Telephone: 021 54508

نحوه‌ی انتخاب روش آزمون تراوایی گازها

اساس آزمودن روش‌های فشار اختلافی[1] و فشار یکسان[2] باهم متفاوت بوده و هر روش مزایای خاص خود را به ترتیب در کاربرد و سیستم داده دارد. این مقاله برای معرفی ویژگی‌های اصلی این دو روش آزمون تراوایی گاز بوده و دستورالعملی مناسب را برای سرمایه‌گذاران صنعت بسته‌بندی، آزمایشگاه‌های بازرس یا انستیتوهای تحقیقاتی فراهم می‌کند. کمپانی لبثینک در حال حاضر با ارائه بهترین تجهیزات آزمون تراوایی گاز، کلیه دستگاه های عبورپذیری اکسیژن، بخار آب، نیتروژن، متان، هلیوم و دیگر گازها را با بهترین کیفیت تولید می کند.

واژگان کلیدی: روش اختلاف فشار، روش فشار یکسان، تراوایی گاز

ازآنجاکه اخیراً امنیت بسته‌بندی صنایع غذایی و دارویی توجه بیشتری را به خود جلب کرده است، خاصیت سد کنندگی[3] مواد بسته‌بندی نیز به یک شاخص کارایی تبدیل شده است که می‌تواند مستقیماً بر تاریخ‌مصرف محصول تأثیر بگذارد. بنابراین محبوبیت آزمون خاصیت سدکنندگی نیز افزایش یافته است.

عموماً هر شاخصی از خاصیت سدکنندگی را می‌توان با چند آزمون اندازه‌گیری کرد. اساس آزمون هر روش تا حدی متفاوت است، بنابراین امکان دارد داده‌های جمع‌آوری‌شده از روش‌های مختلف باهم همخوانی نداشته باشند. داشتن سیستم داده‌ی متحدالشکل برای مقایسه‌ی داده‌های خواص سدکنندگی مواد ایده آل است. برای آزمون تراوایی بخارآب سیستم داده‌های یکسان[4] را می‌توان از طریق کالیبراسیون ذکرشده در استاندارد به دست آورد. اما هیچ راه مؤثری برای به دست آوردن سیستم داده‌های یکسان برای آزمون تراوایی گازها در حال حاضر وجود ندارد. بنابراین هنگام اجرای آزمون تراوایی، انتخاب روش آزمون مناسب حیاتی است.

  1. 1.    اختلاف اصلی بین دو روش فشار اختلافی و فشار یکسان

روش خلأ، اصلی‌ترین روش بیان روش فشار اختلافی است. برای روش خلأ، گاز تنها از یک‌جهت از نمونه عبور کرده، که می‌تواند به‌عنوان نفوذ خودبه‌خود[5] در نظر گرفته‌شده و کل فرایند با قانون فیک[6] توضیح داده شود. برای روش فشار یکسان (روش سنسور، متداول‌ترین روش استفاده است)، ازآنجایی‌که دو نوع گاز در محفظه آزمایش وجود دارد، گاز حامل (نیتروژن) از محفظه پایینی آزمون به سمت محفظه‌ی بالایی از نمونه عبور کرده و می‌تواند تراوایی اکسیژن را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین مشخص است که دو روش فشار دیفرانسیلی و فشار یکسان اساساً باهم تفاوت دارند.

  1. 2.    مزایا و معایب روش آزمون تراوایی گاز

2.1   روش خلأ

با داشتن حمایت علمی از فنّاوری غشا، روش خلأ همیشه به‌عنوان یک روش پایه برای آزمودن تراوایی گازها استفاده‌شده است. در استانداردهای مختلف بین‌المللی برای آزمون تراوایی گازها، معمولاً روش خلأ به‌عنوان اولین روش ذکرشده است.

مزایای اصلی این روش عبارت‌اند از:

1)     برای آزمون‌های با گازهای چندتایی شامل اکسیژن دی‌اکسید کربن، نیتروژن، هوا و دیگر گازهای آلی معمولی قابل‌اعمال است.

2)     مقادیر کم گاز برای اجرای آزمون کافی است. بنابراین هزینه‌ی آزمون بسیار پایین است.

3)     آزمون بر پایه‌ی تئوری قوی بنا شده است. این روش با تئوری‌های پایه‌ی تراوایی مانند قانون فیک به‌خوبی توضیح داده می‌شود. پارامترهای لازم برای مواد شامل ضریب انحلال‌پذیری، ضریب نفوذ و ضریب تراوایی را می‌توان از این روش به دست آورد. این آزمون بدون هیچ شرط خاصی، جهان‌شمولی خوبی دارد و بنابراین اولین انتخاب سازمان‌های تحقیقاتی، دانشگاه‌ها و انستیتوهای بازرسی کیفیت است.

