نفوذپذیری هوادر فیلمهای پلیمری به روش GTR
خواص انواع پلیمرها در فیلمهای پلیمری:
فیلمهای پلاستیکی، لایۀ نازک پلیمری پیوسته با حداکثر ضخامت ۰٫۲ تا ۰٫۳ میلیمتر، با قابلیت انعطاف بالا هستند. نوع ضخیم تر آن ها، ورقه یا شیت ( sheet) ) نامیده می شوند. این فیلمهای پلیمری نازک برای جدا کردن نواحی یا احجام، نگه داشتن و بسته بندی قطعات، به عنوان مانع یا سطح چاپ پذیر عمل می کند.
فیلمهای پلیمری با هدف تزئین و محافظت استفاده می شوند و کاربردهای گسترده ای شامل بسته بندی، کیسه ی پلاستیکی، برچسب، منظره سازی، تجهیزات الکتریکی، فیلم های عکاسی و ویدئویی و ساختارهای غشائی متخلخل دارند.
اهمیت فیلم ها به گونه ای است که در طبقه بندی مصرف پلاستیک ها از نظر کاربرد، فیلم های پلاستیکی با اختلاف آشکاری در صدر کاربردی ترین مصرف پلاستیک ها قرار دارند. صنعت فیلم در کاربرد بسته بندی و کشاورزی بیش از ۴۰ درصد مصرف پلاستیک ها را به خود اختصاص داده است.
عواملی که برای بدست آوردن فیلم های پلیمری با کیفیت بالا با استفاده از افزودنی ها و موارد بهبود دهنده مانند کمک فرآیند، لیز کننده، آنتی بلاک، براق کننده، آنتی استاتیک، دوخت پذیرها، مفوم کننده UV، عوامل محیطی و انواع رنگ دانه ها موثر هستند.
پارامتر های مهم در دستگاه نفوذپذیری هوا در فیلم های پلیمری :
سرعت عبور گاز ( GTR )، حجم گاز عبوری از میان ماده پلاستیکی ، در واحد سطح و واحد زمان ، تحت واحد اختلاف فشار جزئی بین دو طرف ماده میباشد. هنگام استفاده از گاز اکسیژن ، مقدار به دست آمده سرعت عبور گاز اکسیژن به صورت (O2 GTR ) نمایش داده میشود.
نفوذ پذیری گاز ، حجم گاز عبوری از میان واحد ضخامت ماده پلاستیکی، در واحد سطح و واحد زمان ، تحت واحد اختلاف فشار جزیی بین دوطرف ماده میباشد که با P نمایش داده میشود . مقدار نظری P از رابطه ی زیر بدست می آید:
(اگرچه P از خواص فیزیکی یک ماده پلیمری است، تفاوت روش تهیه فیلم باعث تغییر آرایش یافتگی پلیمر و ساختمان کریستالی شده و بر روی خواص نفوذ اثر میگذارد.)
دستگاه اندازه گيری نفوذپذيری گاز اكسيژن ( N2و CO2 و سایر گازها )درفيلم پلاستيک:
اين دستگاه برای اندازه گيری تعيين ميزان عبور گاز خشك از يك فيلم پلاستيكی يا كاغذی روكش شده با مواد پلاستيكی بكار میرود.
- دستگاه مجهز به يك پمپ خلاء است.
- گازهاي مورد اندازهگيری بايد خشك باشند.
- آزمونه ها باید نماینده ماده تحت بررسی، بدون چین خوردگی، تاخوردگی، سوراخ سوزنی و دارای ضخامت یکنواخت باشد.
- آزمونه ها باید بزرگتر از سطح عبورگاز سلول اندازه گیری و قابل قرارگرفتن بر روی سطح غیر قابل نفوذ موجود باشند.
- ميزان گاز عبوري: ميزان گاز عبوري از واحد سطح فيلم در واحد زمان در شرايط تست میباشد.
- شرايط تست شامل دما و فشار جزئي در دو طرف فيلم است.
- قابلیت نفوذ: نسبت گاز عبوري به اختلاف فشار جزیی گاز در دو طرف فيلم میباشد.
