ASTM F1307 Скорость пропускания кислорода через сухие пакеты с использованием кулонометрического датчика

Стандартный метод испытаний ASTM F1307 для определения скорости подачи кислорода через сухие пакеты с использованием кулонометрического датчика , разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), описывает метод определения установившейся скорости подачи кислорода через пакеты. В частности, этот метод применим к пакетам, которые при нормальном использовании будут окружать сухую среду.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

• Скорость пропускания кислорода — это количество кислорода, проходящего через поверхность упаковки за единицу времени при воздействии на неё. Необходимо указать условия испытания, включая температуру, парциальное давление кислорода и влажность с обеих сторон упаковки. Обычная плёнка Чтобы отличить его от результатов измерения скорости проникновения кислорода, термин «упаковка» используется в единицах измерения скорости проникновения. В отличие от испытаний плёнок, где область испытания всегда известна, измерение скорости проникновения кислорода в упаковку часто включает сложные системы, включая уплотнения и затворы, через которые происходит проникновение кислорода. Испытание скорости проникновения кислорода в упаковку, как правило, представляет собой испытание упаковочной системы, а не простое испытание компонента.
• Коэффициент кислородопроницаемости определяется как произведение проницаемости барьера на его толщину. Проницаемость имеет значение только для однородных материалов, в этом случае она является свойством, характерным для объёмного материала. Эту величину следует использовать только в том случае, если соотношение между толщиной и проницаемостью не подтверждено испытаниями с использованием материалов различной толщины.
• Кислородная проницаемость выражает отношение скорости пропускания газообразного кислорода к разнице парциального давления кислорода по обе стороны стенки упаковки.

В этом методе испытаний используется кулонометрический датчик кислорода и сопутствующее оборудование, расположенное аналогично описанному в стандарте ASTM D3985 «Стандартный метод испытаний на скорость проникновения кислорода через пластиковые плёнки и листы с использованием кулонометрического датчика». Скорость проникновения кислорода определяется после установки упаковки в испытательное приспособление и приведения её в состояние равновесия в условиях испытания.

Упаковка устанавливается таким образом, чтобы внешняя поверхность упаковки подвергалась воздействию кислорода известной концентрации, а внутренняя медленно продувалась потоком азота. Упаковка может находиться в атмосфере окружающего воздуха, содержащего 20,8% кислорода, или в атмосфере, содержащей 100% кислорода. По мере диффузии кислорода через стенки упаковки в газ-носитель азот он транспортируется к кулонометрическому детектору, где генерирует электрический ток, пропорциональный количеству кислорода, поступающего к детектору в единицу времени.

Скорость проникновения кислорода является важным фактором, определяющим защиту, обеспечиваемую барьерными материалами. Однако это не единственный фактор, и для корреляции характеристик упаковки со скоростью проникновения кислорода следует использовать дополнительные эмпирические испытания. Данный метод испытаний может быть рецензируемым, если пользователь и поставщик согласуют процедуры отбора проб, стандартизации, условия испытаний и критерии приемки.

Присутствие некоторых мешающих веществ в потоке газа-носителя может привести к нежелательным электрическим выходным сигналам и погрешностям. К таким веществам относятся свободный хлор и некоторые сильные окислители. Также следует минимизировать воздействие углекислого газа, чтобы предотвратить повреждение датчика в результате реакции с электролитом гидроксидом калия.

Аппарат для передачи кислородного газа, используемый в испытаниях, состоит из следующих частей:

• Станции для испытания упаковки обеспечивают впуск и выпуск потоков газа-носителя азота без значительных потерь или утечек. Опыт показал, что использование нескольких станций для испытания упаковки является практичным способом увеличения количества измерений, доступных для кулонометрического датчика. Клапанный коллектор соединяет сторону газа-носителя каждой станции с датчиком по заданной схеме. Газ-носитель непрерывно продувает стороны упаковки, не подключенные к датчику. Соответствующий испытательный газ (100% кислорода) или обычный комнатный воздух (20,8% кислорода) контактирует с внешней поверхностью упаковки.
• Диффузионная ячейка представляет собой металлическую деталь, состоящую из двух половинок, которые, будучи закрытыми поверх плёнки, используемой для калибровки системы, точно определяют её круговую область. Типичные площади диффузионной ячейки составляют 100 см² и 30 см². Объёмы внутри ячейки над и под закрытой плёнкой не имеют решающего значения; они должны быть достаточно малыми для обеспечения быстрого газообмена, но не настолько малыми, чтобы выступающая или вздутая незакреплённая плёнка касалась верхней или нижней части ячейки. Для измерения температуры ячейки предусмотрены приборы.
• В канавке подходящего размера, проделанной на стороне диффузионной ячейки, обращенной к кислороду (или тестовому газу), устанавливается неопреновое уплотнительное кольцо. Испытательная площадь определяется как площадь, образованная внутренним диаметром контакта сжатого уплотнительного кольца при прижатии диффузионной ячейки к испытуемому образцу. Эту площадь можно определить, измерив внутренний диаметр отпечатка, оставленного уплотнительным кольцом на образце после извлечения из диффузионной ячейки.
• Сторона диффузионной ячейки, соприкасающаяся с азотом (или газом-носителем), должна иметь плоский, приподнятый край. Этот край служит уплотнительной поверхностью, к которой прижимается испытуемый образец, поэтому он должен быть гладким и плоским, без царапин, которые могут способствовать утечке. Обе половины диффузионной ячейки должны иметь подходящие соединения для входа и выхода газа без значительных потерь или утечек. Желательно термостатическое управление диффузионной ячейкой. Для этой цели достаточно простого резистивного нагревателя, подключенного к стороне ячейки, соприкасающейся с газом-носителем, для обеспечения хорошего теплового контакта. Термисторный датчик и подходящая схема управления будут регулировать температуру ячейки, если измерения не проводятся при температуре, близкой к температуре окружающей среды. В этом случае желательно предусмотреть охлаждающие змеевики для отвода части тепла.
• Каталитический слой представляет собой небольшую металлическую трубку с фитингами для подсоединения к впускному пневматическому фитингу азотного газа, содержащему 3–5 процентов платинового или палладиевого катализатора на оксиде алюминия, и обеспечивает подачу практически бескислородного газа-носителя в диффузионную ячейку и каждую испытательную станцию ​​пакета.
• Для контроля расхода газа-носителя азота, проходящего через каждую испытательную станцию, необходим расходомер с рабочим диапазоном от 5 до 100 мл/мин.
• Клапаны переключения потока представляют собой два или более клапанов для переключения потоков азота и испытательного газа.
• Для контроля количества подаваемого кислорода используется кислородочувствительный кулонометрический датчик, работающий практически с постоянной эффективностью.

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех отраслей, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, может похвастаться сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартным методом ASTM F1307 «Кислородопроницаемость сухих упаковок с использованием кулонометрического датчика».