อัตราการส่งผ่านออกซิเจน ASTM F1307 ผ่านแพ็คแห้งโดยใช้เซ็นเซอร์คูลอมเมตริก

มาตรฐานการทดสอบ ASTM F1307 สำหรับอัตราการส่งออกซิเจนผ่านบรรจุภัณฑ์แห้งโดยใช้เซ็นเซอร์คูลอมเมตริก ซึ่งพัฒนาโดยสมาคมมาตรฐานการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบเพื่อกำหนดอัตราการส่งก๊าซออกซิเจนในสภาวะคงที่ผ่านบรรจุภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิธีนี้ใช้ได้กับบรรจุภัณฑ์ที่จะห่อหุ้มสภาพแวดล้อมแห้งในการใช้งานปกติ

เพื่อวัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ ให้ใช้ข้อกำหนดและคำจำกัดความต่อไปนี้:

• อัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจน คือ ปริมาณก๊าซออกซิเจนที่ผ่านพื้นผิวของบรรจุภัณฑ์ต่อหน่วยเวลาเมื่อถูกนำไปใช้กับบรรจุภัณฑ์นั้น ควรระบุเงื่อนไขการทดสอบ ได้แก่ อุณหภูมิ ความดันย่อยของออกซิเจน และความชื้นทั้งสองด้านของบรรจุภัณฑ์ ฟิล์มแบบทั่วไป เพื่อแยกความแตกต่างจากผลการทดสอบอัตราการผ่านของก๊าซออกซิเจน คำว่า "แพ็กเกจ" จะถูกใช้ในหน่วยของอัตราการผ่าน ต่างจากการทดสอบฟิล์มที่ทราบพื้นที่ทดสอบเสมอ การวัดอัตราการผ่านของออกซิเจนในแพ็กเกจมักเกี่ยวข้องกับระบบที่ซับซ้อน ซึ่งรวมถึงซีลและตัวปิด ซึ่งทำให้เกิดการส่งผ่านของออกซิเจน การทดสอบอัตราการผ่านของก๊าซออกซิเจนในแพ็กเกจโดยทั่วไปจะเป็นการทดสอบระบบบรรจุภัณฑ์ มากกว่าการทดสอบส่วนประกอบอย่างง่าย
• ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของออกซิเจนเป็นผลคูณของค่าการซึมผ่านของตัวกั้นและความหนาของตัวกั้น ค่าการซึมผ่านมีความหมายเฉพาะกับวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งในกรณีนี้จะเป็นคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุจำนวนมาก ไม่ควรใช้ค่านี้ เว้นแต่ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาและค่าการซึมผ่านจะได้รับการตรวจสอบยืนยันในการทดสอบโดยใช้ความหนาของวัสดุต่างๆ
• ความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนแสดงอัตราส่วนของอัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจนต่อความแตกต่างระหว่างความดันบางส่วนของออกซิเจนทั้งสองด้านของผนังบรรจุภัณฑ์

วิธีทดสอบนี้ใช้เซ็นเซอร์ออกซิเจนคูลอมเมตริกและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในรูปแบบที่คล้ายกับที่อธิบายไว้ใน ASTM D3985 "วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับอัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจนผ่านฟิล์มและแผ่นพลาสติกโดยใช้เซ็นเซอร์คูลอมเมตริก" อัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจนจะถูกกำหนดหลังจากติดตั้งบรรจุภัณฑ์ในอุปกรณ์ทดสอบและปรับสมดุลในสภาพแวดล้อมการทดสอบ

บรรจุภัณฑ์ถูกติดตั้งในลักษณะที่ด้านนอกของบรรจุภัณฑ์สัมผัสกับความเข้มข้นของออกซิเจนที่ทราบค่าแล้ว ในขณะที่ด้านในของบรรจุภัณฑ์จะถูกไล่ออกอย่างช้าๆ ด้วยกระแสไนโตรเจน บรรจุภัณฑ์สามารถสัมผัสกับอากาศในห้องที่มีออกซิเจน 20,8 เปอร์เซ็นต์ หรือแช่อยู่ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน 100 เปอร์เซ็นต์ เมื่อออกซิเจนแพร่กระจายผ่านผนังบรรจุภัณฑ์ไปยังก๊าซไนโตรเจนพาหะ ออกซิเจนจะถูกส่งไปยังเครื่องตรวจจับคูลอมเมตริก ซึ่งจะสร้างกระแสไฟฟ้าตามสัดส่วนของปริมาณออกซิเจนที่ไหลไปยังเครื่องตรวจจับต่อหน่วยเวลา

อัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจนเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพการป้องกันของวัสดุกั้น อย่างไรก็ตาม อัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจนไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่กำหนด และควรใช้การทดสอบเชิงประจักษ์เพิ่มเติมเพื่อเชื่อมโยงประสิทธิภาพของบรรจุภัณฑ์กับอัตราการส่งผ่านก๊าซออกซิเจน วิธีทดสอบนี้เหมาะสำหรับเป็นวิธีการทดสอบที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ หากผู้ใช้และแหล่งที่มามีความเห็นพ้องต้องกันเกี่ยวกับขั้นตอนการสุ่มตัวอย่าง ขั้นตอนมาตรฐาน เงื่อนไขการทดสอบ และเกณฑ์การยอมรับ

การมีสารรบกวนบางชนิดในกระแสก๊าซพาหะอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ทางไฟฟ้าที่ไม่พึงประสงค์และปัจจัยความผิดพลาด สารรบกวนเหล่านี้รวมถึงคลอรีนอิสระและสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงบางชนิด ควรลดการสัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ให้น้อยที่สุดเพื่อป้องกันความเสียหายต่อเซ็นเซอร์จากการทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