4)     راندمان آزمون بالاست. قبل از شروع آزمون تا زمانی که میزان خلأ محفظه به مقدار مشخص برسد تخلیه لازم است. بنابراین اگر نمونه به‌صورت درست قرار نگرفته شده باشد، اپراتور مشکل را در فرایند تخلیه دریافته و سریعاً نمونه را جایگزین می‌کند. بنابراین کارایی آزمون بهبود می‌یابد.

5)     گاز درون محفظه آزمایش باید خالص‌سازی شود. کل محفظه آزمون قبل از شارژ محفظه‌ی بالایی با گاز خالص، تا 27 پاسکال تخلیه می‌شود، تا گازهای ناخالص در محفظه به حد صفر برسد و بتوان اثرات این گازها را نادیده گرفت. به‌هرحال اختلاف فشار 0.1 مگا پاسکال موجود بین دو طرف نمونه وجود دارد تا حدی انجام آزمون را سخت می‌کند.

2.2   روش سنسور

برای روش سنسور، فشاری یکسان و ثابت در دو طرف نمونه اعمال می‌شود. روش سنسور برای آزمودن تراوایی اکسیژن نمونه‌های بسته‌بندی مناسب است، چراکه بسته‌بندی به دلیل اختلاف فشار دو طرف نمونه پاره نمی‌شود. آزمون تراوایی اکسیژن بسته‌بندی‌هایی شامل بطری، کیسه، جعبه و غیره را می‌توان با این آزمون انجام داد. اما انواع گازهای آزمون باید گسترش‌یافته و هزینه‌ی آزمون برای این روش باید کاهش یابد.

1)     هزینه‌ی بالای آزمون و تک نوعی بودن گاز آن. سنسور اکسیژن رایج‌ترین نوع آزمون در این خانواده است. اگر بخواهیم تراوایی دی‌اکسید کربن را اندازه‌گیری کنیم باید سنسور اکسیژن را با سنسور دی‌اکسید کربن تعویض کنیم و ازآنجایی‌که گاز حامل در این آزمون، نیتروژن است، نمی‌توان تراوایی نیتروژن را اندازه‌گیری کرد. اگر مشتری بخواهد تراوایی هر دو گاز دی‌اکسیدکربن و اکسیژن را اندازه‌گیری کند باید یک سنسور اضافه برای کربن دی‌اکسید به‌صورت جداگانه خریداری کند. ازآنجایی‌که این سنسورها مصرف شونده هستند هزینه‌ی آزمون را افزایش می‌دهند.

2)     بازه‌های زمانی کالیبراسیون کوتاه است. ازآنجایی‌که سنسور گاز مصرفی است، کالیبراسیون دستگاه باید به‌صورت منظم تکرار شود. در غیر این صورت نمی‌توان صحت دستگاه را تضمین نمود.

3)     تعداد زیادی گاز در محفظه‌ی آزمون روش سنسور موجود است. عبور معکوس گاز حامل عبور گاز آزمون (اکسیژن) را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بعلاوه این تأثیر از ماده‌ای به ماده‌ی دیگر متغیر است و نمی‌توان به‌صورت عددی آن را بیان نمود. بنابراین روش سنسور فقط به برای آزمودن خواص خاصی از مواد مانند تراوایی اکسیژن کاربرد دارد. و نمی‌توان از این روش برای آزمودن خواص سدکنندگی مواد استفاده کرد.

  1. 3.    نحوه‌ی انتخاب روش آزمون تراوایی گاز

اولاً، انتخاب روش آزمون باید با استاندارد ملزوم سازگار باشد.

دوما، باید مزایا و معایب روش‌های فشار دیفرانسیلی و فشار یکسان را به‌خوبی درک کرد. برای مثال برای تولیدکنندگان ظروف[7] روش فشار یکسان مناسب است به صورتی که آزمون بسته‌بندی تجمعی به دست آید. اگر تعداد زیادی گاز بخواهد تست شود روش فشار دیفرانسیلی مناسب است. بعلاوه هزینه‌ی آزمون فشار دیفرانسیلی پایین‌تر از فشار یکسان است که برای بسیاری از مشتریان بسیار حیاتی است.



[1] Differential pressure

[2] Equal pressure

[3] Barrier property

[4] Unified data system

[5] Self-diffusion

[6] Fick law

[7] Container

ارسال نظر
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :