Štandardná skúšobná metóda ASTM F2391-05 na meranie integrity balenia a utesnenia s použitím hélia ako stopovacieho plynu

Norma „ASTM F2391-05 Štandardná testovacia metóda na meranie integrity obalov a uzáverov s použitím hélia ako stopovacieho plynu“ vyvinutá Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje testovaciu metódu, ktorá sa môže použiť na meranie celkového výkonu obalov a bariérovej bariéry uzáverov rôznych typov a foriem obalov, ako aj typov tesnení/uzáverov. Kľúčové prvky tejto metódy sú:

• Hélium (používané ako stopovací plyn)
• Detektor úniku hélia (hmotnostný spektrometer)
• Testovacie prípravky pre špecifické balenia/produkty

Väčšina aplikácií detekcie úniku hélia je deštruktívnych, čo znamená, že hélium sa musí vstreknúť do obalu po jeho utesnení. Miesto vpichu je potom potrebné zvonku zakryť alebo zaplátať. Alternatívne, ak je možné hélium zaviesť do priestoru nad atmosférou pred utesnením, metóda môže byť nedeštruktívna, pretože stačí zistiť únik hélia zo utesneného obalu.

Táto norma obsahuje dve skúšobné metódy: režim čuchania a režim vákua. Režim sniffer je cenný postup pre mnoho aplikácií, ale má väčšiu variabilitu v závislosti od toho, ako operátor vykonáva test. Napríklad, či je paket komprimovaný alebo nie, vplyv viacerých malých únikov v porovnaní s menším počtom veľkých únikov, koncentrácia hélia v pozadí, priepustnosť paketu a rýchlosť, akou sa vykonáva skenovanie. Na kvantifikáciu variability tohto postupu sa očakáva ďalšie testovanie.

Postup A: Režim sniffer, balenie sa externe skenuje, či hélium neuniká do atmosféry alebo kotvy. Postup B: Vákuový režim, balenie obsahujúce hélium sa umiestni do uzavretej armatúry. Po vytvorení vákua sa deteguje únik hélia do uzavretej kotvy (zachytávacieho objemu). Príslušenstvo sa často vyrába na mieru pre konkrétny testovaný balík.

Citlivosť metódy závisí od detekcie:

• Hlavné úniky: 10^-2 Pa m³/s až 10^-5 Pa m³/s
• Stredné úniky: 10^-5 Pa m³/s až 10^-7 Pa m³/s
• Jemné netesnosti: 10^-7 Pa m³/s až 10^-9 Pa m³/s
• Ultrajemné úniky: 10^-9 Pa m³/s až 10^-11 Pa m³/s

Pojmy veľký, stredný, jemný a ultrajemný sú relatívne pojmy a neznamenajú, že akákoľvek konkrétna miera úniku je prijateľná. Individuálna aplikácia určuje požadovanú úroveň integrity. Pre mnohé baliace aplikácie sa za neprijateľné považujú iba veľké úniky a schopnosť odhaliť menšie úniky je zanedbateľná. Všetky miery úniku uvedené v tejto metóde sú založené na prepočte skutočných podmienok (na základe parciálneho tlaku hélia) na tlakový rozdiel jednej atmosféry a štandardné teplotné podmienky.

Túto normu možno použiť na akýkoľvek typ obalu, flexibilný, polotuhý alebo tuhý. Citlivosť uvedená v doplňujúcich údajoch pre túto metódu sa vzťahuje na detekovateľnosť hélia emitovaného zo vzorky a nie je funkciou formy balenia. Túto metódu nemožno použiť na priedušné alebo porézne obaly. Získané výsledky môžu byť kvalitatívne, semikvantitatívne alebo kvantitatívne v závislosti od použitého postupu.

Návrh testovacieho prípravku nespadá do rozsahu tejto metódy, s výnimkou toho, že pre rôzne aplikácie (s rôznymi typmi balenia a požiadavkami na integritu balenia) budú potrebné rôzne návrhy. Výber a dizajn svietidla sú navyše určené tým, v ktorej časti výrobného procesu sa bude testovanie vykonávať, inými slovami, výsledkami kontroly kvality a výskumu.

Oba tieto testovacie postupy (režim čuchania alebo vákuový režim) vyžadujú, aby testované balenie malo merateľnú hladinu hélia na strane balenia oproti senzoru detektora úniku (zvyčajne vo vnútri balenia). Ak obal nemôže alebo by nemal byť utesnený héliom, testovacie zariadenie použité na daný test musí zabezpečiť zavedenie hélia na príslušnom mieste a v príslušnom čase testovacieho cyklu. Výnimkou je obal s veľkým únikom, pri ktorom sa použije variácia techniky zásypu héliom pod tlakom alebo presakovania.

Na účely tejto normy sa uplatňujú pojmy a definície uvedené v dokumentoch „ASTM D996-23 Štandardná terminológia pre baliace a distribučné médiá“, „ASTM F17-17 Štandardná terminológia pre primárne bariérové ​​balenia“ a „ASTM F1327-05 Štandardná terminológia pre bariérové ​​materiály pre lekárske balenia“, ako aj nasledujúce definície:

• Skutočná miera úniku hélia, nameraná úroveň signálu miery úniku hélia, je nastavená na hnaciu silu s koncentráciou 101 percent pri tlaku 1,0 kPa (100 atmosféry).
• Priedušný/porézny obal je obal, ktorý zámerne umožňuje plynom alebo parám voľný prúd, úplne alebo čiastočne, do obalu a von z neho.
• Flexibilné obaly sú obaly (zvyčajne vrecká, tašky a vrecká) vyrobené z materiálov, ktoré sa dajú ľahko ohýbať.
• Nepriepustný obal je obal vyrobený z materiálov (zvyčajne kovu alebo skla), ktoré bránia prúdeniu plynov alebo pár do obalu alebo z neho.
• Nameraná rýchlosť úniku hélia je úroveň signálu hélia získaná podľa skutočnej koncentrácie hélia v obale.
• Odplyňovanie je uvoľňovanie adsorbovaného, ​​absorbovaného alebo fyzikálne zachyteného plynu z povrchu konštrukcie.
• Kritériom pre úspešné/neúspešné posúdenie je vopred určená skutočná miera úniku hélia, pri ktorej sa testované balenie považuje za chybné, a preto neprijateľné.
• Polotuhé obaly sú obaly, ktoré sa zvyčajne formujú do blistrov alebo tácok, na ktoré sa ako uzatváracie médium nanášajú vhodné uzatváracie materiály (zvyčajne tepelne alebo za studena tvárnené materiály).

Naša organizácia má silný personál, ktorý pozorne sleduje vývoj v oblasti vedy a techniky vo svete a neustále sa zlepšuje. Medzi početnými testovacími, meracími, analytickými a hodnotiacimi štúdiami poskytovanými pre podniky v rôznych odvetviach existujú aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM F2391-05 Štandardná testovacia metóda na meranie integrity obalov a uzáverov s použitím hélia ako stopovacieho plynu“.