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Newsletter di prodotti e servizi di permeazione Q4

lunedì, gennaio 15, 2024

 
 

Quarto quarto | Dicembre 2023

 
 

La preparazione dei campioni è fondamentale per ottenere risultati OTR e amp accurati. Risultati WVTR

Quando si analizzano i campioni con gli analizzatori di permeazione MOCON, esistono determinati requisiti per un test di permeazione di successo. Un test riuscito è accurato e riproducibile. A tal fine, è importante che il campione sia preparato e montato correttamente.

 

Prima di iniziare il test, è necessario considerare quanto segue:

È rappresentativo del pezzo più grande?

  • Selezionare i campioni sul nastro e lungo la lunghezza del rotolo. Se si testano le pellicole da una busta, separare i pezzi sia dal pannello anteriore che da quello posteriore.
  • Evitare difetti evidenti, come rughe o crepe nel rivestimento (a meno che lo scopo dello studio non sia caratterizzare gli effetti di questi difetti.)
  • Analizzare la dimensione del campione più ampia possibile. Un'area di prova di 50 cm2 è più rappresentativa di un rotolo rispetto a un'area di prova di 5 cm2 poiché possono esserci variazioni nel rotolo che vengono amplificate con il valore g/(m2 x giorno) normalizzato.
  • Quando si seziona il campione per il test, utilizzare il modello del campione, il coltello X-ACTO e un tappetino da taglio pulito e privo di detriti. Alcuni materiali sono più fragili, come i rivestimenti sottili. Per questi, è possibile tracciare il campione attorno al modello con un pennarello e poi tagliare il pezzo con le forbici.

Fare attenzione a montare il campione nella cartuccia cellulare.

  • L'orientamento della pellicola può essere importante per i materiali sensibili all'umidità, soprattutto se è coinvolta un'umidità sbilanciata. Un esempio potrebbe essere un campione di pellicola analizzato con gas di trasporto azoto secco e gas di prova ossigeno umidificato.
  • La cartuccia di test deve essere leggermente lubrificata. Questo può essere facilmente trascurato con test rapidi di tipo QC.
  • Pellicola allineata nella cartuccia (senza spazi vuoti che consentano la miscelazione delle camere del gas di prova e del gas di trasporto).
  • Alcuni campioni richiedono il mascheramento con maschere in lamina con retro adesivo o con cartucce speciali (come le cartucce Edge Effect, Area ridotta e Compressione). Disporre di processi standard per il montaggio di questi campioni.
  • Assicurarsi che gli o-ring della cartuccia siano in posizione prima di fissarli nello strumento.
 

Cosa serve per realizzare un analizzatore OTR accurato e ripetibile?

Esistono numerosi elementi che contribuiscono a ottenere misurazioni OTR accurate e ripetibili. Molti di questi sono specificati nella ASTM D3985 Velocità di trasmissione del gas ossigeno attraverso pellicole e fogli di plastica utilizzando uno standard per i sensori coulometrici e alcune sono funzionalità aggiuntive presenti sugli analizzatori MOCON OTR.

Le caratteristiche principali dello standard ASTM D3985 sono progettate per ridurre al minimo le perdite/distorsioni di ossigeno nel risultato del test. Questa è una ENORME preoccupazione poiché lo strumento è circondato da ossigeno (l'aria della stanza è al 20,9%). In prospettiva, una pellicola con OTR elevato a 100 cc/(m2 x giorno) trasmette un livello equivalente di ossigeno di 35 ppm attraverso un'area di prova di 50 cm2. Per un campione ad alta barriera (0,01 cc/(m2 x giorno)) la velocità di trasmissione è equivalente a 3,5 ppb! Si tratta di un livello ESTREMAMENTE basso di permeazione di ossigeno attraverso un campione.

L'illustrazione e le informazioni riportate di seguito evidenziano i componenti integrali che rendono uno strumento OTR accurato e ripetibile.




