهبود خود هستند. در این زمینه، ما همچنین خدمات آزمایش را مطابق با روش آزمون استاندارد ASTM F1307 برای میزان انتقال اکسیژن از طریق بسته‌های خشک با استفاده از یک حسگر کولومتریک ارائه می‌دهیم.
