ASTM F2391-05 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để đo tính toàn vẹn của bao bì và niêm phong bằng cách sử dụng Helium làm khí đánh dấu

Tiêu chuẩn “ASTM F2391-05 Phương pháp thử tiêu chuẩn để đo độ toàn vẹn của bao bì và niêm phong bằng cách sử dụng heli làm khí đánh dấu” do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) phát triển mô tả một phương pháp thử có thể được sử dụng để đo hiệu suất rào cản tổng thể của bao bì và niêm phong của nhiều loại bao bì và hình dạng bao bì khác nhau, cũng như các loại gioăng/nút đóng. Các yếu tố chính của phương pháp này là:

• Heli (dùng làm khí đánh dấu)
• Máy dò rò khí Heli (máy quang phổ khối)
• Thiết bị thử nghiệm cụ thể cho từng gói/sản phẩm

Hầu hết các ứng dụng phát hiện rò rỉ heli đều mang tính phá hủy, nghĩa là heli phải được bơm vào gói hàng sau khi được niêm phong. Sau đó, vị trí tiêm cần được che phủ hoặc vá từ bên ngoài. Ngoài ra, nếu có thể đưa heli vào khoảng trống phía trên trước khi niêm phong, phương pháp này có thể không gây phá hủy vì tất cả những gì cần làm là phát hiện heli thoát ra khỏi gói đã niêm phong.

Tiêu chuẩn này bao gồm hai phương pháp thử nghiệm: chế độ ngửi và chế độ chân không. Chế độ Sniffer là một quy trình có giá trị đối với nhiều ứng dụng, nhưng có tính thay đổi lớn hơn tùy thuộc vào cách người vận hành tiến hành thử nghiệm. Ví dụ, gói tin có bị nén hay không, tác động của nhiều rò rỉ nhỏ so với ít rò rỉ lớn, nồng độ heli nền, khả năng thấm của gói tin và tốc độ quét được thực hiện. Cần phải tiến hành thêm các thử nghiệm để định lượng mức độ biến đổi của quy trình này.

Quy trình A: Chế độ đánh hơi, gói hàng được quét bên ngoài để tìm khí heli thoát ra ngoài khí quyển hoặc lõi thép. Quy trình B: Chế độ chân không, gói chứa heli được đặt trong một khung kín. Sau khi chân không được tạo ra, heli thoát vào phần ứng kín (thể tích thu giữ) sẽ được phát hiện. Thông thường, đồ gá được thiết kế riêng cho từng gói cụ thể đang được thử nghiệm.

Độ nhạy của phương pháp phụ thuộc vào khả năng phát hiện:

• Rò rỉ lớn: 10^-2 Pa · m³/s đến 10^-5 Pa · m³/s
• Rò rỉ trung bình: 10^-5 Pa · m³/s đến 10^-7 Pa · m³/s
• Rò rỉ nhỏ: 10^-7 Pa · m³/s đến 10^-9 Pa · m³/s
• Rò rỉ cực nhỏ: 10^-9 Pa · m³/s đến 10^-11 Pa · m³/s

Các thuật ngữ lớn, trung bình, mịn và cực mịn là các thuật ngữ tương đối và không ngụ ý rằng bất kỳ tỷ lệ rò rỉ cụ thể nào cũng có thể chấp nhận được. Mức độ toàn vẹn cần thiết sẽ được xác định tùy theo ứng dụng riêng lẻ. Đối với nhiều ứng dụng đóng gói, chỉ những rò rỉ lớn mới được coi là không thể chấp nhận và khả năng phát hiện rò rỉ nhỏ hơn là không đáng kể. Mọi tỷ lệ rò rỉ được trích dẫn trong phương pháp này đều dựa trên việc chuyển đổi các điều kiện thực tế (dựa trên áp suất riêng phần của heli) thành chênh lệch áp suất một atm và điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho mọi loại bao bì, mềm, bán cứng hoặc cứng. Độ nhạy được báo cáo trong dữ liệu hỗ trợ cho phương pháp này liên quan đến khả năng phát hiện khí heli phát ra từ mẫu và không phụ thuộc vào hình thức đóng gói. Phương pháp này không thể áp dụng cho bao bì thoáng khí hoặc xốp. Kết quả thu được có thể là định tính, bán định lượng hoặc định lượng, tùy thuộc vào quy trình sử dụng.

