ASTM F1307 Szybkość przenikania tlenu przez suche pakiety przy użyciu czujnika kulometrycznego

Norma ASTM F1307 dotycząca metody badania szybkości dostarczania tlenu przez suche pakiety z wykorzystaniem czujnika kulometrycznego , opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania służącą do określania ustalonej szybkości dostarczania tlenu przez pakiety. Dokładniej, metoda ta ma zastosowanie do pakietów, które będą znajdować się w suchym środowisku podczas normalnego użytkowania.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Szybkość przenikania tlenu to ilość tlenu, która przenika przez powierzchnię opakowania w jednostce czasu po nałożeniu na nią folii. Należy określić warunki badania, w tym temperaturę, ciśnienie parcjalne tlenu i wilgotność po obu stronach opakowania. Folia konwencjonalna Aby odróżnić go od wyników pomiaru szybkości transmisji tlenu, w jednostce szybkości transmisji używa się terminu „opakowanie”. W przeciwieństwie do testów folii, gdzie obszar testowy jest zawsze znany, pomiar szybkości transmisji tlenu w opakowaniu często obejmuje złożone systemy, w tym uszczelnienia i zamknięcia, przez które zachodzi transmisja tlenu. Badanie szybkości transmisji tlenu w opakowaniu jest zazwyczaj badaniem systemu pakowania, a nie prostym badaniem komponentu.
• Współczynnik przepuszczalności tlenu jest iloczynem przepuszczalności bariery i jej grubości. Przepuszczalność ma znaczenie tylko dla materiałów jednorodnych, w takim przypadku jest to właściwość charakterystyczna dla materiału sypkiego. Wartość ta nie powinna być stosowana, dopóki zależność między grubością a przepuszczalnością nie zostanie potwierdzona badaniami z użyciem materiałów o różnej grubości.
• Przepuszczalność tlenu wyraża stosunek szybkości przenikania tlenu do różnicy ciśnień parcjalnych tlenu po obu stronach ścianki opakowania.

W tej metodzie badawczej stosuje się kulometryczny czujnik tlenu i towarzyszący mu sprzęt w układzie podobnym do opisanego w normie ASTM D3985, „Standardowa metoda badania szybkości przenikania tlenu przez folie i arkusze z tworzyw sztucznych z wykorzystaniem czujnika kulometrycznego”. Szybkość przenikania tlenu określa się po zamontowaniu opakowania w urządzeniu testowym i osiągnięciu stanu równowagi w środowisku testowym.

Opakowanie jest zamontowane w taki sposób, że zewnętrzna strona opakowania jest wystawiona na działanie znanego stężenia tlenu, a wnętrze opakowania jest powoli przedmuchiwane strumieniem azotu. Opakowanie może być wystawione na działanie powietrza otoczenia zawierającego 20,8% tlenu lub zanurzone w atmosferze zawierającej 100% tlenu. Tlen dyfunduje przez ścianki opakowania do gazu nośnego, azotu, i jest transportowany do detektora kulometrycznego, gdzie generuje prąd elektryczny proporcjonalny do ilości tlenu przepływającego do detektora w jednostce czasu.

Szybkość transmisji tlenu jest istotnym czynnikiem determinującym ochronę zapewnianą przez materiały barierowe. Nie jest to jednak jedyny czynnik determinujący i należy przeprowadzić dodatkowe badania empiryczne w celu skorelowania wydajności opakowania z szybkością transmisji tlenu. Niniejsza metoda badawcza nadaje się do recenzowania, jeśli użytkownik i źródło uzgodnią procedury pobierania próbek, procedury normalizacyjne, warunki badania i kryteria akceptacji.

Obecność niektórych substancji zakłócających w strumieniu gazu nośnego może prowadzić do niepożądanych sygnałów elektrycznych i błędów. Do substancji zakłócających należą wolny chlor i niektóre silne utleniacze. Należy również zminimalizować narażenie na dwutlenek węgla, aby zapobiec uszkodzeniu czujnika w wyniku reakcji z elektrolitem wodorotlenku potasu.

Aparat do przesyłu tlenu stosowany w testach składa się z następujących części:

• Stacje testowe opakowań zapewniają wlot i wylot strumieni gazu nośnego azotu bez znaczących strat lub wycieków. Doświadczenie pokazuje, że układy wykorzystujące wiele stacji testowych opakowań są praktycznym sposobem na zwiększenie liczby pomiarów dostępnych z czujnika kulometrycznego. Rozdzielacz zaworowy łączy stronę gazu nośnego każdej stacji testowej z czujnikiem zgodnie z ustalonym schematem. Gaz nośny w sposób ciągły oczyszcza strony gazu nośnego opakowań niepodłączonych do czujnika. Odpowiedni gaz testowy (100% tlenu) lub normalne powietrze pokojowe (20,8% tlenu) styka się z zewnętrzną stroną opakowania.
• Komórka dyfuzyjna to element metalowy składający się z dwóch połówek, które po zamknięciu nad folią używaną do kalibracji systemu, precyzyjnie określają obszar kołowy tej folii. Typowe powierzchnie komórki dyfuzyjnej wynoszą 100 cm² i 30 cm². Objętości wewnątrz komórki powyżej i poniżej zamkniętej folii nie są krytyczne; powinny być wystarczająco małe, aby umożliwić szybką wymianę gazową, ale nie tak małe, aby wystająca lub wybrzuszona, niepodparta folia stykała się z górną lub dolną częścią komórki. Dostarczone są przyrządy do pomiaru temperatury komórki.
• W odpowiednio dużym rowku wyfrezowanym po stronie tlenu (lub gazu testowego) komory dyfuzyjnej umieszcza się neoprenowy pierścień uszczelniający typu O-ring. Obszar testowy definiuje się jako obszar utworzony przez wewnętrzną średnicę styku ściśniętego pierścienia uszczelniającego typu O-ring, gdy komora dyfuzyjna jest dociskana do badanej próbki. Obszar ten można określić, mierząc wewnętrzną średnicę odcisku pozostawionego przez pierścień uszczelniający typu O-ring na próbce po wyjęciu z komory dyfuzyjnej.
• Strona azotu (lub gazu nośnego) komory dyfuzyjnej powinna mieć płaską, podniesioną krawędź. Ta krawędź jest powierzchnią uszczelniającą, do której dociskana jest próbka badana, dlatego powinna być gładka i płaska, bez zarysowań, które mogłyby sprzyjać wyciekom. Obie połówki komory dyfuzyjnej powinny mieć odpowiednie połączenia wlotowe i wylotowe gazu, bez znaczących strat lub wycieków. Pożądana jest kontrola termostatyczna komory dyfuzyjnej. W tym celu wystarczy prosta grzałka oporowa podłączona do strony gazu nośnego komory, aby zapewnić dobry kontakt termiczny. Czujnik termistorowy i odpowiedni układ sterujący będą regulować temperaturę komory, chyba że pomiary są wykonywane w temperaturze bliskiej temperaturze otoczenia. W takim przypadku pożądane jest zastosowanie wężownic chłodzących w celu odprowadzenia części ciepła.
• Łoże katalizatora to mała metalowa rurka z przyłączami do podłączenia do wlotu pneumatycznego układu doprowadzającego azot, zawierająca od 3 do 5 procent katalizatora platynowego lub palladowego na tlenku glinu, która dostarcza gaz nośny zasadniczo wolny od tlenu do komory dyfuzyjnej oraz każdej stacji testowej pakietu.
• Do monitorowania szybkości przepływu gazu nośnego azotu przechodzącego przez każdą stację testową potrzebny jest przepływomierz o zakresie roboczym od 5 do 100 ml/min.
• Zawory przełączające przepływ to dwa lub więcej zaworów służących do przełączania strumieni azotu i gazu testowego.
• Do monitorowania ilości dostarczanego tlenu stosuje się czujnik kulometryczny wrażliwy na tlen, który pracuje ze praktycznie stałą wydajnością.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście oferujemy również usługi testowe zgodne z normą ASTM F1307 dotyczącą metody pomiaru szybkości przenikania tlenu przez suche wkłady z wykorzystaniem czujnika kulometrycznego.