ASTM F1307 Tốc độ truyền oxy qua các gói khô sử dụng cảm biến Coulometric

Tiêu chuẩn ASTM F1307 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tốc độ cung cấp oxy qua các gói khô bằng cảm biến điện hóa , do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) phát triển, mô tả phương pháp thử nghiệm để xác định tốc độ cung cấp khí oxy ổn định qua các gói. Cụ thể hơn, phương pháp này áp dụng cho các gói sẽ bao quanh môi trường khô trong điều kiện sử dụng bình thường.

Với mục đích của tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

• Tốc độ truyền khí oxy là lượng khí oxy đi qua bề mặt của một gói hàng trong một đơn vị thời gian khi được áp dụng lên gói hàng đó. Cần chỉ định các điều kiện thử nghiệm, bao gồm nhiệt độ, áp suất riêng phần của oxy và độ ẩm ở cả hai mặt của gói hàng. Màng phim thông thường Để phân biệt với kết quả tốc độ truyền khí oxy, thuật ngữ "gói" được sử dụng trong đơn vị tốc độ truyền. Không giống như các thử nghiệm màng, trong đó diện tích thử nghiệm luôn được biết trước, phép đo tốc độ truyền oxy của gói thường liên quan đến các hệ thống phức tạp, bao gồm các lớp niêm phong và lớp đóng kín, nơi diễn ra quá trình truyền oxy. Thử nghiệm tốc độ truyền khí oxy của gói thường là một thử nghiệm hệ thống bao bì hơn là một thử nghiệm thành phần đơn giản.
• Hệ số thấm oxy là tích số giữa độ thấm của lớp chắn và độ dày của nó. Độ thấm chỉ có ý nghĩa đối với vật liệu đồng nhất, trong trường hợp đó, nó là đặc tính của vật liệu khối. Không nên sử dụng đại lượng này trừ khi mối quan hệ giữa độ dày và độ thấm đã được xác minh trong các thử nghiệm sử dụng nhiều độ dày vật liệu khác nhau.
• Độ thấm oxy thể hiện tỷ lệ giữa tốc độ truyền khí oxy với sự chênh lệch giữa áp suất riêng phần của oxy ở cả hai bên thành gói.

Phương pháp thử nghiệm này sử dụng cảm biến oxy đo điện lượng và thiết bị liên quan theo cách bố trí tương tự như mô tả trong ASTM D3985, "Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tốc độ truyền khí oxy qua màng và tấm nhựa sử dụng cảm biến đo điện lượng". Tốc độ truyền khí oxy được xác định sau khi gói hàng được lắp vào thiết bị thử nghiệm và cân bằng trong môi trường thử nghiệm.

Gói được lắp đặt sao cho mặt ngoài của gói được tiếp xúc với nồng độ oxy đã biết, trong khi mặt trong của gói được làm sạch chậm bằng luồng khí nitơ. Gói có thể được tiếp xúc với không khí phòng chứa 20,8% oxy hoặc ngâm trong môi trường có 100% oxy. Khi oxy khuếch tán qua thành gói vào khí mang nitơ, nó được vận chuyển đến đầu dò điện lượng, tại đây nó tạo ra dòng điện tỷ lệ thuận với lượng oxy chảy vào đầu dò trên một đơn vị thời gian.

Tốc độ truyền khí oxy là một yếu tố quan trọng quyết định khả năng bảo vệ của vật liệu chắn. Tuy nhiên, đây không phải là yếu tố duy nhất, và cần sử dụng thêm các thử nghiệm thực nghiệm để so sánh hiệu suất của bao bì với tốc độ truyền khí oxy. Phương pháp thử nghiệm này phù hợp để được bình duyệt nếu người dùng và nguồn cung cấp thống nhất về quy trình lấy mẫu, quy trình chuẩn hóa, điều kiện thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận.

Sự hiện diện của một số chất gây nhiễu trong dòng khí mang có thể dẫn đến đầu ra điện không mong muốn và các yếu tố sai số. Các chất gây nhiễu bao gồm clo tự do và một số chất oxy hóa mạnh. Việc tiếp xúc với carbon dioxide cũng nên được giảm thiểu để tránh làm hỏng cảm biến do phản ứng với chất điện phân kali hydroxit.