อุปกรณ์ส่งก๊าซออกซิเจนที่ใช้ในการทดสอบประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• สถานีทดสอบแบบแพ็กเกจเป็นช่องทางเข้าและออกของกระแสก๊าซไนโตรเจนพาหะโดยไม่สูญเสียหรือรั่วไหลอย่างมีนัยสำคัญ จากประสบการณ์ที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าการจัดวางสถานีทดสอบแบบแพ็กเกจหลายสถานีเป็นวิธีที่ใช้งานได้จริงในการเพิ่มจำนวนการวัดค่าจากเซ็นเซอร์คูลอมเมตริก ท่อร่วมวาล์วเชื่อมต่อด้านก๊าซพาหะของสถานีทดสอบแต่ละสถานีเข้ากับเซ็นเซอร์ตามรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ก๊าซพาหะจะไล่ก๊าซพาหะของบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์อย่างต่อเนื่อง ก๊าซทดสอบที่เหมาะสม (ออกซิเจน 100%) หรืออากาศในห้องปกติ (ออกซิเจน 20,8%) จะสัมผัสกับด้านนอกของบรรจุภัณฑ์
• เซลล์แพร่คือแผ่นโลหะที่ประกอบด้วยสองส่วน ซึ่งเมื่อปิดทับฟิล์มที่ใช้ในการสอบเทียบระบบ จะสามารถกำหนดพื้นที่วงกลมของฟิล์มได้อย่างแม่นยำ พื้นที่เซลล์แพร่โดยทั่วไปคือ 100 ตารางเซนติเมตร และ 30 ตารางเซนติเมตร ปริมาตรภายในเซลล์เหนือและใต้ฟิล์มที่ปิดสนิทไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ ปริมาตรควรมีขนาดเล็กพอที่จะให้ก๊าซสามารถแลกเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็ว แต่ไม่เล็กเกินไปจนฟิล์มที่ยื่นออกมาหรือโป่งพองซึ่งไม่มีตัวรองรับจะสัมผัสกับด้านบนหรือด้านล่างของเซลล์ มีเครื่องมือสำหรับวัดอุณหภูมิเซลล์
• ร่องขนาดที่เหมาะสมซึ่งถูกกลึงเข้าไปในด้านออกซิเจน (หรือก๊าซทดสอบ) ของเซลล์แพร่จะยึดโอริงนีโอพรีนไว้ พื้นที่ทดสอบถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่ที่เกิดจากเส้นผ่านศูนย์กลางสัมผัสภายในของโอริงที่ถูกบีบอัดเมื่อเซลล์แพร่ถูกบีบอัดกับตัวอย่างทดสอบ พื้นที่นี้สามารถกำหนดได้โดยการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของรอยประทับที่โอริงทิ้งไว้บนตัวอย่างหลังจากนำออกจากเซลล์แพร่
• ด้านไนโตรเจน (หรือก๊าซพาหะ) ของเซลล์แพร่ควรมีขอบเรียบและยกขึ้น ขอบนี้เป็นพื้นผิวปิดผนึกที่ใช้กดตัวอย่างทดสอบ ดังนั้นควรเรียบและแบน ปราศจากรอยขีดข่วนที่อาจทำให้เกิดการรั่วไหล ทั้งสองส่วนของเซลล์แพร่ควรมีจุดเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับทางเข้าและทางออกของก๊าซโดยไม่สูญเสียหรือรั่วไหลอย่างมีนัยสำคัญ การควบคุมด้วยเทอร์โมสตัทของเซลล์แพร่เป็นสิ่งที่พึงปรารถนา การเชื่อมต่อเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานอย่างง่ายเข้ากับด้านก๊าซพาหะของเซลล์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสทางความร้อนที่ดีนั้นเพียงพอสำหรับจุดประสงค์นี้ เซ็นเซอร์เทอร์มิสเตอร์และวงจรควบคุมที่เหมาะสมจะควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ เว้นแต่จะทำการวัดใกล้กับอุณหภูมิแวดล้อม ในกรณีนี้ ควรมีคอยล์เย็นเพื่อระบายความร้อนบางส่วน
• ชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นท่อโลหะขนาดเล็กที่มีอุปกรณ์ต่อสำหรับเชื่อมต่อกับทางเข้าของอุปกรณ์อัดอากาศไนโตรเจนที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมหรือแพลเลเดียม 3 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์บนอะลูมินา และจ่ายก๊าซพาหะที่ปราศจากออกซิเจนโดยพื้นฐานไปยังเซลล์การแพร่กระจายและสถานีทดสอบแพ็คเกจแต่ละชุด
• จำเป็นต้องมีเครื่องวัดอัตราการไหลที่มีช่วงการทำงานตั้งแต่ 5 ถึง 100 มล./นาที เพื่อตรวจสอบอัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนพาหะที่ผ่านสถานีทดสอบแต่ละสถานี
• วาล์วเปลี่ยนทิศทางการไหลคือวาล์ว 2 ตัวขึ้นไปสำหรับสลับกระแสการไหลของไนโตรเจนและก๊าซทดสอบ
• เพื่อตรวจสอบปริมาณออกซิเจนที่ส่งมอบ จะใช้เซ็นเซอร์คูลอมเมตริกที่ไวต่อออกซิเจน ซึ่งทำงานด้วยประสิทธิภาพที่คงที่โดยพื้นฐาน

องค์กรของเราให้การสนับสนุนธุรกิจในทุกภาคส่วนมายาวนาน ผ่านกิจกรรมการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์ และการประเมินที่หลากหลาย ด้วยทีมงานที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างใกล้ชิด และมุ่งมั่นพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM F1307 สำหรับอัตราการส่งผ่านออกซิเจนผ่านบรรจุภัณฑ์แห้งโดยใช้เซ็นเซอร์คูลอมเมตริก