Features to minimize oxygen ingress with the measurement include:

1.) Una superficie piana "finitura" della cella di diffusione, sigillando gli o-ring sul lato O2 del campione e l'uso di grasso sigillante per alto vuoto per ridurre al minimo la permeazione dei bordi dovuta all'aria ambiente che si diffonde attraverso il campione. MOCON ha migliorato questa guarnizione o-ring con l'aggiunta di un metodo di tenuta Truseal secondario per ridurre ulteriormente la diffusione sui bordi.

2.) Valvole e raccordi stretti all'interno dello strumento che sono particolarmente importanti per i sistemi OTR che incorporano più di 1 cella di test poiché ciascun punto di connessione è una potenziale fonte di ingresso di ossigeno.

3.) L'uso del gas di formazione (N2/H2) come gas di trasporto e l'incorporazione di un letto catalitico che insieme creano un gas essenzialmente privo di ossigeno utilizzato per misurare l'OTR del campione.

4.) Un sensore di ossigeno coulometrico ad alta efficienza per risultati di test accurati. Solo il rilevatore Coulox di MOCON ha una comprovata esperienza di oltre 50 anni per questo metodo di test.

Per saperne di più sui test con i parametri ASTM D3985, leggi la guida completa linkata di seguito:

Saperne di più


Effetto dello spessore sulla velocità di trasmissione test sulla velocità di trasmissione?

In che modo lo spessore del materiale influenza i test sulla velocità di trasmissione?

Quando fa freddo, impariamo presto che aggiungere strati ci mantiene più caldi. In poche parole, se vuoi più barriera, aggiungi più spessore. Lo stesso principio si applica alle prove sulla velocità di trasmissione del gas. La regola pratica è che se si raddoppia lo spessore di un materiale, anche il livello della barriera raddoppierà e la velocità di trasmissione corrispondente si dimezzerà.

Ciò che poche persone realizzano è la quantità di tempo di test necessaria per equilibrare il campione più spesso. Il presupposto tipico è che raddoppiando lo spessore sarà necessario raddoppiare la durata del test. Tuttavia, questo non è corretto. In genere, ogni volta che lo spessore del materiale viene raddoppiato, ci vuole fino a 4 volte più tempo affinché la velocità di trasmissione raggiunga l'equilibrio. Di seguito è riportato un confronto tra film in PET spessi 1 e 5 mil e i relativi livelli di velocità di trasmissione. Questi film sono stati scelti poiché è noto che si equilibrano per il WVTR in un breve lasso di tempo.




In questo esempio il tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR) per la pellicola in PET da 1 mil era di 10,1 g/(m2 x giorno). Il tempo necessario per raggiungere il 95% di questo valore era inferiore a 30 minuti. Il film in PET da 5 mil aveva un WVTR di 2,17 g/(m2 x giorno) e ha richiesto quasi 450 minuti per raggiungere il 95% del valore finale. Vediamo comunemente che l'ultimo 5-10% dell'equilibrio TR può richiedere un tempo relativamente lungo per campioni spessi, soprattutto quando si misurano materiali con barriera più elevata.

Con questo esempio di test, si conferma che:

  • Quando si crea una barriera più spessa, la velocità di trasmissione complessiva diminuisce proporzionalmente. L'aumento di 5 volte dello spessore del materiale ha ridotto il WVTR misurato da 10,1 a 2,17 g/(m2 x giorno). Con l'aumento dello spessore del materiale, è stato necessario più tempo (più di 5 volte) per testare il campione fino all'equilibrio.
  • Come dimostrato, sia il livello della velocità di trasmissione CHE il tempo necessario per raggiungere l'equilibrio sono influenzati dallo spessore del materiale. Questo è qualcosa da tenere a mente quando si ottimizzano le condizioni del test (come la portata per WVTR e CO2TR) e la durata del test per garantire valori di equilibrio. Una configurazione di test standard che funziona bene per un campione sottile potrebbe produrre risultati imprecisi/prematuri per un campione spesso.

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Risorse

Note tecniche aggiornate disponibili (fare clic sulle immagini sottostanti).



Sono disponibili white paper aggiornati (fare clic sulle immagini sottostanti).

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Eventi

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Spero di vedervi tutti nel 2024!


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