Thiết bị truyền khí oxy được sử dụng trong các thử nghiệm bao gồm các bộ phận sau:

• Các trạm kiểm tra bao bì cung cấp phương tiện nạp và xả dòng khí mang nitơ mà không bị thất thoát hoặc rò rỉ đáng kể. Kinh nghiệm cho thấy việc sử dụng nhiều trạm kiểm tra bao bì là một cách thiết thực để tăng số lượng phép đo có thể thực hiện từ cảm biến đo điện lượng. Một van phân phối kết nối phía khí mang của mỗi trạm kiểm tra với cảm biến theo một mô hình được xác định trước. Khí mang liên tục làm sạch các phía khí mang của các bao bì không được kết nối với cảm biến. Khí kiểm tra thích hợp (100% oxy) hoặc không khí phòng thông thường (20,8% oxy) tiếp xúc với mặt ngoài của bao bì.
• Buồng khuếch tán là một miếng kim loại, gồm hai nửa, khi được đóng lại trên màng phim dùng để hiệu chuẩn hệ thống, sẽ xác định chính xác diện tích hình tròn của màng phim đó. Diện tích buồng khuếch tán điển hình là 100 cm² và 30 cm². Thể tích bên trong buồng phía trên và phía dưới màng phim đóng không quan trọng; chúng phải đủ nhỏ để cho phép trao đổi khí nhanh chóng, nhưng không quá nhỏ đến mức màng phim nhô ra hoặc phồng lên không được đỡ sẽ tiếp xúc với đỉnh hoặc đáy của buồng. Các thiết bị được cung cấp để đo nhiệt độ buồng.
• Một rãnh có kích thước phù hợp được gia công vào phía oxy (hoặc khí thử nghiệm) của buồng khuếch tán giữ một vòng đệm chữ O bằng neoprene. Diện tích thử nghiệm được định nghĩa là diện tích tạo ra bởi đường kính tiếp xúc bên trong của vòng đệm chữ O bị nén khi buồng khuếch tán bị nén vào mẫu thử. Diện tích này có thể được xác định bằng cách đo đường kính bên trong của vết lõm do vòng đệm chữ O để lại trên mẫu sau khi tháo ra khỏi buồng khuếch tán.
• Mặt nitơ (hoặc khí mang) của buồng khuếch tán phải có cạnh phẳng, nhô lên. Cạnh này là bề mặt bịt kín mà mẫu thử được ép vào, do đó, nó phải nhẵn và phẳng, không có vết xước có thể gây rò rỉ. Cả hai nửa của buồng khuếch tán phải có kết nối phù hợp cho đầu vào và đầu ra của khí mà không bị thất thoát hoặc rò rỉ đáng kể. Nên kiểm soát nhiệt độ buồng khuếch tán. Một bộ gia nhiệt điện trở đơn giản được kết nối với mặt khí mang của buồng để đảm bảo tiếp xúc nhiệt tốt là đủ cho mục đích này. Cảm biến nhiệt điện trở và mạch điều khiển phù hợp sẽ điều chỉnh nhiệt độ buồng trừ khi các phép đo được thực hiện gần nhiệt độ môi trường. Trong trường hợp này, nên lắp đặt các cuộn dây làm mát để loại bỏ một phần nhiệt.
• Lớp xúc tác là một ống kim loại nhỏ có phụ kiện để kết nối với đầu vào của ống khí nén chứa 3 đến 5 phần trăm chất xúc tác platin hoặc paladi trên alumina và cung cấp khí mang về cơ bản không có oxy cho buồng khuếch tán và mỗi trạm thử nghiệm gói.
• Cần có một lưu lượng kế có phạm vi hoạt động từ 5 đến 100 mL/phút để theo dõi lưu lượng khí mang nitơ đi qua mỗi trạm thử nghiệm.
• Van chuyển hướng dòng chảy là hai hoặc nhiều van dùng để chuyển đổi luồng khí nitơ và khí thử nghiệm.
• Để theo dõi lượng oxy cung cấp, người ta sử dụng cảm biến đo nồng độ oxy, hoạt động ở hiệu suất gần như không đổi.

Tổ chức của chúng tôi, với nhiều năm kinh nghiệm hỗ trợ các doanh nghiệp trên mọi lĩnh vực thông qua nhiều hoạt động thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá, tự hào sở hữu đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo sát sự phát triển khoa học công nghệ toàn cầu và không ngừng cải thiện năng lực. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo Tiêu chuẩn ASTM F1307 về Phương pháp Thử nghiệm Tốc độ Truyền Oxy qua Gói Khô Sử dụng Cảm biến Coulometric.