ASTM F1927 Szybkość transmisji i przepuszczalność tlenu gazowego przy kontrolowanej wilgotności względnej

Norma ASTM F1927 dotycząca metody badawczej służącej do określania szybkości transmisji tlenu, przepuszczalności i transmitancji przez materiały barierowe przy kontrolowanej wilgotności względnej przy użyciu detektora kulometrycznego, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) , opisuje metodę badawczą służącą do określania szybkości transmisji tlenu przez folie, arkusze, laminaty, materiały współwytłaczane lub papiery lub tkaniny powlekane plastikiem w stanie ustalonym, przy określonej temperaturze i poziomie wilgotności względnej.

Niniejsza metoda badawcza rozszerza powszechną praktykę stosowania wilgotności zerowej lub w najlepszym przypadku zakładanej. Wilgotność odgrywa istotną rolę w szybkości transmisji tlenu w wielu materiałach. Metoda ta pozwala na określenie szybkości transmisji tlenu, przepuszczalności folii dla tlenu, przepuszczalności folii dla grubości oraz współczynnika przepuszczalności tlenu dla materiałów jednorodnych w określonej temperaturze i wilgotności względnej.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Współczynnik przepuszczalności tlenu reprezentuje iloczyn przepuszczalności i grubości warstwy. Przepuszczalność ma znaczenie tylko dla materiałów jednorodnych, w takim przypadku jest właściwością materiału sypkiego. Wartość ta nie powinna być stosowana, dopóki zależność między grubością a przepuszczalnością nie zostanie potwierdzona w testach z użyciem materiałów o różnej grubości.
• Przepuszczalność tlenu to stosunek szybkości przenikania tlenu do różnicy między ciśnieniem parcjalnym tlenu po obu stronach folii.
• Współczynnik przepuszczalności tlenu to stosunek szybkości transmisji tlenu do grubości warstwy. Współczynnik przepuszczalności ma znaczenie tylko dla materiałów jednorodnych, w takim przypadku jest on właściwością materiału sypkiego. Wartość ta nie powinna być stosowana, chyba że znana jest zależność między grubością a szybkością transmisji.
• Szybkość przenikania tlenu to ilość tlenu przechodząca przez jednostkę powierzchni równoległych powierzchni folii z tworzywa sztucznego w jednostce czasu w warunkach badania przy określonej temperaturze i wilgotności względnej (szybkość przenikania tlenu). Należy określić warunki badania, w tym temperaturę, wilgotność względną i ciśnienie parcjalne tlenu po obu stronach folii.
• Współczynnik transmisji tlenu jest powszechnie stosowanym współczynnikiem transmisji tlenu.

Szybkość transmisji tlenu jest określana po osiągnięciu przez próbkę stanu równowagi w określonej temperaturze i wilgotności. Próbka jest montowana jako szczelna półbariera między dwiema komorami w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Jedna komora jest powoli przedmuchiwana strumieniem azotu o określonej temperaturze i wilgotności względnej, a druga komora jest przedmuchiwana strumieniem tlenu, który może mieć tę samą temperaturę co strumień azotu, ale inną wilgotność względną. To lepiej symuluje rzeczywiste warunki panujące na półce. Gdy tlen dyfunduje z folii do gazu nośnego, czyli azotu, jest transportowany do detektora kulometrycznego, gdzie generuje prąd elektryczny proporcjonalny do ilości tlenu przepływającego do detektora w jednostce czasu.

Szybkość przenikania tlenu w danej temperaturze i wilgotności względnej jest istotnym czynnikiem determinującym ochronę zapewnianą przez materiały barierowe w opakowaniach. Nie jest to jednak jedyny czynnik determinujący i należy przeprowadzić dodatkowe badania empiryczne w celu skorelowania wydajności opakowania z szybkością przenikania tlenu. Metoda ta nadaje się jako arbitralna metoda testowa, pod warunkiem że kupujący i sprzedający uzgodnią procedury pobierania próbek, procedury normalizacyjne, warunki badania oraz 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.

Testy wykorzystują urządzenie dostarczające tlen. Należy ocenić alternatywne systemy, aby zapewnić równoważną wydajność. Urządzenie posiada komorę dyfuzyjną składającą się z dwóch metalowych połówek, które po zamknięciu nad badaną próbką dokładnie określą obszar kołowy. Typowe dopuszczalne powierzchnie komory dyfuzyjnej to 100 i 50 cm². Objętość ograniczona przez każdą połówkę komory po ściśnięciu nie jest krytyczna: powinna być wystarczająco mała, aby umożliwić szybką wymianę gazową, ale nie tak mała, aby opadająca lub wybrzuszona, niepodparta warstwa stykała się z krawędziami komory. Komora dyfuzyjna powinna być wyposażona w urządzenie do pomiaru i kontroli temperatury oraz w urządzenie do pomiaru i kontroli wilgotności względnej. Kontrola temperatury jest krytyczna, ponieważ wilgotność względna może się różnić nawet o 5% RH/stopień Celsjusza w niektórych strefach temperaturowych. Kompaktowa konstrukcja komory dyfuzyjnej wraz z towarzyszącymi jej elementami sterującymi pozwala na lepszą kontrolę temperatury. Temperatura powinna być kontrolowana z dokładnością plus/minus 0,5 stopnia Celsjusza lub większą.

Detektor kulometryczny to rodzaj detektora analitycznego stosowanego w analizie chemicznej, najczęściej w chromatografii gazowej (GC), który mierzy substancje na podstawie całkowitego ładunku elektrycznego wymaganego do przeprowadzenia reakcji chemicznej z udziałem analitu. Detektor wykorzystuje ogniwo elektrochemiczne, w którym związek docelowy ulega utlenieniu lub redukcji. Reakcja ta generuje lub pochłania elektrony, a mierzona jest wymagana ilość prądu elektrycznego (lub ładunek całkowity). Ponieważ natężenie prądu elektrycznego jest wprost proporcjonalne do ilości analitu, pozwala to na bardzo dokładne oznaczanie ilościowe. Titrator kulometryczny określa zawartość wody w próbkach poprzez pomiar ładunku wymaganego do wytworzenia jodu, który reaguje z wodą.

Detektor kulometryczny zapewnia bardzo dokładne wyniki, zwłaszcza po prawidłowej kalibracji i zastosowaniu w optymalnych warunkach. Jest to metoda o wysokiej czułości i precyzji, szczególnie do analizy śladowej.

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 nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie ze standardem ASTM F1927 „Standardowa metoda badania szybkości transmisji tlenu, przepuszczalności i przepuszczalności przez materiały barierowe przy kontrolowanej wilgotności względnej z wykorzystaniem detektora kulometrycznego”.