ASTM F2391-05 Standardowa metoda testowa do pomiaru integralności opakowań i uszczelnień z wykorzystaniem helu jako gazu wskaźnikowego

Norma „ASTM F2391-05 Standardowa metoda badania integralności opakowań i uszczelnień z wykorzystaniem helu jako gazu znakującego” opracowana przez Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania, która może być stosowana do pomiaru ogólnej wydajności barierowej opakowań i uszczelnień różnych typów i form opakowań, a także typów uszczelek/zamknięć. Kluczowymi elementami tej metody są:

• Hel (stosowany jako gaz znacznikowy)
• Detektor nieszczelności helu (spektrometr masowy)
• Urządzenia testowe specyficzne dla opakowań/produktów

Większość zastosowań wykrywania wycieków helu ma charakter destrukcyjny, co oznacza, że ​​po zamknięciu opakowania konieczne jest wstrzyknięcie helu do środka. Następnie miejsce wstrzyknięcia należy zakryć lub załatać od zewnątrz. Alternatywnie, jeśli hel można wprowadzić do przestrzeni nad opakowaniem przed jego zamknięciem, metoda ta może być nieniszcząca, ponieważ wystarczy wykryć hel wydostający się z zamkniętego opakowania.

Norma ta obejmuje dwie metody testowe: tryb węchowy i tryb próżniowy. Tryb sniffera jest wartościową procedurą w wielu zastosowaniach, ale charakteryzuje się większą zmiennością w zależności od sposobu przeprowadzania testu przez operatora. Na przykład, czy pakiet jest skompresowany czy nie, efekt wielu małych wycieków w porównaniu do mniejszej liczby dużych wycieków, stężenie helu w tle, przepuszczalność pakietu oraz prędkość, z jaką przeprowadzane jest skanowanie. Oczekuje się dalszych badań mających na celu określenie zmienności tej procedury.

Procedura A: Tryb wykrywania, pakiet jest skanowany zewnętrznie w celu wykrycia helu przedostającego się do atmosfery lub armatury. Procedura B: Tryb próżniowy, pakiet zawierający hel umieszczany jest w zamkniętym zbiorniku. Po usunięciu próżni wykrywa się ulatnianie się helu do zamkniętej armatury (objętości wychwytywanej). Często urządzenia wykonuje się specjalnie na zamówienie, pod kątem konkretnego testowanego pakietu.

Czułość metody uzależniona jest od wykrycia:

• Główne przecieki: 10^-2 Pa·m³/s do 10^-5 Pa·m³/s
• Średnie przecieki: 10^-5 Pa·m³/s do 10^-7 Pa·m³/s
• Drobne przecieki: 10^-7 Pa·m³/s do 10^-9 Pa·m³/s
• Ultradrobne przecieki: 10^-9 Pa·m³/s do 10^-11 Pa·m³/s

Określenia „duży”, „średni”, „drobny” i „ultradrobny” są określeniami względnymi i nie oznaczają, że jakakolwiek konkretna szybkość wycieku jest dopuszczalna. Wymagany poziom integralności zależy od indywidualnego zastosowania. W przypadku wielu zastosowań opakowaniowych za niedopuszczalne uznaje się jedynie duże nieszczelności, a możliwość wykrycia mniejszych nieszczelności jest znikoma. Wszystkie wskaźniki nieszczelności podane w tej metodzie opierają się na przeliczeniu rzeczywistych warunków (na podstawie ciśnienia parcjalnego helu) na różnicę ciśnień wynoszącą jedną atmosferę i standardowe warunki temperaturowe.

Normę tę można stosować do każdego rodzaju opakowań: elastycznych, półsztywnych i sztywnych. Czułości podane w danych pomocniczych dla tej metody odnoszą się do wykrywalności helu emitowanego z próbki i nie są funkcją formy opakowania. Metody tej nie można stosować w przypadku opakowań oddychających i porowatych. Uzyskane wyniki mogą mieć charakter jakościowy, półilościowy lub ilościowy, zależnie od zastosowanej procedury.

Projektowanie osprzętu testowego nie mieści się w zakresie tej metody, z tym wyjątkiem, że w zależności od zastosowania (z różnymi typami opakowań i wymaganiami dotyczącymi integralności opakowania) wymagane będą różne projekty. Ponadto dobór i konstrukcja osprzętu zależą od etapu procesu produkcyjnego, na którym będą przeprowadzane testy, innymi słowy od kontroli jakości i wyników badań.

Obie te procedury testowe (tryb węchowy lub próżniowy) wymagają, aby opakowanie poddawane testowi miało mierzalny poziom helu po stronie opakowania przeciwnej do czujnika wykrywającego nieszczelność (zazwyczaj wewnątrz opakowania). Jeżeli opakowania nie można lub nie należy uszczelniać helem, przyrząd testowy używany do tego testu musi umożliwiać wprowadzenie helu w odpowiednim miejscu i czasie cyklu testowego. Wyjątkiem jest pakiet z dużym wyciekiem, w którym stosuje się odmianę techniki wypełniania helem pod ciśnieniem lub namaczania.

Do celów niniejszej normy stosuje się terminy i definicje zawarte w dokumentach „ASTM D996-23 Standardowa terminologia dotycząca opakowań i mediów dystrybucyjnych”, „ASTM F17-17 Standardowa terminologia dotycząca opakowań barierowych podstawowych” i „ASTM F1327-05 Standardowa terminologia dotycząca materiałów barierowych do opakowań medycznych”, a także następujące definicje:

• Rzeczywista szybkość wycieku helu, zmierzony poziom sygnału szybkości wycieku helu, jest ustawiony na siłę napędową przy stężeniu 101 procent i ciśnieniu 1,0 KPa (100 atmosfery).
• Opakowanie oddychające/porowate to opakowanie, które celowo umożliwia swobodny, całkowity lub częściowy przepływ gazów lub oparów do wewnątrz lub na zewnątrz opakowania.
• Opakowania elastyczne to opakowania (zazwyczaj torby, woreczki i torebki) wykonane z materiałów, które można łatwo zginać.
• Opakowanie nieprzepuszczalne to opakowanie wykonane z materiałów (zazwyczaj metalu lub szkła), które zapobiegają przedostawaniu się gazów lub oparów do wnętrza opakowania lub na zewnątrz.
• Zmierzona szybkość wycieku helu to poziom sygnału helu uzyskany na podstawie rzeczywistego stężenia helu w opakowaniu.
• Odgazowywanie polega na uwalnianiu zaadsorbowanego, pochłoniętego lub fizycznie uwięzionego gazu z powierzchni konstrukcji.
• Kryterium zaliczenia/niezaliczenia testu jest wstępnie ustalona rzeczywista szybkość wycieku helu, przy której testowany pakiet jest uznawany za wadliwy i tym samym nie do przyjęcia.
• Opakowanie półsztywne to opakowanie zazwyczaj formowane w postaci blistrów lub tacek, do których stosuje się odpowiednie materiały zamykające (zwykle materiały termoformowalne lub formowane na zimno).

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych świadczonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi testowe zgodne z normą „ASTM F2391-05 Standardowa metoda testowa pomiaru integralności opakowań i uszczelnień z wykorzystaniem helu jako gazu znakującego”.