اصول انجام آزمون نفوذپذیری هوا :
آزمونه در یک سلول عبور گاز به صورتی نصب میشود که یک مانع بین دو محفظه ایجاد کند. محفظه فشار پایین تخلیه و به دنبال آن محفظه فشار بالا تخلیه میشود . گاز از درون محفظه فشار بالا تخلیه و به درون محفظه فشار پایین نفوذ میکند . مقدار گاز نفوذ کرده از میان نمونه به وسیله بالا رفتن فشار در طرف محفظه فشار پایین یا وسیله کروماتوگراف گازی تعیین میشود.
دو روش برای اندازه گیری مقدار گاز نفوذ کرده از میان نمونه و تعیین سرعت عبور گاز تحت فشار تفاضلی از فیلم یا ورقه پلاستیکی با ساختار تک لایه و چند لایه وجود دارد :
- استفاده از حسگر فشار
- استفاده از کروماتوگراف گازی
روش استفاده از حسگر فشار:
این روش را میتوان برای تعیین سرعت عبور گاز از هر ماده پلاستیکی استفاده کرد. دستگاه مجهز به حسگر فشار GTR از یک سلول عبور گاز که برای اجازه دادن نفوذ گاز از میان نمونه طراحی شده، یک حسگر فشار برای تشخیص تغییرات فشار ناشی از نفوذ گاز از میان نمونه ، یک تغذیه کننده گاز برای تامین گاز سلول عبور، یک وسیله کنترل حجم سلول و یک پمپ خلا تشکیل شده است .
سلول عبور
یک سلول عبور باید از یک محفظه بالایی با فشار بالا و یک محفظه پایینی با فشار پایین تشکیل شده باشد، سلول عبور باید به صورتی طراحی شود که سطح عبوری گاز برای هر نمونه قرارگرفته در سلول ، ثابت باشد. محفظه فشار بالا باید یک ورودی برای گاز داشته باشد و محفظه ی فشار پایین باید به یک حسگر فشار متصل شده باشد. برای جلوگیری از نشتی ، سطح مورد تماس با نمونه باید صاف و مسطح باشد. قطر سطح انتقال گاز باید بین 10 میلیمتر تا 150 میلیمتر باشد.
حسگر فشار
حسگر باید بتواند تغییر فشار در طرف فشار پایین با حداقل حساسیت را تعیین کند . باید از یک اندازه گیر خلا بدون جیوه ، یک حسگر الکترونیکی نوع دیافراگمی یا انواع مناسب دیگر استفاده شود.
تغذیه کننده گاز تغذیه کننده گاز ، منبع طراحی شده برای ذخیره گاز است. گاز از تغذیه کننده وارد محفظه فشار بالا سلول میشود. به منظور تعیین فشار در منبع ، یک مانومتر با حداقل حساسیت به منبع متصل میشود . ظرفیت منبع باید به نحوی باشد که نفوذ گاز از درون نمونه موجب افت فشار در طرف فشار بالا نشود.
استاندارد های دستگاه Gas Permeation Rate Tester:
مطابق با استاندارد 1 – 11176 ایران و ISO15105 به روش اختلاف فشار ASTM D1434 , و ISO 2556
Gas Permeation Rate Tester
Product function:
Applied to plastic film, composite film, high barrier materials, sheet, foil, rubber and other materials of O2, CO2, N2 and air a variety of gases through the rate of detection.
Working principle:
Using differential pressure principle of design, will be preprocessed good specimen is placed between the test cavity, tightly sealed and of the whole vacuum system, when the reach the requirements of vacuum, closed cavity, to the high pressure cavity(cavity) filled with a test gas, and regulation of the chamber pressure, keep the sample formed at the two sides of the constant pressure gradient, gas under the role of pressure gradient, the high side (cavity) to (IVC) side of the vacuum infiltration. To accurately measure the pressure change of the vacuum chamber (cavity), and to calculate the barrier parameters of the sample. Fully conforms to the standards of ASTM, D1434 GB1038 and so on.