ASTM F1307 Kulometrik Sensör Kullanılarak Kuru Paketler Üzerinden Oksijen İletim Oranı

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM F1307 Kulometrik sensör kullanılarak kuru paketler üzerinden oksijen iletim oranı için standart test yöntemi” standardında, oksijen gazının paketlere sabit durum iletim hızının belirlenmesine yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır. Daha spesifik olarak bu yöntem normal kullanımda kuru bir ortamı çevreleyecek paketler için geçerlidir.

Bu standardın amaçları doğrultusunda şu terimler ve tanımlar geçerlidir:

• Oksijen gazı iletim hızı, bir pakete uygulandığında, birim zamanda paketin yüzeyinden geçen oksijen gazı miktarıdır. Sıcaklık, oksijen kısmi basıncı ve paketin her iki tarafındaki nem dahil olmak üzere test koşulları belirtilmelidir. Geleneksel film oksijen gazı iletim oranı sonuçlarından ayırt etmek için, geçiş hızı biriminde paket terimi kullanılır. Test alanının her zaman bilindiği film testlerinden farklı olarak, bir paket oksijen iletim oranı ölçümü genellikle oksijen iletiminin meydana geldiği contalar ve kapatma elemanları içeren karmaşık sistemleri içerir. Bir paket oksijen gazı iletim oranı testi genellikle basit bir bileşen testine kıyasla bir paketleme sistemi testidir.
• Oksijen geçirgenlik katsayısı, bariyerin geçirgenliği ile kalınlığının çarpımıdır. Geçirgenlik sadece homojen malzemeler için anlamlıdır, bu durumda toplu malzemenin bir özellik karakteristiğidir. Bu nicelik, kalınlık ve geçirgenlik arasındaki ilişki malzemenin çeşitli kalınlıkları kullanılarak yapılan testlerde doğrulanmadığı sürece kullanılmamalıdır.
• Oksijen geçirgenliği, oksijen gazı iletim hızının paket duvarının iki tarafındaki oksijenin kısmi basıncı arasındaki farka oranını ifade eder.

Bu test yöntemi, “ASTM D3985 Kulometrik sensör kullanılarak plastik film ve levhalar üzerinden oksijen gazı iletim oranı için standart test yöntemi” standardında açıklanan düzenlemeye benzer bir düzenlemede bir kulometrik oksijen sensörü ve ilişkili ekipman kullanır. Oksijen gazı iletim hızı, paket bir test fikstürüne monte edildikten ve test ortamında dengeye geldikten sonra belirlenir.

Paket, paketin iç kısmı yavaşça bir azot akımıyla temizlenirken, paketin dışı bilinen bir oksijen konsantrasyonuna maruz kalacak şekilde monte edilir. Paket, yüzde 20,8 oksijen içeren ortam oda havasına maruz bırakılabilir veya yüzde 100 oksijen atmosferine daldırılabilir. Oksijen, paket duvarlarından azot taşıyıcı gaza nüfuz ettikçe, birim zaman başına dedektöre akan oksijen miktarıyla orantılı büyüklükte bir elektrik akımı ürettiği kulometrik dedektöre taşınır.

Oksijen gazı iletim oranı, bariyer malzemelerinin sağladığı korumanın önemli bir belirleyicisidir. Ancak, tek belirleyici değildir ve paket performansını oksijen gazı iletim hızı ile ilişkilendirmek için deneyime dayalı ilave testler kullanılmalıdır. Bu test yöntemi, kullanıcı ve kaynak örnekleme prosedürleri, standardizasyon prosedürleri, test koşulları ve kabul kriterleri konusunda anlaştığı takdirde, bir hakem test yöntemi olarak uygundur.

Taşıyıcı gaz akışında belirli karışan maddelerin varlığı istenmeyen elektrik çıkışlarına ve hata faktörlerine yol açabilir. Karışan maddeler arasında serbest klor ve bazı güçlü oksitleyici maddeler bulunur. Potasyum hidroksit elektrolitiyle reaksiyona girerek sensörün hasar görmesini önlemek için karbondioksite maruz kalma da en aza indirilmelidir.