Thiết kế đồ gá thử nghiệm không nằm trong phạm vi của phương pháp này ngoại trừ việc cần có các thiết kế khác nhau cho các ứng dụng khác nhau (với các loại bao bì và yêu cầu về tính toàn vẹn của bao bì khác nhau). Ngoài ra, việc lựa chọn và thiết kế đồ gá còn được xác định bởi vị trí tiến hành thử nghiệm trong quá trình sản xuất, hay nói cách khác là kiểm soát chất lượng và kết quả nghiên cứu.

Cả hai quy trình thử nghiệm này (chế độ ngửi hoặc chế độ chân không) đều yêu cầu gói hàng được thử nghiệm phải có mức heli có thể đo được ở phía gói hàng đối diện với cảm biến phát hiện rò rỉ (thường là bên trong gói hàng). Nếu không thể hoặc không nên niêm phong gói hàng bằng khí heli, thiết bị thử nghiệm được sử dụng cho thử nghiệm đó phải cung cấp khí heli tại vị trí và thời điểm thích hợp trong chu kỳ thử nghiệm. Ngoại lệ duy nhất là gói hàng bị rò rỉ lớn khi áp dụng kỹ thuật ngâm hoặc lấp đầy bằng áp suất heli khác nhau.

Đối với mục đích của tiêu chuẩn này, các thuật ngữ và định nghĩa trong “Thuật ngữ tiêu chuẩn ASTM D996-23 cho phương tiện đóng gói và phân phối”, “Thuật ngữ tiêu chuẩn ASTM F17-17 cho bao bì rào cản chính” và “Thuật ngữ tiêu chuẩn ASTM F1327-05 cho vật liệu rào cản cho bao bì y tế”, cũng như các định nghĩa sau đây, được áp dụng:

• Tỷ lệ rò rỉ heli thực tế, mức tín hiệu tỷ lệ rò rỉ heli được đo, được thiết lập ở mức động lực tại nồng độ 101 phần trăm ở 1,0 KPa (100 atm).
• Bao bì thoáng khí/xốp là bao bì cố ý cho phép khí hoặc hơi chảy tự do, toàn bộ hoặc một phần, vào và ra khỏi bao bì.
• Bao bì mềm là loại bao bì (thường là túi, túi đựng và bao tải) được làm từ những vật liệu có thể uốn cong dễ dàng.
• Bao bì không thấm nước là bao bì được làm bằng vật liệu (thường là kim loại hoặc thủy tinh) có tác dụng ngăn không cho khí hoặc hơi chảy vào hoặc ra khỏi bao bì.
• Tỷ lệ rò rỉ heli được đo là mức tín hiệu heli thu được theo nồng độ heli thực tế trong gói.
• Thoát khí là quá trình giải phóng khí đã hấp thụ, bị hấp phụ hoặc bị giữ lại về mặt vật lý khỏi bề mặt của một cấu trúc.
• Tiêu chuẩn đạt/không đạt là tỷ lệ rò rỉ heli thực tế được xác định trước mà ở đó gói thử nghiệm được coi là lỗi và do đó không thể chấp nhận được.
• Bao bì bán cứng là bao bì thường được tạo thành vỉ hoặc khay, trên đó sử dụng vật liệu đóng gói thích hợp làm môi trường đóng gói (thường là vật liệu có thể định hình nhiệt hoặc định hình nguội).

Tổ chức của chúng tôi có đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo dõi sát sao những diễn biến trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới và không ngừng cải tiến. Trong số nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được cung cấp cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cũng có các dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn “ASTM F2391-05 Phương pháp thử tiêu chuẩn để đo tính toàn vẹn của bao bì và niêm phong bằng cách sử dụng heli làm khí đánh dấu”.