ASTM F2476-20 Standardowa metoda testowa do określania szybkości przenikania dwutlenku węgla (CO2TR) przez materiały barierowe przy użyciu detektora podczerwieni

Norma „ASTM F2476-20 Standardowa metoda badania określająca szybkość transmisji dwutlenku węgla (CO2TR) przez materiały barierowe przy użyciu detektora podczerwieni” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje procedurę określania ustalonej szybkości transmisji dwutlenku węgla przez tworzywa sztuczne w postaci folii, arkuszy, laminatów, współwytłaczanych lub powlekanych plastikiem papierów lub tkanin. W przypadku materiałów jednorodnych pozwala na określenie:

• Szybkość przesyłu dwutlenku węgla (CO2TR)
• Przepuszczalność folii dla dwutlenku węgla (PCO2)
• Współczynnik przepuszczalności dwutlenku węgla (P'CO2)

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Współczynnik przepuszczalności dwutlenku węgla (P'CO2) jest iloczynem przepuszczalności i grubości warstwy. Przepuszczalność ma znaczenie jedynie w przypadku materiałów jednorodnych, w takim przypadku jest to właściwość materiału masowego. Nie należy stosować tej ilości, chyba że związek pomiędzy grubością i przepuszczalnością został potwierdzony w testach z wykorzystaniem kilku różnych grubości materiału.
• Przepuszczalność dwutlenku węgla (PCO2) to stosunek TR do różnicy ciśnień parcjalnych dwutlenku węgla po obu stronach folii.
• Szybkość przenikania dwutlenku węgla (CO2TR) to ilość dwutlenku węgla przechodząca przez jednostkę powierzchni równoległych folii z tworzywa sztucznego w jednostce czasu w warunkach testowych. Należy określić warunki badania, w tym temperaturę i ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla po obu stronach folii.

Szybkość przesyłu dwutlenku węgla jest określana po osiągnięciu przez próbkę stanu równowagi w suchym środowisku testowym. W tym kontekście za środowisko suche uważa się takie, w którym wilgotność względna wynosi mniej niż 1 procent. Próbka jest umieszczona w formie szczelnej półbariery pomiędzy dwiema komorami w warunkach ciśnienia atmosferycznego otoczenia. Jedna komora jest powoli przedmuchiwana strumieniem azotu, druga komora – dwutlenkiem węgla. Kiedy dwutlenek węgla dyfunduje przez folię do gazu nośnego w postaci azotu, jest on przenoszony do detektora podczerwieni, gdzie wytwarzany jest sygnał elektryczny, którego wielkość jest proporcjonalna do ilości dwutlenku węgla przepływającego do detektora w jednostce czasu.

Szybkość przenikania dwutlenku węgla (CO2TR) jest ważnym czynnikiem determinującym ochronę opakowań zapewnianą przez materiały barierowe. Nie jest to jednak jedyny czynnik decydujący i należy przeprowadzić dodatkowe testy oparte na doświadczeniu, aby powiązać wydajność opakowania z emisją CO2TR. Metoda ta nadaje się do stosowania jako metoda testu arbitrażowego pod warunkiem, że kupujący i sprzedający uzgodnią procedury pobierania próbek, procedury standaryzacyjne, warunki testu i kryteria akceptacji.

Temperatura jest krytycznym parametrem wpływającym na pomiar CO2TR. Staranna kontrola temperatury pomoże zminimalizować zmiany spowodowane wahaniami temperatury. Podczas badania temperatura musi mieścić się w granicach plus/minus 0,1 stopnia. Należy podać średnią temperaturę i zakres temperatur uzyskane podczas testu. Prawidłową kontrolę temperatury można łatwiej uzyskać, umieszczając urządzenie w środowisku o kontrolowanej temperaturze.

Czujnik będzie potrzebował czasu, aby ustabilizować się na niskim poziomie odczytu charakterystycznym dla dobrej bariery dla dwutlenku węgla po przetestowaniu bariery o wysokiej transmisji. Dlatego materiały o porównywalnych właściwościach transmisji gazu powinny być testowane razem. Kalibrację należy wykonać przy użyciu odpowiedniej ilości dwutlenku węgla, porównywalnej z CO2TR badanych próbek.

Jednostki próbkowania używane do określania CO2TR powinny być reprezentatywne dla ilości produktu, dla której wymagane są dane. Należy zadbać o to, aby próbki były reprezentatywne dla warunków panujących na całej szerokości i długości rolki filmu.

Próbki testowe muszą być reprezentatywne dla badanych materiałów i nie mogą zawierać żadnych wad, w tym zmarszczek, zagięć i dziurek (chyba że są one charakterystyczne dla badanego materiału). W razie konieczności średnią grubość określa się z dokładnością do 2,5 µm przy użyciu mikrometru cyfrowego (lub równoważnego) w co najmniej pięciu punktach rozmieszczonych na całej powierzchni testowej. Rejestrowane są wartości maksymalne, minimalne i średnie.

Jeśli próbka jest krucha (np. ma cienką powłokę lub niezabezpieczoną metalizację), pomiar materiału może uszkodzić lub zarysować warstwę barierową. W przypadku takich próbek korzystniejsze może okazać się przeprowadzenie analizy grubości materiału po przeprowadzeniu testu współczynnika transmisji. Jeżeli próbka badawcza ma strukturę asymetryczną (wielowarstwową), obie powierzchnie należy oznaczyć odpowiednimi znakami odróżniającymi i podać orientację próbki badanej w komorze dyfuzyjnej.

Jeżeli zastosowano specjalną procedurę kondycjonowania, należy to uwzględnić w raporcie.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe są również świadczone przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM F2476-20 Standardowa metoda testowa do określania szybkości przenikania dwutlenku węgla (CO2TR) przez materiały barierowe przy użyciu detektora podczerwieni”.