Testlerde kullanılan oksijen gaz iletim aparatı şu parçalardan oluşur:

• Paket test istasyonları, önemli bir kayıp veya sızıntı olmadan azot taşıyıcı gaz akımının girişini ve çıkışını sağlayan bir araçtır. Deneyim, birden fazla paket test istasyonu kullanan düzenlemelerin, bir kulometrik sensörden elde edilebilecek ölçüm sayısını artırmanın pratik bir yolu olduğunu göstermiştir. Bir valf manifoldu, her bir test istasyonunun taşıyıcı gaz tarafını önceden belirlenmiş bir düzende sensöre bağlar. Taşıyıcı gaz, sensöre bağlı olmayan paketlerin taşıyıcı gaz taraflarını sürekli olarak temizler. Uygun olan test gazı (yüzde 100 oksijen) veya normal oda havası (yüzde 20,8 oksijen) paketin dışına temas eder.
• Difüzyon hücresi, sistem kalibrasyonu için kullanılan filmin üzerine kapatıldığında, o filmin dairesel alanını doğru bir şekilde tanımlayacak iki metal yarıdan oluşan bir parçadır. Tipik difüzyon hücre alanları 100 cm2 ve 30 cm2’dir. Kapalı filmin üstünde ve altında hücrenin içindeki hacimler kritik değildir, hızlı gaz değişimine izin verecek kadar küçük olmalı, ancak sarkan veya şişkinleşen desteksiz bir filmin hücrenin üstü veya altıyla temas edecek kadar küçük olmamalıdır. Hücre sıcaklığının ölçülmesi için araçlar sağlanır.
• Difüzyon hücresinin oksijen (veya test gazı) tarafına işlenmiş uygun boyutta bir oluk, bir neopren O-ringi tutar. Test alanı, difüzyon hücresi test numunesine karşı sıkıştırıldığında sıkıştırılmış O-ringin iç temas çapı tarafından oluşturulan alan olarak kabul edilir. Alan, difüzyon hücresinden çıkarıldıktan sonra O-ringin numune üzerinde bıraktığı izin iç çapı ölçülerek elde edilebilir.
• Difüzyon hücresinin azot (veya taşıyıcı gaz) tarafı düz, yükseltilmiş bir kenara sahip olmalıdır. Bu kenar, test numunesinin bastırıldığı sızdırmazlık yüzeyi olduğundan, sızıntıyı teşvik edebilecek çizikler olmadan pürüzsüz ve düz olmalıdır. Difüzyon hücresinin her iki yarısı, önemli bir kayıp veya sızıntı olmaksızın gazın girişi ve çıkışı için uygun bağlantı parçalarına sahip olmalıdır. Difüzyon hücresini termostatik olarak kontrol etmek arzu edilir. Hücrenin taşıyıcı gaz tarafına iyi bir termal temas sağlayacak şekilde bağlanmış basit bir dirençli ısıtıcı bu amaç için yeterlidir. Bir termistör sensörü ve uygun bir kontrol devresi, ölçümler ortam sıcaklığına yakın yapılmadığı sürece hücre sıcaklığını düzenlemeye hizmet eder. Bu durumda, ısının bir kısmını gidermek için soğutma bobinleri sağlamak arzu edilir.
• Katalizör yatağı, alümina üzerinde yüzde 3 ila yüzde 5 oranında platin veya paladyum katalizörü içeren azot gazı pnömatik bağlantısının girişine bağlanmak için bağlantı parçalarına sahip küçük bir metal tüptür ve difüzyon hücresine ve her paket test istasyonuna esasen oksijensiz bir taşıyıcı gaz sağlar.
• Her bir test istasyonundan geçen azot taşıyıcı gazın akış hızını izlemek için 5 ila 100 mL/dakika çalışma aralığına sahip bir debimetreye ihtiyaç vardır.
• Akış değiştirme vanaları, azot ve test gazı akış akımlarının değiştirilmesi için iki veya daha fazla sayıda vanadır.
• İletilen oksijen miktarını izlemek için, esasen sabit bir verimlilikte çalışan oksijene duyarlı kulometrik sensör kullanılır.

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM F1307 Kulometrik sensör kullanılarak kuru paketler üzerinden oksijen iletim oranı için standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.